Phasendrehung Hörbar?

Über die Phasendrehungen haben wir hier in verschiedenen Bereichen schon gestritten. Tatsache ist, dass die effektive Phasenlage, ob also die Lautsprecher richtig oder verpolt angeschlossen sind (aber alle untereinander gleich!) keine Rolle spielt und nicht hörbar ist.

Von einigen wird behauptet, das Ohr könne die Phasenlage von Teiltönen nicht auswerten. Dies liege in der Konstruktion des Ohres begründet (medizinische Ansicht). Ich behaupte jedoch, dass die Phasenlage der Teiltöne zueinander erstens Einfluss auf die Kurvenform eines Signals hat und diese hörmässig unterschieden werden kann, auch wenn die gleichen Teiltöne mit gleichen Pegeln vorhanden sind. Dass dem zumindest bei mir so ist, habe ich in einem Experiment nachgewiesen. Ob das für alle gilt (eher ja), weiss ich nicht.
Weiter wird ja zur Ortung die Laufzeit des Schalles benutzt und nicht nur (wie bei Stereo) der unterschiedliche Schallpegel.
Nun erzeugt eine Laufzeit eine Phasendifferenz, abhängig von der Frequenz und der Distanz. Bei einem Knall kann ich sicher feststellen, an welchem Ohr er zuerst eingetroffen ist. Aber bei einem ausgehaltenen, also andauernden Ton ist das nicht mehr möglich. Da muss die Phasenbeziehung herhalten. Und wenn ich einen Raum betrete, in dem irgend etwas tönt, kann ich doch die Schallrichtung orten, obwohl der Ton schon vorher da war und nicht die erste Wellenfront die Richtung angegeben hat.
Und wenn ich die Phasenbeziehung zur Ortung verwende, so muss mein Gehör (Ohren und Hirn) in der Lage sein, die Phasenlage der Signale beider Ohren zu vergleichen. Und das ist doch nur möglich, wenn die Ohren (wie auch immer) die Phasenlage übermitteln können. Von daher ist es eigentlich nicht strittig, dass die Phasenlage bezw. Phasendifferenz bei den beiden Ohren und auch zwischen den verschiedenen Frequenzen eine Rolle spilet.

Nur gilt das nicht generell. Bei einer Schallgeschwindigkeit von 340m/S ist die Wellenlänge bei 1kHz 34cm. Also muss mein Gehör (16cm Ohrabstand) bei 1kHz und Schallquelle ganz links eine Phasendifferenz von rund 180 Grad registrieren. Ob das nun links oder rechts bedeutet, kann das Ohr nicht entscheiden. Weil wir aber in der natürlichen Umgebung nicht nur einen Ton haben (den wir nicht sauber orten können), sondern ein Tongemisch, meist mit Teiltönen zwischen 300Hz und mehr, findet unser Gehör meist Töne mit geringerer Phasendifferenz, die es orten kann. Und Frequenzen über 1kHz kann es meist auch nur noch (aufgrund der Phase) im Verbund mit anderen Frequenzen orten. Ab diesem Bereich überwiegt die Pegel-Ortung und auch der unterschiedliche Frequenzgang durch die Ohrmuscheln.

Das bedeutet letztlich, dass für die Ortung wie auch für den Klangeindruck einer bestimmten Kurvenform die Phasenbeziehung eine Rolle spielt. Aber es bedeutet auch, dass diese Phasenbeziehung oberhalb 1kHz langsam zweitrangig ist und oberhalb 5kHz keinerlei Bedeutung mehr hat, weil eine Ortung oberhalb 5kHz und unterhalb 200Hz problematisch wird und nur noch im Verbund mit mittleren Frequenzen möglich ist.

