Phasengang mal praktisch

[Aygoony]

Hallo,

ich hoffe diese Antwort wurde nicht schon gegeben, aber ich konnte eigentlich nicht viel zum Phasengang von Lautsprechern finden.
Es gab mal eine Diskussion, die so technisch war, dass ich nichts verstanden habe und auch die Bilder waren nicht mehr existent.
Daher wollte ich mal einige konkrete Fragen stellen:

1) Verlaeuft der Phasengang eines Lautsprechers immer ueber 360 Grad von 20Hz bis 20K?
2) Trifft dies zumindest auf Lautsprecher von Nubert zu? Oder anderen nahmhaften Herstellern?
3) Warum veraendert sich der Phasengang ueberhaupt? Am liebsten will man doch 0 Verzoegerung und damit sollte die Phase immer gleich bleiben. (Ich habe gelesen, dass dies aufgrund vom Bandpass waere - "ein Lautsprecher ist ein Bandpassfilter" - aber ich bin mir nicht sicher, dass ich weiss, ob ich verstehe, was dies heisst.
4) Ist der Phasengang der Grund, warum man Lautsprecher nicht mischen soll? Der Pegel kann es ja nicht wirklich sein, denn der Frequenzgang ist ja - je nach Aufstellung - auch im 2-3 dB Bereich unterschiedlich (die Phase natuerlich auch, aber ich denke, dass eine Ausloeschung des Direktschalls bei Phasendrehung nicht gut sein kann)
5) Falls 1 zutrifft, sollte doch 4 auch nicht schlimm sein... oder?
6) Stimmt es, dass Phase und Frequenzgang sowieso automatisch verbunden sind - da werde ich naemlich auch nicht schlau draus... denn wenn der Frequenzgang konstant (linear) ist, sollte dann nicht auch der Phasenverlauf so sein?

Sorry fuer die vielen Fragen, die wahrscheinlich teilweise von grosser Unkenntniss zeugen, aber mich interessiert dies wirklich und ich steige momentan noch ueberhaupt nicht durch...
Vielen Dank und viele Gruesse!

[Aygoony]

Hallo,

ich hoffe meine Fragen sind nicht zu dumm und nur zu kompliziert...

Meine Bedenken gehen dahin, dass ich Boxen verschiedener Hersteller mixe und wissen wollte wie schlimm das ist.
Frequenzgang wird ja ueber einmessen korrigiert, aber im Internet liest man immer ueber die Unterschiede bei der Phase, die dann fuer Ausloeschungen sorgen, oder gewisse Effekte nicht zulassen.

Jedenfalls wollte ich es jetzt wissen und habe einfach mal eine Nuvero 4 (rechts) zusammen mit einer B&W 610i (links) eingemessen und spielen lassen.
Und?

Im ersten Hinhoeren klingt es viel besser als gedacht!
Das Stereobild ist mittig und Phaseneffekte funktionieren immer noch (Flugzeug in Yello fliegt immer noch quer durch den Raum, Klang ist immer noch umhuellend).

Daraufhin dachte ich, dass es Zeit fuer einen heftigeren Test wird: Einfach mal die Quelle auf mono gestellt!
Nun laeuft also alles ueber den "gemischten Phantomcenter"!
Ergebnis: Immer noch in der Mitte zwischen den Lautsprechern.
Keine Ausreisser bei der Musik, alles gut...

Also vielleicht ein herausfordernderer Titel?
Truth Hurts mit knackigem Schlagzeug... mittig.
Danach Shackler's Revenge von Guns 'n' Roses (dieses hat einen coolen Hochton im Refrain)... kein Problem.
Grace Jones - Don't cry... immer noch...

Pushen wir das ganze also noch was: Sweep von 20-20k.
Mmmm, ein bisschen links und rechts koennte sein, aber bei langsamen Sweeps ist das auch bei der homogenen Variante ein wenig gegeben.
Klingt eher ueberzeugend, als abschreckend!

Danach Pink Noise: In Phase komplett mittig, Out of phase immer noch mittig, aber klar leiser und halt dieser komische Klang...

