Welches wäre denn die Grundlage, um für diesen Lautsprecher




eine passende Frequenzweiche zu ermitteln?


Die Anordnung der Treiber berücksichtigt "ab Entwurf" u.a. "Floor Bounce" Effekte, deshalb
arbeitet hier u.a. ein "Bodenwoofer", dessen erste Auslöschungsfrequenz für übliche Abhör-
entfernungen oberhalb seines Übertragungsbereiches liegt.

Das Mittel-/Hochtonarray legt seinen Floorbounce wiederum unterhalb seines Übertragungs-
bereiches und nutzt zusätzlich eine - auch unter größeren Winkeln in der vertikalen Ebene -
dekorrelierte Abstrahlung, um mit Spiegelschallquellen umzugehen d.h. Kammfiltereffekte
abzumildern.

Der Lautsprecher berücksichtigt also Lautsprecher-/Raum Interaktion soweit sie ohenhin
unvermeidlich ist, und das betrifft zuerst seine nächste Spiegelschallquelle, die bei einem
- d.h. genauer jedem ... - Standlautsprecher unter dem Boden des Raums quasi als "kopf-
über gespiegelter Zwilling" erscheint.
​
Der Lautsprecher mit "Kopfüber Zwilling" hat als verteilte Gesamtschallquelle eine wirksame
Höhe von ca. 1.6 m, davon befindet sich die Hälfte "unter dem Zimmerboden", auf dem ein
Hörer sich später bewegen oder auch sitzen wird ...

Um eine Frequenzweiche zu ermitteln, benötige ich eine geeignete IST Übertragungs-
funktion sowohl des Tieftonzweiges (unbeschaltet) als auch des Mittel-/Hochtonzweiges
(unbeschaltet).

Eine für beide Wege einheitliche Messdistanz dafür sollte bereits im Fernfeld der Anordnung
aus Schallquellen liegen. Dazu nehme ich den "akustischen Zwilling" unter dem Boden hier
mit dazu, denn bei der geplanten Übernahme um ca. 540Hz wird der Boden üblicher Räume
tatsächlich kaum nennenswerte Absorption aufweisen, d.h. der Boden wird typischerweise
einen akustisch relativ "blanken" Spiegel vom Tiefton bis in den unteren Mittelton hinein
darstellen.

Bei welcher Entfernung r liegt der Nahfeld-/Fernfeld Übergang bei einer Schallquelle, die
ca. 1.6m hoch ist für die Frequenz 540Hz (hier an der Übernahme soll es ja "passen")?

Wir schauen mal bei Anselm Görtz nach:



Lt. Gleichung 1 wäre der Nahfeld-/Fernfeld Übergang unter diesen Bedingungen bei
ziemlich genau 2m.

Rein zufällig ist das auch die Abhördistanz, für die dieser Lautsprecher etwa ausgelegt
ist: Größere Hörabstände wären erstmal kein Problem, sehr viel näher heranzugehen
"müsste man ausprobieren" aber dafür ist die Auslegung erstmal nicht gedacht.


Der Hörraum, welcher hier auch für Messungen zur Verfügung steht, verhält sich um
500Hz bereits weitgehend "statistisch".

Hält man den Messabstand ein, so kann man bei gelockertem Mikrofongalgen nun eine
"Wedelmessung" machen, welche sich z.B. innerhalb des Winkelbereichs des Toole'schen
"Listening Window" bewegen könnte, d.h. um einen möglichen Haupthörplatz herum.

Durch die räumliche Mittelung - auch eine "Mehrpunkt" Messung wäre denkbar - werden
Raumeinflüsse u.a. in Form ggf. verbleibender Kammfilter etc. noch weiter ausgeblendet,
und man erhält erfahrungsgemäß relativ glatte Kurven, die etwas über das IST Verhalten
beider Übertragungswege aussagen.

Dennoch handelt es sich hier jeweils um "Inroom Responses", was bei der Zielfunktion
- dem anzustrebenden Summenfrequenzgang bei Anwendung der gesuchten Frequenz-
weiche - zu berücksichtigen ist:




Im geplanten Übernahmebereich weist die "bevorzugte Raumkurve" nach Bruel&Kjaer einen
Abfall von ca. 1 dB/Oktave auf.

