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Aktive Schallwandler Vollaktive und teilaktive Systeme

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Alt 31.03.2017, 22:43   #16
dipol-audio
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Zitat:
Zitat von P.Krips Beitrag anzeigen
...
Klar ist doch wohl, das ein Kardioid im unteren Bassbereich nur dann wie vorgesehen funktionieren kann, wenn er relativ großzügige Abstände z.B. zur Frontwand einhält.
...
Ja ...

die aber "nicht sein müssen" (um zu funktionieren) und auch geringer ausfallen dürfen als etwa beim Dipol, um einen großen Teil der Vorteile zu erhalten (alles ist hier abhängig von Wandabständen und Wellenlängen, das ist klar).

Beim Cardioid geht es im gesamtem Bassbereich (auch um und unterhalb der Schröderfrequenz) m.E. vor allem um "Universalität" unter wechselnden Aufstellungsbedingungen.

Die ideale "Tiefbassquelle" ist er für mich jedoch innerhalb eines akustisch kleinen Raumes ebenfalls nicht:

Für mich kommt da "der Schnitt" zu einem geeigneten Subwoofersystem eher ca. 1 Oktave unterhalb einer "erwartbaren" Schröderfrequenz im Wohnraum.

Und das ist für mich primär elektroakustisch/raumakustisch/praktisch motiviert, weniger jedoch "ökonomisch".
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Grüße aus Reinheim, Oliver Mertineit

Geändert von dipol-audio (31.03.2017 um 23:17 Uhr).
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Alt 31.03.2017, 22:52   #17
dipol-audio
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Zitat:
Zitat von David Beitrag anzeigen

...
Es gäbe also einen "besseren Weg", aber den wollen die wenigsten Hersteller gehen und die Endverbraucher wissen nichts davon. Aber selbst wenn sie verstehen würden worum es geht, sie würden dafür nichts extra bezahlen wollen, jedenfalls so lange nicht, als es dazu keine "umwerfenden Jubelberichte" in den Medien gibt.

Hallo David,

das wäre m.E. eine praktische Zusammenfassung des aktuellen Stands.
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Grüße aus Reinheim, Oliver Mertineit
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Alt 01.04.2017, 08:11   #18
David
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Oliver schrieb:
Zitat:
Auch hinsichtlich der Anregung von Raummoden unterscheiden sich die unterschiedlichen Typen von Tieftonquellen im modalen Frequenzbereich eines Raums weiterhin, d.h. "es ist nicht egal" welche Art Schallquelle ich einsetze unterhalb der Schröderfrequenz. Und sie werden auch nicht alle "ähnlich wie ein Monopol" ...
Wie schon geschrieben, habe ich da keinerlei Erfahrung. Vom Gefühl her sehe ich es eher so wie Peter, aber ich kann mich täuschen.

Könnte man diese Unterschiede messtechnisch nachweisen?

Warum ich das glaube: der erste Impuls (der Beginn der Welle, die sich mit ca. 340m/Sec. ausbreitet) mag ja noch "unterschiedlich daherkommen", aber wenige Millisekunden danach (also schon die erste Gegenwelle - wobei ich da jetzt sogar nur an die Längsmode denke!) ist es vorbei mit der Richtwirkung und alles ist wie immer.

Falsch gedacht?
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Gruß
David


Einen „Audio-Laien“ erkennt man daran, dass er sich viel mehr mit Audiokomponenten beschäftigt als mit Raumakustik, LS-Aufstellung und Hörplatzwahl.
Auch Personen, die noch wenig Wissen auf diesem Gebiet haben, oder solche, die Rat und Hinweise von Erfahrenen suchen, sind hier richtig.
Meine Auffassung von seriösen Vergleichstests: Klick mich - Die bisherigen Testergebnisse: Klick mich - Private Anlage: Klick mich
Grundsätzlich: Behauptungen die mir bedenklich erscheinen, glaube ich erst, wenn sie mir in Form eines verblindeten Vergleichs bewiesen werden konnten. Das gilt für das was ich selbst zu hören glaube, ebenso.
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Alt 01.04.2017, 11:19   #19
dipol-audio
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Zitat:
Zitat von David Beitrag anzeigen
...

