Kan forskjellige konstruksjoner spille i fase over et bredt intervall?

[Tittentei]

Lurer enkelt og greit på om det er mulig å få forskjellige konstruksjoner til å spille i fase over et bredt frekvensintervall.

Kan det gjøres vha DSP?
Kan det gjøres plasseringsmessig?
Må det gjøres konstruksjonsmessig?

Si man har et par fabrikerte høyttalere og en DIY-sub. Det eksisterer et overlapp i frekvens mellom høyttalere og subwoofer, og selv om man spiller i fase ved innslagspunktet til subwooferen, så gjør det ikke nødvendigvis det dypere ned, der det også eksisterer et overlapp.

Hvis hovedhøyttalerne og elementet i subwooferen ligger fast, så er det kun DSP, plassering og subwooferens konstruksjon som er variable for å oppnå målet med at ting spiller i fase over et bredere frekvensintervall.

Alternativt kan man selvsagt unngå overlappet totalt ved å dele og la det være i fase i xoverpunktet, men det hadde vært moro å få ting til å spille i fase over hele spekteret.

For mitt vedkommende dreier det seg om intervallet fra mellom 175-60 Hz og ned til 35-25 Hz, og helst så nærme 175 og 25 som mulig. Elementene i høyttalere og sub er forskjellige, og mens subben er lukket, så har høyttalerne bassporter.

 

[PowerQuality]

Med DSP, så har du mulighet til å løse, eller i det minste komme veldig nære, en løsning på de fleste problemer.

Den største utfordringen er ikke å få elementene til å jobbe i elektrisk fase, men å korrigere for alle problemene rommet introduserer. Flere elementer i bevegelse introduserer flere komplekse problemer.

 

[Tittentei]

Tusen takk skal du ha for et kort og presist svar. Greit med riktig utgangspunkt å gå ut fra, når man skal prøve å få til ting. Da skal jeg forsøke å få det til ved hjelp av DSP.

Problemet slik det fremstår nå, er at midbassen i JBL 4343B er svært god så lenge elementene får jobbe alene, men så snart subwooferen entrer scenen over samme frekvens, så blir det mer fysisk pga subben, men ikke med samme giv. Fysisk blir det ikke lenger brystkasseslag fra høyttalerne, men mer flaggring i bukseben fra subwooferen. Om jeg lar dem jobbe på separate frekvenser, så blir det brystkasseslag fra htt., men ingen flagging i bukseben (før subben jobber på lavere frekvens enn htt tillater).

Dette gjelder óg når jeg har delt rundt 120 Hz og spillt både 60 og 80 Hz sinus med sub + begge htt, for så å måle meg frem til når lyden er høyest i lytteposisjon. Jeg antar at sinustonen vil være høyest ved enhver frekvens, når alle jobber i fase.

Tenkte å forsøke følgende: Sette innslagspkt. for sub til 175 Hz. High pass på htt til 25 Hz (går naturlig til 35 Hz +/- 3dB, men det er bedre når de får gå til 25 Hz subjektivt). Måle meg frem til høyest volum ved middelverdien som er (175-25)/2 = 75 Hz, og så måle mellom 25-200 Hz, med hver av htt og subben alene, og så alle tre sammen, for å se om det er noen problemer i dette området for alle tre samlet ift. individuelt.

Høres dette smart ut?

 

[PowerQuality]

Ved avvik i fase vil elementer som spiller samme frekvens kansellere hverandre. Aboslutt kansellering ved 180 grader, og +xdb økning i totalt lydtrykk ved 0 grader.
Økning i antall db er alltid 3db ved introdusjon av 2x identiske elementer tilført samme effekt og frekvens. Hvis ett element spiller 100db, vil to identiske spille 103db.

For å kunne justere inn subber i et eksisterende full-range system må du ha mulighet til å justere fase. Eventuelt må subben ta over der full-range avslutter, med veldig bratt deling på filteret.

