Gruppenlaufzeit, Phase, Allpass und Delay

Ja, diese "schauderhafte" Sprungantwort kann ja nicht "klingen" :D
:prost:

Die erschreckende Realität. Nur aktiv getrennt, am Hörplatz ohne EQ.

Anhang 58480

Wie klingt es (mit PEQ):

...in Auflösung und Klarheit konnten nur die Backes und Müller mithalten...

....Zum Klang: Wahnsinn! Ich habe meine ...zu diesen hier "umgebaut" und die Klang ist sooo viel geiler :-D. ... Detail, Volumen, Druck! im Hochton. Stimmen hauen einen vom Hocker. Der Bass ist Staubtrocken und präzise, viel besser als mit der ... Ich kann diesem Umbau definitiv empfehlen!.....unbeschreiblich genial! Hauptgrund für den Umbau war ursprünglich der Bass, da ich mir mal ein paar Klipsch RF 7 ausgeliehen habe und mir dachte das kann es nicht sein.
Aber was jetzt da steht übertrifft wirklich alles. BEI WEITEM. Diesen Druck im Hochton kannte ich bisher nur von Horn Hochtöner, einfach genial.

....Erster Klangeindruck: Sehr gut! Hoch und Mitteltoneinheit klingen sehr ausgewogen! Hier stehen die ... IMHO meinen alten Neumännern (hatte ich kurzzeitig) in nichts nach. Und das soll was heißen...Der Klang ist phänomenal...
Und bin auch ein paar mal fremd gegangen.... was diese ....einen Sound raushauen,ist der absolute Wahnsinn! Für mich der bisher bisher Beste Kompromiss zwischen Dynamik.. und Präzision (...wie ein Neumann Studio Monitor).

Für mich ist die Suche nach DEN Lautsprechern erst mal beendet und ich bin hochgradig zufrieden mit meiner Abhörsituation. Solch brilliante (Kauf-) Lautsprecher muss man erst mal finden, und sich leisten können!

.... (beste Entscheidung ever)....

...Der Klang vor der Teilaktivierung war schon hervorragend gewesen , aber das letzte I Tüpfelchen
kam wirklich durch den aktiv Betrieb.
Ich war selbst sehr erstaunt gewesen wie sich die Ortbarkeit und die Transparenz sich von LS gelöst hat. ...es hört sich alles viel entspannter an.

...nachdem sie nun fast vier jahre in rohbauoptik im alten wohnzimmer standen, habe ich .. nun endlich das finish verpasst "nur weiß versteht sich" (bud spencer) und sie in das neue wohnzimmer integriert.
vom klang bin ich nach wie vor begeistert, wie auch sämtliche testhörer.....

Auch mit PEQ ist die GLZ bei 100 Hz noch bei 15 ms.

Kriterien zur GLZ nach Blauert&Laws:
Anhang 58481

Man könnte das Diagramm auch wörtlich beschreiben: GLZ unterhalb von 2 Perioden ist nicht hörbar.

Und dann praxisbezogen: kein wichtiges Optimierungskriterium

Zitat:

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Zitat von JFA

Man könnte das Diagramm auch wörtlich beschreiben: GLZ unterhalb von 2 Perioden ist nicht hörbar. ....

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Die Beschreibung gefällt mir! :thumbup:

Ich frage mich, ob Blauert und Laws der Weisheit letzter Schluss ist wenn es um die Beurteilung der Gruppenlaufzeitverzerrungen von mehrwege Lautsprechern geht.

Zum einen wies ja die Testvorrichtung schon von Grund auf Gruppenlaufzeitverzerrungen im Mittelton auf (Hochpassfilter bei 200 Hz). Zum anderen haben die GLZ Verzerrungen von Frequenzweichen einen anderen Verlauf als diejenigen, mit welchen B&W testeten.

Gruss

Charles

, fosti https://www.diy-hifi-forum.eu/forum/...quote_icon.png Zitat von JFA https://www.diy-hifi-forum.eu/forum/...post-right.png
Man könnte das Diagramm auch wörtlich beschreiben: GLZ unterhalb von 2 Perioden ist nicht hörbar. ....



Die Beschreibung gefällt mir!

