Intermodulationsverzerrungen messen

[antiasina]

So. Und jetzt messen wird über das Spektrum in Halbtonschritten (1/12 Oktave für die nicht-Musiker). Das gibt 120 Messpunkte. Wenn man das jetzt noch mit einer 2. Frequenz kombiniert, hätten wir 14400 Messungen. Jede dauert ca 1 sec., dann sind das 4 Stunden. Gute Nacht!

[tiki]

Hallo,
diese Vorgehensweise beschreibt W.K. in etwa mit bass tone sweep und voice tone sweep. Obwohl es sehr aufwendig scheint, ist es zur einigermaßen vollständigen Verzerrungsbeschreibung der Chassis zwingend (er mißt hierbei zusätzlich noch die Ivc-Verzerrungen). Im R&B-Bereich (nein, nicht Rhythm and Blues ) ist zusätzlich noch die Notwendigkeit dargelegt, diese sweeps bei ausreichend vielen unterschiedlichen Pegeln zu fahren. Das wären dann mindestens vier Dimensionen.
Es kommt eben darauf an, wie gut man das jeweilige Chassis kennenlernen will, das gilt keineswegs nur für die Chassisentwicklung, wohl aber dort ganz besonders.
Auf jeden Fall sieht man nach ein paar solcher Messungen und entsprechenden Interpretationsversuchen Chassis und Fremdmessungen mit ganz anderen Augen.
Gruß, Timo

editha:
Ja, natürlich dauert dies lange, auch wenn man nicht unbedingt sekundenlang bei den Einzelfrequenzen verweilt. In der Meßkammer des o.g. Herrn zappeln die Chassis teils auch stundenlang vor sich hin, je nach Umfang der zu bestimmenden Parameter.
Hmm, ja, Cpt. hat natürlich wieder mal Recht. Wenn das Anregungsspektrum genügend dicht ist, um auch schmalbandige Störungen zu erfassen.

[Cpt.Baseballbatboy]

Moin,

Original geschrieben von Ursel
Um die IM darzustellen sollte jeder Ton mit jedem kombiniert werden. Man braucht also dazu schon eine Fläche, zwei Dimensionen, über der in der dritten Dimension die Gesamtamplitude der Störungen aufgetragen wird. Die Störungen sollten mit der Überdeckung durch das Nutzsignal gewichtet werden (s/u/a Geddes zur subjektiven Bewertung von Klirrstörungen).

jeder Ton mit jedem: dazu würde sich meine Methode eignen. Allerdings dauert das sehr lange, um vernünftige Ergebniss zu kriegen muss der Sweep bei 100Hz Einzelsinus knapp 8 Sekunden dauern (so meine Erinnerung, ich habe das lange nicht mehr gemacht). Außerdem handelt es sich dabei immer um eine Zweitonanregung die nicht sehr praxisnah ist. Außerdem wäre das vielleicht akademisches Interesse, wenn ein Chassis schon beim 10fachen Multisinus durchfällt braucht es weitere Messungen nicht mehr.

Ein Multisinus (wie meiner oben mit 10 Tönen, es gehen auch mehr) ist sehr viel aufschlussreicher, den kann man auch über Pegel messen. Jede Messung vielleicht 200ms (oder K*200ms mit Mittelung, 10fach reicht). Modifikation wäre, die Einzeltöne nicht als reinen Sinus auszuführen, sondern jeden einzeln amplitudenmoduliert mit einer ziemlich niedrigen Modulationsfrequenz. Gibt ein noch hässlicheres Spektrum.

Es wäre auch denkbar, nach einer Klirrmessung auf jede Schwachstelle einen Sinus zu setzen um den worst-case zu simulieren.

Gruß
Cpt.

[Farad]

Hallo,

leider stellt sich wiedermal die Frage nach der Aussagekraft der Messungen. Man braucht nicht deutlich genauer zu messen, als man auch hört.

Die oben gezeigten Testchassis wurden mit einem hochwertigen Controller und genau wiederholbarem Testaufbau auf gleichen Frequenzgang hin entzerrt. Da ich keine FIR-Filter zur Verfügung hatte, war der Phasengang zwangsläufig etwas unterschiedlich, die Impulsantworten sahen sich jedoch schon SEHR ähnlich. Zwischen 200Hz und 1kHz spielten die Chassis gleich und konnten über ein Mischpult und den Balance-Regler knackfrei umgeblendet werden. Klanglich war bei kleinen Pegeln kein(!) Unterschied zu hören: Aus 2m Entfernung war nicht festzustellen, welches Chassis spielte. Bei größeren Pegeln klang das eine Chassis rauher, welches auch schon bei einfacher Klirrmessung bei hohen Pegeln "verloren hat". Rein "zufälligerweise" ist das auch das Chassis mit etwas geringerem x-max (Katalogangabe), bei 2,5mm und richtig(!) Leistung ist dann einfach Schluß.

