Messtechnische Beurteilung von Lautsprechern

[Reno Barth]

Weiterhin beschäftigt sich [/FONT][FONT=Verdana]Lautsprecher-Entwickler Sascha Reckert damit:

und kommt zu diesem Schluss:

Aus all diesen Zusammenhängen kann der Betrachter (auch der Profi!) die Schalldruckmessungen nur als Orientierung nehmen, keinesfalls aber eindeutige Schlüsse über die Gesamtqualität des Lautsprechersystems ziehen, es sei denn, es handelt sich um breitbandige, sehr auffällige Störungen oder der on-axis Frequenzverlauf zeigt deutliche Abweichungen vom Ideal.

lg
reno

[Franz]

Und hier wird von Dr Gert Volk, der auch sensorgeregelte Lautsprecher baut, noch einmal in allgemeinverständlicher Weise die Regelung erklärt, sehr lesenswert, wie ich finde:

...........
So, weiter im Text, etwas Theorie zur Regelung. Keine Angst, keine Formeln. Lasst uns diskutieren, was eine Chassis-Regelung theoretisch kann und was sie nicht kann.

Nehmen wir mal an, die Regelung wäre perfekt. Das würde heißen, das System würde die Spannung des Musiksignals exakt in eine Beschleunigung der Schwingspule umsetzen. Der Schwingspule, nicht der Membran. Solange auf der Membran nirgends ein halbe Wellenlänge des Musiksignals Platz findet, stellt eine konus- oder kalottenförmige Membran auch in recht guter Näherung einen Kolbenstrahler dar - was die Voraussetzung für den Regelungsansatz war, nämlich die Membranbeschleunigung proportional zum Musiksignal zu halten. Passt nun aber auf dem Umfang eine ganze Wellenlänge oder radial eine halbe drauf, kann die Membran in Partialschwingungen aufbrechen. Die Wellenlänge von einem 1kHz-Signal ist 34cm - das ist bei einem Mitteltöner mit gut 10cm Membrandurchmesser gerade der Umfang. Irgendwo in der Gegend von 1kHz wird also das hier diskutierte und gerade ausgebaute Chassis ein Eigenleben beginnen, das nicht durch eine Regelung beeinflussbar ist. Kein Zufall, dass bei BM diese Miteltöner je nach Modell zwischen 880 und 1300Hz ausgeblendet werden. Ok, das Problem bestünde nicht, wenn das Membranmaterial unendlich steif wäre. Ein solches Material gibt es aber nicht. Diamant ist extrem hart und wird deshalb manchmal bei Hochtönern verwendet, Keramik ist sehr steif, und Kohlefaser ebenso. Alu ist nur so mittelmäßig steif, Papier und die üblichen Kunststoffmaterialien ebenso, und Kevlar ist eigentlich auch ein recht wabbeliges Zeug. Deshalb gibt es die zwei verschiedenen Wege zum Ziel eines guten Membranmaterials, entweder extrem hart, oder, wenn es denn schon schwingt, eines mit sehr hoher innerer Dämpfung, d. h., Schwingungen, so sie denn auf der Membran entstehen, klingen sehr schnell wieder ab.

Unterhalb des Frequenzbereichs, in dem die Membran ihr Eigenleben beginnt, ist eigentlich heile Welt. Nur - das geht beim konventionell angesteuerten Chassis nur so lange, bis man nach unten in den Frequenzbereich stößt, der in die Nähe der Resonanzfrequenz des Masse-Feder-Systems kommt. Hier kann das betrachtete ideal geregelte Chassis das Eigenleben ausschalten - eine Steuerung kann das aber natürlich auch. Wenn auch nicht mit einer Kompensation geänderter Bedingungen (Alterung, Temperatur, Luftdruck etc.), aber in guter Näherung. Ein geregeltes oder vorgesteuertes Chassis kann deshalb bei deutlich tieferen Frequenzen eingesetzt werden als das konventionell betriebene. Wer schon mal den Bass gehört hat, der aus einer kleinen Backes kommt, BM4, BM6, Nano und wie sie alle heißen, weiß, was ich meine.

