Nubert Lautsprecher, HiFi- und Surround-Elektronik

syntheticwave hat geschrieben:
...

Anschaulich wird das sicher an der Beschreibung eines einfachen Modells dazu, der2verschneiten Winterwiese" in diesem Link:http://www.syntheticwave.de/Schall%20im%20Raum.htm

Mai, der Link enthält schon einiges an Informationen. Dabei werden sowohl Aspekte der Aufnahme wie der Wiedergabe des Audiosignals diskutiert.

Ich zitiere mal einen Satz: "Die Räumlichkeit mittels WFS aus der Monoaufzeichnung zu synthetisieren, so wie die Reflexionen des Aufnahmeraumes alle Räumlichkeit aus dem Signal der Quelle selbst erzeugen, das erscheint unter diesem Gesichtspunkt als Königsweg der Audioreproduk"

So auf Anhieb habe ich es nicht verstanden. Das ist mein derzeitiges Vorverständnis:

Ich würde gerne die Diskussion der Aufnahmeproblematik etwas eingrenzen. Das Ideal ist doch, dass man das Quellsignal jeder Schallquelle (Intrument, Sänger,...) separat aufnimmt. Es liegen also idealerweise genauso viel Monosignale vor wie Schallquellen, richtig?

Die virtuelle Anordnung der Schallquellen im Raum erfolgt erst bei der Wiedergabe des Tons. Der Computer errechnet dann, wie sich die einzelnen Signale der Schallquellen bei der virtuellen Wiedergabe beim Lautsprecher-Array überlagern. Die Lausprecher des Arrays werden dazu angesteuert diese berechnete Wellenfront zu erzeugen. Das ist die sogenannte Wellenfeldsynthese, richtig?

Was die Raumakustik-Problematik bei der Wiedergabe angeht, sehe ich noch kein Land, sorry;-) Was ich sehe ist Folgendes: Am problematischsten sind die Primärreflexionen an den Wänden. Diese können mittels virtuellen Spiegelschallquellen kompensiert werden. Eine solche Kompensation erzeugt für jede Zuhörerposition das richtige Signal. Die verbleibenden Reflexionen können vernachlässigt werden. (Wenn man auch nocht Sekundär-, Tertiär-,...-Reflexionen berücksichtigt, hat man schließlich unendlich viele Spiegelschallquellen, Urgh) Das hört sich vernünftig an, ist aber möglicherweise mehr meiner Fantasie entsprungen als dem verlinkten Artikel.

Trotzdem, vielen Dank für die anregende Diskussion.

LG

Kikl

Warum beachtet ihr die Reflexionen überhaupt?
Wenn man einen "akustischen Vorhang" hat, ist es dann so, als ob man quasi ein Fenster in der Größe des ak. Vorhanges auf hat und man sieht, also hört durch dieses Fenster die jeweilige Darbietung. Man kann zwar so kein Konzert ins Wohnzimmer holen, aber man kann aus dem Wohnzimmer heraus durch das Fenster ein Konzert betrachten. Sozusagen.

Ein Raum, bzw. der Klang eines Raumes definiert sich doch über die Reflexionen. Würde man diese nicht beachten, also nur die 1. Wellenfront betrachten, dann hätte man "die Band" im Wohnzimmer, nicht aber den Aufnahmeraum im Hörraum simuliert.

Ich hoffe es ist verständlich was ich meine.

EDIT:
Noch nicht mal das. Man hätte wieder damit zu kämpfen, das sich die Raumantwort vom Aufnahemraum mit der des Hörraumes überlagert.

schönen Gruß

Hannes

Kikl hat geschrieben: Mai, der Link enthält schon einiges an Informationen. Dabei werden sowohl Aspekte der Aufnahme wie der Wiedergabe des Audiosignals diskutiert.

Ich zitiere mal einen Satz: "Die Räumlichkeit mittels WFS aus der Monoaufzeichnung zu synthetisieren, so wie die Reflexionen des Aufnahmeraumes alle Räumlichkeit aus dem Signal der Quelle selbst erzeugen, das erscheint unter diesem Gesichtspunkt als Königsweg der Audioreproduk"

So auf Anhieb habe ich es nicht verstanden. Das ist mein derzeitiges Vorverständnis:

Ich würde gerne die Diskussion der Aufnahmeproblematik etwas eingrenzen. Das Ideal ist doch, dass man das Quellsignal jeder Schallquelle (Intrument, Sänger,...) separat aufnimmt. Es liegen also idealerweise genauso viel Monosignale vor wie Schallquellen, richtig?

