Filterfunktionen bei Mehrwegern

[FoLLgoTT]

Weil es immer wieder aufkommt, habe ich mal die Überlagerung der Zweige bei Mehrwegern mit IIR-Filtern simuliert. Das Problem ist, dass bei einer größeren Anzahl an Wegen und damit immer schmaler werdenden Bandpässen die Phasenlagen der Wege zueinander nicht mehr stimmen und sich keine rein konstruktive Überlagerung einstellt. Auch das Abstrahlverhalten habe ich simuliert.

Anmerkungen sind wie immer willkommen!

Filterfunktionen bei Mehrwegern

[ArLo62]

Boah Nils!
Das erklärt mir einiges. Das muss ich erstmal richtig verarbeiten.
Wie immer perfekt aufbereitet.
Danke und Gruß
Arnim

[Lauscher]

Hallo Nils,

klasse - sehr verständlich hergeleitet / erklärt

Danke

Viele Grüße
Jens

[Azrael]

Das muss ich erstmal sacken lassen. Das mit der FIR-Entzerrung schnalle ich noch, insofern mir schon klar, ist dass sich damit Phasen- und Amplitudengang getrennt behandeln lassen. Das mit den zusätzlichen Hoch- und Tiefpässen braucht aber wohl noch ein bisschen.....

Sehe ich das richtig, dass die zweite Methode, angewandt auf eine passive Weiche, die Anzahl der nötigen Bauteile verdoppelt?

Viele Grüße,
Michael

[wgh52]

Hallo Nils,

vielen Dank fürs Teilen Deiner Grundlagenerkenntnisse und -ergebnisse!
Nun bauen die meisten Leute ja nicht "vertikalsymmetrisch", sondern eher TT/MT/MH/HT Konfigurationen. Falls es nicht zu komplex oder zeitraubend für Dich ist, wären Erklärungen, im Besten Falle auch Simulationen, bezüglich des nicht symmetrischen Falles sehr lehrreich. Nebeneffekt wäre möglicherweise das Aufzeigen der Vorteile der vertikalsymmetrischen Anordnung, sowie der Kompromisse der "einfachen" Anordnung...

Vielen Dank!

[FoLLgoTT]

Sehe ich das richtig, dass die zweite Methode, angewandt auf eine passive Weiche, die Anzahl der nötigen Bauteile verdoppelt?

Da fragst du den Falschen. Es gibt bestimmt Tricks, die Anzahl der Bauteile zu verringern. Aber das ist nicht mein Metier.

Nun bauen die meisten Leute ja nicht "vertikalsymmetrisch", sondern eher TT/MT/MH/HT Konfigurationen. Falls es nicht zu komplex oder zeitraubend für Dich ist, wären Erklärungen, im Besten Falle auch Simulationen, bezüglich des nicht symmetrischen Falles sehr lehrreich. Nebeneffekt wäre möglicherweise das Aufzeigen der Vorteile der vertikalsymmetrischen Anordnung, sowie der Kompromisse der "einfachen" Anordnung...

Kein Problem. Ich habe einfach die oberen Treiber und den zweiten Hochtöner entfernt. Das sieht dann so aus:

Minimalphasig (ohne Korrektur):


Linearphasig:


Daran ist natürlich nichts optimiert. Weiterhin gilt auch hier der Hinweis, dass die Membrangröße und deren Effekt auf die Richtwirkung ausgeklammert ist. Gleiches gilt für die Gehäusegeometrie. Man sieht aber trotzdem schön, wie sich das Abstrahlverhalten durch die schlechtere Überlagerung verändert.

[BDE]

[...] Das mit den zusätzlichen Hoch- und Tiefpässen braucht aber wohl noch ein bisschen....[...]

Die zusätzlichen Hoch-/ Tiefpässe sind für den Frequenzgang der einzelnen Wege irrelevant da außerhalb des Übertragungsbereichs. Aber der Einfluss auf die Phase ist gegeben wodurch alle Wege gleich behandelt werden.

Die Abstrahlung des 4 Wegers sieht ganz gut aus! Bekommt man dies auch mit realen Chassis so "einfach" hin (in Bezug auf deren Durchmesser und der daraus resultierenden Bündlung)? Muss mir wohl mal die Bündelungsfrequenzen der LS Durchmesser und die realistischen Trennfrequenzen genauer anschauen...
Wie hast du die Abstände der Chassis ermittelt?

[FoLLgoTT]

Wie hast du die Abstände der Chassis ermittelt?

Das war in diesem Fall einfaches "Rumprokeln". Die Simulation war ursprünglich mal für das Konzept von Horbach und Keele gedacht. Da kann man die Abstände berechnen. Das halte ich aber angesichts des Ergebnisses mit Linkwitz-Riley 4. Ordnung nicht mehr für notwendig. An der Aries M kann man sehen, dass es auch in der Realität gut funktioniert. Da wurde ja die Variante mit IIR-Filtern + Phasenentzerrung implementiert.

[BiGKahuunaBob]

Hi Nils,

danke für die Unterlage.

• Trennung mit minimalphasigen IIR-Filtern, die die Phase verzerren
• Entzerrung der Phasengänge mittels FIR-Filter

Ist des nicht das was Grimm auch macht?

[Sathim]

Klasse - ich lese deine Publikationen immer wieder gerne, sehr lehrreich.

Wenn ich dann endlich meinen 3-Weger angehe, ist das hier schonmal gutes Futter.

