Einsatzbereiche für Rundstrahler

[jhohm]

Hi Oliver,

mit dem MiniDSP, da hast Du bestimmt recht.

Ich hänge mal eine Datei an; der Bereich um 1,5 Khz ist etwas abgesenkt; noch ab; mehr Absenkung erhält man, wenn man den 18R auf 22R erhöht...
Den Bereich ab 10kHz bekommt man höher, wenn man den 27R verkleinert...

Gruß Jörn

[wolfgang520]

Hallo Jörn, Hallo Oliver,

also ihr habt euch da schon mächtig ins Zeug geschmissen. Soviel Feedback hätte ich überhaupt nicht erwartet.
Nun mal zu meinem weiteren Vorgehen. Morgen werde ich die beiden F-Gänge noch einmal überprüfen, Kegel einerseits und Hyperbolid andererseits. Des weiteren werde ich mal verschiedene Höhen vom Diffusor ausprobieren.

Übrigens, Jörn hat mit der Dämpfung natürlich recht. Die Werte waren voreingestellt und ich habe keine Änderung vorgenommen. Das Gehäuse ist nur an den Wänden gedämpft. Allerdings habe ich Polyesterwatte aufgeklebt.

Zu den gehörmäßigen Unterschieden fehlt mir noch die Erfahrung. Herr Schwierzock vom Akustiklabor Feucht hält dazu Vorträge mit Hörbeispielen. Ich bin beim Überlegen, ob ich mich da mal eintrage.

Gruß

Wolfgang

[fabi]

Die Idee eines Rundstrahlers ist wohl gleichmäßige Energieabstrahlung bei akzeptablem Direktschall, in welche Richtung auch immer. Jegliche Kegel, die nicht nahe genug sind, um Kompression hervorzurufen, ändern nichts an der abgestrahlten Energie. Durch die eher diffuse Abstrahlung ist der Direktschallanteil aber sehr gering gegenüber dem Diffusanteil, das ist gerade das Konzept. Der Freifeld- oder Nahfeldfrequenzgang ist also ziemlich unerheblich, dennoch kann es interessant sein ihn zu optimieren - gerade in vergleichsweise trockenen Abhörräumen mit großem Hallradius.

Durch die grundsätzlichen Eigenschaften der Kolbenmembran kommt es oberhalb ca ka=2 zu abfallendem Energiefrequenzgang. Da die Energie durch den Kegel lediglich anders verteilt wird, muss es zu stark abfallendem Freifeldfrequenzgang kommen.

Es muss erst der gewünschte Energiefrequenzgang im Raum festgelegt werden, er ist sicherlich abfallend mit der Frequenz, wie stark gilt es zu definieren auf Basis der Nachhallzeit im Hörraum. Dann müssen Lautsprecherchassis gewählt werden, die die gewünschte Energie über die Frequenz produzieren können. Also Mehrwegesysteme oder Chassis mit defniertem Aufbrechen der Membran, idealerweise etwas in Richtung BMR oder direkt NXT-Panel. Anschließend kann dann versucht werden, den Direktschall so zu beeinflussen, dass die erste Wellenfront den gewünschten Zielfrequenzgang aufweist. Damit zum Kegeldesign: Am Zielführendsten ist hier wohl ein Scan der Membran und dann ein direktes übertragen in sinnvoll gewählte Elementarquellen in FEM-Software. Alternativ wird in BEM-Software die Membran direkt als Quelle eingepflegt und eine Kugelschale in Hörentfernung als Zielfläche definiert. Alternativ wird das komplette Chassis in FEM angenähert. Dann kann die Kegelgeometrie geändert werden, bis das gewünschte Gesamtverhalten erreicht ist. Da Rundstrahler oft dann eingesetzt werden, wenn es nicht nur eine Abhörposition gibt, ist nicht nur der Direktschall auf Achse (welche?!) und der Energiefrequenzgang, sondern das Abstrahlverhalten selbst (Balloonmessungen). Unter keinem Winkel soll es zu starker Welligkeit kommen, durch Interferenzeffekte verhalten sich geometrische Formen oft nicht entsprechend der Intuition. Auf der Symmetrieachse des Kegels bildet sich eine Art Ringabstrahlfläche, die frequenzabhängig stärker bündelt, als die Membran selbst und starke, geometrische Reflexionen an der Decke erzeugt. Ein einfacher Kegel ist sehr sicher nicht die ideale Form.

Unregelmäßigkeiten, die sowohl im Energie- also auch unter Abhörwinkeln auftreten, lassen sich leicht durch DSP oder passive Bautelemente beeinflussen, das ist der letzte Schritt.

