Schallwand-Frequenzgang von Boxsim nicht in Übereinstimmung mit Edge und Vituix

[KaiZ9k]

Beim Versuch, den Einfluß der Schallwand auf den Frequenzgang eines Lautsprechers per Simulationsprogramm zu ermitteln, ist mir aufgefallen, dass "The Edge", "VituixCAD" und Boxsim unterschiedliche Ergebnisse liefern. Insbesondere fällt hier Boxsim dadurch auf, dass die Phase des Schallwand-Frequenzgangs bei 20 kHz gegen -180° geht und teils auch darüber hinaus. Stellt man bei "Edge" das virtuelle Mikrofon in 100 m axial auf (um der unendlichen Entfernung des Boxsim Mikrofons nahe zu kommen), bekommt man 0° Phase, bei Vituix ebenso.
Letztes gerechnetes Beispiel war ein 20 cm Konus zentral in einer 30x30 cm Frontplatte. Da geht die Phase schon bei ~7200 Hz durch -180° und dreht weiter bis -502,3° (wird ausgegeben als zusätzliche Drehung von +180° bis -142,3°).
Wie kommt es zu dieser starken Phasendrehung bei Boxsim trotz unendlicher Entfernung des virtuellen Mikrofons ?
Welches der Programme rechnet richtig ?

[walwal]

FAQ Nr. 10:


10. Auf welche Ebene bezieht sich der simulierte Phasengang?


Wenn nicht auf der Karte "Phasengang" explizit eine andere Position angegeben wurde, bezieht sich der Phasengang von Boxsim stets auf die Schallwandebene der Schallwand, die "nach vorne" bei 0cm liegt. Wenn ein gemeinsames Außengehäuse verwendet wird, ist seine frontseitige Schallwand immer bei 0cm.

Die Phasengang der mitgelieferten Chassisdateien bezieht sich bei allen Hifi-Chassis auf in die Schallwand eingelassenen Korb, also auf die Vorderkante des Korbes bzw. der Frontplatte. Der Unterschied zu nicht in die Frontwand eingelassenen Chassis ist jedoch minimal.

[walwal]

Mehr dazu:

https://forum.visaton.de/forum/messt...e-phase-boxsim

[KaiZ9k]

Es geht nicht um eine absolute, Entfernungs-abhängige Phase,
sondern um die Phase des Schallwand-Frequenzgangs (Baffle step), die sich relativ zu dem aktiven Chassis am Ort des virtuellen Mikrofons einstellt.
Insofern sind die Erläuterungen zu FAQ 10 nicht relevant.

[walwal]

Da bin ich überfragt und verstehe auch die Frage nicht, was hat denn der Baffle Step mit der akustischn Phase zu tun. Aber schreib mal den Entwickler von Boxsim an:


https://forum.visaton.de/member/4930-uweg

In der Praxis braucht man die Phase doch nur, um die Phasen mehrer Chassis aufeinander abzustimmen, also möglichst Phasendeckung im Übernahmebereich.

[UweG]

Ich antworte mal ungefragt. Boxsim rechnet natürlich immer richtig :-).

Der Bafflestep entsteht, weil Schallwanteile an der Schallwand entlangkrabbeln und irgendwann nach hinten gebeugt werden. Addiert man zu einem Signal (dem direkt vom Chassis) einen irgendwie verzögerten Anteil, verändert das die Phase. Insofern ist es richtig: Der Schallwandfrequenzgang hat eine Phase die <> 0° sein kann.
Bei sehr tiefen Frequenzen ist er typischerweise schwach positiv, weil der gebeugte Schall etwas weniger als 180° (negativen) Phasenversatz hat.
Riesige Phasenversätze zu ganz hohen Frequenzen kann ich nicht nachvollziehen. Bei mir zappelt da der Schallwandfrequenzgang um die 0°.

[KaiZ9k]

Hallo, von ungefragt kann keine Rede sein: Ich habe das bemerkte Problem ausführlich mit Sebastian Bayer von Visaton per EMail diskutiert. Das führte jedoch nicht zu einer Klärung. Am 24.04.2024 habe ich eine Kurzfassung der Beobachtungen an UweG@Boxsim.de per EMail geschickt und keine Antwort bekommen. Am 5.5.2024 habe ich dann hier das Thema erstellt.
Bei mindestens zwei Beispielen lieferte BoxSim am oberen Ende des Audio-Bereiches Phasen bis knapp -180°, anders als "The Edge" und "VituixCAD". Alle Autoren meinen, dass sie richtig rechnen. Keiner legt offen, was er rechnet. Man kann weder die benutzten Modelle noch den Rechengang kontrollieren. Die Physik erlaubt jedoch nicht drei unterschiedliche Ergebnisse weit ausserhalb üblicher Toleranzen. Also können nicht alle drei Ergebnisse richtig sein.

