Archiv verlassen und diese Seite im Standarddesign anzeigen : Multiton-Verzerrungen, IMD - Auswirkungen und Bewertung
Hallo,
mach hier mal ein neues Thema auf, da der "Wie viele nichtlineare Verzerrungen und IMD sind ok?"-Thread (https://www.diy-hifi-forum.eu/forum/showthread.php?18287-Wie-viele-nichtlineare-Verzerrungen-und-IMD-sind-ok&p=250144) schon ziemlich lang geworden ist und es hier speziell um die Auswirkungen von Multiton-Verzerrungen (MTD), welche IMD und HD enthalten, auf das Hören und die Bewertung von MTD gehen soll - nebenbei, bin um jede Korrektur dankbar.
Die Gründe warum MTD-Messungen viel besser der "gehörten Wirklichkeit" entsprechen, als z.B. HD- oder Zweiton-Messungen, wurde im oben verlinkten Thread schon besprochen.
Wie äußern sich die nichtlinearen Verzerrungen?
Quelle: https://www.irt.de/IRT/FuE/ak/pdf/Goossens%20Nichtlineare%20Verzerrungen%20TMT2006.p df
Mit zunehmendem Pegel und damit auch mit stärkerer Ausprägung der Verzerrungen werden die Klirr- und Intermodulationsprodukte als Interferenzen wie zum Beispiel Schwebungen, Rauhigkeiten usw. hörbar.
Vor allem bei Einsetzen des Gesanges bzw. der Stimme und an Stellen mit großem tieffrequenten Anteil kann dies beobachtet werden. Bei hohen Frequenzen entstand teilweise der Eindruck der Gesang würde „Verschwimmen“.
Teilweise wird auch die empfundene Dynamik des Signals verändert.
Wie erklären sich die Wahrnehmungen?
Um zu verstehen was MTD bewirken muss man sich mit den Frequenzgruppen ("critical bands") auseinandersetzen.
Die Frequenzgruppen werden von 16 - 15500 Hz (nach DIN 45631) in 24 Frequenzgruppen, der sogenannten Bark-Skala, wie folgt eingeteilt:
Quelle: https://de.wikipedia.org/wiki/Frequenzgruppe
Das menschliche Gehör teilt die hörbaren Frequenzen in etwa 24 Frequenzgruppen ein. Eine Frequenzgruppe umfasst hierbei
bei Frequenzen unterhalb von 500 Hz einen Frequenzbereich von etwa 100 Hz
bei Frequenzen oberhalb von 500 Hz den Frequenzbereich einer kleinen Terz
Jetzt ist noch wichtig zu verstehen, dass die MTD-Frequenzen im Ohr selbst Effekte auslösen und zwar dann, wenn diese im Bereich derselben Frequenzgruppe liegen:
Quelle***
The concept of critical bands is important for understanding the interaction of sounds and the human perception of sounds. In general, energies of sounds with the same critical band will interact, causing beating, roughness, and masking effects. Whereas the energies of sounds in different critical bands will not interact, but will contribute to the perceived loudness.
Liegen zwei Tönen in derselben Frequenzgruppe so nimmt man eine Schwebung ("Beating") (https://de.wikipedia.org/wiki/Schwebung) oder Modulation (was zu einer Rauheit des Tones führt - Roughness) wahr.
Sehr schön mit Hörbeispielen veranschaulicht findet man dies hier (https://community.plm.automation.siemens.com/t5/Testing-Knowledge-Base/Critical-Bands-in-Human-Hearing/ta-p/416798), aber auch auf der verlinkten Wikipedia-Seite gibt es Hörbeispiele.
Das kann man aber auch problemlos selbst mit zwei und mehr Signalgeneratoren testen. Für meine Ohren passen die Aussagen ganz gut - mehr dazu weiter unten.
Quelle: https://community.plm.automation.siemens.com/t5/Testing-Knowledge-Base/Critical-Bands-in-Human-Hearing/ta-p/416798
Beating phenomenon occurs because the ear cannot resolve inputs whose frequency difference is smaller than the bandwidth of the critical band.
Über Maskierungseffekte/Verdeckung (https://de.wikipedia.org/wiki/Maskierungseffekt) im Zusammenhang mit Harmonischen Verzerrungen (HD) haben wir im Forum schon öfter geredet, daher soll dies hier nicht wiederholt werden.
Als Zusammenfassung dazu:
Quelle***
In the case of harmonic distortion, this masking threshold could have an effect on different harmonics with relation to their distance to the fundamental.
As an example, given a nonlinear system producing 2nd and 3rd harmonics with equal amplitudes, the 2nd harmonics would be masked more than the 3rd harmonic.
This principle can also be applied to higher order harmonics with the idea being that higher order harmonics will be perceived more than lower order harmonics and will therefore be more perceptible.
So wie das Wahrnehmungsvermögen des Gehörs von der Dauer der Schalleinwirkung abhängig ist, spielt dies auch bei der Wahrnehmbarkeit von Verzerrungen eine große Rolle - neben der Frequenz der Verzerrungen:
Quelle***
Of particular note in the psychoacoustics of distortion perception are frequency discrimination of distortion by-products as well as temporal effects of distortion perception.
It has been found that harmonic distortion below 400 Hz is harder to detect than harmonic distortion above 400 Hz. This can be partially explained by the fact that the threshold of hearing increases at low frequencies.
Additionally, temporal effects have an impact on the perception distortion due to the finite time resolution of the ear. In studies conducted by Moir, it was found that the "just detectable" distortion decreased with increased presentation time.
Specifically, it was found that for a 4ms tone burst distorted by clipping, the just detectable distortion reached approximately 10%, while increasing the presentation time to 20ms reduced the just detectable distortion level to 0.3%.
Hörbarkeit und Auswertung von MTD-Messungen
Ein Anhaltspunkt für die Hörbarkeit von Verzerrungen liefert (der schon im oberen Thread verlinkten) Klippel-Hörtest
http://www.klippel.de/listeningtest/lt/
Aber auch einfache Versuche mit zwei, drei Signalgeneratoren reichen aus, um sich einen Eindruck über die Hörbarkeit von MTD zu verschaffen. Man kann damit zwar nur einen Grundton mit "ein, zwei IMD-Frequenzen" simulieren, was nicht allzu realistisch ist, aber als erste Einschätzung ist dies sicher zu gebrauchen.
Ein Versuch in der Tonheit 12 Bark (Frequenzgruppe mit 1480-1720Hz) mit einem Grundton von 1549Hz mit 0dB - bei Zimmerlautstärke. Ein zweiter Ton, dieser soll die IMD Frequenz darstellen, mit 1558Hz und -26dB (was 5% Klirrfaktor entspricht) erzeugt eine problemlos hörbare Schwebung.
Ab ca. 1596Hz (des -26dB Ton) geht für mich die Schwebung über in einen unsauber (verzerrt) wirkenden Grundton. Kommt noch eine "zweite IMD Frequenz" mit z.B. 1606Hz -26dB hinzu, ist die Verzerrung des Grundtons noch leichter wahrnehmbar.
Mit einem 340Hz Grundton 0dB ist eine Schwebung mit 350Hz für mich bei -26dB eigentlich nicht mehr hörbar, ab -22dB aber deutlich. Kommt eine zweite "IMD-Frequenz" hinzu, ist eine Klangänderung bei -25dB (für beide "IMD-Frequenzen") wahrnehmbar.
Für mich persönlich liegt daher der kritische Bereich der MTD spätestens bei 3-5% Klirr. Ab da kann ich mir vorstellen, dass bei ruhigen Klavierstücken oder beim Einsatz von Gesang (wie oben zitiert) die Verzerrungen hörbar werden.
