Korrekte Berechnung der Bassreflex-Portlänge - Simulation vs. Messung - 3 Softwares vs. 11 Gehäuse

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stoneeh
Inventar

#1 erstellt: 20. Jan 2022, 08:29

Werte DIY-Kollegen,

Auch im "neuen" Jahrzehnt tauchen immer noch regelmässig in allen einschlägigen Foren Threads mit der Fragestellung "Bassreflexkanallänge mit welchem Programm richtig berechnen?" auf. Dazu sollte eigtl. längst Klarheit herrschen - selbst wenn keine eigenen Gehäuse & Messtechnik zur Verfügung stehen, gibt es genug online verfügbare Pläne mit zugehörigen Messdaten, an denen sich das Simulationsprogramm der Wahl prüfen lässt.

Ich biete mit diesem Thread eine Hilfestellung an.

Vorweg: es wurde ein Programm gefunden, welches nun nachweislich an einem breiten Spektrum an Gehäusen bzw. Portformen und -lagen sehr repräsentative Ergebnisse liefert. Wer eine simple Antwort will, einfach zum Fazit runterscrollen.

Die getesteten Simulationsprogramme sind:

BBox v2021
BoxSim v2.1
WinISD v0.7.0.950

Beginnen wir mit frei im Netz verfügbaren Plänen. Zu allen verlinke ich die Produktseite beim Hersteller, auf welcher sowohl der Bauplan, als auch eine Impedanzmessung, mit der die Simulation gegengeprüft wurde, zu finden ist.

Eighteensound 18" Subwoofer Kit

Innenvolumen netto 190l
Tuning 34 Hz
Portfläche 662,5cm²

Tatsächliche Portlänge: 34,5 cm
Berechnete Portlänge BBox: 22,2 cm (36% Abweichung)
Berechnete Portlänge BoxSim: 43,5 cm (26% Abweichung)
Berechnete Portlänge WinISD: 69 cm (100% Abweichung)

JL-Sub18

Innenvolumen netto 130l
Tuning 45 Hz
Portfläche 470cm²

Tatsächliche Portlänge: 23,5 cm
Berechnete Portlänge BBox: -1,2 cm (104% Abweichung)
Berechnete Portlänge BoxSim: 24 cm (2% Abweichung)
Berechnete Portlänge WinISD: 35,5 cm (51% Abweichung)

Alcone Fermat

Innenvolumen netto 45l
Tuning 40 Hz
Portfläche 58,4cm²

Tatsächliche Portlänge: 16,3 cm
Berechnete Portlänge BBox: 18,9 cm (16% Abweichung)
Berechnete Portlänge BoxSim: 13,6 cm (17% Abweichung)
Berechnete Portlänge WinISD: 19,8 cm (21% Abweichung)

Visaton Sub T-36

Innenvolumen netto 63l
Tuning 39 Hz
Portfläche 142cm²

Tatsächliche Portlänge: 25 cm
Berechnete Portlänge BBox: 12 cm (52% Abweichung)
Berechnete Portlänge BoxSim: 28,5 cm (14% Abweichung)
Berechnete Portlänge WinISD: 34,5 cm (38% Abweichung)

Visaton Classic 200 GF

Innenvolumen netto 40l
Tuning 31 Hz
Portfläche 50cm²

Tatsächliche Portlänge: 25 cm
Berechnete Portlänge BBox: 33 cm (32% Abweichung)
Berechnete Portlänge BoxSim: 25 cm (0% Abweichung)
Berechnete Portlänge WinISD: 33 cm (32% Abweichung)

Visaton Sub-T20.39

Innenvolumen netto 39l
Tuning 33 Hz
Portfläche 50cm²

Tatsächliche Portlänge: 25 cm
Berechnete Portlänge BBox: 29,3 cm (17% Abweichung)
Berechnete Portlänge BoxSim: 26 cm (4% Abweichung)
Berechnete Portlänge WinISD: 30,5 cm (22% Abweichung)

the box 18-500/8-A 175l / 40Hz (Bockseb)

Innenvolumen netto 175l
Tuning 42 Hz
Portfläche 505cm²

Tatsächliche Portlänge: 18,5 cm
Berechnete Portlänge BBox: -6,6 cm (136% Abweichung)
Berechnete Portlänge BoxSim: 20 cm (8% Abweichung)
Berechnete Portlänge WinISD: 30,4 cm (64% Abweichung)

