Hörbarkeitsschwelle von (Gruppenlaufzeit) Group Delay

[teite]

Hallo,

Danke Herr Nubert für die Ausführungen. Die Zitate von A. Görtz standen ja schon in dem mir zitierten Text.

Mich würde noch interessieren, welche Töne und Musik für solche Hörtests des Phasenverhaltens optimal sind und bei Nubert dafür benutzt werden.

Ich habe noch eine Vision, das man Selbst-Hörtests übers Web anbieten kann. Die Klippel Auralization-Tests waren da ziemlich vorbildhaft.

@Thilo:
Was meinst du eigentlich mit CW-Woofern, closed Box?

cu,
Stefan

[Thilo Maurer]

Was meinst du eigentlich mit CW-Woofern, closed Box?

Ja, CW=Closed Woofer.
Die einzige Auswirkung eines geschlossenen Gehäuses auf das Chassis kann man in einer stärkeren Federwirkung der Zentrierspinne+Sicke unterbringen. (wenn man mal von der Nichtlinearitäten dieser Luft-Feder bei großen Amplituden und der Laufzeit des Schalls im Gehäuse und der Masse der Luft im Gehäuse absieht, aber das sind kleine Effekte...)

[Inder-Nett]

Ich habe (bzw. für'n Test dann noch mein Kumpel) für diesen Hörtest mit Vorbereitung, Test, Auswertung und Forumpost insgesamt weit über 4 Stunden Zeit verbracht. In der Zeit hätte ich Beischlaf ausüben können...

Empööööörend!
So ein schlechtes Prioritäten-Management hätte die Evolution früher mit Aussterben bestraft!

...Bei minimalphasigen Systemen, zu denen man ansatzweise auch Lautsprecherchassis zählen kann, ist der Frequenz- und der Phasengang durch die Hilbert-Transformation miteinander verknüpft; - man kann aus dem Frequenzgang den Phasengang ausrechnen und umgekehrt.

Zum komplexen Frequenzgang gehört neben dem Betragsspektrum auch der Phasenverlauf.
Ein einzelnes Lautsprecherchassis kann dabei weitgehend als minimalphasiges System aufgefaßt
werden, was für Mehrwegesystem nicht mehr uneingeschränkt gilt. ...

Sorry, aber da muss ich nochmal ganz deutlich auf einige leicht übersehene, aber ganz signifikante Einschränkungen aufmerksam machen:

In der Diskussion wird wohl übersehen, dass der überwiegende Anteil der zitierten (und quasi als "Beweis" herangezogenen) Aussagen nicht mehr uneingeschränkt für die meisten Mehrwegesysteme gelten, genausowenig wie für BR-Boxen, wo der Bass-Kanal wie ein phasenverkehrt akustisch abgezeigter zusätzlicher Weg anzusehen ist!

Gerade beim Mehrwegesystem sind Frequenz- und der Phasengang definitiv nicht durch die Hilbert-Transformation miteinander verknüpft, wir haben z.T. vorbildliche lineare Frequenzgänge und dazu einen Phasengang wie eine Wendeltreppe (mit einer halben Drehung pro Weg, d.h. beim Vierwege-System zwei volle Phasendrehungen)! Die zitierten Aussagen treffen nur für jeweils einen Weg weitgehend zu, nicht für die Gesamtanordnung. D.h. bei strenger Auslegung können wir auch nicht mehr von Minimalphasigkeit ausgehen, was auch die Ermittlung des Group Delay aus der Ableitung des Phasenganges weiter in den Bereich "nicht mehr uneingeschränkt gültig" drängt.

Die fatalen Konsequenzen solcher Phasengänge werden auch in der Sprung-Antwort besonders anschaulich!

Die Unterschiede im Mittenbereich sind auch beim direkten Umschalten deutlich geringer, aber hörbar. Sie beruhen (bei konventionellen Linkwitz/Riley-Weichen 4. Grades) bis ca. 1kHz hinauf auf keinem "Voodoo-Effekt", denn im Blindtest ist die reproduzierbare Erkennunsqote erfahrener Hörer bis etwa 800 Hz hinauf bei annähernd 100%. In der Nähe von 1 kHz kommt man langsam in den "Rate-Bereich" mit Erkennungsquote von etwa 70%, oberhalb 1.2 kHz sind es dann fast reine Zufallstreffer.

