... sagen wir mal "so gut ich kann" ;) . Natürlich kann man einen Sub auch anders bauen.

Aber ein "Chassisgrab" macht bei dieser Anwendung keinen Sinn, besonders wenn es kompakt bleiben soll. Es sind übrigens in der Dipol-Version am Ende keine Chassis von außen zu erreichen oder zu sehen: Schutz und Robustheit spielen bei "bodennahen Technik-Objekten" auch eine Rolle, wenn man z.B. an Haustiere, spielende Kinder oder Staubsauger denkt ...

Das meinte ich!
Sobald andere Aspekte - und sei das die böse Katze, oder noch bösere Staubsauger - ins Spiel kann die "beste" Lösung gleich ganz anders aussehen.

Ich bin jedenfalls auf ein fertiges Produkt gespannt.
Auch weil hier ein Weg gegangen wir den ich sehr gut nachvollziehen kann und sich auch in sehr vielen Punkten mit den Eigenschaften deckt die für mich einen "guten" Lautsprecher ausmachen.

mfg

Gruppenlaufzeit im Bass: Basslautsprecher und Raum / Auslegung von BR-Systemen


Ich glaube, ich bin in der glücklichen Lage zu dieser Einschätzung eine "messtechnische Demonstration" anbieten zu können. Von "Beweisen" rede ich im Audio-Bereich oft nicht so gern ...


Dazu sind ein paar Erläuterungen zu den Bedingungen notwendig:

1) Zum verwendeten LS als Schallquelle:

Ich kann innerhalb des gezeigten Frequenzbereichs von 30Hz...200Hz garantieren(!), daß der LS selbst außer dem aus dem Treiber und dem auf ca. 34Hz abgestimmten Helmholtzresonator gebildeten BR-System keine weiteren phasendrehenden Elemente/Strukturen aufweist, wie z.B.

- Plattenresonanzen des Gehäuses, welche die Bewegung des Chassis und die Gesamtabstrahlung beeinflussen können
- Hohlraumresonanzen durch Gehäusedimensionen, Portlänge u.dergl. (lambda/2 Resonanzen)
- Phasendrehungen durch Partialschwingungen der Treibermembran

Dies liegt daran, daß das Gehäuse sehr kompakt und biegesteif ist, mir selbst die niedrigsten Plattenresonanzen bekannt sind und diese oberhalb des abgebildeten Bereichs liegen. Als Schallquelle hat man hier also ein BR-System als Bandpass "pur" ohne weitere relevante technische Artefakte. Auch an der rein kolbenförmigen Bewegung der Membran besteht aufgrund extremer Steifigkeit und rel. kleiner Bauform (ca. 230cm^2 Fläche) im o.g. Frequenzbereich kein Zweifel.


2) Zum Raum:

Es handelt sich um einen Raum mit umlaufenden bedämpften Trockenbauwänden, der eine zu tiefen Frequenzen hin sogar abnehmende Nachhallzeit aufweist. Hier noch eine Messung mit relativ spärlicher Einrichtung:



Die Basswiedergabe ist also im Vergleich zu den meisten üblichen Wohnräumen eher "trocken" und tendenziell weniger durch Eigenmoden geprägt.


3) Zur Mikrofonanordnung:

Dieser Dipol-Subwoofer wurde an einem Hörplatz gemessen, der zwar mit gut 1m in der Nähe des Subwoofers ist, jedoch bereits deutlich in der Nähe der "Dipol Null" also seitlich des Subwoofers, wo der Direktschall deutlich vermindert ist. Im Grunde gibt es unterhalb der Schröderfrequenz eines Raums m.E. keinen "Direktschall", aber irgendwie muss ich die Verhältnisse ja beschreiben ...

Es kommen hier also "Direktschall" aus der Nähe des Subwoofers aber auch erheblicher Raumanteil zum Tragen.


Nun kommen die Kurven zur Gruppenlaufzeit bei unterschiedlichen gewählten Glättungen.

Gruppenlaufzeit bei Glättung über 1 Oktave:



Gruppenlaufzeit bei Glättung über 1/3 Oktave:



Gruppenlaufzeit bei Glättung über 1/9 Oktave:




Jetzt ein paar Worte zur - möglichen - Interpretation:

Die Phasendrehung im Bereich der Abstimmfrequenz ist sehr moderat, was an der hier gewählten Auslegung des LS liegt. Wichtig sind bei der Gruppenlaufzeit jedoch nicht nur die Absolutwerte, sondern vor allem die Steigungen: Man sollte sich also "geistig" auch die 1. Ableitung der Kurve vor Augen halten:

Eine konstante Gruppenlaufzeit würde selbst dann, wenn sie sehr hoch ist, kaum im Verdacht stehen, hörbare Artefakte zu verursachen.

Solange man mit extrem starker Glättung arbeitet liegt m.E. die Interpretation nahe: "Aha, hier sieht man einen Schallwandler mit der üblichen ansteigenden Gruppenlaufzeit im Eigenresonanzbereich".

Sicher ist diese Interpretation nicht falsch. Wenn man aber die Glättung sukzessive zurücknimmt, dann treten Maxima und Minima der GLZ hervor, die

- wesentlich deutlichere Steigungen aufweisen als auch
- vergleichbare Absolutwerte und zwar bei wesentlich höheren Frequnzen

wie der Teil der Kurve, der im Eigenresonanzbereich des Schallwandlers um ca. 35Hz liegt.