Bei Anwendung der gleichen "Wedelmessung" auch für den späteren Summenfrequenzgang
beider Wege ist die Zielfunktion im Bereich der Übernahme also nicht vollkommen "flach",
sondern ganz leicht fallend.

Damit haben wir dem "Frequenzweichendesigner" einen recht klaren Auftrag zu erteilen:

Er bekommt als Input zwei relativ "glatte" IST Übertragungsfunktionen für beide unbeschalteten
Wege und er bekommt eine eindeutige Zielfunktion (s.o.), die als Summenfrequenzgang im
Übernahmebereich anzunähern ist.

Eine bisher nicht erwähnte Voraussetzung für dies Vorgehen ist, dass die Nachhallzeit des
Raums im relevanten Frequenzbereich keine größeren Schwankungen aufweist: Das ist im
vorgesehenen Raum gegeben.

____________________________

Dieser Post ist quasi ein "Spickzettel für später", wenn es mal an die Frequenzweiche geht ...

Und ja: Wenn es gelingt, unter diesen Bedingungen ​eine Frequenzweiche zu erstellen, die
"wirklich gut sitzt", dann ist sie auch für andere Räume verwendbar.

Das hängt mit "Nebenbedingungen" zusammen, die dieser LS erfüllen wird, so werden die
Bündelungsmaße beider Wege an der Übernahme nicht sehr stark voneinander abweichen.

Der vorige Post ist evt. nicht für alle unmittelbar verständlich, daher möchte ich einige Grundannahmen erläutern, die für
mich in der Konstruktion von Lautsprechern seit inzwischen knapp 20 Jahren eine "Selbstverständlichkeit" darstellen.

• der Boden eines Raums wird i.d.R. akustisch wenig behandelt
• die Bodenreflexion stellt daher (mindestens) vom Tiefton bis in den Mittelton eine "Spiegelschallquelle" dar
• die "Boden-Spiegelschallquelle" ist typischerweise diejenige Spiegelschallquelle im Raum, die einem (Stand-) Lautsprecher am nächsten liegt
• die "Boden-Spiegelschallquelle" steht daher meist auch für die kräftigste Reflexion im Raum
• insbesondere bei einen Standlautsprecher muss dessen Spiegelschallquelle "unter dem Boden" daher als konstruktiver Bestandteil des Lautsprechers selbst angesehen werden​

Während die Orte vieler Spiegelschallquellen beim Entwurf eines Lautsprechers nocht nicht genau vorhersehbar sein
werden, da sie von der späteren Aufstellung des LS im Raum abhängen, ist die "Boden-Spiegelschallquelle" quasi ein
"fixer" Bestandteil eines Standlautsprechers.

Wenn man sich ein Team aus den Rollen Lautsprecherkonstrukteur und Raumakustiker als gemeinsam verantwortlich
für das resultierende Schallfeld in einem Raum vorstellt, dann fällt bei der "Boden-Spiegelschallquelle" auf, dass die
Einflussmöglichkeiten des Raumakustikers hier meist gering sind: Raumgreifende Absorber und/oder Diffusoren, die vom
Tiefton bis in den Mittelton wirksam wären, werden auf dem Boden eines Raums kaum jemals installiert.

Gleichzeitig ist der Raumboden als Grenzfläche am Lautsprecher von großem Einfluss und muss genauso berücksichtigt
werden, wie etwa der Abstand zur Frontwand des Raums, welcher u.a. das Bündelungsverhalten des LS beeinflusst.

Es spricht also vieles dafür, die Verantwortung für die Gestaltung der Interaktion eines (Stand-) Lautsprechers mit seiner
"Boden-Spiegelschallquelle" eindeutig beim Lautsprecherkonstrukteur selbst zu sehen.



In konkreten Beispielen:

>> Montiere ich
einen Tieftöner in 20,40 oder 60cm Höhe über dem Boden, dann montiere ich gleichzeitig
einen Tieftöner in 20,40 oder 60cm Tiefe unter dem Boden​.

