Erklärung / Abgrenzung: EQ, Digitaler Raum Korrektur - REW, Frequenzw., Aktivfilter

[rpnfan]

Hallo, ich versuche die Systematik zu erfassen

a) welche "Probleme" man beim Konzept eines "optimalen" (für einen bestimmten Einsatzzweck) Lautsprechers hat

b) welche Probleme / Aufmerksamkeiten Aufstellung / Raum beisteuert und dazu passend welche Lösungsmöglichkeiten die einzelnen Problembereiche adressieren können.

Mir ist z. B. nicht klar, wann eine "Über-Alles-Entzerrung" eine gute Idee sein kann und wann man eher auf den einzelnen Wegen aufsetzten sollte. Dazu gehört auch die Frage nach der Korrektur von Amplitudenfrequenzgang und Phase. Wann ist ein EQ "schlecht", wann "o.k." und wann "gut"? Ich könnte noch mehr Fragen dazu posten.

Gibt es ein Buch oder 'ne schöne Webseite, welche die entsprechenden Grundlagen gut vermittelt und auch Basis zur Einordnung von Systemen wie der Behringer DCX, Acourate / DRC, Room EQ Wizard, analogen Frequenzweichen, Verstärker wie Hypex AS2.100, Mini-DSP usw. bietet? Eine tabellarische Darstellung, mit welchem Lösungansatz man welche Probleme nicht, teilweise oder ganz lösen kann oder wo man sich ggf. Verschlechterungen auf der anderen Seite erkauft, wäre eine ideale Hilfe einen sehr guten Überblick zu bekommen :-)

[ferryman]

Hallo rpnfan,

Systematik

Auf der Suche nach ebendieser könnte der ein oder andere Absatz in deinem Text sehr hilfreich sein

Viele Grüße,
Julian

[rpnfan]

Hallo rpnfan,


Auf der Suche nach ebendieser könnte der ein oder andere Absatz in deinem Text sehr hilfreich sein

Viele Grüße,
Julian

Julian, da hast Du Recht. Ich hatte beim Schreiben Absätze drin gehabt und stelle verwundert fest, dass die alle nicht übernommen worden sind :/ Auch eben bei meinem Versuch das zu editieren, hab' ich keine Absätze bewirken können, sondern im Gegenteil noch 'hässliche' Formatierungsfetzen hinzubekommen und daher die Editierung abgebrochen...

Ah, hab' des Rätsels Lösung. Ich hab' einen Script-Blocker im Browser laufen, der war Ursache für die Probleme... Hab' für die Seite eine Ausnahme erstellt

[Sleepwalker]

Hi,

so eine Zusammenfassung ist mir nicht bekannt. Es wird bei dem Thema aber viel durcheinander geworfen.
Zunächst muss man mal trennen zwischen der Raumkorrektur, und der Trennung/Filterung der Frequenzweiche.

Erst mal was grundsätzliches:
Das eigentliche Konzept des Lautsprechers bleibt von der Auswahl passiv/aktiv +Raumentzerrung in weiten Teilen unberührt. Es gelten (fast) alle Regeln und Pflichten die man bei der Entwicklung eines Lautsprechers eben beachten muss/sollte. Ein Hochtöner wird auch weiterhin keinen Bass wiedergeben können, und ein Tieftöner wird trotzdem hohe Töne nicht sinnvoll wiedergeben können. Die nichtlinearen Verzerrungen und auch das Abstrahlverhalten lässt sich damit nicht verändern.
Letztlich ist aber jeder Lautsprecher ein Kompromiss, so dass man einige Eigenschaften in die eine Richtung optimieren kann, was dann oft dazu führt, das sich andere Eigenschaften verschlechtern.
Mit der aktiven Filterung gewinnt man ein paar "Freiheitsgrade". Trotzdem verschlechtern sich bei der Optimierung auf eine Eigenschaft hin, wieder andere Eigenschaften.

Das beste Beispiel ist wohl die Kombination Tieftöner/Gehäuse:
Nimmt man mal den einfachsten Fall des geschlossenen Gehäuses, werden bei der Passivbox die Eigenschaften im Tiefton durch die TSP des Einzelchassis und das Volumen, also die Gehäusegrösse bestimmt. Hier bekommt man bei aktiver Trennung/Entzerrung die Möglichkeit sich in GRENZEN von den TSP, und den daraus folgendem Zusammenspiel von Tieftöner/Gehäusegrösse zu lösen.
Trotzdem erkauft man sich ein (viel) zu kleines Gehäuse mit sinkendem Wirkungsgrad und steigenden Verzerrungen im Tiefbass. Auch hier muss beim Wunsch einer geringen Gehäusegrösse überlegt werden, wie weit man die Entzerrung treiben kann, ohne sich unakzeptable Nachteile einzuhandeln.
Auch bei der aktiven Ansteuerung wird einem (meistens) nix geschenkt.

