Schallwand und Abstrahlung im Hochton / oberen Mittelton

[Gaga]

Hallo Armin,

nochmals vielen Dank für Deine Simulationen!

Den Vergleich von BW3- vs LR4-Trennung einer nicht so ganz echten D'Appolito habe ich hier an einem konkreten Beispiel gemessen.

Die Unterschiede im vertikalen Abstrahlverhalten waren, wie in Deiner Simulation, eher gering. Daher habe ich mich für die LR4, also steilere Trennung zur Entastung des HT entschieden.

Gruß,
Christoph

[ctrl]

Hallo,

ein Forum-User möchte ein LS-Projekt mit dem Einsatz einer 3'' MT-Kalotte (glaube es ist eine ATC SM75-150) realisieren und bat mich um ein paar Simulationen.

Als Tiefton ist ein 8-Zöller vorgesehen - denke da kommt unten noch ein Subwoofer dazu, vielleicht sagt der User hier noch was dazu. Die Schallwand soll 280mm Breite aufweisen.

Seine Wunschkombination sieht im HT einen Bliesma vor. Also breit abstrahlender HT mit bündelnder MT-Kalotte - eigentlich keine so gute Idee, aber man lernt auch aus Dingen die nicht funktionieren und so eine Simulation kostet ja nichts (außer etwas Zeit) und es macht Spaß spannende "schräge" Konzepte zu simulieren.

Wichtig: Bei allen Simulationen zeigt sich um 650Hz die Kantendiffraktion der hinteren Gehäusekante (Gehäuse hat nur 150mm Tiefe um Rechenzeit einzusparen), daher ist deren Auswirkung bei z.B. bei 90° größer als bei 30°. Bei tieferem Gehäuse tritt dies so nicht auf, bzw. ist zu tieferen Frequenzen verschoben und abgeschwächt.

1. Eine 3''-Kalotte auf gerader Schallwand und 34mm Hochtöner ohne Waveguide

Wie immer starten wir mit einem einfachen Gehäuse dies hat eine kleine 10mm Zier-Fase.
BxHxT ist 280mm x 500mm x 150mm. Der HT sitzt möglichst weit oben an der Schallwand, der Rest verteilt sich darunter.


Die Trennung wird mit LR4@500Hz und LR4@2000Hz realisiert und sieht wie folgt aus:

Die Phasenlage geht in Ordnung und die Zielfunktionen sind auch gut getroffen, die Simulation sollte also diesbezüglich keine Probleme bereiten.

Das normierte horz. Sonogramm und zugehöriger Frequenzgang:

Das ist eine absolut üble horizontale Abstrahlung und für deren Korrektur müsste auf Achse der FG breitbandig um 3-5dB abgesenkt werden, was definitiv im Direktschall hörbar wäre. Da könnten auch die schönsten Fasen nichts mehr retten.


Wenn wir uns mal nur die MT-Kalotte betrachten (normiert auf 0° + nicht normiert):

Bei um <=2kHz schlägt die Kantendiffraktion zu. Ansonsten lässt die Kalotte bis 3kHz nichts anbrennen. Potential ist auf jeden Fall da!

Laut Test der Volt VM753AOS in HH 2018-4 (ist die baugleich zur ATC SM75-150??) sollte der Einbruch auf Achse bei 5kHz erfolgen, in der Simu sind es über 7kHz, falls baugleich passt es da nicht ganz.


Liegt auf der Hand im HT eine Schallführung zu verwenden. Da muss der Seas-DXT herhalten - schon wieder...

Falls jemand die große Wavecor-Kalotte mit Waveguide Zuhause liegen hat, würde ich mich über eine PN mit den Maßen der Kalotte + WG sehr freuen.


2. Eine 3''-Kalotte auf gerader Schallwand und Seas DXT

An der Schallwand hat sich nichts geändert, nur dass der DXT den Bliesma ersetzt.


Die Trennung wurde etwas verändert und zeigt nun LR4@700Hz und LR4@2500Hz. Man kann wahrscheinlich etwas tiefer als 700Hz trennen. Die 2,5kHz Trennung kommt dem DXT zugute und nutzt die MT-Kalotte besser aus (so sollte Klirr praktisch nicht vorhanden sein):


Das normierte horz. Sonogramm und zugehöriger Frequenzgang:

Das sieht schon bedeutend besser aus.
Da der User keine Verrundung oder ähnlich komplexes haben möchte, bleibt für die Optimierung nur die seitliche Fase - dazu später mehr.

Gruß Armin

[ctrl]

...
3. Optimierung der Fase

Zur Optimierung der Abstrahlung wurde die seitlichen Fasen optimiert.

