Denkfehler bei Dipol-Simu in Boxsim?

[UweG]

Ich versuche gerade mal zu verstehen, was mir die letzten Postings sagen sollen.

@Timo: Simulationsfehler von Boxsim kannst du nicht mit deinem Raum, Rückwänden, Seitenwänden oder Fußboden erklären. Boxsim simuliert doch gar nicht in deinem Raum, sondern im Freifeld.
Wenn du die Vermutung hast, dass es das irgendwie fehlerhaft tut (was ich keinesfalls ausschließen möchte), dann bitte nicht mit Abweichungen zwischen Simulation und Messung aufgrund ganz anderer Bedingungen verwechseln.


@kceenav: Im Falle von fehlenden Frequenzgängen nimmt Boxsim einen Kolbenstrahler an, der den Durchmesser hat, den du auf der Karte "Schallwand" im Chassiseditor eingegeben hast. Dort kann man außerdem noch den Kolbenstrahler ein wenig modifizieren, indem man angibt, ob die reale Membranform eher ein Konus oder eine Kalotte ist.
Was meinst du mit "stärkere Kantendiffraktionseffekte", die Basta bei offenen Schallwänden simuliert. Falls du damit das hochfrequente Gezappel meinst, das bei Verwendung zu einfacher Intergrationsformeln entsteht, dann würde ich deiner Aussage widersprechen wollen. Boxsim verwendet genau deshalb eine Integration über 480 Kantenpunkte und eine quadratische Integration über insgesamt 100 Intergrationspunkte auf der Membranfläche und das ist auch der Hauptgrund, warum Boxsim so langsam ist.
Wenn ich mal einen B200 zentrisch auf 1x1m (ohne Verwendung von Messdaten) simuliere, dann sieht das so aus:

Zeigt Basta einen noch tieferen Einbruch bei 600 Hz?

[Timo]

@UweG: du hast mich missverstanden.
Boxsim ist für mich ein tolles Werkzeug, nur kann es eben keine OB im Raum simulieren. Das war lediglich meine Aussage.

Ich habe noch eine zweite Aussage getroffen, wenn ich die OB richtig simulieren möchte fehlt mir die normierte hintere Messung. (Vergleich Coral / B200)

Allein mit der vorderen werde ich nie die Wirklichkeit der OB erfassen können.

Ich werde in Zukunft nicht mehr so viel schreiben,.......

Gruß Timo

[kceenav]

Original geschrieben von UweG
Was meinst du mit "stärkere Kantendiffraktionseffekte", die Basta bei offenen Schallwänden simuliert. Falls du damit das hochfrequente Gezappel meinst, das bei Verwendung zu einfacher Intergrationsformeln entsteht, dann würde ich deiner Aussage widersprechen wollen. (...)

Nein, ich meinte nicht speziell das "hochfrequente Gezappel" (dank Deines Hinweises weiß ich jetzt auch, dass man das Gezappel bei Basta! ebenfalls vermeiden kann, indem man mit mehr Membranpunkten rechnen lässt - ja, dann wird's etwas langsamer).
Meine Aussage bezog sich auf die beiläufig gemachte (und deswegen auch nicht ganz korrekte, siehe unten) Beobachtung, dass die kantenbedingten Welligkeiten unter Basta! (erheblich!?) krasser dargestellt werden als mit Boxsim - wobei ich in der letzten Zeit fast ausschließlich Offene Schallwände simuliert habe.

So vermutete ich als Grund für die Differenzen, Boxsim könne hinsichtlich der Diffraktionseffekte nicht zwischen "Box" und "Baffle" unterscheiden; es gibt dort ja auch bisher nur die "implizite" Möglichkeit, BR-Boxen wie Offene Schallwände "funktionieren" zu lassen.
Dagegen gibt es in Basta! explizit die Auswahlmöglichkeit "Baffle" (=Open Baffle).

Ein Vergleich des B200 in CB gegenüber OB - Schallwand 100x100 cm, mittiger Einbau, wie im Beispiel oben, ohne Berücksichtigung gemessener Frequenzgänge - ergibt jedoch Folgendes (Interessieren tun hier natürlich nur die grüne (CB mit 50 l) und blaue (OB) Kurve.):



... Offensichtlich kalkuliert auch Boxsim bei der Offenen Schallwand signifikant stärkere Kanteneffekte.

Trotzdem zeigt sich auch bei systematischem Vergleich der postulierte quantitative Unterschied zwischen den Simu-Ergebnissen von Boxsim einerseits und Basta! andererseits:



Die dickere Linie stammt von Basta!.
Man sieht neben 1-2 dB Pegelunterschied bei Grundton- und Bassfrequenzen auch die stärkere Ausprägung der Einbrüche/Überhöhungen der Basta!-Simulation ...

