Projekt aktiver Helmholtz Resonator

[elbfisch]

Ich hatte die letzten Tage ein wenig Zeit zum Hören und Experimentieren.

Derzeit habe ich einen Hochpass Filter mit 48db/Oktave Butterworth bei 20Hz und, weil mir der sanfte Roll Off nach oben besser gefiel, ein 24db/Oktave Linkwitz Riley bei 100Hz.
Pegel und Güte der Dips sind unterschiedlich und nach Gehör abgestimmt, da mein Messequipment ja immer noch im Provisorium verbaut ist.
Der Verstärkers ist so eingepegelt das der Resonator nicht zu hören ist.

Der Tieftonbereich hat in allen Disziplinen etwas zugelegt.
Die „Ausleuchtung“ des Raumes wirkt homogener.
Der Bass ist eine Spur präziser, druckvoller dabei aber trockener - wirkt selbstverständlicher.
Man hat das Gefühl das die Nuancen Lebendigkeit die beim Equalizing durch ein DSP schnell verloren gehen, wieder da sind.
Die 1.Raummoden in Länge und Breite sind spürbar gelindert und die Auslöschung bei 40HZ scheint aufgefüllt.
Tiefbassattacken rollen jetzt schön plastisch durch den Raum, macht richtig Spass bei Musik a la Thievery Corporation

Alles in allem sind es jetzt keine Welten, ich habe ja schon vorher einen nicht ganz unerheblichen Aufwand betrieben (2.2 Teilaktiv mit 4-Kanal DSP),
aber es wurden noch einmal ein paar Prozent draufgepackt und die Grenzen des Machbaren wurden weiter verschoben.

Das habe ich gestern gekauft:

https://www.profusionplc.com/pro/gex/product_master?ipartno=ALC0180

180W an 8 Ohm im BTL Betrieb sollten ausreichen
Dann kann der klobige Class Receiver wieder eingemottet werden.
(Class A Heizungen sind m.E. eh nicht mehr zeitgemäß )

Gruß Andreas

[newmir]

Ich faende ja immer noch einen Vergleich sinnvoll. Also alternativ das orginal Signal nehmen ohne Umweg durchs Micro und von mir aus genau mit der gleichen DSP Filerfunktion nur zusaetzlich entsprechend verzoegert, so dass das rechnerisch auf eine Phasenumkehr rauslaeuft. Ich glaube das koennte wirksamer sein.

[elbfisch]

Hallo Michael,

der Vorteil beim Aufbau mit dem Mikro ist das es sich um einen Regelkreis handelt.
Es wird nur bei Bedarf ein Signal mit der richtigen Intensität erzeugt.
Über die Rückführung der Regelgröße wird kontinuierlich überprüft ob eine Abweichung vom Sollwert besteht.
Es wird nur dann ein Signal erzeugt wenn die Störgröße (Raummode)zu einer Sollwertabweichung führt.
Dann wird der Sollwertabweichung kontinuierlich entgegengewirkt bis Diese ausgeglichen ist.

Beim direkt zugeführten Signal ohne Mikro handelt es sich lediglich um eine Steuerung.
Es fehlt die Rückführung der Regelgröße.
Ein Signal wird auch dann erzeugt wenn es eigentlich nicht erforderlich ist und dessen Auswirkung wird auch nicht überwacht.

Theoretisch betrachtet hat der Aufbau mit dem Mikro für den Einsatzzweck eindeutige Vorteile.

Die Frage ist was bleibt davon in der Praxis über ….

Gruß Andreas

[newmir]

Ja ...ist schon klar. Leuchtet mir fast alles ein.

Alledings an dieser Stelle: "Über die Rückführung der Regelgröße wird kontinuierlich überprüft ob eine Abweichung vom Sollwert besteht." muss ich Dir wiedersprechen. Du fuehrst ja nur das Mikrosignal zu. Du machst soweit ich Dich verstanden habe keinen Abgleich mit dem Sollwert (dem Orginalsignal)! Du misst also Sollwert+Raumantwort.

Ein tatsaechlicher Abgleich von Mikrosignal minus Sollwert waere ein dritter Ansatz. Aber ich habe so meine Zweifel ob man das sauber hinbekommt.

Folgendes ist mein Punkt:
Der Zusammensammenhang zwischen Anregung (Sollwert) und Ergebniss (was Du mit dem Mikro misst) ist weitestgehend deterministisch. Ich will sagen ..solange du am Raum nichts wesentliches aenderst, ist schon mit dem Anregungssignal klar, wieviel Energie Du dem Raum hinterher wieder entziehen musst, damit nichts nachschwingt. Von daher koennte man vielleicht theoretisch sagen ....ist ja eigentlich egal ob ich die Anregung (Sollwert) oder das Ergebniss (Mikrosignal) habe.

Mathematisch macht das vermtulich keinen Unterschied.

