Freeware Simulationssoftware erstellen

[UweG]

@Frankynstone: Ich möchte deinen Beitrag und andere jetzt nicht abqualifizieren, aber ich sehe die Problematik nicht primär in der Programmierung. Da "findet sich was".
Bitte sieh dir die mal das gesamte Thema an: Viele (z. T. sehr lange) Beiträge, die sich damit befassen, wie so etwas zu programmieren ist, aber eher wenig zum Thema Algorithmen, Datenformate, Konzepte ... .
Ich bin an sich nicht unbedingt auf eine bestimmte Programmiersprache bzw. ein bestimmtes Programmiertool festgelegt, Delphi hat für mich im Moment den Vorteil, dass ich es kenne und eine gültige Lizenz besitze. Wenn es Sinn machen würde, würde ich mich auch mit Java oder C++ anfreunden und sogar noch 100 oder 200 Euro in Software investieren. Ich stelle aber fest, dass es zumindest im Moment kaum möglich ist, die bestimmten Vorlieben unter einen Hut zu bringen.
Überhaupt nicht vorstellen kann ich mir, das Programm modular aus einzelnen voneinander unabhängigen Bausteinen aufzubauen, die jeweils von einem anderen Programmierer gleichzeitig programmiert werden. Ohne jemals in der Softwarebranche tätig gewesen zu sein behaupte ich mal: Das ist das Vorgehen für ein Mammutprojekt, erfordert RIESIGEN Koordinationsaufwand und übersteigt hier nicht nur die Bedürfnisse, sondern auch die (oder zumindest meine) Möglichkeiten. Man kann eben NICHT unabhängig erst die Chassisdaten, dann die Gehäusedaten und zum Schluss die Schallwand auswerten, leider ist z. B. die Spannung, die an einem Chassis abfällt, nun mal abhängig von der Impedanz und die wiederum vom Gehäuse und auch von des TS-Parametern des Chassis und .... . Ich weiß nicht, ob das jedem bewusst ist.
Was ich mir definitiv nicht vorstelle ist ein Monsterprojekt von ewiger Dauer, aber ein paar Monate wird man schon kalkulieren müssen.

Zum Thema Hardware: Zu einem Freeware-Programm passt definitiv kein superteures Meßequipment. So einfach und billig wie möglich halte ich hier für angebrachter.

Zum Thema Messprogramm noch: Sieht sich überhaupt jemand in der Lage, so etwas zu schreiben? Ich muss gestehen, davon nicht wirklich viel Ahnung zu haben. Habe mir vorgenommen irgendwann mal Speaker Workshop zu testen, wird aber noch dauern. Hobbybox tut’s, ist aber nicht Freeware.

Algorithmus/Konzept: Macht es Sinn, Rückwandreflexionen mit einzurechnen? Meines Erachtens nach im Bassbereich schon, aber irgendwann sind sie so zeitverzögert, dass sie nur noch Indirektschall darstellen. Hat jemand eine Meinung, wie man das differenzieren sollte?

[harry_m]

UweG:
"Überhaupt nicht vorstellen kann ich mir, das Programm modular aus einzelnen voneinander unabhängigen Bausteinen aufzubauen, die jeweils von einem anderen Programmierer gleichzeitig programmiert werden."

Und was wäre die Alternative bzw. Dein Vorschlag?

[bulla]

"Überhaupt nicht vorstellen kann ich mir, das Programm modular aus einzelnen voneinander unabhängigen Bausteinen aufzubauen, die jeweils von einem anderen Programmierer gleichzeitig programmiert werden."

Das ist kein Problem, wenn die Interfaces kar definiert sind.

Also es müssten zuerst im Hauptprog die Haupt-Daten instanziiert werden(Windows, dann TSP usw.) ; anschliessend werden diese Daten an das Unterprogramm abgegeben, der dann irgendwas damit macht.
Es müsste also ein Package "Forumssoftware.Modules" geben, in dem alle Klassen davon gespeichert werden. d.h. bei Erstellung eines Unterproggies wird alles einfach in das package kopiert und fertig ist die Geschichte. Man kann dann eine Liste davon erstellen und dynamisch das Menü anhand dieser Daten aufbauen lassen usw. Wäre alles machbar.

