Feindynamik kann man messen - eine Begriffsbestimmung

[Rudolf]

Hier http://www.diy-hifi-forum.eu/forum/s...ht=Feindynamik wurde darüber diskutiert, wie sich die "Feindynamik" eines Lautsprechers hörbar auswirkt. Sofort klar war, dass es zuerst einer Definition bedarf, was "Feindynamik" eigentlich bedeuten soll. Deshalb komme ich vorweg zur Begriffsbestimmung. Eine Anregung dazu holte ich aus einer Diskussion über Lautsprecher"dynamik" allgemein.

Was ist Dynamik im Zusammenhang mit einem Lautsprecher?
Mancher meint, dass es dabei um die maximal erreichbare Lautstärke eines Lautsprechers gehen muss. Oder wenigstens um die Spanne zwischen minimaler Lautstärke und maximaler Lautstärke. Stelle ich aber einen Lautsprecher auf z.B. 120 dB ein, dann ist da nichts von "Dynamik" - es ist einfach nur "laut".

"Dynamik" hat zwar mit Lautstärke zu tun, gemeint ist aber die Fähigkeit, in möglichst kurzer Zeit von einer kleineren Lautstärke zu einer größeren zu wechseln - oder umgekehrt. "Dynamik" ist also "Lautstärkeänderung/Zeit".

Mir ist schon klar, dass ein Lautsprecher irgendwie noch dynamischer klingt, wenn er diesen Änderungsprozess nicht nur von 0-90 dB durchhält, sondern von 0-140 dB. Aber beschränken wir uns fürs erste einmal darauf, einfach die "Steilheit" dieses Anstiegs als Maß für Dynamik zu nehmen, ohne irgendeine Lautstärke festzulegen.

Berechtigterweise kommt sofort der Einwurf, dass man dieses Maß nicht unabhängig von der Frequenz sehen darf. Bei 4 kHz ist eine 25 mm Kalotte sicher "dynamischer" als ein Subwoofer-Treiber. Also behalten wir im Kopf, dass Dynamik frequenzabhängig bewertet werden muss.

Kommen wir zur "Feindynamik". Es herrscht wohl Einigkeit darüber, dass dieses Phänomen (wenn es denn signifikant ist) mit dem untersten Lautstärkebereich eines Lautsprechers zu tun haben muss. Es macht sicher keinen Sinn, so etwas unter der Hörschwelle des Menschen (0 dB) messen zu wollen. Vielleicht ist der Anstieg bei 10-20 dB eine sinnvolle Größe. Die genaue Lage und Ausdehnung dieses Bereichs wäre aber zu diskutieren.

Die "Grobdynamik" eines Lautsprechers wäre dann natürlich am oberen Ende der Lautstärkeskala zu messen. Auch hier müsste ein genauer Messbereich festgelegt werden oder ein Dynamik-Grenzwert, der dann bei einer lautsprecherspezifischen Grenzlautstärke über-/unterschritten wird.

Die drängende Frage ist natürlich: Wie messe ich diese Dynamik, also die Steilheit dieses Lautstärkeanstiegs, konkret?
Nichts leichter als das. In der Optik gibt es schon lange Verfahren, die Steilheit von Hell-/Dunkelkontrasten zu messen. In neuerer Zeit hat sich dafür die Modulationsübertragungsfunktion (MTF) http://de.wikipedia.org/wiki/Modulat...agungsfunktion durchgesetzt. MTF funktioniert nicht nur für Hell-/Dunkelkontraste, sondern genauso gut auch für Laut-/Leisekontraste. Bei ARTA ist MTF bereits eingebaut.

Wer also wissen will, ob Rms wirklich ein ausschlaggebender Faktor für Feinauflösung ist, misst einfach bei ein paar Chassis mit unterschiedlichem Rms bei möglichst geringer Lautstärke die MTF.