Was passiert wenn ein Musiksignal breit verteilt MTD über 1-2% erzeugt kann ich mir nicht richtig vorstellen - vielleicht können da die Profis etwas zu sagen.
Für die Auswertung der MTD-Messungen fiel mir bisher nichts besseres ein als die Klirrfaktor-Grenzen in das Messdiagramm einzuzeichnen - das mag technisch nicht ganz richtig sein, hilft aber ungemein bei der Einordnung.
47646
Vielleicht kann der/die eine oder andere noch sagen wie er/sie MTD-Diagramme auswertet?
Gruß Armin
***Quelle: http://hifisonix.com/wordpress/wp-content/uploads/2017/11/Perceptual-Levels-of-distortion.pdf
Hallo,
okay, mit so viel Interesse hatte ich gar nicht gerechnet ;)
Hoffe mal die Zusammenhänge von Frequenzgruppen und Multiton-Verzerrungen sind für euch nicht total uninteressant und trivial - da es hier oder im Nachbar-Forum bisher nicht diskutiert wurde, dachte ich, es ist vielleicht ganz spannend... :schnarch:
Für mich hatten diese Zusammenhänge einen kleinen Aha-Effekt, da direkt nachprüfbar und es einem einen Hinweis liefert, was man sich unter MTD so vorzustellen hat und wie diese "klingen" können.
Auch den Aspekt der Schwebungen im Zusammenhang mit MTD war mir neu - obwohl schon hunderte Male die Gitarre nach genau diesem Prinzip gestimmt habe, kam mir nie der Gedanke MTD in diesen Zusammenhang zu setzen.
Da es zur Auswertung von MTD-Diagrammen auch keine Rückmeldungen gab, soll hier noch auf die von Sound&Recording genutzte Darstellung eingegangen werden.
Quelle: https://www.soundandrecording.de/equipment/neumann-kh420/
Das verwendete Messprogramm sollte WinMF (http://www.winmf.de/de/home/home.html) sein
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In grün ist das verwendete Multiton-Signal zu sehen. Was auffällt ist der frühe Schalldruckabfall im Tiefbass. Schon unter 50Hz fällt der Schallpegel ab.
Das reduziert IMD, durch geringeren Hub, sicherlich deutlich gegenüber den bisher hier im Forum diskutierten MT-Signalen für die LS-Messung, welche eigentlich erst bei 20 Hz mittels HP begrenzt werden sollten.
Bin mir nicht sicher welche Variante die Realität "besser" abbildet, da aktuelle Produktionen teilweise sogar unter 20Hz Tiefbass beinhalten, andererseits es bei "normaler Musik" kaum unter 40Hz geht.
Auf jeden Fall fallen durch die Begrenzung auf rund 40Hz Tiefbass 2-Wege LS nicht ganz so negativ auf ;)
Die rote Kurve zeigt das vom LS abgestrahlte Signal. In blau sind die MT-Verzerrungen abgebildet. Die blaue Kurve zeigt die aufsummierten Verzerrungen je Frequenz-Band des Multiton-Signals.
Finde diese Darstellung hilfreich, da die Kurve ein Maß für die "Dichte" der MT-Verzerrungen darstellt. Wie in Post#1 geschrieben lassen sich die Klangverfärbungen durch MTD früher wahrnehmen wenn die Anzahl der Störfrequenzen je Frequenzgruppe zunimmt.
Oben rechts in der Abbildung ist noch, wenn ich es richtig interpretiere, die mittlere Dämpfung der MTD, bzw. der mittlere Dämpfungsfaktor angegeben. Für einen schnellen Vergleich ist das ebenfalls hilfreich - wobei es natürlich "ungenau" ist in Bezug auf klangliche Aspekte, da die Hörbarkeit frequenzabhängig ist und entsprechend gewichtet werden müsste.
Gruß Armin
das thema find ich interessant, speziell in zusammenhang mit den physischen und psychischen parametern des hörens - hab mir auch deine zusammenfassung im ersten post erlaubt erst mal zu kopieren - kurz, bündig, knapp und aus meiner sicht gut zusammengefasst.
ja - danke.
man liest interessiert, gibt nicht immer feedback. sorry.
gruß reinhard
Die rote Kurve zeigt das vom LS abgestrahlte Signal. In blau sind die MT-Verzerrungen abgebildet. Die blaue Kurve zeigt die aufsummierten Verzerrungen je Frequenz-Band des Multiton-Signals.
Finde diese Darstellung hilfreich, da die Kurve ein Maß für die "Dichte" der MT-Verzerrungen darstellt. Wie in Post#1 geschrieben lassen sich die Klangverfärbungen durch MTD früher wahrnehmen wenn die Anzahl der Störfrequenzen je Frequenzgruppe zunimmt.
Ich möchte einmal darauf hinweisen, dass mein hier veröffentlichtes Programm das auch so macht. Ist ja auch schließlich sinnvoll, das auf die gleiche Weise darzustellen wie den Frequenzgang, und nicht irgendein Gewusel*.
Was ich schon immer mal machen wollte, aber bisher nicht genug Leidensdruck genug spürte, ist eine Auswertung auf Basis der Maskierungen. Also: einen einzelnen Ton pro kritischem Band abspielen, und alle maskierten Störprodukte bei der Aufsummierung ignorieren. Fleißarbeit, aber machbar.
*Das war übrigens NICHT von WinMF oder sonstwem kopiert, sondern selber erdacht, mit der darauf folgenden Enttäuschung, nicht der erste gewesen zu sein
Hallo,
Ich möchte einmal darauf hinweisen, dass mein hier veröffentlichtes Programm das auch so macht.
Will dein Programm schon länger mal nutzen, bin bisher aber immer daran gescheitert es zum Laufen zu bringen. Vermute es scheitert schon beim einlesen des Audio-Interface, wenn mit "m" die Messung gestartet wird:
src/esweep_audio.c:58: Assertion (handle=audio_device_open(path, mode))!=NULL failedEs ist nur ein externes USB-Audiointerface im System und Standardgeräte für Wiedergabe und Aufnahme sind in Windows auch gesetzt und ich habe audio:-1, audio:0, audio:1,... durchprobiert.
Was ich schon immer mal machen wollte, aber bisher nicht genug Leidensdruck genug spürte, ist eine Auswertung auf Basis der Maskierungen. Also: einen einzelnen Ton pro kritischem Band abspielen, und alle maskierten Störprodukte bei der Aufsummierung ignorieren. Fleißarbeit, aber machbar.
Das würde wirklich erhebliche Arbeit bedeuten, da das Masking sich mit steigendem Schalldruck nicht-linear verhält.
Die "Maskierungskurven" beziehen sich doch immer auf ein schmalbandiges Rauschen als Masker. Dagegen wirkt die Maskierung bei einem Multitonsignal deutlich schlechter - dazu wird es wohl keine "Maskierungskurven" geben.
In die geläufigen "Maskierungskurven" fließen die oben beschriebenen Einflüsse (beating, roughness) innerhalb einer Frequenzgruppen nicht ein. Erstaunlich dass Zwicker schon 1990 die Schwebungen in das "Maskierungsmodell" eingepflegt hat. Es wurde von "uns" nur schlicht ignoriert.
Quelle: http://hifisonix.com/wordpress/wp-content/uploads/2017/11/Perceptual-Levels-of-distortion.pdf
47742
Oder interpretiere ich das Diagramm falsch?
Beim Diagramm mal auf den "definierenden Text" achten. Es wird nur darauf geachtet, ab wann der Test-Ton neben dem schmalbandigen Rauschen hörbar wird. Andere Effekte wie beating oder roughness werden in den "Maskierungskurven" eigentlich nicht mit erfasst - außer im gezeigten Diagramm.