Ich vermute, das sich die "sehr schlimmen" Auswirkungen von unterschiedlichen Phasenverlaeufen, zumindest bei guten Lautsprechern (nachdem sie eingemessen sind) in Grenzen halten. Mein Experiment scheint jedenfalls zu zeigen, dass Mixen nicht ganz sooo schlimm sein muss.

Mich wuerde es freuen!
Die B&W waren meine ersten Lautsprecher und damit verbinde ich nostalgische Gefuehle...
Daher moechte ich sie ja auch eigentlich gerne im Setup behalten und nicht irgendwo auf den Speicher packen.


Habe ich einfach nur Glueck mit meinen beiden Lautsprechern? Oder bin ich taub?.. auch gut moeglich

Klar ist das Abstrahlverhalten anders, aber mit allen Absorbern im Raum ist das erste Signal nach dem Direktschall 15 dB geringer... das sollte also schon ziemlich diffus sein.
Auch wird ja gesagt, dass die Impulsantwort unterschiedlich ist, da viele Lautsprecher "schlecht" einschwingen, aber die Differenz scheint an der Grenze meiner Wahrnehmung zu sein.
Trifft aber sicherlich nicht fuer jeden zu...

Mich wuerde jedenfalls wirklich freuen, wenn jemand, der diese Dinge und Phasengang gut kennt, etwas sagen koennte.
Im Internet wurde ich leider nicht schlau. Die meisten schreiben, dass der Phasengang anders sei und daher auf keinen Fall gemixt werden darf...
Aber von einigen Physikern heisst es: Amplitude ergibt Phase und damit basta...
Haben letztere recht?
Jedenfalls hatte ich erwartet, dass die hoerbaren Effekte viel schlimmer sein wuerden!

Ich finde auch interessant, dass das Ergebnis interessante Implikationen fuer PEQ Massnahmen haben koennte!
Denn dann wuerde ein "Verbiegen" des Frequenzganges die Phase in Wirklichkeit korrigieren.
Ach, ich haette mal Physik studieren sollen ...

Viele Gruesse!

[Oli H]

Hallo Aygoony,

ich versuche mich mal an einer allgemein verständlichen Antwort, wohl wissend, dass dies bei diesem Thema nicht so einfach ist.

Zunächst einmal zur Begriffsdefinition:

Was versteht man unter einer Sinusschwingung und was hat es diesbezüglich mit der Phase auf sich.



In diesem Bild siehst Du in der roten Kurve die eigentlich erwünschte Sinusschwingung. Dies wäre das optimale Signal, welches ein bspw. ein Lautsprecher wiedergeben sollte.

Leider spielt einem die Elektrotechnik und die Physik hier einen Streich, der dazu führt, dass Frequenzweichen und Lautsprecher selbst, die Welle an sich zwar im Idealfall unangetastet lassen, diese aber zeitlich leicht verzögert wiedergeben.

Dies wäre mit der blauen Kurve angedeutet.

Die Verschiebung der blauen zur roten Kurve wird als Phasen-Verschiebung bezeichnet. Da es sich hierbei um eine mathematische Betrachtung von Winkelfunktionen handelt wird die Verschiebung nicht in Zeit sondern in Winkelgraden (0-360 Grad) angegeben. Wo bei 0 Grad eine hundertprozentige Überlappung der roten und blauen Welle bedeutet, 180 Grad die Verschiebung um ein Halbwelle (d.h. wo eigentlich ein Berg sein sollte ist jetzt ein Tal, die Durchgänge durch den Nullpunkt bleiben aber gleich) und 360 Grad eine Verschiebung der gesamten Welle um einen komplette Schwingung bezeichnen.

Ob die Welle verschoben ist oder nicht spielt hinsichtlich der Lautstärke keine Rolle, da allein die Höhe der "Berge" und "Täler" der Welle den Schalldruck und somit die Lautstärke bestimmt.

Wie schon gesagt sind diese Phasenverschiebungen bei konventionellen Passivweichen und Gehäusekonstruktionen unvermeidbar, stellen aber zunächst mal vom Prinzip her keine negative Rolle, da der Klang hiervon ja nicht beeinflusst wird, sondern "nur" zeitlich verschoben dargeboten wird.

