Was macht ein (gutes) Waveguide aus?

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Spatz
Inventar

#1 erstellt: 01. Okt 2009, 05:08

Moin,

ich bin gerade dabei, mich in AxiDriver reinzufuchsen, natürlich auch, damit ich euch später mal ein tolles Tutorial zur Modellierung von Waveguides mit AxiDriver schreiben kann...

Was mir dieses Programm im Moment allerdings am deutlichsten aufzeigt ist, wie wenig Ahnung ich eigentlich von Waveguides habe...

Im Moment spiele ich eigentlich mehr oder weniger ahnungslos rum und hoffe, dass das was ich tue ein schönes Ergebnis liefert. Natürlich kann man das ganze sicher auch besser angehen, nur weiss ich nicht wie... und deswegen frage ich euch!

Welche Parameter beeinflussen die Wiedergabe und die Bündelung des Chassis in welcher Weise? Ziel soll es sein, eine Kontur zu erreichen, die bei allen Frequenzen im Nutzbereich gleichmäßig bündelt.

Soweit ich mich erinnern kann gibt der Radius des Hornmundes in etwa die untere Grenzfrequenz vor, die Tiefe des Horns bestimmt die Stärke der Schallbündelung im Einsatzbereich. Ein größes Horn fängt also früher an zu Bündeln, ein tiefes Horn bündelt stärker. Korrigiert mich, wenn ich mich da täusche.

Wie sollte der Hornhals ausgeführt werden? Ich habe oft gelesen, dass hier die meisten Probleme bei der Ankoppelung an die Membran entstehen können.

Welche Kontur ist die beste? Ich habe öfters gelesen, dass Tractrix obenrum stärker zuschnürt. Ist eventuell eine mathematische (Traktrix, Expo, Hypo, Konisch) Kontur oder eine Kombination aus mathematischen Konturen (Zuerst Traktrix, dann Expo etc.) die zielführende Methode? Oder ist das ganze am besten Freihand zu machen, ohne sich Gedanken über die Mathematik dahinter zu machen.

Wer von euch hat in dieser Richtung Erfahrungen und kann mir Tipps für das Design eines Waveguides geben?

Ciao,

Spatz

PS: Schon gefunden, noch nicht gelesen:

http://www.bassrefle...CD_Horn/cd_horn.html

http://sound.westhost.com/articles/waveguides1.htm
PPS: Es soll hier Primär um radialsymmetrische, druckkammerlose Hörner/Waveguides gehen, die an Hifi-Chassis, also hauptsächlich Kalotten oder kleinen Ringradiatoren funktionieren!

€: Was heisst denn "apparent apex"?
€€: So wie es ausschaut basieren viele CD-Hörner auf einem exponentiellen Hornhals (zur Anpassung der Membran an das Horn), dem ein konischer Teil (zur Definition der Bündelung im Mittelton) folgt, als letztes ein weiterer Part, welche Kontur der allerdings hat, da gehen die Meinungen auseinander (Konisch (anderer Winkel als vorher), Expo, ich könnte mir auch Traktrix vorstellen)...

[Beitrag von Spatz am 01. Okt 2009, 05:48 bearbeitet]

moby_dick
Hat sich gelöscht

#2 erstellt: 01. Okt 2009, 06:06

apparent+apex

http://dict.leo.org/...nt+apex%22&relink=on

Spatz
Inventar

#3 erstellt: 01. Okt 2009, 06:09

Der "scheinbare Kernreiter" bringt mich nur nicht weiter!

Wörtlich übersetzt habe ich das auch schon, doof bin ich ja nicht...

moby_dick
Hat sich gelöscht

#4 erstellt: 01. Okt 2009, 06:12

Dann solltest du auch wissen, dass eine korrekte Übersetzung nur im Zusammenhang mit dem Text möglich ist.

Hier was zu WG (ob das stimmt?).

http://www.gedlee.com/downloads/Philosophy.pdf

Spatz
Inventar

#5 erstellt: 01. Okt 2009, 06:14

Scheint ein Fachterminus zu sein, geht dabei irgendwie um das Verhalten an 'nem Diffraktionsspalt.