Rudolf

[JFA]

Hallo Rudolf,

"Dynamik" hat zwar mit Lautstärke zu tun, gemeint ist aber die Fähigkeit, in möglichst kurzer Zeit von einer kleineren Lautstärke zu einer größeren zu wechseln - oder umgekehrt. "Dynamik" ist also "Lautstärkeänderung/Zeit".

hmm, also eigentlich nicht. "Dynamik" IST ein Lautstärkeunterschied. Was Du da beschreibst ist eher die Ableitung der Dynamik nach der Zeit.
Wie dem auch sei, lassen wir es bei der Definition.

Deine Annahme ist also, dass dynamische Lautsprecher Lautstärkeschwankungen besser wiedergeben können. Dann müsste man Lautstärkeschwankungen genauer definieren.

Bei Kameras wird die Dynamik frequenzabhängig mit z. B. einem Siemensstern oder dem im Wikipediaartikel gezeigten Linienraster* gemessen. Wenn man das gleiche Grundprinzip bei Lautsprechern anwendet, dann entspricht das dem Frequenzgang: höhere obere Grenzfrequenz => mehr Dynamik.

Kann das denn so einfach sein? Frequenzgang messen und gut?

Gruß
Jochen

*Soviel ich weiß ist die Verwendung des Linienrasters nach aktuellem Normenstand nicht mehr aktuell, weil es zu viele Einschränkungen hat. Der Siemensstern mit Sinusmodulation hat etliche Vorteile.

[Diskus_GL]

Hallo,

Dynamik" ist also "Lautstärkeänderung/Zeit ..?!.... dann sind wir also beim Amplituden- Zeitverhalten... - denn im Amplitudenverlauf über der Zeit (Amplitude ja auch in db gemessen) bedeuten kleine Pegel = leise und grosse Pegel = laut!
Demnach wäre ja wohl eine möglichst schnelle Anstiegszeit (z.B. bei einer Sprungantwort) ein Mass für gute Dynamikeigenschaften...
...und wenn dann eine schlecht abgestimmte Box mit eine sog. Einschwingübertreibung daherkommt ist sie sogar noch dynamischer als das Orginalsignal....

Interessante Definition

Wenn ich mir mal so ein Musiksignal betrachte (wie z. b. auf http://www.hifi-selbstbau.de/index.p...=42&Itemid=197 oder http://www.hifi-selbstbau.de/index.p...t=6&Itemid=197) sehe ich recht schnell wo da Dynamik (also von leise zu laut) ist und was da "Feindynamik" ist, also kleinere Signaländerungen.
Je genauer der von der Box reproduziert Schalldruckverlauf dem Eingangssignal entspricht, desto besser sind ja auch die dynamischen Eigenschaften der Box... oder?

Grüsse Joachim

[JFA]

Wenn es um das Verhalten bei kleinem Pegel geht, dann wäre dieses Paper vielleicht interessant: http://www.klippel.de/uploads/media/...rrungen_03.pdf

Wenn Rms bei kleinen Pegeln einen großen Einfluss hat, dann müsste man es bei diesem Messverfahren sehen können. Problematisch ist dabei, wie bei allen akustischen Messungen, der schlechte Signal-Rausch-Abstand. Ich habe mal versucht, das gleiche Verfahren auf eine Impedanzmessung anzuwenden, leider ohne durchschlagenden Erfolg. Habe aber auch nicht allzu viel Arbeit reingesteckt.

Gruß
Jochen

[Rudolf]

"Dynamik" IST ein Lautstärkeunterschied. Was Du da beschreibst ist eher die Ableitung der Dynamik nach der Zeit.
Wie dem auch sei, lassen wir es bei der Definition.

Ich sehe, das war etwas zu gewagt von mir, gleich den kompletten offiziellen Begriff "Dynamik" umzudefinieren.
Im Hinblick auf die "Feindynamik" denke ich, dass kaum der komplette Dynamikumfang gemeint sein kann, sondern in einer lässigeren Sprachgebung die dynamische Änderung - im Sinne von "Tut sich da was oder nicht".
Ist aber nett, dass Du das fürs erste akzeptierst.

Deine Annahme ist also, dass dynamische Lautsprecher Lautstärkeschwankungen besser wiedergeben können. Dann müsste man Lautstärkeschwankungen genauer definieren.

