Wasserfall eines Geräusches

[Farad]

Hallo,

kann man das Zerfallsspektrums eines Geräusches ermitteln? Wenn ja, wie?

Soweit ich das bisher verstanden habe wird das Zerfallsspektrum einer Lautsprecherbox aus der Impulsantwort errechnet. Um die Impulsantwort mit einem PC bestimmen zu können, wird einmal ein Referenzsignal über ein Loop-Kabel benötigt und dann die komplexe Übertragungsfunktion aus Betrag und Phase errechnet.

Was aber, wenn es garkein Referenzsignal gibt??

Ich möchte beispielsweise die Ausschwingdauer eines Plattenresonators bestimmen, wenn ich mit der Hand draufklopfe.

Kann Hobbybox sowas? Welches bezahlbare Programm sonst? Wie wird denn dann getriggert? Wird die erste Wellenfront als "Amplitudenverteilung" (und somit hinterste Wasserfallkurve) genommen? Das wäre ideal!

gruß, farad

[tiki]

Huhu ('s is schließlich Uhu-Zeit),
Wenn ich mich recht erinnere, haben verschiedene Leute, so auch die hifi-selbstbauer(n), ähnliche Tests an LS-Gehäusen/-materialien betrieben. Es wurde eine WAV-Datei aus dem aufgenommenen Schallsignal gebildet und diese durch ein "geeignetes" FFT-Programm geschoben. Möglicherweise bist Du so schneller, die Anregung der Wasserfälle bei ETF beispielsweise erfolgt vorzugsweise mit MLS. Kannst Du so unruhig klopfen?
Und überhaupt, womit willst du denn messen, wenn Du noch gar keine der wundervollen MTG-Kapseln Dein Eigen nennst?
Gruß, der andere Nachtfalter

[Farad]

Hallo Timo,

Wave-File ist kein Problem. Ich leg das Teil also in den Garten und klopfe drauf, aufnehmen. Aber dann? Was ist denn "ein geeignetes Programm"?

Kapseln hin oder her, das muß auch mit ECM8000 gehen.

gruß, fabi

[Ollie]

Hi farad,


Weil alle Studenten schon in der Vorlesung sind, antworte ich mal was. Die Situation ist ja nun, dass du beim simplen Klopfen das Anregungssignal nicht kennst, also kannst du nicht "entfalten". Du kannst natuerlich eine simultane Zweikanalaufnahme machen, wo der eine Kanal "direkt am Knoechel" und der andere auf der anderen Seite die Beschleunigung oder so misst, in der Hoffnung, dass bei Entfaltung eine aussagekraeftige Transferfunktion herauskommt. Aus der Huefte: sehr unwahrscheinlich, dass das was wird.

Eher noch eine Stahlplatte mittig auf die Platte schrauben, Stahlkugel drauf fallen lassen. Wahrscheinlich das Signal, das einem Dirac am naechsten kommt(?). Auf der anderen Seite messen und finden, dass die Platte aus einem hellen "tick" ein dunkles "tock" gemach hat. Lustig, hoerten wir auch so. Aber wenigstens geht die Entfaltung irgendwie. Das Problem in beiden Faellen sind die geringen Energien bei LF.

Also hilft vielleicht ein Interferenzeffekt: im RAR (tiefe Frequenzen!) die an vier Seilen frei aufgehaengte Platte mit Sinussignalen bombardieren. Bei guenstigem Plattenabstand kommt es zu Interferenzen (wo, weiss man vorher). Kommt es zu einem Dip bei anderen Frequenzen als der durch die geometrische Laufzeit vorgegebenen, dann greift die Platte Energie ab. Wie tief der Dip ist, haengt vom Platten-Q ab, also lieber mal ohne zuviel Daempfer messen. Und sehr, sehr oft, je hundert Mal mehr fuer jedes 10dB mehr S/N. Notfalls Platte einmal auflegen (nur Interferenz), einmal frei (hoffentlich nur Plattenmode). Anschliessend Fit an die Pegelkurve.