>> Lasse ich den o.g. Tieftöner über dem Boden z.B. einen Frequenzbereich von 30 ... 800Hz
übertragen, dann überträgt sein "Spiegelbild" unter dem Boden den gleichen Frequenzbereich.

>> Der gespiegelte Aufbau betrifft alle weiteren Treiber und alle weiteren durch diese Treiber
übertragenen Frequenzbereiche in analoger Weise.

Es gibt somit - wenigstens bis in den Mittelton - keine Entscheidung des Konstrukteurs, die
nicht "am Raumboden 1:1 gespiegelt" würde.


Das hier verwendete Bild verdeutlicht die Vorstellung einer "Spiegelschallquelle":




Hier eine kleine Simulation mit dem "Wellentank" Applet von Paul Falstad als


"einzelne Schallquelle mit Grenzfläche":




und als

"zwei Schallquellen":





Wann ist etwas - in der Raumakustik - als "real" anzusehen?

Real ist etwas, dessen Auswirkungen real sind. Die Spiegelschallquelle - hier gedacht als "Boden-Spiegelschallquelle" -
ist in ihrer Auswirkung auf das Schallfeld genauso real wie die primäre Schallquelle, deren technische Realisierung
(den Lautsprecher) wir "anfassen" können.

So macht es z.B. für die Zonen destruktiver Interferenz, wenn sich etwa ein Mikrofon oder der Kopf eines Hörers räumlich
in einer solchen befindet, keinen Unterschied, ob eine der beiden Schallquellen in der veranschaulichenden Simulation (s.o.)
eine "Spiegelschallquelle" darstellt oder ob es eine "Primärschallquelle" ist:

Es wir dort ein "Notch" oder "Kerbfilter" in der Übertragungsfunktion erscheinen.

Wird ein Lautsprecher im - oder gar für? - das Freifeld entwickelt und dafür etwa in einem reflexionsarmen Raum ge-
messen, dann treten die Spiegelschallquellen nicht in Erscheinung und damit werden auch die korrespondierenden
Interferenzeffekte verschwinden.

Kann ein Lautsprecherkonstrukteur jetzt sagen:

"Ich bin nur für den Lautsprecher selbst verantwortlich, für die Interferenzeffekte mit Grenzflächen bin ich nicht
verantwortlich." ?

Speziell für den Fall der Bodenreflexion würde ich entgegenhalten:

"Naja, du hast immerhin 4 Standfüße unter den (deinen) Lautsprecher gebaut, d.h. du wusstest offenbar schon, dass
der Lautsprecher auf dem Boden stehend betrieben würde, oder ?"

Vor vielen Jahren konnte ich mich diesbezüglich mit einigen LS-Entwicklern über genau diese Problematik unterhalten. Und ja, der Boden wird bei Standlautsprechern, besonders aber auch bei Subwoofern berücksichtigt. Und meßtechnisch ist er für mich auch immer deutlich und besonders erkennbar. Und nicht nur der Boden, auch andere horizontale Flächen wirken auch bei höheren Frequenzen erkennbar. Der berüchtigte schwere Wohnzimmertisch z.B.

Also (wenn ich's halbwegs kapiert habe) eingebaute "aktive Absorption"?

In dem Fall, wo ich dabei war, also ein Subwoofer konfiguriert wurde, wurde gezielt am internen DSP programmiert. So dass zumindest Frequenz- und Phasengang Vorgaben z.B. denen von THX, eingehalten werden, wenn der SW am Boden platziert ist. Originalschallquelle und Spiegelschallquelle sind, bezogen auf die gemessenen Frequenzen (unter 80Hz) nahezu konvergent. Messtechnisch interessant sind für mich höher platzierte Kompaktlautsprecher (Bookshelf) mit sehr tief runterreichenden Frequenzgang, also bis 40Hz. Wenn Spiegelschallquelle 2m von der Originalschallquelle entfernt ist, der Boden schallhart ist (Lautsprecher "schwebt" in 1m Höhe), dann bekommt man recht interessante Interferenzen. Und ich messe in Hallen mit extremer Deckenhöhe. In einem Wohnraum mit 2,5m wirds dann richtig schön.