Min mening er at en sub bør jobbe fra rundt 80-100hz og ned, kanskje lavere avhengig av frontene. Høyere frekvens på subben gjør at du lettere hører subben, og ikke helheten i lydbildet på grunn av introduksjonen av refleksjoner i rommet.

 

[Tittentei]

Igjen, takk skal du ha.

Har indirekte fasejusteringsmulighet via tidsforsinkelse i miniDSP 4x10 HD. Det er slik jeg har justert fasen tidligere; spille frekvens x, måle antall dB i lytteposisjon og justere tidsforskyvningen på subwooferen (som står nærmest) inntil antall dB er høyest ved frekvens x, sett fra sweetspot.

Elementet i subben er et LMS Ultra 5400 18" og det kan deles høyt, selv om andre elementer nok er mer egnet til høyere deling, da dette er et element med høy xmax, men ikke så effektivt. Slik jeg har forstått, er det generelt slik at lyd blir mer retningsbestemt over cirka 80 Hz, så jeg har kjøpt ett element til, og planen er å bygge to identiske subber, og muligens kjøre L, R fremfor 2xL+R. Dette blir da avhengig av delefrekvens. Om delingen skjer under 80 Hz, så blir det nok 2xL+R da output vil være mer viktig enn kanalseparasjon.

Har forsøkt litt forskjellig deling med 48dB/oct mellom htt. og sub, men det er en tradeoff mellom brystkassetrykket og blaffring i bukseben, haha. Om man kunne oppnå begge deler på likt, så skulle jeg jublet, haha.

Det ender nok opp med at de må jobbe på separate frekvenser, slik du sier.

 

[Hi-Fi akustikk]

Økning i antall db er alltid 3db ved introdusjon av 2x identiske elementer tilført samme effekt og frekvens. Hvis ett element spiller 100db, vil to identiske spille 103db.

Dette er en halvsannhet. Det avhenger om kildene kobler akustisk eller ikke. Setter du to subber oppå hverandre og elementene kommer veldig nær hverandre i forhold til bølgelengde, vil det gi en delvis akustisk kobling. Da vil økningen være ett sted mellom 3dB og 6dB. Perfekt kobling vil 6dB økning.

 

[Tittentei]

Økning i antall db er alltid 3db ved introdusjon av 2x identiske elementer tilført samme effekt og frekvens. Hvis ett element spiller 100db, vil to identiske spille 103db.

Dette er en halvsannhet. Det avhenger om kildene kobler akustisk eller ikke. Setter du to subber oppå hverandre og elementene kommer veldig nær hverandre i forhold til bølgelengde, vil det gi en delvis akustisk kobling. Da vil økningen være ett sted mellom 3dB og 6dB.

Dette er vel også en halvsannhet, dersom man tar hensyn til hvordan rommet påvirker? Fant denne svært interessante artikkelen da jeg leste litt om emnet, og postet dette innlegget i en annen tråd, gjentar det her.

Kilde er Data-Bass.com

Avsnittet "Side Test: How much SPL from adding an identical subwoofer?" er veldig interessant. Der står det følgende:
Side Test: How much SPL from adding an identical subwoofer?

One other short test we conducted was to measure a subwoofer system with four separate, identical subwoofers placed away from each other in room and measure what happens to the frequency response and output when you start with one operating and add in the others one at a time until all four are operating at the same output level. This is shown in the chart below.


It is often times stated that the maximum gain that can be seen from adding an identical subwoofer producing the same output level is 6dB and that the full 6dB will only be realized if they are within 1/4 wavelength of each other or in other words, co-located or placed very close to each other. This is not correct in practice, in a confined environment, or basically anywhere other than very large anechoic chambers, outdoors, and huge spaces. There are a variety of factors that can cause a different interaction at the listening position such as the room acoustics, the distance from the individual subwoofers to the listening position, and the placement of each subwoofer in room.