[Frankynstone]

Man kann eben NICHT unabhängig erst die Chassisdaten, dann die Gehäusedaten und zum Schluss die Schallwand auswerten, leider ist z. B. die Spannung, die an einem Chassis abfällt, nun mal abhängig von der Impedanz und die wiederum vom Gehäuse und auch von des TS-Parametern des Chassis und .... . Ich weiß nicht, ob das jedem bewusst ist.

Das geht, wenn man von Anfang an alle Parameter, also auch den Impedanzverlauf, mitführt und bei jedem Berechnungsschritt weiter verarbeitet. Man muss nur die Reihenfolge einhalten, also erst Weiche und dann Gehäuse geht nicht. Das Hauptprogramm müsste auch verhindern, dass die Gehäuseberechnung mehrfach auf den gleichen Datensatz angewendet wird. Geeignete Formeln, mit denen man jeden Arbeitsschritt für diskrete Frequenzen rechnen kann, vorausgesetzt. Das heißt, dass die Realisierung komplett in einer selbstrechnenden Excel-Tabelle möglich wäre.

Das Messequipment wird IMHO nicht teuer, wenn sich im Inneren nur Standardbauelemente befinden. Einige Operationsverstärker, D/A-Wandler und Transistoren, wenige eng tolerierte passive Bauelemente für Generator und Frequenz-o-Meter, der Rest 08/15. Da ist echt nix dazu.

[dunkelbunt]

Ich stimme Uwe zu: die Wahl der Programmierplattform bzw. sprache kann hinten anstehen.
Der erste Schritt wäre meiner Meinung nach das Recherchieren und Sammeln der Algorthmen.
Der zweite das Erarbeiten der Abhängigkeiten.
Der dritte die Abbildung in einem Ablaufplan.
Schritt vier: Aufteilen der Funktionen in überschaubare Abschnitte bzw. Blöcke.
Im fünften könnte man sich dann langsam an die Auswahl des Werkzeuges machen.

Ohne euch die Motivation nehmen zu wollen:
Ein riesen Projekt bleibt es trotzdem.
Dieses Jahr wird das mit Sicherheit nichts mehr.

[Ollie]

Und an nullter Stelle hat Gott die Spezifikation gestellt.

[Frankynstone]

Ich scanne gerne auch noch den guten alten Tenbusch (Grundlagen der Lautsprecher, K+T Edition) komplett ein, damit es an Formeln nicht mangelt. Es enthält auch Quelltexte zum Abtippen

Bei den Programmiersprachen, die ich kenne, konnte man bei bekannter Zielstellung gut und gerne den Ablaufplan als erstes aufstellen. Algorithmen kenne ich aus Mahtematik, auf Deutsch sagten wir auch Lösungswege dazu. Was ein Informatiker darunter versteht, das könnt ihr mir ja mal erklären

Übrigens würde das vorgeschlagene Messgerät auch ohne Computer Sinn machen, wenn man Formelsammlung und Taschenrechner dabei hat

So, ich lass euch jetzt mal Algorithmen suchen und schau nächste Woche wieder vorbei, wenn dieser Thread 12 Seiten lang ist

[UweG]

Boxsim V0.1 fertig

Ich habe diesen Thread ja fast selbst nicht mehr gefunden, aber vergessen habe ich ihn definitiv nicht.

Es ist soweit: Version 0.1 von BOXSIM ist hier herunterladbar.

Das Programm kann
- beliebig verschaltete Frequenzweichen incl. serielle Weichen, Allpässe etc.
- Daten aus dem Datenfile der Visaton-Chassisdatenbank importieren
- Baßreflex- und geschlossene Gehäuse
- variable Schallwandgeometrie berücksichtigen incl. Fasen
- max. 8 Chassis
- max. 6 unabhängige Verstärker mit jeweils eigenem aktiven Filter
- Frequenzschriebe in verschiedenen Abstrahlrichtungen (Chassisbündelung, Schallwandeffekte, Interferenzen)

