Liebe Mitleserinnen, Mitleser, Foristinnen und Foristen,
wer sich von Euch in letzter Zeit mit dem Gedanken getragen hat, Mitglied unseres wunderbaren IGDH-Forums zu werden und die vorher an dieser Stelle beschriebene Prozedur dafür auf sich genommen hat, musste oftmals enttäuscht feststellen, dass von unserer Seite keine angemessene Reaktion erfolgte.
Dafür entschuldige ich mich im Namen des Vereins!
Es gibt massive technische Probleme mit der veralteten und mittlerweile sehr wackeligen Foren-Software und die Freischaltung neuer User ist deshalb momentan nicht mit angemessenem administrativem Aufwand möglich.
Wir arbeiten mit Hochdruck daran, das Forum neu aufzusetzen und es sieht alles sehr vielversprechend aus.
Sobald es dies bezüglich Neuigkeiten, respektive einen Zeitplan gibt, lasse ich es Euch hier wissen.
Das wird auch für alle hier schon registrierten User wichtig sein, weil wir dann mit Euch den Umzug auf das neue Forum abstimmen werden.
Wir freuen uns sehr, wenn sich die geneigten Mitleserinnen und Mitleser, die sich bisher vergeblich um eine Freischaltung bemüht haben, nach der Neuaufsetzung abermals ein Herz fassen wollen und wir sie dann im neuen Forum willkommen heißen können.
Herzliche Grüße von Eurem ersten Vorsitzenden der IGDH
Phasenverzerrungen durch Frequenzweichen und wie man sie (nicht) behebt
@ fosti
Ich wäre durchaus dankbar für eine allgemeinverständliche Erklärung dafür, dass man Phasenverzerrungen durch (steile) Filter nicht durch Delays ausgleichen kann.
Und ich denke, damit bin ich gewiss nicht allein
ich versuche es mal:
Durch Filter entstehen natürlich Frequenzgänge, die man z.B. in Amplituden- und Phasengänge aufsplitten kann (die Übertragungsfunktionen sind ja i.A. komplexwertig...liegt an der Laplace-Transformation). Wenn die Phasendrehungen durch steile Filter zu extrem werden, kann das durch die erhöhte Gruppenlaufzeit hörbar werden (GLZ ist die Ableitung der Phase nach der Frequenz: Phasenänderung pro Frequenzänderung). Mit FIR Filtern kann man diese Phasendrehungen (Gruppenlaufzeiten) wieder entzerren....allerdings auf Kosten einer Grundlatenzzeit.....man bekommt in der Physik halt nix geschenkt. Allerdings sind übliche LR24 Filter bei einer üblichen Dreiwegbox bei ca. 500Hz und 2000Hz Trennfrequenzen was die GLZ angeht so harmlos, dass man auf den Aufwand einer Phasenentzerrung verzichten kann. Da behaupten Hai Enten zwar gerne das Gegenteil.....aber....
Die gezeigte Sprungantwort der Genelec sieht zwar schrecklich aus.....ist sie aber nicht, wie JG gerne behauptet.
Viele Grüße,
Christoph
P.S.: Mit (konstanten) Delays kann man da gar nix machen.....die Delays müssen frequenzabhängig sein, und das geht nur mit FIRs
Hi fosti,
mit allgemeinverständlich meinte ich eine Erklärung, die auch ein Holzwurm ohne weiterführende physikalische Bildung versteht.... Das bitte nicht als Angriff auf holzverarbeitende Berufe verstehen. Passt hier bloss, weil wohl gerade auch Tischler gerne mal Boxen bauen, weil sie sie das schön können, ohne sich um die technisch physikalischen Hintergründe allzuviele Gedanken machen zu müssen.
Um der Anschaulichkeit willen:
Ich trenne einen TT bei 2kHz. Das Filter verursacht eine Phasendrehung. Wohl in erster Linie bei der Trennfrequenz? D.h. die Frequenz 2 kHz kommt später aus dem Filter raus, als niedrigere Frequenzen ( weit ) unterhalb der Trennfrequenz?