Die tiefte Eigenresonanz der Platte kann nach Formel abgeschaetzt werden; so ist man sicher, dass man keinen hoeheren Mode vermessen hat. Und natuerlich das Mike nicht so aufbauen, dass konstruktive Laufzeitinterferenz und Plattenmode zusammenfallen. Mehr faellt mir mit Hausmannsmittel nicht ein. Siehe lieber zu, dass die Platte so homogen ist, dass man eine brauchbare Abschaetzung aus der Theorie bekommt (auf ein Hertz oder so).

Cheers,
Ollie

[ichse1]

Sowas wird (von Profis) mit einem Impulshammer gemacht.
Ist nichts anderes, als ein Hammer mit eingebautem Kraft/ Beschleunigungssensor. Damit ist das Anregungssignal bekannt. Nun braucht man nur noch die Antwort messen, idealerweise ebanfalls mit Beschleunigungsaufnehmern, und daraus kann die Impulsantwort und der Wasserfall berechnet werden.

Rein akustisch, also mit Mikrofonen stell ich mir das schwieriger vor. Vielleicht so ähnlich wie RT60 Messung?

Was hast du mit der Information eines Wasserfalls vor?

[Fosti]

Hi Farad,

ich kann dem Gesagten von ichse und Ollie nichts weiter hinzufügen. Ohne die Anregungsfunktion wird's schwierig. Es sei denn, es liegt ein stationäres Eingangssignal an, dann kommt man mit der Autokorrelationsfunktion bzw. Kreuzkorrelation weiter, wenn ich mich recht entsinne. Schon ein bißchen her

Als Programm kann ich dir, falls du es moch nicht hast nur MATLAB wärmstens empfehlen. Solange du noch Student bist, bekommst du es zu einem fairen Preis. Danach wird's teuer. Sachen wie Faltung, FFT, Matrixexponentialfunktion usw. sind für MATLAB alles kein Problem

Viele Grüße,
Fosti

[Farad]

Danke für die Anworten, auch wenn sie mich leider nicht so richtig weiterbringen.

Die Idee mit RT60 gefällt mir aber. Was passiert denn, wenn man im RAR oder im Freifeld die Nachhallzeit bestimmt? Alles was nach dem ersten Impuls, also der Anregung, ankommt ist doch nachschwingen des Resonators.

Wenn man damit die Zeit bestimmen kann, die ein Signal braucht um um 60dB abzufallen, dann kann man damit doch auch jede Zeit bestimmen. Und das bei jeder Frequenz.

Ist das nicht eigentlich genau das, was ich will? Den Frequenzgang des ersten Impulses bekommt man ja wohl auch noch heraus.

müßte man sowas erst programmieren? oder warum gibt es das nicht? Oder wo liegt mein Denkfehler?

farad

[pico]

Hi Fard,

Nachhallzeit ist ein gutes Stichwort, denn da muss man auch das Anregungssignal nicht kennen sondern wertet lediglich den Pegelabfall aus.

Das geht z.B. mit unserem JustT60 (Artikel "Nachhallzeit messen") sowohl mit einer Impulsanregung als auch mit abgeschaltetem Rauschen.

[Fosti]

Hallo Farad,

ist viel einfacher, als ich Gedacht habe. Du willst ja nicht die ÜTF rausbekommen (dazu bräuchten wir die Anregungsfunktion). Du willst ja lediglich eine 3-dimensionale Darstellung deines Geräusches über der Zeit und der Frequenz.

Ein allgemeines Geräusch muss aber zwangsläufig keinen Wasserfall ergeben, deshalb war ich vorhin etwas durcheinander.

Das ist mit MATLAB kein Problem.

Grüße,
Fosti

[Farad]

Fosti, genau!


Was braucht matlab für daten? Ich habe mit dem Programm noch nie gearbeitet, komme aber an der FH sicher an einen Rechner auf dem das installiert ist um mal zu probieren. Was mach ich mit dem .wav-File?