Dies alles besagt, dass im Bereich bis 1kHz die Phasenlage nicht verändert werden sollte. Wenn wir von EINER RC-Kombination als Begrenzung ausgehen (6dB/Oktave), so haben wir bei einer Grenzfrequenz von 1kHz bei dieser Frequenz eine Phasendrehung von 45 Grad.
Wählen wir die Grenzfrequenz bei 10kHz und betrachten die Phasendrehung bei 1kHz, so ist diese gerade mal 5,7 Grad.
Wenn wir also eine Grenzfrequenz von 35 kHz haben, so bekommen wir bei 1kHz eine Phasendrehung von rund 1,6 Grad.
Oder anders überlegt: 35kHz bedeuten eine Wellenlänge von 1cm. Also müssten die Lautsprecherabstände zum Zuhörer auf 1cm genau eingehalten werden. Ergibt sich aus der nicht genau rechtwinkligen Anordnung der Lautsprecher gegenüber dem Zuhörer (unterschiedliche Höhe der Chassis, ohne Neigung der Box) eine Differenz von 1cm zwischen Tiefton und Hochton, haben wir die selben Phasenverhältnisse wie am Verstärker mit einer Grenzfrequenz von 35kHz.
Wenn man sich das vergegenwärtigt, ist die resultierende Phasendifferenz nicht mehr tragisch.

richi44 schrieb:

Über die Phasendrehungen haben wir hier in verschiedenen Bereichen schon gestritten.

Hallo,

und das wohl zu Recht

Tatsache ist, dass die effektive Phasenlage, ob also die Lautsprecher richtig oder verpolt angeschlossen sind (aber alle untereinander gleich!) keine Rolle spielt und nicht hörbar ist.

da wäre ich vorsichtig. Es gibt gute Gründe, warum das eher spürbar ist als kleine Holzscheibchen, die, auf den Netzstecker gelegt, für ein ruhigeres Klangbild sorgen sollen. Und selbst5 das behaupten einige, hören zu können.
Wesentlich für den Klang eines Instrumentes ist der Anschlag/ das einschwingverhalten.
Selbst wenn es direkt nicht hörbar sein sollte kann es wohl nicht schaden, das auch richtig wiederzugeben.

Von einigen wird behauptet, das Ohr könne die Phasenlage von Teiltönen nicht auswerten. Dies liege in der Konstruktion des Ohres begründet (medizinische Ansicht). Ich behaupte jedoch, dass die Phasenlage der Teiltöne zueinander erstens Einfluss auf die Kurvenform eines Signals hat und diese hörmässig unterschieden werden kann, auch wenn die gleichen Teiltöne mit gleichen Pegeln vorhanden sind. Dass dem zumindest bei mir so ist, habe ich in einem Experiment nachgewiesen. Ob das für alle gilt (eher ja), weiss ich nicht. Weiter wird ja zur Ortung die Laufzeit des Schalles benutzt und nicht nur (wie bei Stereo) der unterschiedliche Schallpegel. Nun erzeugt eine Laufzeit eine Phasendifferenz, abhängig von der Frequenz und der Distanz. Bei einem Knall kann ich sicher feststellen, an welchem Ohr er zuerst eingetroffen ist. Aber bei einem ausgehaltenen, also andauernden Ton ist das nicht mehr möglich. Da muss die Phasenbeziehung herhalten. Und wenn ich einen Raum betrete, in dem irgend etwas tönt, kann ich doch die Schallrichtung orten, obwohl der Ton schon vorher da war und nicht die erste Wellenfront die Richtung angegeben hat.

hübsch zuammentheoretisiert, aber wozu sollte man dann einen Balacesteller benötigen? Ist vielleicht doch auch der Pegel ausschlaggebend für Richtungshören?

Und wenn ich die Phasenbeziehung zur Ortung verwende, so muss mein Gehör (Ohren und Hirn) in der Lage sein, die Phasenlage der Signale beider Ohren zu vergleichen. Und das ist doch nur möglich, wenn die Ohren (wie auch immer) die Phasenlage übermitteln können. Von daher ist es eigentlich nicht strittig, dass die Phasenlage bezw. Phasendifferenz bei den beiden Ohren und auch zwischen den verschiedenen Frequenzen eine Rolle spilet.

Vielleicht und nein. Für eine Frequenz vielleicht, für verschiedene Frequenzen nein.