[Timo]

verstehe zwar die Frage nicht hundertprozentig, und ich verstehe auch nicht auf was dieser Thread hinausgehen soll, ... ich weiß nur dass wir Äpfel mit Birnen vergleichen. Edge hat KEINE realexistierenden Frequenzgänge zu Grunde, was VituixCad und Boxsim eben doch haben, ... wie ich von vielen Diskussionen und eigenen Texts weiß, ist Boxsim speziell bei Winkelmessungen sehr viel genauer im Vergleich zu den anderen Simulationsprogrammen, aber nur bei den Chassis die Visaton selbst als Chassisdaten anbietet, ... und dass Visaton hier die Katze nicht aus dem Sack lässt ist durchaus verständlich.
Deswegen nochmals die Frage wohin soll uns dieser Thread führen?

Aus meiner Sicht, Visaton misst die Chassis in einem Meter Abstand und NICHT in unendlich, und ermittelt hier den SEO, und zusätzlich werden sehr viele Winkelmessungen gemacht und auch diese werden abgespeichert ... dieser SEO wie auch die Winkelmessungen werden in den Chassisdaten mit verrechnet.
Vielleicht ist das hier der springende Punkt, dies wird bei den anderen Simulationsprogrammen eben nicht gemacht ...
Jetzt ist die Frage welches System nutzt mehr an Randinformationen, und verarbeitet mehr Inputs?
Mehr Inputs ergibt im besten Fall mehr Output!

[RobPl]

Hallo, ich habe die Chassis in meiner Box gemessen und danach im VituixCad und Boxsim geladen. Weiche erstellt und die beide Simulationen stimmen ganz gut überein. Phase und Frequenzgang.

[KaiZ9k]

@Timo:
Es geht um die Frage, ob der Frequenzgang des Baffle-Step , insbesondere die Phase, richtig berechnet wird.
Edge berechnet nur den Baffle-Step. braucht deshalb keine Chassis-Frequenzgänge. Dazu reicht völlig die Definition der Frontplatte und der Öffnung eines angenommenen Kolbenstrahlers.
In den FAQs zu BoxSim wird mitgeteilt, dass das virtuelle Mikrofon von BoxSim sich in unendlicher Entfernung befindet, was nichts anderes bedeutet, als dass der Winkel von Abstrahlung gegen die Flächen-Normale nicht berücksichtigt wird.
Wenn man die Frage nicht verstanden hat, kann man auch keine Gewißheit haben, dass "Äpfel mit Birnen verglichen" werden...
Überflüssige Inputs produzieren nicht mehr sinnvollen Output.

@RobPI:
Gemessene Chassis-Daten und Weichen-Daten haben mit dem Frequenzgang des Baffle-Step gar nichts zu tun (s.o.). Dazu braucht man nur die Geometrie der Frontplatte samt Öffnung für den betrachteten (Kolben)Strahler und die Position des Mikrofons.
Bei VituixCAD findet man die separate Berechnung des Baffle-Step Frequenzgangs unter "Tools -> Diffraction" bzw. über die Taste F4.
Die nötigen Eingaben sind die Geometrie der Frontplatte (zB ein Rechteck), Position und Durchmesser eines Chassis, sowie Abstand und Ausrichtung eines Mikrofons, optional Reflektionen von Fußboden und Seitenwand. Zum Vergleich mit BoxSim (unendliche Mikrofon-Entfernung) sollte man die maximal mögliche Entfernung eingeben (99900 mm = 99,9 m).

Bei BoxSim wird der "Frequenzgang Schallwand" nicht separat angezeigt.
Man kann ihn aber exportieren ("BoxSim Export" unter "Chassis") und entweder im Textfile die Werte vs Frequenz betrachten oder mit einem anderen Program plotten.

[Timo]

du gibst dir deine Antworten auf deine Fragen selbst. Wozu brauchst du dann noch ein Forum, ...
Edge ist für mich kein Entwicklungstool sondern ist zum Spielen ganz gut, und zwar ganz gut, wenn es um die Einschätzung des Bafflesteps geht, mehr aber auch nicht. Wenn es im nächsten Schritt Richtung Weichenendwicklung geht, scheidet Edge einfach aus, und deshalb habe ich geschrieben "Äpfel mit Birnen".