Ist das soweit richtig?
Nun füge ich einen HT dazu, ebenfalls bei 2 kHz getrennt. Die Summierung passt perfekt mit Kreuzung 6 dB unterhalb der Summe.
Eigentlich müsste doch auch der HP des HT an der Phase drehen? Verzögert der alles, oder wieder nur die Trennfrequenz? Oder? Eine Beschleunigung wird ja wohl unmöglich sein?!?
Die Sprungantwort dieses LS wird eine Voreilung des HT-Anteiles zeigen?
Warum?
Verzögere ich nun den HT um jeweils 1 oder 2 oder n Periodendauern der Trennfrequenz, so dürfte sich am Summenfrequenzgang nix ändern? Oder doch? Der Scnittpunkt der beiden Zweige müsste immer noch 6dB unterhalb der Summe liegen? Bloss die Sprungantwort könnte irgendwann zu einer Einheit verschmelzen?
Wenn du nur den HT verzögerst, hast du doch irgendwie das von dir geforderte frequenzabhängige Delay? Oder nicht?
Oder schreib ich hier kompletten Mumpitz?
Am einfachsten kann man sich das veranschaulichen, wenn man einfach mal in VituiCAD oder einem anderen ähnlich funktionellen Programm etwas rumspielt. Damit unser geneigter Schreiner (bei uns sagt man Tischler) das nicht slber machen nmuss, habe ich das mal schnell zusammengeklickt.
Gehen wir erstmal von einem perfekten Treiber aus, linearer Frequenzgang, unendliche Bandbreite:
Phase ist 0° im ganzen Frequenzbereich, Gruppenlaufzeit (rechtes Diagramm, graue Linie, Skala links) ist folglich auch 0 ms.
Die Sprungantwort davon sieht dann so aus:
Perfekt.
Diesen Treiber gibts in der Wirklichkeit leider nicht, da wir es immer mit bandbegrenzten Treibern zu tun haben. Machen wir daraus mal einen perfekt beschalteten Hochtöner der bei 1 kHz LR24 angekoppelt werden soll. Zusätzlich geben wir ihm noch sein natürliches zu hohen Frequenzen abfallendes Verhalten mit, 2. Ordnung Tiefpass bei 25 kHz. Dann sieht das ganze schon so aus:
Hier sieht man jetzt die angesprochene Phasendrehung, und ein leichtes Ansteigen der Gruppenlaufzeit unterhalb der Trennfrequenz.
Die Sprungantwort wird schon etwas weniger ansehnlich:
Fügen wir mal einen passend beschalteten Tieftöner der in einem geschlossenen Gehäuse bis 50 Hz spielt hinzu:
Man sieht die weitere Gruppenlaufzeitverzerrung durch die Hochpass bei 50 Hz sehr deutlich. Dass die Phasen im Übergangsbereich nicht perfekt aufeinander liegen liegt übrigens an dem 25 kHz Tiefpass, der dreht da auch noch ein wenig an der Phase vom Hochtöner, und dem 50 Hz Hochpass beim TT ebenso. Wenn man die beiden weglässt bekommt man perfekt deckungsgleiche Phasenverläufe der beiden Treiber im Übergangsbereich. Die Phasenfehler sind hier aber noch so gering, dass wir in der Summation noch keine Auswirkungen sehen.
Die Sprungantwort des ganzen Systems sieht dann so aus, wie man das bei so einem System erwarten würde:
Das ist so der Idealzustand, den ein Zweiwegelautsprecher mit LR24 Trennung ohne FIR-Filter erreichen kann. Die akustischen Zentren liegen in diesem Fall exakt aufeinander, die Verzerrungen in der Sprungantwort kommen ausschließlich von der Weiche. So perfekt liegt das in der Realität meist nicht, insbesondere wenn Druckkammertreiber und Hörner im Spiel sind. Diesen Zustand kann man dann per Delay herstellen.