Betrachtet man den Verlauf der Gruppenlaufzeit, wie ihn das Mikrofon an diesem Hörplatz "sieht", dann können wir über den Anteil des Schallwanders an der GLZ eigentlich gar keine Aussage mehr treffen, selbst bei tiefen Frequenzen nicht. Die einzig plausible Ursache dafür ist modales Verhalten des Raums ("Eigenfrequenzen" oder "Eigenmoden" oder "Raumresonanzen" ... ).

Der Hörraum ist also im Bereich unterhalb der Schröderfrequenz als ein "Übertragungskanal" zu sehen, der mit erheblichen Schwankungen der Gruppenlaufzeit behaftet ist.

Ein paar Gedanken zu quantitativen Bewertung:

In dieser Demonstration haben wir es im Tiefton mit einem außergewöhnlich bedämpften Raum zu tun und gleichzeitig ist die Nähe zur Schallquelle noch recht hoch. Trotzdem dominiert der Raum hinsichtlich der Gruppenlaufzeitschwankungen den Schallwandler bereits deutlich.

In anderen Hörräumen (Raum aus Stein, kleinerer Raum, evt. größerer Hörabstand) wäre eine noch viel deutlichere Dominanz des Raums bezüglich GLZ Schwankungen zu erwarten.


Mögliche Rückschlüsse für den Lautsprecherbau im Tieftonbereich:

Mein persönlicher Eindruck ist nun aber keinesfalls, daß Schwankungen der Gruppenlaufzeit bei Basslautsprechern - es geht letztlich um den Eigenresonanzbereich - einfach ignoriert werden können.

Sieht man eine Basslautsprecher als Hochpassfilter, dann vielmehr ein abrupter Übergang vom Durchlass- in den Sperrbereich vermieden werden. BR-Abstimmungen mit Tschebyscheff-Charakteristik wären also ein "nogo", aber das weiß man ohnehin schon ...

Ganz egal ob BR- oder CB: Ein sanfter Übergang vom Durchlass- in den Sperrbereich ermöglicht in aller Regel einen ausgewogeneren Raumfrequnezgang und eine problemlosere Aufstellung des LS im Raum.

Als CB Abstimmungen kommen daher vorzugsweise Gesamtgüten unterhalb 0,7 in Frage und als BR- Abstimmungen z.B. sog. QB3 ("Quasi Butterworth 3. Ordnung ") oder auch noch flacher (!) verlaufende Kennlinien, wenn man in "altmodischen" Alignments denkt.

Damit bewegt man sich aber auch hinsichtlich der Gruppenlaufzeit schon auf "der sicheren Seite", selbst wenn man gut bedämpfte Wohnräume mit niedriger Schröderfrequenz zum Maßstab nimmt.

Meine "Überzeugung" könnte man so zusammenfassen: Solange man Übertragungsfunktionen meidet, die raumakustisch ohnehin unverträglich sind (!), muss es bei BR- und CB Basslautsprechern zu keinerlei Diskussion hinsichtlich der Qualität kommen.

Kritischer sehe ich bei BR-Systemen mögliche Artefakte wie

- Resonanzen des Ports und unerwünscht abgestrahlter Schall im Mittelton

- Ventilierungsgeräusche

Das sind Dinge, welche bei einem gut ausgelegten Subwoofer jedoch keine Rolle spielen müssen. Bei 2-Wege Systemen muss man sich da eher Gedanken machen und manchmal wäre sicher ein guter Passivschwinger besser als ein Port dazu geeignet, solche Probleme zu umgehen.

Hallo,
ich könnte es ja kurz und einfach machen und deine Auführungen abnicken und fertig.
So ganz ohne Zusatzanmerkungen geht es bei mir aber irgendwie nicht.:E

So wie du das schreibst, würde man einen einseitig ventilierten Bandpass vermuten, ist das so ?

feine Sache, der Nachteil ist dann allerdings, daß man für gewünschten Maxpegel X ein wenig mehr Verschiebevolumen benötigt.

Gut, daß du das herausstellst, ist zwar eigentlich schon lange bakannt, aber in sehr vielen Köpfen noch nicht wirklich angekommen.

Das ist auch meine Erfahrung..

Tja, woher kommt es wohl daß meine in Arbeit befindlichen "Männerboxen" Qtc von 0,5 bei fc ca. 55 Hz haben ?

Auch da wundere ich mich, daß das so wenig angewandt wird, konnte man schon äusserst ausführlich im 2. Schwamkrug Buch von 1989 nachlesen.

Mit obiger Basssektion erhalte ich folgenden Hörplatzfrequenzgang:


Und hier die integrierte Subsektion zugeschaltet:

Messungen sind mit 1/3 Okt. geglättet, Trennung wird bei 300 Hz sein, Ziel 16 Hz erreicht (bitte keine Diskussion über den Sinn...) Subsektion übrigens auch CB mit Qtc 0,5, werden also weitestgehend unterresonant betrieben. Übrigens stehen die Boxen unmittelbar vor der Stirnwand, auch die Subs, die in das Boxengehäuse integriert sind.
Dann noch später mit DSP drübergebügelt.... durfte dann schon passen.