Eine Strategie sieht man bei Standlautsprechern in den letzten Jahren oder auch Jahrzehnten m.E. öfters
- sie wird jedoch nicht von allen Konstrukteuren angewandt - das wäre die Bodenreflexion der Tieftonquelle
zumindest deutlich "zu verschmieren" - indem in der Höhe verteilte Tieftonquellen eingesetzt werden:

https://www.google.com/search?q=high+end+standlautsprecher&client=firefox-b-d&sca_esv=3d6848995d8cd9b4&udm=2&biw=1696&bih=80 7& ei=YG7dZ5zdLo-2i-gP7tXomQY&ved=0ahUKEwicjfCrqJuMAxUP2wIHHe4qOmMQ4dU DCBE&uact=5&oq=high+end+standlautsprecher&gs_lp=Eg NpbWciGmhpZ2ggZW5kIHN0YW5kbGF1dHNwcmVjaGVyMgUQABiA BDIGEAAYBxgeMgUQABiABDIGEAAYBxgeMgUQABiABDIGEAAYCB geMgYQABgIGB4yBhAAGAgYHjIGEAAYCBgeMgYQABgIGB5IlglQ AFgAcAF4AJABAJgBAKABAKoBALgBA8gBAJgCAaACEJgDAIgGAZ IHATGgBwCyBwC4BwA&sclient=img


Verlässt man sich auf diese Maßnahme allein (und "übertreibt" es womöglich?) hat sie jedoch ihren Preis:

Das Bündelungsmaß im Mittel-/Hochtonbereich passt dann oft nicht mehr zum "oberen Tiefton", je nach
Gestaltung der Übernahmefrequenzen.

Wobei, anstatt zu "verschmieren", könnte man vielleicht bei aktiven Konstruktionen jeden der Treiber (dann wohl auch mit jeweils eigener Kammer) anders ansteuern, um die Reflexion am Hörplatz zu "nullen"? Würde natürlich Messungen und entspr. Software erfordern.

Drei Aspekte wären dabei zu bedenken:

• eine "Boden-Spiegelschallquelle" kann nie anders "angesteuert" werden als ihre jeweilige Primärschallquelle (d.h. alles wird gespiegelt inkl. der eingestellten Filtercharakteristik der Primärschallquelle)
• es geht primär um Auslöschungen, welche auch abhängig vom Hörplatz auftreten (s.o.)
• jede Auslöschung (hörplatzbezogen) durch ein Paar aus "Primärschallquelle / Spiegelschallquelle" kann nur durch ein anderes solches Paar "graduell aufgefüllt" werden (bezüglich eines Hörplatzes).

Es liefe dann also weiterhin auf "konventionelles Verschmieren" hinaus, nur mit einem wahnwitzigen "Overhead"
an zusätzlichen Wegen/Kanälen und deren Konfiguration, die wiederum hörplatzabhängig wäre.

Von daher: Daraus wird keine praktikable Lösung.

Hmm, schade. Was wäre eigentlich, wenn die zweite Schallquelle "ganz frech" am Hörplatz spielte? (verrückt ich weiß...)
Aber - ev. weniger verrückt, zumindest im "Monobass" - der einzige Woofer so nah wie es geht "an den Ohren"?

Dieser Thread ist ja durch meinen Ansatz für einen "Wohnraumlautsprecher" motiviert ...

Dieser Wohnraumlautsprecher ist von der Rolle her ein "Stereo Hauptlautsprecher":

Die oben angeschnittenen und veranschaulichten "Konstruktionsanforderungen" bzgl. Auslöschungen
durch "Boden-Spiegelschallquellen" - vornehmlich vom Tiefton bis in den Mittelton - stellen sich für
Subwoofer, welche meist bodennah platziert sind und auch nicht oberhalb ca. 120Hz betrieben werden,
in der Fom doch überhaupt nicht.