You cannot simply assume a static gain of any amount over a substantial frequency range when the system is emitting from multiple points within a room or other confined space.
​

In the example given, the green trace is one subwoofer, red is two, blue is three and the black trace is with all four of them operating. It is easy to see that adding in the second subwoofer caused a gain larger than 6dB at the listening position in quite a few places – 12, 30, 40, 50 and 90Hz for example. Over some ranges output was actually lost (58-65Hz and 97-116Hz) most likely due to the phase relationship at those frequencies.


Looking at the gain seen from adding in the third subwoofer, note that again at 30Hz more than 6dB is gained and the system’s total radiation is not even doubling at this point by adding a third sub. At 80Hz we again see a slight loss.
By the time the fourth subwoofer is added in, the gain is between 2-4dB for the most part. However, note that the overall response has been flattened out and smoothed significantly, fitting within a 12dB window from 5-120Hz, where it was about an 18.5dB window before with much more overall variation.


Obviously, you cannot simply assume a static gain of any amount over a substantial frequency range when the system is emitting from multiple points within a room or other confined space. Put simply, gain is not assured at all at any specific frequency. Nor is the maximum gain by doubling the system capped at 6dB at any one frequency due to the complex interaction of all of the forces in play once you confine the system inside an enclosed vessel.

 

[Tittentei]

Plassering innenfor 1/4 bølgelengde er jo også i praksis svært lange avstander når frekvensene begynner å bli lave.

 

[PowerQuality]

Hvis du klarer å plassere subbene med 1/4 bølgelenge på 50hz har du stort hus. For de fleste har ikke stor nok tomt en gang

Plassering innenfor 1/4 bølgelengde er jo også i praksis svært lange avstander når frekvensene begynner å bli lave.

 

[JENO]

344/50/4=1,72. Mitt hus er iallefaĺl godt innafor.

 

[Tittentei]

Hvis du klarer å plassere subbene med 1/4 bølgelenge på 50hz har du stort hus. For de fleste har ikke stor nok tomt en gang

Plassering innenfor 1/4 bølgelengde er jo også i praksis svært lange avstander når frekvensene begynner å bli lave.

Hehe, nettopp, derfor er det, i alle fall ifølge artikkelen og målingene i den, ikke nødvendig å plassere subbene helt oppi hverandre for å oppnå mer enn 3dB økning ved å plassere ting tett på hverandre.

Og artikkelen viser jo egentlig til det du nevnte om at "flere elementer i bevegelse introduserer flere komplekse problemer.", i innlegg #2. Man kan gjerne oppnå en kansellering pga rommet i en frekvens og mer enn 6dB økning i en annen. Vanskelig dette, og man ønsker seg noen ganger tilbake til head-fiens verden, der det bare var å klasse på seg hodetelefonene og glemme hele rommet, haha.

 

[Tittentei]

344/50/4=1,72. Mitt hus er iallefaĺl godt innafor.

Det var jo ikke lange biten. Jeg brukte en kalkis, og har fått svaret i den naturlige logaritmen, ser jeg nå, haha.

 

[PowerQuality]

Ser jeg var litt rask der ja, glemte å ta hensyn til lyshastigheten. Uansett er det veldig upraktisk å regne seg frem til nøyaktige plasseringer når man kan løse problemene trådstarter tar opp med en DSP.

 

[Asbjørn]

Lurer enkelt og greit på om det er mulig å få forskjellige konstruksjoner til å spille i fase over et bredt frekvensintervall.

Ja, men bare i ett punkt i rommet, og bare for særdeles korte signaler. Tingen er at avstanden fra de forskjellige elementene til forskjellige punkter i rommet vil bli ulik, sånn at det som er perfekt i fase i godstolen vil være ute av fase hvis du beveger deg litt. Og når romrefleksjonene når frem etter noen millisekunder blir det bare rør, siden de har alle mulige fasevinkler i forhold til direktesignalet avhengig av hvor langt de har gått og hvilken frekvens vi snakker om.