Wenn ich jetzt trotzdem versuchen will, das per Delay gerade zu schieben, gucke ich in die Gruppenlaufzeit, und sehe da: der Tieftöner hängt ca. ne halbe ms hinter dem HT her. Also bekommt der HT das als Delay drauf um das wieder gerade zu rücken:
(Damit die Phasengänge schön anschaulich bleiben habe ich dem TT ein negatives Delay verpasst, daher ist die Gruppenlaufzeit wieder bei 0)
Funktioniert nicht so geil, da der Phasenversatz durch den LR24 Filter auf Trennfrequnez genau 180° beträgt. Wenn ich den also durch ein einfaches Delay ausgleiche, sind die Treiber auf Trennfrequenz genau gegenphasig.
Also polen wir mal den Hochtöner um:
Und man sieht schon, so richtig geil wird das trotzdem nicht....
Nachtrag:
Zitat von kboe
Was passiert, wenn du den HT nicht um 0,5 sondern um 1 ms verzögerst und nicht invertierst?
Schöner wird das dadurch auch nicht:
(Disclaimer: Das Delay ist auf TT und HT aufgeteilt, der TT hat negatives Delay, der HT positives)
Richtig gehts halt nur mit einem inversen Allpass:
Der inverse Allpass ist leider nicht mit IIR-Filtern (Spulen, Kondensatoren, Widerständen, Operationsverstärkern etc.) darzustellen, das geht nur mit FIR-Filtern, die afaik nur digital realisiert werden können.
Ich hoffe das ist so verständlich genug.
Kurz: Gangunterschiede zwischen HT und TT die aus einem Tiefenversatz der akustischen Zentren der Treiber herrühren kann man (und sollte man, wenn man eh nen DSP verwendet) per Delay ausgleichen. Phasendrehungen durch Weichenfilter nicht.
Gruß, Onno
Geändert von Slaughthammer (28.10.2020 um 16:43 Uhr)
Grund: Bilder repariert
Ist korrigiert. Mir fällt gerade auf, dass man das auch an einem realen Beispiel hätte machen können, hätte auch alle Daten dafür hier. Naja, vielleicht morgen.
dann mach ich mal weiter. Ich hoffe so gut, wie Onno vorgelegt hat:
Zitat von kboe
....
Was passiert, wenn du den HT nicht um 0,5 sondern um 1 ms verzögerst und nicht invertierst?
....
Dann wird die Summation der beiden Weichenzweige evtl. nicht auf Achse passieren. Mann sollte es mit dem Delay auch nicht übertreiben, sondern eher immer das Minimum anvisieren. Das mit dem Invertieren der Weichenzweige ist immer ganz nützlich um das beste Delay rauszubekommen (nach dem maximalen Einbruch suchen). Schön kann man das z.B. bei der JBL 4430 sehen: Fig. 10 auf S.415 Die Summationsachse zeigt leicht nach oben, was für die nur 96cm hohe Box ganz praktisch ist: https://www.pispeakers.com/AES_v31_n6_p408.pdf
Zitat von kboe
.....
Was ist ein Allpass? Was ist ein inverser Allpass? Kann ich den aus L und C aufbauen? Welcher Weichenzweig bekommt den?
....
Ein idealer Allpass ändert nichts am Frequenzgang sondern schiebt in einem bestimmten Frequenzbereich nur die Phase. Das passiert wie Onno gezeigt hat "automatisch" auf der Trennfrequenz mit zwei LR4 Filtern (natürlich auch mit jedem anderen). Die Phase fällt an dieser Trennfrequenz nun schneller und führt zu dieser nicht schön aussehenden Sprungantwort. Ja, einen Allpass kann man passiv aufbauen. Was wir aber hier brauchen, ist ein inverser Allpass, der die Phase wieder anhebt um den Allpass auf der Trennfrequenz zu kompensieren. Das geht passiv nicht und auch nicht mit IIR Filtern (nomalen PEQs). Dazu braucht es ein "nicht kausales Filter" was sich nur mit FIRs bewerkstelligen lässt! Siehe auch im Grimm Whitepaper vorletzte Seite oben links
And this is the block diagram of the DSP firmware:5.1 Conversion
AP^-1 ist dieses inverse Allpass Filter.