In der Praxis hast Du ein Zeitproblem. Wenn Du die Anregung betrachtest weisst du was Dein Resonator in Zukunft tuen muss, um die Anregung der Raummoden zu daempfen (zumindestens ungefaehr) .... sprich ein bischen Delay und Phasendrehung in der richtigen Frequenz und Du bist fertig.

Wenn Du erstmal Sollwert und Raumwert addiert hast (Mikrosignal), dann weisst du eigentlich nicht mehr ob das jetzt noch Sollsignal ist oder Raumantwort..... Mathematiker koennen Dir das vielleicht auseinanderrechnen, aber ich weiss gerade nicht wie. Dein Resonator daempft einfach dann, wenn es auf bestimmten Frequenzen viel ist entsprechend viel und wenn es wenig ist daempft er weniger. Ich kann glauben, dass das funktioniert, aber direkt das Sollsignal zu verwenden erscheint mir vielversprechender sogar mit ein bischen weniger Aufwand.

[capslock]

Das ganze ist auch unter Active Noise Cancelling oder geregeltem Lautsprecher bekannt. Idealerweise nimmt man eine Elektretkapsel direkt an die Naht Konus/Dustcap geklebt, und zwar so, dass die Mikrophonmembran in Schwingungsrichtung des Lautsprechers klebt (siehe Backes-Mueller Delta oder Manger). Einen DSP braucht man eigentlich nicht, es reicht ein Tiefpass hinter dem Mikro-Verstärker, der ein Aufschaukeln verhindert. Je geringer die Phasenverzögerung zwischen Mikro-Signal und Reaktion der Membran, desto höher kann die Grenzfrequenz gewählt werden (das ist genau das gleiche wie die Frequenzkompensation bei einem Op-Amp, Stichwort Bode-Diagramm).

Ich weiß nicht, ob es Vorteile hat, die Closed-Loop-Verstärkung bei den Resonanzfrequenzen des Raums hochzudrehen (genau das macht der DSP, es ginge aber auch analog mit Schwingkreisen im oder hinter dem Mikro-Verstärker). Die Lösung mit Tiefpass hat halt den Vorteil, dass gleichzeitig auch fremde tieffrequente Störgeräusche (Kühlschrank, Heizung, LKWs von draussen, das Blockheizkraftwerk in der Nachbarschaft) unterdrückt werden.

Massnahmen für große Bandbreite:
- Mikro auf Membran (wie oben erwähnt)
- kein AD/DSP/DA
- Lautsprecher stromgeregelt ansteuern

Ich vermute, dass man damit eine so hohe Schleifenverstärkung (= Abschwächung von Störsignalen) bekommt, dass man sich das frequenzselektive Hochregeln der Schleifenverstärkung sparen kann.

Und das beste daran: das Mikro ist ja nur das Gegenkopplungssignal für den Verstärker. Man kann zusätzlich auch ein Nutzsignal anlegen und die Bassfalle als zusätzlichen Subwoofer nutzen.

[elbfisch]

Das ganze ist auch unter Active Noise Cancelling oder geregeltem Lautsprecher bekannt

Hallo Capslock,

das Prinzip finde ich auch sehr interessant, aber ich habe etwas anderes vor.
In meinem Fall soll es eine elektrische Bassfalle werden.
Gibt es auch als Fertigprodukt von Bagend nennt sich E-trap.


Hallo Michael,

ich weiß worauf du hinaus willst. Eigentlich müsste ein Y-Adapter ja ausreichen damit das Signal vom Ausgang des Preamp auf zwei Amps verteilt werden kann.
Geht das ohne Probleme oder mache ich da einen Denkfehler?
Ich habe so etwas noch nicht ausprobiert.

Gruß Andreas

[capslock]

Hallo Capslock,

das Prinzip finde ich auch sehr interessant, aber ich habe etwas anderes vor.
In meinem Fall soll es eine elektrische Bassfalle werden.
Gibt es auch als Fertigprodukt von Bagend nennt sich E-trap.


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Wo ist denn der Unterschied zum ANC, außer dass Du die Schleifenverstärkung selektiv bei den Moden hochregelst? Und wenn man sowas hat, sollte man es auch für ein Nutzsignal nutzen. Je mehr Subs im Raum verteilt sind, desto besser, selbst wenn sie nur gleichphasig angesteuert werden.

[elbfisch]

Auch wenn ich das System mangels Messequipment noch nicht optimal einstellen konnte, scheint es zu funktionieren.
Da ich meinen Hörraum kenne und mir auch Messungen ohne Resonator vorliegen habe weiß ich ja in etwa wo der Schuh drückt.