Jeg har likevel kommet ganske nær gjennom å bruke DSP på både hovedhøyttalere og sub, stappe raggsokker i bassrefleksrørene (!), eksperimentere litt med delefrekvens og steilhet, sette høyttalere og sub med litt forskjellig avstand til reflekterende vegg bak høyttalerne, gjøre en "høyttalerkorreksjon" for sub'ene som tar med responsen i rommet, og finjustere tidsforskjellen mellom hovedhøyttalere og sub'er slik en impuls i begge kommer frem samtidig. Det har egentlig ikke så mye å si om høyttalere og sub er i fase ved alle frekvenser, det viktige er at summen av lyden som når frem til deg er noenlunde i samme fase ved alle frekvenser uten hørbar gruppeforsinkelse. Det er godt nok med gruppeforsinkelse innenfor +/- 1-2 ms gjennom frekvensbåndet.

 

[Tittentei]

Takk skal du ha, Asbjørn.

Positiv og lærerik lesning, og oppklarende å lese at ting kun kan spille i fase i ett punkt i rommet, siden det har virket merkelig å skulle få det til overalt, når tidsforsinkelse skal brukes for å oppnå det. Er det avstanden mellom det akustiske senteret av driveren (heter det, det?) frem til senter av ørehøyde i godstolen man går ut fra, når man skal beregne forsinkelser?

Har tenkt at å bruke en lasermåler fra midten av sweetspot til senter av conen kan gi et godt utgangspunkt for å bestemme tidsforsinkelsen, og så småjustere etterpå. Selvsagt ved å ta differansen mellom avstandene, og justere på den/de som er nærmest. Høres dette lurt ut?

Når du sier "bare for særdeles korte signaler", betyr det da at man kan glemme å benytte et konstant sinussignal ved en gitt frekvens og øke tidsforsinkelsen inkrementelt inntil man oppnår høyest SPL for å justere fasen? Et slikt signal vil jo være langvarig.

Ellers er vel DEQX'en din kanskje langt mer fleksibel enn en miniDSP 4x10 HD, så spørsmålet er om jeg har verktøyet for jobben?

Da kanskje alle raggsokkene jeg har fått til jul gjennom årene endelig kan brukes til noe nyttig! ;D

 

[Asbjørn]

Er det avstanden mellom det akustiske senteret av driveren (heter det, det?) frem til senter av ørehøyde i godstolen man går ut fra, når man skal beregne forsinkelser?

Har tenkt at å bruke en lasermåler fra midten av sweetspot til senter av conen kan gi et godt utgangspunkt for å bestemme tidsforsinkelsen, og så småjustere etterpå. Selvsagt ved å ta differansen mellom avstandene, og justere på den/de som er nærmest. Høres dette lurt ut?

Når du sier "bare for særdeles korte signaler", betyr det da at man kan glemme å benytte et konstant sinussignal ved en gitt frekvens og øke tidsforsinkelsen inkrementelt inntil man oppnår høyest SPL for å justere fasen? Et slikt signal vil jo være langvarig.

Ellers er vel DEQX'en din kanskje langt mer fleksibel enn en miniDSP 4x10 HD, så spørsmålet er om jeg har verktøyet for jobben?

Da kanskje alle raggsokkene jeg har fått til jul gjennom årene endelig kan brukes til noe nyttig! ;D

Ja, det er avstanden fra akustisk sentrum til øreposisjon som gir løpetiden. Lyden går med 34 cm pr millisekund. Lasermåling går sikkert fint, men du får sikrere resultat med å måle akustisk forsinkelse direkte ved å sende en impuls og måle bølgeformen som kommer frem. Det vil også ligge litt fasedreining i høyttalere og eventuelt delefilter.