Hier nun vier meiner eigenen Gehäuse; Abgleich erfolgt mit der akustischen Port-Nahfeldmessung:

Die

drei Testgehäuse aus meinem Bericht "BR-Portfläche vs. SPL vs. Max. SPL"

Innenvolumen netto 35l
Tuning 40 Hz

Gehäusevariante #1, 1/2 sd Port (Rechteck-Bodenport):

Portfläche 150cm²
Tatsächliche Portlänge: 61 cm
Berechnete Portlänge BBox: 43,3 cm (29% Abweichung)
Berechnete Portlänge Boxsim: 61 cm (0% Abweichung)
Berechnete Portlänge WinISD: 70,4 cm (15% Abweichung)

Gehäusevariante #2, 1/4 sd Port (Rechteck-Bodenport):

Portfläche 75cm²
Tatsächliche Portlänge: 30 cm
Berechnete Portlänge BBox: 13,9 cm (54% Abweichung)
Berechnete Portlänge Boxsim: 30 cm (0% Abweichung)
Berechnete Portlänge WinISD: 33,1 cm (10% Abweichung)

Gehäusevariante #3, 1/8 sd Port (Rohr):

Portfläche 37,5cm²
Tatsächliche Portlänge: 13,3 cm
Berechnete Portlänge BBox: 15,1 cm (14% Abweichung)
Berechnete Portlänge Boxsim: 13,3 cm (0% Abweichung)
Berechnete Portlänge WinISD: 15,4 cm (16% Abweichung)

PA Subwoofer w/ Eighteensound 18NLW9600 / 18NTLW5000

Innenvolumen netto 180l
Tuning ~35 Hz
Portfläche 525cm²

Tatsächliche Portlänge: 39,5 cm
Berechnete Portlänge BBox: 11,9 cm (70% Abweichung)
Berechnete Portlänge Boxsim: 37 cm (6% Abweichung)
Berechnete Portlänge WinISD: 58,2 cm (47% Abweichung)

Fazit:

Durchschnittliche und maximale Abweichung der berechneten Portlänge vom tatsächlichen Wert:

BBox: 51% ; 136%
BoxSim: 7% ; 26%
WinISD: 38% ; 100%

Die maximale Abweichung von der tatsächlichen Portlänge in BoxSim beträgt 26%. Umgekehrt bedeutet das in dem konkreten Fall ein um ~2 Hz falsch berechnetes Tuning. Die durchschnittliche Abweichung beträgt unter 1 Hz.
Die maximale Abweichung der Portlänge in WinISD beträgt 100%, was bei dem Gehäuse in Frage in einem um 7 Hz falsches Tuning resultiert.
BBox liefert (trotz Anwendung der laut Literatur passenden Korrekturfaktoren) teilweise vollkommen unplausible Werte, wie zB negative Portlängen.

Als empfehlenswert für die Berechnung der Portlänge für ein bestimmtes Tuning ist daher unter den drei getesteten Programmen nur BoxSim. Im worst case produziert die berechnete Länge ~2 Hz Abweichung; bei den allermeisten Gehäusen spielt sich's innerhalb 1 Hz ab. Das ist für die allermeisten Anwender eine vollkommen akzeptable Genauigkeit.

Anwendungshinweis für Neulinge in BoxSim: die Berechnung der Portlänge für ein bestimmtes Tuning kann ohne Eingabe von TSP o.ä. durchgeführt werden. Man wähle in der Menüleiste Extras -> Auslegung Reflexkanal, und schon ist man bei der simplen Eingabemaske zu Port- und Gehäuseabmessungen, die man in meinen Screenshots sieht.

Anwender von anderen Simulationssoftwares rege ich dazu an die Sammlung von Gehäusedaten in diesem Thread zu nutzen, um das eigene Programm zu überprüfen. Gerne dann auch die Ergebnisse mit uns teilen.

Viel Erfolg, Grüße
Stoneeh

--_Noob_;-_)_--
Inventar

#2 erstellt: 20. Jan 2022, 09:27

Dankeschön für die Ausarbeitung. Werde in Zukunft dann wohl Boxsim dafür nehmen.

Gruß
Patrick

thonau
Inventar

#3 erstellt: 20. Jan 2022, 14:22

Hallo stoneeh,

danke für diese Fleißarbeit.