Müsste man bei MTD nicht vielmehr umgekehrt fragen, ab wann wird ein Grundton durch IMD verändert/gestört? Und da fängt die Einflussnahme der Verzerrungen, zumindest bei Sinustönen, schon sehr früh an.
Gruß Armin
https://www.lowbeats.de/neues-multiton-lautsprecher-messverfahren-bei-lowbeats/
adicoustic
09.02.2019, 15:12
@ctrl: Du hast Dir ja irre viel Arbeit gemacht! Respekt!
Was die Bestimmung der Wahrnehmbarkeitsschwelle für nichtlineare Verzerrungen angeht: An anderer Stelle war schon mal auf die Masterarbeit von Benjamin Henze "Perzeptive Bewertung der nichtlinearen Verzerrungen von Lautsprechern (http://www2.ak.tu-berlin.de/~akgroup/ak_pub/abschlussarbeiten/2017/Henze_MasA.pdf)" , auf der der Klippel-Hörtest beruht, verlinkt worden.
Ein DAGA-Aufsatz "Perzeptiver Ansatz zur Bestimmung der Verzerrungsreserve eines Lautsprechers (http://pub.dega-akustik.de/DAGA_2014/data/articles/000090.pdf)" beschreibt ebenfalls einen Ansatz zur Bestimmung der Wahrnehmung mittels MTD-Messung.
Und Klippel beschreibt ein Verfahren, bei dem mit Musiksignalen angeregt wird.
"Audio System Evaluation with Music Signals (https://www.klippel.de/fileadmin/user_upload/Audio_System_Evaluation_with_Music_Signals.pdf)"
@fosti: Interessanter Text! Die Leute von LowBeats scheinen zur MTD-Messung REW einzusetzen. Richtig?
wilbur11
09.02.2019, 15:46
https://www.lowbeats.de/neues-multiton-lautsprecher-messverfahren-bei-lowbeats/
Hallo,
ein sehr interessanter Artikel! Da habe ich auf der ganzen Seite erstmal ausreichend Lesestoff!
Jetzt ist nur die Frage, was macht die Canton so viel besser?
wolfgang520
10.02.2019, 16:52
Hallo,
beim Thema Multiton-Verzerrungen hat mich insbesondere die praktische Anwendung interessiert. Ich wollte einfach nur feststellen, ob ein direkter Zusammenhang zwischen Klangempfinden und Multiton-Messung besteht.
Dazu nutzte ich zwei ähnliche Breitbandchassis. Um nicht in Verdacht zu kommen, ich wolle Werbung machen, nenne ich die Hersteller nicht.
Der erste Kandidat ist ein FAST mit 8 cm Breitbänder.
Der zweite Kandidat ist ein Bassreflexsystem mit 10 cm Breitbänder.
Bei mehreren Hörsitzungen wurde immer wieder der FAST Lautsprecher als klanglich hochwertiger beurteilt. Ob das nun an der Sub Unterstützung oder an der besseren Qualität des Chassis lag, sei mal dahingestellt.
Bei den Messungen hat sich jedoch folgendes Ergebnis gezeigt:
47775
Grün ist das FAST System und rot ist der Breitbänder mit Bassreflex.
Interessanterweise ist im unteren Frequenzbereich kaum eine Differenz feststellbar. Ab 10 kHz zeigt sich jedoch eine deutliche Verbesserung beim FAST.
Mir fehlt jetzt die Erfahrung, ob diese Rückschlüsse richtig sind. Auch ist schwer zu erklären, warum im unteren Frequenzbereich beide Systeme im Verhalten beinahe gleich sind.
Wer kann hier eine Bewertung vornehmen?
Gruß
Wolfgang
Hallo,
Bei den Messungen hat sich jedoch folgendes Ergebnis gezeigt:
Solange die FG der beiden LS nicht angeglichen wurden, machen die übereinandergelegten Kurven wenig Sinn, da z.B. der rote LS im HT rund 5dB mehr Schalldruck macht und damit die MTD überhaupt nicht mehr vergleichbar ist.
Eine stärker gespreizte Skalierung hilft mir bei der Auswertung.
Vergleiche die Diagramme besser einzeln und zeichne dir ein paar Hilfslinien ein, das könnte dann für den "grünen LS" z.B. so aussehen (ist technisch nicht ganz korrekt, hilft aber):
47778
Zum Verhalten unter 500Hz, müsstest du etwas mehr zu den Messbedingungen mitteilen. Waren die Breitbänder bei der Messung etwa auf halber Raumhöhe oder zumindest mal 1,25-1,50m über dem Boden und der Messabstand eher gering (denke so an 0,3m) um Reflexionen und Raumeinflüsse zu reduzieren?
Wenn die Messung dem Abhörschalldruck entspricht, dürfte der unterschiedliche Höreindruck wohl eher nicht auf MTD zurückzuführen sein, da diese meist unter 1% liegen.
Einzig die Störung um 4kHz mit 10% Klirr beim grünen LS sollte bei entsprechenden Musikstücken eventuell hörbar sein.
Gruß Armin
Hallo,
@Adi
Was die Bestimmung der Wahrnehmbarkeitsschwelle für nichtlineare Verzerrungen angeht: An anderer Stelle war schon mal auf die Masterarbeit von Benjamin Henze "Perzeptive Bewertung der nichtlinearen Verzerrungen von Lautsprechern (http://www2.ak.tu-berlin.de/~akgroup/ak_pub/abschlussarbeiten/2017/Henze_MasA.pdf)" , auf der der Klippel-Hörtest beruht, verlinkt worden....
Falls du die Arbeit zufällig schon gelesen hast, würde ich mich freuen wenn du hier ein paar wichtige Schwerpunkte vorstellen könntest.
Danke für die Links, verliere langsam die Übersicht an Quellen die noch gelesen/überflogen werden sollten - und der Themenkomplex MTD ist nur ein Teilaspekt der LS-Entwicklung...
Gruß Armin
wolfgang520
10.02.2019, 20:28
Hallo,
Solange die FG der beiden LS nicht angeglichen wurden, machen die übereinandergelegten Kurven wenig Sinn, da z.B. der rote LS im HT rund 5dB mehr Schalldruck macht und damit die MTD überhaupt nicht mehr vergleichbar ist.
Hallo Armin,
mir ging es nicht um einen speziellen Wert, sondern um eine grundsätzliche Aussage. Der größere Lautsprecher bündelt halt stärker und der höhere Schalldruck im Hochtonbereich ist unter 15 Grad egalisiert. Wenn Du der Meinung bist, man sollte einen Vergleich der MHD besser unter Winkeln ausführen, so dass der Fg gradlinig ist, dann wäre das schon mal eine Aussage.
Natürlich habe ich auch die Darstellungen der einzelnen Chassis. Wenn ich jedoch Fostis Beispiel nehme, dann wurden zwecks besserer Darstellung ebenfalls zwei Vergleichskurven übereinander gelegt.
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Wie gesagt, der quantitative Wert ist mir nicht wichtig und ich meine die Unterschiede beider Messungen sieht man schon sehr deutlich.
Warum das im Hochton besonders auffällig ist, kann ich mir nicht erklären.
Einen Hinweis Deinerseits werde ich jedoch nachgehen. Ich habe einen Meter Abstand gewählt, das ist sicherlich durch den Raumeinfluss zu weit. Die nächste Messung wird 25 cm zwischen den beiden Chassis erfolgen.
Gruß
Wolfgang.
Hallo,
Wenn Du der Meinung bist, man sollte einen Vergleich der MHD besser unter Winkeln ausführen, so dass der Fg gradlinig ist, dann wäre das schon mal eine Aussage.
Wollte damit sagen, dass man vorsichtig sein sollte bei Vergleichen und meinte da deine Aussage:
Interessanterweise ist im unteren Frequenzbereich kaum eine Differenz feststellbar. Ab 10 kHz zeigt sich jedoch eine deutliche Verbesserung beim FAST.