Loriot würde sagen "Ach was":D

Anhang 58482

"....Ein Anstieg der Laufzeit im Bass ergibt sich oft zwangsläufig durch die niedrigen Frequenzen. Die Anzeigeoption "...Laufzeit*Frequenz" skaliert darum die Laufzeit auf die Periodendauer der Signalfrequenz, was bei der Beurteilung der Verhältnisse im Bass und Grundton sehr hilfreich sein kann. Im Mittel- und Hochtonbereich ist diese Darstellung allerdings wenig hilfreich, die normale Laufzeitanzeige entsprechend aussagekräftiger...."

https://hifiakademie.de/?id=6.3.6.3&si=MTYxMDk3MTU4MC45MzMxfDc5LjE5Mi4xMzI uMTcwfCA

Ich meine, es gibt wichtigeres als die GLZ, wie man sieht, verbiegt der Raum einiges. Wenn man Abstrahlung, Frequenzgang und nicht hörbaren klirr/IM beim geforderten Pegel erreicht hat und die Raummoden/Aufstellug optimier that, dann kann man sich um die GLZ kümmern - oder auch nicht.

Jürgen, Du hast ja völlig recht....."nicht kranke" Filter z.B. bei einer 3.Weg Konstruktion mit LR24 (oder wegen mir auch LR48) @400Hz und 2500Hz lassen die Sprungantwort total schauderhaft aussehen......aber wenn die High-Ender meinten sie könnten das hören :D:D:D

Hallo Christoph,

vielen Dank für die ausführliche Beschreibung inklusive Diagramme! :thumbup:
Ich werde mir das ganze jetzt mal in Ruhe durchlesen.

Hab wie gesagt die letzten Monate auch einiges linear-phasigen Filtern und Phasenkorrektur gemacht (Vituix -> rephase -> Apo EQ).
War viel ergebnisorientes Ausprobieren. Die Ergebnisse konnte sich allerdings (sehen und) hören lassen.
Jetzt sehe ich zu, dass ich auch die Hintergründe und Zusammenhänge besser verstehe. :denk:


Vielen Dank
Matthias

So, feritg!
Nochmals vielen Dank! Mit den Diagrammen ließ es sich gut nachvollziehen.
So ist das ganze fundierter.

Zur Praxis:
Ich habe letztens bei einer TMT-HT-Kombi versucht die Phase zu entzerren.
Hier einmal ohne Entzerrung, nur mit klassischen IIR-Filtern:
Anhang 58483

Und hier mit vorgeschalteten FIR-'Phase-Linearization':
Anhang 58484

Die FIR-Filter habe ich schnell mit rephase erstellen und sie lassen sich sogar in APO direkt reinladen!
Mit einem Knopfdruck kann ich jetzt die Phasen-Linearisierung ohne Verzögerung ein- und ausschalten.

Ergebnis:
Ja, es ist definitiv ein Unterschied hörbar! [Trotz nicht optimierter Abhörsituation]
'Mit' klingt etwas differenzierter und klarer.
'Ohne' klingt es etwas in-sich-geschlossener; nicht unbedingt schlechter.

Nachdem ich mehrere Songs immer wieder miteinader verglichen habe, habe ich mich für 'mit' entschieden.

Als nächstes ist dann die Entzerrung des Bassbereichs an der Reihe.
Allerdings bin ich mir hier noch nicht sicher, wegen des pre-ringing-Effektes.
Ich habe ihn zu meiner Recording-Zeit schon deutlich selbst nachvollziehen können; auch ohne extreme Filter-Einstellung.
Jeder Studio-Ingenieuer wird von Linear-Phase-Filtern im Bass abraten.

Naja, ich probiers einfach aus.
Der Aufwand ist überschaubar.