Pico, JustT60 gibt mir aber doch nur an, wie lange es braucht um um 60dB abzufallen.. sind die Zeiten da nicht SEHR kurz? Ein schönes Zerfallsspektrum wäre mir schon lieber.... Aber als Ansatz könnte man das natürlich probieren....

danke! farad

[Wolfram 2]

ich weiß nicht ob das gehen würde, aber imPrinzip will man ja bei einem Plattenabsorber seine Reaktion auf bestimmte Frequenzen wissen. Folglich bräuchte man nur im freien den Absorber von forne mit einem Lautsprecher und Sinusfrequenzen beschallen und dahinter einen Beschleunigungsmesser anbringen. So ähnlich hatte die K&T oder HH mal die eigenschafften von Materialien zum Bau von Boxenwände gemessen (Es war der LS eben nur in einem Kasten).
In der Uni sollte ein solcher Beschleunigungsmesser durchaus aufzutreiben sein. Nun brauchst du nur ein wenig Zeit um einmal dein Frequenzband durchzugehen und die Absorbtion sollte proportionla zu Absorbtion sein, zumindest ungefähr.

Nur ne Idee, keine Ahnung ob es so ginge!?

Greets,Wolf

[Fosti]

Hallo Farad,

MATLAB kann wav-Files einlesen (hab' ich aber noch nie ausprobiert) oder einfach das Zeitsignal als eine Zahlenreihe x(t) als zweispaltiges txt-File.
Die "Signal Processing Toolbox" muss installiert sein. Der Befehl heisst "specgram". Zur Bedienung bei MATLAB einfach "help specgram" eingeben. Gibts auch ein Beispiel bei den "Demos" zu. Heißt "Visualizing Sound".

Das Spectrogram sieht dann aus wie eine Landkarte: Die x-Achse ist die Zeit, die y-Achse ist die Frequenz und die "Höhenlinien" sind die Intensität/Schalldruck/wie auch immer.

Kannst du aber auch zu einem Wasserfall Diagramm wandeln mit dem Befehl "waterfall".

Viele Grüße,
Fosti

[Farad]

Danke Fosti, ich werde die Matlab-Geschichte auf jeden Fall verfolgen.

Mir geht aber noch nicht in den Kopf, warum ich unbedingt ein Referenzsignal brauche, wenn ich die Phase garnicht betrachte.

Wird das Wasserfalldiagramm nicht direkt aus Amplitude und verstrichener Zeit berechnet? Ich sage absichtlich verstrichener Zeit und eben nicht Phase!

Kann ich einem Lautsprechermeßprogramm nicht einfach ein rosa Rauschen als Referenz geben?

Ein Wasserfalldiagramm stellt Pegel, Frequenz und ZEIT in Abhängigkeit zueinander dar. Eine Referenz brauche ich doch nur für das Übertragungsverhalten, aber das interessiert mich doch garnicht.

Ich kann natürlich auch mit JustT60 und jeweils anderer Anregungsfrequenz und anderem Pegel und was auch allem mir eine Unmenge an Meßdaten generieren und die dann per 3d-CAD in eine Fläche verwandeln, oder ein wav aufnehmen und Matlab lernen, aber geht's nicht einfacher?

gruß, farad

[pico]

Hi Farad,

JustT60 berechnet intern zunächst jede Menge Spektren über der Zeit (die man auch als Wasserfalldiagramm darstellen könnte), wertet dann aber zusätzlich den Pegelabfall über der Zeit aus (die - 60 dB werden in der Praxis nie erreicht, zumindest nicht bei Rauschanregung).

So etwas sieht dann so aus (der Anfang von Oscar Peterson Trio / Dream of You):



Dafür gibt es auch nette Programme, die ndas online anzeigen, z.B.:

http://www.relisoft.com/freeware/index.htm

[Fosti]

Hi Farad,

MATLAB lässt sich für einen Ingenieur sehr intuitiv bedienen. Also keine Panik. Mit MATLAB kannst du sogar dein eingenes Messprogramm basteln, da alle Schnitstellen deines PC angesteuert werden können.

Wer noch Student einer Ingenieurswissenschaft ist sollte sich dieses Programm echt anlegen. Für das Geld gibt es kein mächtigeres Werkzeug.

Mein Gott langsam sollte ich von MATLAB mal Provision verlangen

Grüße,
Fosti