Was macht man also mit einer dreidimensionalen Intermodulationsfläche die sich über die Zeit (4. Dimension, Eingangsspannung) auch noch ändert. Man wird ein wildes gezappel sehen das bei jedem Chassis "irgendwie" anders ist. Was macht man nun damit? Das Chassis nehmen, das insgesamt "besser" aussieht? Wer soll das Interpretieren?

Ölpapierkondenstaren einerseits, IMD-Verzerrungen andererseits. Hmm.... Ich behaupte mit der 3% / 10% K3 Messung erfaßt man die dynamische Grenze sehr gut. Dank Farina geht das erfreulich schnell.

Cpt., hörst du IMD-Verzerrungen? Wie machen sie sich bemerkbar? 10% K3 klingen als würde das Chassis gleich auseinanderfallen, das ist bekannt. (was da sonst noch dabei ist, weiß ich natürlich nicht. Ist dann aber auch schonwieder egal)

gruß, farad

[Cpt.Baseballbatboy]

Moin,

Original geschrieben von Farad
Ich behaupte mit der 3% / 10% K3 Messung erfaßt man die dynamische Grenze sehr gut. Dank Farina geht das erfreulich schnell.

Das Problem am Farina ist, dass Du eigentlich immer mit konstantem Einganspegel misst. Dadurch kann es zur Zerstörung des Chassis kommen, wenn z. B. bei 100dB bei 1kHz noch nichtmal 1% erreicht ist, aber das Chassis im Bass schon am absoluten Anschlag läuft. Ich hoffe es ist klar, was ich meinte.

Lösung wäre, den Sweep vorher in Abhängigkeit der gemessenen Verzerrungen zu entzerren. ARTA kann das nicht, esweep rein theoretisch schon, nur habe ich das Feature immer noch nicht freigeschaltet (weil ich mir noch nicht über das dazugehörige interface im Klaren bin). Zumindest kann man mit esweep den Sweep so entzerren, dass der Klirr bei konstantem Ausgangspegel (also z. B. konstant 90dB zwischen 100Hz-20kHz).

Cpt., hörst du IMD-Verzerrungen?

Ja. Jeder hört die.

Wie machen sie sich bemerkbar?

Schwierige Frage. Ich kann nur für die gezeigte Multisinus-Messung sprechen, da hört man, dass da etwas bei relativ hohen Frequenzen ist, was da nicht hingehört. Voodooistisch gesprochen könnte man es auch als "silbrigen Glanz" bezeichnen. Ich habe es auch ohne angeschlossenen HT (TT mit Weiche) gehört. Aber dass das die IMD war habe ich erst durch das gezeigte Spektrum herausgefunden.

@tiki: das mit der Amplitudenmodulation habe ich irgendwo aufgeschnappt und als gute Idee verinnerlicht. Ich glaube, es war bei Linkwitz. Der Vorteil ist eigentlich weniger die Erkennung schmalbandiger Störungen sondern dass man die Anregung jedes Einzelsinus ein wenig verbreitert um nicht ganz rein zufällig ne sehr entgegenkommende Stelle zu erwischen (gibt es bei Chassis zu Hauf).

Ich vergaß in meinem letzten Post noch ein Idee zu erwähnen, die mir gekommen war, ist aber vom Prinzip her das gleiche wie ne AM. Man könnte stattdessen ne FM oder noch besser ne PM (breiteres Spektrum als ne FM) nehmen. Sehr praktisch erscheint mir da eine PWM voll ausgesteuert mit <100Hz Modulation, Träger 1kHz. Die streut so breit in alle Richtungen dass jedes Chassis nen Heulkrampf bekommen muss.

Gruß
Cpt.

[antiasina]

Intermodulationsverzerrungen klingen so, als würden Geigen nicht streichen, sondern sägen (Glaube zumindest, dass es IM-Verzerrungen sind. Um das zu überprüfen wären schwierige Versuche anzustellen, da IM und Klirr fast immer irgendwie zusammenhängen).
Bei anderen Instrumenten fällts nicht so auf, ist aber auch schwierig zu erfassen, ich glaube, es klingt dann einfach "komisch".
Man könnte natürlich im PC ein Stück Musik mit Intermodulation versehen und anhören um rauszufinden, wie das klingt. Ich wüsste aber nicht, wie ich das anstellen sollte. Muss ich über Nacht mal etwas knobeln.

