@hreith: Die BU-Filter wurden tatsächlich sehr ausführlich für Lautsprecheranwendungen untersucht und optimiert "acoustic butterworth" von KEF und der BBC, selbst der Erfinder der LR-Kennlinie Siegfried Linkwitz setzte in seinen LS3/5 BUIII Filter ein . Das ist also nicht so abwegig wie heute oft geglaubt wird. Das entscheidende Optimierungskriterium der BU-Filter für Lautsprecher ist die Konstanz der abgegebenen Leistung das ist keine reine mathematische Spielerei sondern ein deutlich hörbarer akustischer Unterschied.
Genau so ist es, verstehe garnicht, warum da manche damit so Mühe haben....
Wenn man einen Lautsprecher mit konstanter Energieabgabe konstruieren will, kommt man um die ungeraden BU-Filter eigentlich nicht herum. Da gibt es ja auch noch 5. Ordnung.......
Dein modifiziertes BU-Filter ist kein echtes BU-Filter mehr sondern fast identisch mit dem LRII- deshalb hört sich das auch fast gleich an
Die "Modifikation" des BW-Filters bestand nur darin die Trennfrequenzen auseinander zu ziehen (wenn ich das richitg verstanden habe). Die Güten der Filter (BW2 = 0.707, LR2 = 0.5) sind nach wie vor unterschiedlich und verursachen eine andere "Rundung" im Übernahmebereich. Erst durch Hinzunahme mindestens eines PEQ könnte BW2 in LR2 überführt werden.
Die Nennung eines Acustical Butterworth Filters zeugt von einem Alter > 45 oder einer guten Kenntnis der Literatur, hat aber nichts damit zu tun, dass die Filterfunktionen ALS PAAR betrachtet werden (was hreith richtigerweise dem LR-Filter zugeschrieben hat). Hier wird "nur" das Chassis mit in die Filterfunktoin einbezogen - was heute dank DCX kalter Kaffee ist.
Tatsächlich stellt man gerade bei der Summation verschiedener Filter fest, dass selbst die Überlagerung eines Paares (= 2-Wege-Box) nach Formelsammlung nicht zu einem linearen Frequenzgang auf Achse führt (Ausnahme: 6 dB und - wie von hreith angeführt - alle LR-Varianten). Wenn man dann so eine 3-Wege-Box baut wird es noch spannender, je nach dem wie weit die Paare auseinander liegen -> es bleibt schwierig!
also ich finde den Theorie-Schlenker an dieser Stelle sehr hilfreich und zielführend. Besonders weil eure fundierten Erklärungen verständlich und klar formuliert sind. Das in Post #69 dargestellte "Phänomen" mit den Überhöhungen der Summenkurven der verschiedenen Filtertypen ist jetzt weitgehend erklärt, und ich kann die verschiedenen Filtertypen jetzt korrekt einstellen. Dafür meinen aufrichtigen Dank!
Daraufhin habe ich zwei Weichen-Konfigurationen in der DCX gespeichert. Eine nur mit LR-Filtern und eine andere nur mit BW-Filtern, jeweils mit annähernd gleichem Summen-Frequenzgang sowie gleicher Phasenlage und Kreuzungspunkt mit -6 dB bei fg. Und ich habe einen ersten Hörtest mit Musik gemacht, ob da Unterschiede zu hören sind - kurzum, ich höre keinen Unterschied zwischen den LR- und den BW-Filtern.
Insgesamt ist mein erster Höreindruck durchaus positiv. Ich habe bewusst nur beiläufig Musik gehört (einfach CD rein und dudeln lassen), um heraus zu finden, ob da irgend etwas ins Ohr spingt. Angenehm fällt auf, dass Stimmen anscheinend nur wenig verfärbt werden, was mir sehr gefällt. Ich konnte weder nasale noch trichternde oder mulmige Verfärbungen feststellen. Eventuell trägt auch die breite Schallwand dazu bei. Zwei Dinge sind mir unangenehm aufgefallen: eine gewisse Schrillheit in den Höhen und ein magerer fast hohler Bass. Wobei ich glaube, dass vor allem die Schrillheit und der hohle Bass durch den praktisch noch nackten Raum verursacht werden. Mit einigen provisorisch hingestellten Basotec-Matten sind die Höhen schon angenehmer. Der hohle Bass braucht wohl gezielte Maßnahmen im Raum. Und mager ist der Bass vermutlich deshalb, weil der Tieftöner im geschlossenen Gehäuse noch nicht entzerrt ist. Damit soll´s jetzt auch weiter gehen.
