Archiv verlassen und diese Seite im Standarddesign anzeigen : Leistungsfähiger Center Lautsprecher
Hallo zusammen,
an anderer Stelle hatte ich erwähnt, dass ich aktuell an einem leistungsfähigen Center Lautsprecher arbeite.
Hier möchte ich den vorstellen und dabei ausgehend vom Zweck und dem Anforderungsprofil, der Konzeptableitung, den Bau darstellen und irgendwann hoffentlich die Ergebnisse zeigen.
Dabei würden mich natürlich auch Meinungen und Antworten auf evtl. Fragen interessieren.
Ich werde das in mehrere Teile aufteilen, damit hoffentlich etwas Übersichtlichkeit gewahrt bleibt.
Fangen wir an mit dem Warum:
Eigentlich soll im unten gezeigten Bild der Center weg, unter die Decke:
74962
Ziel:
- Leistungsfähiger Center,
- der sich in bestehendes Setup mit leistungsfähigem Haupsystem im Heimkino integrieren lässt.
- Auslegung auf neutrale, verzerrungsarme Wiedergabe mit kontrollierter Abstrahlung
- Zwei Kanäle an einer Dynacord SL1800 und zwei Controllerkanäle vom Linea Research ASC48FIR stehen zur Verfügung
- Programmmaterial: 'normale' Kinofilme und Konzertaufnahmen
- Letztere sollen mit Originaldynamik wiedergegeben werden können
- Zu ersetztender existierender Center: 10"/1" passiv (B&C 10 HPL64 & BMS4550 an 18S 1080)
- steht im Weg und ungünstig wegen 'blockierter' Abstrahlung
- Ansonsten hinsichtlich Leistungsfähigkeit und Klang hinreichend.
- Neuer Center soll über die Leinwand, flach unter die Decke
- Hörabstand 4 m
Hintergrund Hauptsystem:
- 8"/1" Hörner für Mittel-/Hochton ab 180 Hz aktiv mit LIR-Filtern
- 4x2x12" Basshörner im Bass bis 180 Hz aktiv mit LIR
Abgeleitete Anforderungen
- Frequenzgang: MUSS: 180 Hz - 10 kHz; SOLLTE: 100 Hz - 20 kHz
- Abstrahlung hor MUSS: min. 80° ab 1 Khz mit Abweichung min/max +/-30°, SOLLTE: min 80° ab 500 Hz mit Abweichung min/max +/-15°
- Abstrahlung vert: > 35° ab 1kHz...(s.o für Bedg.)
- Gruppenlaufzeit: MUSS Leckschat-Kriterium indoor, SOLLTE: Leckschat-Kriterium Outdoor
- max SPL: MUSS: >120 dB@1m im gesamten Frequenzbereich; SOLLTE: >125 dB@1m im gesamten Frequenzbereich
- THD: MUSS: K2 < 3% @ 120dB @ 1m; K3 < 1% @ 120 dB @ 1m für 200Hz<f<4kHZ & K2 < 10% @ 120dB @ 1m; K3 < 3% @ 120 dB @ 1m für 100Hz<f<200 && 4kHz<f<20kHz
- Abmessungen: Höhe, MUSS < 400 mm; SOLLTE < 350 mm, Tiefe, MUSS < 500 mm, SOLLTE < 350 mm
- Elektr.: Muss mit zwei Endstufenkanälen auskommen
- mech. Aufbau MUSS vorgesehene Installation unterstützen.
Zur Ableitung der Pegelanforderungen gibt es zwei Ansätze:
- Film, nominaler mittlerer Pegel 85dB, Headroom +20 dB => SPLmax@1m 105 dB + 12dB für den Hörbastand => 117 dB
- Konzert: max LAeq,0,5h = 99 dBA am Hörort zzgl. Dynamik (20...30 dB) => >120 dB@4m (Anmerkung: das ist dann schon sportlich...)
Am Ende soll das einfach ausreichend sein, wenn es einen überkommt. D.h. nicht, dass das permanent am Limit läuft. Ich möchte eigentlich nur genügend Headroom...
Im nächsten Teil kommen Überlegungen zu den Ansätzen und das letztlich abgeleitete Konzept.
Viele Grüße
André
Edit: Anforderungsprofil ergänzt
Edit 2: Korrektur Pegel für Film
Hallo zusammen,
weiter geht es, wie angekündigt, mit den Überlegungen zur möglichen Umsetzung.
Ich liste einfach mal auf, welche Überlegungen da bei mir zugrunde liegen.
1. Erste Idee: BMS 10" Coax (10C262):
Pro:
- Straight forward schnell und voraussichtlich unkompliziert umsetzbar.
- geplanter Frequenzgang erreichbar in CB mindestens aber in BR
- bei aktiver Trennung voraussichtlich pflegeleicht
- insbesondere kann mit der Phase im Übergangsbereich zur Gestaltung der Abstrahlung 'gespielt' werden, da in alle Richtungen gleiche Abstrahlung - kein negativer Einfluss
- Pegelmäßig voraussichtlich ausreichend (aktuell reicht 10"/1" ja auch wobei da der Wirkungsgrad höher ist...)
- Gehäuse lässt sich gut gleichzeitig für bündige Anbringung unter der Decke aber auch für anderweitige Nutzung z.B. als Bodenmonitor oder Top auf Stativ auslegen.
Con:
- Übergangsbereich mit wenig Spielraum und daher etwas Aufmerksamkeit für eine saubere Gestaltung erforderlich
- schwierige Abstrahlung da keine reine Horngeometrie (wobei der BMS zumindest nach Papierlage da schon recht gut ist.)
- Ko-Kriterium: zu enge Abstrahlung: 60° sind zu wenig
2. OK, dann evtl etwas in Anlehnung an Danleys Synergy Horn?
Pro:
- Mehr oder wenig co-axial bzw. eng beieinander liegende Phasenzentren möglich
- Saubere Abstrahlung möglich
- Lässt sich für Pegelanforderungen eigentlich gut skalieren.
Con:
- Größe
- Ausgeprägte Banpasscharakteristik und eingeschränkter Übertragungsbereich im Tiefmittelton
- Geeignete Tiefmitteltontreiber für Zwei-Wegekonzept schwierig bzw. eigentlich nur als 3-Wege gut umsetzbar
- Ko-Kriterium: Störung der HT-Übertragung durch die TMT-Einschallung: da scheinen viele die Einschallungen in die Kante zu legen, damit man die Störung in einer reinen Horizontal bzw. vertikal-Messung nicht sieht - aber sie ist ja trotzdem vorhanden...
3. Aber mal weiter gedacht, etwas in Anlehnung an die Bauform von (kleinen bis mittleren) Pro-Audio Line Array Modulen
Pro:
- machen eigentlich was ich will: horizontal mehr oder weniger symmetrische Bauform
- mit kontrollierter Abstrahlung
- in flacher Bauform
- Auslegung eines einzelnen Moduls lässt sich für Pegelanforderung und Frequenzgang gut skalieren (auch als CB)
Con:
- Vertikale Abstrahlung muss natürlich erweitert werden. Das geht natürlich, aber...
Im Detail wird das dann schon schwieriger:
- es ist natürlich zwingend ein Waveguide vorzusehen,
- Der HT-Austritt in den WG darf ~1" breit sein
- TMT müssen entweder in den WG einschallen, dann ist auch eine hohe Trennfrequenz möglich oder der WG darf nicht zu breit sein und der HT muss tief ankoppelbar sein...
- Einschallung in den WG ist (ähnlich wie beim Synergy) schwierig: da gibt es Vieles von geschickten Abdeckungen bis zu Resonatoren, die die störenden Resonanzen 'absaugen' sollen (natürlich auch entsprechend zahlreiche Patente)...
- Aber letztlich doch etwas Symptombekämpfung...also für mich nicht ohne Not anzuwenden.
- Für den HT wären die klassischen Mehrfach-HT-Anordnungen und Wellenformer denkbar, dann aber bereits unter Winkel, damit die vertikale Abstrahlung erreicht wird.
- Idee, die nahe liegt: warum kein AMT? Per se schön, da klanglich natürlich überzeugend aber pegelmäßig schwierig (auch die großen kommen mit klassschen Kompressionstreibern nicht mit).
- Dann bringt ein AMT natürlich nativ bereits linienförmige Abstrahlung mit, die ich hier gar nicht gebrauchen kann. D.h. entweder geschickter Wellenformer davor oder Mehrfachanordnung. Habe ich dann nicht weiter verfolgt.
4. Was dann bleibt, führt zum dann verfolgten Ansatz: Waveguide/Horn klein genug, damit TMT nicht da hinein einschallen müssen, nebeneinanderliegende Tiefmitteltöner und tiefe Trennung des HT.
Im Prinzip auch Dinge, die man bei 'klassischen' Koax-Hörnern anwendet und damit mit eigenen Problemstellen.
Pro:
- grundsätzlich ein einzelner HT mit klassischem HT-Horn verwendbar und damit HT-Abstrahlung gut kontrollierbar
- Nebeineinander liegende TMT in symmetrischer Anordnung, eng benachbarte Phasenzentren grundsätzlich machbar (in Grenzen)
- mehr oder weniger ungestörte HT-Übertragung, also keine Störungen durch die Bandpässe im HT-Horn
- Vermeidung von Problemen mit Mehrfach-HT-Anordnungen (z.B. Kohärenz)
- insgesamt Frequenzgang, Pegel, Abstrahlung wie vorgesehen erreichbar
Con:
- tief ankoppelbarer HT erforderlich
- daher für angestrebten Pegel großer Membran- und Schwingspulendurchmesser und daher Einschränkungen im Superhochton (ich bin eigentlich kein Freund großer Blechdeckel)
- mögliche Probleme durch großen Übetragungsbereich des HT (Stichwort IMD, was bei hohen Pegeln ja nicht besser wird) - quasi ein Breitbänder...
- Mögliche Probleme der Mitteltonübertragung, wenn das HT-Horn diese zur Erreichung eng beieinander liegender Phasenzentren überlappt.
Aber unterm Strich ist der vierte Ansatz der für mich erfolgverprechendste, den ich daher weiter verfolgt habe.
Die gewählten Treiber:
- B&C 10 NW76: reiner Tiefmitteltöner (kein Bass) mit hoher Belastbarkeit, noch leichtem schwingfähigen System und daher gutem Wirkungsgrad und Übertragungsbereich, Kurzschlussringen und geringen Verzerrungen, ...
- RCF ND850: moderner 1,4"-Treiber mit Titanmembran und Mylaraufhängung und brauchbarer Auslenkung. Gut Belastbarkeit (leidensfähig) und damit tiefe Ankoppelbarkeit. Störungen im HT erst ab 10 kHz (akzeptabel)-das ist der Grund warum ich keinen Treiber mit 4" Membran/Schwingspule genommen habe. Da kämen die Störungen schon deutlich unter 10 kHz.
Heißer Kandidat war noch der BMS Neo-Koax. Aber der war einerseits ewig nicht lieferbar und führt letztlich zu drei Wegen im Center. Aber trotzdem ein Treiber der mich wirklich reizt...
Für die reale Umsetzung ergeb sich dann wieder einige Optionen für die Umsetzung, die ich mit dem Steckbrett-Proto untersucht habe.
Im nächsten Teil geht es mit den Messungen an den Komponenten und der Ableitung des letztlichen Konzepts anhand von Messungen am Steckbrett-Proto weiter.
Wird aber wohl erst nach dem Urlaub was, d.h. es gibt jetzt erst mal eine kleine Pause.
Aber bis dahin würde mich interessieren ob es soweit erst mal Fragen gibt? Habe ich was übersehen? Wie wärt ihr vorgegangen? Welchen Ansatz hättet ihr weiter verfolgt?
Viele Grüße
André
Moin,
spannend, und endlich mal jemand der detaillierte technische Anforderungen angibt.
Zur Ableitung der Pegelanforderungen gibt es zwei Ansätze:
- Film, nominaler mittlerer Pegel 85dBA, Spitzen +18 dB => SPLmax@1m 103 dB + 12dB für den Hörbastand => 115 dB
- Konzert: max LAeq,0,5h = 99 dBA am Hörort zzgl. Dynamik (20...30 dB) => >120 dB@4m (Anmerkung: das ist dann schon sportlich...)
Gibt es dazu Quellen? 85 dBA kenne ich aus verschiedenenen Quellen, das ist ziemlich laut, da habe ich mich ja selber schon drauf bezogen. Aber wo kommen die +18 dB her? Im SSF-01 habe ich -18 dBFS/RMS bei bandbegrenztem Rosa Rauschen gefunden (bei dem dann die Angabe der Crestfaktors fehlt). Außerdem werden da (85 - 10 log10(#Kanäle)) dBA gefordert. Das würde die Situation bei dir ja entspannen.