Bestimmte Bauteile verschieben die Phase bspw. um 90 Grad, bestimmte Gehäuse-Bauformen wie z.B. eine Bassreflexkonstruktion verschiebt die Phase meines Wissens nach um 180 Grad.

Solange man das gesamte Frequenzspektrum mit einem Lautsprecher perfekt wiedergeben könnte, wäre man fein raus.

Die meisten marktüblichen Lautsprecherboxen, verwenden jedoch Mehrweg-Konstruktionen, die Verwendung von Frequenzweichen und unterschiedlichen Gehäusekonstruktionen erforderlich machen.

Hierbei kommen dann weitere Faktoren zum Tragen:
1) Eine unterschiedliche Anzahl, bzw. unterschiedliche Typen von Bauelementen (z.B. Kondensatoren, Spulen), Gehäusebauformen und Lautsprecher selbst beeinflussen die Phasenlage in ihrem Frequenzbereich unterschiedlich. Somit kann es bei nicht optimierten Weichen/Lautsprecher/Gehäuse-Kombinationen vorkommen, dass unterschiedliche Verschiebungen in den unterschiedlichen Frequenzbereichen der Lautsprecher Box vorliegen.

2) Der Übergang von einem zum anderen Lautsprecher erfolgt "fließend", das bedeutet, dass je nach "Flankensteilheit" der Frequenzweiche beide Lautsprecher Frequenzen im Übergangsbereich bspw. zwischen Tieftöner und Mitteltöner wiedergeben. Hierbei gilt prinzipiell je "steiler" die Trennung, je kleiner der Überlappungsbereich aber um so größer die Phasenverschiebung. Somit könnte es bspw. sein, dass eine bestimmte Frequenz von beiden Lautsprechern "gleichlaut" wiedergegeben wird, der eine zum anderen aber um 180 Grad verschoben ist. Somit spielt der eine einen "Wellenberg", der andere eine "Wellental", dies kann zu Auslöschungen dieser Frequenz führen. Umgekehrt können diese Überlagerungen natürlich auch zur unerwünschten Verstärkungen bestimmter Frequenzen führen, wenn beide Lautsprecher die selbe Frequenz mit gleicher Phase wiedergeben.

3) Und zuletzt die Interferrenz oder Überlagerung von Wellen. Im Idealfall, geht man von einer punktförmigen Schallerzeugung aus. Jeder kennt die Bilder, wenn man einen Stein ins Wasser schmeißt und sich die Wellen wunderbar kreisförmig von diesem Punkt aus ausbreiten. Sobald man aber zwei Steine gleichzeitig schmeißt oder andere störende Elemente wie z.B. ein Schilfrohr im Wasser hat, wird man feststellen, dass man sehr unterschiedliche und teilweise sehr komplexe Überlagerungsmuster bekommt.

All diese Elemente und noch wesentlich mehr, werden bei professionellen Lautsprecherbau berücksichtigt. Und jeder Entwickler sucht sich seine Tricks mit den Gegebenheiten der Lautsprecher-Chassis, der Bauteile, der Gehäusekonstruktion eine optimale Kombination zu finden, die im Endeffekt gut klingt. Dabei müssen aber immer bestimmte Kompromisse eingegangen werden, die bei unterschiedlichen Herstellern und unterschiedlichen Konstruktionsprinzipien sehr unterschiedlich ausfallen können.

Daher hört man häufig die Empfehlung bei Mehrkanalanwendung immer nur gleichartige Lautsprecher oder zumindest Lautsprecher einer Hersteller-Serie zu verwenden, da diese sich dann speziell an den kritischen Übergangsbereichen eines Lautsprecher-Chassis zum anderen weitestgehend gleich verhalten.

Das dürfte auch erklären, warum dein Test zweier unterschiedlicher Produkte zweier renomierter Hersteller nicht im vollkommenen klanglichen Desaster geendet ist, sondern nur in bestimmten Übergangsbereichen die Unterschiedlichkeiten aufgezeigt hat.

Als letzten Faktor möchte ich noch hinzufügen, dass die klangliche Auswirkung der oben genannten Prinzipien in normalen "Wohnräumen" aufgrund der vielfältigen Reflexionen an Wänden, Böden, Decken und Mobiliar häufig weitaus geringer ausfällt, als man dies in einem "schalltoten" Raum unter "optimalen" Bedingungen messen könnte.

