"Ursachen für die psychoakustische Wahrnehmung eines Lautsprechers"

Hallo,

such mal nach den Usern US, Tantris und A.H. Da wirst du einigen Dinge zu dem Thema finden. Mehr als deine Doktorarbeit lang sein darf.

Markus

Liegt der Klang einer Box an den linearen / nichtlinearen Verzerrungen, oder am Klirrfaktor der Chassis oder an anderen Faktoren?

Hallo bony,

Beim Klirrfaktor handelt es sich um eine Art von nichtlinearen Verzerrungen. Wo hast Du das nicht gelernt? An einer Uni darf das eigentlich nicht passieren.
Hinterfrage die Lehrer, die Dir das nicht beigebracht haben!

Das hier ist ein Laienforum und eine unsichere Informationsquelle, für eine Diplomarbeit setzt man sich mit wissenschaftlicher Literatur auseinander. Ich habe Elektroakustik auch nur zum Spaß nebenbei gehört, bin von Haus aus Wissenschaftler, kein Ingenieur.

Folgendes zum Thema habe ich aus einem Beitrag von mir rauskopiert.

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Hier sind folgende Einflußgrößen zu nennen, mit denen sich das gesamte Übertragungsverhalten beschreiben läßt. Die genannten Einflußgrößen sind sehr viel umfassender, als es einem Laien auf den ersten Blick scheinen mag, es handelt sich nicht um die Reduktion auf einige wenige relevante Punkte.

(1) die linearen Verzerrungen liegen unterhalb der Wahrnehmbarkeitssschwelle.

(2) die nichtlinearen Verzerrungen liegen unterhalb der Wahrnehmbarkeitsschwelle.

(3) die Richtcharakteristik ist vollkommen frequenzneutral im gesamten Übertragungsbereich (gilt für Schallwandler)

(4) Geräusche (breitbandige Störungen) liegen unterhalb der Wahrnehmbarkeitsschwelle.

(5) die Bedingungen (1) bis (4) werden in allen bei Musikwiedergabe auftretenden Betriebszuständen eingehalten

Was bedeutet das im Einzelnen?

(1) Amplituden- und Phasenfrequenzgang liegen in einem Toleranzbereich unterhalb der Wahrnehmbarkeitsschwelle. Diese ist für den Amplitudenfrequenzgang vergleichsweise niedrig, während Phasenverzerrungen in einem recht großen Bereich unhörbar bleiben.
Breitbandige (z.B. oktavbreite) Veränderungen des Amplitudenfrequenzganges von 0,5dB sind bereits eindeutig hörbar. Bei schmalbandigen liegt die Wahrnehmbarkeitsschwelle je nach Programm-Material höher.
Beim Phasenfrequenzgang gelten Laufzeitverzerrungen ab 1...2ms im Mittelhochtonbereich und 10ms im Tieftonbereich als hörbar. Dies hat zur Konsequenz, daß Filter hoher Ordnung im Mittelhochtonbereich kein gerhörmäßiges Problem darstellen, während man im Tieftonbereich sehr aufpassen muß. Bereits der akustische Hochpaß 4. Ordnung einer Baßreflexbox kann hörbare Laufzeitverzerrungen erzeugen.
Das bisweilen vorgebrachte Argument, daß der Hörraum mit seinen lang nachschwingenden Eigentönen solche Fehler maskiert, trifft nicht zu, da das Gehör eine "Integrationszeit" von ca. 10ms aufweist und daher die erste Wellenfront von anderen Schallereignissen trennen kann ("Haas-Effekt" oder "Präzendenzeffekt").