Es kann noch nicht:
- gemessene Frequenzgänge berücksichtigen (im Moment alles Kolbenstrahler mit aalglattem Frequenzgang auf unendl. Schallwand.)
- Chassismontage in Seitenwand, Rückwand, Deckel, Boden berücksichtigen (Ich wollte doch auch mal ne Fontana simulieren können)
- Gruppenlaufzeiten
- Maximalpegel bis lin. Hub erreicht
- von jedem bedient werden.
Der letzte Punkt wird vermutlich auch so bleiben. Eine Simulation, die von wirklich jedem mit beliebig wenig Ahnung bedient werden kann, erscheint mir inzwischen nicht mehr realistisch. Trotzdem: Jeder der weiß was TS-Parameter sind und schonmal eine andere Simu bedient hat, sollte damit zurecht kommen.

In Arbeit sind außerdem noch:
- ein Utility zur Auslegung von BR-Kanälen
- ein Utility zur Abschätzung der Luftlast

Im Download befinden sich auch die Simulationen der VIB 170 AL und der Aria. In Anbetracht dessen, dass keinerlei gemessene Frequenzgänge in die Rechnung eingehen, finde ich das Ergebnis akzeptabel, diskutiere mit euch aber gerne über die Unterschiede.

Ich habe vor, ca. alle 2..3 Wochen ein Update zu publizieren und in diesem Jahr noch die Version 1.0.


Kurze Installationsanweisung zum Schluß:
1. Downloaden
1a. Am besten gleich nach Datenfile der Visatonchassisdatenbank downloaden (hier)
2. Zip entpacken. Es entsteht das Verzeichnis Boxsim und darin befinden sich die Dateien.
3. Doku lesen oder Programm (Boxsim.exe) starten
Das Programm schreibt nicht in die Windows-Registry.

[raphael]

Hallo!

Ohne Dein Programm gesehen zu haben, wie hast Du die Berechnung der Geschlossenen/Baßreflexgehäuse implementiert? Mit welche Formel hast Du gearbeitet?
Ich frage aus dem Grund: Angeregt durch diesen Thread habe ich selber begonnen ein paar Algorhithmen zu tippern. Ich bin nach dem Buch von Jörg Panzer vorgegangen. Er setzt auf die Filtertheorie auf. Schließlich erhält man eine Übtertragungsfunktion. Ich mache das ganze mit Matlab, daß hat den Vorteil, daß ich gemessene Frequenzgägne, die ja frequenzdiskrete sind, als eindimensionalen Vektor auffassen kann und die Gesamtübertragungsfunktion durch "Multiplizieren und Summieren" erhalte, was einer wertdiskreten Faltung entspricht.
Dies könnte man leicht auch in anderen Sprachen implementieren, vorzugsweise in C, weil diese Matlab sehr ähnlich ist.
Mal sehen, wies weitergeht.

Raphael

[PapaSchlumpf]

Ich wollte gerade meine G-Alto simulieren, das programm sagt aber immer "Chassis 1 Kann nicht berechent werden", das ist der W170S, das tritt aber nur im BR auf, CB geht.

Und woher weiß ich wie ich die felder zwischen Volumen und Abstimmfrequenz richtig ausfüllen kann, das sagt mir alles nichts.

[UweG]

@Papaschlumpf: Wenn CB rechnen geht und BR nicht, dann ist entweder Qb oder fb sinnlos eingegeben. Vorschlag: Gib mal Qb gleich 7 ein ( d.h. Kanal halbwegs großzügig dimensioniert, etwas Wolle im Gehäuse, nicht voll) und fb so wie sie eben ist (z. B. 35 Hz)

Was bedeuten die Felder dazwischen? Erläuterungen dazu müssen unbedingt noch in die nächsten Versionen rein, wie schon angekündigt.

Volumenzuwachsfaktor: Faktor um den das akustische Gehäusevolumen größer ist als das geometrische. Richtwerte: 1,0 für leeres Gehäuse; 1,1 für ca. 80% Füllung mit Dämmmaterial; 1,25 für extrem gepreßtes Dämmmaterial im Gehäuse (>300% Füllung)

mb: Gib vorläufig einfach 1 ein, dann rechnet BOXSIM so wie alle anderen Programme

fmb: Irgendetwas >0 (z. B. 250) eingeben, hat bei mb=1 keinen Einfluß

Ql: Maß für die Bedämpfung der Eigenresonanz bei der CB. Sozusagen die "mechanische Güte des Gehäuses". Vorschlag: 4..15 je nach Dämmung, große Werte für wenig Dämmaterial

Qb: Resonanzgüte des Baßreflexsystems: Vorschlag: Gib 7 ein, oder 15 wenn dein Gehäuse sehr steif und schwach bedämpft ist und du einen großen BR-Kanal hast.