Zu Dipolbässen/-subs:
Habe schon einige hören können und kann daher die von dir beschriebenen Vorteile nachvollziehen.
Dennoch werde ich mit Dipolbässen nicht so richtig "warm", weil mir das der spürbare Druck fehlt.
Wer sich z.B. schon mal in der Nähe eines beherzt gestrichenen Kontrabasses augehalten hat, wird verstehen, was ich da meine.

Gruß
Peter Krips

Hallo Peter,

hier muss ich es vorläufig ein wenig wie "Radio Eriwan" halten:
"Von der Funktion her kann man sich zwei einseitig ventilierte Bandpässe im Abstand x vorstellen."

Du liegst insofern richtig: Es gibt für den Treiber nur eine BR-Abstimmfrequenz, die er sieht, und die Übertragungsfunktion entspricht der eines einseitig ventilierten Bandpasses.


Wenn da noch etwas fehlt, dann hatten die betreffenden Installationen wohl noch Mängel. So einfach sehe ich das: Meistens liegt es im Tiefbass "ganz unten" an einer nicht ganz passenden Abstimmung zw. LS und Raum. Der "optimale" Tiefbass-Anteil ist bei vielen üblichen Dipol-Installationen nur für einen rel. engen Bereich von Hörplätzen vorhanden. Gerade wenn getrennte Subwoofer verwendet werden, muss das aber nicht so sein.

Mir geht es eher umgekehrt: Ich empfinde mit ordentlich abgestimmten Dipol-Systemen die Wiedergabe der allermeisten Instrumente als "realistischer". Das betrifft besonders Kontrabass, Cello aber auch Konzertflügel.

Bis auf Blasinstrumente (auch die Orgel) sind die allermeisten Musikinstrumente keine "Volumenquellen", welche einen Luftvolumen "aus sich heraus" verschieben oder "einsaugen" können wie ein üblicher BR- oder CB Lautsprecher: Volumen, das an einer Stelle "herausgeschoben" wird, wird meist an anderer Stelle mit gleichem Betrag aber in Gegenphase "eingesaugt".

Die meisten Musikinstrumente "verlagern" ein Verschiebevolumen und haben eine "modale" Abstrahlung im Tiefton. Im einfachsten Fall entstehen dadurch bei tiefen Frequenzen tatsächlich dipol-artige Abstrahlmuster: Weder Streicher noch Konzertflügel wären zu "Room-Pressurization" in der Lage, so wie "boxed speaker" (BR- oder CB). Auch eine Pauke im Übrigen nicht: Das Verschiebevolumen nach Betrag und Phase addiert sich zu 0. Den Streichern traue ich evt. genau auf der Luftresonanz ein von Null verschiedenes Gesamtverschiebevolumen zu ... damit wäre in einem sehr engen Frequenzbereich "room pressurization" vielleicht möglich ... dazu fehlt mir die Kenntnis: Die Resonanzgüte der Luftresonanzen typischer Streichinstrumente würde einen Anhaltspunkt liefern. Eine Orgel kann es zweifellos ...

Mit meinem eigenen Dipol System - selbst ohne getrennten Subwoofer - klingen aber auch Pedaltöne einer Orgel sehr realistisch. Allerdings stimmt hier der Tiefbass so ganz genau nur in einer bestimmten Sitzentfernung oder "Tiefe des Raums". Wenn ich da nicht sitze, dann habe ich - bei sehr hohen Ansprüchen diesbeszüglich - Pech gehabt. Mit - vorzugsweise mehreren - separaten Subwoofern kann man diesen Bereich jedoch deutlich ausdehnen. Alternativ muss die LS-Aufstellung für die bevorzugten Hörplätze optimiert werden. Bei Vorführungen für "größeres" Publikum (mehr als nur 2-4 Hörplätze ...), müssen hier oft schon Kompromisse gemacht werden: Es sind meist nicht mehr alle Plätze "gleich gut" und oft sind Vorführungen, die ich z.B. auf Messen erlebt habe, hinsichtlich der Raumabstimmung erstaunlich "lieblos" gehalten.

Obwohl ich glaube keine "reinen Sweetspot Lautsprecher" zu haben, überlasse ich in meinem Hörraum einem Gast Hörer den Hörplatz, der für mich die Referenz darstellt und setzte mich woanders hin. Ich nehme an, das handhaben hier wohl alle so. Bei mehreren Hörern wird mal reihum getauscht, damit sich alle Eindrücke ergänzen können. Für mich optimale Tiefbasswiedergabe habe ich in meinem Raum nur in einer Entfernung von ca. +/- 40cm, wenn ich Fullrange Dipole einsetze. Das heißt: Wenn ich pingelig bin und z.B. Pedaltöne der Orgel "genau so und nicht anders" spüren möchte ... eben nicht "zuwenig" und auch nicht "zuviel". Das ist m.E. aber mit konventionellen LS ohne Subwoofer auch nicht weniger "kitzlig".