Könnte man diese Unterschiede messtechnisch nachweisen?
...
Hallo David,

natürlich kann man das nachweisen, da steckt kein Mysterium dahinter.

Monopol, Dipol und Kardioid unterscheiden sich darin, welche Moden sie von welcher Position in Raum wie stark anregen. Daran, daß der Raum sich unterhalb der Schröderfrequenz modal verhält, ändern sie alle nichts.

Mal ein Gedankenspiel - eigentlich habe ich ja Literatur verlinkt wo alles gut erklärt ist - zur Veranschaulichung, bei dem man zunächst nur die Längsmoden im Raum betrachtet:

____________


>> Wenn ich für den (als Tieftonquelle üblichen) Monopol seine Position in kleinen Stufen variiere und ihn von der Frontwand zur Rückwand durch den Raum wandern lasse (stets die Schalldruckverteilung an interessierenden Hörplätzen messend) dann stelle ich fest, daß er stets Moden anregt, die an seiner jeweiligen Aufstellposition Druckmaxima im Raum haben. Bei diesen Eigenfrequenzen des Raums ich erhalte tendenziell Überhöhungen in den Frequenzgängen (je nach Messort unterschiedlich). Moden, die jedoch ein Schnellemaximum an der jeweiligen Position der Monopolquelle haben werden nicht angeregt, dort entstehen tendenziell Senken in den Frequenzgängen (je nach Messort wieder unterschiedlich).


>> Wenn ich das Gleiche jedoch mit einer Dipolquelle mache, entsteht ein bezüglich der Längsmoden komplementäres (entgegengesetztes) Verhalten: Es werden nun solche Moden angeregt, die an der jeweiligen Aufstellposition des Dipols ein Schnellemaximum (Druckminimum) haben. Der Dipol regt also von seinen jeweils versuchsweise eingenommenen Positionen genau diejenigen Längsmoden an, die der Monopol von derselben Position aus nicht anregen könnte.


>> Nehme ich bezüglich der Längsmoden aber einen Kardioid, dann ist das ein wenig so, als ob ich einen Monopol und einen Dipol (hier mit Längsausrichtung seiner Achse) "Huckepack" nehme:
Und tatsächlich kann man eine Kardioid Charakterisik als Überlagerung von Monopol und Dipol auffassen und man könnte einen Kardioid LS sogar technisch so aufbauen ...

Lasse ich den Kardioid nun "von vorn nach hinten" durch den Raum wandern, kann er sowohl Moden anregen (allerdings moderater) die an der jeweiligen Aufstellposition ein Druckmaximum haben als auch jene (allerdings moderater) die an der Aufstellposition ein Schnellemaximum (Druckminimum) haben.

____________


Die durch den Kardioid an den Messplätzen verursachten Frequenzgänge bezüglich der Längsmoden sind tendenziell "Mittellungen" aus den komplementären Mustern der ausgeprägten Maxima und Minima, wie sie Monopol und Dipol jeweils für sich allein verursachen würden: Damit ist ist der Kardioid als "Mischwesen" bezüglich der Längsmoden unempfindlicher gegen eine Verschiebung im Raum.

Das Verhalten bezüglich der Raummoden in Hoch- und Querrichtung ist ebenfalls ein "Mix" aus Monopol und Dipol. Die Anregung von Hoch- und Quermoden ist beim Dipol sehr stark vermindert bei Längsausrichtung seiner Abstrahlachse im Raum. Der Kardioid regt hingegen durchaus Hoch- und Quermoden an, jedoch nicht so stark wie der Monopol.