Hmm, an Geddes komm ich wohl nicht vorbei...

Torsten70
Inventar

#6 erstellt: 01. Okt 2009, 06:52

Hallo Spatz,

die Sache lässt dich ja gar nicht mehr los

Geddes benutzt Kompressionstreiber, die eine andere Wellenform abstrahlen sollen. Seine Hörner sind in der Mitte konisch, am Hals etwas anders (Formeln findet man in mind. 2 Excel-Sheets) und am Mund ist einfach ein Radius, wobei Geddes imo 2" empfiehlt. Das macht die Sache gross, und weniger interessant für Kalotten.
Die Kontur von Zaph-Audio ist bekannt und offen einsehbar. Auch der eingesetzte HT und das Ergebniss (Messung) ist bekannt.
Der erste Schritt müsste sein, das von ihm beschriebene Verhalten zu simulieren. Wenn das dann einigermassen funktioniert, könnte man Veränderungen an der Kontur vornehmen, und gucken was passiert. Die IMO wichtigsten Dinge hast du oben schon beschrieben.
Noch einer: Je enger der Abstrahlwinkel, desto höher der Schalldruckgewinn auf Achse, desto ausgeprägter sind die "üblichen" Störungen im SHT.
Jetzt nimmt man noch die Erfahrungen zum Elefantino und Monacor an z.B. dem XT300 dazu, und kann wieder was lernen.
Wenn der HT das WG wegen der früh einsetzenden Eigenbündelung nicht sieht, hat er auch im SHT keine Einbrüche.

ACHTUNG VERMUTUNGEN!
Ich vermute dass das frühe Eigenbündeln des XT die Störungen durch eine nicht optimale Kontur verhindern. Ausserdem vermute ich das die Tiefe des WG für die Störung verantwortlich ist, soll heissen: Je tiefer das WG desto tiefer liegt die Störung im FG, wenn der HT hier noch nicht bündelt. Wenn sich die Störung auch bei der Simu zeigt, könnte man das ja mal überprüfen.

Torsten

D.Achenbach
Inventar

#7 erstellt: 01. Okt 2009, 09:17

Hörner für den Mittel-Mochtonbereich baue ich zwar keine (würde ich gerne, leider fehlt mir die Zeit dazu), aber reichlich Beobachtungen und Erfahrung mit etlichen Horntypen gesammelt.
Um es auf einen kurzen Nenner zu bringen: M.E. klingen die Hörner am besten, die sich gleich öffnen und nicht noch erst den Schall in eine bestimmte Form zwingen.
Von exponentiellen Formen halte ich gar nichts - Bündelungsverhalten zu ungleichmäßig.
Fast alle Waveguides, die ich kenne, haben eine konische Form, die um sie an die Schallwand anzugleichen verrundet sind. Ob sich die Hersteller dabei an eine bestimmte Funktion halten, weiß ich nicht. Ich vermute aber, dass auch hier viel empirisch ermittel wird. Das Waveguide ist dann eigentlich nichts anderes wie ein flaches, breit strahlendes CD-Horn.

Kannst ja mal den Ralf Limmer fragen, wie der seine Hörner entwickelt. Bei seiner "Liebe" zu Computern gehe ich davon aus, dass ein Großteil Erfahrung und der Rest Trial and Error die Entwicklung bestimmen.

Gruß
Dieter

eoh
Inventar

#8 erstellt: 01. Okt 2009, 10:09

genau, die wellenform des treibers ist sehr wichtig. eine kalotte liefert eine kugelwelle, ein kompressionstreiber eine (fast) ebene welle, und ein ringradiator wohl irgendwas dazwischen.
deshalb würde ich den mal komplett aussen vor lassen und nur für kalotten optimieren.
das dürfte nun gar nicht so kompliziert sein: einfach eine konische kontur nehmen, am hals etwas abrunden (siehe hierzu auch das peavey quadratic wg paper) und am mund so viel wie möglich.
ausserdem funktioniert ein wg umso besser, umso kleiner der öffnungswinkel ist, und über ca. 80° gesamt nur noch schlecht bzw. mit phaseplug/schaumstoff.

dazydee
Stammgast

#9 erstellt: 01. Okt 2009, 10:34

Hiho, hohes Ziel das Du dir gestackt hast. Gut so!