Bei Vorführungen im größeren Rahmen wird sich das nicht immer für jeden Hörlatz optimal einrichten lassen. Ich vermute aber noch einen anderen Hintergrund, der zumindest manchmal zutreffend sein kann, wenn es um "Gewöhnung" an Dipol-LS geht:

Wir haben uns an "Volumenquellen" zur Basswiedergabe selbst in rel. kleinen Räumen <<20qm einfach gewöhnt. Selbst in sehr kleinen Räumen haben wir durch übliche "Lautsprecherboxen" und die Anregung der Mode 0,0,0 (Druckkammereffekt) die Möglichkeit einer Basswiedergabe bis in die unterste Oktave.

Das ist aber für nahezu alle Musikinstrumente, die wir in diesem Raum platzieren könnten, unmöglich. Die Lautsprecherbox ist insofern ein "ungewöhnliches" Musikinstrument, welches unsere Vorstellung von "Basswiedergabe" in kleinen Räumen geprägt hat.

In Konzertsälen (auch kleineren) oder im Freien spielt der Druckkammereffekt zur Basswiedergabe jedoch keine Rolle. Deshalb bezweifle ich, ob er zur "realitätsnahen" oder "natürlichen" Wiedergabe von Musik notwendig ist.

Fest steht: Wird ein Raum in allen Dimensionen zu klein, dann ist Tiefbasswiedergabe auf andere Art nicht mehr möglich: Wenn ein Dipol bis etwa 40Hz hinunter funktionieren soll, dann muss der Raum in Richtung der Wirkungsachse mindestens 4m tief sein. Sonst ist mit dem Dipol Tiefbass-Wiedergabe nur noch im "Nahfeld" möglich.

Für eine ordentliche Basswiedergabe mit Dipolen sollten m.E. Räume noch merklich größer sein als z.B. nur 3x4m aber es kann bei 20qm durchaus schon sehr gut funktionieren. Wer in einem kleinen Raum einen Gewinn im Druckkammereffekt sieht, der kann monopolare Subwoofer einsetzen: Das ist eine Abwägungssache und ich wäre da offen bzw. würde für Räume "an der Grenze" keine Lösung von vornherein ausschließen. Denn je kleiner der Raum ist, desto eingeschränkter sind meist die Stellmöglichkeiten für LS.

Mein Dipol-Sub "für die Raumkante" findet - mit ein wenig gutem Willen natürlich - auch "in der kleinsten Hütte" Platz (;)), aber auch der ist nicht die "Patentlösung" für alle Lebenslagen ...

Eine Anmerkung noch:

Viele Dipol-Bass Systeme sind - trotz recht großer mehr oder weniger zur Schau gestellter Tiefton-Membranen - für eine ernstzunehmende Tiefbass Wiedergabe nicht geeignet dimensioniert. Auch das könnte in Einzelfällen zu dem von Dir berichteten Eindruck beitragen ...

Zuvor hatte ich einen Vorteil von Bandpass-Systemen zum Aufbau von Tiefbass tauglichen Dipol Lautsprechern angeführt, der - so glaube ich - nicht ganz selbsterklärend war:


Das möchte ich noch nachholen ....

edit: Oben im "Eigenzitat" hätte ich wohl besser allgemein "Filter 2ter Ordnung" gesagt.

Montiert man ein Basschassis in einer offenen Schallwand bzw. einer "W-Frame" oder "N-Frame" artigen Konstruktion, wie sie von S. Linkwitz verwendet und in ähnlicher Form auch von Ridthaler als "Ripol" weitergeführt wurden, dann ergibt sich deutlich oberhalb der Eigenresonanz des Treibers ein Anstieg des Schalldruckverlaufs um 6db/Oktave.

Anders herum betrachtet:

Mit sinkender Frequenz vervierfacht sich der Membranhub eines dynamischen Treibers mit jeder Oktave, die es tiefer geht. Das wäre z.B. in einem geschlossenen Gehäuse für einen flachen Schalldruckverlauf hinreichend.

Bei einem Dipol wird jedoch der 8-fache Hub mit jeder Oktave benötigt, den es tiefer geht. Deshalb haben Dipole - wenn sie nicht entzerrt werden - zu tiefen Frequenzen hin einen Schalldruckabfall von 6dB/Oktave. Der Strahlungswiderstand sinkt stärker ab als bei einem Monopol.

Dies hat eine (Neben-) Konsequenz für alle Dipolstrahler, die m.E. selten beachtet wird und für deren Erwähnung ich u.a. von Rudolf Finke www.dipolplus.de mal ein gewisses Erstaunen, aber bisher noch keinen Widerspruch geerntet habe:

Wenn ein (verzerrungsfrei gedachter) Treiber z.B. in einer kleinen offenen Schallwand oder einem "Ripol"- Gehäuse gleichzeitig 2 Frequenzen abstrahlt - sagen wir 60Hz und 120Hz - und die Amplituden beider Frequenzen wären im Eingangssignal gleich hoch, dann würden die 120Hz mit um 6dB erhöhtem Schalldruck abgestrahlt.

Deshalb verwendet man entweder eine geeignetes Kompensationsfilter für das Eingangssignal oder man legt das System im Tiefton mit einer Resonanzüberhöhung aus ... nicht so schön vielleicht, aber bei offenen Schallwänden und "Ripolen" durchaus üblich.