Ähnliches gilt für die Verzerrungen. Die meisten Oberwellen entstehen auf der Membran oder auf dem mitschwingenden Lautsprechergehäuse, da hilft eine Regelung gar nichts.

Will man die Vorteile eines geregelten oder vorgesteuerten Systems ausreizen, muss man das Chassis also hauptsächlich in dem Bereich betreiben, in dem die Schwingspule noch Herr über die Membran ist. Man versteht nun vielleicht auch, warum es müßig ist darüber zu diskutieren, ob ein Lautsprecherchassis geregelt werden muss, weil es sonst zu nichts zu gebrauchen wäre. Ein geregeltes Chassis kann eben noch viel tiefer sinnvoll eingesetzt werden als ein konventionelles, und das wird dann bei der Konstruktion natürlich ausgereizt. So kommt es aber, dass die geregelten Aktiven meist 4 oder sogar 5 Wege haben - weil dann die Chassis in dem Bereich spielen können, in dem die Membranschweinereien noch keine ausgeprägte Rolle spielen. Die Trennfrequenzen liegen dann meist tiefer, als man das von passiven oder aktiven ungeregelten/ungesteuerten Systemen kennt. Hinzu kommt noch der Effekt, dass bei geschwindigkeitsgeregelten Chassis die Wirkung der Gegenkopplung mit 6dB pro Oktave abnimmt. Je tiefer, desto wirkungsvoller die Regelung. Was natürlich irgendwann an die Grenzen des verfügbaren Hubs und der dann sprunghaft ansteigenden Verzerrungen stößt.

Die Regelung hat also ihre Stärke dort, wo das konventionell angetriebene System mit der Masse-Feder-Reibungs-Schwingungsdifferenzialgleichung kämpft und diese nur mit konventionellen Mitteln bekämpfen kann. Nämlich mit passender Wahl von Volumen und Dämfung. Da zwingt die Regelung der Membran ein gesittetes Verhalten auf. Im Frequenzbereich, in dem die Membran die Qualität dominiert, ist auch die Regelung machtlos.

Viele Grüße
Gert

http://www.aktives-hoeren.de/viewtopic.php?f=16&t=1089&hilit=sensorregelung&start=105

Gruß
Franz

Ps. Und noch ein paar Bildchen:

http://www.aktives-hoeren.de/viewtopic.php?f=16&t=1089&hilit=sensorregelung&start=30

[schauki]

Nein, das kann und darf man auch im anderem Forum äußern. Da wird nichts vorgeschrieben.

Doch der Admin hat ganz deutlich gesagt, dass bei jeglicher Diskussion davon ausgegangen werden muss, dass die Regelung hörbare Vorteile mit sich bringt.

..Dort sind aber viele Leute, die anderer Meinung sind und das auch dezidiert äußern. Damit muß und kann man leben. Wichtig ist, wie du das hörst und beurteilst. Aber ohne vergleichendes Hören geht es nunmal nicht. Und wer nicht will, der läßt es eben. Es hat ja auch an dich schon Einladungen gegeben, leider schlägst du sowas immer aus. Schade eigentlich, weil du dich um eine Erfahrung bringst, egal, wie sie auch ausfallen würde.

Ehrlich gesagt habe ich wirklich keine Lust mich mit Leuten zu treffen die sowieso bei jeder kleinsten Kritik an ihren "Heiligtümern" sämtliche Geschütze auffahren.
Diese Erfahrung brauche ich schlicht und ergreifend nicht.

mfg

P.S. bisher hat mir auch noch niemand erklären können warum man einen Heidenaufwand mit der Regelung treibt und dann Chassis nicht in die Schallwand einlässt und das mittig auf einer "scharfkantigen" Kiste die dann natürlich entsprechend Kantendiffraktion erzeugt. Das ist dann eben auch nichts anderes wie die die rein das Zeitverhalten optimieren,...

[seufert]

Wirklich sehr freundlich und höflich ausgedrückt gegenüber dem "Nonamehersteller", fair play pur.....