Soweit erstmal eine sehr stark verkürzte Anwort zum allgemeinen Teil!

Nun die Frage nach aktiv/passiv/Raumentzerrung:

Eine Raumentzerrung ist unabhängig von der aktiv/passiv Weichenfrage zu betrachten. Man kann die Raumentzerrung auf aktiv- und passivgetrennte Boxen anwenden. Bei der Passivbox wird dafür auch weiterhin nur ein einziger Verstärker gebraucht, und die Aufteilung der Frequenzbänder erfolgt weiterhin mit Spule, Widerstand und Kondensatoren.

Die eigentliche Enzerrung des Frequenz- und/oder Phasenverlaufs erfolgt mittels aktiver Filter.
Ein Filter ist immer dazu da, den Frequenzgang zu "verbiegen". Bei einem Weichenfilter führt man dem Chassis nur die vorgesehenen Frequenzen zu, die anderen filtert man raus.
Das Prinzip bleibt bei der Raumentzerrung weitgehend gleich, nur das man den Filter hier nicht auf einen Hochtöner oder Tieftöner anwendet, sondern auf die gesamte Box.

Wir gehen also mal davon aus, das man eine ordentlich entwickelte Box hat. Es geht ja bei der Raumentzerrung nicht um die Beseitigung der Fehler der Box, sondern des Raumes.
Hier gibt es dann drei Möglichkeiten:

1. Analoge aktive Filter: Hier wird mit aktiven Bauteilen (Operationsverstärkern/Transistoren) der Frequenzgang "hingebogen".

2. IIR: Infinite Impulse Response digital Filter: Diese entsprechen in ihrem Verhalten der analogen Filtertechnik, d.h. was am Ende rauskommt ist vergleichbar, wird aber auf digitalem Weg erreicht. Genau wie bei der analogen Filtertechnik wird ein Teil des Ausgangssignals zurück auf den Eingang geführt.

Die meisten (alle?) der günstigen Controller entsprechen diesem Prinzip.
-Alto Maxidrive
-Behringer DCX
-Mini-DSP
-diverse PC-Programme
- usw...

Die digitalen Filter ergeben zwar am Ausgang das gleiche Ergebnis wie die analogen, aber man hat hier noch ein paar Möglichkeiten mehr. So lassen sich z.B. ein Delay und Limiter einstellen. Für die Anwendung als Raumentzerrung nicht relevant, wohl aber für die Nutzung als Frequenzweiche.

Sowohl Analog- als auch IIR-Filter verbiegen immer Frequenz und Phase abhängig voneinander. Verbiegt man den Frequenzgang, verbiegt man immer auch die Phase.

Die eigentliche Enzerrung wird bei diesen Filtern üblicherweise "per Hand" vorgenommen. Eine Ausnahme bildet hier die Software REW, die man automatisch nach einer Messung entzerren lassen kann, und das Ergebnis dann auf verschiedene Controler überspielen kann.

3. FIR - Finite Impulse Response.
Bei diesen Filtern wird dem Eingang des Filters nichts vom Ausgangssignal des Filters hinzugefügt. In der Folge herscht am Ausgang "Stille", wenn das Eingangsignal beendet ist, und den Filter durchlaufen hat. Es gibt also keine Rückkopplung wie bei den IIR- und Analogfiltern. Daher der Name "Finite Impulse".
Über diese Filter spricht man, wenn man von "Acourate" oder "DRC" spricht.
Dieser Filter bietet alle Möglichkeiten die auch analoge oder IIR Filter bieten, können das Signal aber auch in der Phase unabhängig von der Amplitude (Frequenzgang) beeinflussen.
Diese Eigenschaft erkauft man sich aber mit einer Gesamtverzögerung des Signals, die auch mehrere Sekunden dauern kann(!). Das ist für alles was mit (Heim-)Kino, Konzert oder Veranstalltungstechnik zu tun hat natürlich nicht erwünscht. Wenn die Lippen des Moderators/Schauspielers sich bewegen, möchte man natürlich synchron den Ton dazu hören, und nicht erst eine Sekunde später. Für das Abspielen einer CD kann man es allerdings verschmerzen.
In der Veranstalltungstechnik setzt man daher entweder IIR-Filter ein, oder eine Kombination aus IIR und FIR.