Handelt es sich jedoch bei den 120Hz im o.g. Beispiel um eine Verzerrungskomponente (K2), welche sich in der Membranbewegung äußert und ihren Ursprung im Wandler selbst hat, dann wird diese ebenfalls - in Relation zum Grundsignal von 60Hz - um 6dB lauter abgestrahlt, als dies bei einem Monopol der Fall wäre *. Eine elektrische Kompensation des Frequenzgangs mit -6dB/Oktave ist für Verzerrungskomponenten, welche im Wandler selbst erzeugt werden, wirkungslos. Eine "resonante" Auslegung des Systems direkt am Treiber hilft dagegen genausowenig: Der Hub und die dadurch bedingten Verzerrungen werden dadurch nicht weniger.

Im "echten" Dipolbetrieb werden also nichtlineare Verzerrungskomponenten auch dann angehoben, wenn derselbe Treiber, wie in einer geschlossenen Box verwendet würde und dieser nur den jeweils gleichen Membranhub ausführen müsste.

Dummerweise muss der Treiber aber unterhalb einer sog. "Äquivalenzfreqenz" einen erheblich größeren Hub als in einer geschlossenen Box ausführen, um denselben Schalldruck zu erzeugen.

Der Dipol kämpft also gegen Verzerrungen im Vergleich zur geschossenen Box als Monopol-Strahler an 2 Fronten zugleich(!):

- Er benötigt ein größeres Verschiebevolumen für gleichen Schalldruck unterhalb der Äquivalenzfrequenz

- Man kann ein installiertes Verschiebevolumen trotzdem nicht bis an die Grenzen ausschöpfen **, weil harmonische Verzerrungen in Relation effizienter abgestrahlt werden als bei Monopolen (!): +6dB wäre für K2 z.B. der erwartbare Verlust an Klirrdämpfung gegenüber einem geschlossenen Gehäuse, selbst bei gleichem Membranhub des Treibers.

Anstatt den sich gegenseitig bedingenden und verstärkenden Problemen allein durch Überdimensionierung des Verschiebevolumens entgegenzutreten, was zwangsläufig größere Bauformen und dadurch noch weitere Nachteile nach sich zieht
(u.a. die Halbwellenlängenresonanz im Ripol begrenzt seine Bandbreite nach oben hin, wenn das Gehäuse zu tief wird, bei zu großem Membranhub werden im Ripol die vorhandenen Nachgiebigkeiten und Massereaktanzen "moduliert", was wieder nur durch weitere Überdimensionierung in Grenzen zu halten ist ...)

wird auf eine ausgewogene Mehrfach-Strategie gesetzt, die allen identifizierten Teilanforderungen Rechnung trägt:

- Ein Bass-Reflex System als Bandpass vermindert den Hub drastisch im unteren Teil des Übertragungsbereichs
(z.B. über Faktor 4 möglich) und reduziert dadurch bei geeigneter Dimensionierung Verzerrungen erheblich.

- Die Dipol-Pfadlänge wird optimal für den jeweils abzustrahlenden Wellenlängenbereich ausgelegt (und nicht etwa willkürlich nach Abmessung der jeweils montierten Treiber): Das verringert die Äquivalenzfrequenz Feq und spart erheblich Verschiebevolumen (z.B. deutlich über Faktor 2 möglich)

- die Tiefpass-Flanke eines sehr breitbandig abgestimmten akust./mech. Bandpass-Systems wird selbst als Kompensationsfilter eingesetzt. Die Konsequenz: Verzerrungskomponenten des Treibers werden jetzt mitgedämpft(!), ganz anders als beim "direktstrahlenden Treiber" einer offenen Schallwand oder eines "Ripols", die jeweils mit einem tiefpassgefilterten Eingangssignal betrieben werden müssen. (z.B. etwa 6db verbesserte Klirrdämpfung für K2, noch höher bei K3 möglich)

Bei Subwoofern geht es - je nach Aufstellung - immer auch um "Nicht-Ortbarkeit", dabei ist eine hohe Klirrdämpfung von Vorteil: Es sollen möglichst keine Verzerrungskomponenten entstehen, die ihrerseits im oberen Bass oder Mittelton angesiedelt sind und die Aufmerksamkeit des Hörers auf den Ort des Subwoofers lenken könnten.

_____________
* Als Veranschaulichung: Man stelle sich Nutzsignal (Grundton) und Verzerrungskomponenten (K2, K3) als getrennte Treiber mit untereinander festgelegten Verschiebevolumina auf derselben offenen Schallwand oder im Ripol montiert vor. Zum Vergleich auf der Schallwand eines geschlossenen Gehäuses. Jetzt sollte es deutlich werden ...

** Bei jeweils gleichbleibendem Anspruch an die Klirrdämpfung (!)

Das erscheint mir allerdings recht bedenklich. Wie kann das sein? Es ist doch die Hüllkürve entscheidend.

soll besser heißen: "Die möglichen Viertelwellenlängen-Resonanzen in der Tiefe von einseitig offenen Ripolen, unbedämpften U-Frames etc. begrenzen deren nutzbare Bandbreite zu hohen Frequenzen hin immer stärker, je tiefer die Gehäuse werden."