Leider ist deine Schlussfolgerung falsch.
In zwei Programmen rechnest du mit rechteckigen Portflächen in Bodennähne und in WinISD mit rundem Port mit Abstand zu allen Seitenwänden.

Du solltest nur Beispiele, mit Ports die Abstand zu allen Begrenzungsflächen haben, vergleichen.
Denn winISD kann nix anderes.

Es geht wie immer um den Korrekturfaktor bei der Berechnung.

--- E-- wiedergefunden:

Und das kann WinISD (siehe Hilfe)

[Beitrag von thonau am 20. Jan 2022, 14:45 bearbeitet]

Böötman
Inventar

#4 erstellt: 20. Jan 2022, 14:42

thonau (Beitrag #3) schrieb:

Du solltest nur Beispiele, mit Ports die Abstand zu allen Begrenzungsflächen haben, vergleichen.
Denn winISD kann nix anderes.

Dann ist - wie hier schön gezeigt - winISD nur mit äußerster Vorsicht zu genießen denn die Mitnutzung der Begrenzungsflächen spart Material, damit Volumen, Gewicht und Bauaufwand. Nen Kreis bekommt man auch ohne großen Werkzeugpark gefräst oder gesägt wobei die Schnittkante i.d.R. sowieso durch das Chassis verdeckt wird. Deutlich schwerer wenn nicht gar unmöglich ist hingegen der Ausschnitt mit 100% geraden Kanten um einen sauberen Porteinsatz in der Fläche zu ermöglichen. Bei der Mitnutzung der Begrenzungsflächen entfällt das wodurch der passgenaue Zuschnitt im Baumarkt möglich wird.

thonau
Inventar

#5 erstellt: 20. Jan 2022, 14:56

Dann ist - wie hier schön gezeigt - winISD nur mit äußerster Vorsicht zu genießen

Nein!
Es gibt wahrscheinlich dreihundertX-zig Berechnungshilfen, Onlinerechner, Software.
Aber alle rechnen mit dem freistehenden Rohr.
Nur wer rechteckige Bodenports, Eckports oder andere Sonderformen ( Hornkanal) will, ist auf genau Simulationen mir anderen K-faktoren angewiesen, die nur sehr wenige Programme können.
Diese Programme zu vergleichen wäre sinnvoll.

Boxsim z.B. kannst du einfach an den Sub- Bauvorschlägen von Visaton überprüfen.

stoneeh
Inventar

#6 erstellt: 20. Jan 2022, 16:22

thonau: strikt gesehen hätte man WinISD eigtl. gleich von Anfang ausscheiden lassen können, da sich dessen Berechnungsbasis des Ports mittig auf der Schallwand so in vll. einem von hundert Bauvorschlägen wiederfinden wird - weil's schlicht und einfach nicht praktikabel ist.

Ich wollte es aber trotzdem in diesen Vergleich miteinbeziehen. Wieso? Weil, wie man in unzähligen Threads seit Beginn des HiFi-Forums sieht, es das bekannteste und beliebteste Simulationsprogramm ist, und regelmäßig (von weniger erfahrenen Anwendern) dafür verwendet wird alle Arten und Lagen von Ports zu berechnen.

Als solches sehe ich eine klare Praxisdemonstration, dass das allermeiste eben mit WinISD nicht geht, hilfreich. Einfach WinISD's Help-File lesen ginge auch - aber stell mal die komplexe Beschreibung der Thematik darin einem Anfänger vor, ggüber. der simplen Praxisüberprüfung bzw. dem klaren Fazit dieses Threads.

Zu den von dir genannten Korrekturfaktoren - diese wurden, wie man sieht, und wie auch in meinem Fazit erwähnt, in bbox angewendet - mit alles anderem als vielversprechenden Resultaten. Ob man das als Beleg für die generelle Untauglichkeit dieser sehen kann, diesbzgl. wäre ich vorsichtig - allermindestens sollten anhand dessen aber starke Zweifel aufkommen.

Was du an dieser Stelle hinterfragen solltest ist a) die Quelle dieser Korrekturfaktoren b) ob diese in der ursprünglichen Literatur und/oder einer darauffolgenden jemals empirisch überprüft worden sind.