[Cpt.Baseballbatboy]

Moin,

ist von der Theorie her eigentlich nicht schwer: WAV-Datei laden, und mit einer nicht-linearen Kennlinie bewerten. Das reicht schon. Ich weiß nur nicht welches Programm das könnte. Eventuell CoolEdit, oder Matlab/Scilab/Octave.

Zur Not ging auch ein flottes C-Programm, mit libsndfile wär das relativ schnell gemacht. Oder halt ne andere Sprache, die Windows-orientiert ist, wem es zufällig gefällt, einem nie-studierten Harvard-Ehrendoktor Geld in den Rachen zu schmeißen.

Gruß
Cpt.

[antiasina]

Damit fängt man sich aber auch Klirr ein, oder?
Das C-Programm trifft sich mit meinen Vorstellungen, bei mir läuft Linux ud C kann ich auch (etwas...)

[Ursel]

Original geschrieben von Cpt.Baseballbatboy
Moin,
Ja. Jeder hört die.

N'Ab'nd

IM sind hörbar. Ich möchte aber gerade keinen Unterschied mehr zwischen IM und Klirr machen. Das Messprogramm müsste bereits automatisch bewerten können, inwieweit - ohne die Ursache zu berücksichtigen - die gemessene Störung auch gehört werden kann. Im Prinzip geht das zumindest grobmotorisch durch die Bewertung per Überdeckungskurven, die öffentlich vorliegen. Sonst müsste ja auch bei IM jede der einzelnen Störkomponenten einzeln aufgeführt werden ... ich habe jedenfalls schon Komponenten x-ter Ordung gesehen, die deutlich lauter als die kleinerer Ordnung waren.

Dass die IM Werte von deutlich > 1% schon bei geringen Pegeln erreichen, will auch niemand wissen. Das bedeutet nämlich, dass die wie zu sehen schwer mess- und bewertbare IM der hauptbeitragende nichtlineare Störfaktor ist. Je komplexer das Eingangssignal ist, das der gestörten Kennlinie unterliegt, desto schwieriger die Interpretation der beschworenen "Unterschiede". Je "praxisnäher" die Messmethode, desto automatischer müsste die Auswertung der komplexen Störkomponenten erfolgen.

Mit anderen Worten, welche IM-Komponenten werden genau durch den modifizierten Farina-Ansatz ermittelt?

Ciao

[Farad]

Hallo,

Das Problem am Farina ist, dass Du eigentlich immer mit konstantem Einganspegel misst. Dadurch kann es zur Zerstörung des Chassis kommen, wenn z. B. bei 100dB bei 1kHz noch nichtmal 1% erreicht ist, aber das Chassis im Bass schon am absoluten Anschlag läuft. Ich hoffe es ist klar, was ich meinte.

Das ist ja das kleinste Problem. Erstens hält ein Chassis kurzzeitige Überlastung problemlos aus, zweitens kann man mit dem Controller auf den angestrebten Übertragungsbereich hin entzerren. Darunter und darüber sind die Werte dann natürlich sinnlos, aber auch egal.

Richtig ist, dass eine variable Eingangsspannung für gegebenen Klirr wünschenswert wäre. Ist bereits auf der ARTA-Wunschliste.

Dass die IM Werte von deutlich > 1% schon bei geringen Pegeln erreichen, will auch niemand wissen.

Du meinst also, beide Chassis beim Vergleichshören waren einfach so schlecht, dass es deswegen keinen Unterschied gibt.

Bei hohen Pegeln wird der Klang "rauh", das habe ich ebenfalls bereits erwähnt und ist ja auch bekannt. Das schlägt sich aber auch im THD nieder.

Gibt es denn Chassis dir NUR Intermodulationsverzerrungen verursachen ohne dass THD auftritt? Oder zumindest der Unterschied so groß ist, dass man ein Chassis auf Grund seines Klirrverhaltens als "okay" einstufen würde, die bisher schwer erfassbaren Intermodulationsverzerrungen aber schlimmer als bei einem Vergleichschassis sind?

Wenn Klirr und IMD zusammen kommen, ist prinzipiell egal was man mißt, THD ist einfach, schnell und unkompliziert. Wie man IMD-Verzerrungen innerhalb des Einsatzbereiches messen will, ist mir auch noch nicht klar. Gut, wenn man jede Frequenz mit jeder macht mag das gehen, aber das 8,5-Fache der Resonanzfrequenz ist oft Mist, weil nichteinmal die Resonanzfrequenz im Übertragungsbereich liegt.