Nicht "wiedergeben", sondern "folgen". Also: Wie weit und in welchem Zeitraum folgt der akustische Output dem elektrischen Input.

Bei Kameras wird die Dynamik frequenzabhängig mit z. B. einem Siemensstern oder dem im Wikipediaartikel gezeigten Linienraster* gemessen. Wenn man das gleiche Grundprinzip bei Lautsprechern anwendet, dann entspricht das dem Frequenzgang: höhere obere Grenzfrequenz => mehr Dynamik.

Bei der oben von mir behaupteten "volkstümlichen" Dynamikdefinition ist das so - ja.

Aber es bringt mich/uns völlig von dem "feinen" Teil der Feindynamik ab. Und zeigt mir auch, dass ich meine Vorstellungen noch mal neu ordnen (und auch überdenken) muss.

Ich glaube, wir sollten das im Augenblick nicht weiter vertiefen. Den Klippel werde ich selbstverständlich lesen.

Rudolf

[Diskus_GL]

Hallo Rudolf,

"Nicht "wiedergeben", sondern "folgen". Also: Wie weit und in welchem Zeitraum folgt der akustische Output dem elektrischen Input." ...
Wie ich es ja beschrieben habe... und das gilt auch und gerade für "Feindynamik" (im landläufigen Sinn).

Das ganze läuft auf eine gute Signalreproduktionstreue hinaus... wie so manches Andere auch...

Grüsse Joachim

[Franky]

Nächste Woche findet eine dreitägige Veranstaltung bei Klippel statt. Bin mal gespannt was mich da erwartet.

http://www.klippel.de/service/news/n...n-dresden.html

[Kripston]

Hallo,
vielleicht reicht ja mein Horizont nicht aus, das verlinkte Klippelpapier zu verstehen....
Kann mir mal jemand erklären, was das Paper, das IMHO geeignete Verzerrungsmessungen bei defekten Treibern beschreibt, die bei den üblichen Messungen verborgen bleiben können, mit dem Threadthema "Feindynamik" zu tun hat ?

Noch ist mir aus dem bisherigen Threadverlauf nicht klar geworden, was "Feindynamik" überhaupt sein soll.
(Zwischenmerkung am Rande: Und das zu Zeiten, wo die Tonträger, die kaum noch Dynamik, geschweige denn "Feindynamik" beinhalten, eher zunehmen)

Dynamik ist die Fähigkeit eines Wandlers, Lautstärkesprüngen ohne Kompression folgen zu können.
Nehmen wir mal ein System an, daß "locker" Dynamiksprünge zwischen z.B. 80-120dB "verschafft".....Kann mir jemand mal einen Grund nennen, warum es dies dann z.B. bei 40-80 dB nicht mehr schaffen sollte ?

Meine bescheidenen Erfahrungen mit "Feindynamik" sind da etwas ernüchternder:
Der Feindynamikbegriff stammt in erster Linie aus der BB-Ecke, und da insbesondere aus der Nische, wo BB's ohne Korrekturmaßnahmen betrieben werden, da die bösen Bauteile dem BB ja "Feindynamik" (und "Auflösung") rauben.

Für meine altersgemäß nachlassenen Lauscher hatten diese "feindynamischen" Teile meistens derbe Überhöhungen im Präsens- und Höhenbereich, was dem Ohr halt bei geringeren Lautstärken mehr "Feindynamik" oder "Auflösung" vorgaukelt.

Macht man dann solche Feindynamikspezialisten mal lauter, wird schnell klar, daß es sich bei den vorher beschriebenen angeblichen Vorteilen um derbe Frequenzgangfehler handelt und um sonst nichts.

So, nun kann das Hauen und Stechen beginnen.

Gruß
Peter Krips

[capslock]

Hallo Rudolf,

ich habe mich zwar jetzt nicht durch den Feindynamikthread gefressen, wohl aber Deinen ersten Post hier gelesen.