(2) Nichtlineare Verzerrungen sind Verzerrungen aufgrund von nichtlinearen Kennlinien. Man unterteilt sie in harmonische (Klirr) und nichtharmonische (Intermodulations-, Differenzton-, Doppler-) Verzerrungen. Die Wahrnehmbarkeitsschwelle für harmonische Verzerrungen liegt recht hoch, v.a. im Tieftonbereich, wo selbst 5..10% Klirr meist unhörbar bleiben.
Im Mitteltonbereich kann die Wahrnehmbarkeitsschwelle auf 0,5% absinken, wenn das Programm sehr obertonarm ist (z.B. Querflöte). Genrell gilt, daß die Wahrnehmbarkeitsschwelle mit zunehmendem Pegel abnimmt, da das Gehör dann selbst Oberwellen erzeugt.
Bezüglich nicht-harmonischer Verzerrungen liegen die Wahrnehmungsschwellen niedriger (< 0,3%) im Vergleich zu harmonischen Verzerrungen, da diese, wie ihr Name schon sagt, in keinem harmonischen Verhältnis zur Grundwelle stehen, während Klirr einfach bloß Oktave, Quinte usw. darstellen.
Pauschal kann man sagen, daß die nichtharmonischen Verzerrungen geringer werden, desto geringer die Bandbreite der beteiligten Systeme ist. Mit drei oder mehr Wegen ist es leichter, unter die Wahrnehmbarkeitsschwelle zu kommen, als mit zwei oder gar nur einem Weg.

(3) bedeutet, daß es diverse ideale Lautsprecher gibt, z.B. den idealen Kugelstrahler 0. Ordnung. Er strahlt perfekt gleichmäßig rundum ins gesamte Kugelvolumen.
Aber z.B. kann man auch einen idealen Kugelstrahler 1. Ordnung denken, das ist ein Lautsprecher mit Achtercharakteristik. Man kann eine ideale Niere (Cardioid), Superniere, Hyperniere, Keule...... denken.
Eine ideale Linienschallquelle (unendlich groß, sogar im Raum machbar ) ist ebenfalls möglich usw. usf.
Die meisten handelsüblichen Lautsprecher stellen Mischformen aus diesen Prinzipien dar, was auch als Verfärbung hörbar ist, wenn sie nicht unter Freifeld-Bedingungen (z.B. reflexionsarmer Raum) betrieben werden. Für die Hörbarkeit von Fehlern im Diffusfeldfrequenzgang gelten nur geringfügig höhere Wahrnehmbarkeitsschwellen, wie beim Freifeldfrequenzgang.
Im Tieftonbereich handelt es sich bei den meisten dynamischen Mehrwege-LS um Kugelstrahler 0. Ordnung, im Mitteltonbereich gehen sie etwa auf die Charakteristik einer "breiten Niere" über um dann in den oberen Mitten in eine Supernierencharakteristik überzugehen. Im Ankoppelbereich des Hochtöners kommt es zu einem Rückfall in Richtung "breite Niere", die sich im Regelfall bis zu einer Keulencharakteristik am oberen Ende des Übertragungsbereiches (ca. 16kHz) verengt.
Da das Gehör zwischen Reflektionen aus verschiedenen Raumrichtungen trennen kann, trifft das Argument, der Raum würde mit seinen Fehlern all dies überdecken, nicht zu. Außerdem weisen Räume im Regelfall einen zu hohen Frequenzen stetig zunehmenden Absorptionsgrad auf, während viele Lautsprecher stark sprunghafte Fehler ausgerechnet im Mitteltonbereich erzeugen.

Sind mehrere Strahler in einem Lautsprecher angeordnet, welche dieselben Frequenzen wiedergeben, kommt es zu destruktiven Interferenzen, wenn der Strahlerabstand größer als eine halbe Wellenlänge ist. Daher schrieb ich, daß ein Lautsprecher mit der beliebten (weil offenbar attraktiv aussehenden) "d´Appolito" Anordnung im Mitteltonbereich kein Spitzenlautsprecher sein kann.

(4) Bedeutet, daß breitbandige Störungen (Geräusche) sehr gut unterdrückt sein müssen, da die Wahrnehmungsschwelle für Geräusche sehr niedrig liegt. Diese werden teilweise auch noch wahrgenommen, wenn ihr Pegel 70dB unter dem Nutzsignal liegt. Typische "Geräuscherzeuger" sind kratzende Schwingspulen oder auch die Strömungsgeräusche, die von Baßreflexrohren herrühren.

(5) angewendet auf (1) bedeutet, daß v.a. der Amplitudenfrequenzgang sich nicht als Funktion des Wiedergabepegels ändern darf. Dies geschieht u.a. bei Mehrwegesystemen durch unterschiedliche Erhitzung der Schwingspulen der beteiltigten Systeme (thermische Dynamikkompression). Bei Passivboxen kommt erschwerend hinzu, daß die Schwingspule Bestandteil der Weichenabstimmung ist, und somit der Betriebszustand einen Einfluß auf die Wirkung der Frequenzweiche hat.
Pauschal kann man sagen, daß es mit Aktivsystemen leichter fällt, hier gute Ergebnisse zu erreichen. Zu hohen Pegeln hin erreicht man zudem mit Strahlern hoher Kennempfindlichkeit bessere Ergebnisse, als mit Strahlern niederer Kennempfindlichkeit.

