Hörbarkeitsschwelle von (Gruppenlaufzeit) Group Delay

[teite]

Moin allerseits,

Jo hab nochmal nachgelesen und die Phasendrehung durch den Helmholzresonator ist bei der Resonanzfrequenz auch 90Grad. Allerdings dreht sich die Phase im Bereich um die Reso relativ schnell. Unterhalb der Reso läuft man dann in Bereiche bis 180Grad, was den akustischen Kurzschluss erklärt.

... was allerdings die zuvor zelebrierte Theorie der Wirkung der BR-Box irgendwie zsammenbrechen lässt ...

Aha, how so?
Die Theorie besagt, das es eine Schalladdition von Direktschall der Membran und dem BR-Port gibt.
Deine Behauptung, das der Schall aus dem BR-Port keine Rolle spielt, ist damit widerlegt.

Und Übrigens:
Oberhalb der Resonanz ist die Phasendrehung höher, unterhalb geringer (denn nur eine geringere Phasendrehung führt zum akustischen Kurzschluss)...

Ähm nein.

Welche Verfälschung gibt es durch eine Phasendrehung ausserhalb des Hörbereichs?
Wie ist das wahrnehmbar?

Auch Kinder, ist denn das soooo schwer zu verstehen?
Wie kommst Du immer wieder auf Phasendrehung ausserhalb des Hörbereichs?

Deine Annahme vom linearphasigem Lautsprecher (mit konstantem Group Delay zwischen 20kHz und 20Hz) ist einfach unrealistisch (von aktiven FIR-DSP-Boxen mal abgesehen).

Ähm, irgendwie reden wir aneinander vorbei.

Ich schrieb: "Im übrigen interessiert *mich* an dieser Stelle nur die Differenz des Group Delays zwischen oberere und unterer Grenzfrequenz des Hörbereichs."

Du schriebst: "Auch wenn es *dich* nicht interessiert ist die Phasendrehung zwischen Grund- und Oberwellen eines breitbandigen Signals bereits eine Verfälschung, welche (je nach Charakteristik des Signals) durchaus wahrnehmbar sein kann."

Ich schrieb: "Sämtliche relevanten Grund- und Oberwellen sollten im Hörbereich angesiedelt sein, oder widersprichst du mir da? D.h. wenn das Group Delay zwischen 20kHz und 20Hz identisch ist, reden ich von einem linearphasigem Lautsprecher. Mögliche Latenzen über alles sind nicht hörbar, zumindest nicht direkt."

Das ein frequenzneutrales Group Delay nicht mit analogen oder IIR-Filtern realisierbar ist, ist doch klar.

Also wenn du der Meinung bist, das eine Phasendrehung, bzw ein Group Delay, ausserhalb des Hörbereichs (20Hz-20kHz) hörbar ist, würde mich interessieren wie das kommt.

Interessieren würden mich allerdings noch wie die Hörschwellen an der direkten unteren Grenzfrequenz aussehen. Wenn man da bis 20Hz ein lineares Group Delay anstreben will, muss man entweder Lautsprecher haben die noch bis 10Hz leicht abfallend spielen können, oder lange Latenzen für den Subsonic Filter (egal ob elektrisch oder mechanisches Limit des LS) einkalkulieren.

cu,
Stefan

[Inder-Nett]

...weil das gehör für innere phasendrehungen nunmal weitgehend taub ist.

...behaupten zumindest die Hersteller, Händler, Besitzer und Protagonisten von 3- bzw. 4-Wege-Boxen.
Wenn Dem so wäre, dann würden nicht nahmhafte Studio-Ausstatter FIR-DSP-Systeme entwickeln, welche mit einem immensen Aufwand ausgerechnet diese Phasendrehungen vermeiden.

die hörschwellen wurden bereits untersucht und sind schon lange zeit bekannt.

Es gibt verschiedene Untersuchungen dazu und diese kommen zu teilweise sehr unterschiedlichen Ergebnissen.
Wenn man das eigentliche Problem erst einmal durchschaut und die verschiedenen Versuchsbedingungen verglichen hat, dann kommt man auch schnell dahinter, warum das so ist.

