Gruppenlaufzeit, Phase, Allpass und Delay

[FoLLgoTT]

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

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.

[phase_accurate]

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.

[walwal]

"...[h=1]AES E-Library
[/h][h=2]Perceptual Study and Auditory Analysis on Digital Crossover Filters
[/h]



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...."

[phase_accurate]

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

[walwal]

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

[FoLLgoTT]

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.

[Darakon]

@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/2014/07...responses/
Gitarren-Verstärker inklusive Mikrofonierung:
https://line6.com/support/topic/17076-li...s-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.

[phase_accurate]

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

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

[Yogibär]

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

  4-Wege-Filter ohne Phasenkorrektur.pdf (Größe: 270,94 KB / Downloads: 123)

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


  4-Wege-Filter mit Phasenkorrektur.pdf (Größe: 271,52 KB / Downloads: 128)

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:

[ATTACH=CONFIG]59034[/ATTACH]
[ATTACH=CONFIG]59035[/ATTACH] [ATTACH=CONFIG]59036[/ATTACH]

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

[Yogibär]

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