Ich habe diese Recherche natürlich bereits hinter mir. Ich denke die Erkenntnisse sinken aber am besten ein, wenn ich dir das Ergebnis nicht am Silbertablett präsentiere, sondern dich selbst draufkommen lasse. Melde dich doch danach wieder

Noob / Patrick:

bizarre
Inventar

#7 erstellt: 20. Jan 2022, 20:39

OK, Eckports / Slots etc. geht nicht mit WinISD.( noch weniger mit BBox ).. Ansonsten find ichs ganz brauchbar, das BR Rohr ist garantiert nicht zu kurz abgeschnitten

Bei exotischeren Ports reicht BoxSim aber auch nicht mehr, da müssen dann schwerere Geschütze wie AJHorn oder Hornresp ran..

stoneeh
Inventar

#8 erstellt: 12. Sep 2023, 15:30

Im Laufe dieses Jahres ist meine Arbeit im Visaton-Forum verlinkt worden, worauf der BoxSim-Entwickler sich zu den Ergebnissen geäußert und Einblicke in die Funktionsweise der Berechnung des BR-Kanals der Software gewährt hat:

https://forum.visaton.de/forum/messtechnik-und-simulation/709983-reflexkanal-mit-boxsim-besser-geht-es-nicht?p=712083#post712083

UweG schrieb:

Ich habe damals die Standardformeln mit realen Messergebnissen an verschiedenen Visaton-Boxen verglichen. Besonders bei den VOXen ging das ziemlich schief und hier im Forum wurde versucht, die Abweichung mit einem riesigen Korrrekturfaktor für diese Portgeometrie zu kompensieren. Ich hielt das nicht für den richtigen Weg, weil ich nicht glaubte, dass die Abweichungen von falschen Annahmen über den Port herrühren, sondern von Schalllaufzeiten in der Kiste.... Die ganzen Abstandsangaben Port nach oben, unten, rechts, links und hinten dienen dazu die Laufzeit durch das Gehäuse abzuschätzen und die virtuelle Verlängerung des Ports abzuschätzen.

Kurz, es werden in Boxsim, evidenzbasiert, keine statischen Korrekturfaktoren für die Berechnung verwendet. Die Berechnung beruht auf den Schalllaufzeiten im Lautsprecher.

Vll. noch für Anwender von anderen Softwares interessant - der Autor ergänzt:

UweG schrieb:

AJHorn müsste sehr genau und wohl noch besser als Boxsim simulieren, wenn es gelingt, die Geometrie möglichst genau einzugeben.

Mechwerkandi
Inventar

#9 erstellt: 22. Sep 2023, 13:39

Leider berücksichtigen die gängigen Berechnungsprogramme m.W. nach die Ankoppelung des BR Kanals an die Umgebung nur unzureichend, bzw. gar nicht. Das relativiert sich zwar im Kleinsignalbetrieb, bleibt aber in der Sache erhalten.

elchupacabre
Inventar

#10 erstellt: 03. Mrz 2024, 19:02

Hallo Forum,

wenn ich es richtig verstanden habe, wird bei einem BR Port, welcher nicht durch ein Rohr, sondern durch angrenzende Wände realisiert wird, die genutzten Flächen bis zu deren "Ende" verlängert, ist das korrekt?

Wenn ich also in einem Gehäuse, ein BR Rohr mit 38cm2 nutzen müsste, wäre diese Fläche 1:1 mit einem Port umzusetzen? Das käme mir etwas "gering" vor, wenn ich also den Port bei einem kompakten LS mit einer Innenbreite von rund 20cm berechnen müsste, wäre ich ja mit einer Portlänge von 2cm bei einer Fläche schon über den 38cm2

Böötman
Inventar

#11 erstellt: 03. Mrz 2024, 19:57

Missverständnis deinerseits:

Ein Port welcher die Gehäuseinnenwände als Begrenzungsflächen mitnutzt wird an dessen Ende virtuell verlängert. Diese "Verlängerung" entspricht jedoch nicht der kompletten Innenwandlänge sondern macht lediglich 10-20 % der Gesamtportlänge aus. Wieviel es nun genau ist das hängt u.a. von den Randbedingungen ab.