Hier die normierten horz. Sonogramme mit folgenden Fasen:
10mm 45°, 20mm 45°, 30mm 30°, 30mm 35° und 30mm 40°


In der letzten Variante sind die Einflüsse der Kantendiffraktion um 2kHz fast eliminiert (auf Kosten von etwas unruhigerem Abstrahlverhalten über 4kHz).

Für diese Variante etwas mehr Details mit (alles ohne Glättung)
1) norm horz FG
2) norm vert FG nach oben
3) norm vert FG nach unten
4) norm horz. Sonogramm 180°
5) norm vert. Sonogramm 180°

Denke das sieht ganz vernünftig aus und das Gehäuse ist weiterhin sehr einfach zu erstellen:



UPDATE: Eine Sache muss noch nachgereicht werden.
Die "early reflections" als Annäherung für die Raumkurve in einem "typischen" Hörraum bei linearem FG-Verlauf auf Achse.

Das sieht meiner Meinung nach sehr gut aus. Gerade im kritischen Präsenzbereich ist eine flache Senke in der Raumkurve zu erwarten ohne dass der FG auf Achse gesenkt werden muss. Das sollte detailreiches Hören ohne Aggressivität bei höheren Schalldrücken ermöglichen.

Gruß Armin

[BDE]

Vielen Dank für Deine Simulationen, immer wieder aufschlussreich!
Ich hoffe derjenige überlegt es sich noch einmal mit dem HT…

[Simon]

Hallo,

ich oute mich mal als Ideengeber dieses Projektes und möchte Armin auch an dieser Stelle meinen riesen Dank aussprechen.

Mein Trugschluss war, dass Mitteltonkalotten sehr breit abstrahlen und der Bliesma diesbezüglich sehr gut passen müsste.
Dass die kleine Schallführung des ATC SM75-150 aber einen derart großen Einfluss auf die Abstrahlung hat, hatte ich nicht erwartet.

Mit der Aufweitung unterhalb von 600Hz kann ich leben.
Ein 25er wäre möglich, ändert daran aber nichts. Wenn dann müsste wohl ein 38er oder zumindest 30er her.
Mein Konzept sieht aber einen 20er TT vor, der untenrum entweder mit einem 46er oder mehreren 25ern erweitert wird.

Das Verhalten des Bliesma zwischen 2 und 5kHz ist in Kombination mit der MT Kalotte aber nicht akzeptabel.
Jetzt ist die Frage, ob ich auf ein Hochtöner umsteige, der in einem Waveguide sitzt oder ob ich eine Schallführung für einen meiner vorhandenen HT baue.

Und freundlich grüßt
der Simon

[Gaga]

Hallo Simon,

ich oute mich mal als Ideengeber dieses Projektes

Das finde ich gut. Lass uns doch wissen, ob und ggf. wie Du das Projekt weiter verfolgst.

Gruß,
Christoph

[roomcurve]

Leider bündeln Kalotten sogar mehr als Konuschassis mit dem gleichen effektiven Durchmesser, ein Grund warum ohne Waveguide-HT eher die 50mm als die 75mm Mitteltonkalotten praxistauglich sind, während man bei Konusmitteltönern oft auch noch 80-100mm Chassis nehmen kann (bei üblichen Trennfrequenzen).

[Gaga]

Moin,

Leider bündeln Kalotten sogar mehr als Konuschassis mit dem gleichen effektiven Durchmesser,

Ich habe das jetzt nicht für MT-Kalotten angeschaut - aber bei HTs ist dies so. Inverse Kalotten (Focal, Accuton) bündeln weniger, als Kalotten mit identischen Durchmesser...

Gruß,
Christoph

[roomcurve]

Ja, bei inversen ist das geometrisch durch die Abstände zu den Seiten so bedingt, somit bündeln nach außen gewölbte Kalotten noch mehr als Konuschassis. Bei Mitteltonkalotten kommt noch dazu dass sie in ihrem Arbeitsbereich eher wie ein idealer Kolben schwingen während sich bei einigen Konuschassis der effektive Durchmesser bei hohen Frequenzen verkleinert, ergo weniger Bündelung.

[ctrl]

Das Verhalten des Bliesma zwischen 2 und 5kHz ist in Kombination mit der MT Kalotte aber nicht akzeptabel.
Jetzt ist die Frage, ob ich auf ein Hochtöner umsteige, der in einem Waveguide sitzt oder ob ich eine Schallführung für einen meiner vorhandenen HT baue.

Eine Schallführung mit mittelstarker Bündelung für den Bliesma zu entwickeln wird nicht ganz einfach. Bei stärker bündelnden WG entsteht auf Achse ein heftiger Einbruch meist um 10-15kHz (hängt z.B. vom Kalottendurchmesser ab).

