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[markus]

Hi Andy,

steht da irgendwo wie die Diagramme zustande gekommen sind? Mit 3 Subs sieht's bei mir durch einen RTA um die Hoerposition herum betrachtet von 20Hz bis 100Hz derzeit so aus:



Man kann Subs – egal nach welchem Prinzip funktionierend – im wahrsten Sinne das Wortes drehen und wenden wie man will, mit einem kommt man nicht weit.

Viele Gruesse, Markus

[deathlord]

Hallo zusammen

Nettes Forum habt ihr hier!
Das mit den Bassnieren hat auch mein Interesse geweckt. Ich beschäftige mich momentan mit einem System, wo ein Treiber nach vorne, ein zweiter nach hinten strahlt.
Dier hier untersuchte Methode hat natürlich den Vorteil, dass nur ein Chassis benötigt wird und man ohne Digitaltechnik auskommt.

Andy,
Darf ich Fragen, ob seit dem letzten Update hier noch neue Erkenntnisse dazugekommen sind?

Die Messungen gefallen mir gut. Da ist doch über einen gewissen Frequenzbereich eine deutliche Richtwirkung vorhanden!
Dass das (messtechnische sowie hörbare) Ergebnis im Raum nicht überwältigend ist, erstaunt mich nicht. Aber ich bin überzeugt, da kann man noch einiges rausholen. Hast du z.B. einmal das Abklingspektrum gemessen umd mit der Monopolvariante verglichen? Damit liesse sich der erzielten/eingebildeten Präzisionssteigerung auf die Schliche kommen.
Hast du auch einmal versucht, die Bassniere anders aufzustellen (nur Testweise)? Bei einer starken Ausrichtung auf den Hörplatz (Kopf!), möglichst nahe, erwarte ich einen deutlichen Effekt. (Also konkret würde ich das Teil mal 40cm hinter dem Kopf aufstellen und genau einpegeln.


Gruss
Oliver

[asb]

Hallo Oliver,


na denn mal willkommen und viel Spass hier!

Darf ich Fragen, ob seit dem letzten Update hier noch neue Erkenntnisse dazugekommen sind?

Ich habe die Sache auf Eis gelegt, da der Raum einen kompletten Umbau erfährt, wo eine nierenförmige Abstrahlcharakteristik keine Verwendung mehr findet.
Es war eigentlich nur Neugierde, inwiefern das Prinzip von MEG nachzubauen ist.
Das meine laienhaften Versuche keine vergleichbaren Ergebnisse gebracht haben, war mir von vornherein klar.
Aber zumindest Ansätze sind mir, glaube ich, gelungen.

Ich denke, auch die damals rückwärtigen Absorber (12 cm Mineralwolle mit Wandabstand) waren einem vergleichenden Versuch abträglich. Aber die extra ausbauen, da fehlte mir die Motivation
Das Abklingen kann ich (vermutlich) noch vergleichen, die Messungen müssten noch auf der Platte liegen....ich schau bei Gelegenheit mal nach. Kann aber ein bischen dauern...bin nächste Woche nicht zu Hause.

Eine andere Aufstellung wäre nur zu Testzwecken gewesen, da ich die Position der Hummeln nicht verändern konnte.
Da die Subwoofer als "Ständer" für die O300 "konzipiert" waren, war auch eine andere Position keine Option.
Aber wie geschrieben: inzwischen ist nichts mehr, wie es war.....

Die Messungen von MEG lassen aber optimistischere Schlüsse zu als meine


Grüsse, Andy

[KSTR]

Hast du auch einmal versucht, die Bassniere anders aufzustellen (nur Testweise)? Bei einer starken Ausrichtung auf den Hörplatz (Kopf!), möglichst nahe, erwarte ich einen deutlichen Effekt. (Also konkret würde ich das Teil mal 40cm hinter dem Kopf aufstellen und genau einpegeln.

Hi Oliver,

wenn die Quelle so nah dran ist, spielt deren Richcharakeristik keine so große Rolle mehr, weil du eben mehr von direkten LS-Signal abbekommst. Ist für einen Sub durchaus eine sehr gute Variante... ich hab das man mit einem 18-Zöller als Dipol direkt hinter dem Hörplatz probiert, das war eine Basspräzision wie vorher und nachher nie wieder.