Es wundert mich etwas, dass die Erkennungsquote bereits bei 1 kHz so weit zurückgehen soll, wobei auch das schon kritisch genug ist für die meisten 3-Wege-Systeme am Markt...
Bei meinen Selbstversuchen (vor über 25 Jahren) habe ich mir auch bei höheren Trennfrequenzen noch wahrnehmbare Unterschiede eingebildet, auch wenn man nicht mehr von einer eindeutigen Erkennbarkeit, sondern nurnoch von subtilen Unterschieden sprechen kann.

Hinzu kommt der Irrtum, dass das akustische Auskoppeln von Lautsprechern im Tiefton-Bereich die gleichen Auswirkungen auf Phasengang und Group Delay hätte, wie steilflankige elektronische Filter...

Ein einzelnes Lautsprecherchassis kann dabei weitgehend als minimalphasiges System aufgefaßt werden.

Das schließt sich doch wohl gegenseitig aus, oder? (zumindest wenn von CW-Woofern die Rede ist).

Nicht, wenn man sich darüber im Klaren ist, dass das Wörten weitgehend bei o.g. Zitat aus gutem Grunde eingefügt wurde. Um z.B. den Frequenz- und Phasengang des Bass-Abfalls an der unteren Grenzfrequenz des CB-Woofers zu erklären sind die Analogien aus minimalphasiger analoger Filterungstechnik (oder einer stärkeren Federwirkung der Zentrierspinne+Sicke) auch nicht mehr vollständig verwendbar. Du solltest es einfach mal nachmessen und vergleichen.

Dies wiederum bedeutet, dass ausgerechnet die zitierten Theorien für die Beantwortung ausgerechnet der ursprünglichen Fragestellung (nämlich max. Tolerierbarkeit von Group Delay an der unteren Grenzfrequenz von Woofern) nur noch bedingt bis überhaupt nicht anwendbar sind, weil wir ausgerechnet an diesen Stellen in die Grenzbereiche hineinkommen, für welche die von Anselm Goertz mit Bedacht eingesetzten Einschränkungen weitgehend und nicht mehr uneingeschränkt eine ernstzunehmende Rolle spielen.

[raw]

Hach, und immer noch nichts Konstruktives von Inder-Nett... kann man schon sagen "typisch"?

Habe endlich mal wieder bisschen meinen Kopf benutzt. Es kann sein, dass mein Hörtestergebnis verfälscht wurde, da der von uns verwendete Breitband-Lautsprecher einen nach oben ansteigenden Frequenzgang hatte. Der Bereich über 2kHz war ggü. dem unteren Mittelton um etwa 6dB überhöht. Das hat somit wohl einen Überdeckungseffekt gegeben, der die Phasenverschiebungen unter 1kHz nicht mehr hörbar machte.
Ich werde vielleicht mal einen weniger aussagekräftigen Test mit meinen nuBox400 machen. Mal sehen, ab wann ich dann den Allpass höre.

[Frank Klemm]

...Bei minimalphasigen Systemen, zu denen man ansatzweise auch Lautsprecherchassis zählen kann, ist der Frequenz- und der Phasengang durch die Hilbert-Transformation miteinander verknüpft; - man kann aus dem Frequenzgang den Phasengang ausrechnen und umgekehrt.

Zum komplexen Frequenzgang gehört neben dem Betragsspektrum auch der Phasenverlauf.
Ein einzelnes Lautsprecherchassis kann dabei weitgehend als minimalphasiges System aufgefaßt
werden, was für Mehrwegesystem nicht mehr uneingeschränkt gilt. ...