Wenn Du Lautstärkeänderung / Zeit anguckst, dann ist das sowas wie die Slew Rate bei einem OmpAmp oder generell Verstärker. Die wird normalerweise davon definiert, was für einen Ladestrom die Spannungsverstärkerstufe (normalerweise eine gesteuerte Stromquelle) liefern kann, um die Kapazität am Eingang der Endstufe zu laden (bei einem Sinus: umzuladen). Ein Verstärker hat eine Kleinsignalbandbreite, z.B. 20 MHz, ist aber in der Regel slew-rate-begrenzt, d.h. er kann kein Signal dieser Frequenz mehr mit vollem Ausgangspegel (Spannungsversorgung - Sättigungsspannung der Endstufe) ausgeben, sondern nur eines bei der kleineren Leistungsbandbreite.

Interessant wird es beim gleichzeitigen Wiedergeben von zwei Frequenzen. Wenn die höhere Frequenz so gerade eben am Slew-Rate-Limit liegt, dann wird zusammen mit der niedrigeren Frequenz das Limit überschritten, obwohl die niedrigere allein problemlos wiedergegeben werden könnte.

Übertragen auf Lautsprecher haben wir statt der Kapazität eine bewegte Masse, und um die zu beschleunigen, brauche ich eine Kraft (und wenn wir von Sinustönen reden, unterscheiden sich Beschleunigung, Geschwindigkeit und Kraft nur um einen komplexen Vorfaktor). Die Kraft ist gegeben als F= BxL x I. B nehme ich in erster Näherung als konstant an, um Durchschmelzen der Spule mache ich mir erstmal auch keine Sorgen, und dann sehe ich, daß ich mit beliebig hohem Strom auch jede beliebige Beschleunigung erreichen kann. Somit habe ich das Problem aber wieder auf den Verstärker zurückgeführt.


Unter Feindynamik stelle ich mir vor, ob ein Lautsprecher noch leise Signale an sich und dann aber vor allem bei Überlagerung mit lauten Signalen wiedergeben kann.

Und da spielt sehr viel rein:
- nichtlineares Verhalten von BxL und C (Rückstellkraft) als Funktion der Auslenkung
- nichtlineares Verhalten von B (z.B. aufgrund von Modulation des Flusses und magnetischer Hysterese im Eisen)
- Kompression aufgrund von Erwärmung der Spule
- mechanische Hysterese der Aufhängung
- turbulente Strömungen in Luft oder Ferrofluid

Vieles davon kann man durch THD und IMD-Messungen erfassen, aber halt nicht alles. Mechanische Hysterese und turbulente Strömungen wird man zumTeil im R_ms-Wert wiederfinden, abe es gibt halt auch sehr lineare Terme, die zu ihm beitragen, z.B. viskose Reibung (im Gummi, in Luft, solange keine Turbulenz beginnt), Aluspulenträger im Magnetfeld

[JFA]

Hallo Peter,

Kann mir mal jemand erklären, was das Paper, das IMHO geeignete Verzerrungsmessungen bei defekten Treibern beschreibt, die bei den üblichen Messungen verborgen bleiben können, mit dem Threadthema "Feindynamik" zu tun hat ?

unter der Voraussetzung, dass die Feindynamik ein irgendwie eingeschränktes der Membran bei kleinen Pegeln ist, dann müsste, nach meinem Verständnis, sich genau das in der Messung zeigen. Vielleicht nicht gerade in den instantaneous distortions, aber in der zeitlich angezeigten Differenz aus Eingangs- zu Ausgangssignal.

Macht man dann solche Feindynamikspezialisten mal lauter, wird schnell klar, daß es sich bei den vorher beschriebenen angeblichen Vorteilen um derbe Frequenzgangfehler handelt und um sonst nichts.

Gruß
Jochen

[Diskus_GL]

Hallo,

Interessant wird es beim gleichzeitigen Wiedergeben von zwei Frequenzen.

...was habt ihr nur immer mit (Sinus)frequenzen? Schall hat physikalisch nichts mit Frequenzen zu tun... und gerade bei der wie auch immer zu definierenden "Feindynamik" bin ich von irgendeinem sinusförmigen Schall oder LS-Verhalten weit weit weg...