Die Länge der Verzögerung hängt direkt mit der Filterlänge zusammen. Man spricht da von der Anzahl der Filtertaps.
Wenige Taps = wenig Verzögerung.
Die Auflösung des Filters hängt aber auch mit den Taps zusammen.
Viele Taps = hohe Auflösung.
Die Auflösung bestimmt wie "Zielgenau" man einen Filter einsetzten kann. Bei sehr vielen Taps, könnte man auf 1 Hz genau filtern, d.h.
39 Hz - voller Pegel
40 Hz - um 24 dB abgesenkt
41 Hz - voller Pegel.

Man kann sich das gut als EQ mit X Bändern/Knöpfen vorstellen. Um so mehr Taps, um so kleiner die Stufen EQ-Frequenz zu EQ-Frequenz.
Beachten muss man hier allerdings das die Abstufung linear ist. Da unser Gehör eher in Oktaven "hört", verwenden "normale" Eqs zu höher werdenden Frequenzen immer grössere Abstände.
Bei Fir-Filtern sind diese Abstände linear verteilt. Beträgt der Abstand von Band zu Band aufgrund der Filterlänge 3 Hz, dann ist das im Bass so, und auch bei den Höhen. Bei den Höhen ist eine so feine Abstufung zwar völlig sinnlos, aber das Eine gibts nicht ohne das Andere. Eine Ausnahme ist die Kombination von IIR und FIR-Filtern. Das würde aber zu weit führen...

Ein Irrtum der häufig besteht:
Man kann mit FIR-Filtern zwar eine Übertragungsfunktion erstellen die dem von IIR-Filtern in Phase und Amplitude gleicht, aber es bleibt trotzdem noch ein FIR-Filter. Nur weil die Übertragungsfunktion aussieht wie bei IIR/analog, heisst das nicht das die Gesamtverzögerung wegfällt. Die bleibt so lang wie es der Filter vorgibt.
Für die Raumenzerrung gilt also: Möchte man im Bass möglichst genau enzerren, kommt man (Kombi ausgenommen) um lange Filter, mit langer Gesamtverzögerung nicht herum.

Die Hardware besteht in dem Fall üblicherweise aus einem PC. Es gibt zwar auch FIR-Controler aus der PA-Technik, die arbeiten aber wegen der Anforderung möglichst wenig Verzögerung zu erzeugen, mit der o.G. Kombi aus IIR und FIR.
Ob man in so einen Controler überhaupt einen Filter einspielen könnte, wie "Acourate" oder "DRC" erzeugen, weiss ich nicht. Vermutlich aber nicht, denn durch die Kombi IIR/FIR arbeiten diese Controler mit relativ wenigen Taps und gleichen fehlende Auflösung durch Nach- oder Vorgeschaltete IIR - Filter aus.
Diese Controler sind in der Regel aber auch recht teuer.
Bleiben wir also beim PC:

Hier gibt es auch wieder verscheidene Möglichkeiten. Allen gemeinsam ist, das sie einen "Convolver" einsetzten, der das Signal "faltet".
Die Windows-Lösungen lasse ich jetzt mal weg, denn davon hab ich keine Ahnung. Evtl schreibt ja ein anderer mehr dazu.

Die Lösung die ich einsetze läuft unter Linux, und nennt sich Brutefir.

Vereinfacht gesagt übergibt man das Ergebnis von "Acourate"/"DRC" an dieses Programm, und es faltet/filtert alles was am Eingang der Soundkarte ankommt, und gibt es gefilter/gefaltet wieder am Ausgang aus.

Was entzerrt man? Als wichtigsten Punkt kann man hier die Raummoden nennen. Das sind die , die bei den Bässen dieses ekelhafte Dröhnen verursachen. Dabei ist zu bedenken, das man nicht die Raumoden beseitigt, sondern sie nur nicht so stark anregt. Der Raum wird also nicht wirklich verbessert, aber die Symptome werde abgeschwächt. Eine Verbesserung des Raumes wäre zwar der Königsweg, ist aber gerade bei den Raummoden sehr schwer.
Hat man also eine der Dröhmoden bei z.B. 40 Hz, filtert man diese Frequenz "raus". Natürlich nicht ganz, sondern man schwächt sie ab = weniger anregen.
Kein Allheilmittel, aber besser als ein Dröhnen!

Desweiteren hängt der tonale Eindruck am Hörplatz von der Kombination aus Direktschall, also das was der Lautsprecher in unsere Richtung abstrahlt, und den Reflexionen an den Raumwänden ab. Hier ist jeder Raum etwas anders, weshalb eine Box die sich im reflexionsarmen Raum wunderschön misst, nicht unbedingt sofort am besten klingt.
Auch hier gilt: Der Königsweg ist der optimierte Raum. Meist sind solche Maßnahmen wie Absorber an den Wänden aber nicht möglich/erwünscht. Also behandelt man, so gut es eben geht, die Symptome.
Das kann man falsch finden, ich finde es besser als nichts zu tun. Optimieren kann man das immer nur auf einen bestimmten Hörplatz hin. Einen Meter daneben kann das Gesamtergebnis durchaus schlechter sein, als ohne Entzerrung. Die Dröhnfreiheit bleibt aber weitgehend erhalten. Man hat dann eher "Löcher" zu beklagen, was aber beim "Nebenbeihören" nicht so auffällt.