Beim Konzertpegel habe ich aber gar nichts im Kopf zu. Und gilt da auch: pro Lautsprecher oder für die gesamte Anlage?
Außerdem ist ja normalerweise der Betriebsschallpegel gemeint, da kannst du allein wegen des Raumes nochmal 3 dB abziehen, wenn der nicht stark gedämpft ist eher mehr.
Hallo,
danke für das Interesse und die Fragen, v.a. weil ich etwas unsauber war und die Gelegenheit habe das gerade zu ziehen- ändert etwas am Ergebnis (117 dB statt 115 dB). Ich habe das im Beitrag oben korrigiert.
Bzgl. der Quellen: Ja, eigentlicher Ursprung dürfte THX sein, wo der Referenzpegel mit 85 dB (ohne spezifische Bewertung) angegeben ist und der Headroom mit 20 dB, d.h. max. Pegel am Hörort 105 dB:
https://www.thx.com/blog/what-is-the-reference-level/
https://acousticfrontiers.com/blogs/Articles/THX-reference-level-explained
Die Dolby Atmos Spec greift das auf. Da ist auch klar beschrieben, dass die Anforderung pro Lautsprecher gilt:
https://professional.dolby.com/siteassets/cinema-products---documents/dolby-atmos-specifications.pdf
Allgemein vielleicht noch recht interessant, mit guten weiteren Quellen:
https://www.audiosciencereview.com/forum/index.php?threads/reference-sound-pressure-level-flowchart.11069/
Also, Klarstellung: kein Laeq! Gemeint ist der Referenzpegel über den man gewährleisten kann, dass man einen Film in der Lautstärke hört, in der er auch gemastert wurde. Im Mastering kann durchaus eine andere Lautheit zugrunde gelegt werden (ich finde, dass viele moderne Produktionen durchaus eine beachtliche Dynamik beinhalten und der resultierende Laeq wahrscheinlich unter 85 dBA liegt...)
Zweite Korrektur: der Headroom beträgt 20 dB nicht 18 dB. Die 18 dB kommen von der EBU als Festlegung, dass die 'alten' analogen 0 dBu nun -18 dBFS entsprechen - ist letzlich in der Wiedergabe für die Gainstruktur wichtig.
Übrigens evtl. auch interessant ist die EBU Empfehlung für die Lautheit in R128 mit einem Wert von -23 LUFS.
Zu Konzertpegeln (eher für U-Musik oder "elektronisch verstärkte Beatmusik" - also alles mit Beschallungsanlage...), da gilt die DIN 15905, die den Puplikumsschutz regelt und die man vom Beuth Verlag bekommt. Aber Kernelemente (99 dBLaeq, 135 dB LCPeak) sind z.B. hier angegeben:
https://din15905.de/mischen-bei-99-db.html
Hier kann man dann tatsächlich alle Lautsprecher gemeinsam ansetzen.
Zum Raum, ja, da hatte ich dran gedacht und angefangen über den Hallradius und die Bündelung nachzudenken, letztlich aber gesagt, so what, geh einfach konservativ von 12 dB Pegelverlust aus.
Im Endeffekt will ich doch nur eine Größenordnung für den max. SPL des Lautsprechers ableiten, gern mit Reserven, denn haben ist besser als brauchen.
Abgesehen davon habe ich mal bei einigen Szenarien einen SPL Log mit dem Arta-Pegelschreiber gemacht. Erkenntnisse da:
- Klassische Konzerte in nach meiner Erinnerung Originallautstärke ~86 dBLAeq mit Spitzen bei 112 dB
- U-Musik Bsp. DM Live Spirit habe ich mal mit 98 dB LAeq angeschaut, Spitzen bei 122 dB
- Aber extrem finde ich Rammstein Live in Paris, bei LAEq 98 dB, Spitzen bei 130 dB!
- Normal Fernsehen < 60 dB LAeq
Viele Grüße
André
Achso, ein ein Nachtrag: Bei Konzertwiedergabe aus der Konserve finde ich weniger als 99 dBLAeq angenehmer, wohl eher um 95 dBLAeq...
Ahja, danke.
Die 85 dBA sind ja so eine heimlich Studionorm (gibt es dazu eine offizielle Veröffentlichung? ITU-R BS.1116-3 sagt 75 dBA), Anselm Goertz nutzt die zB in seinen Messungen. 85 dBC (in deinem zweiten Link steht C als Bewertung) sind da allerdings die korrekte(re) Bewertung, weil das besser zum Ohr passt.
Was will Dolby mit seinen Anforderungen bezwecken? Referenzpegel festlegen ist klar für die Abmischung, aber dann 20 dB mehr als kontinuierlicher Pegel? Damit die Kinos ordentlich laut machen können (wie sie es tun)? Wenn nur Headroom für die Peaks vorhanden sein soll dann reicht eben genau das, nix kontinuierlich. Da habe ich in meiner Flat White 12 dB angenommen, weil das auch zum angedachten Testsignal passte.
99 dBA sind allerdings schon echt heftig. Da gilt aber, wenn ich das richtig verstehe, der Gesamtpegel. Also alles Lautsprecher und - in deinem Fall - im Raum. Und dann kannst du halt die Anforderung für jeden Kanal mit (99 - 10 log10(#Kanäle)) dBA verringern, weil die sich ja gegenseitig aufaddieren. Und wegen des Raums kannst du auch nochmal wenigstens 3 dB abziehen, dann kommst du bei 5 Kanälen bei 89 dBA pro Lautsprecher heraus, das klingt machbarer.
Hallo,
ja, ich stimme Dir zu. Einige Anmerkunge hätte ich trotzdem noch, s.u.
Ahja, danke.
Die 85 dBA sind ja so eine heimlich Studionorm (gibt es dazu eine offizielle Veröffentlichung? ITU-R BS.1116-3 sagt 75 dBA), Anselm Goertz nutzt die zB in seinen Messungen. 85 dBC (in deinem zweiten Link steht C als Bewertung) sind da allerdings die korrekte(re) Bewertung, weil das besser zum Ohr passt.
Ja, die ITU halte ich für für hilfreich.
Bzgl. C vs. A komme ich ins Schleudern: C wichtet Höhen und Tiefen ab. D.h. Du beziehst Dich auf die Empfindlichkeit des Ohrs. Dann muss aber die A in der Wiedergabe berücksichtigt werden, oder?
Da habe ich in meiner Flat White 12 dB angenommen, weil das auch zum angedachten Testsignal passte.
Da komme ich immer mehr ins Grübeln: für mich war bisher auch der Crest ggf. für Pink-Noise da recht repräsentativ und müsste per Definition als Verhältnis von Spitzen zu Durchnittswert für die Bewertung der Dynamik herangezogen werden können. Wenn ich aber reale Medien ansehe, ist zumindest das Verhältnis LAeq zu Spitzenwert mitunter deutlich größer. Für Klassik habe ich schon immer um die 20 dB gesehen. Aber auch das scheint noch knapp zu sein...
Achso, evtl. noch interessant falls noch nicht bekannt: https://www.itu.int/dms_pubrec/itu-r/rec/bs/R-REC-BS.1770-2-201103-S!!PDF-E.pdf
...(99 - 10 log10(#Kanäle)) dBA verringern, weil die sich ja gegenseitig aufaddieren. Und wegen des Raums kannst du auch nochmal wenigstens 3 dB abziehen, dann kommst du bei 5 Kanälen bei 89 dBA pro Lautsprecher heraus, das klingt machbarer.
Korrekt. Der Faktor 10log10(n_ch) ist die logarithmische Form für die Summierung unkorrelierter Quellen (sqrt(n)) Die Wurzel, Exponent 1/2 kann rausgezogen werden und führt dann zum Faktor 10 vor dem log...Bei Korrelation von eins wäre er dann 20...
Als Detail könnte man noch überlegen ob man nur die Frontkanäle wertet oder die Rears abwichtet, aber das wird dann Haarspalterei.
Ich würde erst mal konservativ bleiben und die Abwichtung später in der Bewertung heranziehen.
Da spielt bei mir auch der Gedanke rein, dass so ein Lautsprecher lange lebt. Evtl. habe ich später andere Bedingungen oder möchte ihn anders verwenden etc.
Aber nochmal, ich stimme Dir zu bzgl. der möglichen Reduktion der Pegelanforderung.
Viele Grüße
André
Moin,
Bzgl. C vs. A komme ich ins Schleudern: C wichtet Höhen und Tiefen ab. D.h. Du beziehst Dich auf die Empfindlichkeit des Ohrs. Dann muss aber die A in der Wiedergabe berücksichtigt werden, oder?
Beide Bewertungen gelten für Rauschen und folgen bestimmten Fletcher-Munson-Kurven. Die A-Bewertung der für 40 Phon, die C-Bewertung der für 100 Phon. Während also A bei geringen Lautstärken gültig ist, gilt C bei den hier gewollten hohen Lautstärken. Also ist C die besser geeignete.
Beide Bewertungen wichten tiefe und hohe Töne geringer, allerdings A viel mehr als C. Das soll in beiden Fällen die unterschiedliche Empfindlichkeit des Ohres nachstellen. Letztlich ist A für die Entwicklung eines Lautsprechers eine härtere Anforderung als C: wenn man 85 dBA bei rosa Rauschem haben will muss man satte 98 dB unbewertet schaffen, für 85 dBC sind es nur 87,2 dB (weißes Rauschen: A -> 88,8 dB, C -> 86,1 dB); eia 426b: A -> 88,6 dB, C -> 85,3 dB; alles mit logarithmisch verteiltem Multiton mit 60 Stützstellen, kann mit echtem Rauschen nochmal anders sein).
Da komme ich immer mehr ins Grübeln: für mich war bisher auch der Crest ggf. für Pink-Noise da recht repräsentativ und müsste per Definition als Verhältnis von Spitzen zu Durchnittswert für die Bewertung der Dynamik herangezogen werden können. Wenn ich aber reale Medien ansehe, ist zumindest das Verhältnis LAeq zu Spitzenwert mitunter deutlich größer. Für Klassik habe ich schon immer um die 20 dB gesehen. Aber auch das scheint noch knapp zu sein...
Achtung: LAeq ist A-bewertet, der Spitzenwert (also der wirkliche Spitzenwert) nicht. Beispiel: oben genannter Multiton hat mit EIA 426B-Spektrum 12,3 dB Crestfaktor (Spitzenwert/Leq), das Verhältnis von Spitzenwert zu LAeq ist allerdings 15,9 dB. Und dann gibt es ja noch die frequenz- und zeitgewichteten Spitzenpegel, zB LAFmax (A-bewertet, schnelles "Zeit"filter). Es kommt darauf an, was dein Messknecht ausgibt und in der Entwicklung was du erreichen willst. Ich bin vom Ohr (LAeq) ausgegangen und habe geschaut was der Lautsprecher dafür leisten muss (Leq, Crestfaktor). Denn der bewertet nicht, der muss schuften.
Im Übrigen kann ich mir gut vorstellen, dass Filme einen deutlich höheren Crestfaktor haben als kurze Stücke kontemporärer Musik, durch Dialoge oder einfach nur langweilige Stilleben. Genauso bei klassischer Musik, wo durchaus langwierige Pausen entstehen wenn das Orchester in den Notenblättern nach dem nächsten Satz sucht. Und das könnte sein, was Dolby mit den 20 dB mehr an kontinierlichem Spitzenpegel abfangen will.
Moin,
Beide Bewertungen gelten für Rauschen und folgen bestimmten Fletcher-Munson-Kurven. Die A-Bewertung der für 40 Phon, die C-Bewertung der für 100 Phon. Während also A bei geringen Lautstärken gültig ist, gilt C bei den hier gewollten hohen Lautstärken. Also ist C die besser geeignete.
Beide Bewertungen wichten tiefe und hohe Töne geringer, allerdings A viel mehr als C. Das soll in beiden Fällen die unterschiedliche Empfindlichkeit des Ohres nachstellen. ........................
Im Übrigen kann ich mir gut vorstellen, dass Filme einen deutlich höheren Crestfaktor haben als kurze Stücke kontemporärer Musik, durch Dialoge oder einfach nur langweilige Stilleben. Genauso bei klassischer Musik, wo durchaus langwierige Pausen entstehen wenn das Orchester in den Notenblättern nach dem nächsten Satz sucht. Und das könnte sein, was Dolby mit den 20 dB mehr an kontinierlichem Spitzenpegel abfangen will.
