Archiv verlassen und diese Seite im Standarddesign anzeigen : Interdependenz von Amplitudengang und Phasengang
Moin liebe Profis des Lautsprecherbaus,
ich zähle mich trotz jahrzehntelangem Spaß an diesem Hobby nicht zu diesen Profis, deshalb stelle ich manchmal vielleicht Fragen, die den Ingenieuren und E-Technikern hier im Forum vielleicht bizarr erscheinen.
Ihr möget mir verzeihen, denn Profi bin ich in vollkommen anderen Sparten, die nur rudimentäre Überschneidungen aufweisen.
Für ein gedeihliches Auskommen in diesem Forum, lächelt also in euch hinein - verweist möglichst nicht auf die Suchfunktion (die habe ich genutzt) und nehmt ruhig engagiert am Thread teil.
Frei nach Woody Allen >
Was ich schon immer über ... wissen wollte, aber bisher nicht zu fragen wagte.
Nämlich: Ein Mehrweglautsprecher
Der wird einmal mittels einer passiven Frequenzweiche im Frequenzgang linearisiert und einmal mit einer elektronischen FW und DSP
Nehmen wir an, der Frequenzgang ist nun hinsichtlich der gemessenen Amplitude auch unter Winkeln ähnlich und bei +/- 3db von 40-16khz linear.
Gibt es dann Unterschiede beim Phasengang?
Welche Rolle spielt die Flankensteilheit der Filter bei dem Zusammenhang von Phase und Amplitude?
Wenn es geht, so erklären, als wären wir bei einem "Was ist Was" Buch.
Wenn es wieder um die Fourier-Transformation geht, steige ich sowieso geistig direkt aus.
Für MEINE Praxis will ich eigentlich wissen, was (an akustischen Schweinereien) passiert, wenn ich den Frequenzgang, wie ich das meistens gemacht habe, mit der DCX einigermaßen auf Amplitude linearisierte, und dann, je nach Geschmack, nochmal mit dem parametrischen oder graphischen EQ der DEQ drübergebügelt habe.
Zurzeit habe ich zwar keine DCX aber die kleinen 8" Koax ziehe ich eben mit der DEQ noch ein wenig.
Allerdings nur in geringen Bereichen von bis zu maximal 4db.
Ändert sich da der Phasengang?
PS
Und das Wichtigste natürlich habe ich vergessen: Kann man das hören bzw. wie macht sich das bemerkbar?
Oder ist lineare Amplitude gleich lineare Phase, egal, wie das erreicht wurde?
........
Wenn es geht, so erklären, als wären wir bei einem "Was ist Was" Buch.
Wenn es wieder um die Fourier-Transformation geht, steige ich sowieso geistig direkt aus.
Für MEINE Praxis will ich eigentlich wissen, was (an akustischen Schweinereien) passiert, wenn ich den Frequenzgang, wie ich das meistens gemacht habe, mit der DCX einigermaßen auf Amplitude linearisierte, und dann, je nach Geschmack, nochmal mit dem parametrischen oder graphischen EQ der DEQ drübergebügelt habe.
Zurzeit habe ich zwar keine DCX aber die kleinen 8" Koax ziehe ich eben mit der DEQ noch ein wenig.
Allerdings nur in geringen Bereichen von bis zu maximal 4db.
Ändert sich da der Phasengang?
PS
Und das Wichtigste natürlich habe ich vergessen: Kann man das hören bzw. wie macht sich das bemerkbar?
Oder ist lineare Amplitude gleich lineare Phase, egal, wie das erreicht wurde?
Du bist echt krass......wie wäre es mit Wissen selber mal aneignen, lesen, verstehen....dann vielleicht mal nachfragen OMG .....aber das scheint heute das Konsumverhalten zu spiegeln.....kaue es mir soweit vor, dass ich es mit minimalem Aufwand (eventuell?!) verstehe....
mechanic
03.05.2022, 11:38
...kaue es mir soweit vor, dass ich es mit minimalem Aufwand (eventuell?!) verstehe....
Machst du das nicht täglich & hauptberuflich :D ?