Soooo...einige Dinge hab ich sicher vergessen, andere bewusst wegelassen, aber ich wollte auch kein Buch schreiben!
Für alles was die passive/aktive Trennung der Box betrifft, kaufst du dir lieber ein echtes Buch.
Auch noch hilfreich:
http://de.wikipedia.org/wiki/Filter_...ktrotechnik%29
http://en.wikipedia.org/wiki/Audio_filter
Jetzt musst du Fragen stellen...

[ferryman]

Mein Gott Torsten

Ich hab gestern zu fortgeschrittener Stunde noch überlegt, wie eine angemessene Antwort aussehen müsste

Sehr guter Anfang

Hat man also eine der Dröhmoden bei z.B. 40 Hz, filtert man diese Frequenz "raus". Natürlich nicht ganz, sondern man schwächt sie ab = weniger anregen.
Kein Allheilmittel, aber besser als ein Dröhnen!

Das ist ein kritischer Punkt. Bei einem Freund in einer Kellerwohnung (ringsum Beton, Raumform eher polygon (verteilte Moden, nicht astronomisch ausgeprägt), aber alle Ecken orthogonal) gibt es zahlreiche, scharf ausgeprägte Moden. Der Klangeindruck ist natürlich vor allem wegen der Hörposition nahe der Wand ein wenig dröhnig, je nach Musik auch recht störend.

Ich war aber nicht in der Lage, eine Entzerrung zu basteln, die dem Bassbereich nicht jede Energie entzogen hätte. Das deckt sich mit theoretischen Überlegungen von Peter Krips zu diesem Thema.

Eine +12db Mode wird diese +12db nicht haben, wenn sie nur durch eine kurze Anregung (Musiksignal eben) angeregt wird. Korrigiert wird wie aber mit (Glättung) -10db oder dergleichen.

Je nach Musikmaterial war die nicht entzerrte Variante (meine Aurasounds laufen linear bis etwa 40hz mit sehr sanftem Abfall) deutlich besser.
Das gilt natürlich nicht, wenn es sich um gigantisch ausgeprägte Moden (+20db sind ja nicht auszuschließen) handelt. Da ist Musikhören ohne Entzerrung dann unerträglich.

Viele Grüße,
Julian

[Sleepwalker]

Es gibt keine Regel ohne Ausnahme

[FoLLgoTT]

Dabei ist zu bedenken, das man nicht die Raumoden beseitigt, sondern sie nur nicht so stark anregt. Der Raum wird also nicht wirklich verbessert, aber die Symptome werde abgeschwächt. Eine Verbesserung des Raumes wäre zwar der Königsweg, ist aber gerade bei den Raummoden sehr schwer.
Hat man also eine der Dröhmoden bei z.B. 40 Hz, filtert man diese Frequenz "raus". Natürlich nicht ganz, sondern man schwächt sie ab = weniger anregen.
Kein Allheilmittel, aber besser als ein Dröhnen!

Das ist so nicht ganz korrekt. Die Überhöhungen durch Raummoden sind minimalphasig.
Wird die Überhöhung durch einen exakt inversen IIR-Filtern abgeschwächt, so wird auch das Zeitverhalten korrigiert. Wichtig ist hierbei, dass das Korrekturfilter (Amplituden, Q-Faktor) möglichst exakt zu der Überhöhung passt. Ansonsten wird das Zeitverhalten kaum verbessert. Nachzulesen z.B. in "Sound Reproduction" von Floyd E. Toole. Das ganze funktioniert auch nur an Plätzen mit identischem Amplitudenverlauf. Das ist bei einem einzelnen Subwoofer meistens nur an einem einzigen Platz der Fall.

Übrigens ist der günstigste FIR-Controller, den ich kenne, der Dynacord DSP 600 für knapp 1350 €. Allerdings sind bei der erhältlichen Version nur die Trennfilter als FIR erlaubt.


