Natürliche Wiedergabe stereophoner Aufzeichnungen mit Lautsprechern in Wohnräumen

[Jacky]

Hallo


Na gut, nehmen wir dein Messergebnis welches realitätsnäher für mich erscheint: Hörpositionen mehr mittig im Raum:

http://abload.de/image.php?img=dipol...er_02fhjh3.jpg

Der Monopol ist da im Nachteil und zeigt eine massive Spitzensenke der 2 Raummode.

D.h. mit nur einem Dipol komme ich an der Wand nicht aus, da immer noch Pegelschwankungen um ca. 10 dB von einer idealen Gerade trennt.

Kannst Du bitte auch eine Messung gleicher Natur mit Dipol in ca. Raummitte (da nicht ganz ein quadratischer Raum) bei Beibehaltung anderer Dimensionen und Hörposition starten wo der Frequenzverlauf linearer erscheint?

Grüsse
Jacky

[dipol-audio]

Ich bin nicht an meinem "Werkstattrechner" und habe hier nicht mein ganzes Spielzeug installiert. Deshalb poste ich Dir einen Link zu dem Excel Sheet:

http://alloy.wishray.com/frd/frdgroup.htm

"RRC [Room Reflection Response Calculator] Beta 0.60d"


Alternative Links, allerdings ohne jeden Nachweis der Seriosität:

http://www.rsu.edu.r...ic/room060d.xls

http://www.pvconsult...lection/rrc.htm



Nimm solche Simulationen bitte nicht zu ernst (auch die Welligkeit im o.g. Ergebnis nicht), sie können nur Tendenzen und prinzipielle Zusammenhänge aufzeigen. Allein die eingesetzten Reflexions-Koeffizienten, werden mit Deinem realen Raum nicht übereinstimmen. Außerdem hat der Modellraum keine Öffnungen, Möbel oder Nischen.

Ich würde als Alternative einen zweiten Dipol an die gegenüberliegende Seite setzen und dann evt. die Tiefe der Positionen der Schallquellen im Raum etwas variieren, ggf. auch mit leichter Asymmetrie. Dazu brauchst Du aber andere Software. Du kannst die 2 Dipole sonst nur nacheinander simulieren und die Dateien danach - nach Betrag und Phase - addieren. Dazu musst Du die Zwischen-Ergebnisse exportieren und die Addition außerhalb des Tools vornehmen.

Es gibt außerdem eine Besonderheit an dem Excel-Tool, weshalb ich den Autor früher schon mal angemailt habe, der hat aber an dem Tool wahrscheinlich kein großes Interessse mehr:

-------------------------------------------------------------------------------------
Die "plausible" Dipol Simulation im Modellraum bekommst Du, wenn Du den Button
"Response 1&2" wählst und zusätzlich die "Dipol" Option verwendest.
Der Dipol wird dann aus den Teilschallquellen "rot" und "orange" gebildet.
Somit kannst Du den Dipol verschieben sowie die Pfadlänge verändern.
-------------------------------------------------------------------------------------

Der Kommentar zur "Dipol" Option (rote Lasche) sagt etwas anderes:
Man solle "Response 1" für eine detailierte Simulation verwenden.
Das ist Unfug: Die Berechnungsroutine "Response 1&2" ist für den Dipol OK,
aber in der Anleitung ist ein Fehler. Die Routine unter "Response 1" ist m.E.
für Dipole unbrauchbar, sie liefert bereits für einige einfache Standardsituationen
falsche Ergebnisse, das habe ich überprüft.


@Jacky: Wirf doch mal deine Raumabmessungen 'rüber und sag' mir was zu den einzelnen 6 Wänden:

Boden, Decke, Stirnwand, Rückwand, Seite links, Seite rechts

- Gibt es Durchbrüche (Durchreiche, Durchgang), welche meist offen (nach wohin) sind ?
- Steinwände oder Trockenbau
- Welcher Belag (z.B. "Fliesen", "Kork", "kurzflooriger Teppich"), welche Teilfläche der Wand ist bedeckt (in %) (z.B. bei Auslegware)
- Stehen Möbel vor der Wand (Schrank, Regal, wie groß etwa) ?