Moin junge Männer,
wie wäre es mit etwas Wissenschaftskritik. Als alter Knochen mache ich mir folgende Gedanken.
Ihr messt mit modernsten Mitteln und verarbeitet die Daten nach neusten Erkenntnissen mit modernsten Rechnern und beruft euch auf Fletcher und Muson.
Habt ihr euch mal überlegt mit welchem grottenschlechten Equipment die damals vor 90 Jahren ihre Untersuchungen gemacht haben.
Ich behaupte, wenn man diese Untersucheungen mit heutigem Equipment durchführt, kann man über deren Kurven heute nur noch schmunzeln.
Meine eigenen Erfahrungen dazu. In den 70er und 80er bis in die 90iger habe ich intensiven Gebrauch von der Loudnesstaste und der Loudnessverstellung des im Nachhinein von mir sehr geschätzten Yamaha A700 benutzt.
Mit Einzug der MSWs habe ich diese Funktion wie auch bei den von mir auch genutztem PA-Gedöns einfach nur vergessen.
Ich denke, es hat was mit der bewegten Masse bzw. und dem "Losbrechmoment";) normaler HiFi-Chassis zu tun. (s.o.)
Dank modernem Equipment dem ich jetzt einfach mal glaube, es kommt ja nur auf die Unterschiede und nicht die Absolutwerte an, stelle ich folgendes fest.
Wenn ich am Sitzplatz mit dem Fuß wippe steht die Lautstärke auf - 10db und das Schätzeisen misst am Ohr 85 db(A).
Normal höre ich so zwischen -30 bis -20db.
Nachts, wenn ich ein spannendes Buch nicht aus der Hand legen kann, kann die Hintergrundberieselung durchaus mit -45 db laufen.
Bei all diesen Lautstärken vermisse ich die Loudnesskorrektur, auch wenn ich mein Tun unterbreche und mich auf die Musik konzentriere, absolut nicht.
Ich denke, man sollte diese Messungen einfach mal mit modernem Equipment überprüfen.
Ich wage mir nicht vor zu stellen mit welchen Gerätschaften die damals die Töne von 20Hz bis 20 kHz genügend pegelgenau erzeugt haben wollen. Selbst in den 60ern, als solche Art der Kurvendarstellung begann sich durchzusetzen, war das nicht möglich.
Jrooß Kalle,
Moin alter Mann,
Ihr messt mit modernsten Mitteln und verarbeitet die Daten nach neusten Erkenntnissen mit modernsten Rechnern und beruft euch auf Fletcher und Muson.
Habt ihr euch mal überlegt mit welchem grottenschlechten Equipment die damals vor 90 Jahren ihre Untersuchungen gemacht haben.
Ich behaupte, wenn man diese Untersucheungen mit heutigem Equipment durchführt, kann man über deren Kurven heute nur noch schmunzeln.
deswegen wird ja auch ständig daran rumgearbeitet. Kurzer Einblick hier: https://en.wikipedia.org/wiki/Equal-loudness_contour#Recent_revision_aimed_at_more_pre cise_determination_%E2%80%93_ISO_226:2023
Demnach sieht das wohl gar nicht mal schlimm aus.
Darum geht es aber gar nicht. Musik bzw. ihre momentane Lautstärke ist eh ein stochastischer Prozess, und man muss sich irgendwas überlegen um den möglichst vereinfacht abbilden zu können. Dabei hat man dann mit dem menschlichen Ohr zu tun ("wenn ich dieses Signal abspiele wie laut empfindet der Hörer das?") und muss das ganze dann auf die technische Seite transferieren ("wie viel Leistung und wie viel Hub muss mein Lautsprecher können, um die gewünschte Lautstärke zu erreichen?"). Und dann fallen wegen der Zufälligkeit von Musik hat hinten rüber bzw. es wird dann Situationen geben, in denen deine supersorgfältige Entwicklung an ihre Grenzen kommt.
. es wird dann Situationen geben, in denen deine supersorgfältige Entwicklung an ihre Grenzen kommt.
Moin,
die Grenzen des Raumes sind bei -10db schon gut erreicht.....ich höre gerne im Wohnzimmer neben einer schallharten 6m Fensterwand mit freiem Blick nach draußen. Das ganze Leben ist ein Kompromiss:(:D.
Ich lese gerne deine Beiträge, obwohl ich nicht mehr alles verstehe.....muss ich auch nicht mehr.
Schönes Wochende und Jrooß!
Kalle
@JFA: Danke für die gute Erklärung. Muss ich mal endlich verinnerlichen. Schöne Erklärung auch, warum/wie die Bewertungen für die technische Auslegung relevant sind.
@Kalle: Danke für Deine Gedanken - ja, später geht es natürlich ums hören, da muss man erst mal hinkommen. Und dabei ergeben sich zwangsläufig Kompromisse. Aber ich bin immer froh, wenn ich weiß, welche ich eingegangen bin und den 'Zufall' zurückdränge.
Btw.: ich enthalte mich jedweder Einschätzung des Alters. Aber danke für die Einschätzung als junger Mann, gefällt mir..:D
Viele Grüße
André
Hallo zusammen,
wie angekündigt geht es mit den Messungen der vorgesehenen Komponenten, zunächst erst mal der Tiefmitteltöner, B&C 10NW76 in der 8 Ohm Version.
Zum Vergleich mit den Herstellerdaten hier der Link: https://www.bcspeakers.com/en/products/lf-driver/10-0/8/10nw76-8
Die von mir gemessenen TSP mit Zusatzmasse sind die Folgenden:
Treiber #1:
Parameter, Value, Dim
Fs, 77.40, Hz
Re, 5.00, ohm[dc]
Qt, 0.25, -
Qes, 0.26, -
Qms, 5.28, -
Mms, 47.50, grams
Rms, 4.311673, kg/s
Cms, 0.088999, mm/N
Vas, 12.81, liters
Sd, 320.16, cm^2
Bl, 21.176744, Tm
ETA, 2.22, %
Lp(2.83V/1m), 97.60, dB
, ,
Le, 322.15, uH
L2, 382.07, uH
R2, 8.38, ohm
L3, 0, uH
R3, 0, ohm
Treiber #2:
Parameter, Value, Dim
Fs, 77.40, Hz
Re, 5.00, ohm[dc]
Qt, 0.25, -
Qes, 0.26, -
Qms, 5.28, -
Mms, 44.70, grams
Rms, 4.056755, kg/s
Cms, 0.094591, mm/N
Vas, 13.62, liters
Sd, 320.16, cm^2
Bl, 20.541193, Tm
ETA, 2.36, %
Lp(2.83V/1m), 97.87, dB
, ,
Le, 322.15, uH
L2, 382.07, uH
R2, 8.38, ohm
L3, 0, uH
R3, 0, ohm
75171
Die Abweichungen zu den Herstellerdaten wie auch die Unterschiede zwischen beiden Chassis sind recht gering, Die Resonanzfrequenz liegt etwas höher als vom Hersteller angegeben. Wie man sieht, ist das ein reiner Tiefmitteltöner. Für weitreichenden Tiefgang ist er nicht gedacht. Aber damit eben genau das, was ich hier benötige.
Bzgl. der Auswirkungen der Parameterabweichung zwischen den Herstellerdaten und den von mir gemessenen, hier noch eine Abbildung mit der CB-Sim aus Vituixcad. Allzu großen Tiefgang brauch ich nicht, Über höheren Wirkungsgrad freue ich mich.
75170
Ich habe dann ein Testgehäuse 8 l CB gebaut und elektr. Impedanz und akustische Messungen durchgeführt.
Die elektr. Impdeanzgä¤nge für frei und 8 l CB sehen wie folgt aus:
7517375174
Vom Treiber kommen die Resonanzen bei 500 Hz und 2,2 kHz. Das Testgehäuse sorgt für die Resonanz bei 1 kHz.
Zunächst mal der Frequenzgang an 2,83 V, gefügt aus Nahfeldmessung im Tiefton (für Freifeld und Halbraum) und Messung bei 1 m.
75172
Die Senke bei 750 Hz kommt vom Chasiis und ist auch in den Herstellerdaten sichtbar. Der Buckel bei 1 Khz kommt vom Testgehäuse. Am oberen Ende des Übertragungsbereiches sind die Resonanzen ab 2 kHz recht schwach ausgeprägt, bzw. recht gutmütig.
Das zeigt sich auch periodenbasierten Zerfallsspektrum.
75175
Dann sind die Verzerrungsmessungen bei einem Mitteltöner natürlich recht interessant. Die sehen wie folgt aus.
Nahfeld an 2,83 V mal zum Bewerten was am unteren Übertragungsende geschieht - bei 1 m ist der Pegel und damit Störabstand sonst schon recht gering
75176
Dann die Messungen in 1 m Entfernung für 100 dB (also ca. 1 W), 115 dB und 120 dB.
751777517875179
Und schließlich noch das Abstrahlverhalten (wobei das für einen einzelnen 10" ja noch langweilig ist).
75180
Eventuell interessanter ist das Abstrahlverhalten mit vorgesetztem HT-Horn (in diesem Fall das RFC HF94). Das hat sich angeboten das mal zu messen.
7518275183
So weit so gut. Für den B&C 10NW76 zeigte sich, dass er für mein Vorhaben geeignet ist und er somit bleiben durfte.
Im nächsten Teil geht es an den Hochtöner. Da war das zuerst ins Auge gefasste Horn nicht geeignet. Aber das zeige ich dann. Und danach geht es an die Untersuchung der Anordnung der Treiber.
Viele Grüße
André
Hallo zusammen,
wie angekündigt soll es jetzt mit dem Hochtöner weitergehen.
Im Prinzip war vorab klar, dass es wegen der tiefen Trennfrequenz ein entsprechend tief trennbarer Treiber sein muss. Damit fielen 1"er raus - die packen das nicht, ach der BMS 4550 nicht. Daher also ein 1.4" mit 75 mm Schwingspule. Alles mit kleinerem Spulendurchmesser ist bei tiefer Trennung eher problematisch. Größere Spulendurchmesser (100 mm) wollte ich wegen der schon unter 10 kHz einsetzenden Membranresonanzen nicht.
Ausnahme wäre ein Koaxtreiber (BMS oder der B&C DCX). Der BMS 4594HE wäre schon interessant. Aber de facto ist dass dann ein Weg mehr, der HE ist recht kostspielig und ewig nicht lieferbar. Damit war er dann raus.
Die Wahl nach einiger Recherche auf den RCF ND850-8 der zumindest nach der Papierform brauchbar scheint und um den geht es jetzt. Der Treiber ist aber gar nicht so sehr entscheident. Das Horn spielt natürlich mit und prägt dem Treiber seine Eigenschaften auf. Das Horn lässt sich später nicht mehr ohne Weiteres austauschen, da es für die Gehäuseauslegung wichtig ist. Der Treiber lässt sich schon wechseln, solange er geometrisch rein passt.
Als Hörner kamen nur solche in Frage, die nicht breiter als 30 cm sind (eher schmaler), um die beiden 10"er (bzw. deren Schallaustritte/Hornmünder) nicht zu weit auseinander liegend zu haben und damit deren Interferenz frequenzmäßig nicht zu hoch zu bekommen. Die Höhe war ebenfalls klar (<30 cm). Und auch die nominalen Abstrahlwinkel waren aus den Anforderungen klar.Tiefreichende Hornladung ist ebenfalls erwünscht.
Kandidaten waren
- RCF HF94 (nominal 90° x 40°, Ladung runter bis 500 Hz lt. Datenblatt, Abmessungen 25 x 25 cm, 14 cm tief, https://www.rcf.it/en/products/product-detail/hf94) - von der Papierform eigentlich ideal
- B&C ME90 (nominal 80° x 60°, Cut Off 900 Hz, Abmessungen 27 x 27 cm, 14 cm tief, https://www.bcspeakers.com/en/products/horn/1-4/0/me90) - der Cut Off diegt etwas hoch, sonst OK
- 18 Sound 1496C (nominal 90° x 60°, Cut Off keine Angabe, 27 x 27 cm, 18 cm tief, https://www.eighteensound.it/en/products/horn/1-4/0/XR1496C) - Die Datenblattangaben bei 18S fand ich schon immer zu sparsam, abgesehen davon scheint die Abstrahlung nicht ideal zu sein (übrigens i.Ggs. zum 1080 für 1", welches ich mit einem 4550 verwende. Das ist gut.)