@rpnfan
Im Grunde ist es relativ einfach. Die Lautsprecher werden zunächst im Freifeld gemessen und eingestellt. Die Amplitudengänge der einzelnen Zweige werden dabei korrigiert. Dieses Vorgehen hat sich als einfach und praxisgerecht herausgestellt:

1. Zweige eine Oktave über die gewünschte Trennfrequenz hinaus entzerren
2. Pegel der Zweige anpassen
3. Filter setzen (symmetrisch)
4. Verzögerungen einstellen (einen Zweig invertieren und maximalen Einbruch erzeugen)

Das Mikrofon wird dabei in einigen Metern Entfernung auf der Mittelachse zwischen Hochtöner und Mitteltöner angebracht. Der Bassbereich braucht im Freifeld nicht entzerrt zu werden, da er im Raum keinerlei Bedeutung hat. Damit ist die Grundeinstellung der Lautsprecher abgeschlossen.

Basierend auf dieser Grundeinstellung wird nun im Raum an mehreren relevanten Stellen gemessen und eine Durchschnittskurve gebildet. Der Amplitudengang wird anschließend basierend auf diesem Mittelwert bis in den Grundtonbereich hinein entzerrt. Im Mittel- und Hochtonbereich ist eine blinde Entzerrung nicht ratsam, bevor nicht bekannt ist, durch welche Reflexion die Verfärbung entsteht. Schließlich geht das Messsystem immer vom stationären Zustand aus, was bei einem Lautsprecher im Raum nicht gegeben ist. Siehe "Sound Reproduction" von Toole zum Thema Psychoakustik in bezug auf Reflexionen.
Über eine Gewichtung der einzelnen Messpunkte kann zusätzlich die Wichtigkeit bestimmter Sitzplätze bzw. Sitzpositionen gesteuert werden.

[Sleepwalker]

Das ist so nicht ganz korrekt. Die Überhöhungen durch Raummoden sind minimalphasig.
Wird die Überhöhung durch einen exakt inversen IIR-Filtern abgeschwächt, so wird auch das Zeitverhalten korrigiert.

Ich sehe da gar keinen Widerspruch zu dem was ich schrieb. Ob die Raummoden minimalphasig sind oder nicht ist aber auch egal, denn es geht primär um das Dröhproblem, was nicht an der Phase (des Orginalsignals), sondern eben an den Moden, d.h. dem bescheidenen Ausschwingen liegt. Mit Fir Filtern ist es sogar theoretisch möglich das Problem zu bearbeiten, und ich meine sogar das Acourate und DRC es auch tut. Das geht mit IIR-Filtern imo aber nicht, weil die durch die Rückkopplung eben keine "beliebige" Entzerrungen erzeugen können. Das Stichwort ist wohl "Kausaler Filter".

Deine Vorgehensweise trifft auch nur für den Fall der manuellen Entzerrung zu, denn es ist zwar theoretisch möglich eine Entzerrung aus mehreren Messungen auch mit Acourate o.Ä. zu "basteln", das dürfte aber im Ergebnis nicht besser sein, und für den Laien unmöglich. Dein Weg, der eine manuelle Entzerrung beschreibt, lässt sich deutlich einfacher lösen, wenn man nach der "HSB-Methode" gewedelt misst, und das Messsystem interpolieren lässt.

Für mehr zum Thema ist aber eher ein andere Thread angebracht, denn da geht es schon ins Eingemachte, was der TE sicher nicht versteht...

[FoLLgoTT]

Ob die Raummoden minimalphasig sind oder nicht ist aber auch egal, denn es geht primär um das Dröhproblem, was nicht an der Phase (des Orginalsignals), sondern eben an den Moden, d.h. dem bescheidenen Ausschwingen liegt.

Die Übertragungsfunktion des Raumes ist im Bereich der Raummode minimalphasig. Das hat mit dem Originalsignal nichts zu tun. Sobald die Amplitude bei der Überhöhung verringert wird, verzögert sich gleichzeitig auch das Ausschwingen. Es gibt in der Raumübertragungsfunktion Frequenzbereiche, die minimaphasig sind und andere, die es nicht sind. Die minimalphasigen Bereiche können mit IIR-Filtern sowohl im Frequenz- als auch im Zeitbereich korrigiert werden. Aber eben nur an einen begrenzten Ort im Raum. FIR-Filter sind an dieser Stelle also gar nicht notwendig (sie haben aber auch keine Nachteile).

Im Room EQ Wizard Tutorial steht mehr dazu.

Deine Vorgehensweise trifft auch nur für den Fall der manuellen Entzerrung zu, denn es ist zwar theoretisch möglich eine Entzerrung aus mehreren Messungen auch mit Acourate o.Ä. zu "basteln", das dürfte aber im Ergebnis nicht besser sein, und für den Laien unmöglich. Dein Weg, der eine manuelle Entzerrung beschreibt, lässt sich deutlich einfacher lösen, wenn man nach der "HSB-Methode" gewedelt misst, und das Messsystem interpolieren lässt.

