Neues zum Thema Freifeldmessung von Lautsprechern in Raeumen

[markus7]

Wenn du darauf bestehst, das im Frequenzbereich zu vergleichen, dann würde ich zwei Messungen durchführen: Einmal mit, einmal ohne Anregungssignal. Dann beide Systemantworten gleich weiterverarbeiten, das eine wird eine Impulsantwort, das andere nur Rauschen. Beides gleich fenstern, Fourier-Transformieren und die Spektren vergleichen.

Das mache ich bislang, habe aber nicht das Gefühl sinnvolle Werte zu erhalten.

[ropf]

Was ist betrachtetes System (Lautsprecher + Raumantwort), was nur Grundrauschen...

Zur Beantwortung von Post 22:
Dazu muss die Zeitachse weit genug reichen, bis das Grundgeräusch sichtbar wird. Solange der Pegel über die Zeit tendentiell in gerader Linie abfällt, wie das in deinem Bild der Fall ist, hast Du fast ausschliesslich das Signal auf dem Schirm.

Hier ein Bild von einer "Spaßmessung". Deutlich erkennbar, wo das Signal (fallend) ins Grundgeräusch (waagerecht) übergeht - besonders bei 50 Hz, wo das Mikro Netzbrummen einfängt:


Zur Beurteilung des Übergangsbereichs hier noch eine echte Messung zu Schallschutzzwecken.

• Schwarz: Grundgeräusch bei unseren Nachbarn, aufgenommen per RTA mit größtmöglicher zeitlicher Glättung
• Rot: Messsignal im Ballettsaal, jeweils per Pink Noise oder per Sinussweep erzeugt. Der tatsächliche Pegel ist 20db höher als hier dargestellt
• Blau: RTA beim Nachbarn mit Messignal vom Ballettsaal - man sieht Bereiche, wo es sich über das Grundgeräusch erhebt, und wie es zu hohen Frequenzen hin darin untergeht.
• Grün: Sinussweep - der Verlauf ist quasi derselbe, wie bei RTA und Pink Noise - das Messignal ist jedoch noch weit unterhalb des Grundgeräusches detektierbar.

Die eingetragene Energie ist in beiden Fällen vergleichbar, aber bei der Sweep-Messung mitteln sich die Störgeräusche weg.

[ropf]

Kritik zum eingangs verlinkten Paper

Das Zusammenführen von Sensorwerten, die in verschiedenen Arbeitsbereichen unterschiedlich vertrauenswürdig sind, ist generell eine komplexe Angelegenheit, über die ganze Bücher geschrieben werden. Der hier verfolgte Ansatz, mittels eines mathematischen Modells einen möglichst passenden Match zu finden, ist gegenüber bisher üblichen Verfahren ein deutlicher Fortschritt.

Meine Kritik richet sich nicht gegen das Matching, sondern gegen die suggerierte und imho nicht vorhandene Aussagekraft der Tieftonmessungen

1. Tiefe Töne lassen sich nur schwer dämpfen oder dämmen, deshalb reichen sie vergleichsweise viel weiter als höhere Töne. Autobahn, Baumaschinen, Fluglärm zeigen noch mehrere km entfernt deutliche Ausschäge, dazu kommen Bewegungen der Gebäude selbst, zB durch Windlasten. Das führt dazu, dass in dem meisten Umgebungen tieffrequente Grundgeräusche deutlich höhere Pegel haben, als höherfrequente.
   Das betrifft die spektrale Leistungsdichte W/Hz - in einem RTA mit logarithmischer Frequenzachse hingegen ist die Kurve hingegen meist fast_waagerecht - ein konstantes Verhältnis Watt/Oktave scheint "normal" zu sein. Gleichzeitig sind tiefe Frequenzen mit hohem Pegel nur schwer zu erzeugen, was den erreichbaren Signal-Rauschabstand begrenzt.
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2. Nahfeldmessungen gehen davon aus, das der Schallpegel direkt an der Quelle sehr viel höher ist als in einiger Entfernung und deshalb Raumeinflüsse weithehend ausgeblendet werden. Es ist aber bekannt, das schwingfähige Systeme hoher Güte bereits mit geringer Energie zu hohen Amplituden angeregt werden können. Nehmen wir vorerst an, die Nahfeldannahme ist gültig, dennoch stellt sich die Frage nach einer typischen Breite oder einem typischen Q einer niederfrequente Raummode ohne spezielle Tieftonabsorber.
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3. Bei kombinierten Nahfeldmessungen wird es schwieriger. Misst man das Nahfeld des Treibers, hat man das Signal eines eng benachbarten BR-Kanals anteilig mit drin und umgekehrt. Ausserdem müssen die Amplituden phasenrichtig addiert werden, was eigentlich nur mit einer zeitlichen Referenz geht. Keine Ahnung, wie das Programm der Autoren das macht. Wo ist der Schallentstehungsort in einem BR-Rohr?
   Dazu kommt, wie die Impulsantwort eigentlich errechnet wird. REW zB. berechnet die Phase aus dem Amplitudenverlauf und macht aus beidem zusammen die Impulsantwort, deren Peak wiederum als Zeitreferenz herangezogen wird. Das funktioniert recht gut, solange der Amplitudenfrequenzgang SEHR genau gemessen wird - bei errechneten Konstrukten mit kritischer Phase liegt hier jede Menge Fehlerpotential.
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4. Gating - Raumeinflüsse von der (errechneten)Impuslantwort abschneiden ... Man mache sich bewusst, was das Gating im Bereich tiefer Frequenzen anrichtet, dazu ein Bespiel:
   Halbraummessung mit 3m Deckenhöhe - nach 17.5ms kommt die erste Deckenreflektion, alles dahinter ist abzuschneiden. Bei 17.5ms und 48kHz Samplerate stehen genau 840 Samples zur Verfügung, was eine Frequenzauflösung von 26.66Hz (=22400Hz/840) ergibt. Es gibt also Koeffizienten für 0Hz, 26.66Hz, 53.33Hz, 80Hz... alles dazwischen ist undefiniert.
   Gibt es nun eine starke Resonanzüberhöhung, sagen wir bei 35Hz, wird die Energie auf die umliegenden Stützstellen verteilt, wobei die Verteilung von der Form des Fensters bestimmt wird. Die Resonanz bleibt unentdeckt, die Kurve zwischen den Stützstellen unterliegt allein dem ästhetischen Empfinden und der Kreativität des Programmierers ...
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5. Weiter stört mich, dass die Autoren die Boxen per se als minimalphasiges System betrachten (in dem es keine Laufzeiten gibt). Mag diese Annahme bei geschlossenen Boxen mit gut gdämpften Stehwellen vertretbar sein, so wird sie bei BR-Boxen mit nennenswertem Abstand zwischen den Ports zweifelhaft, und trifft bei Hörnern oder TLs ganz bestimmt nicht zu
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6. Der letzte Schildbürgerstreich sind die ganz tiefen Frequenzen bis 10Hz. Hier setzen die Autoren ganz selbstverständlich voraus, dass der SPL um 12dB/Oktave bei geschlossenen Boxen bzw 24dB/Oktave bei BR-Boxen abfällt und extrapolieren die Kurve einfach nach diesem Schema

Steinigt mich, wenn ich hier Müll schreibe - ich habe keine Ahnung vom Lautsprecherbau, nur übriggebliebene Fragmente eines 3 Jahrzehnte zurückliegenden Studiums sowie einer zwangsweisen kürzlichen Auseinandersetzung mit Raum- und Bauakustik.