Das bedeutet, dass die Überlegungen, die ich bei meinem Wohnraumlautsprecher Konzept bezüglich der
Bodenreflexionen anstelle, vollkommen unabhängig davon sind, ob dieser Wohnraumlautsprecher ggf.
auch mit einem Subwoofersystem betrieben werden könnte (was er nicht muss).

respice finem

Das könnte ggf. auch ein Subwoofer nah am Hörplatz sein - dann mit entsprechender DSP Laufzeitanpass-
ung - oder auch ein anderes (Multi-?) Subwooferkonzept: Es ändert nichts bezüglich der Thematik der
"Bodenreflexion" (und damit einhergehender Kammfiltereffekte) im Zusammenhang mit einem Stereo Haupt-
lautsprecher, selbst wenn dieser um ca. 100Hz hochpassgefiltert würde.

Das Nachdenken über Themen im Bereich Elektroakustik / Raumakustik erfordert es, stets über die Wellen-
längenbereiche und daraus resultierende Konsequenzen für die Lautsprecher- / Rauminteraktion orientiert
zu sein.


Vielleicht hilft es, einmal hiermit



etwas herumzuspielen, um ein Gefühl für Frequenzen / Wellenlängenbereiche und Hörabstände zu
bekommen, bei denen Auslöschung durch Bodenreflexion auftreten kann.

In diesem Post bei diyAudio.com wird der Effekt (Bodenreflexion) ebenfalls thematisiert:




Ich übersetze (sinngemäß) das dort gebrachte Zitat von Roy Allison (als Antwort auf die Frage, worin die von ihm vorgeschlagene Lösung liege):

"Das Design von Gehäusen, die den Woofer sehr nah an eine oder mehrere Grenzflächen des Raumes legen. Dies ändert den Frequenzbereich des Einbruchs, denn je näher der Woofer an einer Grenzfläche ist oder an dem Punkt an dem Grenzflächen aufeinandertreffen, desto höher tritt der Einbruch im Frequenzbereich auf. Im Fall eines Drei-Wege-Systems ist es möglich, den Woofer so zu positionieren, dass der Einbruch oberhalb seines Übertragungsbereiches liegt und den Mitteltöner weit genug von der Grenzfläche bzw. dem Schnittpunkt entfernt zu platzieren, so dass dessen Einbruch unterhalb seines Übertragungsbereiches auftritt. Dies beseitigt das Problem effektiv."

Anmerkung: M.E. ist die Technik auch bei 2-Wege Systemen grundsätzlich anwendbar.

Man kann also sagen, dass die von mir beim Wohnraumlautsprecher angewandte Lösung auf der bereits von Roy Allison vorgeschlagenen Lösung fußt, jedoch eine Verfeinerung hinzufügt:

Durch die "teilweise dekorrelierte" Arbeitsweise des Mittel-/Hochtonarrays (unter größeren Abstrahlwinkeln) wird nicht nur dessen tiefste Auslöschungsfrequenz umgangen (durch geeigneten Abstand vom Boden), sondern auch "Notches/Auslöschungen höherer Ordnung", welche typischerweise (ebenso) zu Verfärbungen im Mittel-/Hochton führen.


Hier das Allison Patent von 1976 (eingereicht 1975):

Der Worte sind vorerst genug gewechselt ...


Das Cardioid Element ist getestet und darf "dupliziert" werden:

Die Trägerplatte ging relativ "schmerzlos":






Die funktionstragenden Komponenten auf der Rückseite benötigen insgesamt ca. 5 + 2 Tage,
bis alle Verbindungen voll ausgehärtet sind:

Die ersten 5 Tage davon habe ich letzte Woche vorweggenommen, so dass ich das zweite
Element morgen zusammenfügen kann.

Bisher habe ich beim Nachvollziehen des eigenen "Rezepts" noch keine Abweichungen beim
2ten Mal bemerkt, aber ein wenig "aufregend" ist es schon.

Was ich jetzt aus dem Hochregal hole, war für mich vor einigen Monaten noch "Unobtainium":



Aber ich habe mich im Lauf der Zeit daran gewöhnt, dass man bei der Herstellung von Cardioid Elementen
je nach konkreten Anforderungen meist eigene und z.T. sogar "seltsame" Wege finden und gehen muss ...