Die Theorie besagt, das es eine Schalladdition von Direktschall der Membran und dem BR-Port gibt.
Deine Behauptung, das der Schall aus dem BR-Port keine Rolle spielt, ist damit widerlegt.

Die Theorie wurde durch die von Dir zitierten Messungen nicht belegt.
Ich habe nicht behauptet, dass der Schall aus dem BR-Port keine Rolle spielt (Zitat: "Die Schallabstrahlung durch das Bassrohr sollte bei einer gut ausgelegten BR-Box eine untergeordnete Rolle spielen").

Inwiefern eine nicht belegte Theorie eine nicht aufgestellte Behauptung widerlegen kann ist mir schleierhaft

Ähm, irgendwie reden wir aneinander vorbei.

Dem stimme ich vorbehaltlos zu!

Also wenn du der Meinung bist, das eine Phasendrehung, bzw ein Group Delay, ausserhalb des Hörbereichs (20Hz-20kHz) hörbar ist, würde mich interessieren wie das kommt.

Ich habe das nicht behauptet, also muss ich es auch nicht begründen!

Interessieren würden mich allerdings noch wie die Hörschwellen an der direkten unteren Grenzfrequenz aussehen. Wenn man da bis 20Hz ein lineares Group Delay anstreben will, muss man entweder Lautsprecher haben die noch bis 10Hz leicht abfallend spielen können, oder lange Latenzen für den Subsonic Filter (egal ob elektrisch oder mechanisches Limit des LS) einkalkulieren.

Auch hier erliegst Du wieder dem gleichen Irrtum, welches allein auf die begriffliche Vermischung von Phasenverschiebung und Group-Delay zurückzuführen ist.
An der unteren Grenzfrequenz wirken die Filter oder die abfallende Flanke des Übertragungsverhaltens eines Lautsprechers als Hochpass.
Ein Hochpass hat kein Delay, im Gegenteil, die Phasenverschiebung eines Hochpasse ist (bei stationärer Erregung) negativ.

Dies ist am unteren Ende des Hörschallspektrums nicht relevant. Die negative Phasenverschiebung von Hochpass-Anordnungen in Frequenzweichen ist nur kritisch, wenn sie an einer Übergabe-Frequenz zu einem darunterliegenden Tiefpass (also an der Übergabe zwischen zwei Frequenzbereichen) stattfindet, weil dort sichergestellt werden muss, dass die Phasenverschiebung des Tiefpasses des niedrigeren Frequenzbandes passend zur negativen Phasenverschiebung des Hochpasses des höheren Frequenzbandes übergibt.
Dies lässt sich bei Filtern höherer Ordnung nicht ohne Phasendrehung sauber realisieren.

[Thilo Maurer]

Interessieren würden mich allerdings noch wie die Hörschwellen an der direkten unteren Grenzfrequenz aussehen. Wenn man da bis 20Hz ein lineares Group Delay anstreben will, muss man entweder Lautsprecher haben die noch bis 10Hz leicht abfallend spielen können, oder lange Latenzen für den Subsonic Filter (egal ob elektrisch oder mechanisches Limit des LS) einkalkulieren.

Auch hier erliegst Du wieder dem gleichen Irrtum, welches allein auf die begriffliche Vermischung von Phasenverschiebung und Group-Delay zurückzuführen ist.
An der unteren Grenzfrequenz wirken die Filter oder die abfallende Flanke des Übertragungsverhaltens eines Lautsprechers als Hochpass.
Ein Hochpass hat kein Delay, im Gegenteil, die Phasenverschiebung eines Hochpasse ist (bei stationärer Erregung) negativ.

Soso, ein Hochpass hat also kein Delay, na sehen wir uns halt dann nochmal dieses

Bildchen an. Auch oberhalb der Trennfrequenz hat der Filter ein positives GD.

Das ist eigentlich der Grund, warum ich diesen Thread ursprünglich gestartet hatte: Wo liegt die Grenze des hörbaren GD am unteren Ende des Hörbereichs? Welche Filter darf ich dann höchstens verwenden? Usw...