Jeder Sinus mit Jedem.. und was ist wenn in der Musik ein Dritter kommt? Milchmädchenfrage, gebe ich zu, aber wird die Sache denn nicht extrem komplex? Wäre es dann nicht langsam sinnvoller ein bekanntes Rauschsignal abzuspielen und ALLE Unterschiede zum Original als "Fehler" zu werten? Hätte man dann nicht einen kompletten Fingerabdruck? Jetzt kann man ja die Eingangsspannung noch variieren, aber es passt alles in einen normalen Graphen.

gruß, farad

[Ursel]

Original geschrieben von Farad
Hallo,
...

Du meinst also, beide Chassis beim Vergleichshören waren einfach so schlecht, dass es deswegen keinen Unterschied gibt.

... Das schlägt sich aber auch im THD nieder.

Gibt es denn Chassis dir NUR Intermodulationsverzerrungen verursachen ohne dass THD auftritt? ...
... Milchmädchenfrage, gebe ich zu, aber wird die Sache denn nicht extrem komplex? Wäre es dann nicht langsam sinnvoller ein bekanntes Rauschsignal abzuspielen und ALLE Unterschiede zum Original als "Fehler" zu werten? ...

Moin, die Unterschiede von Chassis sind öfters, wenn der Ampl.frq.gg ausgeglichen wurde nur noch schwer wahrnehmbar. Die Qualität ist durch den maximalen Pegel bestimmt, bei dem die Störungen noch unter einer subjektiven Schwelle bleiben.

De Krux mit den THD-Messungen ist, dass sie gegen wesentliche Wechselwirkungen der einzelnen Nichtlinearitäten blind sind. Du sprichtst aber letztlich das gleiche Problem an wie ich: Die Wechselwirkung aller Nichtlinearitäten unter einem komplexen Signal ist kaum noch interpretierbar. Umsomehr sollte es gerade dazu aber Standarts geben. Demnach sollte der Arbeitsbereich eines (Komplett-)Lautsprechers nach Pegel- und Frequenzumfang schnell und sicher erkannt werden können. Das ist mit THD allein nicht drin. Die IM unterscheidet sich je nach Verwendung eines 2- oder 3-Wegsystems mit Sicherheit, mag der THD-Verlauf auch ähnlich sein, zum Beispiel. Ein Tief/Mitte-Chassis mag im Bass vernehmlich klirren, aber das muss nicht mit den Mitten intermodulieren, weil etwa der Klirr nur aus der Aufhängung resp. dem Pustefix kommt, nicht aber aus dem Antrieb (e/g PHL Typ 1330!).

Erst wenn jede Freq. mit jeder kombiniert wird, können die o/g Fälle sicher bewertet werden. Dass das nicht heisst, beliebig dicht zu rastern ist doch klar. Sofern sich durch Farinas Idee eine Trennung von Nutzsignal und Störung auch hier ergibt, könnte das Verfahren die erste Frequenz im Sweep durchlaufen lassen, und die zweite als schmal bandbegrenztes Rauschen zugeben. Die Anzahl der Messungen ist dann gleich der Anzahl der Rauschbänder. Man müsste allerdings bei jedem Durchlauf wie schon bemerkt Nutzsignal und Störung trennen können. Weil das bei dem Test mit Rauschen allein nicht geht, kommt letzteres auch erst gar nicht in Frage.

Ich weiss, die Frage ist schwierig. Sonst hätte ich sie nicht gestellt. Ich weiss selbst keine einfache Lösung.

So Long

[antiasina]

Milchmädchenfrage, gebe ich zu, aber wird die Sache denn nicht extrem komplex?

Ja. Wird sie.

Wäre es dann nicht langsam sinnvoller ein bekanntes Rauschsignal abzuspielen und ALLE Unterschiede zum Original als "Fehler" zu werten? Hätte man dann nicht einen kompletten Fingerabdruck? Jetzt kann man ja die Eingangsspannung noch variieren, aber es passt alles in einen normalen Graphen.