Geddes benutzt den

Oblaten Sphäroiden (OS) als Form für Druckkammertreiber

Patent. Irgendwo im Monsterthread "Geddes on Waveguides" auf DIYaudio hat er auch Kapitel 6 seines Buches gepostet, wo er die Form herleitet (vielleicht habe ich das noch Zuhause auf Platte).

Geddes empfiehlt übrigens nur 1"-Treiber, da alles Größere im Hochton zu sehr bündelt.

Die OS-Form ist aber nur "optimal" für die ebene Wellenfront die aus nem Treiber rauskommt.

Für kugelförmige Wellenfronten ist, laut Geddes, ein Konus die beste Form. Wobei der Konus einen Winkel haben sollte, das seine Wände sozusagen senkrecht auf der Kalottemembran stehen (so das die Wellenfront senkrecht zur WG-Wand ist).

Für Geddes ist ein WG für Konuslautsprecher sowieso Mukkefuck und reine Glückssache.

Die Verrundung des Hornmundes dient der Vermeidung von Diffraktionskanten und sollte fließend, möglichst groß und ästhetisch ansprechend erfolgen. Keine besonderes Form wichtig.

Als Anmerkung: Geddes ist alleine auf 2 Sachen aus.
- Konstante Bündelung -> Die auf Winkel, über alle Frequenzen gleichmäßig, abfallende Lautstärke.
- Vermeidung Phantomschallqellen im Horn, durch Minimierung von Diffraktion

Viel Glück mit den WG

Danny

(freu mich nu schon aufs Tutorial)

[Beitrag von dazydee am 01. Okt 2009, 10:36 bearbeitet]

dazydee
Stammgast

#10 erstellt: 01. Okt 2009, 10:43

Die typischen konischen CD-Hörner basieren, meine Wissens, auf der Arbeit von D. B. Keele, der die HR-Serie von Electro Voice gestaltet hat.

Paper zur Theorie

Von meinen HR9040a kann ich nur sagen, das er seine Arbeit sehr gut gemacht hat!

Spatz
Inventar

#11 erstellt: 01. Okt 2009, 11:47

Ui, da hat sich ja schon einiges an Wissen angesammelt! Naja, genug zu lesen für die nächste Zeit...

Soll aber nicht heissen, dass ich nicht noch mehr lesen würde!

Was mich noch interessiert:

Im Moment gehe ich ungefähr so vor: Ich beschreibe in AxiDriver relativ Freihand eine Kontur, die meiner Meinung nach gut ausschaut. Dann lasse ich mir das ganze in VACS anzeigen und erkenne dadurch Frequenzen, an denen Störstellen liegen, z.B. Einbrüche im Frequenzgang oder extrem unregelmäßige Bündelung.

Wenn ich mir dann die entsprechende Frequenz in AxiDriver rendern lasse, sieht das dann auch meistens ziemlich wüst aus...

Ich kann aber noch nicht erkennen, wo die Störstellen herkommen, für mich ist das ein farbiger Brei. Gibt es Anhaltspunkte, welcher Konstruktionsfehler welche Art von Störung zur Folge hat oder kann man das sogar aus den Renderings erkennen?

Ciao,

Spatz

kceenav
Stammgast

#12 erstellt: 01. Okt 2009, 12:12

Guten Tag --

Das Herumprobieren mit so einem Simu-Programm ist sicher sehr lehrreich. Ob es aber wirklich hilft, für Treiber mit je nach Modell sehr unterschiedlich ausfallender "Wellenfront" wie HiFi-Kalotten eine optimale Kontur zu finden?

Dass man die "Wellenfront" (die allererste sozusagen..) aus der Kalottenform ableiten kann, scheint mir eine gewagte These. Aber vermutlich besser als nichts.
Vermutlich allerdings noch besser, man nähme tatsächlich Kompressionstreiber, da bei denen angeblich überwiegend eine (annähernd) ebene Welle am Austritt vorliegt.

kceenav
Stammgast

#13 erstellt: 01. Okt 2009, 12:37

Noch was: Bin ja beileibe kein Kenner der Materie. Aber ...