[Inder-Nett]

Das ist eigentlich der Grund, warum ich diesen Thread ursprünglich gestartet hatte: Wo liegt die Grenze des hörbaren GD am unteren Ende des Hörbereichs? Welche Filter darf ich dann höchstens verwenden? Usw...

...und wenn Du meine Beiträge aufmerksam gelesen hättest und versucht hättest, sie im Zusammenhang zu verstehen (statt Dich auf das Widerlegen von aus dem Zusammenhang gerissenen Halbsätzen zu fokusieren), dann wüsstest Du die Anwort längst.
...und dann wüsstest Du auch, warum der Hochpass des FIR-DSP ein Delay hat und warum dies nicht im Widerspruch zu meiner obigen Aussage (in ihrer Gesamtheit) steht.

[teite]

Hallo,

Das ist eigentlich der Grund, warum ich diesen Thread ursprünglich gestartet hatte: Wo liegt die Grenze des hörbaren GD am unteren Ende des Hörbereichs? Welche Filter darf ich dann höchstens verwenden? Usw...

Bis zum Beweis des Gegenteils gehe ich mal von 10ms aus. Durch die untere Hörgrenze kann sich das natürlich verschieben. Müsste man mal ein Programm schreiben, das solche Hörtests ermöglicht. Am besten so, das der Hörer sich langsam von grossem Delay zu kleinem rantasten kann, um zu erkennen worauf er achten muss. Leider geht das wohl nur mit Kopfhörern oder linearphasigen Lautsprechern.

Siehe auch die Auralisierungstests von Klippel, das war ziemlich professionell gemacht. Auch die Auswertung danach.

...und wenn Du meine Beiträge aufmerksam gelesen hättest und versucht hättest, sie im Zusammenhang zu verstehen (statt Dich auf das Widerlegen von aus dem Zusammenhang gerissenen Halbsätzen zu fokusieren), dann wüsstest Du die Anwort längst.
...und dann wüsstest Du auch, warum der Hochpass des FIR-DSP ein Delay hat und warum dies nicht im Widerspruch zu meiner obigen Aussage (in ihrer Gesamtheit) steht.

Wasn das fürn Geschwurbel, steh doch mal dazu, wenn du Unsinn geschrieben hast.
Im Niedermachen von anderen biste doch auch dicke da.

Ich hätte da noch einige Punkte bei denen ich dir definitiv nicht zustimmen kann. Im Sinne einer fruchtbaren Diskussion würde mich eine Antwort freuen.

1.

Eine gut ausgelegte BR-Box stellt für den Lautsprecher eher sowas wie einen akustischen Saugkreis geringer Güte dar, wobei die "Bass-Abstrahlung durch das Bassrohr" keine ernsthafte Rolle mehr spielt.

Die Pegel-Entlastung durch die die Membran weniger Hub macht, muss natürlich aus dem BR-Loch wieder rauskommen. Energieerhaltung und so.

2.

Allein die Tatsache, wie Du weiterhin mit dem völlig ungeeigneten Terminus "Group Delay" manipulierst, beweist, dass eine solche Diskussion keinen Sinn hat.

Über das Group Delay (aka Gruppenlaufzeit) als negative Ableitung des Phasengangs lassen sich sehr leicht Artefakte einer Übertragungsfunktion sichtbar machen und ihre Relevanz zu den Hörbarkeitsschwellen darstellen. Ich halte den Terminus und die Darstellung also nicht für ungeeignet, im Gegenteil wesentlich besser als Sprungantworten. (Kontext: Lautsprecher)

3.

2. Die "gut ausgelegte BR-Box" wird so bedämpft, dass sie sich gegenüber dem Lautsprecher wie ein akustischer Saugkreis geringer Güte verhält und damit lediglich die Nachgiebigkeit der Box in diesem Frequenzbereich (d.h. den Wirkungsgrad des Lautsprechers) verbessert.

Der Wirkungsgrad verbessert sich dadurch, das vordere und hintere Schallanteile des Chassis genutzt werden. Der Wirkungsgrad verschlechtert sich unterhalb der Tuningfrequenz (fb).
D.h. die Box wird nicht bedämpft, eher tendieren BR-Boxen dazu, eine unterdämpfte Güte zu haben.