Das geht so nicht. Leider.
Angenommen, du gibst Rauschen auf den Treiber und nimmst es wieder auf, dann erhältst du zu jeder Frequenz Amplituden und Phaseninformation. Mehr nicht! Das Programm kann nicht zwischen einem IM-Produkt und einem billigen Frequenzgangfehler unterscheiden...
Was aber gehen könnte, wäre
1. eine Messung Sinus und Rauschen
2. 2 Rauschmessungen: eine bei geringem Pegel, die nur Frequenzgangfehler enthält und eine bei hohem Pegel, die Frequenzgang und IM, Klirr etc enthält.
Wenn man jetzt die Differenz bildet (nach Pegelanpassung natürlich) müsste man doch eine Kurve erhalten, auf der die Störstellen abzulesen wären. Vielleicht kann mans noch mit einer Bewertungszurve multiplizieren.

[Cpt.Baseballbatboy]

Moin,

Original geschrieben von antiasina
Damit fängt man sich aber auch Klirr ein, oder?

ja, denn Klirr ist nichts anderes als IMD - wobei der "zweite" Ton die Amplitude 0 hat.

Original geschrieben von Ursel
Mit anderen Worten, welche IM-Komponenten werden genau durch den modifizierten Farina-Ansatz ermittelt?

Immer Grundwelle+K*Frequenz des Sinus.

Das heißt, ich könnte bei einer Grundwelle von 1kHz und einem 100Hz-Sinus die IMD-Produkte bei 1,1k, 1,2kHz, 1,3kHz usw. berechnen. Die Frequenzauflösung ist abhängig von der Länge der Impulsantwort. Ein breitbandiges Signal - Rauschen, shaped tone burst - als Modulator geht nicht.

Ansonsten ist die Methode eigentlich unpraktisch: zu langsam, zu wenig Aussagekraft. Aber man erhält Impulsantworten von IMD-Produkten und kann deswegen so nette Dinger wie ein CSD von denen erstellen.

Bill Waslo, der Programmierer von PRAXIS, hat ebenfalls eine modifizierte Farina-Methode zur Messung der IMD entwickelt, mit zwei logarithmischen Sweeps. Mehr wollte er aber dazu nicht herausrücken, und das Handbuch schweigt sich auch darüber aus. Ich habe zwar eine grobe Vorstellung, aber habe das nie gemacht.

Original geschrieben von Farad
Richtig ist, dass eine variable Eingangsspannung für gegebenen Klirr wünschenswert wäre. Ist bereits auf der ARTA-Wunschliste.

Schon das hier gesehen? http://www.hifi-forum.de/index.php?a...postID=149#149

Messung bei drei verschiedenen Lautstärken dauerte satte 17 Sekunden. Das kommt dabei rum, wenn man die Bedienung eines Programmes "eigenartig" gestaltet

Gruß
Cpt.

[Farad]

Hallo, nur ganz kurz....

Angenommen, du gibst Rauschen auf den Treiber und nimmst es wieder auf, dann erhältst du zu jeder Frequenz Amplituden und Phaseninformation. Mehr nicht! Das Programm kann nicht zwischen einem IM-Produkt und einem billigen Frequenzgangfehler unterscheiden...

Wenn ich das System vorher im Arbeitsereich bei sehr geringem Pegel auf ideale Impuslantwort entzerrt habe? Stichwort wiedermal FIR?

Was aber gehen könnte, wäre...

genau das Frage ich mich eben. Wir gehen in aller Regel davon aus, dass eine Box bei einem Rosa-Rauschsignal den gleichen Frequenzgang hat, wie bei einem Gleitsinus. Genau das ist aber eben doch nicht der Fall: Rauschen ist der Worst-Case für Intermodulationsverzerrungen, weil ALLE Frequenzen nahezu gleichzeitig vorkommen.

Warum gibt es in der Praxis aber kaum einen Unterschied, ob man die Impulsantwort mit Rauschen oder mit Gleitsinus aufnimmt? Gehen wir mal von jeweils großem Rauschabstand und reflexionsfreier Messung aus.

gruß, faradh

[Cpt.Baseballbatboy]

Moin,

Original geschrieben von Farad
Warum gibt es in der Praxis aber kaum einen Unterschied, ob man die Impulsantwort mit Rauschen oder mit Gleitsinus aufnimmt? Gehen wir mal von jeweils großem Rauschabstand und reflexionsfreier Messung aus.

oh doch, die gibt es. Schau mal ins Farina-Paper, Seite 14, da ist das Ergebnis einer MLS-Messung (ist auch nur Rauschen) eines nicht-linearen Systems abgebildet. Schaut grauslich aus.

Wenn man natürlich sehr leise misst dann fällt das nicht auf. Allerdings sollte man sowieso den Frequenzgang bei nicht homöopathischer Lautstärke messen, weil der nämlich auch Lautstärkeabhängig ist (nicht nur wegen Kompression).

Gruß
Cpt.