[Darakon]

Hallo Nils,

abermals danke für die tolle Ausarbeitung!

[fosti]

Vielen Dank Nils...mal wieder!

Hi Nils,

danke für die Unterlage.

Ist des nicht das was Grimm auch macht?

Wobei die Grimms auch bei letzterem (Entzerrung des Phasengangs mit FIR) vom "Icing of the Cake" sprechen. Latenz muss man dann in Kauf nehmen. Auf deutsch: man kann den Teufel auch mit Beelzebub austreiben Viel interessanter finde ich die Empfehlung Filterung allgemein nur spärlich zu betreiben:

2.3 DSP loudspeaker crossovers done rightFrom the above we’ve learned that

• Heavy-handed correction exacerbates acoustical problems
• Sharp, linear-phase filters cause pre-ringing
• Targeting an exact linear-phase sum can cause
  pre-echos.
  In short, brute-force correction sounds grainy and smudgy. When you hear cymbals go “splash” instead of “crash”, it’s naïve DSP at work. So:
  
  • Do not shave off the hair, a nasty stubble will grow back.
  • Do not correct beyond the very beginning of the impulse response.
  • The gentler you correct, the wider the angle over which the correction still improves things.
  • Target a minimum phase sum.
    For the time being I would strongly recommend design- ing the correction manually. This rules out FIR as the main workhorse. For each bump or dip one corrects, one should know exactly where it comes from, and make sure that it isn’t better corrected for acoustically. Unfor- tunately, designing DSP filters does not relieve one from having to know one’s acoustics.

[FoLLgoTT]

Viel interessanter finde ich die Empfehlung Filterung allgemein nur spärlich zu betreiben:

Ja, das sind gute Hinweise. Ich bin auch gegen eine Brute-Force-Korrektur. Ich sehe zu, dass ich die einzelnen Wege immer erst minimalphasig korrigiere. Die Fehler (z.B. Resonanzen) sind ja ohnehin minimalphasig und lassen sich somit poblemlos mit IIR-Filtern ausgleichen. Und auf das letzte dB kommt es auch nicht an.

Beim Preringing habe ich mal einen Selbsttest mit sehr steilen linearphasigen Filtern gemacht. Bei einem Hochpass (Linkwitz-Riley bei 1 kHz) mit einigen Hundert dB/Okt konnte ich es problemlos hören. Da war allerdings nur der Hochtöner aktiv und nicht der Mitteltöner, der es ja unter 0° wieder ausgleicht. Jedenfalls sind aus meiner Sicht selbst 100 dB/Okt noch unkritisch. Und 48 dB/Okt sowieso.

Zur linearphasigen Summe: die Variante mit den zusätzlichen Hoch- und Tiefpässen erzeugt ja genau das. Am Ende kann man sich dann immer noch für eine Phasenentzerrung "über alles" entscheiden und im Blindtest prüfen, ob man Unterschiede hört.

[fosti]

Moin Nils

...an einer Stelle muss ich "Schlausch...."

Bei der Eckfrequenz ist nicht

Im Bereich der Eckfrequenz ist die Phasendrehung am größten.

sondern die Phasenänderung. Also am steilsten. Was dann Auswirkung auf die Gruppenlaufzeit hat. Die absolute Phasenänderung ist nicht bei der Eckfrequenz am größten, sondern hat "Halbzeit".

[FoLLgoTT]

Bei der Eckfrequenz ist nicht sondern die Phasenänderung. Also am steilsten. Was dann Auswirkung auf die Gruppenlaufzeit hat. Die absolute Phasenänderung ist nicht bei der Eckfrequenz am größten, sondern hat "Halbzeit".

Du hast völlig Recht. Ich ändere das heute Abend.

[wgh52]

Hallo Freunde,

zu Nils' Beitrag kann ich bescheidene Erfahrung zur Bestätigung beitragen.

... Jedenfalls sind aus meiner Sicht selbst 100 dB/Okt noch unkritisch. Und 48 dB/Okt sowieso...

Meine Erfahrung ist ähnlich, allerdings fand ich bisher keine Notwendigkeit mit >48dB/Okt. zu trennen und 48dB/Okt. hörte sich bei meinen bisherigen FIR Weichenimplementierungen auch vorteilhaft an.

Anmerkung: Berücksichtigt man das unterschiedliche Abstrahlverhalten der zu trennenden Wege, mag die Summation auf Achse ein mögliches Pre-Ringing kompensieren, unter Winkel ist das wegen des unterschiedlichen Richtverhaltens aber nicht der Fall und so kann Pre-Ringing dann trotzdem (über Reflektionen) stören! Also ist mbMn Pre-Ringing unbedingt zu vermeiden, z.B. durch flachere Filter (Beispiel 48 dB/Okt.). Messen kann man die Summation gegebenenfalls mit der Sprungantwort unter Winkel ( mit den zu trennenden Wegen angeschlossen!).

[phase_accurate]

Hallo Nils

Gratuliere, ein gutes Paper.

Aufgrund von Erfahrungen, welche ich vor Jahren mit einem FAST System gemacht habe, kann ich bestätigen, dass die Wirkung der zusätzlichen Filter nicht nur in der Simulation einen deutlichen Unterschied machen können. Da musste ich meinem Breitbänder einen Hochpass vorschalten, der den Frequenzgang des Tieftöners einigermassen nachgebildet hatte um eine korrekte Signaladdition zu bekommen. Die zusätzliche subsonische Entlastung hat definitiv auch nicht geschadet.

Gruss

Charles