[dipol-audio]

@Jacky,

wie auch immer, hier wäre noch eine Alternative, die ist auch für den Hörplatz 2,8m von der Stirnwand noch recht gut. Der Bewegungsspielraum für den primären Hörplatz scheint auch OK. Allerdings ist die Aufstellung nicht ganz so platzsparend in Kantennähe wie im Beispiel davor.

Wie gesagt: Das sind alles Trockenübungen ohne großen Nährwert, man sollte mal an den richtigen Raum herangehen.
Deine Subwoofer müssen aber oberhalb ca. 30Hz um min. 6dB/Oktave entzerrt (abgesenkt) werden, damit sie als Dipol eine Chance auf einen ausgewogenen Frequenzgang bekommen und zwar unabhängig vom eigentlichen Tiefpass, der kommt dann noch hinzu.




Wenn Deine Subs also eine sehr ausgewogene Grundeinstellung (als Monopol für Freifeldbedingungen) haben, dann wäre eine erste Hausnummer für die darauf anzuwendenden Filter:

>30Hz -6dB/Oktave ("Dipol Kompensation")
>80HZ -18dB/Oktave ( als Vorschlag für Tiefpass, in Summe dann 24dB Flankensteilheit elektrisch, akustische "Soll" Flankensteilheit ist aber 18dB/Oktave auf der Dipol Haupt Achse)

<30Hz Hochpass bzw. "Subsonic" Filter nach Bedarf, dient als "Lebensversicherung" gegen exzessiven Hub bei tieffrequenten Signalen. Mit dem Pegel wirst Du unter 60Hz aber merklich weniger erwarten können als im Monopol-Betrieb: Vorsicht beim Ausprobieren, ich nehme an, Deine Subs haben eine vernünftige Schutzschaltung.

Dipol-Pfadlänge sollte ca. 1m sein, wenn Chassis "nach außen" (also voneinander weg) schauen, dann können die Schallwände der Subs ca. 85-90cm (ca. 1/2 Schallwandbreite eines Subwoofers zählt dann mit, mehr nicht) Entfernung haben, das sollte reichen. Dipol-Pfadlänge zu gering: Kostet mehr Membranhub ! Dipol-Pfadlänge zu groß: Kein Dipol mehr im oberen Bassbereich, ergibt unerwünschte "Nebenkeulen". Evt. kann akustisch wirksame Pfadlänge von 0.9m bis max. 1.2m variiert werden.

________________

Fühl' Dich zu nichts verpflichtet ... weiteres "Simulieren" halte ich aber für recht überflüssig. Die Integration Deiner Hauptlautsprecher wird vermutlich "kitzliger" als das Einstellen eines ausgewogenen Raumfrequenzgangs im tiefen und mittleren Bass.

Was hast Du denn für Hauptlautsprecher und wie filterst Du sie bisher (untere Grenzfrequenz und Flankensteilheit) ?

[Jacky]

Hallo Oliver

Habe mal die Simu zur Hand genommen und meinen Raum quasi abgebildet: nun ich weiß es ist ein Rohentwurf – ich solle es nicht ernst nehmen – da aber viele, wie Du selber auch, gerne zu diesen Simu-Werkzeugen greifen, sollte es hier ebenfalls als Beispiel dienen:

Abb. 1 zeigt eines meiner Subwoofer (Speaker 1 rot) den Frequenzgang (Speaker 2 spielt nicht mit)
Der Peak bei 59hz wird bei mir mittels par. EQ behandelt, sonst Tiefpass bei 60hz 4 Ordnung bzw. ab 30 hz abwärts ebenfalls ein shelving filter 6 db: Box closed.

[IMG][/IMG]

Abb. 2 zeigt einen Dipol auf dem gleichen Platz, Pfad 1 m, in Y- Richtung platziert.
Kurvencharakteristik fast ident; hier müsste ich ebenfalls mit einem EQ den Bass unterhalb 70hz korrigieren.

[IMG][/IMG]

Abb. 3 gleicher Dipol nur in X- Richtung ausgerichtet.
Besser wird’s nicht….Monopol sogar im Vorteil.