Du bist echt krass......wie wäre es mit Wissen selber mal aneignen, lesen, verstehen....dann vielleicht mal nachfragen OMG .....aber das scheint heute das Konsumverhalten zu spiegeln.....kaue es mir soweit vor, dass ich es mit minimalem Aufwand (eventuell?!) verstehe....
Einfach überflüssig und nur unangenehm.
Auch wenn der Ton nicht jedem passen mag... das Thema ist sowas von mehrfach durchgekaut worden. Gefühlt jedes Jahr.
Ich bin jetzt mal ganz freundliche und gebe Stichworte:
- minimalphasige/allpasshaltige Filter
- Hilbert-Transformation
Da mit sollte es eigentlich schon reichen, die Antwort zu finden.
3eepoint
03.05.2022, 13:17
Villeicht hilft das ein wenig zur Anregung:
https://www.diy-hifi-forum.eu/forum/showthread.php?21336-Probleme-mit-Berechnung-der-Phase
Ich kann die Fragestellung, insbesondere das Aussteigen beim Wort Fouriertransformation sehr wohl verstehen. Ich glaube aber auch, dass das Thema nicht ohne große Eigenarbeit zu bewältigen ist.
Um die Erklärung mal von der andere Seite anzugehen vielleicht ein paar Anregungen:
- Es sollten nur lineare Effekte betrachten werden (hiermit ist nicht der "linealglatte Strich" von Frequenzgang oder Phasengang gemeint).
- Man sollte sich klar machen, wie die Phasenverschiebung zum Beispiel an einem einfachen RC-Filter zustande kommt. Es gibt im Netz sicher eine Menge Erklärungen, die das auch ohne Laplace, Fourier und Differentialgleichung hinbekommen.
- Ein Lautsprecher ist auf eine abstrakte Art auch nur eine Reihe von Filtern, die elektrisch und/oder mechanisch (inklusive Interaktionen) wirken. Hier muss man sich verdeutlichen, dass man theoretisch einen beliebigen Lautsprecher durch die Komposition eines idealen Lautsprechers und einer wie auch immer gearteten elektrischen Filterung (passiv / aktiv + analog oder digital) ersetzen kann. Ich gehe hierbei davon aus, dass der ideale Lautsprecher mechanische gleichwertig aufgebaut ist, so dass sich gleiche akustische Verhältnisse ergeben.
Ich habe im Anhang mal eben ein BoxSim-Projekt zusammengeklickt. Es besteht aus drei identischen Breitbänder die alle die gleiche Position im Gehäuse haben. Die ersten beiden Breitbänder habe ich mit einem Linkwitz-Rilay bei 2kHz getrennt und wieder zusammengeführt. Es ist ersichtlich, dass die sich summierenden Frequenzgänge wieder den als Referenz dienenden dritten Breitbänder ergeben. Nur die Phase stimmt erst, wenn man zusätzlich einen Allpass vor das Referenzchassis schaltet. Ich kann mir vorstellen, dass ein wenig spielen mit solchen Betrachtungen zum Erkenntnisgewinn beiträgt.
Ich habe eine Menge von Annahmen und Vereinfachungen gemacht, bitte korrigiert mich, wenn ich in der Schnelle doch zu weit gegangen oder falsch abgebogen bin.
Grüße
Sven
Moin, zusammen,
ich habe auch kein Problem damit ein Seminar zu diesem Thema entweder vor Ort oder auch online zu halten. Bitte nicht falsch verstehen, JFA hat es treffend gesagt.....
Viele Grüße,
Christoph
Servus Christoph,
Das wäre natürlich sehr cool, an einem online Seminar hätte ich sehr großes Interesse :)
Unser "System" an der Hochschule ist BBB Big Blue Button....ich denke, dass ich da einen Raum reservieren könnte.
josh_cpct
04.05.2022, 14:48
Hallo AX3
Das Interesse an dem Thema scheint mir Vertraut. Es ist aber sehr komplex. Trotzdem kann man es etwas vereinfacht umschreiben:
Hat man eine einzige Schallquelle, oder mehrere absolut identische, so wird die Phase immer dem Frequenzgang entsprechend sein. Dieser Anteil wird Minimalphase genannt. Finden extrem steile Frequenzgangveränderungen statt, sehr plötzlich und schmalbandig, benennt man das mit der Güte und Ordnung. Dann gibt es Phasendrehungen bis hin zu viele hundert oder tausend Grad (ein Schwungzyklus hat 360°, also bei 1kHz dauert das 1 Milisekunde, dann sind 180° =0,5 msec).