Alle diese Unterschiede sind bekannt, hinreichend untersucht und natürlich auch in der Praxis in jeweils realen Räumen "messbar":

Die "Kunst" - und auch damit zusammenhängender Diskussionstoff - ist es nun, wie man das gegebene Inventar unterschiedlicher Schallquellen - ggf. auch in Kombination - in einem konkreten Raum zur Erreichung bestimmter Anforderungen (u.a. Lage und Ausdehnung der gewünschten Hörzone) einsetzen kann.


Als "ein wenig böse" Analogie (wir können hier im Forum jedoch m.E. unmöglich die gesamte Thematik mit allen Optionen im Tiefton behandeln):

Wer nur übliche monopolare Haupt LS als (einzige) Tieftonquelle im akustisch kleinen Raum verwendet, ist in einer vergleichbaren Situation wie jemand, der "mit Dynamit fischen geht": Ich kann nur Größe und Ort der Ladung aussuchen aber "rummsen" tut es immer, und ich habe nie ganz unter Kontrolle "welche Fische ich erwischt habe":

Ich muss mich tendenziell zumindest auf einen größeren "Korrekturbedarf" und eine in Folge sehr eingeschränkte Zone guter Tieftonqualität einstellen.


Wer das Inventar der Schallquellen erweitert und optional auch Kardioide (etwa als Haupt LS) und Dipole (etwa als Subwoofer) für bestimmte Frequenzbereiche und an ausgesuchten Orten im Raum nutzt, der bekommt "Fischereiwerkzeug" in die Hand, welches bezüglich der Raummoden ähnlich wie "Angeln und Netze" agieren kann ...
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Grüße aus Reinheim, Oliver Mertineit

Geändert von dipol-audio (01.04.2017 um 12:48 Uhr).
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Alt 01.04.2017, 12:27   #20
Atmos
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Zitat:
Zitat von dipol-audio Beitrag anzeigen
....


>> Wenn ich für den (als Tieftonquelle üblichen) Monopol seine Position in kleinen Stufen variiere und ihn von der Frontwand zur Rückwand durch den Raum wandern lasse (stets die Schalldruckverteilung an interessierenden Hörplätzen messend) dann stelle ich fest, daß er stets Moden anregt, die an seiner jeweiligen Aufstellposition Druckmaxima im Raum haben. Bei diesen Eigenfrequenzen des Raums ich erhalte tendenziell Überhöhungen in den Frequenzgängen (je nach Messort unterschiedlich). Moden, die jedoch ein Schnellemaximum an der jeweiligen Position der Monopolquelle haben werden nicht angeregt, dort entstehen tendenziell Senken in den Frequenzgängen (je nach Messort wieder unterschiedlich).


........ ...
... obwohl ich keine Ahnung habe, schon gar nicht von Hifi, habe ich genauso die Positionen für meine beiden Subwoofer ermittelt und gefunden.

Es war und ist eine ganz spannende Geschichte, die jetzt mit den Basstraps eine Fortsetzung findet.
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Alt 01.04.2017, 12:41   #21
dipol-audio
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@Atmos

Die Natur (Naturgesetze, Physik, ...) fragt niemanden danach, ob er z.B. studiert hat:

Wer "an der richtigen Stelle" ansetzt, der bekommt entsprechende Ergebnisse.

Damit hat eine Beschäftigung mit naturwissenschaftlichen Zusammenhängen - auch im Experiment - für mich etwas sehr Tröstliches und Gerechtes:

Alle Menschen sind hier prinzipiell mit gleichen Chancen und gleichwertig ausgestattet, denn die Zusammenhänge sind für alle gleich.


;)
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Alt 01.04.2017, 17:44   #22
David
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Wieder mal super erklärt Oliver!

Habe es ein paar Mal gelesen und es wird dann immer klarer......



Was mir aber noch immer nicht ganz klar ist, das ist der Unterschied in der Funktion zwischen einem Dipol- und einem Cardioid-Subwoofer, denn in beiden Fällen wird rückwärts ein um 180 Grad gedrehtes Signal erzeugt. Beim Cardioid mit einem aktiven System (die einfachste Form davon besteht aus drei Subwoofern, von denen einer nach rückwärts strahlt und verkehrt gepolt ist) und beim Dipol wird der rückwärtige Schall des/der Chassis dafür verwendet.