Gerne!
Die Frage ob es sich anders anhört stelle ich gar nicht in Abrede. Das eine oder andere kann besser gefallen. Die Frage ist: Welche Einstellung ist neutral? Und von da angefangen kann man es so drehen wie man möchte. Aber egal, wenn das so oder auf die andere Einstellung besser gefällt :prost:

Hi!
Bin begeistert. Danke an Euch!!!
Ich habe mal gegoogelt und nach pre-ringing gesucht.
Ich finde die Beispiele super weil man hier unmittelbar den Zusammenhang zwischen Filtersteilheit und Phase wiederfindet.
Ich muss auch mal mit der Simulation rumfummeln.
"Wie linearphasige Equalizer funktionieren | thomwettstein.com" https://thomwettstein.com/linearphas...izer-funktion/
Gruß
Arnim

Zitat:

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Zitat von walwal

"....Ein Anstieg der Laufzeit im Bass ergibt sich oft zwangsläufig durch die niedrigen Frequenzen. Die Anzeigeoption "...Laufzeit*Frequenz" skaliert darum die Laufzeit auf die Periodendauer der Signalfrequenz, was bei der Beurteilung der Verhältnisse im Bass und Grundton sehr hilfreich sein kann. Im Mittel- und Hochtonbereich ist diese Darstellung allerdings wenig hilfreich, die normale Laufzeitanzeige entsprechend aussagekräftiger...."

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Schau an, zwei Dumme ein Gedanke...

Zitat:

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Zitat von ArLo62

"Wie linearphasige Equalizer funktionieren | thomwettstein.com" https://thomwettstein.com/linearphas...izer-funktion/

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Sehr schöner Link! Danke.. :)

Zitat:

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Zitat von ArLo62

.......
"Wie linearphasige Equalizer funktionieren | thomwettstein.com" https://thomwettstein.com/linearphas...izer-funktion/
......

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Ja schöner Link, aber ich muss im Zitat kräftig hervorheben, wo das Problem liegt! Ich versuche mit IIRs und deren Phasendrehungen (Gruppenlaufzeiten) auszukommen, welche unterhalb der Hörschwellen liegen (egal wie schrecklich die Sprungantwort aussieht). Auch bei einer Grimm LS1 wird das linearphasige Filter (FIR) nur bei der Trennfrequenz zum HT eigesetzt um den resultierenden Allpass eines LR4 Filters zu kompensieren. Im Bass wird nur mit IIRs "gearbeitet".
:prost:

Zitat:

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Zitat von ArLo62

"Wie linearphasige Equalizer funktionieren | thomwettstein.com" https://thomwettstein.com/linearphas...izer-funktion/

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Danker für den Link.

Dazu muss man aber einiges anmerken. Denn der Anwendungsfall ist bei uns ein anderer. Wenn wir einzelne Zweige linearisieren, verändern wir minimalphasige Systeme. Da gibt es keinen Grund FIR-Filter zu benutzen. Im Gegenteil, IIR-Filter ziehen ja Amplitude und Phase gerade und erzeugen kein Preringing. Daher sind die zu bevorzugen.

Bei der Trennung per FIR haben wir auch einen Vorteil. Das Preringing zweier benachbarter Zweige wird nämlich auf Achse ausgelöscht, da es von beiden Zweigen invertiert zueinander ist. Unter Winkeln muss das natürlich nicht zwingend passen. Aber ob man das bei Steilheiten bis 100 dB/Okt hört, bezweifle ich ganz stark.

Hier jeweils ein linearphasiger Tief- und Hochpass bei 1 kHz mit 48 dB/Okt. Wie man sieht, ist das Preringing gegenläufig. Addiert man beide Impulse, ist es verschwunden.
Anhang 58495

Allerdings klappt das nicht, wenn man erst per IIR trennt und dann "über alles" die Phase entzerrt. Denn dann gibt es kein "Gegen"-Preringing, mit dem sich das des FIR-Filters auslöschen könnte. Das FIR-Filter zur Phasenkompensation sieht dann so aus:
Anhang 58494

Das heißt, es ist zu bevorzugen, die Wege per IIR zu linearisieren und dann mit FIR zu trennen, wenn man Linearphasigkeit haben möchte. Der Hardwareaufwand ist natürlich höher als bei einen fertigen Lautsprecher im Nachhinein die Phase zu linearisieren.

Bleibt dann noch die Raumeinmessung, wo auch gerne FIR benutzt wird. Solange die Korrekturen nicht zu stark sind (also breitbandige, leichte Korrektur), halte ich das auch für unkritisch. Und sinnvollerweise korrigiert man ohnehin nicht höher als im Grundton, da sonst die erste Wellenfront zu stark verbogen wird.


PS: die Diagramme wurden mit VACS erstellt und die Impulsantworten mit rePhase. Beides ist kostenlos verfügbar.

Hallo Nils,

vielen Dank für die Ausführungen!