Automatische Einmessverfahren gibt es inzwischen ja viele. Die HSB-Methode ist mir nicht bekannt. Hast du einen Link dazu?

[waterburn]

Also ich sehe da schon einen Unterschied.

Sofern die Raummoden minimalphasig sind lassen sie sich gemäß der Systemtheorie durch ein entsprechendes Filter komplett entzerren, und damit wird dann auch das Ausschwingverhalten komplett entzerrt.

Dein Stichwort bezüglich kausaler Filter spielt erst bei Allpasshaltigen Störungen eine Rolle. Diese lassen sich nämlich nur durch nichtkausale Filter korrigieren, was nur theoretisch möglich ist.
cu
waterburn

Ups, hat sich erledigt, FoLLgoTT war schneller und ausführlicher

[Sleepwalker]

Hi,

ich bin in der Signaltheorie alles andere als "Sattelfest". Nie gelernt. Ich kann mich noch an einen "Streit" im Hifi-Forum vor ein paar Jahren erinnern, wo es um ein ähnliches Thema ging.
Aber jetzt weiss ich ja an wen ich mich wenden kann, wenns im Hirn mal wieder drunter und drüber geht

@Follgott: Ob es einen kostenlosen (offenen) Link gibt, wo das beschrieben wird, weiss ich nicht. Quelle ist jedenfalls www.hifi-selbstbau.de

Man misst mit einem Rauschen z.B. mit Arta (SPA), "wedelt" mit dem Mikro, d.h. man bewegt es dort wo der Kopf beim hören ist wärend der Messung grosszügig umher, und lässt Arta das Ergebnis mitteln (AVG im SPA Fenster auf "linear" stellen). Dann enzerrt man auf "seine" Hörkurve.

[FoLLgoTT]

Man misst mit einem Rauschen z.B. mit Arta (SPA), "wedelt" mit dem Mikro, d.h. man bewegt es dort wo der Kopf beim hören ist wärend der Messung grosszügig umher, und lässt Arta das Ergebnis mitteln (AVG im SPA Fenster auf "linear" stellen). Dann enzerrt man auf "seine" Hörkurve.

Ah, ok. Für nur einen Sitzplatz mag das gut funktionieren, aber bei mehreren wird ein Wedeln mit >1 m Radius doch etwas schwierig und ungenau. Mal ganz abgesehen davon, dass der eigene Körper Reflexionen aus einer bestimmten Richtung kaschiert. Und je mehr absorbierendes Material im Raum ist, desto gerichteter fällt das Schallfeld aus.

In meinem Heimkino messe ich dann doch lieber an definierten Positionen rund um die normalen Kopfpositionen herum und mittele anschließend. Ist zwar mühselig, aber das Ergebnis ist nachvollziehbar und vor allem kann nach Lust und Laune gewichtet werden.

[Christoph Gebhard]

Wenn ich das richtig verstehe ignoriert man bei der "Wedel"-Methode die Phase. So kann das Messsystem durch einfach Addition/Division einen plausiblen Mittelwert aus unzähligen Messungen bilden.
Wenn man das bei einer "normalen" Messung machen würde, hätte man durch die unterschiedlichen Phasenlagen, die bei den Mikrobewegungen entstehen, extreme Überhöhungen und Senken.

Ich halte die Methode übrigens für sehr gut geeignet um einen Lautsprecher im Raum "zu Fuß" abzustimmen.
Ich habe mit CLIO auch schon einige Messungen auf diese Weise gemacht:





Gruß, Christoph

[FoLLgoTT]

Wenn ich das richtig verstehe ignoriert man bei der "Wedel"-Methode die Phase. So kann das Messsystem durch einfach Addition/Division einen plausiblen Mittelwert aus unzähligen Messungen bilden.
Wenn man das bei einer "normalen" Messung machen würde, hätte man durch die unterschiedlichen Phasenlagen, die bei den Mikrobewegungen entstehen, extreme Überhöhungen und Senken.

Bevor Missverständnisse aufkommen: die Phase muss bei einer späteren Mittelwertbildung natürlich auch ignoriert werden, alles andere ist Murks. REW kann das z.B. meines Wissens nach nicht.

[Sleepwalker]

Hi,

bei REW geht es ja auch eher um eine automatische Einmessung/Entzerrung. Ich meine mit der Methode die manuelle Entzerrung, und ja, da betrachtet man nur die Amplitude. Ich habe das vor kurzem selbst das erste mal probiert, und es funktioniert hervorragend.