(5) angewendet auf (2) bedeutet, daß Klirrfaktor und nicht-harmonische (Intermodulations-, Differenzton-, Doppler-) Verzerrungen vor allem bei geringen Pegeln sehr gering sein müssen, während bei hohen Wiedergabepegeln größere Werte zulässig sind. Aber Achtung, zu groß darf der Klirrfaktor nicht werden, denn was als Klirr aus einer Box kommt, fehlt in der Grundwelle (Energieerhaltung ), fällt also in den Bereich Kompression.

(5) Angewendet auf (3) bedeutet, daß die Richtcharakteristik nicht durch den Wiedergabepegel moduliert werden darf. Dies könnte z.B. auftreten, wenn bei großen Membranamplituden eine Membrandeformation mit einer nichtlinearen Kennlinie auftritt und sich somit die Membrangeometrie, die für die Richtcharakteristik in bestimmten Frequenzbereichen relevant ist, ändert, sofern der Lautsprecher in diesen Frequenzbereichen (Strahlerfläche nicht klein gegen die Wellenlänge) Schall abstrahlt.

Ich würde mir an deiner Stelle Fachliteratur besorgen, das wird einfacher als hier was schreibern zu lassen. Du mußt die Bücher ja nicht unbedingt kaufen, in vielen Bibliotheken gibt es genug was man sich ausleihen kann, das geht von Literatur für Einsteiger bis zu Büchern mit den wissenschaftlichen Grundlagen.

Es gibt eine Unzahl an Faktoren warum ein Lautsprecher klingt wie er klingt, da müsste man dir schon mehrere Doktorarbeiten schreiben damit du aus den Informationen dann deine schreiben kannst.

Wieso heißt das Thema deines Threads Lautsprechersimulation, wilst du eine Software für die Simulation von Lautsprechern entwickeln?

HI!

@ AH. : Mir ist schon bewusst, dass der Klirrfaktor eine Art nichtliearer Verzerrung ist; ich hab das hier aber als besonderes Beispiel herausgegriffen, weil mir in bisherigen Gesprächen der Klirrfaktor des Basschassis als Hauptursache für die psychoskustische --> Größenwahrnehmung angegeben wurde.

@ georgy : Ich habe leider nicht die Zeit mich ausführlich mit Fachliteratur darüber zu befassen. Außerdem ist das Thema konkret über die psyoakustische Wahrnehmung von Lautsprechern nur ein Teil der Diplomarbeit! Ich habe mich mit diesem Teil nur Ansatzweise befasst und wollte hier einige Meinungen zu der Sache hören. Teils von Laien, Teils von Profis und deren Erfahrungen und Wissen über das Thema.
Ich möchte nochmals darauf hinweisen, dass ich keine großartige Abhandlung mit wissenschaftlich fundiertem Hintergrund benötige!

Danke nochmals!

Bernhard

Mich würde allerdings ebenfalls eine leichtverständliche Einführung interessieren...

Vielleicht am Beispiel von Richrosc - es wollte doch noch aufgeklärt werden, wie seine Hörvorlieben getrickt sind

Grüsse Ralf

hi!

Boni_1983 schrieb:

@ AH. : Mir ist schon bewusst, dass der Klirrfaktor eine Art nichtliearer Verzerrung ist; ich hab das hier aber als besonderes Beispiel herausgegriffen, weil mir in bisherigen Gesprächen der Klirrfaktor des Basschassis als Hauptursache für die psychoskustische --> Größenwahrnehmung angegeben wurde.

Hö? Ich begreife nicht ganz, was in Gesprächen geäußerte Vermutungen über die Ursache bestimmter Wahrnehmungen mit tatsächlichen psychoakustischen Phänomenen zu tun haben sollten.

Wie dem auch sei, wenn du einigermaßen brauchbare Daten haben willst, musst du wohl zumindestens 'ne kleine Umfrage starten.

Gruß...

würd mir auch mal hier das "Technik Satt" runterladen...