Zuletzt geändert von wiesonich; 30.03.2009, 00:58.
das war durchaus ernst gemeint.
Butterworth optimiert die Koeffizienten rein nach einem maximal flachen Verlauf der Betragsfunktion ohne Überschwinger im Übertragungsbereich. Das Verhalten von benachbarten Bändern spielt die die Berechnung keine Rolle.
Bei Bessel wird auf eine maximal flache Gruppenlaufzeit ohne Überschwinger im Übertragungsbereich optimiert. Das Verhalten von Benachbarten Bändern spielt bei der Berechnung keine Rolle.
Einzig LR haben versucht, eine Addition mit den Nachbarbändern in die Optimierung einzubeziehen und bezahlen den Preis mit einem größeren Überlappungsbereich.
Hi fabi,
hast ja recht. Es juckt halt in den Fingern wenn man sieht, dass jemand etwas leidvoll erfaren muss was man seit 100 Jahren auch in Büchern lesen könnte. Ich werde mich etwas zurückhalten.
Hallo.
Butterworth wird allgemein mit BW abgekürzt. Schade, dass der Thread nun doch ins sehr theoretische abgleitet. War er doch einige Seiten lang ein wirklich nützlicher Leitfaden fürs "Lautsprecher im Wohnzimmer messen".
Wem nützen denn diese Ausführungen über die theoretischen Vorteile der aktiven Filter in ihrer Reinform? Bei der Entwicklung hat man es nicht mit idealen Wandlern zu tun, die perfekten Flanken wird man nur mit größtem Aufwand erreichen. Selbst dann stimmt es bei den meisten Konstruktionen nur für einen Abhörpunkt.
Wer kann denn bitte bei einer Passivbox sagen, ob die Flanken jetzt absolut perfekt LR24 oder doch nicht eher BW18 entsprechen? Wer ehrlich ist wird zugeben, dass er meistens froh ist, die Addition überhaupt sauber hinzukriegen.
Bei der Aktivtechnik hat man mehr Möglichkeiten. Ein gerade Frequenzgang auf Achse in großer Entfernung mit idealer Füllung bei der Trennfrequenz ist vergleichsweise einfach möglich, wenn man seine Werkzeuge Digtalcontroller und Meßsystem ordentlich beherrscht.
Nicht immer kommt es beim Einsatz von elektrischen LR Filtern zu einem Schneiden bei -3dB, entscheidend ist nun mal das akustische Ergebnis. Durch asymmetrische elektrische Filterflanken lassen sich teilweise akustisch symmetrisch herstellen und dadurch parametrische Filter sparen.
Prinzipbedingt muss bei +6dB bei der Trennfrequenz der höchste Maximalpegel auf Achse möglich sein, mehr als addieren können sich die Quellen nicht. Für ein gutes Abstrahlverhalten sorgt man mit Hilfe geschickter Abstände, Schallführungen usw usf. Kein Mensch hört heraus, ob es jetzt ein elektrischen LR oder BW Filter läuft. Ein einziger Filter in einem der Zweige in der Nähe der Trennfrequenz ändert sowieso das komplette Flankenverhalten.
der einzige Filter-Type, der halbwegs für Lautsprecher-Anwendungen gedacht war ist der LR.
Ist das jetzt satirisch oder ernst gemein ?
Alle anderen entspringen eher mathematischen Optimierungen nach
- möglichst gleichbleibender Gruppenlaufzeit
- oder möglichst keine Überschwingen im Übertragungsbereich
- oder möglichst lange Pegelkonstanz mit vorgegebenen Schwankungen
- oder, oder, oder
und dabei ist in der Regel nur das Nutzband im Interesse, nicht jedoch die Addition mit den Nachbarn.
Das ist doch bei Linkwitz auch nicht anders entstanden, und wo ist da das vermeintliche Problem z.B. der ungraden Butterwort-Filter bei der Addition mit den Nachbarn ?
Dabei sollte man nicht vergessen, daß sich die Butterworth 1.Ordnung-Weiche, die von vielen ja auch als sooooo ideal angesehen wird, auch bei -3dB schneidet (wenn nicht, ist es eben keine echte Butterworth 6 dB Weiche).
Ich habe ja nichts gegen Linkwitz, aber wenn, dann mindestens 4. oder 6. Ordnung akustisch (bei höheren Frequenzen), um den unvermeidlichen Energieeinbruch, der sich vertikal deutlich zeigt, so schmal wie nur möglich zu halten.