@raphael: Ich habe auch das Buch von Jörg Panzer als wesentlichste Grundlage genommen. Das Impedanzverhalten des BR-Systems, das dort nicht beschrieben ist habe ich mir "ein wenig zusammen gereimt". Das Ersatzschaltbild siehst du im Chassisdialog. Die Berechnung der Werte erfolgt durch:

fsbg := fs * mb;
Rms := Re*Qmc/Qec;
Cms := Qesbg / (Re*2*pi*fsbg);
Lms := Re / (Qesbg*2*pi*fsbg);
Lab := Vab/Vas * Lms;
Cbr := 1 / (4*pi*pi*fb*fb * Lab);
Rbr := 1 / (2*pi*fb*Cbr*Qb);
(Auszug aus Programmquelltext)

[UweG]

Kleines Update zwischendrin hier . Der Link ist der gleiche wie bisher.
Einzige Änderung: Verbesserte Fehlerabfangung, falls jemand Abstürze (spezielle unter Win98) hatte.
Der Download hat ca. 400kB

Edit: Bekannter Fehler: Impedanzverlauf BR scheint noch fehlerhaft.

[not0815]

Hi Uwe,

sieht ja ganz nett aus! Aber ohne Kenntnis des konkreten Programmhintergrunds, der -struktur und des -code ist eine Beurteilung jedoch nur aus Usersicht möglich. Deine Angaben in der Doku.pdf sind auch noch(?) recht dünn. Ohne Kenntnis des Quellcodes und der Berechnungsgrundlagen ist eine dedailierte Untersuchung, Fehlersuche und Weiter-/Mitentwicklung des Programms durch die Forenmitglieder wohl kaum möglich.

@UweG: Bietes Du Boxsim nun als einen möglichen Grundstock zu einem offenen Foren-Programm an?
@ALL: Könnte oder sollte gar Boxsim die Basis für das Foren-Programm werden?

Ungeachtet dessen...[list=1]Ist Anzahl (der wohl nur 88) Frequenzgangpunkte des Progamms veränder-/erweiterbar?
Sind 8 Zweige nicht etwas zuviel( Speicherbedarf)?
Sollen Chassis-Messfrequenzgänge berücksichtigt werden?, Wenn ja, wie?
Welche (Mess-)Formate sollen unterstützt werden?
Wie soll/wird die akustische und elektrische Phasenlage der Chassis und der Zweige beim Gesamtfrequenzgang berücksichtigt?
Formatstrukur der programmeigenen Datendateien?
Wie wird das passive Filternetzwerk berechnet? Maschenstromverfahren?
Soll das aktive Filter lediglich theoretische Filter zugrundelegen und simulieren oder auch die Erstellung realer Aktivfilter mit variabler Bauteilwahl ermöglicht werden?
etc.[/list=1]
Im übrigen sind mir neben den Dir bekannten noch folgende offensichtliche Fehler/Mängel aufgefallen. [list=2]
Auf der Karte "Chassis" werden drei Graphen gezeigt, obwohl laut Projekteigenschaft nur zwei Chassis vorhanden sein sollen. Wird dass 3. Geister-Chassis vieleicht auch bei der Simu berücksichtigt?
Chassis-Dateien die offenbar 0-Werte enthalten, führen bereits beim Programmstart bzw. laden zu Fehlermeldungen.
Die Impedanzsimulation ist wohl nicht völlig korrekt. Die Grundresonanzimpedanzwert weicht im Graphen stark gegenüber dem im Formular "Chassis , Einbau und Schallwand editieren" ausgewiesenen Wert für Rms ab. Die BR-Simus sind mit Sicherheit falsch. Hier scheint ein Fehler vorzuliegen.
Ist der Impedanzverlauf der Einzelchassis und Filterzweige nicht jeweils gesondert darstellbar?
0-Wert Eingaben führen machmals zu Fehlern/Abstürzen.
Die Chassisdaten aus den Visatondatenbank (weder *.asc noch *.apl Format) lassen nicht sich laden (jedenfalls bei mir).[/list=2]
Aber wie bereits oben gesagt, bei einem Forenprogramm muss die Struktur, die Berechnungsmethode und die Datenstruktur und sollte auch der Quellcode offen für alle sein.