Für eine Bassniere mit 2-Monopolen muss man, im Gegensatz zum Dipol, die hintere Quelle um die Laufzeit T zwischen beiden verzögern, zusätzlich zur Invertierung, und mit einem Delay dazwischen (also >=0, <=T) ergeben sich dann die Übergangsformen zwischen Dipol (Acht) und Niere. Ist halt nicht grad optimale Resourcenausnützung, dafür einfach zu bauen (wenn das mit dem Delay handeln kann), zwei gleiche Monopole halt. Die andere Variante ist Dipol+Monopol, dann bestimmt die Amplutude des Monopols die Charakteristik (=0: Dipol, =1:Niere, Rest dazwischen).

Grüße, Klaus

[deathlord]

Eine andere Aufstellung wäre nur zu Testzwecken gewesen, da ich die Position der Hummeln nicht verändern konnte.
Da die Subwoofer als "Ständer" für die O300 "konzipiert" waren, war auch eine andere Position keine Option.

Klar, es geht ja auch um den Erkenntnisgewinn. Die Bassniere, mit welcher ich gerade experimentiere, habe ich nur zum Experimentieren überhaupt erst gebaut.

wenn die Quelle so nah dran ist, spielt deren Richcharakeristik keine so große Rolle mehr, weil du eben mehr von direkten LS-Signal abbekommst.

Ich bin überzeugt, dass die Kombination Richtwirkung + Nahfeld entscheidend ist. Zumindest in kleinen Räumen spielt bei Monopolquellen der Aufstellungsort eine untergeordnete Rolle. Die Raummoden werden so stark angeregt, dass an vielen Orten im Raum vergleichbare Pegel herschen wie im Nahfeld des Subs. Ich arbeite schon lange mit Nahfeld-Dipolen. Ein BR-Sub im extremen Nahfeld bringt keinen grossen Klanggewinn, dasselbe Chassis in einer offenen Schallwand ist ein Überwältigendes Erlebnis, das man nie mehr missen will!

ich hab das man mit einem 18-Zöller als Dipol direkt hinter dem Hörplatz probiert, das war eine Basspräzision wie vorher und nachher nie wieder.

Ich habe einen 18-Zöller 70cm hinter dem Hörplatz dauerhaft im Einsatz. 20hz bis 90hz +/- 2dB, getrennt mit vierzigster Ordnung. Die Faszination lässt auch nach mehr als einem Jahr nicht nach!

Der einzige Nachteil der Anordnung ist, dass man den Frequenzgang nicht beliebig nach oben erweitern kann, da der Bass sonst ortbar wird. (Man hat hier einen gewaltigen Zielkonflikt: je präziser der Bass, desto orbarer wird er...)
Meine Hoffnung ist nun, das sich Vorteile des Dipols weitgehend auf einen Unipol (Niere) übertragen lassen.
Während beim Dipol (vermutet!) der nach hinten abgegebene Schallanteil bei höheren Frequenzen zum Problem wird, entfällt dieser beim Unipol.
In einer Stereo-Anordnung (jetzt vorne, nicht mehr hinter dem Hörplatz) aber immer noch relativ nahe (1.5m?) wird hier ein hohes Richtmass über einen grossen Bereich möglich. Zumindest hoffe ich das!

Bisher erreiche ich gute Ergebnisse (Pegeldifferenc vorne-hinten von 15dB und mehr) nur über eine Oktave. Mit digitaler Filterrechnik sollte sich dieser bereich jedoch erhöhen lassen, da man die Verzögerung des hinteren Chassis noch abhängig von der Frequenz variieren lassen kann. Leider ist mir nicht ganz klar, in welcher Weise die Verzögerung (in der Theorie) von der Frequenz abhängen muss. Damit werde ich mich in den nächsten Tagen beschäftigen.

Gruss
Oliver

[asb]

Hallo Oliver,


ich hoffe, du stellst zu deinen Versuchen auch ein paar Messungen ein?
Würde mich jedenfalls sehr interessieren.
Warum eigentlich eine Verzögerung? Sollte das im Bassbereich nicht zu vernächlässigen sein?