LG Oli

[Aygoony]

Hallo Oli,

vielen Dank fuer die sehr ausfuehrliche Antwort!
Ich denke nun ist mir einiges klarer!
Phase ist eigentlich nur eine Konversion der Gruppenlaufzeit durch die Frequenz...
Das ist mir jetzt endlich aufgegangen! Oh man, manchmal denkt man wirklich es waere etwas magisches...
Manchmal ist es wirklich verrueckt, aber ich habe den Zusammenhang einfach nicht gesehen. (Wald und Baeume und so...)

Danke, dass du auch die Weichen angesprochen hast, sowie dass deren Steilheit eine Verzoegerung verursacht!
Jetzt ist mir einiges klarer! Dann ist mir auch klar was diese komischen Polynome sind, die Interpolieren einfach die Signale und haben halt unterschiedliche Guete (Ordnung).

Dein letztes Statement bezueglich der praxisrelevanz ist uebrigens sehr interessant!
Ich habe unten mal einige Screenshots angehaengt:
Phase mit 1/3 Smoothing
Phase ohne Smoothing

Gruppenlaufzeit mit 1/3 Smoothing
Gruppenlaufzeit ohne Smoothing

Es gilt: lila, gruen und rot sind immer diesselben Lautsprecher (natuerlich nicht an der gleichen Position aufgestellt):
Zwei von diesen Lautsprechern gehoeren zusammen...

Gibt es nun eine Moeglichkeit zu sehen, wer zu wem passt?
Aufloesung spaeter...
Es waere nett, wenn ihr bei eurer Einschaetzung eine kurze Begruendung angeben koenntet...

Vielen Dank noch einmal!
Ich bin jetzt wirklich wieder etwas schlauer!

P.S.: Muss ich mir jetzt "Sorgen" machen bei diesen Phasenverlaeufen?

[Sencer]

Sind das Freifeldmessungen in 1 Meter Abstand? Bedenke, dass der Raumeinfluss gehörig mitspielt wenn du in einem normalen Zimmer eine solche Messung machst. Wieviel von den Graphen dann am Ende durch den Raum und wieviel durch den Lautsprecher bestimmt sind, ist dann eine sehr offene Frage. Frag mal jemanden der Boxen baut wie aufwändig es ist einen vernünftigen Raum zu bekommen um Lautsprecher vernünftig messen zu können (und welche restlichen Einschränkungen dann trotzdem noch bleiben).

Außerdem solltest du im Hinterkopf behalten, dass man Klanggüte nicht messen kann. Man kann zwar Phasenverlauf, Frequenzverlauf, Impedanzverlauf, vertikale und horizontale Bündelöung etc. etc. messen, aber das sind letztlich nur indikatoren die einen Teilaspekt dessen Beschreiben was wir dann als guten/schlechten klang wahrnehmen. Es gibt keine "Formel" oder Messgröße die den Klang eines Lautsprechers abschließend repräsentiert.

Ich habe deen Eindruck du schreibst viel auf Basis von Internetquellen die viele Fragen ja oft nur oberflächlich streifen. Gemessen an dem Maß deines Interesses wird es das beste sein du holst dir 2-3 Bücher zu dem Thema die sich grundlegend mit dem THema beschäftigen. Spätestens ab dem Punkt ist man dann auch nicht mehr nur schmeatisch unterwegs, sondern es wird hilfreich sich mit der zugrundeliegenden Mathematik/Pyhsik zu beschäftigen. Ich denke, wenn man es ernst meint lohnt sich der Aufwand sicherlich. Mein Hifi-Interesse ist einfach nicht so tiefgreifen, dafür gibt es genug andere Hobbies die mir wichtiger sind und wo ich so tief einsteige. Ich denke die meisten hier haben in erster Linie die "Konsumenten/Endbenuttzerbrille" an, der eine oder andere vielleicht noch die des pragmatischen Tüftlers, aber deine Fragen zielen ja schon deutlich tiefer... solche Diskussionen fidnest du hier im Forum wenn überhaupt dann v.a. aus ganz alten Tagen (vor >10 Jahren) über die Suche mal.