- Einige Hörner von Ralf Limmer kämen noch in Frage. Limmer Hörner sind ja durchaus gut und v.a. gibt es auch verünftige Daten
Das RCF habe ich zuerst probiert. Um es gleich vorweg zu nehmen: die Abstrahlung hat mir nicht gefallen, so dass das B&C das nächste in der Reihe war und das hat soweit gepasst, so dass ich mit dem weitergemacht habe.
Daher zeige ich diese beiden im Vergleich.
Im Wesentlichen gab es zwei Hauptkriterien: Abstrahlung und Verzerrungen.
Zunächst mal die elektr. Impedanzgänge:
In der ersten Abbildung die Impedanz ohne Horn (blau) und mit HF94 (grün).
Die zweite Abbildung zeigt die elektr. Impedanzgänge des Treibers an HF94 (blau) und ME90 (grün)
7524175242
Man sieht, dass mit Horn die Frequenz der Grundresonanz zu tieferen Frequenzen verschoben wird (Hornladung eben). Beim HF94 tiefer (450 Hz) als beim ME90 (480 Hz). Ohne Horn liegt die Grundresonz bei 550 Hz.
Außerdem verschiebt sich die zweite Resonanz (1,2 kHz beim HF94), 1,7 kHz beim ME90. Ohne Horn liegt sie bei 2,1 kHz. Da zeigt sich wie das Horn die elektr. Impedanz des Treibers überform. Die Resonanzen >10 kHz kommen von der Membran, die dann aufbricht.
Die Amplitudenfrequenzgänge sehen im Vergleich folgendermaßen aus (grün: ohne Horn, blau: HF94, rot: ME90):
75243
Dabei sind die Unterschiede zwischen beiden Hörnern unter 1 kHz recht gering. zwischen 1 und 2 kHz ist die Empfindlichkeit am ME90 höher.
Ausschwingverhalten in der Reihenfolge ohne Horn, HF94, ME90:
752447524575246
Mit Horn sieht das Ausschwingen besser aus, als ohne Horn, wobei das HF94 ggü. dem ME90 minimal besser aussieht. Insgesamt sieht das aber mit den Hörnern recht brauchbar aus, wenn man vom resonanzverseuchten Bereich über 10 kHz absieht.
Kommen wir zum Abstrahverhalten:
HF94 horizontal:
75247
Grundsätzlich OK aber es geht auch besser (zunehmende Bündelung ab 5 kHz).
HF94 vertikal:
75248
Eher nicht so toll -> deswegen nicht genommen.
ME90 horizontal:
75249
Ist OK
75250
Auch OK.
Vielleicht noch kurz, warum mir das Abstrahlverhalten so wichtig ist: einerseits weil eben nicht nur auf Achse gehört wird, andererseits weil das Einfluss auf den resultierenden Frequenzgang im Raum hat (ist ja allgemein bekannt). Den Frequenzgang kann ich mit Filtern korrigieren, das Abstrahlverhalten nicht.
Weiterhin interessieren natürlich die Verzerrungen. Im Wesentlichen stütze ich das auf Messung von K2 und K3, also den harmonischen Verzerrungen. IMD sind damit festgelegt und lassen sich berechnen wenn man will. Multitonemessunge für die Bewertung der Gesamtverzerrungen folgen später (habe ich nicht im direkten Vergleich durchgeführt).
Zunächst K2 (erste Abbildung) bzw. K3 (zweite Abbildung für das HF94. Die Darstellung erfolgt als Frequenz auf der x-Achse, angelegte Spannung auf der y-Achse und K2/K3 als farbliche Kodierung.
7525175252
Und für das ME90:
wieder zuerst K2 und daneben K3
7525375254
Die beiden Hörner schenken sich da nichts.
Die Unterschiede liegen eher im Detail. Dazu vielleicht eine andere Darstellung und zwar für die simulierte Trennung mit LR 4.O bei 800 Hz und bei 120 dB:
HF94:
75256
75257
ME90
75255:
Dabei sieht man, dass sich nur um 1 kHz Unterschiede ergeben (HF94 hat leicht die Nase vorn) - aber insgesamt passt das auch mit dem ME90 noch.
Dazu vielleicht noch eine Darstellung zum direkten Vergleich beider Hörner bei einer elektr. Eingangsleistung des Treibers von 8W:
Die erste Abbildung zeigt die Amplitudenfrequenzgänge, die zweite K2 und die dritte K3.
752607525875259
Noch eine Abbildung zum generellen Klirrverhalten von Hörner: an anderer Stelle hatte ich ja mal geschrieben, dass das v.a. vom Horn selbst bestimmt wird und aus der adiabatischen Druckänderung resultiert (nachzulesen z.B. bei Kolbrek). D.h. das lässt sich gut berechnen und folgt eben klaren Zusammenhängen. K2 steigt bei Pegelerhöhung mit 1 dB/dB und K3 mit 2 dB/dB.
Das kann man auch messen:
75261
Gezeigt sind K2 und K3 über Wiedergabepegel für ein großes 1"-Horn (gemessen BMS4550 in meinen Horntops) und mittleres 1,4" Horn gemessen RCF ND850 mit ME90). Interessant ist v.a. auch, wie gering die Verzerrungen bei kleinen Pegeln werden, bzw. dann von anderen Einflüssen überlagert werden.
Ich denke, man sieht da recht gut, dass die Unterschiede recht gering sind. Daher war meine ursprüngliche Befürchtung, dass das ME90 wegen des höheren Cut-Offs ins Hintertreffen gerät, unbegründet und letztlich baue ich jetzt mit diesem Horn.
Ohje, schon wieder so viel geschrieben. Falls das jemand lesen sollte bitte Bescheid geben falls es Anmerkungen, Kommentare, Fragen etc. gibt.
Im nächsten Teil geht es dann an die Untersuchung der Anordnung der Treiber um die eigentliche Auslegung der Box vorzunehmen.
Bis dann, viele Grüße
André
Hallo Andre,
Ohje, schon wieder so viel geschrieben. Falls das jemand lesen sollte bitte Bescheid geben falls es Anmerkungen, Kommentare, Fragen etc. gibt.
Vielen Dank für die ausführlichen Messungen und die ausführliche Dokumentation, sehr spannend!
So wie ich das sehe, ist das HF 94 halt tendeziell ein 'Diffraktionshorn' mit relativ langem Hals und daran anschließend horizontal schnellerer Aufweitung (weshalb es etwas tiefer lädt als das ME90), während sich das ME90 schneller und gleichmäßig öffnet. Letzteres gefällt mir vom Abstrahlverhalten her ebenfalls besser.
Im nächsten Teil geht es dann an die Untersuchung der Anordnung der Treiber um die eigentliche Auslegung der Box vorzunehmen.
Bin gespannt, wie's weitergeht....:ok:
Grüße,
Christoph
Ich lese hier auch sehr gerne mit - sehr schön aufgeschlüsselt das alles :built:
Da schließe ich mich an - Danke für die Doku! :thumbup:
Hallo zusammen,
danke für die Rückmeldungen. Dann bin ich ja beruhigt, wenn es wenigstens einige interessiert.
@Christoph, hmmm, ich muss mal Bilder der beiden Hornhälse machen. Aber das HF94 hat eigentlich keinen längeren Hals als das ME90 - vielleicht sehe ich das auch nur nicht richtig...
Eine leichte bzw. sanfte Diffraktion in der Horizontalen haben beide Hörner - sonst klappt es auch nicht richtig mit Abstrahlung >60°.
Ich hätte eher auf einen tendenziell eher exponentiellen Verlauf beim HF94 getippt. Das lädt besser, schnürt am zu hohen Frequenzen hin ein. Aber wie geschrieben, nicht verifiziert. Müsste man mal genauer drauf schauen.
Viele Grüße
André
Hallo Andre,
denke das Thema interessiert Viele - es gibt halt oft trotzdem keine Rückmeldung, das ist nicht unbedingt das Maß für Interesse. Aber ich kenne das Gefühl auch, man macht nen großen Aufwand an Messungen und Dokumentation und dann gibt es kaum Rückmeldung, das ist manchmal frustrierend.
Zu den Hörnern. Meine Vermutung, dass das HF94 eher ein Diffraktionshorn ist (horizontal), beruht auf der Zeichnung auf dem Datenblatt:
https://www.diy-hifi-forum.eu/forum/attachment.php?attachmentid=75275&d=1724876106
Quelle: HF94 Datenblatt (https://www.rcf.it/de/products/product-detail/hf94?p_p_id=it_dvel_rcf_products_frontend_web_port let_ProductDownloadsPortlet&p_p_lifecycle=2&p_p_state=normal&p_p_mode=view&p_p_resource_id=downloadProductFileEntry&p_p_cacheability=cacheLevelPage&_it_dvel_rcf_products_frontend_web_portlet_Product DownloadsPortlet_productCode=STP0095&_it_dvel_rcf_products_frontend_web_portlet_Product DownloadsPortlet_profileId=241603)
Das sieht für mich so aus, dss da zunächst ein Hornhals da ist, der die runden mit der ovalen Öffnung verbindet und die Hornkontur sich erst dann erst dann (und recht plötzlich) horizontal erweitert.
Im Gegensatz dazu zeigt das Datenbatt des ME90 eine durchgehende Öffnung der Hornkontur, horizontal und vertikal:
https://www.diy-hifi-forum.eu/forum/attachment.php?attachmentid=75276&d=1724876288
Quelle: ME90 Datenblatt
(https://www.bcspeakers.com/en/print/horn/1-0/0/me90)
Kann natürlich falsch liegen - es ist nicht so gut zu erkennen. Vielleicht kannst Du bei Gelegenheit mal nachschauen.
Grüße,
Christoph
Aah, danke. OK, ich mach mal Fotos. Das ME90 hat nämlich tatsächlich einen ähnlichen schwachen Diffraktionsspalt. Das Ding ist nur gerade in Folie mit Trennmitel behandelt in Vorbereitung der nächsten Harzspachtelaktion eingepackt in der Box.
...denke das Thema interessiert...
Jepp, lese auch mit.
Moin,
die modernen RCF Hörner mit ihren Aussparungen für engen Abstand zum Midbass und der Moglichkeit in den Horizontalen durch Drehen den Abstrahlwinkel zu verändern haben mich auch interessiert, ideal für das Clustern mit 3,4,5 oder mehr mit nach hinten konischen Boxenume um vor der Bühne einen möglichst großen genauen definierten Abstrahlwinkel zu erreichen.
Es gibt ja viel fast ähnliche CD-Hörner, es muss ja nicht das ME90 sein.
Los mit diesen Konstruktionen ging es parallel bei vielen Herstellern ...wer von wem abgekupfert hat......wer weiß das:rolleyes:.
Hier eine kleine Aufzählung
RCF H100
Limmer 255
Oberton H960
aus Alu:
P-Audio PH220
Visaton HT21
oder sogar die Pseudobacke
P-Audio PH 230
und viel andere mehr.
Gruß Kalle
Hallo Kalle,
keine Frage, natürlich gibt es weitere interessante Hörner. Die Limmer hatte ich ja erwähnt, in Deiner Aufzählung würde für mich das 255 entfallen, da es mit 50°x50° zu eng abstrahlt. Die anderen kämen für mich nicht in Frage, da 1" Hörner und ich ja ein 1,4" benötigte. Aber selbstredend gibt da eben auch andere...
Viele Grüße
André
Hallo Andre,
So wie ich das sehe, ist das HF 94 halt tendeziell ein 'Diffraktionshorn' mit relativ langem Hals und daran anschließend horizontal schnellerer Aufweitung (weshalb es etwas tiefer lädt als das ME90), während sich das ME90 schneller und gleichmäßig öffnet.
Hallo Christoph,
Du hast recht, ich muss meine vorherige Aussage korrigieren.
Der Hals am HF94 ist in der Tat länger i.Vgl. zum ME90. Den angedeuteten Diffraktionsschlitz haben dennoch beide.
Hier in Bildern:
HF94
7530375304
ME90
7530575306
Viele Grüße
André
Hi Andre,
vielen Dank für die Fotos und dass Du DIr die Mühe gemacht hast. So wie ich das sehe, hat das HF94 einen knapp 7cm langen Hals, das ME90 knapp 3cm. 7cm sind immerhin fast die halbe Hornlänge...
Grüße,
Christoph
Hallo zusammen,
hier soll es jetzt mit der Untersuchung der Anordnung der Treiber weitergehen.
Das Problem liegt ja bekanntermaßen darin, dass bei einer Anordnung der Treiber nebeneinander unter Winkeln aufgrund der Laufzeitunterschiede Interferenzen entstehen.
Ab einem Treiberabstand von halber Wellenlänge setzen die Interferenzen ein.
D.h. mit größerem Treiberabstand verschieben sich die Interferenzen zu tieferen Frequenzen.