Sorry, aber da muss ich nochmal ganz deutlich auf einige leicht übersehene, aber ganz signifikante Einschränkungen aufmerksam machen:

In der Diskussion wird wohl übersehen, dass der überwiegende Anteil der zitierten (und quasi als "Beweis" herangezogenen) Aussagen nicht mehr uneingeschränkt für die meisten Mehrwegesysteme gelten, genausowenig wie für BR-Boxen, wo der Bass-Kanal wie ein phasenverkehrt akustisch abgezeigter zusätzlicher Weg anzusehen ist!

Gerade beim Mehrwegesystem sind Frequenz- und der Phasengang definitiv nicht durch die Hilbert-Transformation miteinander verknüpft, wir haben z.T. vorbildliche lineare Frequenzgänge und dazu einen Phasengang wie eine Wendeltreppe (mit einer halben Drehung pro Weg, d.h. beim Vierwege-System zwei volle Phasendrehungen)!

Es gibt bei Mehrwegesystemen zwar Probleme mit der Umrechnung zwischen Amplituden- und Phasenfrequenzgang, diese haben aber maximal zu 10% was mit den "mehreren Wegen" zu tun.

Das Hauptproblem der Umrechnung zwischen Phasen- und Amplitudenfrequenz ist, daß
* man den Amplitudenfrequenzgang ungeglättet benötigt
* das die Umrechnungsfehler ziemlich groß sind.

Geringste Unterschiede im Amplitudenfrequenzgang ergeben schon deutliche Änderungen im Phasenfrequenzgang.

Die fatalen Konsequenzen solcher Phasengänge werden auch in der Sprung-Antwort besonders anschaulich!

Diese Aussage gilt für Taube, die sich Signale ansehen müssen und nicht anhören können.
Das Ohr funktioniert ganz anders als das Auge. Wenn man Klangänderungen visualisieren möchte, muß man wenigstens ansatzweise die Funktionsweise des Ohres simulieren.

[Kingping]

Bei meinen Selbstversuchen (vor über 25 Jahren) habe ich mir auch bei höheren Trennfrequenzen noch wahrnehmbare Unterschiede eingebildet

wie hältst du eigentlich den aw1000 aus?

[Inder-Nett]

Hach, und immer noch nichts Konstruktives von Inder-Nett... kann man schon sagen "typisch"?

Du hast von deinen Versuchen sehr wenig im Detail beschrieben und überhaupt nichts dokumentiert.
Da lässt sich auch schwerlich eine konstruktive Kritik anbringen, ausser dem Hinweis, dass die lückenhaften Informationen und das "nicht ganz erwartungsgemäße" Ergebnis einen gewissen Anfangsverdacht bzgl. schlechter Durchführung nahelegen.

Oder bezog sich Deine Kritik eher auf die Einwände zur Signal-Theorie?
Da muss ich Dich leider enttäuschen, ein Brain-Dump irgendwo zum Download kann ich nicht anbieten.
Gerade das Thema Signale und Funktionaltransformationen ist ein heisses Eisen, weil es selbst an Hochschulen und in Fachbüchern z.T. recht oberflächlich angegangen wird.

Ist ähnlich wie mit der klassichen Mechanik, klingt alles sehr plausibel und einfach, gilt aber nur "im Stand". Weil wir uns selten nahe Lichtgeschwindigkeit bewegen ist das in den meisten Fällen genau genug.
Ähnlich ist's mit der Signaltheorie, vieles davon gilt eben nur für die "nicht verteilten" Systeme. Weil elektronische Systeme in den seltensten Fällen so groß sind oder bei so hohen Frequenzen betrieben werden, dass deren Abmessungen eine relevante Rolle spielen, passt es meistens, insbesondere wenn es nur um NF geht.
Bei der akustischen Wandlung haben wir aber plötzlich den Sprung von Lichtgeschwindigkeit auf Schallgeschwindigkeit, da sind diese Vereinfachungen nurnoch "bedingt zulässig".

Problem ist nur, dass viele der verwendeten Transformationen der einzig praktikable Weg zur analytischen Erfassung sind, mit anderen Worten: Es gibt da nichts wirklich beherrschbares Besseres. Man muss sich nur darüber im Klaren sein, dass man damit nur grobe Näherungslösungen erzielt und nicht die "absolute Wahrheit".
In der Praxis heisst es dann: Rechnen, Näherungslösung implementieren, testen und nachmessen, mit den Differenzen die Korrekturgrößen in nächster Näherung errechnen, wieder implementieren, testen und nachmessen...