Poenget med korte vs lange signaler er direktelyd vs reflektert lyd. Direktelyden er den første delen av impulsresponsen, før første refleksjon kommer frem. Etter noen tiendedels sekunder har lydfeltet i rommet rukket å stabilisere seg, og det du hører er kanskje mer reflektert lyd enn direkte lyd. Min teori er at den første delen påvirker opplevelsen av "plutselighet" og realisme, mens den andre delen gir klangbalanse og romlighet. Jeg har ikke prøvd å justere fase på den måten du beskriver, annet enn som grovjustering av subwoofer. Da er det nok også en risiko for at det du hører er hvor hardt man slår an enkelte romresonanser, som kanskje er noe annet enn hva du prøver å få til.

miniDSP 4x10 er fleksibel nok, men den bruker IIR-algoritmer og kan ikke skille mellom frekvens- og fasegang. For å få tilsvarende muligheter som i en DEQX trenger du en OpenDRC eller miniSHARC med FIR-algoritmer. Da kan du lage delefiltre med lineær (konstant) fase uansett flankesteilhet. Da er det ganske enkelt å først korrigere frekvens- og fasegangen i hvert element til godt utenfor det tiltenkte arbeidsområdet, og deretter sette inn bratte delefiltre uten fasedreining (f eks 60 dB/oktav med lineær fase). Da vil elementene spille tilnærmet i fase uansett frekvens. Med IIR er du stort sett bundet til de løsningene som kan implementeres i analoge filtre, og da blir det vanskelig å unngå økende fasedreining med økende filterorden.

 

[Hi-Fi akustikk]

Tittentei. 6db er den maksimale teoretiske verdien. Jeg skrev at du normalt sett får en delvis akustisk kobling. Sliter med å se halvsannheten i det.

Poenget med 1/4 bølgelengde er bare en tommelfingerregel. Overgangen fra full kobling (teoretisk) til ingen kobling skjer gradvis.

Forøvrig er den måleserien du la inn noe tvilsom. For å oppnå full kobling så må elementene ha samme akustiske sentrum OG være helt i fase. I praksis umulig. Dette er en av grunnene til at man ikke kan erstatte ett stort element med mange små og få samme resultat. Skal man teste graden av akustisk kobling bør dette gjøres ekkofritt. Rommet vil "forurense" målingene. Spesielt ved så lave frekvenser. Du vil få feil om du prøver å gate signalet for å ta vekk refleksjoner ved så store bølgelengder. Såfremt målingen ikke er gjort i ett veldig stort rom der både mikrofon og høyttalere har mange meter til nærmeste flate (også gulv).

Edit: Det kan bli mer en 6db økning dersom kilden du legger til får kraftigere speilkilder en den første. Dette har ikke noe med akustisk kobling å gjøre.

 

[Hi-Fi akustikk]

Ser jeg var litt rask der ja, glemte å ta hensyn til lyshastigheten. Uansett er det veldig upraktisk å regne seg frem til nøyaktige plasseringer når man kan løse problemene trådstarter tar opp med en DSP.

Du skal slippe å ta hensyn til lyshastigheten

 

[Tittentei]

Asbjørn: Ah, fint du svarte på hvorfor man skal bruke korte signaler, skal få testet ut impulsmålinger.

FIR vs IIR har jeg ikke greie på enda, så jeg får prøve å se hvor langt jeg kommer med FIR og evt. avansere til noe med IIR senere. Gjorde litt research på DEQX, og kom over en tråd på Audioheritage der en fyr hadde hatt den lenge og tuklet med den, men det var ikke før han fikk en ekspert til å justere for seg at resultatet ble virkelig bra. De snakket også om at produsenten skulle begynne å tilby fjernjustering via remote operation og Skype mot vederlag, om hukommelsen ikke har sviktet helt.

Hi-Fi akustikk: Tusen takk for oppklarende svar. Bøyer meg i støvet så nesa blir skitten her! ;D