Solche lang ein- und ausschwingenden Filter haben eine gewisse Reaktionsträgheit auf Transienten, also Impulse (Knacksen, Trommelschlag, Zupfen). Zum Glück hat unser Gehör das auch. Wir brauchen durchaus ein paar Zyklen um den Ton als solchen wahrzunehmen. Eingeschwungene Instrumente wie Streicher werden sich kaum verändern. Impulsive Musik wie Percussion kann bei Verwendung steiler Filter etwas weichgespülter klingen. So wie wenn man etwas weiter vom Lautsprecher weggeht, dann klingt er subjektiv auch etwas weicher. So ungefähr kann man sich den Vergleich vorstellen. Ein phasenkorrekter Lautsprecher klingt hier nach eigenen Versuchen etwas knackiger. Das kann je nach Musik schon bemerkbar sein, oder auch garnicht. Allzugroße Bedeutung sollte man dem bei haushaltsüblichen Mengen nicht schenken (Filter 4ter Ordnung sind immernoch "sanfte Filter"!). Wer per DSP mal mit 200dB/Oktave-Filter die Sau macht, kann es bei Schlagzeugmusik schon bemerken.
Hat man mehrere unterschiedliche Schallquellen, wie oft bei Mehrwege-Lautsprecher, 2-3-4 Wegen, so folgt der Gesamtphasengang nicht mehr dem Frequenzgang. Es ist nicht mehr rein Minimalphasig, hier kommt nun eine Exzess-Phasen-Verzerrung hinzu. Wie auch im Raum (Weil die Reflektion nicht identisch mit Direktschall, in Frequenzgang oder Ankunftszeit). Nun schwingen die Treiber unterschiedlich ein und aus. Obwohl deren Summe vielleicht einen linearen Frequenzgang hat. Im Übergangsbereich einer Weiche, zB 2 Wege XO 1kHz, wird man nun im Bereich um 1kHz ein verändertes Ansprechverhalten messen können.
Vielerorts liest man dass sich angeblich die räumliche Darstellung durch andere Filtersteilheiten und deren Phasen raushört. Ich konnte bei reiner Phasenmanipulation nichts in der Bühnendarstellung hören. Vermutlich wurde bei vielen Experimenten durch veränderte Weichen ein unlineares Diffusfeld (veränderte Abstrahlung) unbeabsichtigt mitgehört. Das verändert natürlich die räumliche Darstellung in wahrgenommener Entfernung usw....
Man stellt sich vor, der 1kHz Bereich der Weiche wird durch Filter A stärker außerachsig ausgelöscht, was einer Bündelung gleichkommt. Ein 1kHz lastiger Sound, wie eine Stimme, wird durch die Bündelung nun "näher" gerückt. Wobei ein höherer Ton (Flöte) nachwievor weit weg ist. So zieht sich die Bühne auseinandere mit verschiedenen Instrumenten. Auch Dumpfheit oder Detailverlust kann auftreten wenn man bei anderen Tonhöhen trennt (8kHz) und dort "Nebenkeulen" erzeugt (Abstrahlung). Hier helfen Simulationsprogramme sehr um das korrekte Gestalten der Weichen zu beschleunigen. Sonst werden Winkelmessungen im Freien und Diffusfeldmessungen im Raum mit 10 verschiedenen Weichen-Variationen schnell zur 5 Jahres-Aufgabe... zuzüglich der persönlichen Präferenzen im Testhören die alles durcheinander bringt.
Man erkennt meine persönliche Haltung zum Thema Phase: überschätzt und idR Nebenprodukt von Frequenzweichen, deren zu Unrecht viel Bedeutung geschenkt wird. Das eigentlich klangrelevante ist das Diffusfeld. Vermutlich historisch hat man versucht einen messbaren Wert in der 1-fachen Axialmessung als Schuldigen zu identifizieren, warum die Filter anders klingen. Und da fand man die Phase. Zurecht gewinnen heutzutage Abstrahldiagramme immer mehr an Bedeutung.