Kleines Beispiel: Abstand 28 cm -> unter 600 Hz keine Interferenz:
75319
D.h. um den Einfluss zu minimieren oder sogar auszuschließen, soll die Trennfrequenz mit der Intereferenz abgestimmt werden. Aus dem Bsp. oben ist schon klar, dass das mit 10"ern durchaus gehen kann, wenn der HT ab ~750 Hz übernimmt
Aber klar ist trotzdem, dass als erste Gegenmaßnahme die Treiber möglichst nah zusammen zu bringen sind. Das hat natürlich aufgrund der geometrischen Abmessungen Grenzen.
Etwas lässt sich noch durch Anwinkelung gewinnen. Außerdem muss der HT noch in die Mitte. Hier ist von Vorteil, dass das ein HT Horn verwendet wird, weil man das vor die MT setzen kann und damit den seitlichen Abstand verringern kann.
Man könnte den HT auch komplett vor die MT setzen. Aber damit steigt die Gehäusetiefe und für mich wichtig: wenn Deckel und Boden angewinkelt werden (Trapezgehäuse), steigt die Schallwandhöhe. Das Trapezgehäuse ist nötig, damit der Center bündig unter die Decke kommt und die Schallwand trotzdem zum Hörplatz ausgerichtet ist.
Achso, und schließlich lässt sich im Bereich der Trennfrequenz noch mit dem Delay 'spielen' - das kommt später.
Übrigens ist der Interferenzeinfluss nicht nur störend. Er hilft auch mit, die Abstrahlung zu tiefern Frequenzen hin zu kontollieren i.Vgl. zu einem einzelnen Treiber.
Bei Anwinkelung ist die Frage: nach innen oder nach außen Winkeln.
Ich habe Akabak verwendet um mir das anzusehen. ich bin da dabei mich da reinzuarbeiten und verwende erst mal die Testversion. Außerdem ist meine 'Tool-chain' hinsichtlich Anbindung CAD nicht beisammen, weswegen ich die Geometrie rein in Akabak erstellt habe (...nicht schön aber selten...und um generelle Aussagen zu treffen reicht mir das erst mal).
Das sieht dann wie folgt aus:
1. Treiber nebeneinander, 2. nach außen gewinkelt und 3. nach innen gewinkelt
Dargstellt je eine bildliche Darstellung der Anordnung, der Amplitudenfrequenzgag auf Achse, Horizontale Directivity, Polare bei 750 Hz (~Trennfrequenz), Feld bei 750 Hz
753207532175322
753237532475325
753267532775328
753297533075331
753327533375334
Daraus folgt schon mal, dass die Anwinkelung nach außen breiter abstrahlt und bei den hier angedachten 80...90° horizontal wohl im Vorteil sein wird. Die Anwinkelung nach innen passt eher, wenn man etwas eng abstrahlendes (<60°) bauen möchte.
Da das ja erst mal 'nur' Simulationen sind und um mehr Sicherheit bekomme, dass ich da keine allzu groben Fehler gemacht habe, habe ich gemessen.Dazu habe ich aus Holzesten ein 'Steckbrett' gebaut, mit dem sich die Konfiguration schnell ändern lässt und die dann jeweils gemessen. Das ist nicht vollständig dicht etc., reicht aber um das generelle Verhalten zu bestimmen.
Das ganze jetzt nur für Anwinkelung nach innen bzw. außen und nun jeweils mit HT in der Mitte.
Im ersten Ansatz habe ich keine Seitenwände und Rückwand verwendet. Das kam dann später dazu.
Die entscheidenden Kriterien sind Amplitudenfrequenzgang der Chassis und natürlich die horizontale Abstrahlung.
Dazu habe ich jeweils ein grobes Pre-set am Controller erstellt um das Verhalten mit Trennung zu sehen.
Anwinkelung nach außen:
7533675338
7533975340
Der Frequenzgang des MT ist deutlich von Einbrüchen durch den vorgesetzten HT geprägt.
Die Abstrahlung sieht ab ca. 500 Hz aufwärts gut aus.
Die starke Aufweitung unterhalb von 500 Hz kommt von der fehlenden Rückwand und der Anwinkelung nach außen.
7534275341
7534375344
Im Amplitudenfrequenzgang des MT ist ein starker Einbruch um 1 kHz zu sehen, der wieder durch den vorgesetzten HT hervorgerufen wird.
Die Abstrahlung zeigt eine deutliche Einschnürung im Bereich der Trennfrequenz
Die Variante mit Anwinkelung nach außen wäre durchaus zu bevorzugen. Nur die Aufweitung unten rum sollte abgeschwächt werden. Also habe Seitenwände und Rückwand hinzugefügt und gemessen:
75345
75346
Im Amplitudenfrequenzgang zeigt sich nun starkes Bandpassverhalten mit starkem Einbruch im Bereich der angedachten Trennfrequenz. Das hat mich so gestört, dass ich diese Variante nicht weiter gemessen habe.
Aber wie bekommt man die störenden Einflüsse nun weg?
Bandpass bzw. Vorkammer verringern durch Einkürzen der Seitenwände - eben so weit, dass schon noch Richtwirkung da bleibt aber die Vorkammer verringert wird und zweitens eine Hornblende einbauen.
75347
7534875349
Der Amplitudenfrequenzgang ist nun vom störenden Einbruch befreit und das Abstrahlverhalten passt auch erst mal. Damit kann ich leben und damit war die Anordnung klar und der nächste Schritt ist die Konstruktion des Gehäuses. Die kommt im nächsten Teil.
Falls ihr Anmerkungen oder Fragen habt, gern Bescheid geben. Habe ich etwas übersehen oder vergessen? Was hättet ihr ggf. anders gemacht?
Viele Grüße
André
Wie wäre es denn mit nem 8“ Pa Pappen Koax ❓
Wie wäre es denn mit nem 8“ Pa Pappen Koax ❓
Hallo Michael,
die kurze Antwort ist: Nein.
Im Hinblick auf die Erfüllung der im ersten Beitrag aufgestellten Anforderungen fallen 8"-in Einzel-CB raus.
Ich habe durchaus auch aus Interesse bei BMS mal geschaut. Der 10"-Ferrit-koax ist ja duchaus interessant. Aber mit einem 8" wären die Kompromisse bei max. Pegel mit max. zulässigen Verzerrungen dann wohl zu groß.
Viele Grüße
André
Hallo André
wie groß ist eigenlich der Raum in dem das ganze betrieben wird ❓
🖖
Hallo Michael,
der Hörabstand beträgt etwas mehr als 4m.
Aber vielleicht magst Du ja den Hintergrund Deiner Frage etwas beleuchten?
Viele Grüße
André
Hallo André
Bei deinen Vorgaben fragt man sich ja schon wie groß ist den der Raum.
Ich verwende in einem 56qm Raum einen Center mit B&C 8“ und nem MHT Magnetostat, das geht allemal locker lauter als ich das abkann, und ich habe es schon recht gerne knackig laut.
🖖
Hallo Michael,
Danke für die Erläuterung. Ich dachte mir fast, dass es um die Pegelanforderung geht. Treiber ist die Möglichkeit der verzerrungsarmen Wiedergabe von Konzertmitschnitten in Originallautstärke.
Aber dazu würde ich auf die Beiträge #3 bis #7 auf der ersten Seite verweisen, in denen das beleuchtet ist. Wenn da noch etwas offen ist, am Besten nochmal nachfragen.
Vielleicht noch ein anderer Gesichtspunkt: das Hauptsystem sind Hörner, die sind bereits recht leistungsfähig. Da sollte der Center eben dazu passen, so dass er nicht mit deutlich anderer Eingangsleistung und damit Verzerrungen läuft.
Und ja, der Raum ist auch verhältnismäßig groß...aber ich hatte eingangs ja geschrieben, dass ich da in Bezug auf Hallradius, Bündelung, etc. konservativ rangehe.
Viele Grüße
André
Hallo zusammen,
weiter geht es..
Aber vorher noch eine Abbildung zum aktuellen Stand (habe heute nach wochenlanger Spachtelei und Schleiferei das erste mal (Probe-) Lack auf die Front aufgetragen:
75494
(Zur Erklärung: der Lack soll mir dazu dienen Spachtelfehler besser zu sehen.
OK, nun aber zum Gehäuse.
Zum Einstieg eine kurze Rekapitulation:
- Es ist bekannt, wo die Reise hingehen soll (Teil 1)
- Es ist ein Ansatz zur Lösung definiert (Teil 2)
- Die Komponenten sind bekannt (Teil 3 &4)
- Es ist klar, dass das Vorhaben hinsichtlich der Abstrahlung funktionieren kann und was dazu notwendig ist (Teil 5)
Um mit dem Bauen zu beginnen fehlt ein Plan, genauer eine Gehäusekonstruktion.
Was fehlt dazu?
Das Gehäusevolumen / -Prinzip und wegen der Hornblende eben der dazugehörige Verlauf.
Außerdem sollen die Eingangsanforderungen (Abmessungen, Montage bündig unter der Decke, Ausrichtung zum Hörplatz und natürlich die elektroakustischen Eigenschaften, etc.) berücksichtigt werden.
Aus den Herstellerangaben und den TSP-Messungen ist klar, dass es sich beim B&C 10NW76 um einen Treiber für Hochleistungs-PA-Topteile handelt. Der Parametersatz ist auf eher hochabgestimmte BR-Boxen ausgelegt.
Ich möchte aber CB bauen. Ich mag nämlich kein BR im Stimmbereich und möchte die Probleme mit dem Resonator gern vermeiden.
Aus den Parametern wird schnell klar, dass jedes praktikable CB Gehäuse auf eine Güte < 0,5 führt. Für mich OK, wenn es auslenkungsmäßig passt. Der 'Kriechfall' wird ja wegen der Hochpassfilterung nicht eintreten.
Ich hätte gern, dass die Einbaureso um die 100 Hz liegt - selbst wenn ggf. die Trennung zu den Bässen höher liegt.
D.h. im Endeffekt muss ich mir um die TSP für CB keine Gedanken machen
Gut, mit geschätztem 20 - 25 l für Beide käme das hin. Und passt das mit der Auslenkung beo max. Eingangsleistung?
Um mir ein Bild zu verschaffen, habe ich Hornresp verwendet.
Nachfolgende Abbildungen zeigen den Amplitudenverlauf und die Membranauslenkung der beiden 10NW76 bei 60V für 25 l Gehäusevolumen bereits für das CB-Horn (grau) und zum Vergleich gegen BR (mit 90 Hz Abstimmung)
7549575496
OK, bei 100 Hz ergäben sich 6 dB als 'Vorteil' für die BR. Aber die benötige ich bei tiefster Trennung eben dort nicht wirklich. Die Membranauslenkung erreicht im CB-Horn bei ca. 100 Hz das vom Hersteller angegebene xvar (geklippelter Wert für 10 % THD). Das passt für das CB-Horn also.
Nun benötige ich noch Infos, wie die Hornblende ausfallen soll.
Die Mundfläche stand schon aus den Vorvesuchen fest (ca. doppelte Membranfläche. Die Hornlänge war auch schnell klar: die Treiber müssen recht weit nach vorn, damit ein Gehäusewinkel von 15° für die Ausrichtung auf den Hörplattz ohne ausufernde Gehäusehöhe möglich wird. Das führt bei gekrümmtem Hornverlauf auf eine ca. Hornlänge von 8,5 cm.
Bleibt die Halsfläche als Variable.
Eine zu tiefe Horngrenzfrequenz führt wegen der kurzen Hornlänge und zu kleinen Mundfläche zu einer zu großen Fehlanpassung (unstete ak. Impedanz und Amplitudenfrequenzgang). Also, Hals kleiner und Hornfrequenz höher. Das passt auch, da ich die Wirkung erst ab ca. 500 Hz benötige um dem Bandpasseffekt der 'Vorkammer' entgegen zu wirken.
Mit etwas weniger als halber Membranfläch passt das für mich. Der Hornverlauf ist exponentiell, konisch ist zu wellig. Interessanterweise ergeben sich da trotz der kurzen Hornlänge (i. Vgl. zur Wellenlänge) nennenswerte Unterschiede.
Gut, und so stellt sich das CB-Horn ggü.reiner CB an 2,83 V dar (grau CB, schwarz CB-Horn, links Amplitudenverlauf und rechts Wirkungsgrad):
7549875499
D.h., die Hornblende wirkt erwartungsgemäß v.a. um die 500 Hz. Insgesamt ist der Wirkungsgrad jetzt nicht ganz schlecht - wobei ein echtes Horn mit 30% bis 50% da mehr gewinnen kann, dafür aber eben auch größer ist.