Hallo David,

mir kommt es in diesem von Dir zitierten Satz nur auf eine Veranschaulichung des 6db/Oktave Anstiegs an: Du kannst hier die Signale auch nacheinander mit demselben oder aber mit 2 gleichen aber getrennt angesteuerten Treibern auf derselben Schallwand gleichzeitig wiedergeben und meine Aussage ändert sich dadurch nicht.

Da der Treiber in dem Satz (noch) als verzerrungsfrei angenommen wird, interessiert - bis dahin - auch nicht, daß das Summensignal größere Amplituden aufweisen kann als die Einzelsignale. Ich stecke elektrisch 2 Spektrallinien rein und bekomme akustisch 2 Spektrallinien raus. Aber auf der akustischen Seite ist die Linie bei 120Hz jetzt um 6dB höher als die bei 60Hz. Im Eingangsignal waren sie noch gleich hoch. Mehr wollte ich nicht sagen ...

Ich gehe vom Dipol (ohne Kompensationsfilter im Eingangssignal) aus und vergleiche die Abstrahlung von harmonischen Verzerrungskomponenten in Relation zum Grundsignal mit einem Monopol (ebenfalls ohne jegliche Filter im Eingangssignal).

Wenn ich K2 Verzerrungen habe ... dann muss ich keine 120Hz mehr im Eingangssignal reinstecken: Der Treiber erzeugt sie dann aus dem 60Hz Eingangssignal selbst. Und strahlt sie in Relation - wenn es ein Dipol ist - um 6db effizienter gegenüber dem Grundsignal ab, als das bei einem Monopol der Fall wäre.

So werden aus 30dB Klirrdämpfung z.B. 24dB, wenn ich einen vergleichbar ausgelenkten Treiber von einem Monopol-Gehäuse in eine Dipol Konfiguration verpflanze. Der Grundgedanke dabei ist, daß man sowohl dem Grundsignal als auch der K2 Komponente bei einer bestimmten (verzerrten) Form der Membranbewegung eigene Volumengeschwindigkeiten zuordnen kann. Diese nimmt der Treiber - bei gleichem Hub - als Annahme näherungsweise mit, egal wo ich ihn einbaue. Aber sie werden gemäß der Einbaubedingungen unterschiedlich effizient abgestrahlt.

Dazu ein weiteres Extrembeispiel: Ich montiere den mit dem 60Hz Signal und einem best. Hub beaufschlagten und stark verzerrenden Treiber in ein Exponentialhorn mit unterer Grenzfrequenz um 100Hz und ausgeprägter Welligkeit im Frequenzgang. Bei 120Hz erwische ich gerade noch ein schönes Maximum. Dann habe ich K2 wunderschön maximiert, denn das Grundsignal fällt fast unter den Tisch, während K2 sehr gut durch das Horn abgestrahlt wird:

Jetzt "schaffe" ich vielleicht sogar mit einem Treiber, der in einem anderen Gehäuse noch gar nicht am Limit wäre, Klirrdämpfungen von unter 12dB ...

Ähnlich - wenn auch wesentlich weniger(!) schlimm - ist es m.E. in Analogie mit dem Dipol (hier: offene Schallwand, Ripol, unbedämpfter U-Frame o. dergl. ) im Vergleich zum Monopol (hier: geschlossenes Gehäuse).

Ok, jetzt habe ich verstanden, bin auf der Leitung gestanden.

Das heisst aber in jedem Fall, dass bei hohem K2 Klirr bestimmte Frequenzen "hinzuaddiert" werden. Vor allem Im Bassbereich, wo hoher Klirr bei höheren Pegeln praktisch als Gegeben anzusehen ist, wird so etwas immer stattfinden.

Ist eine interessante Neuigkeit für mich. :F

So macht es auch Sinn, im TT-Bereich eine Regelung anzuwenden. Nicht wegen der Hörbarkeit von TT-Klirr, sondern wegen diesem Effekt.

Oder liege ich da falsch?
Wieviel K2 Klirr bewirkt wieviel "Anhebung"?
Ich weiß, du hast einige Beispiele genannt, aber gibt es dazu Tabellen oder Berechnungs-/Simulationsprogramme?

Moin David,

ich glaube, was ich meine ist noch viel einfacher ...

Bleiben wir beim Dipol Beispiel:

Ich schaue mir den Klirr eines bestimmten Treibers nahe der maximalen Auslenkung an, der bei der Messung in einem großen geschlossenen Gehäuse betrieben wurde.

Jetzt entnehme ich der Kurve "bei 60Hz hat der Treiber bezüglich K2 (2te harmonische bei 120Hz) eine Klirrdämpfung von 30dB".

Nun muss ich bedenken: Das Testgehäuse ermöglichte einen (nahezu) flachen Amplitudenfrequenzgang (!).

Ich beabsichtige aber den Treiber in einer üblichen Dipol-Konstruktion einzusetzen wie
z.B. eine kleine offene Schallwand, Ripol, U-Frame etc.

Unter diesen Montagebedingungen habe ich vom Schalldruckverlauf aber einen Anstieg von +6dB für jede Oktave zu erwarten (meist sieht man es in Richtung tiefer Frequenzen und sagt: Dipole haben einen Tieftonabfall von -6dB), weil die Abstrahlung der tiefen Frequenzen weniger effizient sein wird, als sie es unter den oben angenommenen Messbedingungen waren.