Warum Holger? Du bist doch genau auf den "Nonamehersteller" eingegangen. Stattdessen ignorierst Du einen voellig unbekannten Hersteller wie Harman International (Toole, Olive), weils Dir in den kram past. Aber dazu haettest Du auch erst einmal etwas lesen muessen, das evtl. deien Horizont haette erweitern koennen.

[seufert]

Das ist ja auch ein kluger Mann, Holger, der die Praxis kennt.

Gruß
Franz

Stimmt, und die Leute von Harman versauern offenbar in ihren Labors und haben in Jahrzehnten noch keinen Lautsprecher auf den Markt gebracht. Daher muss man dich auch nicht ernst nehmen...

[seufert]

Doch der Admin hat ganz deutlich gesagt, dass bei jeglicher Diskussion davon ausgegangen werden muss, dass die Regelung hörbare Vorteile mit sich bringt.

Kannst Du das belegen? Nicht, dass ich es fuer ganz abwegig halten wuerde... Aber dennoch hab ich immer gerne Fakten ;)

Lg
Christoph

[David]

Thias, das mit der Regelung hast du sehr schön dargestellt.
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Franz, kaum wer zweifelt daran (denke ich mal), dass deine Lautsprecher supergut klingen. Nur hat das praktisch nichts mit der Regelung zu tun.

Frage: was soll dadurch - und wo - besser werden? Winzige Linearitätsverbesserungen sind sowieso schnuppe, es kann also (wieder mal) nur um den Klirr gehen. Dieser ist nur im Mitteltonbereich ein Thema (abgesehen von den beschriebenen Subwoofern) und ich kann mir nicht vorstellen, dass die MT-Chassis deiner LS eine Regelung benötigen, um ausreichend gut zu arbeiten.

Auch hier ist es der Glaube der über allem steht und der zu seltsamen Wegen führt.

Dass du von dem was du hast überzeugt bist und es verteidigst, das ist schon OK und damit bist du kein Einzelfall, das macht so ziemlich Jeder (ist ja "menschlich"). Wie heißt es immer?: "der Mensch irrt, so lange er lebt".;)

Mir fällt momentan kein Studiomonitor ein, in dem es eine Regelung gibt. Grundsätzlich kann man davon ausgehen, dass das was hier die Top-Hersteller machen, mehr oder weniger das Maximum auf diesem Gebiet darstellt.

[Dr. Holger Kaletha]

Warum Holger? Du bist doch genau auf den "Nonamehersteller" eingegangen. Stattdessen ignorierst Du einen voellig unbekannten Hersteller wie Harman International (Toole, Olive), weils Dir in den kram past. Aber dazu haettest Du auch erst einmal etwas lesen muessen, das evtl. deien Horizont haette erweitern koennen.

Du hast meine Ironie nicht verstanden. So mit Cay-Uwe umzugehen, ist ziemlich zynisch und grenzt an eine Beleidigung. Daraus spricht eine Geringschätzung und abfällige Haltung gegenüber jemandem, der hier gerade postet hat, wenn man ihm sagt: Du bist ja nur ein Noname-Hersteller, den man nicht für voll nehmen kann und das auch noch in einer Nebenbemerkung. Das ist ein sehr unfairer, schlechter Stil und Cay-Uwe hat das nicht verdient. Entscheidend ist die Qualität des Produkts und nicht, wer einen wie großen Namen hat. Außerdem wird unterschwellig unterstellt, daß der "Nonamehersteller" auch weniger fachliche Kompetenz habe als einer mit Namen. Auch das ist eine Zumutung.

Beste Grüße
Holger

[paschulke2]

Zum Thema Messungen und "No-Name"-Hersteller:

Zur vollständigen messtechnischen Charakterisierung eines Lautsprechers (also so, dass man daraus Schlussfolgerungen auf die zu erwartende Tonqualität ziehen kann), gehört eine vollstandige Erfassung des Schalldrucks unter allen Winkeln. Das setzt voraus:

– einen reflexionsarmen Raum
– der groß genug ist, um auch bei tiefen Frequenzen messen zu können
– eine Mechanik, um den Lautsprecher für die Messungen zu drehen

Einen solchen Raum muss man sich erstmal leisten können, was für einen kleinen "No-Name"-Hersteller ein nicht lösbares Problem darstellen wird. Ein kleiner "No-Name"-Hersteller kann dafür höchstens auf einen externen Dienstleister zurückgreifen.