Hat jemand Kenntnis von einem Mindestabstand eines Unipols zur rückwärtigen Wand?



Grüsse, Andy

[deathlord]

Andy,

die Verzögerung ist entscheidend. Man kann sich das so vorstellen:
Man hat zwei geschlossene Bässe, einer nach vorne, der andere nach hinten. Der vordere arbeitet "normal", der hintere wird dazu verwendet, der nach hinten abgestrahlte Teil des Vorderen auszulöschen. Deshalb wird der Hintere verpolt betrieben und um die Laufzeit verzögert, welche das Signal des Vorderen benötigt, um nach hinten zu kommen. So entsteht das nierenförmige Abstrahlverhalten. Bei deinem Konzept hat der rückwärtig abegebene Schall automatisch die gewünschte Polarität, die Verzögerung entsteht durch das Phasendrehglied.

Hier mal eine Messung von 50 bis 500hz. Sie entstand draussen mit swept sine, ungeglättet, ungefenstert. Die "Zacken" liegen wohl daran, dass es draussen auch nicht ganz reflexionsfrei war. Zu sehen ist jeweils die Differenz zu Null Grad.
Bis 100hz funktioniert das ziemlich gut, bis 150hz ist es noch in Ordnung, darüber wird's schlecht.


Der Grund, warum es bei höheren Frequenzen schlecht ist, ist folgender: Delay sowie Pegeldifferenz wurden so gewählt, dass von 50 bis 100hz  die grösstmögliche Auslöschung entsteht.
Beim Konzept mit Phasehdrehglied funktioniert es über einen grösseren Frequenzbereich, da hier an der Phase gedreht wird, also die Verzögerung von der Frequenz abhängt. Bei mir ist die Phase (noch) konstant.

Wie schon erwähnt verstehe ich nicht, warum man nicht für alle Frequenzen dieselbe Verzögerung nehmen kann. Im Prinzip braucht doch der Schall unabhängig von der Frequenz immer etwa gleich lange, um nach hinten zu kommen. Also wenn mir hier jemand auf die Sprünge helfen kann...

Noch etwas, was ich bisher nicht berücksichtigt habe: Abgesehen von der Verzögerung kann insbesondere auch die Pegeldifferenz nicht einfach für alle Frequenzen gleich gewählt werden. Nur schon deshalb nicht, weil jeder Lautsprecher eine frequenzabhängige Eigenbündelung hat. Beispielsweise muss man also bei höheren Frequenzen weniger Schall mit dem hinteren Treiber auslöschen, da ja hier der vordere Treiber mehr bündelt (ggü. tieferen Frequenzen) und somit auch weniger Schall nach hinten kommt.
Aufgrund der vielen anderen Messungen, welche ich gemacht habe, gehe ich davon aus, dass der Aspekt wesentlich wichtiger ist, als die Verzögerung und zudem noch einfacher zu korrigieren. Das ist mir ehrlich gesagt auch gerade jetzt richtig klar geworden. Ich hatte bisher einfach den hinteren Bass durch zurückdrehen der Endstufe abgesenkt.

Hat jemand Kenntnis von einem Mindestabstand eines Unipols zur rückwärtigen Wand?

Gute Frage... Vielleicht komme ich einmal dazu, meine Niere drinnen zu messen, dann kann ich ev. etwas dazu sagen.

Gruss
Oliver

[KSTR]

Hi Andy

Hat jemand Kenntnis von einem Mindestabstand eines Unipols zur rückwärtigen Wand?

Die Theorie täte sagen, wesentlich größer als die Abmaße der Quelle, speziell die Tiefe des LS. Weil der Schall von vorn einen längeren Weg zur Wand hat, fällt auch der Pegel entsprechend, mit 1/r. Also wenn du 1m von der RÜckseite des LS von der Wand weg bist (im Falle einer Niere aus zwei Monopolen) und der LS 50cm tief ist, hat der Schall von Vorne schon mindestens 1.5m Weg (praktisch noch mehr, weil das Gehäuse hat auch Breite und Höhe um die der Schall herum muss, hätten wir zwei dimensionslose Monopole mit 50cm Abstand, dann wären genau die 1.5m, vs. 1m), damit ist der rückwärtige Schall zu laut. Kompensierend müsste man den hinteren Speaker etwas leiser machen. Das zu-laut-sein des hinteren Woofers wäre, idealisiert: (1/1m)/(1/1.5m) = 1.5, entspr. 3.52dB. Dann würde es genau für diese Nahfeld-Bedingung passen. Wegen der physikalischen Abmaße wird es in der Praxis anders ausfallen, leider leicht winkelabhängig wg. der Geometrie und frequenzabhängig weger der irgendwann einsetzenden Bündelung, und noch wegen dem was jetzt kommt... im nächsten Post....