Gruß
Sven

[UweG]

@not0815: Du schreibst:

Ohne Kenntnis des Quellcodes und der Berechnungsgrundlagen ist eine dedailierte Untersuchung, Fehlersuche und Weiter-/Mitentwicklung des Programms durch die Forenmitglieder wohl kaum möglich.

Die erläuterungsbedürftigen Berechnungsgrundlagen habe ich begonnen zu dokumentieren. Allgemeine Grundlagen wie komplexe Wechselstromtechnik oder Übertragungsverhalten von Filtern wollte ich aber nicht dokumentieren, das kann jeder in irgendeinem Buch nachlesen, wenn es ihn interessiert. Natürlich fehlt da trotzdem noch einiges. Am Wichtigsten erscheinen mir derzeit die Erläuterungen zum Thema Luftlast.
Ich glaube nicht, dass man ernsthaft erwarten kann, dass jemand in "meinem" Quelltext Lust hat Fehler zu suchen, daher verspreche ich mir von der Publikation des Quelltextes DERZEIT keine Vorteile für die weitere Entwicklung. Wie schon mehrfach gesagt: Das Problem sind das Konzept, Datenformate und die Algorithmen. Das grundsätzliche Konzept sollte sich beurteilen lassen, eine Algirithmenwunschliste steht schon oben. Inzwischen könnte ich sie noch um ein detailiertes Übertragungsverhalten für BR-Systeme erweitern (also incl. komplexer Impedanz und Output separat nach Membran und Tunnel), da scheine ich noch ein Problem zu haben.

Zu den anderen Fragen:

"Bietest du Boxsim nun als möglichen Grundstock zu einem offenen Foren-Programm an?"
So war das gedacht. Es gibt nun eine erste Vorab-Version, die jeder testen kann und ich werde bemüht sein, auf Feedback einzugehen und das Programm weiter zu entwickeln. Ich selbst habe die Lautsprechersimulation immer auch als Möglichkeit gesehen, das technische Verständnis für die Materie zu erweitern. Von daher muss es auch nicht verwundern, dass das Programm so "schnell" entstehen konnte, denn es ist in Wirklich keit nur der Anfang einer Windowsportierung meines seit 12 Jahren existierenden und immer mal wieder verbesserten DOS-Programms. Von mir erkannte konzeptionelle Schwächen habe ich bei der Gelegenheit versucht, auszuräumen.

"Sind acht Zweige nicht etwas zu viel (Speicherbedarf)?"
Bezüglich Hauptspeicher: Nein, der Speicherbedarf ist unkritisch.
Bezüglich Projektdateien: Evtl. ja, da man diese vielleicht auch mal per E-Mail verschicken will. Die Lösung scheint mir aber eher in einem kompakteren Speicherformat zu liegen. Außerdem: Boxsim wird nach derzeitigem Konzept niemals Doppelchassis können (da sie eine unterschiedliche Position auf der Schallwand haben), somit sind tendenziell mehr Chassiszweige nötig.

"Sollen Chassis-Meßfrequenzgänge berücksichtigt werden?"
Ja, die Frequenz- und Impedanzgänge der Visaton-Chasisdatenbank werden schon bald benutzbar sein. Für andere Formate fehlt mir Info darüber, was es denn gibt und wie das Format aussieht.
Die Art und Weise der Implementierung ist durchaus diskussionsfähig. Es stellt sich z. B. die Frage, wie man mit die Meßdaten im unteren Bereich auswertet, wenn man doch weiß, dass sie in einem ganz anderen Gehäuse erfolgt sind und eigentlich das Übertragungsverhalten dort anhand der TS-Parameter ausrechnen will.