Spatz schrieb:

Welche Kontur ist die beste? Ich habe öfters gelesen, dass Tractrix obenrum stärker zuschnürt. (...)

... 'Tractrix' und ähnliche Konturen sind doch wohl dem "klassischen" Horn zuzuordnen, bei dem zumeist angestrebt wurde/wird, eine möglichst "schöne" (= horizontal-flache) Übertragungsfunktion des Achsfrequenzgangs zu erzielen, frei von Störungen durch Diffraktion.

Wenn ich mir das richtig zusammenreime, gelingt dies mit 'Tractrix' oder 'Kugelwelle' auch sehr gut - vorausgesetzt, die Welle hat beim Eintritt in das eigentliche Horn die "passende" Form. Von "Constant Directivity" kann dann aber keine Rede sein. Es fehlt bei solchen Hörnern dann einfach die Diffraktion, die für das "unnatürlicherweise" bei allen Frequenzen gleichbleibende Abstrahlverhalten (leider!) unerlässlich ist ...
Noch erwähnenswert ist in dem Zusammenhang das 'Le C'Leach'-Horn (Name so oder ähnlich). Bei dem soll nicht nur "innerhalb" des Horns, sondern auch an dessen "Ende", also am Hornmund, möglichst wenig Diffraktion (bzw. Reflexion) entstehen.

---

Im Übrigen scheiden sich die Geister bei der Frage, inwieweit "Constant Directivity" überhaupt erstrebenswert ist. Zumal, wenn dazu HOM ("Higher Order Modes" [Geddes] ~= Diffraktionseffekte) in kauf genommen werden müssen, die laut Geddes durchaus von merklichem klanglichem Nachteil sind. (Was im Übrigen ebenfalls nicht unumstritten ist ... :))

dazydee
Stammgast

#14 erstellt: 01. Okt 2009, 12:59

kceenav schrieb:

Dass man die "Wellenfront" (die allererste sozusagen..) aus der Kalottenform ableiten kann, scheint mir eine gewagte These.

Klar kann man das in erster Näherung. Nur wird sie alleine wegen den kolbenförmigen Bewegung schon nicht genau Kugelförmig sein. Und spätetestens bei Membranaufbruch hat man die tollsten Multimoden...

Besser als Raten und aus dem Bauch ne Form fräsen ist es allemal. Aber Versuch macht Kluch, weswegen man die Kalotte auch ruhig mal (mit nem Adapter oder ohne) an ein Traktrixhorn tun (das jeder WGler sowieso rumliegen hat, oder?

), um zu kucken obs WG wirklich besser ist.

Und die Frage "CD oder nicht CD" löst jeder für sich ganz einfach mit dem Anhören verschiedener Hörner. (Mein Resultat: CD -> Ja! Aber nicht durch Einsatz scharfer Diffraktionskanten, dann lieber good ol' Traktrix)

Gruß

Danny

Christoph_Gebhard
Inventar

#15 erstellt: 01. Okt 2009, 13:11

kceenav schrieb:

Zumal, wenn dazu HOM ("Higher Order Modes" [Geddes] ~= Diffraktionseffekte) in kauf genommen werden müssen, die laut Geddes durchaus von merklichem klanglichem Nachteil sind. (Was im Übrigen ebenfalls nicht unumstritten ist ... :))

Ich kann aus eigener Erfahrung sagen, dass genau das das Wichtigste bei einer guten Wave-Kalotten-Kombi ist.
Wenn`s im Superhochton dieses Phantomschallquellen/Auslöschungen/Überhöhungen gibt, klingt`s einfach nicht.
Ich würde mir sogar zutrauen, sowas im Blindtest rauszuhören. Die Kontur und das Bündlungsmaß ist nicht das eigentliche Problem (das kann man ja (fast) von guten Hörnern kopieren), sondern die Anpasssung von Wave an Kalotte.
Und das hat wohl viel mit trial&error zu tun...