D.h. ich sollte meine in Post #50 gezeigte 'FIR-Phase-Linearization' besser noch mal umbauen, oder?


Grüße
Matthias

Zitat:

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Zitat von Darakon

D.h. ich sollte meine in Post #50 gezeigte 'FIR-Phase-Linearization' besser noch mal umbauen, oder?

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Ich sage es mal so: wenn du das Preringing nicht hörst, ist es doch egal. :)
Ansonsten versuche doch mal, es mit steilen Filtern hörbar zu machen. Mit einem Hochpass mit 1000 dB/Okt (oder gleich Brickwall-Filter) und nur einem Zweig solltest du es sofort hören können.

Zu Ergänzung gebe ich mal meine bescheiden gemeinte Erfahrung der letzten 10 Jahre mit FIR Filtern zum besten:

Die Zeit sehr steilflankiger FIR Trennungen währte damals nur ganz wenige Tage und wurde durch (je nach Treiberverhalten) möglichst flache, linearphasige FIR Filterung abgelöst. Meist nutze ich 48dB/Okt Filter mit "milder" FIR Treiberlinearisierung, inkl. über alle Wege reichende Sprungantwortoptimierung (sprich: entsprechende digitale Delays je Treiber). Im Anschluß nehme ich dann noch mit IIR PEQs eine (Moden-)Anpassung an den Raum und meinen Tonalitätsgeschmack vor. Dies alles (und mehr ;)) geht ziemlich einfach (nach wie vor) mit dem DEQX PDC-2.6p. Vermutstropfen ist, dass (um TV kompatible Latenz zu erhalten) die FIR Filterung erst ab ca. 300Hz einsetzbar ist.

Ach so... Edit rief gerade noch rüber, dass Preringing bei meiner Methode kaum ein Thema ist, sondern erst bei steilen Filtern und "agressiverer" FIR Glättung eintritt.

Bitte Aufpassen. Hier wird grad zu viel in einen Topf geschmissen.
Ein FIR Filter kann erstmal eine beliebige Impulsantwort abbilden.
Preringing ist keine allgemeine Eigenschaft eines FIR Filters, es ist eine die man wollen muss.

Oft werden mit FIR Filtern linearphasige Filter gebaut.
Hier liegt das "Problem", wie schon von fosti angemerkt.
Ob das jetzt wirklich schlimm ist, ist eine andere Frage.
Wenn man es auf die Spitze treibt vielleicht.
Die Frage ist doch eher wann ein linearphasiges Filter Sinn macht.

Der große Vorteil den FIR Filter bieten ist das man sich die Impulsantwort eben direkt aussuchen kann, nix anderes ist so ein Filter.
Hierdurch bekommt man viel Freiheit beim Design.
Deswegen machen FIR Filter eigentlich immer Sinn, man muss sie nur richtig nutzen.
Das liegt dann rein am Anwender.
Man kann ein Chassis also auch mit FIR Filtern linearphasig entzerren

Zitat:

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Zitat von ArLo62

"Wie linearphasige Equalizer funktionieren | thomwettstein.com" https://thomwettstein.com/linearphas...izer-funktion/

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Hier werden Probleme aufgezeigt, jedoch in einem sehr extremen Beispiel.
Die Erklärung zu linearphasigen Filtern ist interessant, man muss dazu aber sagen das so normal niemand einen linearphasigen EQ implementiert.


Grüße

Zitat:

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Zitat von jones34

Bitte Aufpassen. Hier wird grad zu viel in einen Topf geschmissen.
Ein FIR Filter kann erstmal eine beliebige Impulsantwort abbilden.

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Stimmt, das war nicht eindeutig. Wenn ich oben von FIR gesprochen habe, meinte ich immer linearphasige Filter oder reine Phasenentzerrungen. Also explizit keine FIR-Filter, die IIR-Filter nachbilden. :)

Bezüglich FIR Weichen und pre-ringing und dessen Hörbarkeit gibt es ein AES Paper aus Finland.

Wenn ich mich richtig erinnere wurden auch IIR Weichen diesbezüglich untersucht.