Mir fällt jedenfalls nur ein "kleiner" Hersteller ein, der selbst über diese Messmittel verfügt: MEG.

Gruß

Thomas

[Dr. Holger Kaletha]

Zum Thema Messungen und "No-Name"-Hersteller:

Zur vollständigen messtechnischen Charakterisierung eines Lautsprechers (also so, dass man daraus Schlussfolgerungen auf die zu erwartende Tonqualität ziehen kann), gehört eine vollstandige Erfassung des Schalldrucks unter allen Winkeln. Das setzt voraus:

– einen reflexionsarmen Raum
– der groß genug ist, um auch bei tiefen Frequenzen messen zu können
– eine Mechanik, um den Lautsprecher für die Messungen zu drehen

Einen solchen Raum muss man sich erstmal leisten können, was für einen kleinen "No-Name"-Hersteller ein nicht lösbares Problem darstellen wird. Ein kleiner "No-Name"-Hersteller kann dafür höchstens auf einen externen Dienstleister zurückgreifen.

Mir fällt jedenfalls nur ein "kleiner" Hersteller ein, der selbst über diese Messmittel verfügt: MEG.

Thomas,

diese ganze Diskussion ist für mich inzwischen völlig unsinnig. Was hat denn Cay-Uwe eigentlich gesagt? Daß er es sich nicht anmaßt, den Klang eines Lautsprechers zu beurteilen nur nach seinen Meßdaten. Reno hat andere und bekanntere Zeitgenossen zitiert, die genau dasselbe sagen. Und auch ein Prof. Goertz ist hier sehr vorsichtig. Da muß ich als unbefangener Beobachter dann nahezu zwangsläufig den Eindruck bekommen, daß eine bestimmte Fraktion hier bestimmte Fakten einfach nicht zur Kenntnis nimmt und sie nicht wahrhaben will und statt dessen stur weiter behauptet, die Qualität eines LS könne allein und ausschließlich meßtechnisch bewertet werden ohne jede Einbeziehung des Hörens. Es ist aber wohl nicht nur eine Frage des mehr oder weniger kostspieligen Herstellungslabors, ob man das kann oder nicht - das sagen die Äußerungen auch namhafter Entwickler. Ich verstehe das alles nicht mehr und glaube im übrigen kaum, daß sich die Hardliner unter den "Technikern" hier mit dieser Haltung einen großen Gefallen tun. Das Sachthema an sich ist auch für einen Laien wie mich interessant und ich lerne gerne etwas dazu auf diesem Gebiet. Nur dieses Schablonendenken und diese Freund-Feind-Debatten gehen einem ganz schön auf den Wecker.

Beste Grüße
Holger

[Unregistriert]

Das setzt voraus:

– einen reflexionsarmen Raum
– der groß genug ist, um auch bei tiefen Frequenzen messen zu können
– eine Mechanik, um den Lautsprecher für die Messungen zu drehen

Naja, reflexionsfrei kann man gefenstert in jedem Raum messen. Ist er groß genug, liegt die untere Grenzfrequenz ausreichend tief (darunter tut sich im Pegel als f(Winkel) ohnehin nicht mehr viel, und die Aussagekraft im Bass ist ohnehin begrenzt, jedenfalls wenn man sich auf den FG beschränkt). Darunter misst man halt im Nahfeld und fügt die Kurven zusammen (a la Stereophile).

Die Mechanik ist nice to have .. es geht auch ohne. Kostet nur ein wenig Mühe.
Heutzutage kann auch der Otto Normal Gewerbliche gute Boxen entwickeln, jedenfalls von dem bezahlbaren Equipment her. Er muss es nur können.