Die virtuelle Anordnung der Schallquellen im Raum erfolgt erst bei der Wiedergabe des Tons. Der Computer errechnet dann, wie sich die einzelnen Signale der Schallquellen bei der virtuellen Wiedergabe beim Lautsprecher-Array überlagern. Die Lausprecher des Arrays werden dazu angesteuert diese berechnete Wellenfront zu erzeugen. Das ist die sogenannte Wellenfeldsynthese, richtig?

...falsch ist nur, dass du es nicht auf Anhieb verstanden hast. ''

Kikl hat geschrieben: Was die Raumakustik-Problematik bei der Wiedergabe angeht, sehe ich noch kein Land, sorry;-) Was ich sehe ist Folgendes: Am problematischsten sind die Primärreflexionen an den Wänden. Diese können mittels virtuellen Spiegelschallquellen kompensiert werden. Eine solche Kompensation erzeugt für jede Zuhörerposition das richtige Signal. Die verbleibenden Reflexionen können vernachlässigt werden. (Wenn man auch nocht Sekundär-, Tertiär-,...-Reflexionen berücksichtigt, hat man schließlich unendlich viele Spiegelschallquellen, Urgh) Das hört sich vernünftig an, ist aber möglicherweise mehr meiner Fantasie entsprungen als dem verlinkten Artikel.
Kikl

Da musst du nur zwei Sachen beachten, die anders sind als herkömmliche Lautsprecherwiedergabe:

Erstens sitzt du vor der resultierenden Membran von 2,7 meter Diagonale, die sich aus den Einzellautsprechern zusammensetzt, im Nahfeld. Der Direktschallanteil der gewünschten Wellenfront ist im ganzen Raum deutlich höher als der Diffusschallpegel. Die Reflexionen des Wiedergaberaumes spielen also eine untergeordnete Rolle, selbst wenn er akustisch nicht besonders behandelt ist.

Das ist üblicherweise nicht so, man kann leicht berechnen dass bei üblichen Einzellautsprechern -mal abgesehen von Elektrostaten- in akustisch unbehandelten Räumen der Diffusschallpegel in weniger als einem meter von den Boxen entfernt überwiegt.

Zweitens ist die Richtwirkung dieser Strahlerfläche unvergleichlich höher. Schon oberhalb einiger hundert Hertz wird zum Beispiel die Zimmerdecke kaum noch von der auf den Zuhörer gerichteten Wellenfront getroffen, sie reflektiert also nichts.

Dafür reflektiert sie um so besser, wenn sie über die steuerbare Richtwirkung des Lautsprecherfeldes gezielt angestrahlt wird. Und weil die erste Reflexion der Zimmerdecke nicht, wie bei den konventionellen Verfahren, untrennbar mit den übrigen Signalanteilen verbunden ist, sondern ich sie erst auf der Wiedergabeseite synthetisiere, kann ich den Zeitpunkt frei bestimmen, wann und mit welchem Pegel diese Reflexion erzeugt werden soll. Ich kann sie also so lange verzögern, bis sie genau in dem Zeitabstand nach der direkten Welle beim Zuhörer ankommt, wie die Reflexion von der Decke des fünfzehn meter hohen Konzertsaales. Dann werde ich natürlich nicht mehr den akustischen Eindruck meines 2,70 meter hohen Wohnzimmers haben, sondern den des 15 meter hohen Konzertsaales. Das mit allen Wänden macht die richtige Raumgrösse, weil ja die realen Abmessungen und Reflexionsfaktoren des Wiedergaberaumes bei der Installation der Anlage ins System eingegeben werden. Sonst wäre die Subtraktion seiner Umwege und Reflexionsfaktoren bei der Synthese ja nicht möglich.

raw hat geschrieben:Warum beachtet ihr die Reflexionen überhaupt?
Wenn man einen "akustischen Vorhang" hat, ist es dann so, als ob man quasi ein Fenster in der Größe des ak. Vorhanges auf hat und man sieht, also hört durch dieses Fenster die jeweilige Darbietung. Man kann zwar so kein Konzert ins Wohnzimmer holen, aber man kann aus dem Wohnzimmer heraus durch das Fenster ein Konzert betrachten. Sozusagen.