Gruß, Christoph

P.S. Ich habe die Tage übrigens nochmal mit dem Elefantino-Wave experimentiert (diesmal auf Höhe der Sicke angesetzt) und war zum wiederholten Male von dem Ergebnis enttäuscht, nicht nur in Bezug auf die Anpassung sondern auch in Bezug auf das Bündlungsverhalten. Da ist das Monacor-Wave wesentlich besser. Hier mal ein Bild:

Auch an ein gekürztes Limmer 021 habe ich mal diverse Kalotten gehalten und den Übergang mit Knetmasse angepasst. Auch hier wieder die gleiche Problematik im SHT...

SRAM
Inventar

#16 erstellt: 01. Okt 2009, 19:38

Einschnüren verhindere ich meist so:

[url=http://www.abload.de/thumb/zeichnung12y8m.jpg" target="_blank" class="" rel="nofollow">inschnüren verhinder...b/zeichnung12y8m.jpg][url=http://www.ablo...b/zeichnung12y8m.jpg]http://www.abload.de...b/zeichnung12y8m.jpg

In der Regel nur horizontal, aber wer mag kanns natürlich auch rotationssymmetrisch ausführen.

Ist einfach, klappt immer, wurde von vielen professionellen Herstellern so genutzt und sieht auch noch stylisch aus

Gruß SRAM

[Beitrag von SRAM am 01. Okt 2009, 20:14 bearbeitet]

SRAM
Inventar

#17 erstellt: 01. Okt 2009, 19:42

P.S.: @Spatz: ich hab rumprobiert. Aber die Eingabe der obigen Kontur in axidriver gelingt mir nicht. Weist du Rat ?

Gruß SRAM

KSTR
Inventar

#18 erstellt: 01. Okt 2009, 20:14

SRAM schrieb:

Aber die Eingabe der obigen Kontur in axidriver gelingt mir nicht. Weist du Rat ?

"Reflector" definieren im Reiter Baffle. Syntax ist genau gleich wie bei "Baffle". Sowas in der Art:

Reflector
0cm  15cm
2cm  2cm 
3cm  2cm
2cm  2cm 
0cm  2cm

Grüße, Klaus

Spatz
Inventar

#19 erstellt: 01. Okt 2009, 20:18

Einmal "Baffle Front" mit der Hornkontur, angefangen beim Hornhals und 0.0, dann mit jeweils nächster Durchmesser und Abstand zum vorherigen Punkt, also z.B. immer 1 mm mehr:


Baffle Front
0.025    0.0
0.05     0.1
0.075    0.1
0.1      0.1
0.15     0.1
0.2      0.1
0.25     0.1

wäre z.B. ein einfaches konisches Horn.

Dann noch "Reflector Front", beginnend mit Radius 0 und einer Position über der Membran:


Reflector Front
0.0      0.05
0.5      0.1
0.0      0.1

wäre ein rautenförmiger Reflektor.

Es sind auch negative Werte möglich, indem man z.B. bei "Baffle Front" noch:


|Kante
0.25   -0.1

einfügt kann man noch dafür sorgen, dass das Horn mit einer scharfen Kante um 10 cm (Standartangabe ist Meter, das Ding versteht es aber auch, wenn man 10mm oder so schreibt) aus der Schallwand raussteht. Mit dem Wort "Off" vor dem Reflektor kann man den Reflektor deaktivieren.

Ciao,

Spatz

SRAM
Inventar

#20 erstellt: 01. Okt 2009, 20:19

Vielen Dank KSTR !

Klappt hervorragend. Da muß ich in Zukunft nicht mehr rumprobieren.

Gruß SRAM

Torsten70
Inventar

#21 erstellt: 02. Okt 2009, 22:04

Hallo Spatz,

Ich hab mal das Zaph-Ding gemalt und simuliert. Die Sache ist echt recht empfindlich. Und das daaaaaauert jedes mal. Da macht sogar ein schneller Rechner wieder Sinn.
Gibts bei dir schon neue Erkentnisse?

Torsten

rapherent
Stammgast

#22 erstellt: 04. Okt 2009, 12:55

Ne kurze Frage, stehe gerade auf dem Schlauch.
Wenn ich einen Frequenzgang von 1.5kHz bis 20kHz darstellen möchte, welches mashing muss ich min einstellen, um eine geeignete Auflösung zu erhalten?