4.

Oberhalb der Resonanz ist die Phasendrehung höher, unterhalb geringer (denn nur eine geringere Phasendrehung führt zum akustischen Kurzschluss)...

Die Phasendrehung ist natürlich unterhalb der Tuningfrequenz grösser. Auslöschungen bis hin zum akustischen Kurzschluss passieren wenn die Phasendrehung in den Bereich um 180Grad kommt. Das passiert aber nur in dem Bereich wo genug Schallleistung vom BR-Port abgestrahlt wird.

5.

Was ich immer mal wieder gelesen habe ist die Bemerkung, dass Phasenfehler oberhalb 3kHz nicht mehr wahrnehmbar sein sollen.
Problem ist nur, dass dieser Grenzwert auch bei einem 24dB-Filter mit 3kHz Trennfrequenz nicht einzuhalten ist, da es bereits unter der Trennfrequenz deutliche Phasenverschiebungen produziert.

Die aber noch unterhalb der bekannten Wahrnehmungsschwelle von 2ms GroupDelay sind. Deswegen ist das nicht hörbar. Du schreibst über Untersuchungen darüber die zu anderen Ergebnissen gekommen sind, hast du dazu Quellen?

6.

An der unteren Grenzfrequenz wirken die Filter oder die abfallende Flanke des Übertragungsverhaltens eines Lautsprechers als Hochpass.
Ein Hochpass hat kein Delay, im Gegenteil, die Phasenverschiebung eines Hochpasse ist (bei stationärer Erregung) negativ.

Nein, ein Hochpass 4.Ordnung wie ihn gängige BR-Boxen besitz, erzeugt eine Phasenverschiebung samt Group-Delay was hörbar ist.

Beispiel: Hochpass 4.Ordnung (Butterworth) bei 40Hz:







Der Unterschied zum Tiefpass ist nur, das die Phasenverschiebung zum Hauptteil nicht im Übertragungsbeiches des Hochpasses passiert.

Edit: sorry fuer die grossen Bilder, hab jetzt unter Linux grad kein Grafiktool das die vernünftig resizen kann.

cu,
Stefan

[Inder-Nett]

Im Sinne einer fruchtbaren Diskussion würde mich eine Antwort freuen.

Es hat nichts mehr mit einer fruchtbaren Diskussion zu tun, wenn Du einzelne meiner Sätze aus dem Zusammenhang reisst und daraus nach eigenem Gutdünken was bastelst, was dann natürlich leicht zu widerlegen ist.

So bleibt mir nichts anderes Übrig, als Dir das gleiche "Geschwurbel" an's Herz zu legen, statt den trügerischen Bildchen von Software zu vertrauen, deren Plausibilität Du offensichtlich nichtmal überprüft hast (sonst hättest Du sie nicht so kritiklos gepostet...)

PS:
Wenn ihr hier schon versucht, Screenshots als "Beweismaterial" anzuführen, dann wäre es zumindest angebracht, den Namen der verwendeten Software und die verwendeten Parameter mit zu erwähnen.
In den oben zitierten Beispielen sind nämlich einige Fehler drin und da wäre ich schon (im Sinne eines Erkenntniss-Gewinnes für mich) daran interessiert, zu wissen, mit welcher Software ich zukünftig grundsätzlich etwas skeptischer sein sollte.

[Kikl]

Schau dir doch einfach mal die Definition von group delay an indy-nett. Dann kann man weiterschauen.

[teite]

Hallo,

Es hat nichts mehr mit einer fruchtbaren Diskussion zu tun, wenn Du einzelne meiner Sätze aus dem Zusammenhang reisst und daraus nach eigenem Gutdünken was bastelst, was dann natürlich leicht zu widerlegen ist.

Nunja, ich habe nur Sätze gequotet wo ich anderer Meinung als du bin bzw der Meinung bin sie sind nicht korrekt. Das sie teilweise aus dem Zusammenhang gerissen sind bleibt nicht aus, sollte für dich als Autor doch kein Problem sein.