Nur gilt das nicht generell. Bei einer Schallgeschwindigkeit von 340m/S ist die Wellenlänge bei 1kHz 34cm. Also muss mein Gehör (16cm Ohrabstand) bei 1kHz und Schallquelle ganz links eine Phasendifferenz von rund 180 Grad registrieren. Ob das nun links oder rechts bedeutet, kann das Ohr nicht entscheiden. Weil wir aber in der natürlichen Umgebung nicht nur einen Ton haben (den wir nicht sauber orten können), sondern ein Tongemisch, meist mit Teiltönen zwischen 300Hz und mehr, findet unser Gehör meist Töne mit geringerer Phasendifferenz, die es orten kann. Und Frequenzen über 1kHz kann es meist auch nur noch (aufgrund der Phase) im Verbund mit anderen Frequenzen orten. Ab diesem Bereich überwiegt die Pegel-Ortung und auch der unterschiedliche Frequenzgang durch die Ohrmuscheln. Das bedeutet letztlich, dass für die Ortung wie auch für den Klangeindruck einer bestimmten Kurvenform die Phasenbeziehung eine Rolle spielt. Aber es bedeutet auch, dass diese Phasenbeziehung oberhalb 1kHz langsam zweitrangig ist und oberhalb 5kHz keinerlei Bedeutung mehr hat, weil eine Ortung oberhalb 5kHz und unterhalb 200Hz problematisch wird und nur noch im Verbund mit mittleren Frequenzen möglich ist.

Du solltest vielleicht etwas vorsichtiger sein und schreiben "das bedeutet eventuell..."
Weil die Phasenbeziehungen verschiedener Frequenzen keine Rolle spielen, solange die Amplitudenverhältnisse unverändert bleiben.
Die daraus resultierene Kurvenform, die Du ansprichst, spielt dabei keine Rolle. Die ist lediglich ein von Dir in Deiner Vorstellung erzeugtes geistiges Abbild, welches aber nichts dazu aussagt, aus welchen Einzelereignissen diese Darstellung der Summe resultiert.

Dies alles besagt, dass im Bereich bis 1kHz die Phasenlage nicht verändert werden sollte. Wenn wir von EINER RC-Kombination als Begrenzung ausgehen (6dB/Oktave), so haben wir bei einer Grenzfrequenz von 1kHz bei dieser Frequenz eine Phasendrehung von 45 Grad. Wählen wir die Grenzfrequenz bei 10kHz und betrachten die Phasendrehung bei 1kHz, so ist diese gerade mal 5,7 Grad. Wenn wir also eine Grenzfrequenz von 35 kHz haben, so bekommen wir bei 1kHz eine Phasendrehung von rund 1,6 Grad. Oder anders überlegt: 35kHz bedeuten eine Wellenlänge von 1cm. Also müssten die Lautsprecherabstände zum Zuhörer auf 1cm genau eingehalten werden. Ergibt sich aus der nicht genau rechtwinkligen Anordnung der Lautsprecher gegenüber dem Zuhörer (unterschiedliche Höhe der Chassis, ohne Neigung der Box) eine Differenz von 1cm zwischen Tiefton und Hochton, haben wir die selben Phasenverhältnisse wie am Verstärker mit einer Grenzfrequenz von 35kHz. Wenn man sich das vergegenwärtigt, ist die resultierende Phasendifferenz nicht mehr tragisch.

klingt ja alles recht kompliziert, aber Du machst Dir dabei Gedanken um Zusammenhänge, die in Deiner betrachtung nicht mal ansatzweise berücksichtigt werden.

Nur mal als Denkanstoß: die Schallgeschwindigkeit ist für unterschiedliche frequenzen unterschiedlich (Dispersion).
Wer entscheidet jetzt, ob eine Violine richtig nach Violine klingt, wenn derAbstand zum Mikro 1,65m oder 1,23m beträgt? Ist der Abstand zum Lautsprecher 2,13m oder 1,97m zur Hörposition richtig. Für die Klangbildung ist es also unerheblich, in welcher Phasenbeziehung Grund- und Oberschwingungen das gehör erreichen. Man wird die Violine immer erkennen, obwohl es praktisch nicht möglich ist, die starre verkopplung der Grundschwingung zu den Obertönen überhaupt bis zum Ohr zu übertragen, diese kommen je nach gespielter Tonhöhe immer verschoben am Ohr an.