Ab 7kHz macht der rote LS rund 5dB mehr Schalldruck, da wir es mit nicht-linearen Verzerrungen zu tun haben, könnte der grüne LS bei 5dB mehr Schalldruck in diesem Bereich theoretisch 20% mehr Verzerrungen produzieren.
Für einen fairen Vergleich müssten die LS auf gleichen FG entzerrt werden - insbesondere im Bass.
Anderseits kann man beim Vergleich von LS auch der Meinung sein, dass die LS so verglichen werden wie vom Entwickler konzipiert.
Wenn ein LS deutlich mehr MT-Verzerrungen (MTD) aufweist als ein anderer, weil dessen Entwickler noch das letzte Hz Tiefton heraus gepresst hat und dadurch die Auslenkung deutlich heftiger ist, dann ist das eben so vom Entwickler gewollt und wird entsprechend bewertet.
Das ist z.B. die Auffassung von lowbeats.de, die nach dem Einpegeln die MT-Verzerrungen der LS so messen wie sie sind - was in meinen Augen auch Sinn macht, da der Kunde Zuhause auch nichts anderes hört.
Wenn ich als Hobby-Entwickler zwei meiner LS vergleiche, macht es aber auch Sinn auf gleichen FG zu entzerren, um zu sehen welche Chassis/Trennung/Konzept/Gehäuse Kombination das höhere Potential hat.
Wenn ich jedoch Fostis Beispiel nehme, dann wurden zwecks besserer Darstellung ebenfalls zwei Vergleichskurven übereinander gelegt.
Der Beispiel-Vergleich von der lowbeats-Webseite ist sicher legitim, wie oben schon geschrieben, die LS wurden von den Entwicklern so veröffentlicht und genau das wurde gemessen.
Obwohl der rote LS fast überall gleich oder mehr Schalldruck liefert, sind die MT-Verzerrungen krass niedriger.
Als Hobby-Entwickler sollte man aber im Auge behalten, dass der grüne LS bei 50-60Hz rund 5-7dB mehr Schalldruck erzeugt - was bei gleich geringer Membranfläche Welten sein dürften.
Wenn wir mal Raummoden und leicht unterschiedliche Messpositionen ausschließen, würde das bedeuten, dass dieser LS deutlich mehr Hub machen musste, folglich die MT-Verzerrungen auch höher liegen und da nicht-linear, können diese auch extrem höher liegen.
Wenn jemand LS bei gleicher Aufstellung, im Tiefton immer auf die gleiche Zielkurve entzerrt (DSP,...), kann dieser sich auf den MTD-Vergleich nicht verlassen, da dann der Hub im Tiefbass bei beiden LS sehr ähnlich wäre und der Vergleich anders aussähe (außer bei sehr unterschiedlichen Randbedingungen, wie Vergleich von BR mit CB oder extrem unterschiedlicher Abstimmung...)
bla..bla..bla..., genug mit dem Gelaber ;)
Gruß Armin
wolfgang520
10.02.2019, 22:51
bla..bla..bla..., genug mit dem Gelaber ;)
Gruß Armin
Hallo Armin,
die obige Aussage sagt mir nicht viel. Ansonsten starte ich mal einen weiteren Versuch. Ich bringe die Fg in etwa übereinander und werde noch einmal beide Kurven übereinander legen. Die Raumeinflüsse werde ich mindern, indem ich näher ans Chassis gehe.
Was mir jedoch bisher fehlt sind Musterbeispiele zum Verzerrungsverhalten und zum Klang. Außer rein theoretischen Abhandlungen habe ich bisher noch nichts gesehen.
Gruß
Wolfgang
Hallo,
die obige Aussage sagt mir nicht viel.
Wahrscheinlich weil ich einfach nur Trivialitäten beschreibe die ohnehin klar sind ;)
Was mir jedoch bisher fehlt sind Musterbeispiele zum Verzerrungsverhalten und zum Klang. Außer rein theoretischen Abhandlungen habe ich bisher noch nichts gesehen.
Der oben Post#1 verlinkte Klippel-Hörtest gibt doch erste Hinweise bis zu welchem Grad bestimmte Verzerrungen hörbar sind - sind so etwas wie Musterbeispiele. Bin bei allen durchgeführten Tests meist deutlich unter -20dB, teilweise sogar unter-30dB Klirrdämpfung.
Das heißt für mich, ganz grob über Daumen, 3-5% Verzerrungen können in bestimmten Musikstücken wohl gehört werden - vielleicht auch weniger.
In Post#1 ist auch beschrieben wie man mittels Sinus-Generatoren ganz leicht die Hörbarkeit von Schwebungen und "Rauheit" simulieren kann.
Die Theorie hilft u.a. zu verstehen "wo" man am besten nach MTD sucht. Je mehr ein Musik-Signal Rauschen ähnelt, desto besser klappt es mit der Maskierung der Verzerrungen und umgekehrt je mehr es einem Einzelton ähnelt, desto schlechter funktioniert die Maskierung. Deshalb sind die Maskierungskurven nur grobe Orientierungshilfen, da stark abhängig vom Masker-Signal.
Daher wären mögliche Teststücke, Titel mit wenig Instrumentierung aber viel Bass.
Klavier mit Kontrabass - mit zunehmender Lautstärke sollten keine Schwebungen beim ausklingen der Klaviertöne auftreten und diese sollten auch nicht hart/rau werden
https://www.youtube.com/watch?v=SARuOnXdghM
https://www.youtube.com/watch?v=hcK6_ezmw6U
oder "ruhige" Elektro-Mucke, Stimme und Synthesizer sollten klar bleiben
https://www.youtube.com/watch?v=5YGSVLhWo6A
Gruß Armin
wolfgang520
11.02.2019, 08:57
Hallo Armin,
unbestritten hast Du mit Deiner Faktensammlung viel Interessantes zusammen getragen. In den Hörbeispielen werden die Vorgänge extrem verdeutlicht, vielleicht um bestimmte Aussagen einfach deutlicher zu machen.
Mir geht es hier eher um die praktische Anwendung im Selbstbau. Welche Erfahrungen hast Du dabei gewonnen? Nehmen wir mal zwei Lautsprecher an und einer der beiden wird klanglich von verschiedenen Hörern als der hochwertigere beurteilt, ohne das jemand erklären kann warum er diese Meinung vertritt.
Nun können die Ursachen sehr vielfältig sein. Ich erinnere nur an die vielen Bezeichnungen, die sich unsere Tester in den Hochglanzmagazinen einfallen lassen. Sollten wir nicht versuchen diese klanglichen Unterschiede den IMD Verzerrungen zuzuordnen. Dazu wäre es schon notwendig, dass auch in unserem Kreis Messungen und Bewertungen gegenüber gestellt werden. Nur so kann man ein Gefühl dafür bekommen, welche klangliche Relevanz die IMD Verzerrungen haben.
Bisher musste ich dem Forum entnehmen, dass ein Lautsprecher mit linearem Frequenzgang den besten Klang haben muss - je linearer, je besser! Am besten wir schalten ein minidsp vor den Verstärker und auch die übelste Pappe wird zum High Ender.
Gruß
Wolfgang
Will dein Programm schon länger mal nutzen, bin bisher aber immer daran gescheitert es zum Laufen zu bringen. Vermute es scheitert schon beim einlesen des Audio-Interface, wenn mit "m" die Messung gestartet wird:
src/esweep_audio.c:58: Assertion (handle=audio_device_open(path, mode))!=NULL failedEs ist nur ein externes USB-Audiointerface im System und Standardgeräte für Wiedergabe und Aufnahme sind in Windows auch gesetzt und ich habe audio:-1, audio:0, audio:1,... durchprobiert.