Eine Frage ist noch, wie sich die Erwärmung der Schwingspule ggf. auswirkt (vermutlich bei mir im Betrieb irrelevant). Das stellt sich wie folgt dar:
7550075501
Bei sich erwärmender Spule steigt die Güte der Gehäuseabstimmung. Da dieses hier groß genug ausfällt, sind hier keine negativen Einflüsse zu erwarten.
Prima, damit ist alles beisammen, um ein _Gehäuse zu zeichnen. Das ist straight-forward und sieht wie folgt aus:
75502
Soweit erst mal dazu. Für mich hatte ich dann alles beisammen, um mit dem Bau zu beginnen. Darauf würde ich dann im nächsten Teil eingehen - und da sind wir schon beim aktuellen Stand. Und wenn der Bau abgeschlossen ist, geht es an die endgültigen Messungen der Komponenten und die Abstimmung und dann folgt die spannende Frage ob das so wie erhofft funktioniert.
Falls es soweit Fragen oder Anmerkungen gibt, würde ich mich freuen davon hier zu lesen.
Viele Grüße
André
Hallo zusammen,
In der letzten Zeit hatte ich mich etwas rangehalten die Kiste soweit zu bekommen, dass ich das gute Wetter noch zum draußen Messen nutzen kann.
D.h. nachdem es im letzten Teil um die Gehäuseauslegung ging, möchte ich nun etwas zum Bau zeigen. Zeigen steht dann wohl im Vordergrund, d.h. es gibt Bilder.
Gut, alles fängt mit etwas Holz an. Aus einer Platte 15mm Multiplex alle Teile zugeschnitten und für Lamellos sowie die Einschraub- und Anschraubmuttern vorbereitet.
Die Einschraubmuttern sind für alle Chassis und Rückwand, die Anschraubmuttern M10 sind normalerweise mit Schrauben verschlossen und erlauben es später die Box an der Wandhalterung zu montieren oder eine Hochständerhülse anzuschrauben oder Rinschrauben anzuschrauben oder, oder, oder...
Das sieht dann so aus:
75626
Durch das Trapezförmige Gehäuse verringert sich die Anzahl rechter Winkel. Insbesondere an den Schallwänden, die haben nämlich keine rechten Winkel mehr. Das war auch der Grund, warum ich die nicht mit Lamellos fixiert habe, sondern mir jeweils vorne eine kleine Anschlagplatte aufgeleimt habe, damit die vordere Lage fixiert ist.
75627
Dann wurde das Ganze erst mal zusammengesteckt, auch um zu sehen, dass sich alles montieren lässt. V.a. bei den Tiefmitteltönern geht es eng zu. Aber es lässt sich letztlich alles montieren, was durchaus wünschenswert ist.
7562875629
Dann wurde alles verleimt, hier habe ich tixothropes Epoxidharz mit eingerührten Baumwollflocken (Mumpe) verwendet. Das hält richtig gut - eher gibt das Holz nach. Die Schallwände haben übrigens ein leichtes Untermaß, damit das äußere Gehäuse wirklich dicht ist und sich die schrägen inneren Wände korrekt ausrichten lassen. Durch die Mumpe füllt sich der kleine Spalt.
75630
Nochmal schauen, dass alles passt:
7563175632
Dann ging es an die Rückwand. Neben der Aufgabe das Gehäuse dicht abzuschließen, müssen hier die elektrischen Anschlüsse ran und weil am Gehäuse kein Platz für Griffe ist (die Tiefmitteltöner lassen sich sonst nicht montieren) und ich mich ohne Griff unwohl fühle, sollte der auch noch hinten ran.
Weil ich keine Lust hatte mir eine Frässchablone dafür zu bauen, habe ich die Variante Löcher mit Forstnerbohrer, Gerade Ausschnitte mit Stichsäge und gerundete Kanten mit Fräse, entschieden. Wird nicht ganz so genau, fällt dahinten aber auch nicht weiter auf.
75633
Die Neutrikbuchsen (4-polig für aktive Ansteuerung, zwei Stück parallel) sitzen dann in der Griffschale, so dass nachher der komplette Stecker darin verschwindet und später ein geringer Wandabstand ermöglicht wird.
7563475635
Weiter geht es mit Kunsstoff/Harz, die TMT-Hörner müssen gebaut werden. Hier habe ich mich für Positivbauweise entschieden, weil ich keine Negativform bauen wollte. Nachteil: das wird weniger genau und bedeutet dafür mehr Spachtelarbeit.
Oben ist schon ein Teil der Styrodurkerne zu sehen. Die Grundlage der Hörner sind diese Kerne für die ich Styroduplatten mit Mumpe verklebt habe und dann in Form geschliffen habe. Schleifen ist da ein Stichwort, im Weiteren ist das immer kleben, schleifen, schleifen, schleifen...
Das sind die äußeren vertikalen Hornseiten (links) und die oberen und unteren Hornseiten.
7563675637
Zusammen sieht das so aus:
75638756397564075641
Dann mit GFK belegen, dazu das Styrodur mit einem Nagelbrett lochen, Mumpe als Kupplungsschicht und dann drei Lagen 280 g/m² Köper und 1 Lage 25g/m² Leinen und darauf Abreißgewebe damit es danach einfacher wird weiterzuarbeiten.
75642
Nach dem Aushärten kommt schleifen:
75643
Bevor es mit Glas weitergeht, wurde die Außenkontur des Holzgehäuses mit dem Bandschleifer angepasst. Das dient dazu die Außenbreite zu verringern
75644
Hier noch ein Blick ins Innere
75645
Weiter ing es mit einer weiteren Lage 280er + 25er um die durchgeschliffenen Stellen abzudecken
75646
Und nach dem Aushärten kommt wieder Schleifen...
75647
Achso, hier wird alles mit hartem Schleifklotz geschliffen, erst 40er und 80er Korn. Das muss alles trocken geschliffen werden. Nass geht erst, wenn das Glas wirklich abgedeckt ist..
Hier noch eine Abbildung des Übergangs vom TMT-Horn zum HT-Horn. Das HT-Horn konnte ich nicht ganz einkleben damit es herausnehmbar bleibt. Aber der Spalt sollte möglichst verschwinden.
75648
Nächster Schritt ist Spachteln mit tixothropiertem Harz und Microballoons (mikrofeine Glasbubbles)
75649
Aushärten lassen und Schlleifen...nass erst 80er, dann 120er, 180er
75650
Darauf dann eine Schicht thixotropiertes Harz. Achso, Thixotropiermittel ist Aerosil.
75651
Dann wieder schleifen, nass 180er, 240er und 400er Korn und immer noch auf hartem Klotz.
Dann folgt noch Polyesterspachtel für letzte kleine Dellen, Einschleifen nass mit 240er und 400er.
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Und dann kommt Lack,
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...der dann wieder eingeschliffen wird:
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Da hat sich gezeigt, dass ich eine Reparaturstelle hatte. Die wurde mit Gewebe, Mumpe und Glasspachtel gefixt. Bei der Gelegenheit habe ich noch am Holzgehäuse alle Stoßkanten abgespachtelt.
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Als das dann eingeschliffen und getrocknet war, konnte endlich Farbe aufs Holz. Erst zwei Anstriche Lacklasur blau, Kanten schwarz, anschließend mit thixotropem Harz als Lack mit der Rolle abgedeckt (gibt eine feine Struktur...). So sind die anderen Boxen im WoZi-Heimkino ebenfalls lackiert, so passt das dann gut zusammen.
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Treiber montieren, dämpfen und konnte ich messen.
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So sieht das aktuell aus. Der Lack im Horn ist noch nicht endültig, da sind noch Stellen zu verbessern.
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Das kommt dann noch. Erst mal geht es elektroakustisch weiter.
Wie eingangs erwähnt konnte ich am Samstag draußen messen und damit würde es im nächsten Teil weitergehen.
Bis dahin freue ich mich über eventuelle Anmerkungen, Fragen, Kommentare etc.
Viele Grüße
André
Hallo in die Runde,
hier soll es nun mit der elektroakustischen Betrachtung weitergehen.
Ende September gab es ja nochmal schönes Wetter um draußen zu messen. Dabei habe ich die Daten der einzelnen Wege gemessen um Daten für die Simulation des gesamten Übertragungsverhaltens zu gewinnen.
Erst mal zur Messtechnik, falls das relevant sein sollte:
Mikrofon: MTG MK201 auf MV203 an MN921. (Meine 201er Kapseln waren zu Jahresbeginn in Gefell zur Wartung und Werkskalibrierung. Ich kalibriere die vor Ort mit Pistonfon PF101unter Beachtung des statischen Luftdrucks und der Höhe - bei mir 600 m. Mikrofonheizung eingeschaltet, Hochpass aus.)
Soundkarte: RME Babyface
Messverstärker: Crest VS900 (alte Class AB Endstufe mit extrem lauten Lüfter...250W@8Ohm / 450W@4Ohm / 550W@2Ohm; 105 dB Störabstand A-bewertet an 4Ohm bei Vollaussteuerung).
SW: Arta 1.9.7
Gemessen wurde, wenn nicht anders angegeben bei 2,83V gemessen an 8Ohm Lastwiderstand.
Die Box wurde zunächst im Freifeld auf Stativ gemessen in 1 m Abstand gemessen. Der Abstand wurde später vergrößert und auch die akustische Umgebung habe ich variiert. Dazu kommen wir gleich.
So sieht das dann zunächst aus:
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Die dabei ermittelten Frequenzgänge sehen wie folgt aus:
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Soweit erst mal wenig überraschend. Das war ja aus den Vorversuchen und Simulationen schon bekannt. Der Tiefmitteltöner steigt bis 530 Hz sehr linear mit 9dB/oct (also Ordnung 1,5) an, um dann zu fallen.
Es zeigt sich eine Senke/Delle bei 800Hz und schmalbandige Einbrüche bei 1800 Hz und 2800 Hz. Die Empfindlichkeit/Wirkungsgrad ist soweit recht anständig und bestätigt die Simulationen (aber wie da bereits geschrieben, lässt sich mit einem echten Horn bei größerem Volumen mehr rausholen). Wenn man die nominale elektr. Belastbarkeit der TMT zugrunde legt, liegt der max. Pegel dann nochmal 27 dB höher (+30 dB bei 1kW-3dB wg. 4Ohm). Das sollte also gut ausreichen.
Insgesamt liegen gute Voraussetzungen für die Entzerrung vor. Mit einem breitbandigen Hauptfilter sollte sich bereits ein weitgehend ausgeglichener Frequenzgang einstellen lassen.
Der Anstieg von 9 dB/oct resultiert einerseits aus der geringen Einbaugüte der TMT im geschlossenen Gehäuse und den Hornblenden, die zum Maximum bei 530 Hz führen. Die Senke bei 800 Hz trübt das Bild etwas. Aus den Messungen des rohen TMT im 8l Testgehäuse war aber bereits deren Existenz bekannt. Nun könnte ich noch mit Phaseplugs experimentieren um dort durch mechanische Filter anzuheben. Mal sehen, erst mal mache ich mit dem aktuellen Stand weiter.
Was erst jetzt mit dem realen Gehäuse möglich war, ist die Messung des Impedanzfrequenzgangs der TMT, die unten gezeigt ist.
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Die Einbauresonanzfrequenz liegt bei 110 Hz. Die Einbaugüte bei 0,5. Das geschlossene Gehäusevolumen der Rückkammer beträgt 23 l.
Die Resonanz bei 500 Hz stammt vom Horn, ansonsten ist soweit alles sauber.
Zum Hochtöner schreibe ich jetzt nichts weiter, das ist alles so wie bereits bekannt.
Interessant ist jetzt noch das Abklingspektrum, v.a. wieder bei den TMT, da sich dann klären lässt ob man die Senke um 800 Hz elektrisch korrigieren kann.
Daher nachfolgend die folgenden Abildungen zum periodenbasierten Zerfall:
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Bei den TMT sieht das doch gut aus-zumindest scheint eine aktive Anhebung bei 800 Hz durchaus möglich zu sein.
Beim HT sieht das wie bereits bekannt aus: die Membranresonanzen oberhalb von 13 kHz fallen auf. Ansonsten soweit auch OK.
Dann noch zu den THD an 2,83V:
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Auch hier sieht soweit alles gut aus. Bei der Interpretation muss man natürlich die erforderliche Entzerrung berücksichtigen. Dann werden die THD v.a. der TMT im Mitteltonbereich entsprechend abgesenkt. Die sind so schon gering (<0,1%).