So bleibt mir nichts anderes Übrig, als Dir das gleiche "Geschwurbel" an's Herz zu legen, statt den trügerischen Bildchen von Software zu vertrauen, deren Plausibilität Du offensichtlich nichtmal überprüft hast (sonst hättest Du sie nicht so kritiklos gepostet...)

Meine Screenshots sind von WinIsdPro. Einem Subwoofer Simulations Programm, wo ich nur den EQ-Teil benutzt habe.

Die Shots von Thilo sind vermutlich von seinem selbstgeschriebem Kdsp, einem sehr interessanten Programm das sehr viele Möglichkeiten der Filterung am PC eröffnet.

cu,
Stefan

[Kingping]

Über das Group Delay (aka Gruppenlaufzeit) als negative Ableitung des Phasengangs lassen sich sehr leicht Artefakte einer Übertragungsfunktion sichtbar machen und ihre Relevanz zu den Hörbarkeitsschwellen darstellen. Ich halte den Terminus und die Darstellung also nicht für ungeeignet, im Gegenteil wesentlich besser als Sprungantworten. (Kontext: Lautsprecher)

ja, das stimmt, sprungantwort und waterfall sind ungeeignet, die übertragungsfunktion eines ls zu visualisieren.

ich weiss von leuten mit geschultem gehör, die die o500c mit und ohne fir verglichen haben, dass die änderungen subtil sind.
dazu muss man sagen, dass der tt mit 48db getrennt wird, was man bei einem 3-weger ohne fir gar nicht macht.
die posts finde ich allerdings auf die schnelle nicht...

um die hörschwellen überhaupt zu erreichen, braucht man schon ein trainiertes gehör, idealbedingungen, spezielle testsignale, elektrostatische kh, you name it.

[Inder-Nett]

sprungantwort und waterfall sind ungeeignet, die übertragungsfunktion eines ls zu visualisieren.

Ja, das wird von den Phasengang-Ignoranten gern immer wieder zelebriert, weil die Sprungantwort von Frequnez- und Phasengang im gleichen Maße beeinflusst wird.
D.h. ein System (egal ob Lautsprecher oder Vierpol) kann einen noch so linearen Frequnezgang haben, wenn der Phasengang verkorkst ist, dann sieht auch die Sprungantwort entsprechend miserabel aus.

Wer allerdings behauptet, dass man die Sprungantwort getrost ignorieren könnte, der hat die Bedeutung all der bemühten Mathematik nicht verstanden, denn das Verhalten eines Systems (egal ob Lautsprecher oder Vierpol) wird einzig treffend und vollständig beschrieben durch die Faltung der Sprungantwort über das Signal...

So ist auch zu erklären, dass Lautsprecher mit eigentlich idealem Frequenzgang u.U. ein ganz eigenartiges Impuls- und Burst-Übertragungsverhalten zeigen.

ich weiss von leuten mit geschultem gehör, die die o500c mit und ohne fir verglichen haben, dass die änderungen subtil sind.
...
um die hörschwellen überhaupt zu erreichen, braucht man schon ein trainiertes gehör, idealbedingungen, spezielle testsignale...

Die Unterschiede sind natürlich nur bei bestimmten Geräuschen wahrnehmbar, nämlich nur bei impuls-ähnlichen Geräuschen mit einer signifikant geräuschbildenden Oberwellen-Struktur, die dann durch den Bereich der Phasendrehung erfasst/verfälscht wird.
Die Unterschiede sind tatsächlich subtil, weil das Geräusch zweifelsfrei wiedererkannt wird, nur "anders/unecht" klingt.
Die Unterschiede werden auch ohne trainiertes Gehör wahrgenommen, aber Menschen ohne trainiertes Gehör können diese Unterschiede nur schwer zuordnen/verbalisieren.

Der Klassiker ist das Geräusch eines zerberstenden Glases.
Über eine impulstreue Box ist der Eindruck perfekt, selbst wenn der Frequenzgang +/- 3dB Fehler hat.
Über eine nicht-impulstreue Box klingt es unecht, bis hin zu dem Eindruck, als ob das Glas bereits vorher kaputt war...