"Wie soll/wird die akustische und elektrische Phasenlage der Chassis und der Zweige beim Gesamtfrequenzgang berücksichtigt?"
Es wird derzeit berücksichtigt:
- Phasenverschiebung aufgrund Impedanz (also zwischen Spannung und Strom)
- Phasenverschiebung aufgrund Feder-Masse-System (also zwischen Strom (=Kraft) und Geschwindigkeit)
- Phasenverschiebung aufgrund unterschiedlicher Einbauposition in allen drei Raumrichtungen, darin eingerechnet wird der Schallentstehungsort (Visatonangabe in der Chassisdatenbank).
- Phasenverschiebung aufgrund der Überlagerung mit an den Schallwandrändern gebeugten Wellen
Andere Ursachen sind mir nicht bekannt.

"Formatstrukur der programmeigenen Datendateien?"
Die muss auf jeden Fall dokumentiert und publiziert werden. Bin ich noch nicht dazu gekommen.

"Wie wird das passive Filternetzwerk berechnet? Maschenstromverfahren?"
Ich habe keine Ahnung, wie man das Verfahren nennt. Ich habe es abgeleitet von der Technik, die man bei der Finite-Element-Methode anwendet. Aus den Gleichungen
- Summe aller Ströme in einen Knoten = 0 und
- Spannung am Bauteil = Impedanz * Strom und
- Alle an einem Knoten hängenden Bauteilenden haben die gleiche Spannung
wird ein lineares Gleichungssystem mit komplexen Koeffizienten aufgestellt und dieses dann nach bekannten Verfahren gelöst (Triangularisation, Diagonalisierung, ..). Der Rangabfall der Koeffizientenmatrix kann problemlos korrigiert werden, indem die Spannung an einem beliebigen Knoten (nicht Bauteil!) zu Null gesetzt wird.

"Soll das aktive Filter lediglich theoretische Filter zugrundelegen und simulieren oder auch die Erstellung realer Aktivfilter mit variabler Bauteilwahl ermöglicht werden?"
Da habe ich noch nicht darüber nachgedacht. Wenn's einer braucht, warum nicht.

Zu den erkannten Fehlern:
Geisterchassis: Danke für den Hinweis, wird beseitigt. Nein, das Chassis wird nicht in die Summe mitgerechnet.
"0"-Wert-Problem: Kleines Update kam schon (zur Verhinderung von Abstürzen). Die Fehlermeldungen sind schwer zu umgehen, denn das Programm versucht zu rechnen und stößt nunmal auf Fehler. Werde in 0.2 mal versucheen, das einwenig weniger nervig für den Benutzer zu machen.
Impedanzsimulation: Der Fehler bei BR ist mir auch schon aufgefallen, bei CB noch nicht, werde mal verifizieren. Das Impedanzmaximum der Grundresonanz müsste Rms + Re sein.
Visaton-Daten lassen sich nicht importieren? Hmmm. Also bei mir ging das definitiv (mit der .ASC-Datei!). Vielleicht mal eine kleine Anleitung: "Hauptmenü|Chassispool|Chassispool verwalten". Dort den Button "Visaton Chassisdatenbank importieren" anwählen. Als Projekt läßt sie sich nicht laden.

nochmal @not0815: Ich stimme mit dir überein, dass bei einem Simulationsprogramm die Berechnungsalgorithmen und die Datenstrukturen offen liegen sollten. Im Prinzip sollte jeder mit Taschenrechner und Wissen über allg. Elektrotechnik die Ergebnisse nachvollziehen können, wenn er die Geduld aufbringt. Ich würde diesen Anspruch aber nicht auf ein "Freeware"-Programm beschränken. Warum soll das nicht erst recht für kommerzielle Software gelten?

[UweG]

@tthorsten: IMP scheint ein sehr altes Programm zu sein, aber trotzdem - werde mal sehen, ob ich da Info finde.
Thema Minihomepage: Da habe ich auch schon dran gedacht, aber das scheint mir in diesem Stadium noch viel zu früh. Ab V1.0.

... warum man NOT0815 nicht dahin bringen, kann ....
Naja, vielleicht antwortet er besser selbst.