Gruß gaggi

Mein lieber Gaggi, ich hatte mir zwar vorgenommen, auf Deine Einwände nicht zu antworten, weil es ja zu nichts führt. Aber ich möchte Dir doch mein Experiment erklären, das mich veranlasst hat, anzunehmen, dass die (Phasenbeziehung der einzelnen "Fourier-Frequenzen" und daraus resultierend die) Kurvenform hörbar ist.
Für eine bestimmte Gelegenheit musste ich (vor 40 Jahren) ein Instrument haben, das irgendwie nicht nach Klavier klingt (Drehorgel war gefragt). Ich hatte aber nur ein Klavier. Also habe ich mal versucht was passiert, wenn man den Anschlag wegschneidet, also Tonbandaufnahme und Anschlag "schnipp" weg.
Dann habe ich mit einem Limiter die Lautstärke konstant gehalten.
Ergebnis: Es war ein Dauerton mit konstanter Lautstärke ohne typisches Einschwingen, aber irgendwie immer noch deutlich als Klavier zu erkennen.
Nächster Schritt: Band rückwärts abspielen. Logischerweise ändern sich die Fourier- Verhältnisse bezüglich Pegel und Frequenz nicht, aber die Kurvenform ist auf der Zeitachse gespiegelt. Und es klingt nicht mehr nach Klavier, sondern irgendwie undefiniert. Dieser Versuch ist logischerweise reproduzierbar und das Ergebnis wurde nicht nur von mir so gehört.
Allerdings hat dies jetzt jemand versucht, nachzuprüfen, indem er per PC-Programm mein Vorgehen nachgestellt hat. Ich weiss aber nicht, ob er dazu auch eigene Aufnahmen verwendet hat (jeweils ausgehaltene Töne, zweistimmig, im Bereich um 300 bis 500Hz) oder ob er einfach ein Klavierstück ab CD umgedreht hat. Er hat jedenfalls den Unterschied nicht feststellen können.

Dies ist der Auslöser meiner Überlegung. Und ich habe ja gesagt, dass es sein kann, dass nicht jeder darauf reagiert, aber mit Voodoo hat dies sicher nichts zu tun.

Es könnte jetzt sein, dass Du mir eine plausible Erklärung für meine Feststellung hast.

richi44 schrieb:

Mein lieber Gaggi, ich hatte mir zwar vorgenommen, auf Deine Einwände nicht zu antworten, weil es ja zu nichts führt.

Hallo,
wieso sollte es zu nichts führen? Was ist denn an meinen Aussagen dazu falsch?

Aber ich möchte Dir doch mein Experiment erklären, das mich veranlasst hat, anzunehmen, dass die (Phasenbeziehung der einzelnen "Fourier-Frequenzen" und daraus resultierend die) Kurvenform hörbar ist. Für eine bestimmte Gelegenheit musste ich (vor 40 Jahren) ein Instrument haben, das irgendwie nicht nach Klavier klingt (Drehorgel war gefragt). Ich hatte aber nur ein Klavier. Also habe ich mal versucht was passiert, wenn man den Anschlag wegschneidet, also Tonbandaufnahme und Anschlag "schnipp" weg. Dann habe ich mit einem Limiter die Lautstärke konstant gehalten. Ergebnis: Es war ein Dauerton mit konstanter Lautstärke ohne typisches Einschwingen, aber irgendwie immer noch deutlich als Klavier zu erkennen. Nächster Schritt: Band rückwärts abspielen. Logischerweise ändern sich die Fourier- Verhältnisse bezüglich Pegel und Frequenz nicht, aber die Kurvenform ist auf der Zeitachse gespiegelt. Und es klingt nicht mehr nach Klavier, sondern irgendwie undefiniert. Dieser Versuch ist logischerweise reproduzierbar und das Ergebnis wurde nicht nur von mir so gehört.