Gruß

Bruce

[KSTR]

Mir fällt jedenfalls nur ein "kleiner" Hersteller ein, der selbst über diese Messmittel verfügt: MEG.

Und etliche große, sogar "global player" im Markt haben sie nicht... und man braucht sie auch nicht zwingend (als ständige Betriebsmittel), denn es reichen :
1) Erfahrung und clevere Anwendung von "Messtricks", und Kenntnis der Auswirkungen der Unperfektheiten der eigenen Messumgebung.
2) Zur Absicherung dieser Kenntnis mehrere gemachte Vergleiche echter, aber outgesourcter RAR-Messungen mit den eigenen, mit dem selben DUT. Dazu kommen noch mehr oder weniger aufwändige Simulationen.

[KSTR]

Zum Thema Regelung, als Nebenbaustelle :
Ich habe mich damit schon intensiv befasst, sogar mehrere Sensoren gebaut usw.
Mein Fazit : Kann man machen wenn man Chassis zu etwas zwingen will was sie eigentlich nicht können**) und die Motoren usw eher mäßig sind, die Regelung ist als Teile/Bauaufwand recht billig (die Enwicklung aber nicht). D.h. man macht es, weil man es kann, weil es clevere Ingenieurskunst ist.

Ich gehe heute lieber den Ansatz der "brutalen Gewalt", und der heißt Investition in den Motor der nur a) extrem linear und b) extrem kräftig sein muss und schon regelt das Chassis sich sehr schön selbst (auf Geschwindigkeit). Der inneren Gegenkopplung im Chassis kann man zudem mit äusseren Tricks nachhelfen. Den Rest macht dann der Tausch Membranfläche gegen Hub. Kostet halt Platz und Geld.

EDIT: **) Nachsatz : zB auch nicht zu altern, ihre Parameter zu halten, usw.

[Blindniete]

Mir fällt momentan kein Studiomonitor ein, in dem es eine Regelung gibt.

z.B.: http://www.ksdigital.de/de2/dmc.php
Also alle LS von denen, die eine DMC-Regelung haben.

ich habe ja auch so ein Teufelszeug im Einsatz, und bin davon begeistert.
Technisch ist es für mich das aktuelle Ende der Fahnenstange, was machbar ist.

ABER trotzdem bezweifele ich die AD HOC Behauptung von Franz z.B.,
dass man unter allen Umständen den geregelten Bass heraushören würde.

Es ist m.E. schlicht unmöglich, dass man bei unbekannten LS in einem
unbekannten Raum, mit unbekannter Musik heraushören kann, ob diese
LS einen geregelten Bass haben oder nicht.

Denn um nichts anderes geht es dabei.

Lautsprecher würde ich gern mal mit dem Zusammenspiel
von Frequenzumrichter und Motor vergleichen.

Passive LS: FU im U/F Modus
Aktive LS ohne Regelung: FU im Vector Open Loop Modus
Aktive LS mit Regelung: FU im Vector Closed Loop Modus

[KSTR]

Und zur Messtechnik :

Noch nicht erwähnt wurde der Ansatz der Isolierung aller nichtlinearen Effekte, "Distortion Isolation".
Die Leute von Liberty Instruments (auch bekannt durch DiffMaker) haben diese Technik in der einfachsten Form in ihrem Messprogamm "Praxis" mit drin.

http://www.libinst.com/distortion_isolation_in_the_time.htm

Diese einfache Methode leidet aber unter der Verwendung des Logsweeps und dem massiven Durchscheinen von kleinen Pegeländerungen aufgrund von Powercompression.
Mit etwas mehr Aufwand kann aber auch das (bzw ein) Musiksignal selbst als Quelldaten zur Erstellung von LTI-Impulsantworten verwendet werden und ausserdem der L wie der TI-Anteil adaptiv gestaltet werden sodass die Powercompression eben nicht das Residuum dominiert (weil die an sich ein immer noch genug rein linearer Anteil ist) sondern echte Kurzzeitverzerrungen aller Art. Damit kommt man dem dynamischen Fehlverhalten sehr gut auf die Spur.