[StefanB]

Stell dir die Notwendigkeit 5 identischer Surrounds wie folgt vor :

Du schaust ein Bild durch eine Brille an. Durch 5 verschiedene Brillen.
Sind alle Brillengläser gleich, siehst du 5 mal das gleiche.
Sind die Gläser zufälligerweise von 0.5 bis 15 Dioptrien verschieden, siehst du....

5 ident. Surrounds sind keine hingerotzte Willkür von Zwangsneurotikern.
Sie sind so selbstverständlich + zwangsläufig wie das ausatmen dem einatmen folgt.
Ausser man ist tot. Hirntot.

Und ja, Gruppenlaufzeit und Phasengang sind mathematisch streng miteinander verknüpft.
Das eine ist die 1. Ableitung des anderen nach der Frequenz. Das kann man sich aber am besten anlesen, statt es sich aufs Brot schmieren zu lassen. Ist schlussendlich besser fürs verstehen....

Derjenige, der erstellt, betritt den Tonraum 5 mal durch die gleiche akustische Lupe.
Nähme er 3 verschiedene LS-TYPEN betritt er den Kunstraum durch verschieden formende Eingänge, die ja zugleich aber auch formender Ausgang sind.

In der professionellen Tontechnik sind gematchte Mikros so selbstverständlich wie auf Paargleichheit getrimmte Abhoere.

Bloss bei Surround können wir auf all das scheissen...tsss...

Stefan

[Aygoony]

Hallo Stefan,

tut mir leid, dass ich dich anscheinend beleidigt habe (auch, falls ich noch irgendjemand anderen beleidigt haben sollte).
Mein Beitrag ist wirklich nicht provokativ gemeint!
Ganz im Gegenteil, ich versuche ja wirklich zu verstehen, wie Dinge funktionieren.

Das kann man sich aber am besten anlesen, statt es sich aufs Brot schmieren zu lassen. Ist schlussendlich besser fürs verstehen....

Das Problem ist, dass es manchmal nicht so einfach ist sowas zu verstehen.
Ich habe nicht viel mit Audio zu tun im Beruf und auch nie Physikunterricht gehabt, kenne aber Mathematik ganz gut.
Leider hat mir Phase nichts gesagt und ich habe es falsch als eine Rotation um die Hauptachse interpretiert.
Bei Licht geht das und nennt sich Polarisation... da kenne ich mich etwas besser aus.
Insofern machten viele der Beschreibungen einfach keinen Sinn fuer mich. Zumal ich auch nicht verstehen konnte warum eine solche Drehung irgendetwas mit Delay zu tun hat...
Jetzt war es halt ploetzlich klar...
Im Nachhinein ist man immer schlauer, aber ich habe etliche Stunden (!) vorher im Internet recherchiert und die Beschreibungen sind halt vielmals sehr technisch, oder eben zu platt...
Oli hat genau die richtigen Worte gefunden, die auf mein Vorwissen gepasst haben.

5 ident. Surrounds sind keine hingerotzte Willkür von Zwangsneurotikern.
Sie sind so selbstverständlich + zwangsläufig wie das ausatmen dem einatmen folgt.
Ausser man ist tot. Hirntot.

Nochmals sorry, aber das wollte ich doch auch gar nicht unterstellen.
Ich spiele ja schliesslich selbst mit dem Gedanken alles zu homogenisieren, aber ich moechte halt gerne wissen, wie stark der Effekt ist, um herauszufinden ob es sich lohnt!

Bloss bei Surround können wir auf all das scheissen...tsss...

Sage ich ja auch nicht. Aber wenn ich das Brillenbeispiel benutze und, weil wir keinen schalltoten Raum haben, ich diesen mal als Nebel interpretiere, hilft mir die beste Brille nicht, um klar zu sehen. Auch wenn sich Brillen um 0.000001 Dioptrin unterscheiden, waere der Effekt eher uninteressant.

Meine Frage ist eher: In einem normalen (immer noch leicht behandelten) Raum (ich habe vom Hoerplatz gemessen), wie stark wirken sich die Phasenverschiebungen aus.
Im schalltoten Raum ist das klar - sehr sogar! Im Studio sicher auch. Aber im normalen Raum? Wie stark sind die Brillenunterschiede, wie stark der Nebel?