Gruß
Josh
Na wenn diese Beschreibung hilft, dann brauche ich ja nicht mehr.....
Hallo AX3
Das Interesse an dem Thema scheint mir Vertraut. Es ist aber sehr komplex. Trotzdem kann man es etwas vereinfacht umschreiben:
Hat man eine einzige Schallquelle, oder mehrere absolut identische, so wird die Phase immer dem Frequenzgang entsprechend sein. Dieser Anteil wird Minimalphase genannt. Finden extrem steile Frequenzgangveränderungen statt, sehr plötzlich und schmalbandig, benennt man das mit der Güte und Ordnung. Dann gibt es Phasendrehungen bis hin zu viele hundert oder tausend Grad (ein Schwungzyklus hat 360°, also bei 1kHz dauert das 1 Milisekunde, dann sind 180° =0,5 msec).
Solche lang ein- und ausschwingenden Filter haben eine gewisse Reaktionsträgheit auf Transienten, also Impulse (Knacksen, Trommelschlag, Zupfen). Zum Glück hat unser Gehör das auch. Wir brauchen durchaus ein paar Zyklen um den Ton als solchen wahrzunehmen. Eingeschwungene Instrumente wie Streicher werden sich kaum verändern. Impulsive Musik wie Percussion kann bei Verwendung steiler Filter etwas weichgespülter klingen. So wie wenn man etwas weiter vom Lautsprecher weggeht, dann klingt er subjektiv auch etwas weicher. So ungefähr kann man sich den Vergleich vorstellen. Ein phasenkorrekter Lautsprecher klingt hier nach eigenen Versuchen etwas knackiger. Das kann je nach Musik schon bemerkbar sein, oder auch garnicht. Allzugroße Bedeutung sollte man dem bei haushaltsüblichen Mengen nicht schenken (Filter 4ter Ordnung sind immernoch "sanfte Filter"!). Wer per DSP mal mit 200dB/Oktave-Filter die Sau macht, kann es bei Schlagzeugmusik schon bemerken.
Hat man mehrere unterschiedliche Schallquellen, wie oft bei Mehrwege-Lautsprecher, 2-3-4 Wegen, so folgt der Gesamtphasengang nicht mehr dem Frequenzgang. Es ist nicht mehr rein Minimalphasig, hier kommt nun eine Exzess-Phasen-Verzerrung hinzu. Wie auch im Raum (Weil die Reflektion nicht identisch mit Direktschall, in Frequenzgang oder Ankunftszeit). Nun schwingen die Treiber unterschiedlich ein und aus. Obwohl deren Summe vielleicht einen linearen Frequenzgang hat. Im Übergangsbereich einer Weiche, zB 2 Wege XO 1kHz, wird man nun im Bereich um 1kHz ein verändertes Ansprechverhalten messen können.
Vielerorts liest man dass sich angeblich die räumliche Darstellung durch andere Filtersteilheiten und deren Phasen raushört. Ich konnte bei reiner Phasenmanipulation nichts in der Bühnendarstellung hören. Vermutlich wurde bei vielen Experimenten durch veränderte Weichen ein unlineares Diffusfeld (veränderte Abstrahlung) unbeabsichtigt mitgehört. Das verändert natürlich die räumliche Darstellung in wahrgenommener Entfernung usw....
Man stellt sich vor, der 1kHz Bereich der Weiche wird durch Filter A stärker außerachsig ausgelöscht, was einer Bündelung gleichkommt. Ein 1kHz lastiger Sound, wie eine Stimme, wird durch die Bündelung nun "näher" gerückt. Wobei ein höherer Ton (Flöte) nachwievor weit weg ist. So zieht sich die Bühne auseinandere mit verschiedenen Instrumenten. Auch Dumpfheit oder Detailverlust kann auftreten wenn man bei anderen Tonhöhen trennt (8kHz) und dort "Nebenkeulen" erzeugt (Abstrahlung). Hier helfen Simulationsprogramme sehr um das korrekte Gestalten der Weichen zu beschleunigen. Sonst werden Winkelmessungen im Freien und Diffusfeldmessungen im Raum mit 10 verschiedenen Weichen-Variationen schnell zur 5 Jahres-Aufgabe... zuzüglich der persönlichen Präferenzen im Testhören die alles durcheinander bringt.