USB ist eigentlich kein Problem. Ich habe in den letzten Monaten auch die Audio-Schnittstelle etwas überholt, kann jetzt WASAPI und KS. Ich habe es nur noch nicht in die Multiton/IMD Variante einfließen lassen, das kommt demnächst.
Das würde wirklich erhebliche Arbeit bedeuten, da das Masking sich mit steigendem Schalldruck nicht-linear verhält.
Ja, natürlich, aber auch das wurde ja schon von anderen gemacht.
Der Modellbasierte Ansatz von dem Henze ist natürlich auch sehr fein, sollte man sich näher mit beschäftigen.
Hallo,
...zwei Lautsprecher an und einer der beiden wird klanglich von verschiedenen Hörern als der hochwertigere beurteilt, ohne das jemand erklären kann warum er diese Meinung vertritt. ...Sollten wir nicht versuchen diese klanglichen Unterschiede den IMD Verzerrungen zuzuordnen.
Um eine klare Zuordnung der Unterschiede in Richtung MTD zu treffen, müssten alle anderen Ursachen ausgeschlossen werden - insbesondere Unterschiede im Achsen-FG und der Abstrahlung.
Dazu müssten die LS auf identischen Achsen-FG entzerrt werden und dann im RAR oder zumindest im Freien auf Achse gehört werden. Wenn sich dann klangliche Unterschiede wie Aggressivität, Rauheit, Schwebungen,... ergeben, könnte man mit hoher Wahrscheinlichkeit dafür MTD verantwortlich machen.
Dazu wäre es schon notwendig, dass auch in unserem Kreis Messungen und Bewertungen gegenüber gestellt werden. Nur so kann man ein Gefühl dafür bekommen, welche klangliche Relevanz die IMD Verzerrungen haben.
Da bin ich voll bei dir, nur ist es bei MTD-Messungen leider noch komplexer vergleichbare Ausgangsbedingungen zu schaffen, als es bei HD-Messungen der Fall ist.
Nichtsdestotrotz werde ich in Zukunft MTD-Messungen, insofern es Sinn macht, hier im Forum mit veröffentlichen, gerade damit man, wie du sagtest, vertrauter mit den Diagrammen wird.
Bei der klanglichen Bewertung der MTD-Messungen bin ich skeptisch, ob da dann wirklich MT-Verzerrungen beschrieben werden?
off-topic
Bisher musste ich dem Forum entnehmen, dass ein Lautsprecher mit linearem Frequenzgang den besten Klang haben muss - je linearer, je besser! Am besten wir schalten ein minidsp vor den Verstärker und auch die übelste Pappe wird zum High Ender.
Troll-Versuch oder Hilfeschrei ;)
Bitte die Beiträge im Forum nochmal aufmerksam lesen, wüsste niemanden der dies im Forum ernsthaft behauptet. Die komprimierteste Standardformulierung ist doch vielmehr "Möglichst linear auf Achse mit gleichmäßiger Abstrahlung".
Hatte zu diesem Themenkomplex vor nicht allzu langer Zeit extra ein eigenes Thema eröffnet: "Vergurkter Frequenzgang.....toller Klang!" (https://www.diy-hifi-forum.eu/forum/showthread.php?17672-quot-Vergurkter-quot-Frequenzgang-quot-vergurkte-quot-(normierte)-Abstrahlung-toller-Klang!), welches diametral zu deiner Behauptung steht und anhand von Beispielen zeigt, dass es sehr gute LS gibt, die alles andere als schnurgeraden Achsen-FG haben.
Hab schon länger vor dazu nochmal was zur Diskussion zu stellen - mal sehen...
Gruß Armin
wolfgang520
11.02.2019, 15:47
Da bin ich voll bei dir, nur ist es bei MTD-Messungen leider noch komplexer vergleichbare Ausgangsbedingungen zu schaffen, als es bei HD-Messungen der Fall ist.
Nichtsdestotrotz werde ich in Zukunft MTD-Messungen, insofern es Sinn macht, hier im Forum mit veröffentlichen, gerade damit man, wie du sagtest, vertrauter mit den Diagrammen wird.
Troll-Versuch oder Hilfeschrei ;)
Bitte die Beiträge im Forum nochmal aufmerksam lesen, wüsste niemanden der dies im Forum ernsthaft behauptet. Die komprimierteste Standardformulierung ist doch vielmehr "Möglichst linear auf Achse mit gleichmäßiger Abstrahlung".
Gruß Armin
Hallo Armin,
um mit den MTD Messungen vertrauter zu werden, ist es sinnvol eigene Erfahrungen im Forum zu veröffentlichen, da bin ich voll bei Dir.
Ich werde demnächst weitere Messungen machen und dabei Deine Hinweise beachten.
Zu den Kandidaten, die im Forum den Klang nur am linearen Frequenzgang bewerten, könnte ich Dir genügend Beispiele bringen. Mach ich jedoch nicht, um endlose Diskussionen um des Kaisers Bart zu vermeiden. Nimm Bitte zur Kenntnis, dass ich Dich damit nicht gemeint habe.
Gruß
Wolfgang
adicoustic
11.02.2019, 16:38
Apropos "Trollversuch oder Hilfeschrei"
Ab 7kHz macht der rote LS rund 5dB mehr Schalldruck, da wir es mit nicht-linearen Verzerrungen zu tun haben, könnte der grüne LS bei 5dB mehr Schalldruck in diesem Bereich theoretisch 20% mehr Verzerrungen produzieren.
Für einen fairen Vergleich müssten die LS auf gleichen FG entzerrt werden - insbesondere im Bass.
Ich hatte Arnim ebenfalls so verstanden, wie es im letzten Satz steht.
wolfgang520
11.02.2019, 16:46
Sowohl Armins als auch meine Aussage bezieht sich nicht auf Dein genanntes Zitat.
Hallo,
Apropos "Trollversuch oder Hilfeschrei"
https://www.diy-hifi-forum.eu/forum/images/metro/bw/misc/quote_icon.png Zitat von ctrl
Ab 7kHz macht der rote LS rund 5dB mehr Schalldruck, da wir es mit nicht-linearen Verzerrungen zu tun haben, könnte der grüne LS bei 5dB mehr Schalldruck in diesem Bereich theoretisch 20% mehr Verzerrungen produzieren.
Für einen fairen Vergleich müssten die LS auf gleichen FG entzerrt werden - insbesondere im Bass.
Ich hatte Arnim ebenfalls so verstanden, wie es im letzten Satz steht.
Sorry, für die unklaren Formulierungen. Da hab ich aus einer Trivialität einen komplizierten Sachverhalt gemacht, den keiner versteht ;)
Wollte damit nur erinnern, dass wir es hier mit nicht-linearen Verzerrungen zu tun haben und daher die MT-Verzerrungen von einem LS, der über einen großen Bereich 5-12dB mehr Schalldruck liefert als ein anderer (grüne Messung in Post#9 oder #10), nur sehr "vorsichtig" vergleichen sollten.
Schon mit 1dB mehr Schalldruck in dem besagten Bereich von 6-15kHz, könnten theoretisch beim "grünen LS" die MT-Verzerrungen geradezu explodieren und die rote Messung übertreffen, weil Schalldruck und MT-Verzerrungen keine lineare Abhängigkeit haben.
Um das Potential von zwei LS bzgl. MT-Verzerrungen direkt vergleichen zu können, müssten (nur für die Messung) beide LS gleich entzerrt werden (muss nicht mal linear sein, nur gleich - insbesondere im Tiefton).
Vermute natürlich trotzdem, dass das Fast-System besser abschneidet als der große Breitbänder. Allein der Doppler-Effekt sollte schon für ordentlich IMD beim Breitbänder sorgen.