Das hat Christoph/Gaga für den Seas-DXT ausführlich untersucht und Gründe aufgeführt warum dies beim DXT kaum auftritt.
Weiter hat Gustav für die AB-Wave ein sehr flaches Waveguide für den Bliesma entwickelt, das breit abstrahlt und den Einbruch auf Achse nicht zeigt. Ein so flaches Waveguide dürfte aber in deinem Fall zu wenig bündeln.

Beim Wavecor TW030WA11/12 als weitere Alternative bin ich mir nicht sicher ob die Bündelung passt. Das WG zeigt kein CD-Verhalten und laut Datenblatt eine "früh/schnell" zunehmende Bündelung.

Da selbst neugierig, werde ich mal ein flaches WG für den Bliesma simulieren, dann kannst du leichter entscheiden. Um dir vorab schon alle Hoffnung zu nehmen, bin ich mal skeptisch - Habe mit im Hochton aufweitender Abstrahlung keine gute Erfahrung gemacht, wenn ein möglichst linearer Achsen-FG angestrebt wird.

Gruß Armin

[Simon]

Ich habe noch ein Paar Scan Speak D3004/664000 im Regal.
Die hat original eine mini Schallführung. Abmessen ist wegen dem fixen Gitter kaum möglich. Ich gehe aber stark davon aus, dass die Wirkung zu gering ist.
Da die Scan genauso wie die Seas DXT eine 26mm Kalotte ist, könnte man sich wohl an deren Waveguide orientieren.

Und freundlich grüßt
der Simon

[ctrl]

Hallo,

wie versprochen nun die Simulation der 3''-MT-Kalotte plus Bliesma HT mit einem flachen WG. Das fasen-optimierte Gehäuse aus Post#63 wird weiterhin verwendet.

Wie in Post#62 unschwer zu erkennen war, ist der Bliesma HT ohne Schallführung in Kombination mit der MT-Kalotte nicht empfehlenswert. Selbst mit einem breit strahlendem Konus-MT dürfte die Abstrahlung nicht so richtig überzeugend ausfallen. Daher führt an einer flachen Schallführung eigentlich kein Weg vorbei.

Dazu starten wir mit einer Simulation des Bliesma HT in AxiDriver:

Das stimmt ganz gut mit den Messungen im Produktdatenblatt überein. Im Super-HT zeigt der Bliesma aufgrund der speziellen Kalotten-Herstellung bessere Eigenschaften als die Simulation der idealen Kalotte mit gleichmäßiger Materialstärke.

Wird der Bliesma in ein flaches Waveguide (Durchmesser 104mm, damit austauschbar gegen andere HT, die Tiefe des WG beträgt nur 6,5mm) gezwungen, ändert dies massiv die Abstrahlung:

Im Produktdatenblatt würde sich dies, auf den ersten Blick, nicht so gut machen. Die Resonanzstelle bei 15kHz dürfte in der Realität so (ausgeprägt) nicht auftreten. Der Achsen-FG zeigt keinen Einbruch und erinnert im Verlauf etwas an den des DXT.


Damit sieht die Skizze des LS (3''-MT-Kalotte plus Bliesma HT mit WG) wie folgt aus:



Als erstes der (nicht ganz faire) Vergleich der FG des Bliesma ohne WG im einfachen Gehäuse (mit der 10mm Zierfase, habe leider keine Simu des HT im optimierten Gehäuse), gegen der Bliesma mit flachem WG:

Die WG-Version zeigt eine milde Aufweitung um 3,5kHz, was problemlos auf Achse korrigiert werden kann. Ansonsten bedarf es wohl keiner weiteren Kommentierung warum die Version ohne WG nicht (optimal) funktioniert


Der gesamte LS mit LR4@700Hz und LR4@2500Hz simuliert sich dann wie folgt (wie immer, alles ohne jegliche Glättung):
1) LS SPL nicht normiert
2) norm horz FG
3) norm horz. Sonogramm 180°
4) norm vert. Sonogramm 180°
5) "early reflections" als Annäherung für die Raumkurve in einem "typischen" Hörraum bei linearem FG-Verlauf auf Achse

Die Filterflanken passen gut zu den Zielfunktionen und die Phasenlage geht ebenfalls in Ordnung.
Die FG zeigen ab 1kHz praktisch constant directivity Verhalten (mit leicht ansteigender Tendenz).
Dadurch strahlt die Bliesma-Kalotte trotz Waveguide für die verwendete MT-Kalotte noch etwas zu breit ab.
Gut zu erkennen ist dies auch in der simulierten Raumkurve, wonach die "Schallenergie" im Hochton ansteigt (ein leichter Abfall im Hochton wäre eigentlich erstrebenswert) - das war bei der Simulation mit der DXT-Kalotte in Post#63 ausgeglichener.