...das sind eben nur die billigen Plätze. Wer sich so eine Anlage leisten kann, will rein. Dazu brauchts eigentlich einen Raum, der ringsum dicht an dicht mit Lautsprechern bestückt ist. Aber wer will sich schon wirklich, wenns drauf ankommt, wegen der perfekten Wiedergabe scheiden lassen?
Aber, wenn man nun schonmal eine Computersynthese hat, kann man doch diese Lautsprecher durch Reflexionen der Wände ersetzen. Der Rest kann hinter der Bildwand verschwinden.

ramses hat geschrieben:Ein Raum, bzw. der Klang eines Raumes definiert sich doch über die Reflexionen. Würde man diese nicht beachten, also nur die 1. Wellenfront betrachten, dann hätte man "die Band" im Wohnzimmer, nicht aber den Aufnahmeraum im Hörraum simuliert.

Ich hoffe es ist verständlich was ich meine.

Hannes

...klar. Die direkte Welle und ihre ersten Reflexionen müssen die gleiche zeitliche und räumliche Staffelung haben wie der Schall im Aufnahmeraum. Das ist der Kern unserer räumlichen Wahrnehmung.

Der Nachhall ist wichtig für den Gesamteindruck und das Timbre des Raumes. Woher er kommt, spielt aber eine untergeordnete Rolle. Auch im Aufnahmeraum trifft er uns von überall her.


Die Hersteller suggerieren uns nur deshalb, man könne Räumlichkeit mittels Hall perfekt erzeugen, weil sie das eigentliche Kriterium nicht annähernd erfüllen können.

syntheticwave hat geschrieben:Erstens sitzt du vor der resultierenden Membran von 2,7 meter Diagonale, die sich aus den Einzellautsprechern zusammensetzt, im Nahfeld. Der Direktschallanteil der gewünschten Wellenfront ist im ganzen Raum deutlich höher als der Diffusschallpegel. Die Reflexionen des Wiedergaberaumes spielen also eine untergeordnete Rolle, selbst wenn er akustisch nicht besonders behandelt ist.

Diese Annahme ist falsch, denn für die Unterscheidung zwischen Direkt- und Diffus-Schall ist weder der Durchmesser der Membrane, noch der tatsächliche Abstand zwischen Hörer und Membrane relevant, sondern das Verhältnis des Abstandes der Schallquelle zum Hörer zu Abstand der Störflächen zum Hörer. Da bei der WFS die simulierte Schallquelle deutlich hinter der Membrane liegt und da der Abstand der Membrane(n) zum Hörer selbst bei der Vernachlässigung dieser Tatsache in der Regel in der gleichen Größenordnung liegt, wie der Abstand der Störflachen (also Seiten/Rückwände des Wiedergaberaumes) zum Hörer, ist es völlig unangebracht, die Raumeinflüsse des Wiedergaberaumes zu vernachlässigen.

syntheticwave hat geschrieben:Zweitens ist die Richtwirkung dieser Strahlerfläche unvergleichlich höher.

Auch diese Annahme ist falsch, denn die Strahlerfläche simuliert keine Richtwirkung, sondern eine Punktschallquelle tiefer im Raum hinter der Strahlerfläche. Natürlich wäre es unter Umständen denkbar, dass die simulierte Punktschallquelle tiefer im Raum keine erste Reflexion mehr über Decke/Fußboden/Seitenwände direkt zum mittig im Raum stehenden Hörer liefern kann (wenn man unzulässig vereinfachend eine diffus-Refexion ausschließt), aber für die Rückwand ist diese Annahme völlig absurd.

Wenn man allerdings den Anspruch stellt, die Reflexionen für beliebige Stellen im Raum zu eliminieren, dann ist auch die Vernachlässigung von Decke/Fußboden/Seitenwände nicht mehr zulässig, weil nicht ausgeschlossen werden kann, dass sich der Hörer in Wand-Nähe aufhält.

syntheticwave hat geschrieben:Das mit allen Wänden macht die richtige Raumgrösse, weil ja die realen Abmessungen und Reflexionsfaktoren des Wiedergaberaumes bei der Installation der Anlage ins System eingegeben werden.

Wieder eine unzulässige Vereinfachung, denn in Wohnräumen stehen gewöhnlich Möbel, welche dem Raum einen deutlich andere akustische Form geben, als einem leeren Raum. Dazu muss man nicht mal Akustiker sein, um das zu verstehen, die meisten Menschen hören mit verbundenen Augen sofort, ob sie in einem leeren Raum stehen oder nicht.