Nun muss ich damit rechnen, daß meine Klirrdämpfung von 30dB auf 24dB sinkt:

Die Effizienz der Abstrahlung hat sich zwischen 60Hz und 120Hz gegenüber den o.g. Messbedingungen verschoben: Ich muss im Dipol-Gehäuse neu nachmessen und habe einen um 6dB erhöhten Klirr gegenüber einem geschlossenen Gehäuse zu erwarten, jeweils vergleichbaren Hub und vergleichbare Form der Membranbewegung (gleiches Chassis) vorausgesetzt. Man könnte auch sagen:

- Das Grundsignal bei 60Hz wird im Dipol gegenüber dem K2 Klirr um 6dB schwächer abgestrahlt als es in einem geschlossenen Gehäuse der Fall wäre.

Allein aufgrund veränderter Strahlungswiderstände für Grundsignal und der hier betrachteten K2 Komponente.

Und weil der Zusammenhang m.E. so starr und plump ist, kann man auch durch aktive Regelung nichts daran ändern:

Ich kann dadurch das Chassis "virtuell" vielleicht verbessern und habe im geschlossenen Gehäuse jetzt vielleicht 33dB Klirrdämpfung statt 30dB bei 60Hz und K2 ... baue ich das Chassis aber wieder in einen Dipol ein, dann werden 6dB weniger zu erwarten sein: Aus meinen stolzen 33dB würden jetzt 27dB.


Die (Teil-) Lösung die ich dafür bei Subwoofern habe:

Man benötigt bei einem "nichtresonanten" Dipol ohnehin einen Tiefpassfilter mit ganz grob gesagt

- -6dB/Oktave als Kompensation, um den Dipol "flachzuziehen"
- nochmals 12dB bis 24dB (je nach Anwendung ...) zusätzlich im Sperrbereich des Subwoofers als Tiefpass.

Wer die Flankensteilheit z.B. eines geeignet abgestimmten Bandpass-Gehäuses als akustisches Filter nutzt (z.B. bis zu 12dB/Oktave, welches dem Treiber "nachgeordnet" ist), der filtert die Verzerrungskomponenten - welche der Treiber selbst erzeugt - dadurch mit. Wer jedoch nur vor dem Treiber elektrisch tiefpassfiltert, der tut das nicht: Die Verzerrungskomponenten werden ungefiltert(!) abgestrahlt.

Bei Dipolen kann ich mithilfe eines Bandpass-Gehäuses als Tiefpass - bei gleichem Membranhub - wieder das Verzerrungsniveau eines geschlossenen Gehäuses (als Monopol-Strahler) erreichen. Da sich der Membranhub aber ebenfalls reduziert, sind jetzt Auslegungen möglich, bei denen ich mit gleichem treiberseitigen Verschiebevolumen sogar einen Dipol Subwoofer bauen kann, der einen besseren(!) "Dynamic Headroom" hat, als eine geschlossene monopolare Box mit demselben Treiber ihn aufweist. Dazu ist aber die konsequente Anwendung der im vorigen Post bereits angerissenen Konstruktionsstrategie erforderlich.

Der prinzipielle Vorteil von Bandpass Subwoofern - auch im konventionellen Monopol-Betrieb - ist, daß durch den akustischen Tiefpass des Gehäuses auch Verzerrungskomponenten mit gefiltert werden. Eine Tiefpassfilterung des Eingangssignals allein bewirkt dies nicht, denn die K2, K3 usw. Komponenten entstehen durch (fehlerhafte) Bewegung des Treibers hinter(!) dem Filter (durch nichtlineare Antriebskraft, nichtlineare Federwirkung der Aufhängung, etc. ).

Dieser Vorteil von Bandpass Subwoofern ist allgemein bekannt und m.E. sträflich unterschätzt, weil man sich oft (zuviel und unrealistisch) über die Gruppenlaufzeit des LS selbst - vgl. obigen Post - sorgt und deshalb Bandpass Gehäusen ein schlechtes Einschwingverhalten nachsagt: Das stimmt aber nur bei ungeschickter Auslegung und wird auch durch einige m.E. qualitativ hinterfragbare Produkte u.a. eines bekannten Herstellers von Bandpass Subwoofern - dessen Name auf deutsch ausgesprochen bis auf einen einzigen Vokal der ersten Silbe ähnlich wie das Wort für "übelwollend, ungut" klingt - mit angetrieben.

Daß ein System grundsätzlich eine flache GLZ haben sollte ist klar: Man will und soll für HiFi Zwecke einen sehr guten Bandpass Subwoofer bauen, keinen schlechten.

Hallo,

da sind mir ein paar Dinge noch unklar....

[QUOTE=dipol-audio;280139]


Benötigst du dafür nicht einen "verstimmten" Bandpass, bei dem die Tuningfrequenz möglichst nahe auf die untere Frequenzgrenze gelegt werden sollte ? Nur dann hätte man maximale Hubentlastung genau dort, wo das meiste Verschiebevolumen gefordert ist. Und: bei geschickter Auslegung wäre der benötigte 6 dB Abfall zu höheren Frequenzen hin "einbaubar" und eine elektrische Entzerrung könnte möglicherweise entfallen.
So ein an den Dipolbetrieb angepasster Bandpass-Sub würde sich dann eber eher weniger als "Stand-Alone-Sub" eigenen, da die Abstimmung dann geändert werden müsste.
Ich habe mich ja in meinem Leben auch schon "ein wenig" mit Bandpässen beschäftigt. Mir ist dabei NIE ein Bandpass untergekommen, dessen Impulsverhalten besser oder vergleichbar mit CB oder BR gewesen wäre.
Bandpässe waren IMMER schlechter.