Grüße, Klaus

[KSTR]

Hallo Oliver

Wie schon erwähnt verstehe ich nicht, warum man nicht für alle Frequenzen dieselbe Verzögerung nehmen kann. Im Prinzip braucht doch der Schall unabhängig von der Frequenz immer etwa gleich lange, um nach hinten zu kommen. Also wenn mir hier jemand auf die Sprünge helfen kann...

In der idealisierten Theorie sieht es ja aus: bei einem Unipol aus zwei idealen Punktquellen wäre das Delay konstant zu wählen.... aber es würde auch nur bis zu dem Punkt sauber funktionieren, bei dem noch nicht der -6dB/oct-Pegelabfall degeneriert. Diese Freqenz ist beim Unipol ja doppelt so tief wie beim Dipol, weil zum Weglängendifferenz D hinten/vorne noch die selbe Zeit per Delay dazu kommt, effektiv also 2D. Der Höcker im FG ist bei einem Unipol bei
f_h=0.5*v/2D (v=344m/s), z.B. bei D=50cm bei 172Hz, die erste Null beim doppelten, f_n1=344Hz. Damit die Flanke, in der Phase, noch saubere 90° hat, wird man unter 1/2 von f_h bleiben müssen, 86Hz. Oberhalb dessen degeneriert die Gesamtfunktion langsam aber sicher weg von der Niere. Ferekidis leitet dazu her, bei 2D/l <0.25 (l=Wellenlänge) noch saubere Niere, bis 2D/l<0.7 noch leichter Unipolcharakter, bei 2D/l=1 wird es zu einem Dipol, aber quer(!) ausgerichtet, bei 2D/l=1.5 gibt es schon drei Schalldruckblätter (hinten zwei auskeulende negative, vorne eine positive dipolartige Keule) usw. Stellt man seine Formeln um, kommt man auf
0.25 = 2D/l = 2D/(v/f) = 2fD/v,
f=0.25v/2D, das wären eben bis 86Hz die saubere Niere, und bis
f=0.7v/2D=240Hz noch halbwegs nierenförmig.
Hier der Nierenstein, äh das Nierenpapier, von Ferekidis:
http://www.wvier.de/texte/Beneficial%20of%20Coupling.pdf
(Obacht: er definert D anders als ich, als effektiven wirksamen Abstand, nicht nur als den physikalischen Versatz)
(PS: Gerechne ist wie immer ohne Gewähr, weil "ambulant" passiert).
EDIT: Um auf die Frage zurückzukommen.... vlt. kann man per frequenzabhängige Verstellung des Delays, also Einführung eines Phasengangs, die Degeneration zu höheren Frequenzen verschieben... müsste man sich mal durchrechnen (bin jetzt aber zu faul zu)... ich denke, das Delay müsste kürzer werden müssen nach oben hin (das wäre auch analog einfach zu machen, einfach einen Teil des Delays als echten Phasenscheiber-Allpass machen).

Noch etwas, was ich bisher nicht berücksichtigt habe: Abgesehen von der Verzögerung kann insbesondere auch die Pegeldifferenz nicht einfach für alle Frequenzen gleich gewählt werden. Nur schon deshalb nicht, weil jeder Lautsprecher eine frequenzabhängige Eigenbündelung hat. Beispielsweise muss man also bei höheren Frequenzen weniger Schall mit dem hinteren Treiber auslöschen, da ja hier der vordere Treiber mehr bündelt (ggü. tieferen Frequenzen) und somit auch weniger Schall nach hinten kommt.