Bei mir wäre es praktisch unmöglich, es sei den ich tausche Frau gegen Dipol-Sub und da wird sie auch noch die Wohnung behalten, einen anderen Platz als diesen im Wohnzimmer zu finden.

Somit wäre ein Dipol ohne elektronische Frequenzgangkorrektur nicht universell einsetzbar falls auch noch dazu die Wohnarchitektur geändert werden sollte: mit anderen Worten – für einen bestimmten Raum -> ein oder mehrere bestimmte Plazierung(en) des Dipols.

Über ein Cardioid habe ich noch nicht nachgedacht……….

Wichtig: Ich möchte hiermit auf keinen Fall die Dipols schlecht reden, nur in meinem Fall sehe ich keinen Vorteil gegenüber Monopols.

Grüsse
Jacky

[dipol-audio]

Hallo Jacky,

ja es stimmt, die von Dir getesteten Positionen sind für den Dipol allesamt völlig ungeeignet, mit einer Wand in wenigen Dezimetern Entfernung quer zur Richtung der Abtstrahlachse funktioniert ein Dipol nicht. Eine nahe Wand parallel zur Abstrahlachse ist hingegen kein Problem.

Du erkennst die ungeeigneten Positionen (und Orientierungen der Dipol-Achse im Raum) auch daran, dass im Tiefbass nichts mehr passiert: So stark könntest Du gar nicht entzerren, das würde viel zuviel Membranhub verursachen.

Wenn keine der Raumkanten (Boden oder auch Decke) der seitlichen Wände bei Dir zur Aufstellung genutzt werden kann, um etwas weiter von der Stirnwand wegzukommen, und auch kein anderer Ort mit nennenswerter Entfernung zur Stirnwand gefunden werden kann, dann kannst Du Deinen Raum mit einem Dipol nicht ausgewogen anregen: Ganz in die Ecke "kleben" geht mit einem Dipol nicht.

Evt. blieben noch Positionen hinter dem Hörer, denn kein Mensch sagt, das der Tiefbass "von vorne" kommen muss: Das wäre kein Problem. Aber Du hast vermutlich schon alles ausgeschöpft, was der WAF in Deinem konkreten Fall ermöglicht.

So oder so: Ich bin überzeugt, daß Du Deine Prioritäten s.o. richtig gesetzt hast ;)

[dipol-audio]

...
Zuletzt haben wir in diesem Thread fast nur noch über die Tieftonwiedergabe gesprochen, während sich drüben im "Optimale Bassbox" Thread eine allgemeinere "Stereofonie" Diskussion entwickelt hat ...

Ich führe daher die Gedanken zu einem Stereo-Lautsprechersystem mit alternativer Richtcharakteristik inklusive Hochtonsystem, welche sich hier

http://www.hififorum.at/forum/showthread.php?p=276632&postcount=78

und hier

http://www.hififorum.at/forum/showthread.php?p=276633&postcount=79

entsponnen haben, in diesem Thread fort.

Oberer Mittelton und Hochton:

Ein spezielles Array System setzt die Kardioid Charakteristik zunächst fort und formt die Richtcharakeristik von 800 ... ca. 2Khz kontinuierlich um:

Es entsteht im Hochton (über geeignete Bandbreite gemittelt) eine Art Hauptkeule, welche aber im Polardiagramm ähnlich aussieht, als sei sie mit einem im Pegel reduzierten "Halbraumstrahler" überlagert.

Die übliche Einengung der Abstrahlung mit steigender Frequenz - wie z.B. bei Hochtonkalotten - entfällt, dafür ist bereits im Übernahmebereich ein Bündelungsmaß ähnlich einem Kardioid vorhanden.

Reflexionszonen "ipsilateraler" Seitenwände (größere Winkel außer Achse) werden im Hochton nicht mit dem sonst üblichen "abfallenden" hochtonarmen Spektrum beaufschlagt, sondern mit einem ausgewogenen Spektrum bis in den obersten Hochton, welches allerdings insgesamt im Pegel deutlich reduziert ist.