Nebenbeibemerkt ist das einer der wenigen Punkte, bei denen ich mit Boxsim hadere, da meiner Meinung nach bei den sich bei -6dB schneidenden Weichen das Energieverhalten nicht korrekt dargestellt wird.
der einzige Filter-Type, der halbwegs für Lautsprecher-Anwendungen gedacht war ist der LR. Alle anderen entspringen eher mathematischen Optimierungen nach
- möglichst gleichbleibender Gruppenlaufzeit
- oder möglichst keine Überschwingen im Übertragungsbereich
- oder möglichst lange Pegelkonstanz mit vorgegebenen Schwankungen
- oder, oder, oder
und dabei ist in der Regel nur das Nutzband im Interesse, nicht jedoch die Addition mit den Nachbarn.
Die Gruppenlaufzeit der Filter und damit der notwendige Zeitversatz ist bei den Filtern unterschiedlich und sie steigt mit der Steilheit der Phasenänderungen. Von daher ergibt es sich zwangsweise, dass man bei jeder Filteränderung die Verzögerung eigentlich neu anpassen müsste.
in deinem Beispiel dreht ein Linkwitz 24 dB Filter mit 180° bei fg 2000 Hz doppelt so stark an der Phase wie ein Butterworth 18 dB Filter mit 90°. Liegt das jetzt an der unterschiedlichen Flankensteilheit oder am unterschiedlichen Filtetyp? Verstehe die Impulsantworten noch nicht wirklich, vermute aber, Butterworth macht da eine bessere Figur?
In meiner Weiche habe ich die Phasendifferenz bei fg ja zu Null ausgeglichen. Die Addition der Grenzfrequenz findet auch beim auseinander gezogenen BW-Filter wieder bei 0° statt. Kreuzung und Summe liegen 6 dB auseinander.
Mir fiel beim Vergleich des ermittelten Delays für den LR-Filter mit dem Delay für den auseinander gezogenen BW-Filter einfach auf, dass hier jeweils ein Unterschied von 45° bezogen auf die Übernahmefrequenz vorliegt. Mit anderen Worten: Das akustische Zentrum der Grenzfrequenz muss bei dem auseinander gezogenen BW-Filter um etwa 12,5% der Wellenlänge von fg weiter nach hinten geschoben werden als beim LR-Filter. Das finde ich im ersten Moment erstaunlich und war mir nicht sicher, ob das so stimmt. Rechnerisch komme ich über die ermittelten Delays aber bei beiden Übergängen, also bei 400 Hz mit 12 dB und bei 2,5 kHz mit 24 dB auf diesen identischen relativen Versatz der akustischen Zentren. Es könnte also stimmen. Wollte sicherheitshalber nachfragen, bevor ich falsche Schlüsse ziehe.
PS:
Kürzt man Butterworth mit BU oder mit BW ab?
Zuletzt geändert von wiesonich; 29.03.2009, 00:50.
Beim Ermitteln des erforderlichen Delays für die 6 dB Addition hat mich noch überrascht, dass das Delay beim auseinander gezogenen BW-Filter trotz gleicher Übernahmefrequenz um einen Phasenwinkel von 45° vom Delay des LR-Filters abweicht. Das gilt für den 12 dB Filter und den 24 dB Filter gleichermaßen. Entspricht dieser festgestellte Unterschied in der Phasenlage von 45° bei der 6 dB Addition zwischen BW und LR jetzt der Theorie oder ist da irgendwie der Wurm drin?
Die Antwort ist doch eigentlich ganz einfach:
Der BU-Filter hat seine 0 Grad Phasendifferenz eben nur, wenn sich die Kurven bei -3 dB schneiden (Allerdings hat es dann 3 dB Überhöhung bei dieser Übernahmefrequenz). Wenn du nun einen BU Filter gerader Ordnung auseinanderziehst, bis die Kurven sich bei -6dB schneiden, bekommst du optimale Addition dort nur hin, wenn die die Phasendifferenz zusätzlich ausgleichst, da du beim auseinanderziehen der BU-Filter ja auch die 0 Grad Phasendifferenz "mitgenommen" hast.
Dann mach lieber gleich LR an der Stelle.....