Das ist in der Tat ein trickige Geschichte... man könnte in etwa so experientell vorgehen (leider Aufwand):
Man nimmt die Impulsantworten nach hinten nur allein des vorderen Treiber auf, unter etlichen Winkel nach hinten und auch Entfernungen (weil man im Raum eben noch im Nahfeld ist, wo der 1/r-Abfall noch relevant ist). Dann weiß für jede dieser Messungen die Zielfunktion, eben das gleiche Signal invertiert und passend verzögert. Ist die Konstruktion symmetrisch, bräuchte man ebenso noch die Antworten nach vorne, also in die exakte Gegenrichtung. Für genau eine Messbedingung (Winkel und Entfernung) wüsste man dann, wie man die Antwort nach hinten so umbiegt, dass sich sich mit der Antwort nach vorne zum theoretisch Soll für den jeweiligen Punkt der Niere addiert, ohne dabie die Funktion nach vorm umgekehrt deutlich zu stören. Dann hätte man "nur" noch die Aufgabe, die beste Mittelung zu finden aus diesem Satz sich ergebender Korrekturfunktionen... täte sicher für ein Diplomarnbeit reichen, würde man das alles nach den Regeln der Kunst mal durchziehen...

Für den Aufwand kann man aber auch gleich gezielt vor Ort so vorgehen, dass es am Schluss gut misst und gu anhört, per trial-and-error unter Anwendung von Annahmen, die man sich aus vorigem Brachialansatz möglichweise schon durch Nachdenken und ein paar Testmessungen im Freifeld bereits in die richtige Richtung gebogen hat (also die Annahmen).

Grüße, Klaus

[deathlord]

Hallo Klaus

Vielen Dank für die Anregungen. Ich werde mir wohl die Theorie wieder mal etwas zu Gemüte führen müssen...
Dann geht's weiter. Ich möcht weiterhin zuerst versuchen, einen Basslautsprecher zu konstruieren, welcher im Freifeld ein optimales Bündelungsmass erzielt. Das ist wohl einfacher systematisch hinzubekommen, als im Raum.
Inwiefern das dann im Raum noch funktioniert, sollte sich dann leichter herausfinden lassen.

Gruss
Oliver

[deathlord]

Das oben verlinkte Paper ist wirklich informativ. Es wird von einem erreichbaren Richtmass von 40dB gesprochen!
Ausserdem wird auf Seite 4-5 gezeigt, dass ein Unipol geradezu optimal mit einer Grenzfläche harmoniert. Bei einem Abstand von 0.5-1m erreicht man von 20-500hz einen nahezu linearen Frequenzgang (bei Freifeldentzerrung). Das Resultat ist einem Di- oder Monopol deutlich überlegen.
Ich hatte befürchtet, dass die Begrenzungsfläche die Auslöschung insbesondere bei tiefen Frequenzen zerstört (da die Wellen von der hinteren Schallquelle nicht in dieselbe Richtung reflektiert werden wie jene von der vorderen Schallquelle). Scheinbar spielt das eine untergeordnete Rolle.
Natürlich müssen in einem richtigen Raum noch weitere Begrenzungsflächen in Betracht gezogen werden.

[deathlord]

Hallo zusammen

Nach langem habe ich wieder etwas Zeit, mich mit Bassnieren zu beschäftigen.
Wem Ferekidis' paper zu theoretisch ist, soll sich doch mal das
http://forums.klipsch.com/forums/storage/3/592876/CardioidSubWoofer.pdf
anschauen. Hier wird anschaulich erklärt.

Ich habe mir die Theorie nochmals genauer angeschaut.

vlt. kann man per frequenzabhängige Verstellung des Delays, also Einführung eines Phasengangs, die Degeneration zu höheren Frequenzen verschieben... müsste man sich mal durchrechnen