Reflexionszonen "kontralateraler" Seitenwände (kleinere Winkel außer Achse, bei entsprechender Ausrichtung auf den Hörplatz) bekommen in Relation recht hohe Pegel, weil sie näher an der Hauptkeule liegen. Auf diese Weise wird über die Entfernung am Hörplatz die Pegelrelation "ipsilateraler" zu "kontralateralen" Reflexionen ausgewogen gehalten.

Richtende Systeme betonen sonst die "kontralateralen" Reflexionen einseitig, während breit abstrahlende Systeme sonst sie "ipsilateralen" Reflexionen einseitig betonen, weshalb letztere auf größere Wandabstände angewiesen sind, damit die Lokalisation nicht zu sehr beeinträchtigt wird:
Diese Wandabstände sind aber in der Praxis oft gar nicht einzuhalten.

Zusätzlich sorgt das Array für eine zum Direktschall phasendekorrelierte Abstrahlung zu den Seiten. Die Interferenzmuster des Stereosystems werden dadurch abgemildert, daß am Hörplatz sowohl

- Direktschall beider LS (interferenzbehaftet mit Auslöschungszonen)
- ipsilaterale Reflexionen (dekorreliert, wirkt interferenzmindernd) und
- kontralaterale Reflexionen (dekorreliert, wirkt interferenzmindernd)

am Hörplatz eintreffen. Dies vermindert ebenso den Qualitätsverlust außerhalb der exakten Stereomitte.

Dies Bild zeigt erste Ergebnisse einer Simulation für ein Mittel-Hochtonsystem, das in die oben beschriebene Richtung geht:



Die Kurvenscharen aus einzelnen Frequenzgängen sind errechnet für Abstrahlwinkel von 0 Grad (Kurven 1..5), 45 Grad (Kurven 6..10) und 65 Grad (Kurven 11..15). Die fünf Kurven je Schar entstanden durch Variation des Winkels in 8 Grad Schritten.

Was diesem noch sehr einfachen Modell fehlt, ist z.B. eine Dipol-Komponente, welche dem System unterhalb ca. 1Khz. eine Kardioid- (= Nieren-) Charakteristik verleiht und so bereits im Übernahmebereich ein noch höheres Bündelungsmaß erzeugt. Diese Eigenschaft lässt sich jedoch relativ leicht hinzufügen ...

Bereits jetzt erkennbar ist ein hohes Bündelungsmaß im Hochton, welches jedoch mit Außer-Achse-Frequenzgängen einhergeht, die nicht "abfallend" sind, wie bei üblichen direkt strahlenden Hochtonkalotten oder bei Exponentialhörnern.

Denkt man sich eine entsprechende Glättung hinzu, dann ähneln die Frequenzgänge eher denjenigen von "Constant Directivity" Waveguides. Jedoch ist die Pegelabnahme außerhalb der Hauptachse stärker ausgeprägt. Dafür werden aber größere Winkel außer Achse (z.B. 65 Grad) noch mit einem relativ hohen Pegel versorgt, ohne daß der oberste Hochton zu stark abfällt.

Dies vermeidet einen "dumpfen" Charakter der Reflexionen von nahen "Spiegelflächen", welche weit außerhalb der Achse liegen, insbesondere der ipsilateralen Seitenreflexionen (von der jeweils nahegelegenen Seitenwand des linken oder rechten Lautsprechers).

Trotzdem können beide Stereo-LS bei Bedarf voll auf den Hörplatz ausgerichtet werden oder auch vor-/hinter dem Hörer "gekreuzt" werden: Je nachdem, wie die Hörsituation (z.B. einzelner Hörer, mehrere Hörer) dies erfordert.

Die Abstrahlcharakteristik präsentiert sich im Mittel ähnlich, wie wenn man eine "Superniere" mit einem im Pegel verminderten (echten) "Halbraumstrahler" im Hochton kombinieren (überlagern) würde.