[Uli.Brüggemann]

Ein paar hoffentlich hilfreiche Aussagen zu den Diskussionen hier:

• die Inverse einer Minimalphase ist ebenfalls minimalphasig
• FIR-Filter müssen nicht notwendig grosse Latenzen aufweisen, ein damit nachgebildetes IIR-Filter ist ja üblicherweise auch minimalphasig
• Das Verwenden längerer Filter führt durch die Paketierung bei Brutefir ebenfalls zu Latenzen, wenn also z.B. Päckchen der Länge 8192 samples gerechnet werden. Mit einer non-partitioned convolution wie beispielsweise mit jconvolver lässt sich das aber auch bis 64 samples runterdrücken. Allerdings macht das nur bei minimalphasigen Filtern Sinn.
• Ich denke dass mit aktiven IIR- und FIR-Filtern schneller ein Optimum für Weichen erzielt werden kann, es gibt ja hier kein Problem mit Bauteilen und deren Abstufungen bzw, Toleranzen. Natürlich ist der aktive Aufwand aber nicht unerheblich.
• Bei IIR- und FIR-Filtern sollte es wohl keine Rückkopplung bzw. gegenseitige Beeinflussung zwischen den Chassis über die Weiche geben
• Man kann auch eine Chassis/Gehäuse-Kombination hinsichtlich Klirr untersuchen und die Weichen so festlegen, dass möglichst wenig Klirr vorkommt.
• FIR-Filter erlauben auch extrem steile Filteranordnungen, also gezieltes Ausblenden unerwünschter Frequenzbereiche, da kann dann auch eine Metallmembran interessant werden, welche ansonsten arg resoniert.

[Sleepwalker]

• FIR-Filter müssen nicht notwendig grosse Latenzen aufweisen, ein damit nachgebildetes IIR-Filter ist ja üblicherweise auch minimalphasig
• Das Verwenden längerer Filter führt durch die Paketierung bei Brutefir ebenfalls zu Latenzen, wenn also z.B. Päckchen der Länge 8192 samples gerechnet werden. Mit einer non-partitioned convolution wie beispielsweise mit jconvolver lässt sich das aber auch bis 64 samples runterdrücken. Allerdings macht das nur bei minimalphasigen Filtern Sinn.

Kannst du diese Punkte mal genauer ausführen, vielleicht an Hand eines Beispiels, welche Einstellungen sich bei Brutefir eigenen, um minimale Latenzen, dann von mir aus auch minimalphasig realisieren zu können?

Ich dachte das gerade das Paketieren zu geringeren Latenzen führt?

[Christoph Gebhard]

FIR-Filter erlauben auch extrem steile Filteranordnungen, also gezieltes Ausblenden unerwünschter Frequenzbereiche, da kann dann auch eine Metallmembran interessant werden, welche ansonsten arg resoniert.

Problem ist nur, dass das verzögerte Ausschwingen über die Intermodulationsverzerrungen in den Übertragungsbereich "streut". Diese kann man mit der Weiche nicht unterdrücken. Nach meinen - zugegeben spärlichen - Erfahrungen sollte man mindestens eine, und wenn man ganz sicher gehen will sogar zwei Oktave(n) Abstand halten.

Ich erwähne das nur, weil der "perfekte" Lautsprecher mit der Digitaltechnik in greifbare Nähe rückt. Da sind solche Aspekte nicht mehr vernachlässigbar.
Ich würde auf jeden Fall in einem Referenzprojekt keine Metallmembran bis kurz vor die Resos betreiben, egal wie steilflankig der Filter ist...

Gruß, Christoph

[Uli.Brüggemann]

Kannst du diese Punkte mal genauer ausführen, vielleicht an Hand eines Beispiels, welche Einstellungen sich bei Brutefir eigenen, um minimale Latenzen, dann von mir aus auch minimalphasig realisieren zu können?

Ich dachte das gerade das Paketieren zu geringeren Latenzen führt?

Ok, nehmen wir mal an wir haben ein simples Filter der Länge 65536 Samples. Einmal minimalphasig, alles Samples = 0, nur das erste Sample = 1. Und ein anderes Mal linearphasig, alle Samples = 0, diesmal aber Sample 32768 = 1.
Demzufolge ergibt ein Eingangssignal 1,2,3,4 eine Ausgangsfolge

• minimalphasig: 1,2,3,4,0,0,0,0,0...
• linearphasig: 0,0,0,0...(32768x)...,0,0,1,2,3,4,0,0,0...(32767x) ...0,0,0

Im Fall der Linearphasigkeit entsteht ein Delay von 32768 Samples, das wären bei 48 kHz Abtastrate 0,682666... sek. Dagegen steht beim minimalphasigen Filter das Ausgangssignal sofort zur Verfügung.