Ich habe die obigen Graphen gemacht, um die Raumauswirkung zu untersuchen - und ich habe schon viele Absorber installiert und die Erstreflektionen beseitigt.
Es scheint, die Verbesserung, die durch identische Lautsprecher entstuende, ist (BEI MIR) zu vernachlaessigen.
Aber dazu haette ich gerne eure Meinung und, ich bin neugierig, ob dies prinzipiell in den meisten Wohnungen zutrifft.

Es war jedenfalls wirklich nicht meine Intention jemanden zu beleidigen.
In einem anderen Thread hatte ich ja auch schon nach der 1/4 Regel gefragt und letztlich stellte sich heraus, dass diese mit Sub eigentlich gar nicht mehr stimmt. Das konnte ich sogar nachmessen. Aber im Internet habe ich nirgendwo etwas dazu gefunden, weil viele Menschen die Standardregeln einfach wiederholen.

Ich wuerde mich jedenfalls freuen, wenn mir jemand erklaeren kann woran man in den obigen Graphen sieht, dass die Lautsprecher inhomogen sind.
Vielleicht kann man das ja?! Ich weiss es nicht und darum frage ich. Ich wuerde mich freuen, wenn es an den Bildern irgendwie erklaert werden koennte. Dann habe ich wieder was gelernt...
Oder vielleicht auch eine richtige Erklaerung, warum diese Bilder nutzlos sind fuer die Untersuchung der Wichtigkeit der Homogenitaet?
Oder was man sonst messen sollte, wenn man diese untersuchen will?

Viele Gruesse!

[Sencer]

Na, der Stefan ist nicht beleidigt. Der schreibt immer recht direkt, das solltest du nicht persönlich nehmen.

Ich schrieb ja schon: manche Dinge lassen sich besser aus Büchern lernen, weil dort kohärent und aufeinander aufbauende Dinge beschrieben werden. Da sind die Stunden besser investiert als in Internetrecherche.

Und ich bleib auch dabei: ob zwei Lautsprecher homogen klingen lässt sich nicht allein aus einem Graphen ableiten. Manche Dinger müssen erhört werden und wollen beim hören auch erlernt werden (braucht Zeit und Erfahrung).

[StefanB]

Meine Bedenken gehen dahin, dass ich Boxen verschiedener Hersteller mixe und wissen wollte wie schlimm das ist.

Viele Gruesse!

Das ist sehr schlimm. Für HiFi-Stereo. Für Afrika ist anderes schlimm.
Ich kenne bis zum ersten aufkommen von Surround keinen ernsthaften Artikel, der sich damit befasst, wie das eigentlich wäre, für Stereo zwei verschiedene LS zu nehmen.
Natürlich ist mir die Motivationslage nur zu gut bekannt, die dazu führt.
Die Lust am ganz individuellen Nirvana. Das ( selbstverständlich ) weit über dem Nirvana aller anderen hospitiert.
Und der felsenfeste unerschütterliche Glaube, das mal so eben ( ohne belastbaren Hintergrund ) aus dem Ärmel schütteln zu können, weil man der ist, der man ist. Typisches Jungsproblem übrigens.

Stefan

[Aygoony]

Quatsch.
Ich will doch gar nicht unbedingt behaupten, dass es geht!
Ich höre nur nichts Schlimmes und weiß deswegen auch nicht, worauf ich achten müsste.
Daraufhin habe ich gemessen und weiß nun auch nicht, was ich sehen soll. ..

Sencer - Danke für die Kommentare - hat zumindest gesagt, dass man es nicht messen kann.

Ich will den Klang ja gerne weiter Verbessern und dazu gehört auch Fragen zu stellen bezüglich des nächsten Schrittes. Anstatt nun zu fragen sollen zuerst die Surround ausgetauscht werden, will ich lieber Zusammenhänge verstehen.
Aber gut, dann halt nicht...

P.S. ich will gar nicht ausschließen, dass es bei mir bescheiden klingt, aber ich habe auch leider keinen Vergleich. Was bleibt also außer messen...
Und ein Nicht-Studio Raum (und den habe ich) ist sicher auch nicht Hifi Stereo...

Und nun gute Nacht!