Schaut doch mal ein Schallsignal an - da wird doch schnell augenscheinlich was hier "feindynamisch" ist und was "grobdynamisch" - wenn man denn eine Unterscheidung treffen will.
Andere bezeichnen das als "Durchhörbarkeit" oder "Detailtreue" einer Box. Warum also neue Begriff definieren... letztendlich wird eine Box mit hoher Signalreproduktionstreue auch durchhörbar und feindynamisch und detailtreu... Das zu "messen" ist da eine andere Sache... Nach meiner Einschätzung kommt man da mit transformierten Grössen (also z. b. irgendeine Frequenzabhängige Grösse) hier nicht weiter...

Grüsse Joachim

[capslock]

Alter Physiker-/Nachrichtentechnikertrick: man schaut sich das Phänomen im Zeitraum und im fouriertransformierten Raum, also hier Frequenzen an, und guckt, wo es konzeptuell einfacher zu erklären oder meßtechnisch zu erfassen ist.

[capslock]

Hier noch mal was zu "Feindynamik" in Lautsprechersicken:
http://www.hifi-selbstbau.de/index.p...ieft&Itemid=57

Interessant sind der rote Kasten und der letzte Kommentar (ganz unten). Leider viele Behauptungen und Hörensagen...

[Diskus_GL]

Hi capslock

Alter Physiker-/Nachrichtentechnikertrick: man schaut sich das Phänomen im Zeitraum und im fouriertransformierten Raum, also hier Frequenzen an, und guckt, wo es konzeptuell einfacher zu erklären oder meßtechnisch zu erfassen ist.

...das ist ja ok, das wurde ja schon oft versucht und offenbar fällt es ja schon schwer den Begriff überhaupt zu definieren, geschweigen denn die Empfindung dessen zu beschreiben noch gar ihn zu messen ( egal mit welchen Physiker/Nachrichtentechnikertricks...).

Für mich wird manches "ersichtlicher" wenn ich es ohne TransformatIon betrachte, und bei einem "Phänomen" das ja offenbar wesentlich mit einem zeitlichen Verhalten zu tun hat, wäre mir eine Transformation, die gerade den Zeitbereich eliminiert (zusammenfasst und ggf. noch statistisch mittelt) eher suspekt...

Aber vielleicht erklärt ja hier mal jemand was er überhaupt mit "Feindynamik" meint... Darum gings doch hier - oder!????

Grüsse Joachim

[fosti]

.....

Für mich wird manches "ersichtlicher" wenn ich es ohne TransformatIon betrachte, und bei einem "Phänomen" das ja offenbar wesentlich mit einem zeitlichen Verhalten zu tun hat, wäre mir eine Transformation, die gerade den Zeitbereich eliminiert (zusammenfasst und ggf. noch statistisch mittelt) eher suspekt...

.......

Grüsse Joachim

Oh, oh, oh Du bist schon so ein Sorgenkind, Joachim!!!
Tut mir echt leid, egal wie Du Deine Manger abgestimmt hast, aber Deine Argumentaionsweise ist leider (nach wie vor) auf Rosenquarz-Niveau. Ich habe schon mehrfach darauf hingewiesen, dass Du den Zusammenhang von Frequenz- und Zeitbereich bei einem linearen, zeitinvarianten System nicht verstehst (und dem sollten sich gute LS möglichst weit annähern)....aber mittlererweile sehe ich das eher von der humorvollen Art, also: weiter machen!

[Rudolf]

Aber vielleicht erklärt ja hier mal jemand was er überhaupt mit "Feindynamik" meint... Darum gings doch hier - oder!????

Wenn ich schon mit dem ganzen angefangen habe:
Es gibt sicherlich die "ahnungslose" Variante, bei der die Benutzer selbst nicht wissen, was sie eigentlich mit "Feindynamik" meinen.
Und dann gibt es die Diskussion, die rund um die Bedeutung des Rms-Werts aufgekommen ist. Es ist praktisch der Gegenpart zur thermischen Kompression, die häufig am oberen Lautstärkeende der Dynamik die Grenze setzt. Die Frage wäre "Wie (nicht)linear arbeitet ein Lautsprecher bei (aller)kleinster Lautstärke?" Gibt es echte "Anlaufschwierigkeiten"?
So etwas wäre auch abseits der Frage, ob man das beim Hören überhaupt wahrnehmen kann, von gewissem Interesse.