Das aber nur bei direkter Faltung = ein ganzer Haufen von Multiplikationen und Additionen. Bei langen Filtern ist dies aber zu rechenintensiv und daher läuft der Umweg über die Fourier-Transformation. Transformieren, Multiplikation der komplexen Zahlen, Rücktransformation. Also so ähnlich wie man Multiplikation durch Logarithmieren, Addition und Potenzieren ersetzen kann.

Nun braucht es für die Fourier-Transformation aber ein Päckchen an Daten, üblichweise für die schnelle Transformation FFT = Fast Fourier-Transformation ein Paket mit einer Größe 2^n Samples (2er-Potenz). Ein Filter mit 64 k Samples würde dann z.B. mit einem Paket Musiksamples ebenfalls von 64 k Größe berechnet. Was dann 128k-1 Samples Resultat ergibt.
ABER: dazu muss man ja erst einmal die 64 k Musikdaten einlesen, was also Wartezeit bedeutet. Nicht brauchbar. Die Rechnung wäre in einem Rutsch erledigt, aber 1.365 Sek Verzögerung ist doch auch lang. Trotz minimalphasigem Filter.

Lösungsansatz: man zerlegt das Filter in kleinere Päckchen und kann somit auch kleinere Häppchen Musikdaten verarbeiten. Also beispielsweise eine Partitionsgröße von 1024 Samples. Dann ergeben sich 64 Partitionen, die dann nacheinander abzuarbeiten sind. Demzufolge gibt es das Ausgangssignal schon, nachdem die ersten 1024 Musiksamples eingelesen sind. Bei dem minimalphasigen Filter von oben bedeutet das 21,333 Millisekunden Verzögerung bis eben 1024 Samples an Daten zur Verfügung stehen.

There is no lunch for free (except I'm the food): Das Runterbrechen in kleine Päckchen kostet Rechenleistung. Das kann bei Brutefir einfach nachvollzogen werden. Die Linux-Kommandos ps oder top zeigen ja die jeweilige CPU-Belastung. Je nachdem wie klein man das Paket wählt, wird die CPU-Last immer größer. Einfach dadurch, weil eben bei kleinen Päckchen der Verwaltungsoverhead für die Transformationen im Verhältnis zur Paketgröße immer mehr ansteigt.

Ergo empfiehlt sich bei Brutefir die Vorgehensweise: Prozessorlast beobachten und die Partitionsgröße so wählen, dass die CPU bequem arbeitet (m.E. < 20%). Je größer die Last, desto größer auch die Wärmeentwicklung der CPU, das muss dann gekühlt werden usw. usw.

Das Ganze ist im Prinzip nur wichtig im Zusammenhang mit Video oder bei Live-Anwendungen. Also auch bei minimalphasigen Filtern. Bei linearphasigen Filtern hat man den Vorteil der zusätzlich möglichen Exzessphasenkorrektur. Da spielt es dann keine Rolle, ob die Verzögerung 0,68 oder 0,72 Sek ist. Man kann hier die Prozessorlast voll optimieren.

Tja, und was ist mit non-partitioned FFT convolution? Anders Torger hatte da auch darüber nachgedacht, allerdings gab es zu diesem Zeitpunkt eine Patentanmeldung. Die ist mittlerweile vom Tisch und so gibt es das Programm jconvolver unter Linux (Knufinke hat das unter Windows mit SIR2 realisiert). Dabei wird auch mit Partitionen gearbeitet, die aber nicht alle gleich lang sind. Prinzip in etwa: am Anfang werden 64 Samples gesammelt und der Ausgang berechnet. Bei dieser Rechnung (die ja auch Rechenzeit kostet) sind schon die nächsten 64 Samples eingelesen worden und man macht die FFT über 128 Samples. Anschliessend 256 Samples usw. bis man bei der endgültigen CPU-Last-freundlichen Partitionsgröße angekommen ist. Damit startet die Ausgabe bereits nach ca. 2 ms. Das entspricht einem Schallweg von 68 cm. Ich vermute mal, dass keiner sich über eine Nicht-Synchronität der Lippenbewegung zum Schall beklagt, nur weil sich der Sänger um 68 cm nach hinten bewegt.

[Uli.Brüggemann]

Ich würde auf jeden Fall in einem Referenzprojekt keine Metallmembran bis kurz vor die Resos betreiben, egal wie steilflankig der Filter ist...

Klar, Abstand ist immer gut. Mit "audiophilen" Filtern erster Ordnung aber kaum machbar. Auch Filter 4. Ordnung sperren zumeist nicht genug, um nicht Anregungen durchzulassen.
Mit steilflankigen Filtern kann der Abstand kleiner werden, so dass die Nutzbandbreite größer wird.

Dabei ist natürlich das Ringing der Filter mit zu beachten, no lunch for free ... Man muss also auch bei Digitalfiltern wissen bzw. lernen, was man tut.