Beim HT zeigt sich das typ. Bild eines Komperssionstreibers mit erhöhtem K2, der zu höheren Frequenzen ansteigt. Aber K2 bei 1kHz und 110 dB von 0,5% ist durchaus OK. K3 und höher entsprechend noch weit geringer. Insgesamt ist die anvisierte Trennfrequenz um 750 Hz durchaus machbar.
Für den TMT habe ich noch die Kurvenschar der Amplituden und THD für Eingangsspannungen bis 20V gemessen (100W für die TMT) und die zu erwartenden K2 und K3 bei Trennungen von 100 Hz und 750 Hz simuliert. Die Messungen fanden wegen der hohen Pegel von >130 dB im Maximum, jedoch indoor statt.
Das Ergebnis ist unten für 110dB und 120dB gezeigt. Dabei ist zu beachten, dass wegen der Indoormessung und fehlenden Gates Störungen durch Reflexionen vorhanden sind. Das betrifft die Spitzen bei 110Hz und 210 Hz, die real so nicht das sind.
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Im Mittelton (ab 200 Hz) auch bei 120dB unter 0,5%! Und auch bis 100Hz hinab nur moderat ansteigend. D.h. soweit alles gut, die gesetzten Pegelziele scheinen also erreichbar zu sein.
Dann habe ich auf dem Stativ noch die Richtwirkung gemessen.
Der Messabstand wurde auf 1,7 m erhöht und ich habe zur Verringerung von Windeinflüssen den Nasenkonus auf das Messmikro geschraubt (senkt Störungen um ~20dB ab), allerdings muss dann eine Frequenzgangkorrektur anwenden (ist bekannt, aber wenn wenn ich die Kapseln normal verwende, sind die linear genug, um ohne Frequenzgangkorrektur zu messen).
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Die Ergebnisse sind im Vollkreis horizontal für TMT und HT nachfolgend dargestellt.
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Der HT ist soweit bereits bekannt. Die TMT entsprechen dem Verhalten aus der Simulation und der Messungen aus den Vorversuchen mit dem Steckbrettproto.
Die Herausforderung wird darin bestehen hier ein weitgehend ausgeglichenes Verhalten in der Kombination von TMT und HT zu erreichen. Das kommt dann noch.
Schließlich habe ich noch eine Amplitudenfrequenzgangmessung unter Bedingungen, die den späteren Einsatzbedingungen entsprechen, durchgeführt. D.h. die Box soll ja über die Leinwand and die Wand unter der Decke, also 1pi, bzw. in einer Raumkante.
Die entsprechende 'Draußenmessung' sieht wie folgt aus:
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Das Ergebnis im Vergleich zum Freifeld sieht wie folgt aus (mit Pegelanpassung):
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Es zeigt sich eine leichte Welligkeit auf der ansteigenden Flanke, resultierend aus dem Abstand der TMT zur Wand und Boden. Unter 100Hz zeigt sich eine Pegelerhöhung um 190Hz eine Senke. Gut, das nehme ich erst mal so mit. Wenn alles so klappt, wie ich mir das vorstelle, stört das nicht sonderlich. Wir werden sehen...
Gut, zusammenfassend lässt sich sagen, dass es keine großen Überraschungen gibt bzw. die Messungen den Erwartungen entsprechen oder die Simulationen und Vorversuche eben bestätigt wurden. Bis dahin sieht es so aus, als wenn die eingangs gestellten Anforderungen erreicht werden können.
Es liegen nun die Daten zum Füttern von Vituixcad und MATLAB vor.
Mit den Simulationen und entsprechenden Messungen soll es dann weiter gehen.
Bis dahin freue ich mich über evtl. Rückmeldungen, Anmerkungen, Fragen, etc.
Viele Grüße
André
Hallo zusammen,
in der letzten Zeit habe ich mich mit der Erstellung des Controller-Presets beschäftigt und möchte den aktuellen Stand zeigen. Zunächst geht es nur um die Trennung von TMT und HT, also noch ohne Anbindung an die Bässe.
Die Filtertopologie ergibt sich aus den Einzelmessungen gedanklich jeweils so, dass ein breitbandiger Hauptfilter (PEQ) mit starker Absenkung den Frequenzgang begradigt. Dieser wird ggf. von weiteren Filtern unterstützt.
Idealerweise sollte der Frequenzgang für Filter 4.O. bis eine Oktave über die angepeilte Trennfrequenz hinaus linearisiert werden. Ich bin vom Ideal v.a. beim HT etwas abgewichen, wie ich noch zeige.
Auf den linearisierten Frequenzgang werden dann eine Pegelanpassung und die HP-/TP-Filter angewandt.
Wieder ideal erfolgt eine Laufzeitanpassung, so, dass die Phasenverläufe von HT und TMT im Übergangsbereich deckungsgleich sind. Auch hier bin ich abgewichen, wie ich noch zeige.
Startpunkt war für mich den Achsenfrequenzgang in MATLAB zu laden und mit einem kleinen Tool, welches ich mir vor fast 20 Jahren gebaut habe, die Filterkennwerte abzuleiten. Das ist in seinen Möglichkeiten zwar eingeschränkt, erlaubt aber deutlich schneller als direkt in Vituixcad zu Startwerten für die ausführliche Simulation in Vituixcad zu kommen.
Dazu passe ich den Filter zunächst mit Anhebung soweit an, dass er möglichst gut mit dem zu korrigierenden Bereich übereinstimmt. Das sieht dann so aus:
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Mit Änderung des Vorzeichens am Filtergain wird er dann angewandt:
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Das wird dann fortgesetzt, bis das Ergebnis soweit passt. Hier sind es für den TMT zwei PEQ und an den Rändern des Übertragungsbereiches ein Low bzw. Highshelv:
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Das gleiche Spiel beim Hochtöner:
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Hier sind es drei PEQ und ein LS zum Anheben der unteren Flanke. Für eine Trennung bei 750 Hz hätte ich bis 375 Hz begradigen müssen. Ich habe jetzt nur bis 500 Hz ausgeglichen, einfach wegen Bedenken hinsichtlich der elektr. Belastung. Obwohl die Simulation des Klirrverhaltens vorab ja zeigte, dass auch mit Hinbiegen auf ideales Verhalten die Verzerrungen noch im Rahmen bleiben müssten.
Im Ergebnis sieht das so aus.
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Insgesamt sieht das für den Achsenfrequenzgang dann so aus (hier ist der Bass mal mit dabei, aber denn vergessen wir dann erst mal wieder):
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Die so gewonnenen Parameter dienen als Startwert für die Simulation in Vituixcad, in der dann auch Energiefrequenzgang, bzw. das Verhalten unter Winkeln mit berücksichtigt wird.
Debei haben sich einige leichte Anpassungen ergeben, die Grundstruktur bleibt aber. Das sieht das wie folgt aus:
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Für die Trennung werden linearphasige Filter verwendet, so dass sich eine sehr geringe Gruppenlaufzeit ergibt. In der Simulation sind das eben linearphasige Filter, im Conroller wird das später das, was Linea Research als Linear Impulse Response Filter bezeichnet. Nach meinem Verständnis ist das ein IIR auf begrenzten Teilstücken, so dass sich insgesamt eben ein FIR-Filter ergibt. Laut Hersteller (Linea Research) soll der Vorteile in der Totzeit gegenüber klassischen linearphasigen Filtern haben...
Ansonsten sind die Filterverstärkungen im Rahmen. Insbesondere für den TMT erfolgt im Bereich der unteren Trennfrequenz (da wo später der Bass anschließt) eine Anhebung. Die ist so festgelegt, dass bei max. Eingangsleistung (ca. 1kW) der max. Hub gerade nicht überschritten wird.
In diesen Darstellungen ist jetzt primär die Horizontale berücksichtigt, da diese wegen der beiden nebeneinanderliegenden TMT die schwierigere ist. Und in der Tat ist der Einfluss durch die nebenanderliegenden TMT in der horizontalen Abstrahlung durchaus sichtbar, bleibt letztlich aber begrenzt. Die Einschnürung der -6dB-Kurve bleibt auf ca. 60° begrenz. Der mittlere Abstrahlwinkel (-6dB) liegt bei 80°. D.h. die eingangs gestellte Anforderung an die max. Abweichung (+/-30°) wird wohl erfüllt. Die gewünschte max. Abweichung (+/-15°) wird im Bereich der Einschnürung nicht erfüllt, aber im sonstigen Frequenzbereich durchaus. Damit kann ich ert mal leben.
Um zu diesem Ergebnis zu kommen, musste ich mit den Laufzeiten zwischen TMT und HT vom Ideal etwas abweichen. Überhaupt ist es so, dass ein bestmöglicher Kompromiss zwischen der Aufweitung des HT-Horn unter 1kHz und der Einschnürung und der Nebenkeule der TMT gefunden werden muss. Die Parameter, die hier zur Verfügung stehen, sind die Amplituden der Einzeltreiber und die Laufzeiten (Phasen). Primäerer Faktor ist die Lage der Trennfrequenz. Hier hat sich den Trennung bei 750 Hz als ideal herausgestellt. Die weiteren Möglichkeiten der Amplitudenanpassung sind eingeschränkt, da ja ein ausgeglichener Frequenzgang angestrebt wird. Bleibt die Phase / Laufzeit. Im Prinzip ähnlich wie bei Antennenarrays in der HF-Technik...
Was sich bei Verbesserung des Abstrahlverhaltens durch Laufzeitanpassung positiv bemerkbar macht, stört u.U. bei der Gruppenlaufzeit, die sich dann im Bereich der Trennfrequenz verschlechtert. Das sieht man in den Abbildungen an der Welligkeit. Ideal wäre eine durchgezogene Linie.
Um nun die Einstellungen am Controller vorzunehmen, habe ich die Frequenzgänge, die sich unter Anwendung der jeweiligen Filter ergeben, aus Vituixcad exportiert, so dass ich sie in Arta als Target laden kann. Hintergrund ist, dass reale Controller ggf. spezifische Algorithmenimplementierungen haben, die von den Lehrbüchern abweichen. Die Lehrbuchfilter sind in Vituixcad mit dem 'Generic' DSP erzielbar. Eine Reihe praktischer Ausführungen von Controllern ist in Vituixcad vorhanden. Aber nicht der von mir genutzte ASC-48F, so dass ich eben durch Messung die Einstellungen kontrolliere. Der Filterausgang ist dabei statt des Messmikrofons mit dem Soundkarteneingang verbunden.
Gut, das ist dann straightforward: solange an der Filtergüte drehen, biss sich die gemessene Kurve mit dem Target deckt. Beispielhaft ist das in nachfolgender Abbildung gezeigt:
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Im Ergebnis liegt damit ein Controllersetup vor, mit dem es dann an die akustischen Messungen gehen kann.
Diese liegen inzwischen auch vor. V.a. wurden zig Varianten durchgespielt. Neben anderen Vorteilen ist die einfache Umsetzung und Untersuchung von Varianten auch einer bei der Verwendung eines DSP.
Auf die akustischen Messunge werde ich dann im nächsten Teil eingehen.
Bis dahin würde mich durchaus interessieren, wo ihr anders vorgegangen wärt, sei es im allgemeinen Vorgehen oder im Speziellen, z.B. bei der Filtertopologie?
Viele Grüße
André
Edit: Abbildungen neu eingefügt - die waren im Beitrag verschwunden.
Hallo zusammen,
im Anschluss an die Erstellung des Controllersetups wurden die elektroakustischen Eigenschaften messtechnisch ermittelt bzw. überprüft. In Realität wurde dann aber doch etwas iteriert, d.h. es wurden verschiedene Varianten mit jeweils leicht modifizierten Parametern vorher simuliert und dann gemessen. Die ganzen Variationen will ich aber gar nicht darstellen, sondern den Fokus auf die zu den im letzten Beitrag gezeigte Simulation legen.
Gestern war das Wetter auch ganz gut, so dass ich nochmal draußen messen konnte und die Ergebnisse der Indoormessungen ergänzen konnte. Indoormessungen sind ja immer etwas kompromissbehaftet (entweder Gatelänge oder akustische Umgebung und Vergleichbarkeit).
Und obwohl ich zwischendurch auch immer schon mal reingehört habe, lass ich das auch weg. Es soll nur um die Messergebnisse im Vergleich zu den Anfangs aufgestellten Anforderungen gehen, d.h. die Verifikation ('Habe ich die Box richtig gebaut'). Die Validierung ('Habe ich die richtige Box gebaut') kommt dann nach Integration in das gesamte Setup und da kommen dann die Höreindrücke.