Wenn man das richtig machen will, ist es eine große Aufgabe und sehr viel Optimierungsarbeit wird nötig sein. Allein die Vor- und Nachbearbeitung (Nachhallzeit des Abhörraumes, Reflexionsmuster, Transferfunktionen zwischen Quellen und Abhörpositionen und anschließende Validierung) sind sehr viel Aufwendiger als bei der Entwicklung einer "normalen" Box.

B&O bietet sehr gute Anhaltspunkte, wie solche Konzepte optimiert werden können - dann aber, wie immer bei B&O, auch nach Designaspekten.

Viele Grüße und schönes Wochenende!
fabi


PS: In Mehrwegsystemen hat man mehr Möglichkeiten. Durch gezielte Bandpässe und Kompression zwischen Kegel und Membran kann die abgstrahlte Energie pro Weg gezielt beeinflusst werden. In der Simulation lässt sich die Energie leicht über das Integral einer Kugelfläche im Fernfeld berechnen, gemessen wird direkt die abgstrahlte Schallenergie nach ISO im Hallraum. Das ist alles sehr viel Entwicklungsarbeit aber sicherlich hochinteressant.

[wolfgang520]

Boxsim - Target

Mal eine Frage zwischendurch:

kann man in Boxsim auch eine Target Funktion laden?

Gruß

Wolfgang

[jhohm]

Hallo Wolfgang,

das geht leider nicht...

Gruß Jörn

[2Pi]

Hi Fabi,

also ich hab meinen kleinen nur als Annäherung an eine Punktschallquelle gebaut, um wenigstens mal den vollen Effekt eines nicht horizontal bündelden Systems zu erleben und somit ein paar Erkenntnisse aus dem Hören im näherungsweise diffusen Feld zu gewinnen. Der Directivity gain ist somit annägerungsweise =1, da mein System erst so ab 2...2,5KHz beginnt, vertikal zu bündeln. Der Reflektor ist hier ansich nur ein Hilfsmittel und die Form sicherlich nicht perfekt. Allerdings bin ich mir auch nicht sicher (wertungsfrei), wieviel man tatsächlich noch mit FEM und BEM Helferlein bzw. einer optimierten Chassis-Reflektor-Kombo herausholen könnte bzw. wie "zufrieden" das Ohr mit dem jetzigen System schon ist. Da mir solche Mittel auch nicht zur Verfügung stehen, wird mein nächster Schritt sein, den Reflektor durch einen rundstrahlenden Hochtöner zu ersetzen, um zu hören, wieviel Einfluss auf den Klang der Reflektor selbst haben könnte (Bündelung, Diffraction, Distortion). Derzeit bin ich guter Dinge, daß ich den Ziel-F-Gang nicht verändern muss aber man wird sehen (hören). Dennoch könnte ich mir vorstellen, daß es ein wenig anders klingen wird.
Die aktuellen "akustischen Linsen" von B&O halte ich auch für sehr interessant. Aber ich glaube, daß es keine veröffentlichte Messungen dazu gibt. Wenn jemand eine Quelle hat, dann bitte her damit Auf DIYaudio hat das jemand mal aus Pappe nachgebildet und die Messungen sahen recht gut aus. Aber wenn ich mich richtig erinnere, handelt es sich auch um eine gerichtete, wenn auch horizontal recht breite Abstrahlung.

[2Pi]

Zu den gehörmäßigen Unterschieden fehlt mir noch die Erfahrung.

Welche genau meinst Du ?

[fabi]

Nachdem ich gestern geschrieben habe, dass es auf der Symmetrieachse zu einer starken Überhöhung kommen wird, hat es mich selbst interessiert, wie das Schallfeld um einen solchen Kegelstrahler herum ausschaut.

Die angehängte Grafik zeigt eine rotationsymmetrische FEM-Simulation einer beliebigen Kegelgeometrie. Die Skalierung ist in Millimeter, das Chassis hat 10cm Durchmesser und eine vertikale, konstante Beschleunigung von 1m/s^2 über die ganze Fläche (idealer Kolbenstrahler). Von links oben nach rechts unten ist der Schallpegel bei den Oktavfrequenzen 250Hz, 500Hz, 1kHz, 2kHz, 4kHz und 8kHz dargestellt.

Wie man sieht, kommt es zu starker Interferenzbildung bei hohen Frequenzen, die Ringöffnungsfläche beginnt schon bei 1kHz eine Keule auszubilden. Das ist leider alles bei weitem nicht so gleichmäßig, wie man es sich gemeinhin vorstellt.

Viele Grüße!

[2Pi]

Interessant. Liegt im Nullpunkt der Achsen jetzt die Spitze des Kegels ?

Das ist leider alles bei weitem nicht so gleichmäßig, wie man es sich gemeinhin vorstellt.

Wer ist "man" ?

[fabi]

Interessant. Liegt im Nullpunkt der Achsen jetzt die Spitze des Kegels ?