@Peter_K
Ich möchte die grundsätzlichen Zusammenhänge erst über die 6 dB Addition der Trennfrequenz verstehen und mich dann weiter vor tasten. Diese Addition kann ich mir im Moment noch am Besten vorstellen als zwei Schwingungen, die deckungsgleich mit 0° Verschiebung übereinander liegen und deren Summe deshalb doppelt so groß ist wie ihre Einzelwerte, und ich verstehe sie derzeit als eine Art Scharnier, das einen fließenden Übergang der Phasenverläufe zwischen den Einzel-Frequenzbändern sicher stellen soll. Jede Addition zweier Schwingungen, die in der Summe nicht das Doppelte, sondern vielleicht nur 3 B ergibt, müsste demnach einen Phasenversatz (meinetwegen eine Verspätung) der Übernahmefrequenz zwischen zwei Bändern zur Folge haben. Mir fehlt einfach noch ´ne Menge Wissen über die Besonderheiten und Vorteile verschiedener Filtertypen.
Ich weise nur deswegen auf die ungraden BU hin, weil ich manchmal das Gefühl habe, daß die -6dB Schnittkurve mit "optimaler Phasenlage" bei vielen zum Fetisch wird, der nahezu ideal wäre.
Ganz so ist das nicht (immer)
@hreith
Bevor ich mit den reizvollen Experimenten zum Begradigen des Frequenzganges beginne, möchte ich mit den Filtern durch sein. Der Bass will ja auch noch entzerrt werden. Und zwei EQs für "Bass" und "Höhen" sollen ebenfalls zur Basis-Konfiguration gehören. Wenn dann noch freie EQs in der DCX vorhanden sind, wird "gebügelt". So ganz leuchtet es mir noch nicht ein, warum Überhöhungen dafür besser geeignet sind als Auslöschungen. Im Vorwege habe ich schon mal einige Messungen unter Winkeln seitlich der Box durchgeführt, um zu schauen, ob der Peak bei etwa 1,5 kHz sich abhängig von der Mikrophon-Position verändert - macht er nicht. Der scheint hartnäckig zu sein.
@jobst
Ich wusste einfach nicht, dass je nach Filtertyp auch Überhöhungen im Summenfrequenzgang möglich sind. Habe jetzt die Trennfrequenzen des BW-Filters so weit auseinander gezogen (TP 300 Hz, HP 550 Hz), dass der Kreuzungspunkt der BW-Einzelkurven auf dem Kreuzungspunkt der LR-Einzelkurven liegt (bei 400 Hz und -6 dB). Dadurch verlaufen die Summenkurve des BW-Filters und des LR-Filters jetzt etwa deckungsgleich nahe der 0 dB-Linie.
Der Überlappungsbereich der Einzelkurven unterhalb der Kreuzung scheint mit dem BW-Filter etwas kleiner zu sein als mit dem LR-Filter, was mich auf die Idee gebracht hat, den auseinander gezogenen BW-Filter auch für die 24 dB Trennung zwischen Mittel- und Hochtöner einzusetzten, weil der Hochtöner dadurch nach unten hin noch ein wenig entlastet werden kann. Das funktioniert tatsächlich. Trotz gleich gebliebener Flankensteilheit und Trennfrequenz liegt der Pegel des Hochtöners bei seiner Resonanzfrequenz bei 1 kHz um einige dB tiefer.
Beim Ermitteln des erforderlichen Delays für die 6 dB Addition hat mich noch überrascht, dass das Delay beim auseinander gezogenen BW-Filter trotz gleicher Übernahmefrequenz um einen Phasenwinkel von 45° vom Delay des LR-Filters abweicht. Das gilt für den 12 dB Filter und den 24 dB Filter gleichermaßen. Entspricht dieser festgestellte Unterschied in der Phasenlage von 45° bei der 6 dB Addition zwischen BW und LR jetzt der Theorie oder ist da irgendwie der Wurm drin?
@Peter_K
Ich möchte die grundsätzlichen Zusammenhänge erst über die 6 dB Addition der Trennfrequenz verstehen und mich dann weiter vor tasten. Diese Addition kann ich mir im Moment noch am Besten vorstellen als zwei Schwingungen, die deckungsgleich mit 0° Verschiebung übereinander liegen und deren Summe deshalb doppelt so groß ist wie ihre Einzelwerte, und ich verstehe sie derzeit als eine Art Scharnier, das einen fließenden Übergang der Phasenverläufe zwischen den Einzel-Frequenzbändern sicher stellen soll. Jede Addition zweier Schwingungen, die in der Summe nicht das Doppelte, sondern vielleicht nur 3 dB ergibt, müsste demnach einen Phasenversatz (meinetwegen eine Verspätung) der Übernahmefrequenz zwischen zwei Bändern zur Folge haben. Mir fehlt einfach noch ´ne Menge Wissen über die Besonderheiten und Vorteile verschiedener Filtertypen.
Zuletzt geändert von wiesonich; 28.03.2009, 23:14.
bei all den Filterbetrachtungen wundert mich, daß da die BU 3. + 5.Ordnung anscheinend so überhaupt keine Rolle spielen.