Amplituden- und Phasenfrequenzgang
Zunächst sind nachfolgend die Frequenzgänge der Einzeltreiber mit Filter und Summenfrequenzgang, jeweils für Amplitude und ak. Phase sowie die Gruppenlaufzeit gezeigt.
In rot ist der Summenfrequenzgang, blau der des Hochtöners und grün der Tiefmitteltöner abgebildet. Für den Amplitudenfrequenzgang des TMT und der Summe ist die Frefeldkorrektur ergänzend mit dargestellt.
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Frequenzganglinearität ist bei einem DSP-gefilterten System jetzt nicht so aufregend - ist eben weitgehend linear. Für die Messungen ist ein Hochpass bei 114 Hz gesetzt (der wird später für den Übergang zum Bass aber angepasst). Die Filter sind die im Simulationsteil bereits erwähnten LIR Filter.
Interessant ist vielleicht das Phasenverhalten. Das ist in der Abbildung in Referenz zum HT dargestellt. Der Phasengang der Summe ist ziemlich linear (linearphasiges System eben). Einzig eine Beule um 1kHz fällt auf. Die ergibt sich aus den im Übergangsbereich zwischen HT und TMT unterschiedlichen Steigungen der Phase über der Frequenz, welche wiederum auf der Laufzeitanpassung zur Modifikation der Richtcharakteristik beruht.
Der gemessene Phasenfrequenzgang im Vergleich zur Minimumphase ist unten gezeigt.
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Dabei ist zu sehen, dass die gemessene Phase sehr nah am Idealfall der Minimumphase verläuft.
Die im Phasenverlauf sichtbare Beule schlägt sich auch in der Gruppenlaufzeit nieder. Der Anstieg des GD im Bass relativiert sich, wenn der Bass (ebenfalls mit LIR) dazukommt.
Insgesamt ist die Gruppenlaufzeit aber schön niedrig und ausreichend gleichmäßig. Im Vergleich zum als Anforderung aufgestellten Leckschat-Kriterium ist da ein deutlicher Abstand zu sehen.
Eine kleine Anmerkung noch: die Messungen oben stammen aus einer Indoor-GP-Messung. Die Messung unten wurde draußen auf Stativ gemessen. Daher dazu zum Vergleich noch die entsprechende Amplitudenfrequenzgangmessung (mit und ohne Gate)
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Zerfallsspektrum
In unten stehender Abbildung ist das periodenbasierte Zerfallsspektrum abgebildet.
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Darin ist einzig die bereits bekannte Membranresonanz des Hochtöners sichtbar. Ansonsten ist das Abklingen sehr sauber und resonanzfrei.
Richtcharakteristik
Nachfolgend gehe ich auf das Richtverhalten ein. Zunächst zeige ich eine Abbildung in der der bereits erwähnte Einfluss des Delays (in diesem Fall des HT) auf horizontale Richtwirkung gezeigt ist. Die zugehörigen Messungen erfolgten Indoor.
Für diese Abbildung wurden der -6dB-Winkel und Directivity Index (DI) aus Arta exportiert und in MATLAB ausgewertet. Diese beiden Kennwerte, -6dB-Winkel und DI erlauben einen guten numerischen Vergleich (hier über Mittelwert und Standardabweichung der Schwankung von Winkel bzw. DI), viel einfacher als die Interpretation der Polardiagramme oder Spinoramas.
Der -6dB-Winkel erlaubt dabei eine Aussage über das Verhalten im nominalen Abstrahlbereich, während der DI im Zusammenhang mit der gesamt abgestrahlten Energie über alle Winkel steht. Daher sollte eben auch die rückwärtige (bis 180°) Charakteristik gemessen werden.
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Man kann schön sehen, dass sich über geeignete Laufzeitanpassung ein gewisser Feinschliff erzielen lässt.
Die letztlich gewählte Abstimmung stellt sich wie folgt dar. Die Messungen wurden draußen auf Stativ mit 2m Abstand zwischen Mikro und Box vorgenommen.
In blau ist dabei die Horizontal, in orange die Vertikale gezeigt. Dabei sind zusätzlich die Grenzen gemäß der eingangs aufgestellten Anforderungen (+/-15° und +/-30°) dargestellt.
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Die mittlere horizontale Breite der Abstrahlung (-6dB) beträgt 73°. Das HT Horn hat eine nominale Abstrahlung von 80° und die werden in dessen Wirkungsbereich auch gut eingehalten. Die Abweichung des Mittelwertes resultiert aus der Verringerung der Abstrahlbreite im Bereich der TMT durch deren nebeneinanderliegende Anordnung. Insgesamt fällt diese Einschnürung aber vergleichsweise gering aus. Das +/-15°-Kriterium wird eingehalten und eine Standardabweichung des horizontalen Abstrahlwinkels von nur 10° sind gute Ergebnisse.
Im DI zeigt sich ein Maximum der Bündelung bei 800Hz. Das resultiert wieder aus der TMT Anordnung und der starken Auslöschung (starke Bündelung) außerhalb des nominalen Abstrahlwinkelbereichs (sieht man in der unten gezeigten Polarmap). Aber auch hier ist die Standardabweichung mit 0,6dB recht gering.
In der Vertikalen zeigt sich ein insgesamt zunehmendes Bündelungsverhalten. Der mittlere Abstrahlwinkel ab 1kHz beträgt 76°. Die Standardabweichung 16°. Das +/-15°-Kriterium wird in der Vertikalen nicht eingehalten. Das +/-30°-Kriterium jedoch durchaus.
Die zugehörigen Polarmaps sind unten gezeigt.
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In der Horizontalen ist die Einschnürung im Bereich der Trennfrequenz erkennbar. Aber insgesamt verläuft das recht ausgewogen. In der Vertikalen sieht man die zunehmende Bündelung zu hohen Frequenzen.
Verzerrungsverhalten
Dazu sollen einige unterschiedliche Darstellungen dienen.
Zunächst die Darstellung von K2 und K3 bei verschiedenen Pegeln. Zunächst für geringe Pegel von 87dB und 95dB. 'Gering' deswegen, weil die Verzerrungen hier nur schwer messbar sind, da sie so gering ausfallen und daher alles Mögliche (Lüfterrauschen der Messendstufe, Umgebung etc) gemessen werden, aber eben kaum das, was der Lautsprecher beisteuert. Gemessen habe ich das wegen des besseren Störabstandes mit Steps. Die Messungen erfolgten Indoor und enthalten daher Raumeinflüsse.
Nachfolgende Abbildungen zeigen die dabei ermittelten Werte bei 87dB und 95 dB jeweils in Amplituden- und Prozentdarstellung:
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Da diese Messungen nur bedingt aussagekräftig für das Pegelvermögen der Box sind, wurde eine Messreihe (ebenfalls Indoor) für Pegel von 105dB bis 125dB (jeweils relativ zu 1m) mit Arta nach der Farina-Methode durchgeführt.
Im Überblick lässt sich das gut als K2- bzw. K3-Map, d.h. Verzerrung farbcodiert über Frequenz und Pegel, darstellen. Dazu wurden die Messungen aus Arta exportiert und in MATLAB ausgewertet. K2 wird dabei ab 0,5% und K3 ab 0,1% dargestellt. Die weißen Flächen zeigen daher Bereiche an denen diese Verzerrungen unterschritten werden.
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Man sieht dabei sehr schön, wie die Verzerrungen mit den Pageln zunehmen. Im Mitteltonbereich sind die Verzerrungen bis zu sehr hohen Pegeln sehr gering. Man sieht auch, dass auch bei 125 dB noch sehr moderate Verzerrungen vorliegen.
Um gegen die Anforderung aus dem Eingangspost zu vergleichen, sind K2 und K3 gegen die festgelegten Kriterien nachfolgend gezeigt.
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Die gesetzte Anforderung wird erfüllt.
Der Anstieg v.a. des K2 zu hohen Frequenzen ist typisch für Hörner. Die Werte sind jedoch ca. eine Größenordnung niedriger für den verwendeten 1,4" als für 1" (s. auch die Simu/Messung im früheren Post)
Insgesamt ist schon interessant, wie gering die Verzerrungen im Mittelton sind. Der B&C 10NW76 ist da schon gut, das gepaart mit den Hornblenden und der Absenkung des Pegels im Mittelton sorgt dann für ausgesprochen niedrige Verzerrungen.
Vielleicht noch eine Abbildung, die sich aus der gewonnenen Kurvebschaar gewinnen lässt: der max. Pegel für einen bestimmten Verzerrungswert, hier für max. 3% K2 und 1% K3, die unten im oberen Diagramm gezeigt ist. Das untere Diagramm dient der Bewertung der Messung (wurde der Pegelwert gemessen? Wurde der Klirrwert erreicht?):
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Für 3% K2 und 1% K3 sind 125dB dann der resultierende Pegel.
Abschließend zum Verzerrungsverhalten noch die Messung der Total Distortion (also THD und IMD und alles was sonst noch vorhanden ist). Diese wurden mit der Arta Multitonanregung mit angewandtem EIA-426B-Filter gemessen. Das Filter entspricht weitgehend der spektralen Verteilung von Musik. Daher lässt sich so eine Aussage über die im Betrieb wahrnehmbaren gesamten Verzerrungen, treffen.
Für die Erstellung des Diagramms wurden die gemessenen Spektren aus Arta exportiert und in MATLAB die Anregung entfernt (die vertikalen Linien des MT-Spektrums) und über die verbleibenden Werte für jedes Anregungsintervall ausgewertet.
Hier wurden wieder verschuedene Pegel untersucht, beginnend bei einem RMS von 82 dB mit Peaks bei 94 dB (ergibt sich aus dem Crest der Anregung von 12 dB), bis RMS 107 dB mit Peak von 119 dB.
Für die Messung bei 82 dB ist der Pegel eigentlich schon zu gering. Bei höheren Pegeln sinken die Verzerrungen.
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Auch hier zeigt sich das ausgesprochen niedrige Verzerrungsniveau. D.h. auch IMD tragen hier nicht bei. Bei dieser Messung bleiben die Verzerrungen unter 1%!
Unterm Strich lässt sich also festhalten: Das Ding kann laut, sogar sehr laut, ohne dass es grätzig klingt.
Fazit
Für das Fazit kopiere ich die Anforderungen aus dem Eingangspost hier rein und gebe eine Aussage zur Erfüllung an.
- Frequenzgang: MUSS: 180 Hz - 10 kHz; SOLLTE: 100 Hz - 20 kHz
MUSS und SOLLTE Bedingung erfüllt.
- Abstrahlung hor MUSS: min. 80° ab 1 Khz mit Abweichung min/max +/-30°, SOLLTE: min 80° ab 500 Hz mit Abweichung min/max +/-15°
Nominale Abstrahlung ist leicht geringer (v.a. ab 1kHz).
Schwankungsbreiten werden eingehalten.
Abweichung erscheint tolerabel und wird akzeptiert
- Abstrahlung vert: > 35° ab 1kHz...(s.o für Bedg.)
s.o., akzeptiert
- Gruppenlaufzeit: MUSS Leckschat-Kriterium indoor, SOLLTE: Leckschat-Kriterium Outdoor
MUSS und SOLLTE Bedingung erfüllt
- max SPL: MUSS: >120 dB@1m im gesamten Frequenzbereich; SOLLTE: >125 dB@1m im gesamten Frequenzbereich
MUSS und SOLLTE erfüllt
- THD: MUSS: K2 < 3% @ 120dB @ 1m; K3 < 1% @ 120 dB @ 1m für 200Hz<f<4kHZ & K2 < 10% @ 120dB @ 1m; K3 < 3% @ 120 dB @ 1m für 100Hz<f<200 && 4kHz<f<20kHz
Bedingung erfüllt
D.h. insgesamt passt das so.
Fortsetzung folgt, wie eingangs erwähnt mit der Integration und Validierung. Vorher geht es nochmal in die Werkstatt um die Lackierfehler auszubessern.
Anmerkungen, Fragen, Kommentare etc. bis dahin sind überaus willkommen.
Viele Grüße
André
Edit: komisch, die ersten Abbildungen waren wieder verschwunden. Neu eingefügt...
Donnerwetter, das Dinge verzerrt echt wenig. THD sind mir egal, aber die nicht-harmonischen Verzerrungen sind klasse.
Detail am Rande: ich bin erstaunt, dass Simulation und Realität bei dem MT-Horn so gut passen. Denn bei den Wellenlängen habe ich erheblich Zweifel, ob man mit der vereinfachten Methode aus Hornresp/AJHorn noch arbeiten darf. Aber scheinbar reicht es noch für ausreichend Ergebnisse.
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