Cardioid:


Dipol:
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Gruß
David


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Alt 01.04.2017, 18:08   #23
schauki
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Ist die einfachste Form ein Fließwiderstand (vor in den Öffnungen) und nur ein Chassis?
Bzw. dann eben mit 2 Chassis wobei das hintere entsprechend angesteuert wird.

Dipol zu Kardioid ist der Unterschied die "Verzögerung" des hinteren Chassis.

mfg
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Alt 01.04.2017, 18:28   #24
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Und bei entsprechend breitbandigem Einsatz auch eine Tiefpassfilterung der rückwärtigen Schallquelle: "Die Eigenbündelung" der vorderen Schallquelle nimmt mit der Frequenz zu, so daß zur Beibehaltung einer hohen "Rückwärtsdämpfung" die rückwärtige Schallquelle zu höheren Frequenzen hin abgeschwächt werden muss.

(Das gehört eher zur "praktischen Ausführung" nicht unbedingt zum Prinzip des Kardioids.)

Bei der klassischen "Resistance Box" mit Fließwiderstand (einer widerstandsbehafteten Öffnung im Gehäuse) auf der Rückseite, wird durch Abstimmung von Gehäuse und Fließwiderstand sowohl die benötigte (möglichst konstante) Gruppenlaufzeit als auch die gewünschte Tiefpasscharakteristik für die rückwärtige Schallquelle eingestellt.

Nimmt man einen (oder mehrere) Tieftontreiber anstatt des Fließwiderstandes als hintere Schallquelle, dann muss beides (Tiefpassverhalten, Laufzeit) elektronisch passend eingestellt werden, wie Richard schon schrieb.
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Alt 01.04.2017, 18:32   #25
David
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Zitat:
Dipol zu Kardioid ist der Unterschied die "Verzögerung" des hinteren Chassis.
OK, aber in der Praxis (zusammengestellt aus mindestens drei Subwoofern) ist das beim Cardioid (wird lt. Google so geschrieben) nicht zwingend der Fall. Ist bei diesen Wellenlängen auch ziemlich egal, denke ich.

Vor allem aber kann das nicht so sehr viel ausmachen, dass man da gleich von einem anderen System spricht.

Edit: Olivers Beitrag dazu habe ich erst jetzt gesehen, ändert aber an meiner Einschätzung nichts, vor allem geht es (mir) ja sowieso nur um Subwoofer.
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David


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Alt 01.04.2017, 18:43   #26
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Zitat:
Zitat von David Beitrag anzeigen
OK, aber in der Praxis (zusammengestellt aus mindestens drei Subwoofern) ist das beim Cardioid (wird lt. Google so geschrieben) nicht zwingend der Fall. Ist bei diesen Wellenlängen auch ziemlich egal, denke ich.

Vor allem aber kann das nicht so sehr viel ausmachen, dass man da gleich von einem anderen System spricht.

Die korrekte Verzögerung ist sogar entscheidend: Sie muss der wirksamen Pfadlänge (als Laufzeit) zw. vorderer und rückwärtiger Schallquelle entsprechen.

Bekommt man das nicht hin, entstehen andere Abstrahlcharakteristiken, z.B. eine "asymmetrische Acht" mit einem phasenverkehrten "Zipfel" nach hinten.

Daß die Abstrahlcharakteristik etwas mit Frequenz "driftet" muß nicht gleich ein "Beinbruch" sein, kann sogar in Einzelfällen gewollt sein.

Im Prinzip ist mit so einer Anordnung je nach Einstellung der Parameter ein stufenloser Übergang von "Monopol bis Kardioid bis Dipol" möglich: Soll weniger "zur Seite" abgestrahlt werden, könnte man z.B. etwas mehr in Richtung Dipol gehen.