Es tritt jedoch noch eine gewünschte Phasendekorrelation* für die seitliche Abstrahlung hinzu, welche dafür sorgt, daß

- Interferenzen des Direktschalls mit den Spiegelschallquellen stark vermindert werden

- der Indirektschall im Hochton die Aufgabe wahrnehmen kann, interferenzbedingte Defizite des Stereosystems (s.u.) zu kompensieren, dadurch bedingte Verfärbungen zu minimieren


Grundsätzlich tragen die Seitenreflexionen (ipsilateral und kontralateral) zu einem Räumlichkeitseindruck bei, ohne dass hier ein hohes Risiko für das Verschwimmen von Phantomschallquellen bestünde, weil der Pegel der (früheren ...) "ipsilateralen" Reflexionen sehr moderat bleibt.

Letzteres gilt selbst dann, wenn die für optimale Stereo-Wiedergabe empfohlenen Abstände der Lautsprecher zu den Wänden nicht ganz eingehalten werden können: Was erfahrungsgemäß eher die Regel als die Ausnahme darstellt.


* Anmerkung: Die o.g. Phasendekorrelation außerhalb der Hauptachse geht einher mit einer gewissen Welligkeit der Außer-Achse-Frequenzgänge, welche sich jedoch zu einem ausgewogenen Energiefrequenzgang summieren.


Für Interessenten:

Begleitende Informationen zu prinzipbedingten Problemen der Stereofonie oberhalb ca. 2Khz

Stereodreieick, Winkelauflösung, Wellenlänge, Abstand beider Ohren ...
relevant vor allem für dauertonartige Signale und solche mit weichen Hüllkurven:

http://decoy.iki.fi/dsound/ambisonic...%20al_1985.pdf Vgl. Fig.5, S. 318 (Seite 5 im PDF)

Visualisierung der Interferenz von Stereo Lautsprechern von Paul Falstad:

http://www.falstad.com/interference/

z.B. Stereo-Signal abwählen (ist Grundeinstellung), Abmessungen der eigenen Stereo-Basis ("Stereo Separation") eingeben und dann Frequenzen von z.B. 100Hz ... 2.6Khz einmal durchspielen. Wie würde das etwa bei 4Khz, 8Khz aussehen ?

[Jacky]

Hallo Oliver

Was noch zu deinem Bild fehlt sind die Gehäuseabmessungen, insbesondere die Front. Oder meinst wieder freie Chassis ala Dipol Aufhängung im Raum?

Bei einem üblichen LS gilt für eine bessere räumliche Abbildung - insbesondere im Mittel/Hochtonbereich - je schmaler die Frontpartie, am Besten kaum breiter als das Chassis selber bzw. die Seitenlänge des Gehäuses (denke an Modulare Bauweise) zur oberen Übernahmefrequenz.

Natürlich sollte nichts an der Box reflektieren oder Artefakte auslösen; dies sei die Kunst die Box samt Filter richtig entsprechend zu dimensionieren.

Grüsse
Jacky

[dipol-audio]

Hallo Jacky,

an dem glatten Verlauf der Frequenzgänge nahe der Achse von wenigen hundert Hertz bis in den Khz Bereich erkennt man, daß Kantendiffraktion hier kein Thema ist. Deshalb darf man die Gehäusekanten trotzdem schön abrunden, das schadet nicht ...

Das Array verhält sich diesbezüglich aber vollkommen anders als eine einzelne Schallquelle (z.B. eine einzelne Kalotte). Die Grundform dieser Hochtonsysteme ist eher eine Panel Form:

Potentiell sehr flach (z.B. <7cm), mit Ausdehnungen in Breite und Höhe z.B. um 25cm bis zu 40cm oder größer je nach Einsatzbereich. Es sind recht vielfältige Variationen möglich: Es können sich eher "gestreckte" Seitenverhältnisse oder auch Formen nahe am Quadrat ergeben, das hängt ebenso von der Integration des Tief-Mittelton Systems ab.

Diese Arrays "bedienen" nur den vorderen Schallfeld Halbraum und haben "Nieren-ähnliche" Bündelungsmaße. Die Interaktion mit der Stirnwand des Raums ist praktisch "Null".

Natürlich könnte man solche Panels auch "Rücken an Rücken" montieren, um neue Varianten der Richtcharakteristik zu erzeugen, aber das habe ich nicht vorgesehen: Es würde für Wohnräume meinem damit verfolgten Ziel eher widersprechen.