Und selbst wenn der Raum leer wäre, die "Subtraktion" der ersten Reflexion der Rückwand ist und bleibt bei einem akustischen Vorhang nur für eine bestimmte, relativ kleine Ebene im Raum überhaupt möglich.
An allen anderen Stellen kann das Zeitverhalten nicht mehr stimmen.

Inder-Nett hat geschrieben: Diese Annahme ist falsch, denn für die Unterscheidung zwischen Direkt- und Diffus-Schall ist weder der Durchmesser der Membrane, noch der tatsächliche Abstand zwischen Hörer und Membrane relevant, sondern das Verhältnis des Abstandes der Schallquelle zum Hörer zu Abstand der Störflächen zum Hörer.

http://de.wikipedia.org/wiki/Hallradius , also der Punkt an dem der Diffusschallpegel den Direktschallpegel überschreitet ist nur abhängig vom Bündelungsmass Gamma des Lautsprechers , Raumvolumen und Nachhallzeit.[/quote]

Inder-Nett hat geschrieben:

syntheticwave hat geschrieben:Zweitens ist die Richtwirkung dieser Strahlerfläche unvergleichlich höher.

Auch diese Annahme ist falsch, denn die Strahlerfläche simuliert keine Richtwirkung, sondern eine Punktschallquelle tiefer im Raum hinter der Strahlerfläche. Natürlich wäre es unter Umständen denkbar, dass die simulierte Punktschallquelle tiefer im Raum keine erste Reflexion mehr über Decke/Fußboden/Seitenwände direkt zum mittig im Raum stehenden Hörer liefern kann (wenn man unzulässig vereinfachend eine diffus-Refexion ausschließt), aber für die Rückwand ist diese Annahme völlig absurd.

Wenn man allerdings den Anspruch stellt, die Reflexionen für beliebige Stellen im Raum zu eliminieren, dann ist auch die Vernachlässigung von Decke/Fußboden/Seitenwände nicht mehr zulässig, weil nicht ausgeschlossen werden kann, dass sich der Hörer in Wand-Nähe aufhält.

Im unteren Frequenzbereich arbeitet die Gesamtmembran als Kolbenstrahler weil da alle Lautsprecher fast in Phase sind. In dem Bereich ist aber jede normale Box ein ungerichteter Punktstrahler. Je höher die Frequenz, um so leichter ist die Richtwirkung zu beherrschen.
In Wand- Nähe gibt es zugegebenermassen, vor allem in der Nähe der Strahlerfläche, einige Bereiche in denen einzelne erste Reflexionen zur falschen Zeit eintreffen. Aber eben nicht alle, wie bei der konventionellen Wiedergabe.
Eine Diffus- Reflexion kann man ausschliessen, wenn es keine erste Reflexion gibt. Die erste Reflexion ist die Quelle für alle zweiten Reflexionen u.s.w., keine erste Reflexion, kein Nachhall!

Es stimmt aber das eine virtuelle Quelle, die nahe am akustischen Vorhang oder vor ihm dargestellt wird, ziemlich in alle Richtungen abstrahlen würde und dann natürlich in der Akustik des Wiedergaberaumes spielen würde. Dann könnte man die nicht mehr wirklich subtrahieren.
Aber mit dem getrennten zugriff auf jede Signalkomponente wird der Schall vor dem WFS- Lautsprecherfeld wie formbare Materie,
es ergeben sich ungeahnte Möglichkeiten die Abstrahlung so zu manipulieren dass das Ziel der konvergenten Wiedergabe beim virtuellen Zuhörer im Aufnahmeraum und der default- Zuhörerposition erreicht wird. Im Anhang, Kapitel "Divergenzproblem", ist die trennung von physikalischer Quellposition und wahrgenommener Quellposition beschrieben. Das ist der Ausgangspunkt für weitere Möglichkeiten, die aber noch nicht offengelegt sind und deren Diskussion hier sicher zu weit führen würde.

Inder-Nett hat geschrieben:

syntheticwave hat geschrieben:Das mit allen Wänden macht die richtige Raumgrösse, weil ja die realen Abmessungen und Reflexionsfaktoren des Wiedergaberaumes bei der Installation der Anlage ins System eingegeben werden.