Sprich ein Rohr wäre z.B. 10 cm lang, dann wäre es beim Schacht entlang der Außenwand ~ 8-9 cm für die gleiche Abstimmung.

elchupacabre
Inventar

#12 erstellt: 03. Mrz 2024, 20:01

Ok, danke dir, hilft mir jetzt nicht unmittelbar weiter, aber ich werde mal dran bleiben und eventuell schaffe ich es doch noch, das richtig zu berechnen

bizarre
Inventar

#13 erstellt: 03. Mrz 2024, 20:04

Jo, schaut schon etwas eng aus - paßt aber ,,,, Klaro , gegenüber dem Rohr gibts etwas mehr Strömungswiderstand, Meß - aber sicher nicht hörbar.. Problematisch finde ich das Tuning von solchen Kanälen.. Mit Rohren geht das sehr viel einfacher ...

elchupacabre
Inventar

#14 erstellt: 03. Mrz 2024, 20:12

Tuning wäre in dem Fall denke ich nicht nötig, aber ja, ist ein Argument.

Um das Ganze nicht virtuell stark zu verlängern/vergrößern, müsste ich nur eine 90° Wand ans Ende setzen?

bizarre
Inventar

#15 erstellt: 03. Mrz 2024, 20:56

Um die Tuningfrequenz abzusenken, kann man den Querschnitt nachträglich zwar recht einfach einengen - damit steigt allerdings die Strömungsgeschwindigkeit und damit mögliche Störgeräusche aus dem BR Port... Port verlängern ?

Oder gar die Tuningfrequenz erhöhen?

Deshalb bevorzuge ich ( HT ) Rohre,

Böötman
Inventar

#16 erstellt: 03. Mrz 2024, 21:24

Da sieht man wieder wie unterschiedlich doch die Meinungen sind ... optisch ziehe ich die Holzschächte stets vor. Legt man links und rechts (während des Porteinbaus) ne handelsübliche Vierkantleiste ein und nutzt diese zeitgleich als Porthöhenmaß so kann man hinten jederzeit weitere Brettchen in Wunschtiefe anfügen. Weiterhin verschraube ich die Ports regulär nur. Die Flächenverringerung geht auch problemlos wenn man so ne Vierkantleiste z.B. als Portmittelstütze fest mit einbaut. Die jeweiligen Enden werden je nach Lage (Mittig oder am Rand) spitz zulaufend zurechtgesägt so das man diese von außen kaum noch sieht und die Luftgeschwindigkeit am direkt Port gesenkt wird. Die Abrundung erfolgt hingegen via großen Radienfräser direkt in der Frontplatte.

paradoxtom
Schaut ab und zu mal vorbei

#17 erstellt: 26. Apr 2024, 05:00

Hallo

Wie sieht denn die Berechnung von Airoports aus, welche an beiden Enden eine Trichter nutzen?

von wo bis wo wird die berechnete Länge gemessen?

Ich würde gerne folgendes berechnen:

Subwoofer: JBL 2235H in einer 175 Liter Box
2 x 10 cm Airoports in einer Box
Tuningfrequenz 30 HZ

(Ich komme da auf ca 20 cm Länge..korrekt?)

Vielen Dank

[Beitrag von paradoxtom am 26. Apr 2024, 05:08 bearbeitet]

Mechwerkandi
Inventar

#18 erstellt: 26. Apr 2024, 09:10

paradoxtom (Beitrag #17) schrieb:

Wie sieht denn die Berechnung von Airoports aus, welche an beiden Enden eine Trichter nutzen?

Welche Form hat denn der Trichter?
Kegel, Parabel, hyperbolisch?
Es gibt einen quasi-idealen Trichter nach E. Ansorg, aber auch der kommt zu dem Schluss, das man um Versuche nicht herumkommt.

stoneeh
Inventar

#19 erstellt: 26. Apr 2024, 09:18

Via Dr. Google dazu gefunden:

https://www.subwoofe...effective-length.gif

Wirkt zwar plausibel, kommt aber ohne Überprüfung - daher, ohne Gewähr.

Pollton
Inventar

#20 erstellt: 26. Apr 2024, 11:08

stoneeh (Beitrag #19) schrieb:

Via Dr. Google dazu gefunden:

https://www.subwoofe...effective-length.gif

Wirkt zwar plausibel, kommt aber ohne Überprüfung - daher, ohne Gewähr.

So kenne ich das auch. Vom logischen her könnte man annehmen, je weiter sich der Trichter öffnet, desto geringer die Wirkung. Also, kann die berechnete Rohrlänge von Mitte bis Mitte Trichter richtig sein.

paradoxtom
Schaut ab und zu mal vorbei