Wie gut oder schlecht es funktioniert hängt vom peniblen Parametrieren und vermutlich auch von den Ausgangsvoraussetzungen ab.
Je schlechter die Ausgangsvoraussetzungen desto besser für die Funktion, oder anders ausgedrückt desto mehr merkt man den Effekt.
Die Ausgangsvoraussetzungen waren bei mir durch den technischen Aufwand den ich ohnehin betrieben habe,
sowie durch Holzboden/Gipsdecke die viel Energie absorbieren schon recht gut.
Deshalb ist das Ergebnis in meinem Hörraum relativ unspektakulär, aber dennoch ermöglicht es ein Gesamtergebnis das sonst nicht möglich wäre!

Ohne messtechnische Nachkontrolle der eingestellten Parameter ist eine optimale Einstellung unmöglich.
Es sind einfach zu viele Faktoren die sich teilweise gegenseitig beeinflussen.
Erstaunt war ich wie viel Einfluss das Delay hat, Änderungen von 0,2 ms können schon einen hörbaren Einfluss auf das System haben.
Das es nicht ohne Delay geht war mir schon klar da ja der Standort des Mikrofons korrigiert werden muss,
aber das das System so sensibel ist wenn sich im Arbeitsbereich befindet hat mich schon erstaunt.
Auch das genaue Treffen der Frequenzen ist nicht ganz trivial.
Wenige Hz daneben führen schon zu einer Reduzierung der Wirkung oder können sogar zu Verschlechterungen führen.

Ich bin gespannt was noch drin ist wenn ich die Ergebnisse durch Messungen überprüfen kann.

Hier ein Bild im neuen Finish habe ihn Rauhfaser weiß „furniert“, sonst habe ich immer Kirsche genommen

Ist doch sehr unaufällig und dadurch uneingeschränkt Wohnzimmertauglich.



Gruß Andreas

[elbfisch]

Habe ich da etwas verwechselt?
ANC ist doch ein Soll/Ist Vergleich der Membranbewegungen um ein Taumeln zu verhindern?
Muss mich wohl doch mal genauer in die Materie einlesen.

Gruß Andreas

[elbfisch]

Es geht weiter

Habe mir am Wochenende ein weiteres Behringer ECM 8000 und ein M-Audio Fast Track Pro ausgeliehen und quick and dirty eine Vergleichsmessung durchgeführt.
Die Messungen erfolgten unmittelbar nacheinander und es wurden keine Veränderungen vorgenommen, lediglich der Resonator wurde eingeschaltet.
Gemessen habe ich am Hörplatz, es wurde nur eine Frequenz behandelt (32Hz).
Deutlich ist die reduzierte Nachhallzeit zu erkennen, der Direktschall ändert sich wie erwartet nahezu nicht.
Sicherlich ist da mit akribischem Feintuning noch etwas mehr herauszuholen, aber das es funktioniert ist auch so zu erkennen:

ohne Resonator:




Mit Resonator:




Gruß Andreas

[ton-feile]

Hi Andreas,

Die Störung um 60Hz scheint mir viel klangschädlicher zu sein.

Untenrum trägt Dein Raum Tiefbass bei und das ist ja nicht per se schlecht.

Den würde ich aber erst in Angriff nehmen, wenn die Störung um 60 Hz unter Kontrolle ist.

Meiner Erfahrung nach übertönt so eine Reso subjektiv den echten Bass und damit auch seine Beurteilung.

Viele Grüße
Rainer

[Bizarre]

Hi Andreas,

Die Störung um 60Hz scheint mir viel klangschädlicher zu sein.

Untenrum trägt Dein Raum Tiefbass bei und das ist ja nicht per se schlecht.

Den würde ich aber erst in Angriff nehmen, wenn die Störung um 60 Hz unter Kontrolle ist.

Meiner Erfahrung nach übertönt so eine Reso subjektiv den echten Bass und damit auch seine Beurteilung.

Viele Grüße
Rainer

Genau.. Die 60, eher 70Hz sind die erste Mode Boden/Decke in einem "normalen" Wohnzimmer.. Fast immer die stärkste... Und dort sollte man als erstes ansetzen.

LG,
Manfred

[elbfisch]

Hi Rainer, hi Manfred

danke für den Tip.
Die Messung habe ich nur als Beispiel genommen, da mir zurzeit keine weiteren brauchbaren Messergebnisse vorliegen.

Da ich direkt zwischen einer viel befahrenen Hauptstraße und einer relativ häufig befahrenen Seitenstraße mit Kopfsteinpflaster wohne,
sind Messungen ohne Verkehrseinflüsse in der Woche nahezu unmöglich.
Bei Pegelmessungen fällt das nicht so auf, aber Messungen der Nachhallzeit leiden ganz erheblich.

Mal sehen ob ich am Wochenende auch mal die anderen Verdächtigen (1.in Breite und Höhe) messen und einpegeln kann.
Bisher habe ich diese nur semiprofessionell mit Hilfe eines Sinusgenerators nach Gehör eingestellt.

Gruß Andreas