Wieder eine unzulässige Vereinfachung, denn in Wohnräumen stehen gewöhnlich Möbel, welche dem Raum einen deutlich andere akustische Form geben, als einem leeren Raum. Dazu muss man nicht mal Akustiker sein, um das zu verstehen, die meisten Menschen hören mit verbundenen Augen sofort, ob sie in einem leeren Raum stehen oder nicht.

Und selbst wenn der Raum leer wäre, die "Subtraktion" der ersten Reflexion der Rückwand ist und bleibt bei einem akustischen Vorhang nur für eine bestimmte, relativ kleine Ebene im Raum überhaupt möglich.
An allen anderen Stellen kann das Zeitverhalten nicht mehr stimmen.

Kleinere Möbesltücke kann man vernachlässigen, grössere Reflexionsflächen an ihnen in das Modell einbeziehen.
Es steht irgendwo auf der Seite dass die Rückwand im unteren Bereich absorptiv zu gestalten ist. Ihre Reflexion kommt immer erst einige Millisekunden nach der erwünschten Wellenfront beim Zuhörer an, so das sie durch den Präzedenzeffekt überdeckt wird, wenn sie nicht zu stark ist.

syntheticwave hat geschrieben:...

syntheticwave hat geschrieben:t;]Zweitens ist die Richtwirkung dieser Strahlerfläche unvergleichlich höher.

Auch diese Annahme ist falsch, denn die Strahlerfläche simuliert keine Richtwirkung, sondern eine Punktschallquelle tiefer im Raum hinter der Strahlerfläche. Natürlich wäre es unter Umständen denkbar, dass die simulierte Punktschallquelle tiefer im Raum keine erste Reflexion mehr über Decke/Fußboden/Seitenwände direkt zum mittig im Raum stehenden Hörer liefern kann (wenn man unzulässig vereinfachend eine diffus-Refexion ausschließt), aber für die Rückwand ist diese Annahme völlig absurd.

Wenn man allerdings den Anspruch stellt, die Reflexionen für beliebige Stellen im Raum zu eliminieren, dann ist auch die Vernachlässigung von Decke/Fußboden/Seitenwände nicht mehr zulässig, weil nicht ausgeschlossen werden kann, dass sich der Hörer in Wand-Nähe aufhält.

...[/quote]

Wenn man die Hörposition live erfasst, beispielsweise mittels einer Kamera, dann könnte man die Wellenfeldsynthese auf diejenige Wellenfront einschränken, die tatsächlich den Hörer erreicht. Man könnte auch zuerst das Signal an der Hörposition berechnen und danach versuchen mittel eines anderen gerichteten Wellenfront das gleiche Signal an der Hörposition zu erzeugen, aber ohne Schallanteile zu den Seitenwänden und Decken/Boden zu übertragen. Sofern der Hörer nicht direkt an der Seitenwand sitzt, dürften damit die Primärreflexionen von der Seitenwand keine Rolle mehr spielen.

Nun ja, die Fantasie kennt keine Grenzen, aber die Umsetzung erfordert wohl viel Schweiß und Tränen.

Die Unterdrückung der Primärreflexionen von der Rückwand kann wohl keine noch so gute Richtcharakteristik ersetzen. Dazu bräuchte man entweder Absorber oder eine zweites Lautsprecherarray an der Rückwand. Das Double Bass Array von Nubert enthält im Prinzip dieses Konzept bereits.

LG

Kikl

Kikl hat geschrieben: Nun ja, die Fantasie kennt keine Grenzen, aber die Umsetzung erfordert wohl viel Schweiß und Tränen.

... das ist ja das schlimme, dass die einfachen Aufgaben heute alle schon gelöst sind.
Aber die technische Umsetzung von vielem, was heute Alltag ist hätten wir uns noch vor zehn Jahren kaum vorstellen können.

Ganz wichtig ist aber das neue Ziel, nicht perfekte Lautsprechersignale zu erzeugen, sondern perfekte Ohrsignale. Dann kann man die Lautsprechersignale so manipulieren, dass die Ohrsignale stimmen. Zum Beispiel eben die virtuelle Quelle hinter die Bildwand verschieben damit die Seitenwände nicht getroffen werden, dabei aber ihren Pegel und den Pegel und Ausgangspunkt der ersten Reflexionen so nachregeln, dass sich an der default- Zuhörerposition dabei nichts verändert, die Wahrnehmung dort also gleich bleibt. Man hat ja in dem Modell alle Variablen, die das bestimmen. Ungeahnte Möglichkeiten, aber erstmal wirklich viel Schweiss und tränen.