Wie Du siehst sitzt der vor beiden Zweigen.
Ja die Sprungantzwort sieht danach top aus, so wie das Onno gezeigt hat. Aber LR4 Filter werden bei einem 3-Wegerich mit ca. 500Hz und 2000Hz nicht zu hören sein, auch wenn die Sprungantwort ohne das inverse Allpass Filter so "hässlich" aussieht. Grimmaudio spricht selber nur vom "icing of the cake" ...weil sie es können. Hörbar wird das maximal nur bei ganz bestimmten Musiksignalen sein....aber nicht bei "Smoke on the Water"......
Geändert von MOD Slaughthammer (28.10.2020 um 16:50 Uhr)
Grund: Bild repariert
ich gehe davon aus, dass du, statt den HT zu verzögern, dem TT ein negatives delay verpasst hast? Da die GLZ plötzlich auf null sinkt. Zudem glaube ich auch, dass du den active all pass block in Vituixcad genommen und dort im drop down Menü "Linkwitz-Riley phase linearisation" gewählt hast? Das ist natürlich etwas anderes als ein einfacher invertierender Allpass erster Ordnung. Sondern ein FIR Filter Block, zur linearisierung der Phasenverzerrung von eben LR-Filtern. "Normale" Allpässe funktionieren brigens auch mit IIR Filtern.
ich gehe davon aus, dass du, statt den HT zu verzögern, dem TT ein negatives delay verpasst hast? Da die GLZ plötzlich auf null sinkt.
Schuldig im Sinne der Anklage. Das macht den Phasengang einfach viel anschaulicher/einfacher zu verstehen. Hätte ich natürlich erwähnen können... *nachtrag*
Zitat von Dausend Acoustics
Zudem glaube ich auch, dass du den active all pass block in Vituixcad genommen und dort im drop down Menü "Linkwitz-Riley phase linearisation" gewählt hast? Das ist natürlich etwas anderes als ein einfacher invertierender Allpass erster Ordnung. Sondern ein FIR Filter Block, zur linearisierung der Phasenverzerrung von eben LR-Filtern. "Normale" Allpässe funktionieren übrigens auch mit IIR Filtern.
Darum schrieb ich ja auch inverser Allpass und nicht invertierender Allpass. Und ja, wiederum mein Vorgehen korrekt analysiert. Und es wurde ja auch schon vorher geschrieben, dass dieser inverse Allpass nicht mir IIR-Filtern realisierbar ist, daher habe ich das nicht noch einmal explizit erwähnt. Füge ich auch noch hinzu.
Zitat von kboe
Was passiert, wenn du den HT nicht um 0,5 sondern um 1 ms verzögerst und nicht invertierst?
Schöner wird das dadurch auch nicht:
(Disclaimer: Das Delay ist auf TT und HT aufgeteilt, der TT hat negatives Delay, der HT positives)
Gruß, Onno
Geändert von Slaughthammer (28.10.2020 um 16:48 Uhr)
Es gibt doch einen Weg, das (halb)analog hinzubekommen, nein eigentlich sogar zwei. Mittels subtraktiven Filters und digitalem Delay, womit nichts gewonnen ist, oder mit einem Filler Driver. Beides von John Kreskovsky aufbereitet (musicanddesign.com).
Tolle Beitrag, danke!
Das war mit ein Grund für Aurora. Endlich ohne EQAPO verschiedene Ansätze vergleichen können (was noch nicht so richtig perfekt funktioniert). Ichhöre aber wirklich keinen Unterschied - Event Opal mit sehr steilen Filtern zwischen HT/TMT, Filter mit rePhase erstellt.
In diesem Thread wurde das Verhalten eines Mehrwege-Lautsprechers bei einer Trennfrequenz von 1 kHz beschrieben. Die Wellenlänge bei dieser Frequenz beträgt 34 cm.