Hingegen sind die Ergebnisse bei CB (50 l) weitestgehend deckungsgleich:



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Als nächstes werde ich mich mal mit den Konsequenzen der Diffraktions-Unterschiede für das simulierte Rundstrahlverhalten beschäftigen.

[UweG]

Ich werde in Zukunft nicht mehr so viel schreiben,.......

Das fänd' ich jetzt schade .

[Rudolf]

Ich möchte es hier gern noch mal spannend machen:



In den Vergleich von Bernd (kceenav) habe ich zusätzlich die entsprechende Simulation von MJ Kings OB worksheet (www.quarter-wave.com) eingebaut (rosa).
Da dieses worksheet den Boden mit simuliert, steht die 1x1m Schallwand mit dem mittigen B200 auf dem Boden. Gemessen wird in 50 cm Höhe und 25 m Abstand. Die TSP stammen allerdings aus den Messungen von Theo und pico.

Man sieht schön "das hochfrequente Gezappel", von dem Uwe sprach. Ersichtlich ist aber auch, dass MJK für den 600 Hz-Einbruch klar der Berechnung von BASTA! folgt. Gegenüber EDGE liefert MJK aber durchweg deutlich verringerte Einbrüche. Das worksheet simuliert nur bis 1 kHz. Deshalb bricht die Darstellung dort ab.

Vielleicht kann Bernd noch angeben, mit welcher Mess-Situation er simuliert hat.

[UweG]

Von den Sheets von M.J. King hatte ich gelesen, als ich die Schallwandsimulation für Boxsim entworfen habe. Leider habe ich die Sheets bei mir nie zum Laufen gebracht - umso besser, wenn es doch jemand geschafft hat.

Mit dem Grundtonbereich sind sich M.J. King und Boxsim offenbar relativ einig.
Bei dem 600 Hz-Einbruch steht Boxsim ein wenig alleine da. Ich glaube, dass man zwei Abweichungen unterschieden muss:
1. Die Tiefe des Einbruchs
2. Die genaue Frequenz des Einbruch

Bei der Tiefe komme ich mit Boxsim auf ähnliche Ergebnisse, wenn ich einen Membrandurchmesser nahe 0 eingebe. Dann wird auch der Frequenzbereich darüber deutlich unruhiger. Bitte daher nochmal verifizieren, ob ihr den korrekten Membrandurchmesser verwendet habt. Ich könnte mir auch vorstellen, dass es in anderen Programmen nötig ist, einen geringfügig größeren Durchmesser einzugeben als in Boxsim. Das kommt daher, dass ich den Kolbenstrahler geringfügig modifiziert habe, um ihn dem (bei VISATON gemessenen) Abstrahlverhalten ähnlicher zu machen. Ich bin bisher davon ausgegangen, dass dies die typische Abweichung zwischen Flachkolben und Konus etwa wiederspiegelt.

Keine Erklärung habe ich für die Differenz bei der Frequenz des Enbruchs. Boxsim berücksichtigt bereits, dass der Schall von einem Konus auch nach vorne bis zur Schallwand eine gewisse Laufzeit hat, die zur Seite hin nicht existiert. Ich gehe von einem mittleren Laufweg von 12% des Membrandurchmessers aus, das hatte ich zumindest beim bündig eingelassenen TI100 so anhand der Messungen abgeschätzt. Gehen Basta! und M.J. King davon aus, dass man die Chassis von hinten an die Schallwand schraubt?

Nachtrag: Ich habe eben mal die Modifikation des Kolbenstrahlers testweise herausgenommen. Danach musste man für den B200 etwa 17,2cm Membrandurchmesser eingeben um ähnlichen Pegel im 90°-Winkel (das ist der der Kantenbeugungen erzeugt) zu erhalten.
Falls ein Programm mit Flachkolbenmembranen rechnet, würde ich mit Boxsim vergleichbare Ergebnisse für den B200 also bei der Angabe 17,2cm für den Membrandurchmesser erwarten.

[Rudolf]

Original geschrieben von UweG
... Bitte daher nochmal verifizieren, ob ihr den korrekten Membrandurchmesser verwendet habt. ...
Gehen Basta! und M.J. King davon aus, dass man die Chassis von hinten an die Schallwand schraubt?

Hallo UweG,
ich hatte den angegebenen Sd verwendet.
Inzwischen habe ich auch Rückmeldung von MJK. Er ist von den Übereinstimmungen zwischen Boxsim, Basta! und seinem Programm sehr angetan und findet Deine Berücksichtigung der Konustiefe sehr interessant. Für sein worksheet gilt allerdings noch:
"My worksheet treats the driver as a flat rigid piston flush with the front of the baffle."