Eine perfekte Niere bekommt man ja bei D/lambda <= 0.5 (verwende  Ferekidis' Konvention). Die Formeln in dem paper gehen davon aus, dass das delay gerade dem Abstand der Schallquellen entspricht. Nur so ist eine Niere überhaupt möglich. Wenn man ein anderes Delay verwenden will, funktioniert die Formel nicht mehr. Die Korrekte Formel ist aber in der Quelle [3] zu finden. Ich habe das ganze mal in Mathematica visualisiert und ein Bisschen herumgespielt.
Wenn man das delay vergrössert, schwächt man den nach vorne abgegebenen Schall noch zusätzlich. Es kommt also nur verkleinern in Frage. Dann wird die Niere zur Hyperniere. D. h. Schalldruck nach vorne steigt wieder, was gut ist. Allerdings bildet sich auch eine Keule nach hinten aus. Also kann man so den Einsatzbereich höchstens wenig vergrössern. Und gerade zu hohen Frequenzen hin will man ja keinen Dipol haben, da der rückwärtig abgegebene Schall eher ortbar wird. Um genaue Aussagen zu treffen, müsste ich das noch genauer anschauen, aber ich denke, durch den Phasengang wird man keine wesentlichen Vorteile erhalten. Vlt. erreicht man eine brauchbare Abstrahlung bis D/lambda = 0.8 ggü. 0.7 oder so.

Was interessanter ist, und mir erst jetzt aufgefallen ist: der Nierencharakter bleibt für grössere Wellenlängen erhalten. D.h. man hat für D/lambda < 0.5 theoretisch eine konstante Bündelung für beliebig tiefe Frequenzen. Meine Messung bestätigt dies, die Richtwirkung nimmt zu tiefen Frequenzen hin nicht ab.
Im Prinzip muss man also nur D genügend klein machen, also den vorderen und hinteren LS nahe zusammen bringen, und man bekommt Richtwirkung über einen grossen Bereich.
Wenn wir z.B. D/lambda <= 0.7 wollen, bekommen wir für die maximale Frequenz f = 0.7 * c / D. Falls wir die Treiber auf 10cm zusammen bringen (10cm = D/2), erreichen wir 1.2kHz!
Hier bündelt ein 20er bereits, was einen vernünftigen Übergang zu höheren Frequenzen ermöglichen könnte.

Die Frage ist natürlich, ob man die Theorie so einfach umsetzen kann. Mein Experimentier-Sub mit 60cm Treiberabstand sollte bis 200Hz ordentlich bündeln. Das tut er aber nur bis 150Hz. Was bei 180Hz geschieht, verstehe ich überhaupt nicht, das sollte doch erst bei Frequenzen > 280Hz (D/lambda=1) geschehen. Dazu kommt, dass ein 20er schon alleine schwer in 10cm zu bekommen ist. Die beiden Treiber könnten also nicht genau hintereinander sitzen.
Ausserdem müsste man, um den 6dB/8ve Abfall zu kompensieren, bei 25Hz schon um 24dB anheben. Für Tiefbass wäre also ein zusätzlicher Sub vonnöten.
Einen 46er sollte man in 20cm bringen, man käme so bis 600Hz.

Mir ist noch nicht so ganz klar, wo das hinführt. Mehr Messungen wären gut.

Was meint ihr dazu? Ich freue mich über Kommentare und Anregungen.

Grüsse
Oliver

[Barnie]

Blöde Frage: gibt es denn nirgends vernünftige fertige Bauvorschläge zu Unipol-Subwoofern?

[deathlord]

Blöde Frage: gibt es denn nirgends vernünftige fertige Bauvorschläge zu Unipol-Subwoofern?

Es gibt einige Beiträge in diversen Foren. Und es gibt Fertigprodukte zu kaufen, z.B. von Meyersound und wvier.
Aber wirklich fertige Bauvorschläge kenne ich nicht.

[alex8529]

Im Prinzip muss man also nur D genügend klein machen, also den vorderen und hinteren LS nahe zusammen bringen, und man bekommt Richtwirkung über einen grossen Bereich.
Wenn wir z.B. D/lambda <= 0.7 wollen, bekommen wir für die maximale Frequenz f = 0.7 * c / D. Falls wir die Treiber auf 10cm zusammen bringen (10cm = D/2), erreichen wir 1.2kHz!
Hier bündelt ein 20er bereits, was einen vernünftigen Übergang zu höheren Frequenzen ermöglichen könnte.

Grüsse
Oliver

Hi Oliver,

meinst Du sowas ?



http://rundfunktechnik.com/top/studiomonitore/activenearfields/ksdigitalqsub4.php

Grüße Frank