Rudolf

[Diskus_GL]

Hi Fosti,

Ich hoffe es ist nicht zu schlimm für Dich ...mit mir...

Ausserdem habe ich ja geschrieben, das es für MICH ersichtlicher ist... Wer mit Abstraktionen oder transfromierten Betrachtungen besser zurechtkommt kann es doch machen....
Ich hab nur oft auch hier den Eindruck, das nicht alle "den Zusammenhang von Frequenz- und Zeitbereich bei einem linearen, zeitinvarianten System" verstehen...

Grüsse Joachim

PS.: Im HSB Forum gibts ja einige, die untersuchen wollen, ob der Manger einem Linearen zeitinvarianten System näher kommt als andere Systeme... Was aber auch heisst, das alle bisherigen Boxen einem Linearen zeitinvarianten System nur nahekommen.... Weshalb es ja auch diese Diskussion hier gibt...

[Franky]

Ich weiß für mich und mein Hörerlebnis ziemlich genau was ich unter Feindynamik verstehe. Ich kann das hören aber mit einem ATB Precision nicht messen - definitiv. Ich weiß aber auch wie schnell man sein Ohr täuschen kann. Man mache mal einen kleinen schmalbandigen Peak z.B. bei ca. 2000Hz oder 4000 Hz und lasse den Rest so wie er ist. Bin auf Antworten gespannt. (mit DSP geht das am einfachsten)

[fosti]

...Die Frage wäre "Wie (nicht)linear arbeitet ein Lautsprecher bei (aller)kleinster Lautstärke?" Gibt es echte "Anlaufschwierigkeiten"?
So etwas wäre auch abseits der Frage, ob man das beim Hören überhaupt wahrnehmen kann, von gewissem Interesse.

Rudolf

Das wäre dann sowas wie ein Stip-Slick Effekt um die Nullage, was natürlich doof wäre. Aber ist das so? Und das wäre auch nicht mit einem Rms-Wert zu erfassen, es sei denn, er wäre durch solch einen Effekt bestimmt worden, was aber nicht seiner Ersatzschaltbildgröße entspricht (Rms ist im Thiele-Small-ESB nunmal konstant): wer misst misst Mist!

JBL hat ja mal Kondensatoren gleichspannungsmäßig vorgespannt, weil es bei der Polarisation des Dielektrikums wohl auch eine Art Stip-Slick-Effekt gibt.

[capslock]

Wenn ich schon mit dem ganzen angefangen habe:
Es gibt sicherlich die "ahnungslose" Variante, bei der die Benutzer selbst nicht wissen, was sie eigentlich mit "Feindynamik" meinen.
Und dann gibt es die Diskussion, die rund um die Bedeutung des Rms-Werts aufgekommen ist. Es ist praktisch der Gegenpart zur thermischen Kompression, die häufig am oberen Lautstärkeende der Dynamik die Grenze setzt. Die Frage wäre "Wie (nicht)linear arbeitet ein Lautsprecher bei (aller)kleinster Lautstärke?" Gibt es echte "Anlaufschwierigkeiten"?
So etwas wäre auch abseits der Frage, ob man das beim Hören überhaupt wahrnehmen kann, von gewissem Interesse.

Rudolf

Jupp. Eine Idee wäre es, den R_ms bei verschiedenen Anregungspegeln zu messen. Mit einer gescheiten Soundkarte (habe irgendwo noch 'ne 1212m) und entsprechend rauscharm ausgelegten Verstärkern sollte das kein Problem sein. Habe bei Hifi-selbstbau in einem Test eines PA-Mitteltöners gelesen, daß Q_m bei hohen Pegeln in die Knie geht - wohl wegen turbulent werdender Strömung. Das Gegenteil sollte man dann bei dicken Gummisicken und sehr kleinen Pegeln beobachten.