Immerhin sind das die einzigen Filter, die (bei Schnittpunkt -3dB) bei der Übernahmefrequenz flache Summe UND (!!) konstantes Energieverhalten haben.
Der Preis dafür ist allerdings ein asymetrisches vertikales Abstrahlverhalten.
Um das symetrisch hinzubekommen, hat der Jo d'Appolito ja mal die nach ihm benannte Treiberanordnung kreiert....., das nur nebenbei...
Die Asymetrie muss nicht stören, die kann man im Gegenteil sogar bei geschickter Planung eines Lautsprechers auch positiv für sich nutzen......
messe einfach mal z.B den Mitteltöner ohne Filter und schaue dir den Frequenzgang, den Phasengang, das Impulsverhalten und das Ausschwingen an.
Dann linearisiere mit den EQs das Teil und messe erneut.
Vergleiche jetzt die Ergebnisse.
Je nach Ursache tut eine mehr oder weniger vollständige Entzerrung gut oder eben nicht.
Gerade bei Kerben hat man es manchmal mit einer gegenphasigen, eher lang anhaltenden Schwingung zu tun die der eigentlichen Anregung entgegen wirkt und diese darum teilweise auslöscht (darum eben die Kerbe im Frequenzgang).
Wird die Anregung abgeschaltet, dann schwingt die gegenphasige Schwingung noch lange nach, was im Ausschwingen dann mit einem über dem statischen Pegel liegenden Berg zu sehen ist. Würde man die Kerbe im statischen Verlauf ausgleichen, dann wäre der Berg im Ausschwingen eben noch größer. Sowas sollte man also tunlichst vermeiden.
Bei Überhöhungen sieht man im Ausschwingen auch oft entsprechend längeres Nachschwingen. Drückt man die Überhöhung runter, dann sieht oft auch das Ausschwingen besser aus. Sowas kann man gut entzerren.
Kantenreflexionen können Überhöhungen und Kerben erzeugen. Je nach Mikroposition sind diese aber sehr unterschiedlich, teilweise wird aus einer Überhöhung an der einen, eine Kerbe an einer anderen Mirko-Position. Sowas kann man nur begrenzt und mit bedacht ausgleichen - eigentlich nur im groben Mittel.
Teilweise wandert auch die Frequenz einer Überhöhung bei unterschiedlichen Mirkopositionen. Auch sowas kann man nur begrenzt und nur im groben Mittel ausgleichen.
danke für die einleuchtende Erklärung. Dann dürfte man bei verschrobenen akustischen Filterflanken ja sogar unterschiedliche elektrische Filter im Übernahmebereich einsetzen, wenn dadurch die akustischen Filterflanken begradigt bzw. dem theoretischen Ideal näher gebracht werden können? Bisher dachte ich, man dürfe nur identische elektrische Filter im Übernahmebereich verwenden und erst das akustische Resultat per EQ begradigen. Das eröffnet ja ganz neue Möglichkeiten. Ich habe mich auch noch nicht getraut, die Link-Funktion der Trennfrequenzen innerhalb der DCX zu deaktivieren und eigenmächtig dran herum zu biegen, ohne zu wissen warum. Ich denke, jetzt kann ich´s wagen, auch an dieser Stellschraube zu drehen.
Hallo pico,
danke auch für deine verständliche Erklärung. So komme ich vorwärts. Die Trennfrequenzen werde ich jetzt definitiv auseinander ziehen und schauen, wie sich die Summenkurve verändert. Ich weiß zwar noch nicht welche Flanke, aber kann ja beides probieren. Heute schaffe ich´s leider nicht mehr.
Die genannten Buckel im Frequenzgang möchte ich hinten an stellen, weil es sich vermutlich um Resonanzen handelt. Hier habe ich gelesen, dass jede Resonanz immer eine gewisse Zeit braucht, sich einzuschwingen, bevor sie sich störend auswirkt, und wenn man so einen Resonanzeffekt nun per EQ unterdrückt, dann begradigt man den Frequenzgang auf Achse eingentlich gar nicht, sondern verbiegt ihn noch. Im Moment der Schallabstrahlung, also noch bevor sich die Resonanz ausgeprägt hat, fehlt diese Frequenz dann im Direktschall, und die verzögerte Resonanz ist immer noch da, nur leiser. Ich kann beides einfach nicht gegeneinander abschätzen, was jetzt schlimmer ist. Desahlb lasse ich diese Buckel erst mal tanzen.
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