Heisst, wenn du 17 cm abseits der Stereo-Mitte sitzt, hast du 180° Phasenverschiebung, und somit eine völlige Auslöschung zwischen links und rechts. Ebenso ist der Diffusschall, d.h. der vom Lautsprecher abgegebene Schall, der nicht direkt den Hörer trifft, sondern ein oder mehrere male vom Raum reflektiert wird, und über diese Umwege erst beim Ohr ankommt, vollkommen zufällig in oder nicht in Phase mit dem Direktschall.
Ebenso hat man bzw. seine Ohren üblicherweise einen nicht identen Abstand zwischen den einzelnen Chassis / Wegen, was ebenso eine einhergehende Laufzeitdifferenz bzw. Phasenverschiebung bedeutet.
Sich diese simplen & gleichzeitig schwer vermeidbaren Gegebenheiten vor Auge zu führen sollte helfen, die Thematik in Relation zu setzen, und besser abschätzen zu können was der subjektiv wahrnehmbare Vorteil einer minimalen Optimierung bei der Trennung sein wird.
In diesem Thread wurde das Verhalten eines Mehrwege-Lautsprechers bei einer Trennfrequenz von 1 kHz beschrieben. Die Wellenlänge bei dieser Frequenz beträgt 34 cm.
Heisst, wenn du 17 cm abseits der Stereo-Mitte sitzt, hast du 180° Phasenverschiebung, und somit eine völlige Auslöschung zwischen links und rechts. Ebenso ist der Diffusschall, d.h. der vom Lautsprecher abgegebene Schall, der nicht direkt den Hörer trifft, sondern ein oder mehrere male vom Raum reflektiert wird, und über diese Umwege erst beim Ohr ankommt, vollkommen zufällig in oder nicht in Phase mit dem Direktschall.
Ebenso hat man bzw. seine Ohren üblicherweise einen nicht identen Abstand zwischen den einzelnen Chassis / Wegen, was ebenso eine einhergehende Laufzeitdifferenz bzw. Phasenverschiebung bedeutet.
Sich diese simplen & gleichzeitig schwer vermeidbaren Gegebenheiten vor Auge zu führen sollte helfen, die Thematik in Relation zu setzen, und besser abschätzen zu können was der subjektiv wahrnehmbare Vorteil einer minimalen Optimierung bei der Trennung sein wird.
Oh ha, viel geschrieben und nix gesagt.....im Gegensatz zu Onno's Beitrag ist das hier inhaltslos.
Wie passend, dass so eine Antwort von genau jemandem kommt, in dessen Alben man nichts ausser schlecht aufgestellten Boxen in akustisch unbehandelten Räumen sieht
Lieber selbst mal die Basics in Erinnerung rufen und in ein paar Matten Noppenschaum investieren, anstatt online aufwendigste Entzerrungen mit kleinem Effekt via teurem FIR DSP zu propagieren.
Ich kenne sehr gute akustisch behandelte Räume. Den in Geithain und den in der Wedemark. Wohnzimmer bleibt Wohnzimmer, da halte ich es mit Toole und auch Linkwitz, die das auch eher so sehen. Diese beiden behandelten Räume sind mir akustisch zu steril. Für jemanden, der Abmischen muss mag das durchaus erforderlich sein. Aber nicht zum Musik genießen. Da lege ich doch mehr Wert auf Behaglichkeit. Und da bringen mir möglichst gute Schallquellen mehr Vorteile als absorptive Umgebungen. Ein guter Lautsprecher in unserem nicht speziell akustisch behandelten Wohnzimmer (außer "Diffraktions-Deko" meiner Frau) macht mir mehr Spaß, als eine schlechte Quelle im einem behandelten Raum. Die RL901K hat mir bisher in unserem Wohnzimmer am besten gefallen. Leider etwas groß. Die neue RL921K wäre wohl ideal.
EDIT: Ich habe in meiner Familie 2 gehörmäßig gehandicapte Personen.....und die haben den guten Eindruck mit der RL901K bestätigt. Also bleibe ich dabei und lege mehr Wert auf die Quelle als auf den Raum. Der ist aber nun auch kein quaderförmiger gekachelter Operationsaal.