Bilder wird es hier vorerst nicht geben, das Ganze ist noch eine Konzeptstudie, aber schon recht weit in der konkreten Umsetzung ...

[dipol-audio]

...

[Dezibel]

Ich weiß dass meine Frage unter Ping-Pong Stereo fällt ...
Welche Voraussetzungen müssen erfüllt sein um ein Instrument virtuell vom linken zum rechten LS (und umgekehrt) wandern zu lassen ohne dass sich der empfundener Pegel ändert oder das Instrument in der nähe der Mitte aufweicht oder gar nicht mehr ortbar ist, bzw. der Pegel am Weg variiert ? Ich habe derartige Effekte noch nirgends perfekt hören können.

LG, dB

[Babak]

Hallo Erwin,

Wie lang soll die Antwort werden?

LG
Babak

[Dezibel]

Überrasche mich ....

LG, dB

[wolfus]

Ich versuche mich mal an einer Kurzfassung.

Bei Pegelstereophonie muss der Pegel links abnehmen und rechts zunehmen, und zwar so, dass die gesamte Leistung gleich bleibt. Bei -3dB links und rechts (1/ sqrt(2) der Spannung, nicht die halbe!) hört man das Signal in der Mitte, und zwar relativ stabil. Die passende Ausführung des Pan-Pots (Panorama Potentiometers) ist gar nicht so trivial. Bei 17dB Unterschied hört man die Quelle nur im lauteren Lautsprecher.

Bei Laufzeitstereophonie hat man am Anfang die entsprechende Verzögerung (mindestens 1.5ms, wenn ich mich richtig erinnere) an der rechten Seite, lässt diese auf 0ms zusammenfalten und hat das Signal in der Mitte.

Nur bei genauer Mittenabbildung sind beide Techniken gleich (rechtes Signal gleich linkem Signal)!

Die Positionen sind in jedem Fall empfindlich gegen Abweichungen von der idealen Hörgeometrie, wobei die Laufzeitstereophonie (ausserhalb der exakten Mitte) erheblich anfällinger und instabiler ist. Sie bietet aber ein erheblich weiteres und "luftigeres" Abbild des Raumklangs, der sich in der Wahrnehmung deutlich besser von den Lautsprechern löst.

Durch Abweichungen von idealen Bedingungen (z.B. unregelmäßige Frequenzgänge, besonders Exemplarschwankungen, irreguläre Richtcharakteristiken) und übermäßigen Raumklang insbesondere mit zu frühen Reflektionen im Abhörraum nimmt die Ortungsschärfe ab. Bei den Bose Boxen mit 8 Lautsprechern nach hinten und einen zum Hörer wurde von vielen z.B. eine Solovioline als metergroßes Abbild wahrgenommen.

Die Stereophonie mit zwei Lautsprechern ist immer nur eine Näherung an eine perfekte Wiedergabe, was vor allem bei der Instabilität der Mitte bei Bewegung oder ungünstiger Position des Hörers auffällt. Das ist einer der wesentlichen Gründe für den absolut wichtigen Center-Speaker in allen Surround-Techniken.

Ob man das Panorama bei 5.1 Technik zwischen linkem und rechtem oder linkem und center und center und rechtem Lautsprecher aufbauen sollte, ist strittig. Durch die geringere Abschattung des Center-Lautsprechers sind Kammfilter-Effekte am Ohr deutlicher, wenn er das selbe Signal wie ein Seiten-Lautsprecher gleichzeitig bekommt -- verglichen mit der herkömmlichen Stereo-Technik.

[wolfus]

Ich habe gerade gesehen, die Frage war der Weg von links bis rechts, beschrieben habe ich die Hälfte davon. Der Rest ist eine Übungsaufgabe für den Leser. :-)

[armin75]

Ein schönes Beispiel hat hier Michael Jacksons Thriller. Da geht am Anfang jemand von rechts nach links. Das klang bei vielen Hörsessions bei Bekannten ganz anders als daheim :-)

Allerdings hört man da eine Pegelspielerei heraus.

lG

Armin