prinzipiell erst mal einleuchtend.
Allerdings ändern sich die Oberwellenanteile nach dem Anschlag eine ganze weile, ehe ein recht gleichmäßiges Spektrum erreicht wird. Wenn man einen zu frühen Bereich auswählt, wird die reverse Änderung vielleicht eher als Klavier erkannt als ein zu einem späteren zeitpunkt entnommener Bereich.
Ich kann auch schlecht einschätzen, inwieweit die Spiegelung auf der Zeitachse die Anteile der Oberwellen und deren zeitliche Änderung klangbestimmend sind. Ein steilerer Anstieg beinhaltet ja mehr Anteile höherer Frequenzen als ein flacher Anstieg. Diese Änderung kehrt sich ja dabei auch um.

Allerdings hat dies jetzt jemand versucht, nachzuprüfen, indem er per PC-Programm mein Vorgehen nachgestellt hat. Ich weiss aber nicht, ob er dazu auch eigene Aufnahmen verwendet hat (jeweils ausgehaltene Töne, zweistimmig, im Bereich um 300 bis 500Hz) oder ob er einfach ein Klavierstück ab CD umgedreht hat. Er hat jedenfalls den Unterschied nicht feststellen können.

Eine Möglichkeit wäre z.B., sich mal einen MOD-Player zu installieren. Es gibt ein MOD-File BOESENDO.MOD, da sind einige Samples von einem Klavier enthalten. Mit den entsprechenden Programmen lassen sich diese auch modifizieren. Oder man versucht, an eine wave-Datei zu kommen, da gibt es auch schöne Programme, wo man beliebig schneiden, umkehren, usw. kann.
Interessant wäre es schon, da etwas genaueres herauszufinden.

Voodoo hatte ich Dir nicht unterstellt.

Gruß gaggi

P.S. mit dem Thema SRPP hab ich mich noch etwas beschäftigt. Es ist noch etwas verzwickter als angenommen. Richtig als SRPP arbeitet sie nur bei korrekter Anpassung des Lastwiderstandes. In der üblichen Verwendung als Vorstufe, welche auf den hohen Rg der Folgestufe arbeitet, läuft das obere System tatsächlich fast ausschließlich als Stromquelle, da kaum Steuerspannung für das obere System entstehen kann. Anpassung bedeutet wohl, den in der Formel berechneten Ausgangswiderstand auch als Last anzuschließen (Leistungsanpassung).

Obwohl es eigentlich etwas OT wird, bei der Spiegelung auf der Zeitachse (und das rückwärts abspielen eines Tonbandes ist ja nichts anderes) kann sich das Frequenzspektrum nicht ändern. Da müssten ja Frequenzen verschwinden und andere entstehen. Daher muss man davon ausgehen (und man kann das mit entsprechend bescheidenen Signalen nachkonstruieren), dass sich das Spektrum in sachen Teilfrequenzen gleich bleibt und dass auch der Pegel unverändert ist. Das einzige was echt ändert ist die Startphase der Teilfrequenzen zur Grundfrequenz, und zwar wird aus -45 Grad +45 Grad, aus +30 wird -30 usw.

Und zum SRPP: Das ist klar, dass die Steuerung der oberen Röhre vom Strom durch ihren Kathodenwiderstand abhängt und dieser eine Folge der Lastimpedanz (wenn möglich reell, ist letztlich einfacher zum rechnen ) ist. Und da ohne Last die obere Röhre nur eine Konstantstromquelle ist (wenn ihr Ri unendlich wäre), die untere aber aus der Gitterspannung eine Stromänderung generieren will, würde die Verstärkung unendlich.
In der Praxis haben wir aber keine Konstantstromquelle, denn die obere Röhre hat einen Durchgriff. Und da signalabhängig die A-K-Spannung der Röhren ändert, wirkt der Durchgriff (oder anders gerechnet der Ri) der oberen als Arbeitswiderstand. Nur führt dieser Widerstand zu einer Stromänderung der unteren Röhre, was am Rk der oberen eine Steuerspannung generiert...
Aber lassen wir das hier ruhn, weil es wirklich hier nichts zu suchen hat.
Gruss
Richi