Ich wünsche Dir ein paar ruhige Feiertage und alles Gute für das neue Jahr

Rudolf

[UweG]

Ich habe nochmal ein wenig nach der Ursache für die leicht verschobene Frequenz des Einbruchs gesucht.
Einen Grund fand ich, allerdings ist der Effekt nur sehr gering. Boxsim geht von einer Schallgeschwindigkeit von 340 m/s aus. Das stimmt bei etwa 15 °C. Da die Zielgruppe von Boxsim Lautsprecher für Wohnräume entwickelt, wird die nächste Version von 344 m/s ausgehen, was bei etwa 21°C stimmt.
So richtig viel tut sich da allerdings nicht .

[kceenav]

Original geschrieben von UweG
Keine Erklärung habe ich für die Differenz bei der Frequenz des Enbruchs. Boxsim berücksichtigt bereits, dass der Schall von einem Konus auch nach vorne bis zur Schallwand eine gewisse Laufzeit hat, die zur Seite hin nicht existiert. Ich gehe von einem mittleren Laufweg von 12% des Membrandurchmessers aus, das hatte ich zumindest beim bündig eingelassenen TI100 so anhand der Messungen abgeschätzt. Gehen Basta! und M.J. King davon aus, dass man die Chassis von hinten an die Schallwand schraubt?

Ich finde es bemerkenswert, dass Du in Boxsim an vielen Stellen solche Feinheiten eingearbeitet hast, die (hoffentlich/vermutlich) die Realitätsnähe der Simulationen steigern - Respekt!

Bei Basta! gehe ich stark davon aus, dass es mit flachen Membranen rechnet. Mir persönlich ist die hertzgenaue Position der Welligkeiten eher egal. Für wesentlich bedeutsamer halte ich die Stärke der Welligkeiten. Gerade in der Hinsicht hätte ich für mein geplantes "Offene Schallwand"/(Pseudo-)Line-Array-Projekt gerne vorab möglichst präzise Simulationen gehabt, weil ich versuchen will, die Kanteneffekte zur Erreichung definierter Bündelung im Mitteltonbereich zu nutzen.

In der Zwischenzeit bin ich mit Basta! auf diverse "Unstimmigkeiten" gestoßen. Per Mail habe ich mich mit Herrn Granqvist, dem Autor, darüber ausgetauscht, und der Stand der Dinge ist, dass es sich tatsächlich größtenteils um Bugs handelt ...
Vor dem Hintergrund verspüre ich wenig Lust, jetzt auch noch solche Details wie Konusmembran/Flachmembran zu thematisieren - er soll jetzt erst mal das Grundsätzliche in Ordnung bringen, schließlich handelt es sich bei Basta! NICHT um Freeware! (Wobei ich 25,- Euro, die ich bezahlt habe, für ein einwandfrei funktionierendes(!) Programm mit dem Funktionsumfang keineswegs teuer finde. "Boxsim" andererseits hat aus meiner Sicht schon auch die eine oder andere "signifikante" Schwäche, nur dass man sich hier arg kleinlich vorkäme, darauf "herumzureiten", da man es ja "geschenkt" bekommt ... )

Was aber gewissermaßen "der Hammer" meiner neueren Einsichten in die Funktionsweise von Basta! ist:
Kein "Bug" im eigentlichen Sinn ist die Unfähigkeit Basta!s, bei "tieferen" Frequenzen in irgendeiner Form die typische "Dipol"-Bündelung - bis hin zur Auslöschung der Schallanteile von Vorder- und Rückseite unter 90° Winkel - zu simulieren.
Das finde ich schwer enttäuschend. So wie Granqvist sich äußert, ist die Ursache vermutlich der Umstand, dass die Diffraktionsschallquellen in Basta! keine Richtcharakteristik besitzen - und daran wird sich vorläufig nichts ändern. Erstaunlich, dass es trotz dieses gravierenden Mangels anscheinend gelingt, zumindest auf Achse brauchbare Ergebnisse zu erzeugen ...

[UweG]

So wie Granqvist sich äußert, ist die Ursache vermutlich der Umstand, dass die Diffraktionsschallquellen in Basta! keine Richtcharakteristik besitzen - und daran wird sich vorläufig nichts ändern.

Das scheint mir auch nicht erforderlich. In Boxsim haben sie auch keine Richtcharakteristik, wie auch, wenn deren Schallentstehungsort bei hoher Integrationspunktzahl beliebig klein werden kann. Es gibt in Boxsim allerdings eine Gewichtungsfunktion der Sekundärschallquellen deren Ergebnis vom zu simulierenden Abstrahlwinkel und von der Lage der Integrationspunkte zum Chassis abhängt. Ich habe auch keine physikalische Erklärung dafür, aber wenn ich das nicht mache, kommt auch Boxsim auf Ergebnisse, die weder plausibel sind, noch mit den VISATON-Messungen in Einklang zu bringen sind.