Wie schnell man im Eifer des Gefecht solche (nicht) Abhängigkeiten vergisst, könnt ihr hier nachlesen als ich eine Normalisierung der MTD-Diagramme vorgeschlagen hatte (https://www.diy-hifi-forum.eu/forum/showthread.php?18287-Wie-viele-nichtlineare-Verzerrungen-und-IMD-sind-ok&p=249354&viewfull=1#post249354) und mich Christoph/Fosti dankenswerter Weise daran erinnerte, das dies gar keine gute Idee wäre - eben wegen der Nichtlinearität der Verzerrungen.
Gruß Armin
wolfgang520
11.02.2019, 18:44
Hallo Armin,
ich denke wir sind uns bezüglich der Messungen einig und deshalb sollten wir uns nicht mehr über rote und grüne Messungen unterhalten. Ich habe bereits eingeräumt, dass ich die Messungen unter neuen Bedingungen wiederholen werde, also Schluß mit den alten Diskussionen.
Für mich ist es auch nicht relevant, ob die Verzerrungen nun 1% oder 1,5% betragen. Ich denke einen Überblick erhält man schon durch das erkennbare Muster des Diagramms.
Wenn ich mir die Seite von Neumann anschaue: http://www.neumann-kh-line.com/neumann-kh/glossary.nsf/root/7BEFD960787FA464C125723B003B5D3F
dann sieht man bereits im Vergleich 2 Wege - 3 Wege deutliche Unterschiede, ohne den Grad der Verzerrung genau ablesen zu können. Wenn also schon ein deutlicher Unterschied zwischen zwei und dreiweg vorhanden ist, wie groß muss er dann erst zum Breitbänder ausfallen.
Nun mal zum Doppler Effekt. Da ich bereits im Vorfeld eine Zweitonmessung am Breitbänder und am FAST durchgeführt habe, habe ich den Doppler Effekt ebenfalls mit betrachtet. Selbst bei größter Auflösung ist kein Doppler Effekt erkennbar. Der Doppler Effekt müsste sich nämlich in einer breiteren Amplitude darstellen. Die höhere Frequenz, in meinem Fall 5 kHz, würde im Takt der niedrigen Frequenz hin und her pendeln. Dies war nicht zu beobachten. Die Interferenz bei 4950 und 5050 Hz dagegen war sehr deutlich zu sehen.
Ich habe sogar noch einige Artikel, die den Doppler Effekt als schwer nachweisbar darstellen.
Nun noch einmal zum Vergleich zweier Chassis mit absolut gleichem Amplitudenfrequenzgang. Dieser Vergleich dürfte nur schwer praktisch umzusetzen sein. Wenn man die Messung "Neues Multiton Lautsprecher-Messverfahren bei LowBeats" anschaut, dann sind die zu vergleichenden Lautsprecher im Frequenzgang auch nicht linear, eventuell annähernd linear.
47814
Gruß
Wolfgang
Hallo,
Da ich bereits im Vorfeld eine Zweitonmessung am Breitbänder und am FAST durchgeführt habe, habe ich den Doppler Effekt ebenfalls mit betrachtet. Selbst bei größter Auflösung ist kein Doppler Effekt erkennbar. Der Doppler Effekt müsste sich nämlich in einer breiteren Amplitude darstellen. Die höhere Frequenz, in meinem Fall 5 kHz, würde im Takt der niedrigen Frequenz hin und her pendeln. Dies war nicht zu beobachten. Die Interferenz bei 4950 und 5050 Hz dagegen war sehr deutlich zu sehen.
Ich habe sogar noch einige Artikel, die den Doppler Effekt als schwer nachweisbar darstellen.
"Doppler-Verzerrungen" direkt aus den MT-Verzerrungen herauslesen ist sicher nicht ganz einfach, aber diesen Effekt mit zwei Sinus-Generatoren hörbar zu machen ist überhaupt nicht schwierig.
Einfach mal einen 20 und 5000 Hz Sinus gleichzeitig über den Breitbänder laufen lassen, die entstehende Schwebung ist sofort deutlich hörbar. Dann einfach den Tiefton-Sinus immer weiter erhöhen um ein Gefühl für den Effekt und dessen Änderung (zu Rauheit) zu bekommen.
Das klappt auch völlig problemlos mit einem kleinen 3'' Breitbänder und 50/5000Hz Anregung.
Wenn man die Messung "Neues Multiton Lautsprecher-Messverfahren bei LowBeats" anschaut, dann sind die zu vergleichenden Lautsprecher im Frequenzgang auch nicht linear, eventuell annähernd linear.
Lies dir bitte nochmal Post#13 (https://www.diy-hifi-forum.eu/forum/showthread.php?18488-Multiton-Verzerrungen-IMD-Auswirkungen-und-Bewertung&p=251924&viewfull=1#post251924) durch, da habe ich geschrieben warum es einen Unterschied macht ob ein Hifi-Magazin einen LS testet so wie der Entwickler ihn veröffentlicht oder wir als (Hobby-)Entwickler zwei LS-Konzepte bzgl. der Höhe der MTD Vergleichen möchten.
Gruß Armin
wolfgang520
11.02.2019, 20:44
Hallo,
"Doppler-Verzerrungen" direkt aus den MT-Verzerrungen herauslesen ist sicher nicht ganz einfach, aber diesen Effekt mit zwei Sinus-Generatoren hörbar zu machen ist überhaupt nicht schwierig.
Einfach mal einen 20 und 5000 Hz Sinus gleichzeitig über den Breitbänder laufen lassen, die entstehende Schwebung ist sofort deutlich hörbar. Dann einfach den Tiefton-Sinus immer weiter erhöhen um ein Gefühl für den Effekt und dessen Änderung (zu Rauheit) zu bekommen.
Gruß Armin
Ich probier das mal aus.
Gruß
Wolfgang
Ein Hallo in die Runde
Auf das Risiko hin, bereits Bekanntes zu wiederholen, zwei möglicherweise sachdienliche Hinweise:
Hinweis No 1: Es gibt zum Multitone-Verfahren eine Publikation, in welcher versucht wird, Resultate von Multitone-Verzerrungsmessungen mit Hörversuchen resp. -Eindrücken zu korrelieren: "Neue Messmethode zur Beurteilung der nichtlinearen Verzerrungen von aktiven Lautsprechern", S-Goossens, M.Saller, Institut für Rundfunktechnik, vorgestellt anlässlich der 24. Tonmeistertagung Nov. 2006 (!). Wer googeln mag, der bekommt's.
Hinweis No. 2: Acourate, das Software-Paket von Uli Brüeggemann, erlaubt sowohl das einfache und präzise Generieren von massgeschneiderten Multitone-Spektren (1/3- und 1/6-Okt ab ca. 1Hz), als auch konventionelle Messungen von harmonischen Verzerrungen. Das ist prima, um beide Messmethoden als Selbstbauer selbst mal auf die Schnelle zu vergleichen.
Grüsse
Simon
wolfgang520
11.02.2019, 21:10
Hallo,
Lies dir bitte nochmal Post#13 (https://www.diy-hifi-forum.eu/forum/showthread.php?18488-Multiton-Verzerrungen-IMD-Auswirkungen-und-Bewertung&p=251924&viewfull=1#post251924) durch, da habe ich geschrieben warum es einen Unterschied macht ob ein Hifi-Magazin einen LS testet so wie der Entwickler ihn veröffentlicht oder wir als (Hobby-)Entwickler zwei LS-Konzepte bzgl. der Höhe der MTD Vergleichen möchten.