Gruss

Charles

Edit: der Name des Papers lautet:"Perceptual Study and Auditory Analysis on Digital Crossover Filters"

Ich nehme an, dass das folgende Zitat aus den Folgerungen bedenkenlos gepostet werden darf:

Subjective tests with headphones and loudspeakers showed that for LR filters the audibility of phase distortion can be predicted by group delay errors. But FIR filters of high order produce audible artifacts because of time smear created by extensive ringing. LR filters of order 8 or less and FIR filters of about 600 were without problems. These safety limits should be respected.

"...AES E-Library


Perceptual Study and Auditory Analysis on Digital Crossover Filters


https://www.aes.org/images/e-lib/thu.../1/4/14825.png


The extensive research on the perceptual attributes of analog filters used for loudspeaker crossover networks does not necessarily apply to digital filters. In this study finite-impulse response (FIR) and Linkwitz–Riley (LR) digital crossover filters were examined for their perceptual artifacts. Subjective tests with headphones and loudspeakers showed that for LR filters the audibility of phase distortion can be predicted by group delay errors. But FIR filters of high order produce audible artifacts because of time smear created by extensive ringing. LR filters of order 8 or less and FIR filters of about 600 were without problems. These safety limits should be respected...."

Sehe gerade, dass ich hier nicht der frechste bin ...... ;)

Ich habe nur mehr Zeit zum Suchen, das ist alles.:)

600. Ordnung wahrscheinlich unter Winkeln bei laufzeitverzögerten, überlagertem Hoch- und Tiefpass, oder? Denn das Preringing von einem Hochpass alleine hört man schon viel früher.

Ich hatte das damals mit kurzen "Plopp"-Geräuschen oder ähnlichem getestet. Bei sehr steilem Hochpass konnte man das auch aus komplexer Musik problemlos heraushören. Aber zusammen mit dem Tiefpass ist es dann ja nur noch unter Winkeln vorhanden.

Übrigens schwingt das Preringing immer mit der Frequenz des Filters. Das heißt, bei mehreren linearphasigen PEQs bekommt man mehrere Preringings, die sich überlagern, also ein Frequenzgemisch. Die Hörbarkeit davon zu untersuchen, ist wohl kaum möglich, weil die die Filter ja beliebig sein können. Ich benutze jedenfalls nur minimalphasige PEQs bis in den Grundton für die Raumanpassung.

@Jones:
hast natürlich recht.

Mit IRs lässt sich noch so viel mehr anstellen.
Habe sie früher häufig genutzt beim Abmischen.
zB Faltungshall:
https://www.audioease.com/altiverb/
Samples von Hardware:
http://littledevilstudios.com.au/201...lse-responses/
Gitarren-Verstärker inklusive Mikrofonierung:
https://line6.com/support/topic/1707...onses-ir-here/

Theoretisch läßt sich damit die IR jedes analogen Equipments einfangen und auf ein anderes Signal (original-getreu; zumindest für einen definierten Zustand) spiegeln.

In der Studio-Szene gehören Imulse Responses schon seit ca. 15 Jahren zum Standard.
Es läßt sich damit vieles an (teuren) analoger Hardware emulieren.
Irgendwie wundert es mich, dass es in der HiFi-Szene noch nicht verbreiteter ist.
Wahrscheinlich ist das Interesse der Kunden nicht da ('das kann gar nicht gleich wie meine geliebte Hardware klingen') und Geld lässt sich damit auch nicht viel machen.

@walwal und Charles
Danke für die Info! Dann sollte sich meine Einstellungen locker im Rahmen sein.

Zitat:

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Irgendwie wundert es mich, dass es in der HiFi-Szene noch nicht verbreiteter ist.

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Mein Interesse, meine Musik über einen emulierten Marshall Stack zu hören, bewegt sich in sehr engen Grenzen. ;) Wobei vielleicht könnte man da ja Kammermusik hineingeben und es kommt so etwas ähnliches wie Apocalyptica heraus ......