Man muß halt noch aufpassen, daß der Resonator nicht zu lang wird, sonst hat man Längsresos aus demselben an der Backe, die nicht wirklich schöner als Klirr sind....

Da würden mich deine Auslegungen stark interessieren, denn ich kenne es, siehe oben, nur schlechter als CB oder BR

Über "böse" "Subs" braucht man wirklich nicht reden...
Bandpässe 100ster Ordnung mit 10 ineinander verschachtelten Kammern und als Output eine einzelne Frequenz mit Güte 100....

Da bin ich neugierig, wie du das mit BP besser oder wenigstens gleichwertig zu CB oder BR hinbekommen willst.

Gruß
Peter Krips

Hallo Peter,

...genau so läuft's (;)) und so funktioniert der Dipol Subwoofer für mein "Dipol 08" Line Array seit mittlerweile 6 Jahren, deshalb braucht man jetzt nur noch das Wörtchen "könnte" weglassen.

Allerdings ist in den meisten längeren Räumen durch die Aufstellung das "Roomgain" so hoch, daß ich frequenzgangmäßig sogar weit unter die Abstimmfrequenz komme.

Ich habe 2008 nach Fertigstellung des ersten Musters in einem recht langen Raum (ca. 7m) gemessen und mich gefragt: "Hört das eigentlich irgendwann mal auf ? Das ist doch ein Dipol ..."

Aber der Frequenzbereich deutlich unterhalb 30Hz sollte nicht genutzt werden:

Hier wird der Hub so hoch, daß man im Aktivmodul hochpassfiltern sollte, wenn man eher ein "Lauthörer" ist oder (Tief-) basslastiges Synth-Material hört. Ich selbst brauche das Filter jedoch - im Normalfall - nicht.


... hab' ich im Griff (!) (und damals ziemlich lange dran gefeilt ...): Die Gehäuse sind bis ca. 400Hz nicht nur theoretisch, sondern auch praktisch frei von Längenresonanzen des Ports oder des Gehäuses selbst. Für den Bereich darüber ist eine recht "gut gemeinte" Füllung mit Dämpfungsmaterial zuständig, die ich mir aufgrund der flachen Charakteristik glücklicherweise erlauben kann.

... natürlich haben BP und BR eine höhere Filterordnung und tendieren zu höherer Gruppenlaufzeit. Mit einem CB und Güte 0,5 kannst Du es nicht ohne Weiteres vergleichen.

Aber es ist eine Abstimmung mit extrem flacher Bandpasscharakteristik, nicht die übliche "Hochpass-Tiefpass" Charakteristik mit ausgeprägtem Übergang vom Durchlass- in den Sperrbereich, wie man sie in typischen Monopolen verwendet. Das hält die Gruppenlaufzeit sehr flach.

Der vorausgegangene Post behandelt genau diesen Dipol-Subwoofer in meinem derzeitigen Hörraum (ab 2011), das System ist also auch in der Praxis schon in einigen verschiedenen Räumen ausgewertet worden. Nie waren bei der Anpassung größere Klimmzüge durch aktive Kompensation nötig:

Hallo,
Da bekunde ich weiterhin Neugier.....
Hab mich ja auch schon ein wenig damit befasst.......(nicht mit Dipolanwendung)
Flache BP-Abstimmungen mit halbwegs Bandbreite laufen meist auf recht kleine BR-Abteile hinaus und andererseits recht große CB-Abteilungen, da man fb nicht zu weit von fc der CB-Abteilung "wegschieben" sollte.
Dann hat man aber das Problem generiert Portfläche und -länge gegeneinander auszutarieren.
Und: Bedämpfungsmaterial in der BR-Abteilung war zwar mitunter hilfreich, hat aber auch einen negativen Effekt bei der Hubentlastung gehabt.
Und: Guten Wirkungsgrad hatten solche Konstruktionen durch die Bank nicht.

Ich bohre halt deswegen ein wenig nach, weil ich für ein kleines Nachfolgeprojekt meiner "Männerboxen" auch einen BP-Sub erwäge.

Gruß
Peter Krips

Hallo Peter,

für eine Monopol Anwendung ist dieser BP-Sub aus meiner Hand nicht geeignet. Ich kann ihn derzeit auch nicht ganz offenlegen. Nur soviel: Deine Beobachtungen hinsichtlich der geschlossenen Kammer erachte ich als vollkommen zutreffend (!) .

Du kannst die geschlossene Kammer des BP-Gehäuses bei meiner Konzeption als "sehr groß" annehmen: Mach' ein Loch in einen anderen Raum und lass' das Chassis dort hinein als CB arbeiten, dann mach' den anderen Raum zu und komm wieder in den Hörraum.

So etwa ist meine Dimensionierung ... jetzt kann ich aber (wirklich) nicht mehr sagen. Gerne in ein paar Wochen/Monaten per PM (!).