Gruß Armin
Für mich sind beim Vergleich zweier Lautsprecher zwei Aspekte maßgebend:
Zwei unterschiedliche Konzepte mittels Multiton zu vergleichern gibt Sinn, um das bessere System für sich selbst nutzbar zu machen. Die beiden Lautsprecher jedoch auf völlig gleichen Amplitudengang zu trimmen, halte ich für nicht besonders realistisch. Wenn wie in meinem Fall beide Lautsprecher ein unterschiedliches Abstrahlverhalten aufweisen, dann sollte man dies berücksichtigen. Ein Hochtonanstieg, der unter Winkeln sofort wieder linear wird, den nimmt man doch nicht weg.
Ich kann mir nicht vorstellen, dass Differenzen im Frequenzgang der zu vergleichenden Chassis, die im Bereich von 0...3 dB liegen einen wesentlichen Unterschied bei den Verzerrungen ausmachen. Wir betreiben als Selbstbauer unsere Lautsprecher nicht grenzwertig. Wenn ich Klirrfaktormessungen bei 90 dB und bei 95 dB anfertige, dann sind die Unterschiede beinahe vorhersehbar. Da es mir nicht um eine quantitative Analyse geht, sondern nur um einen Vergleich, sollten wir dies noch einmal überdenken.
Gruß
wolfgang
adicoustic
16.02.2019, 13:04
Möchte gerne an dem Thema dranbleiben, weil es doch recht interessant ist. Kurz ein paar Zeilen - dann will ich raus, weil heute strahleblauer Himmer ist.
Zur Klirrgrenze: Hab bei verschiedenen Autoren quergelesen. Zollner schreibt dazu, dass bei einem mittleren Abhörpegel von 70 dB und verzerrungsempfindlichen Musikstücken (Flöte, Klavier) ein Klirr von 0,5 % gerade noch hörbar ist.
An anderer Stelle (sein Buch "Physik der E-Gitarre") schreibt er, aufgrund inharmonischer, nichtlinearer Verzerrungen, werde der Klang "stochastischer und klingt, als wäre Rauschen zugesetzt worden." Grundsätzlich ist dürfte es wohl einerlei sein, ob wir über THD oder IMD sprechen, weil beides faktisch inharmonisch ist.
Also wäre es fachgerecht, ein SNR für MTD zu bestimmen? Oder eine Kurve als Warngrenze im Abstand von -40 dB (k = 1%) zum SPL-Frequenzgang, wie es Armin im ersten Beitrag dieses Thread vorgeschlangen hatte?
https://www.diy-hifi-forum.eu/forum/attachment.php?attachmentid=47646&d=1549289765
Die EBU empfiehlt https://tech.ebu.ch/docs/techreview/trev_274-hoeg.pdf
Harmonic distortion (sinusoidal test signals)
40 Hz < f < 250 Hz –30 dB (3%)
250 Hz < f < 16 kHz –40 dB (1%).
Verschiedene Autoren versuch(t)en, Metriken zu entwickeln. Klippel als Prominenter hat ein psychoakustisches Modell (https://www.klippel.de/fileadmin/klippel/Files/Know_How/Literature/Papers/Combining_subjective_and_objective_assessment_of_l oudspeaker_distortion_Liebig_Klippel.pdf) auf Basis der ITU-R BS.1387-1 (https://www.itu.int/dms_pubrec/itu-r/rec/bs/R-REC-BS.1387-1-200111-I!!PDF-E.pdf) entwickelt, welches aber Hobbyisten verschlossen bleiben dürfte.
Was in der bisherigen Diskussion fehlte (oder habe ich es übersehen?): Die gängigen Multitonsignale, wie sie von z. B. ARTA, CLIO, REW oder auch Klippel dBLab erzeugt werden, bestehen aus Frequenzen im Abstand 1/n. Das bedeutet, dass für jede Frequenz mehrere andere, höhere Frequenzen im Abstand von Oktaven oder anderen ganzzahligen Verhältnissen, also k2, k3, k4,... existieren. Das bedeutet auch, dass THD schlicht vom Anregungssignal verdeckt wird. Unsere Messung zeigt also damit zwischen den Anregungsfrequenzen nur IMD. Sehe ich das richtig?
[EDIT: Nein, nicht richtig. Nicht verdeckt werden die Summen- und Differenztonverzerrungen.]
Weiter ist war/ist es üblich, Linienabstände von 1/3, 1/6 oder 1/10 Oktave zu verwenden. In diesem Zusammenhang finde ich die Arbeit von Enrico Mario de Santis Perception & Thresholds of Nonlinear Distortion using Complex Signals (http://hifisonix.com/wordpress/wp-content/uploads/2017/11/Perceptual-Levels-of-distortion.pdf) interessant, in der er schreibt,
In general, it is desired to have the smallest crest factor possible in the multitone signal in order to increase the dynamic range possible with the measurement.
Und er löst das Problem der Verdeckung der THD, indem er ein Anregungssignal verwendet, mit nur 10 Linien im mittleren Abstand von 1,88 f.
47863
Was in der bisherigen Diskussion fehlte (oder habe ich es übersehen?): Die gängigen Multitonsignale, wie sie von z. B. ARTA, CLIO, REW oder auch Klippel dBLab erzeugt werden, bestehen aus Frequenzen im Abstand 1/n. Das bedeutet, dass für jede Frequenz mehrere andere, höhere Frequenzen im Abstand von Oktaven oder anderen ganzzahligen Verhältnissen, also k2, k3, k4,... existieren. Das bedeutet auch, dass THD schlicht vom Anregungssignal verdeckt wird. Unsere Messung zeigt also damit zwischen den Anregungsfrequenzen nur IMD. Sehe ich das richtig?
Ich weiß nicht, wie genau die anderen die Signale erzeugen, aber ich mache es streng logarithmisch, d. h. der Faktor zwischen zwei Frequenzen bei 1/3 Oktavabstand ist 1,2689..., womit dann z. B. die "Oktave" nicht exakt auf 2, sondern auf 2,0433... fällt. Eine genügend hohe FFT-Länge vorausgesetzt gibt es dann keine Verdeckung. Zugegeben: bei dem Abstand wäre das schon einiges, aber durchaus darstellbar.
adicoustic
17.02.2019, 18:22
Ich wundere mich, wie Du auf das "krumme" Verhältnis 1:1,289 kommst. Warum nicht 2^(1/3)?
Der von de Santis verwendete mittlere Frequenzabstand von 1:1,88 hat mich näher interessiert.
Wenn ich die Oktave in 11 logarithmisch verteilte Linie teile und darauf aufbauend Frequenzen im Abstand von 10 Linien erzeuge, das heißt ein Verhältnis von 1:(2^(1/11))^10 = 1,877861 - in Worten die (11. Wurzel aus 2) hoch 10, dann: siehe nachfolgend.
Die unterste Linie scheint bei ca. 50 Hz zu liegen, die zweite bei ca. 94 Hz. 50 * 1,88^9 = 14.668 Hz. Die Samplingfrequenz des Messsystems wird an anderer Stelle mit 44.100 Hz angegeben.
14.668 Hz ist ziemlich blöde bei dieser Samplingrate. Aber 14.700 Hz = 44.100/3 Hz passt gut!
Also rückwärts gerechnet: Links in der Tabelle die Frequenzen im Verhältnis 1,877861:1 und rechts der entsprechende Teiler für die Samplingfrequenz 44.100 Hz
Frequenz [Hz]
Teiler
14700
3
7828,052007
5,63358546
4168,598519
10,5790951
2219,864354
19,8660787
1182,123375
37,3057508
629,5049836
70,0550451
335,2243368
131,553695
178,5138464
247,03966
95,06229074
463,906347
50,62262285
871,152017
Wenn man sich das ansieht, fällt auf, dass fast alle Teiler nahe bei einer Primzahl liegen. Also Primzahlen eingesetzt und nochmal gerechnet!