Hier müsste wahrscheinlich auf einen leicht fallenden Achsenfrequenzgang abgestimmt werden. Wie schon in Post#63 gefällt mir (im Sinne von persönlicher "Entwickler-Philosophie") die leichte Präsenz-Senke in der Raumkurve sehr gut.
Für den ersten Versuch bin ich doch erstaunt wie gut es funktioniert. Durch Optimierung des Bliesma-WG liese sich das Ergebnis sicher nochmal verbessern.

Als Referenz und zum Vergleich FG-Messungen (in 5° Schritten) der Genelec 8351A.
(Quelle: www.princeton.edu)
FG 0-90°

Gruß Armin

[wgh52]

Hallo Armin,

danke für Deine grosse Mühe und die lehrreichen Erklärungen!

[AR]

Hallo Armin,

ein dickes dickes Kompliment für Deine Simulationen! Super! Und vielen Dank!

Und wie es der Zufall so will, habe ich den DXT mit der ATC verbaut, obwohl vom Abstrahlverhalten nur geschätzt! Allerdings in einer 34cm breiten Schallwand mit r=16mm Rundung an den Außenkanten.und MT/HT um 20mm aus der Mitte versetzt. Getrennt mit LR 24dB bei 2,4kHz.
Aus Deinem Erfahrungsschatz: Macht das einen gewaltigen Unterschied?

Und hier noch eine bemerkenswerte "Referenzbox": Dutch&Dutch 8c

https://dutchdutch.com/wp-content/up...Sheet-2019.pdf

Gruß
AR

[AR]

..Fehlbrand.... Wie kann man einen Beitrag löschen?

[ctrl]

... Danke an alle fürs bauchpinseln

Ich habe noch ein Paar Scan Speak D3004/664000 im Regal.
Die hat original eine mini Schallführung. Abmessen ist wegen dem fixen Gitter kaum möglich. Ich gehe aber stark davon aus, dass die Wirkung zu gering ist.

Hab ich jetzt nicht simuliert, könnte sich aber etwas besser als der Bliesma messen, da selbst ein kleiner Step mit Verrundung eventuell noch eine positive Wirkung zeigt - optimal wird es sicher nicht.

Und wie es der Zufall so will, habe ich den DXT mit der ATC verbaut, obwohl vom Abstrahlverhalten nur geschätzt! Allerdings in einer 34cm breiten Schallwand mit r=16mm Rundung an den Außenkanten.und MT/HT um 20mm aus der Mitte versetzt. Getrennt mit LR 24dB bei 2,4kHz.
Aus Deinem Erfahrungsschatz: Macht das einen gewaltigen Unterschied?

Die Erfahrung ist nicht groß, deshalb muss ich alles simulieren
Kann dir da nichts Neues erzählen; breitere Schallwand -> Kantendiffraktion verschiebt sich zu tiefen Frequenzen, versetzte Chassis -> Effekt wird "verschmiert", bei besonders breiten ebenen Schallwänden wird der Hochton-FG meist unruhiger.

Wenn du mir den Abstand der Chassis von der oberen Gehäusekante, mitteilst kann ich das Ding bei Interesse einfach mal simulieren. Das Modell steht schon, daher macht es keinen Aufwand.

Gruß Armin

[AR]

Hallo Armin,

danke für das Angebot! Das werde ich sehr gerne annehmen.
Am Montag komme ich wieder nach Hause und werde messen.

Gruß & schönes Wochenenende
AR

[AR]

Hallo Armin,

nocheinmal danke für das Angebot!

Jetzt habe ich gemessen:
- die DXT-Kalotte hat einen Abstand von 8,5cm zur Boxenoberseite
- die ATC DSM 75 Kalotte 22,7cm, und
- der Bass 52,5cm.
Derzeit habe ich aber eine nahezu genauso breite Box obendrauf stehen, die die Schallwand nach oben um nocheinmal ca. 108cm verlängert.

Ich bin gespannt.
Gruß
AR

[ctrl]

Jetzt habe ich gemessen:
- die DXT-Kalotte hat einen Abstand von 8,5cm zur Boxenoberseite
- die ATC DSM 75 Kalotte 22,7cm, und
- der Bass 52,5cm.

Wieviel Zoll hat dein TT, das wird wohl kein 8'' Chasis sein?

Gruß Armin

[AR]

Das ist ein ein 12er (JBL 2203).

Gruß
AR