Ich habe mit Edge angefangen da gab es noch kein Boxsim, hab da OBs simuliert um einigermaßen zu wissen was am unteren Ende des möglichen Einsatzes herauskommt, eben da wo noch "Kolbenstrahler", ... zu höheren Frequenzen hin ist dann Edge nicht mehr aussagefähig, da kein Frequenzgang hinterlegt ist, was du im übrigen auch selbst geschreiben hast, ...

Ich bin aber jetzt still, da ich weiß wo solche Threads ausarten, in unzählichen Diskussionen, dass doch Edge besser sei als Boxsim da oder ... Für mich sind das komplett unterschiedliche Systeme und lediglich Boxsim und VituixCad können am Ende auch taugen zum Weiterentwickeln einer Box, ... Und vielleicht noch ein kleiner Satz am Ende, ich nutze Boxsim um zu sehen ob eine Kombination funktionieren kann, die eigentliche Weichenentwicklung passiert am hinten offenen Boxen-Körper mit herausgeführten Kabelenden und einer extern aufgebauten Weiche, ...

[KaiZ9k]

Ich gebe keine sondern warte auf Antworten.
Trotz klarer Fragestellung reagierst du auf nicht gestellte Fragen.
Meine Frage richtet sich nur auf die Berechnung des Baffle-steps. Alles andere ist nicht von Belang.
"The Edge" wurde vom Autor speziell für die Berechnung des Baffle-step geschrieben. Man kann dem Programm nicht vorwerfen, dass es nichts anderes tut. Für darüber hinausgehende Lautsprecher-Simulation gibt es vom gleichen Autor andere Programme.
Da 3 dafür benutzte Programme bei Beispielen unterschiedliche Ergebnisse lieferten, versuche ich raus zu finden, welches Programm die richtigsten liefert.
Dabei hoffe ich auf Unterstützung durch die Programm-Autoren.
Falls jemand weitere erschwingliche Programme kennt, die ebenfalls Zugriff auf den Baffle-step erlauben, würde ich mich über Hinweise freuen.

[Timo]

Der Programmierer von boxsim hat schon geantwortet. Grüße Timo

https://forum.visaton.de/member/4930-uweg

[IFF]

KaiZ9k hast du es in Boxsim mal "idealen" Chassis probiert, die über den gesamten Frequenzgang linear verlaufen? Die kann man sich selbst erzeugen, in der Datenbank könnte aber auch eines enthalten sein - kann im Büro nicht darauf zugreifen. Das entspräche dann dem Difraction-Tool von VituixCad.

[KaiZ9k]

Hallo Florian,
ich meine, ich hätte (mindestens) zwei Beispiele rechnen lassen mit Chassis, die ich vorher mal definiert hatte. Die hatten also Realitäts-nahe Eigenschaften, auf die es aber nicht an kam bis auf Membran-Durchmesser und -Position in der Schallwand.
Den isolierten Baffle-step habe ich mir per Export beschafft und in MatLab angeschaut. Es reichte aber eigentlich schon der Blick auf das Ende des Frequenzgangs bei ~20 kHz im Text-File, um zu sehen, dass in der Phase deutlich was anderes raus kam als bei den anderen beiden Programmen.

Auf die Idee mit einen fiktiven Frequenz-unabhängigen Chassis bin ich nicht gekommen. Vielleicht, weil meine Erwartungshaltung schon reduziert war, nachdem mir bewußt wurde, dass man in BoxSim nicht Entfernung & Position (und bei VituixCAD sogar Richtung/Winkel) des virtuellen Mikrofons definieren kann.
Wenn es das gibt, kann man sich den Export sparen.
Eine andere Möglichkeit wäre, dass der Autor die separate Darstellung des Baffle-step in das Programm einbaut.

Zwischen den beiden anderen Programmen gibt es auch noch eine weitere Diskepanz:
Wenn man mit dem (virtuellen) Mikrofon bis auf wenige mm an die erregende Membran ran geht, muss der Baffle-step verschwinden. Das ist aber nur bei einem der Programme so...

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Timo in Beitrag #13:
Unter dem Link steht nur das Gleiche wie hier in Beitrag #6.

Bei meinen Beispielen kam was anderes raus.
Den/die Projekt-Files und die Ergebnisse in graphischer Form kann ich gern präsentieren, wenn das in diesem Forum möglich ist.
Als Neuling in diesem Forum bin ich mit dessen Präsentations-Möglichkeiten noch nicht vertraut.