Teiler
Frequenz [Hz]
871
50,6314581
463
95,2483801
251
175,697211
131
336,641221
71
621,126761
37
1191,89189
19
2321,05263
11
4009,09091
7
6300
3
14700
Jetzt kommst Du! :)
Moin,
Was in der bisherigen Diskussion fehlte (oder habe ich es übersehen?): Die gängigen Multitonsignale, wie sie von z. B. ARTA, CLIO, REW oder auch Klippel dBLab erzeugt werden, bestehen aus Frequenzen im Abstand 1/n. Das bedeutet, dass für jede Frequenz mehrere andere, höhere Frequenzen im Abstand von Oktaven oder anderen ganzzahligen Verhältnissen, also k2, k3, k4,... existieren. Das bedeutet auch, dass THD schlicht vom Anregungssignal verdeckt wird. Unsere Messung zeigt also damit zwischen den Anregungsfrequenzen nur IMD. Sehe ich das richtig?
[EDIT: Nein, nicht richtig. Nicht verdeckt werden die Summen- und Differenztonverzerrungen.]
Das war schon in den diversen Parallelthreads ab und an Thema. Ist das tatsächlich so, dass die von CLIO, REW oder Klippel dBLab erzeugten Multitonsignale aus Frequenzen im Abstand 1/n bestehen?
RWE schreibt zu dessen multitone generator:
The multitone generator produces multiple tones over a defined frequency span. The tones can be spaced linearly, logarithmically at a selected fractional octave or fractional decade interval or in a sequence that places the tones such that they do not correspond to the low order harmonic or intermodulation products of other tones ('No Interharmonic Distortion' or NID). Octave fraction spacing uses frequencies from the preferred list. In all cases the tones are placed at the bin centres of an FFT of the selected sequence length, so that the behaviour of a system fed by the tones can be observed on an FFT with at least that length using a rectangular window.
...
The multitone sequence can be configured to have a white (equal amplitude) or pink (amplitude falling at 10 dB/decade) spectrum. Pink spectrum sequences will typically have much lower crest factors. White spectrum is the norm for testing devices.
When the multitone signal is being used the RTA can show a figure for the Total Distortion + Noise (TD+N) percentage and, if the FFT is two or more times the signal length, a signal to noise ratio (SNR) figure.
Quelle: REW Helpfile, link (https://www.roomeqwizard.com/betahelp/help_en-GB/html/siggen.html#multitone)
Bin mir nicht sicher, ob ich Dich richtig verstehe - willst Du auf das von REW angebotene NID-Signal raus?
A wide variety of test signals is available for system identification. The aim of this section is to design a multi-sine signal with minimum harmonic contribution (Type I) at the output to minimize the effect of nonlinear distortion due to superposition of harmonic frequencies. Consider a multi-sine signal which consists of Nu distinct harmonic {Wu} as shown in (2). If this input is applied no a nonlinear system,harmonics and inter-modulation harmonics will corrupt the measured frequency response. (Yung-Yaw Chen et al. 2002) used harmonics that are prime number multiples of the fundamental frequency to reduce this distortion.
Prime i =[3571113...](11)
It was argued that such signal would be less affected by nonlinear distortion. However, some combinations of harmonics in the feedback path may generate a frequency seen in the input excitation. For example, [29Wo−19Wo−7Wo] will create a component at 3Wo. To overcome this, selection of No Interharmonic Distortion (NID) is proposed by (Evans, C. and Rees, D 2000a). It involves selecting a harmonic vector i so that, for the smallest possible maximum value of i the relation (11) holds...≠0(12)
Resulting harmonic vector is NID i =[1 5 13 29 49...](13)
We have used this NID vector to reduce the effect of nonlinear distortion.
Quelle: Ehsan Keikha*, A. Al Mamun◊, T. H. Lee, C. S. Bhatia^ hier (http://folk.ntnu.no/skoge/prost/proceedings/ifac11-proceedings/data/html/papers/2670.pdf)
Das scheint Basis des von REW vorgeschlagenen NID-Signals zu sein.
Eine Frequenzanalyse des Testsignals ergibt (Hz): 20, 101, 242, 585, 989, 1635, 2402, 2846, 4179, 5309, 7247, 9266, 10962, 14717, 15645, 18350.
Zum Crest Faktor meint REW:
...
The phases of the tones in the multitone sequences are adjusted to minimise the crest factor of the signal. For linearly spaced tones that will typically produce sequences with crest factors below 5 dB. Log spaced and NID tones may have crest factors of 12 dB or more. The crest factor is shown on the panel. Note that this is the crest factor of the signal as generated, the crest factor may increase during D to A conversion. The maximum RMS level before clipping is 3 minus the crest factor, e.g. -6 dBFS for a 9 dB crest factor (with the View option Full scale sine rms is 0 dBFS selected, 3 dB lower otherwise) but a lower setting may be required to avoid clipping on the receiving device.
...
Eine Frage:
[EDIT: Nein, nicht richtig. Nicht verdeckt werden die Summen- und Differenztonverzerrungen.]
Wie vorteilhaft ist es dann tatsächlich, mit einem NID-Signal zu messen?
Gruß,
Christoph
Slaughthammer
17.02.2019, 22:58
Jetzt kommst Du! :)
Was genau hat die Samplingrate mit den Testfrequenzen zu tun? Also solange deutlich unter Nyquistfrequenz...
Gruß, Onno
Ich wundere mich, wie Du auf das "krumme" Verhältnis 1:1,289 kommst. Warum nicht 2^(1/3)?
Üblicherweise nimmt man auch 2^(1/3). Ich gehe aber etwas anders vor.
Ich bin stillschweigend von 20 Hz bis 20 kHz Bandbreite ausgegangen. Ich kann dann als Signal-Parameter 3 Töne pro Oktave angeben, macht insgesamt 30 anzuregende Frequenzen (weil 10 Oktaven*). Daraus ergibt sich dann ein Multiplikator von 10^(log10(20 kHz / 20 Hz) / (30-1)) = 10^(3/29). So liegt dann der letzte Ton auf 20 kHz (bzw. auf 20 Hz, je nachdem von wo man anfängt). Mit 2^(1/3) würde dagegen entweder oben oder unten das Bandbreiten-Kriterium verletzt bzw. die volle Bandbreite nicht genutzt.
Man kann das auch anders machen, und rein theoretisch erlaube ich sogar eine Vorgabe jeder einzelnen Frequenz, aber das ist im Moment noch furchtbar kompliziert.
* Das stimmt nicht ganz, eigentlich sind es 9,965... aber die Anzahl der Frequenzen sollte schon ganzzahlig sein, sonst wird es komisch.
Edit: das dann 1/3 Oktavabstand zu nennen ist dann natürlich missverständlich. Vielleicht ermögliche ich auch noch, den Faktor selbst einzugeben.
adicoustic
18.02.2019, 18:21
@Christoph: Bingo! Klasse, was Du da gefunden hast! Ich hab weder den Abschnit aus der REW-Hilfe, noch den anderen Texte gekannt. (Hab immer noch REW 5.19 installiert, das die Multiton-Funktion noch nicht enthält).
Da war ich mit meiner zufällige Beobachtung der Primzahlverhältnisse doch nicht falsch gelegen. Und in Deinen Zitaten findet sich auch meine Vermutung bestätigt. Yepp! Das NID-Signal entspricht dem, was de Santis beabsichtigt hatte.
Interessant finde ich auch, dass der Multitongenerator von REW hier die Nase weit vorne hat. Klippel dBLab macht streng Frequenzen im logaritmischen Abstand 1/n, mit Frequenzverdopplung nach n Linien - mit den oben beschriebenen Nachteilen. Der Multitongenerator von CLIO ist ziemlich mager. Immerhin ist ein Shaping möglich. Ob die Frequenzen exakt passen, müsste ich mal nachmessen.
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