Man erkennt meine persönliche Haltung zum Thema Phase: überschätzt und idR Nebenprodukt von Frequenzweichen, deren zu Unrecht viel Bedeutung geschenkt wird. Das eigentlich klangrelevante ist das Diffusfeld. Vermutlich historisch hat man versucht einen messbaren Wert in der 1-fachen Axialmessung als Schuldigen zu identifizieren, warum die Filter anders klingen. Und da fand man die Phase. Zurecht gewinnen heutzutage Abstrahldiagramme immer mehr an Bedeutung.
Gruß
Josh
Ich bin gerade etwas fassungslos......
Na wenn diese Beschreibung hilft, dann brauche ich ja nicht mehr.....
Ich hoffe doch mal, dass das nicht ernst gemeint ist. :)
Viele Grüße,
Michael
@Josh
Danke für die Erläuterungen
Und der Fozzy Bär kapert mal wieder Empörungsgeschwängert einen Thread, um als Heilsbringer in den Forenhimmel einzuziehen. Halleluja
Dem Rest wünsche ich einen weiteren guten Aufenthalt in diesem Forum
Slaughthammer
07.05.2022, 15:01
Ein bisschen zum Thema hatte ich mal hier (https://www.diy-hifi-forum.eu/forum/showthread.php?20932-Phasenverzerrungen-durch-Frequenzweichen-und-wie-man-sie-(nicht)-behebt&p=289887&viewfull=1#post289887) niedergeschrieben...
Ein paar Grundlagen aufs simpelste heruntergebrochen: In einem minimalphasigen System gibt es einen festen Zusammenhang zwischen Phasen- und Amplitudenfrequenzgang. Grob: je krummer das eine, desto verbogener das andere. Sobald ein Allpass im System enthalten ist wird dieser Zusammenhang aufgelöst. Ein Mehrwegelautsprecher ist kein minimalphasiges System. Ob man die Übertragungsfunktion per DSP oder passive Weiche herstellt macht erstmal keinen Unterschied im Ergebnis. Allerdings hat man im DSP Möglichkeiten an der Phase was zu ändern, die man mit einer passiven Weiche nicht hat, am häufigsten eingesetzt ist einzelne Treiber mit einem Delay zu versehen oder FIR-Filter, die Phase und Amplitude unabhängig voneinander verbiegen können (was dann aber mitunter andere Nachteile mit sich bringt).
Gruß, Onno
66176
Und ja es gibt noch die Sprung- und die Impulsantwort, welche aber über die Fouriertransformation und deren Inversen die DGL (rechst neben dem Schaltbild des einfachen TPs) mit der komplexwertigen ÜTF starr(!!!) verknüpft.
Die gängige Darstellung nach Amplituden- und Phasengang der ÜTF sieht dann so aus:
66177
Wie es sich gehört für einen 6dB Tiefpass-Filter bei der Eckfrequenz sind wir in der Amplitude 3 dB runter und haben eine Phasenverschiebung von -45°.
Die Gruppenlaufzeit (die negative Ableitung der Phase nach der Kreisfrequenz) für dieses Filter sieht dann so aus:
66178
Für Mehrwegeboxen muss die komplexwertige Übertragungsfunktion entsprechend aufgebohrt werden: andere Filter (HP, TP, BP und andere Typen und Steilheiten), Verschaltung der einzelnen Wege und statt der konstanten Abschlussimpedanz von hier 8 Ohm der ebenfalls komplexwertige Impedanzgang des jeweiligen Chassis pro Weg eingesetzt werden. Das führt wie Onno schon gesagt hat eventuell zu einem nicht mehr minimalphasigen System, welches sich nicht mehr mit einfachen Allpässen ausbügeln lässt. Solange man aber unter der Hörbarkeitsschwellen der Gruppenlaufzeit bleibt, lege ich keinen Wert auf die Linearisierung der Phase.
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