Für einen "schönen Kardioid" mit hoher Rückwärtsdämpfung muss die Verzögerung zur Pfadlänge passen und ebenso muss der frequenzabhängige Pegel der rückwärtigen Schallquelle richtig "sitzen", sonst wird's nix mit hoher Rückwärtsdämpfung ...
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Alt 01.04.2017, 18:49   #27
David
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OK, ich nehme das einmal so zur Kenntnis.

Gibt es dazu irgendwo bewährten Bauvorschläge, oder ist das immer eine Sache, die man sich selbst erarbeiten muss?
Würde mich nicht davor scheuen, denn ich weiß ja worum es geht, aber vielleicht erleichtert es doch so Manches.
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Alt 01.04.2017, 19:13   #28
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Hallo David,

die öffentlich verfügbaren "Bauvorschläge", die ich selbst kenne, würde ich nicht empfehen ...

Wenn Du einen Kardioid Subwoofer mir "aktiver" rückwärtiger Schallquelle bauen willst, würde ich mich an Anleitungen im PA Bereich orientieren, wie man das z.B. aus zwei CB's "Rücken an Rücken" (oder auch "verdreht" gestapelt ...) mit einem digitalen Filtermodul deiner Wahl konfiguriert.

Entscheidend ist die richtige Wahl der Pfadlänge, denn die entscheidet darüber, in welchem Wellenlängenbereich die Abstrahlcharakteristik aufrecht erhalten werden kann und wie effizient die Anordnung bei tiefen Frequenzen ist.

Hier gibt es einen "Tradeoff" zwischen Wirkungsgrad und Bandbreite, wie fast immer.

D.h. den genutzten Frequenzbereich und die Pegelanforderungen sollte man gut kennen, damit man entsprechend planen kann. Wenn Du das hast, könnte ich Dir z.B. per PN Vorschläge für Pfadlängen machen.

Die 10. Handskizze von oben von Herrn Linkwitz fasst eigentlich die entscheidenden "Zutaten" für einen Kardioid zusammen:

http://www.linkwitzlab.com/H-U%20woofer2.htm

http://www.linkwitzlab.com/images/graphics/Cpract1.gif


Dort siehst Du die Zusammenhänge

Delay........................... T
Pfadlänge......................l
Schallgeschwindigkeit....c

mit T = l/c

Dabei ist zu beachten, daß auch das Tiefpassfilter der rückwärtigen Quelle bereits eine inhärente Gruppenlaufzeit hat, diese soll "konstant und passend" sein, ansonsten muss kompensiert werden.

Du siehst dort auch gleich, wie die Pfadlänge überschlägig bestimmt wird:

Es ist die wirksame Gehäusetiefe (zw. beiden Schallquellen, wenn sie "vorn und hinten" angeordnet sind) plus "nur einseitiger Schallweg" von der (z.B. vorderen) Schallquelle bis zur Kante der Schallwand. Hier muss ggf. sinnvoll gemittelt werden ...

Am fertigen Objekt kann die wirksame Pfadlänge evt. nochmals messtechnisch exakt bestimmt werden.
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Geändert von dipol-audio (01.04.2017 um 19:56 Uhr).
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Alt 01.04.2017, 19:54   #29
Thelemonk
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Das klingt erstmal nicht nach einem Hexenwerk, insbesondere da man mit FIR-Filtern Phase/Delay usw. perfekt einstellen kann. Ein "rantasten" wäre so möglich ohne den Lötkolben strapazieren zu müssen.

Allerdings ist die saubere, reproduzierbare, messtechnische Erfassung der Abstrahlcharakteristk etwas, was ich als aufwendig u. schwierig einschätze. Da brauch's schon etwas an Erfahrung damit das klappt. Simulationen wäre denkbar, aber auch hier ist die Hürde und Einarbeitungsaufwand schon recht hoch (z.B. Mit dem Acoustic Boundary Element Calculator).

Viele Grüße
Thelemonk
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Alt 01.04.2017, 20:18   #30
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OK, soweit verstanden. Im PA-Bereich wird rückwärts etwa mit der halben Membranfläche gearbeitet, ist das so in etwa passend?
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