Wird z.B. auch recht deutlich, wenn Du mal in der Diplomarbeit von Dirk Schmelzer (auf seiner persönlichen Homepage zu finden) etwas zwischen den Zeilen liest...
Die mathematischen Verfahren müssten eigentlich genau genug sein, um für den FIR-DSP im ersten Anlauf Filterkurven zu errechnen, die die Genauigkeit der verwendeten Messverfahren übertreffen. Trotzdem legen die Formulierungen insbesondere in Kapitel 6 den Verdacht nahe, dass es sich dabei (wie aus o.g. Gründen nicht anders zu erwarten) eher um einen iterativen Prozess gehandelt hat...

wie hältst du eigentlich den aw1000 aus?

Die Phase Delay Probleme an der Bass-Übergabe-Frequenz sind mit den vielerorts empfohlenen und vom automatischen Einmessystem verwendeten Standard-Einstellungen (zumindest aus meiner Sicht) tatsächlich inakzeptabel, lassen sich aber (wie bereits wiederholt an anderen Stellen beschrieben) über das Lautsprecher-Management des AVRs leicht auf ein nicht mehr wahrnehmbares Maß kompensieren.
Die Phasen und Group Delay Probleme an der unteren Grenzfrequenz sind (zumindest aus meiner Sicht) weitestgehend irrelevant und liegen ausserdem ausserhalb meines Wahrnehmungsbereiches.

Insofern kann ich mich nicht beklagen

[Kingping]

ich geb ja selber im avr 1,2m oder so dazu (trenne bei 150hz, es summiert sich jedenfalls korrekt, wenn die ls auf large laufen ),
aber dass mein sub/sat system deswegen impulstreuer als ein 3-weger ist, hätte ich nicht gedacht.

also bis 800hz kann man 24db/okt sicher erkennen. wie siehts mit 12db und 48db aus? oder ist das jeweils das doppelte und die hälfte von der hörschwelle?

[StefanB]

Wird z.B. auch recht deutlich, wenn Du mal in der Diplomarbeit von Dirk Schmelzer (auf seiner persönlichen Homepage zu finden) etwas zwischen den Zeilen liest...
Die mathematischen Verfahren müssten eigentlich genau genug sein, um für den FIR-DSP im ersten Anlauf Filterkurven zu errechnen, die die Genauigkeit der verwendeten Messverfahren übertreffen. Trotzdem legen die Formulierungen insbesondere in Kapitel 6 den Verdacht nahe, dass es sich dabei (wie aus o.g. Gründen nicht anders zu erwarten) eher um einen iterativen Prozess gehandelt hat...

Diesen Verdacht ebenfalls belegen könnte, dass der Einmessdienst der Bienen-LS nicht nur fünf Minuten benötigt, sondern selbst in einem nach Studio-Standard eingerichteten Raum rd. 6 Stunden braucht, bis es vollbracht ist.

gruß Stefan

Ps : Wieso eigentlich ?ausgerechnet? 83 ms Grund-Verzögerung ?

[G. Nubert]

Hallo,

Ps : Wieso eigentlich ?ausgerechnet? 83 ms Grund-Verzögerung ?

wir wählen meistens 83 ms, weil das "ein guter Kompromiss" sein soll, um mit Bild-Zwischenspeichern sowohl europäische als auch amerikanische "Bild-Aufbauzeiten" gut ausgleichen zu können. (Verzögerung 2 frames / 3 frames).
Könnte sein, dass sich durch die Bild-Verzögerungen, die von Plasma / LCD Fernsehern hervorgerufen werden, demnächst andere (oder in gewissen Grenzen wählbare) "group delay offsets" als vorteilhaft erweisen.

Bin leider kein "sattelfester" Fernseh/Video-Spezialist.

Die Spezialisten im Forum können das bestimmt "tiefgründiger" formulieren.

Gruß, G. Nubert