Gruss

Charles

Hallo zusammen,
ich habe erst jetzt die Beiträge gelesen, da ich bisher kein dringendes Bedürfnis hatte und dann lieber alles zusammenhängend lese, wenn ich Zeit dazu habe.
Dabei ist mir das Papier „Filterfunktionen mit Mehrwegern“ von Nils (FoLLgoTT) im Post #4 aufgefallen. Seine Erkenntnisse der destruktiven Amplitudenaddition durch Phasenfehler treffen auf 3-Wege und 4-Wege Lautsprecher zu. Bei 2-Weger allerdings nicht. Ich habe seine Erkenntnisse in einem praktischen Versuch nicht nur nachvollziehen sondern auch die Lösung des Problems verifizieren können.
Der Testaufbau sah wie folgt aus:

• Mess-PC speist über externes Soundkarte ein miniDSP OpenDRC-8DA
• Die 4 im Versuch benutzten analogen Ausgänge gehen auf ein Widerstandsnetzwerk, das alle 4 Signale mit gleichem Pegel aufsummiert.
• Das Summensignal geht wiederum auf den Eingang der Soundkarte
• ARTA misst Amplitude, Phase und Gruppenlaufzeit, wie üblich, nur das Mikro ist durch das Summationsnetzwerk ersetzt.

Messung 1: Standard-Filter 4-Wege
Anhang 59032

Trennfrequenzen sind: 100 Hz, 400Hz, 2000 Hz. Alle TP und HP in LR24 parametiert. Die schwarzen Blöcke sind Platzhalter.
Die Ergebnisse decken sich sehr genau mit den Aussagen von Nils.

Messung 2: 4-Wege Filter mit Phasenkorrektur

Anhang 59033

Nun sind die schwarzen Blöcke durch zusätzliche TP und HP ersetzt, wodurch jeder Kanal die gleiche Anzahl von Filtern mit identischen Trennfrequenzen aufweist. Man könnte meinen, dass diese zusätzlichen Filter kaum Wirkung zeigen dürfen, da deren Trennfrequenzen relativ weit vom Arbeitsfrequenzbereich des jeweiligen Kanals entfernt sind. Das trifft von den Amplitudengang des jeweiligen Kanals zu, nicht jedoch bei dem Gesamtamplitudengang, der durch die entsprechenden Phasenkorrekturen absolut linear verläuft.
Mir war die Auswirkung der Phasenverzerrung bisher nicht wirklich klar und ich habe bisher immer mit EQs gearbeitet, um den Amplitudengang glattzuziehen.
Ich kenne nicht alle marktüblichen DSP Weichen, aber die miniDSP Weichen, können je Kanal nur max. 2 Frequenzfilter setzen, einen TP und einen HP. Allerdings kann man im PEQ-Bereich mit Biquads arbeiten, d.h. man lädt 5 Koeffizienten pro Filter. Die Koeffizienten errechnet man mit Hilfe eines EXCEL-Programms, das auf der miniDSP Seite zum Download zur Verfügung steht. Und mit diesem EXCEL Programm lassen sich zusätzliche Frequenzfilter mit 6dB/Oktave und 12dB/Oktave erzeugen. Um die LR24 Filter zu korrigieren, musste ich jeweils zwei 12dB/Oktave TP oder HT hintereinanderschalten, was prima funktioniert.
Hier die Screenshots der Messungen:

Anhang 59034
Anhang 59035 Anhang 59036

Viele Grüße

Thomas

PS: Nur als Hinweis. Die obigen Messungen betrachten nur das Signalverhalten der Filter. Chassis, Gehäuse, etc, die den akustischen Frequenzgang mitbestimmen, sind nicht berücksichtigt.
Der nächste Schritt ist dann die Gruppenlaufzeitentzerrung

Hallo zusammen,

Da ich üblicherweise der bekannten Vorgehensweise folge, als erstes die Chassis eines Lautsprechers 2 Oktaven unter und über den geplanten Arbeitsfrequenzbereich hinaus linear zu entzerren und dabei die untere Grenzfrequenz mit dem Linkwitz Transformationsfilter auf eine Qtc von 0,7 abstimme, habe ich ideale Chassis mit einem 12dB/Oktave Hochpassverhalten 2 Oktaven unterhalb der jeweiligen Trennfrequenz zu den bereits parametrierten Filtern zugefügt und die Antwort des gesamten Filters, also einschliesslich des akustischen Frequenzgangs der Chassis gemessen.
Dabei zeigte sich, dass die untere Grenzfrequenz der Chassis keinen Einfluss auf gesamten Frequenzgang oder den Phasengang hat. Die Gruppenlaufzeit im Subwooferbereich leicht geringer geworden.

viele Grüße

Thomas