Gruß
Raph

Spatz
Inventar

#23 erstellt: 04. Okt 2009, 16:01

@ Torsten:

Nee, ich musste in den letzten Tagen umziehen und hatte nicht wirklich Zeit...

@ Ralph:

Keine Ahnung!

€: Es wird ja viel über unerwünschte Reflexionen und Diffraktionen im Waveguide geredet. Ist es möglich, diese durch Platzierung von Dämmaterial an den richtigen Stellen (Ringförmige Schaumstoffstreifen z.B.) zu mindern? Geddes packt an jedes seiner Hörner eine große Kalotte aus Schaumstoff vorne dran. Macht das Sinn oder ist das nur Optik?

[Beitrag von Spatz am 04. Okt 2009, 16:37 bearbeitet]

eoh
Inventar

#24 erstellt: 04. Okt 2009, 23:32

natürlich macht das sinn, vor allem umso grösser der abstrahlwinkel ist.
allerdings ist es wichtig, dass dieser schaumstoffblock aus einem stück ist und keien eigenresonanz in dem übertragungsbereich besitzt.

Spatz
Inventar

#25 erstellt: 04. Okt 2009, 23:43

Was hat das ganze mit dem Abstrahlwinkel zu tun?

Noch ein paar Interessante Links:

http://www.audioheritage.org/vbulletin/showthread.php?t=12751

http://www.audioheritage.org/vbulletin/showthread.php?t=12126

http://www.diyaudio.com/forums/showthread.php?threadid=126586

http://www.audioheritage.org/vbulletin/showthread.php?t=12967

eoh
Inventar

#26 erstellt: 05. Okt 2009, 14:19

umso kleiner der abstrahlwinkel (naja ganz klein ist auch nicht gut), umso homogener die geschwindigkeitsverteilung. s. geddes buch.
wie gesagt, über 90° wirds langsam kritisch.

Cpt._Baseballbatboy
Inventar

#27 erstellt: 05. Okt 2009, 23:20

Moin,

warum benutzt Ihr Simulationstools, ohne Euch vorher mal Gedanken gemacht zu haben? Warum benutzt Ihr Konturen von irgendwelchen Leuten, ohne Euch darüber klar zu sein, was da eigentlich passiert? Ist es den Konturenerstellern überhaupt klar?

Ein gut gemeinter Rat: nehmt Euch Bleistift und Papier, und dann mal Euch mal die Konturen auf. Dann packt Ihr an den Hals einen gezeichneten Treiber, denkt über die Wellenfront nach, die der abstrahlt, und dann mal Ihr, ausgehend vom Treiber, Kurven gleicher Länge - der Kontur folgend - auf und schaut Euch an, was am Ende dabei heraus kommt. Das ganz nennt sich Huygens und hilft unheimlich beim Verständnis.

@Reflexionen/Diffraktionen:

Wo treten die auf? Immer an scharfen und steilen Übergängen. Je steiler, desto mehr. Ein Konustrichter ist deswegen ziemlich beschissen, weil er am Mund volles Rohr zurückbläst. Das gleiche am Hornhals: wenn es da nicht passt, dann reflektiert es fröhlich vor sich hin. Deswegen ist man so spitz auf eine Ebene Wellenfront, die kann man nämlich gut weiterverarbeiten.

Wer kommt eigentlich auf die Kugelwellentheorie einer Kalotte? Dazu müsste die Kalotte ja selbst erstmal ein Kugelabschnitt sein...

Cpt.

tiki
Inventar

#28 erstellt: 07. Okt 2009, 20:24

Cpt._Baseballbatboy schrieb:

...ausgehend vom Treiber, Kurven gleicher Länge - der Kontur folgend -...

Das hört sich irgendwie nach Kundtschem Rohr an.

Cpt._Baseballbatboy
Inventar

#29 erstellt: 07. Okt 2009, 21:48

Moin,

ich glaube, eine parametrisierte Kurvenschar trifft es besser - wobei die Basiskurve die Kontur ist.

Cpt.