Die Spitze ist (offensichtlich?) bi r=0 und z=95. Bei z=0 ist die Unterkante des Gehäuses, das der Einfachheithalber ebenfalls 100 hoch ist, die Quelle strahlt nach oben und hat "Membranform".

Wer ist "man" ?

Es gibt zum Beispiel eine ganze Menge Deckenlautsprecher, die solche "Diffusoren" einsetzen, Penton ist ziemlich bekannt.
http://www.penton.org/germany/Data%2...Inserts(D).pdf

Für den Laien schaut das so aus, als würde der Schall seitlich rausgestreut und auf Achse hört man nichts, genau das Gegenteil ist aber der Fall. Steht man genau unterhalb des Lautsprechers, ist es am lautesten! - Interessante Diskussionen mit Architekten!

[2Pi]

Die Spitze ist (offensichtlich?) bi r=0 und z=95. Bei z=0 ist die Unterkante des Gehäuses, das der Einfachheithalber ebenfalls 100 hoch ist, die Quelle strahlt nach oben und hat "Membranform".

Sorry, ich stehe auf dem Schlauch und verstehe das Bild nicht, da die Achsen nicht beschriftet sind. Wo ist was bitte ?

Für den Laien schaut das so aus, als würde der Schall seitlich rausgestreut und auf Achse hört man nichts, genau das Gegenteil ist aber der Fall. Steht man genau unterhalb des Lautsprechers, ist es am lautesten!

Das stimmt, aber dazu brauche ich aber keine FEM. Das sagt mir mein Mikrofon und mein Ohr

[wolfgang520]

Hallo meine Herren,
die Sache wird zunehmend interessanter und spannender!
Als erstes möchte ich die Frage von Oliver beantworten. Unterehlende Erfahrungen zu den gehörmäßigen Unterschieden verstehe ich, den Vergleich Rundstrahler - Direktstrahler.
Nun einige Worte zu meinen neuen, bescheidenen Erkenntnissen. Als erstes habe ich zwei Diffusoren verglichen, Kegel und Hyperbolid. Die Meßbedingungen waren gleich (1m Mikrofonabstand, Gate auf 170, Spitze des Diffusors 10mm über dem Chassis). Leider habe ich mein Meßsystem noch nicht kalibriert, so dass die Anzeige in der Größe noch fehlerbehaftet sein kann. Der Anhang ...V5 zeigt die Unterschiede. Das Overlay rot zeigt den Kegel und grün zeigt den Hyperboliden. Für mich ist der F-Gang des Kegels wesentlich ausgewogener und damit die erste Wahl.
Danach habe ich mit unterschiedlichen Dicken der Diffusorhalterung experimentiert, wobei eine 20mm glatte Säule (die stärkste Säule) einen leichten, aber kontinuierlichen Abfall zu den Höhen hin produziert.
Eine 15mm geriffelte Säule zeigte dieses Verhalten nicht.
Danach habe ich zwei unterschiedliche Abstände der Kegelspitze zur Chassissicke untersucht.
Der Anhang V4 zeigt 20mm und der Anhang V3 zeigt 10mm. Hier ist der 10mm Abstand wohl der ausgewogenere.

Gruß

Wolfgang

[wolfgang520]

Bitte um Entschuldigung,

beim Overlay-Vergleich Kegel-Hyperbolid ist mir versehentlich eine falsche Datei untergekommen. Hier die richtige.

Gruß

Wolfgang

[fabi]

Das stimmt, aber dazu brauche ich aber keine FEM. Das sagt mir mein Mikrofon und mein Ohr

Mir ist nicht immer bei jeder Konstruktion auf Anhieb klar, was der Schall machen wird. Nachmessen ist leicht, wenn man Prototypen hat - und unendlich Zeit sie zu optimieren.

Anbei noch das 3D-Modell. Besser zeigen kann ich es wirklich nicht mehr. Bei rotationsymmetrischen Teilen ist r der Abstand zur Symmetrielinie, z die Höhe vom Ursprung.

Viel Erfolg noch, damit wieder genug von meiner Seite.

[wolfgang520]

Wie man sieht, kommt es zu starker Interferenzbildung bei hohen Frequenzen, die Ringöffnungsfläche beginnt schon bei 1kHz eine Keule auszubilden. Das ist leider alles bei weitem nicht so gleichmäßig, wie man es sich gemeinhin vorstellt.

Viele Grüße!

Hallo Fabi,

mit Deiner FEM Analyse müsste sich doch mein Vergleich der Messungen Hyperbolid-Kegel bestätigen lassen. Nach meiner Messung sind beim Hyperboliden die Interferenzen deutlich stärker ausgeprägt als beim Kegel.
Eventuell kannst Du das mal bestätigen.

Lässt sich mit FEM auch eine Aussage über das günstigste Durchmesserverhältnis Kegeldurchmesser - Membrandurchmesser treffen?

Gruß

Wolfgang