Aktive Entzerrung per DSP - Lautsprecher Impedanzen?

Hi,

Eunegis (Beitrag #1) schrieb:

...Muß ich also fürs Glattbügeln der Impedanzspitzen doch wieder klassische=analoge Weichenbauteile einfügen?...

Nein.

Lautsprecher und Endverstärker und damit auch alle Effekte von Impedanzschwankungen und Innenwiderstand /Dämpfungsfaktor gehen in eine einzige Über-alles-Übertragungsfunktion ein, die dann korrigiert wird.

Gruss,
Michael

Hi,

ergänzend zum Beitrag von Mwf:
Im Mittel-/Hochtonbereich "sieht" der Verstärker den Impedanzanstieg zu hohen Frequenzen bzw. um die Resonanzfrequenz ja nicht, weil dort gar keine Leistung mehr gefordert wird (bei entsprechend steilem Filter). Im Bassbereich muss der Verstärker mit dem Impedanzanstieg um die Resonanzfrequenz klar kommen (wie zuvor auch), bei hohen Frequenzen sieht er den Impedanzansteig wieder nicht.
-> der Verstärker hat ein VIEL leichteres Leben weil er fast nur ohmsche Lasten betreiben muss. Diese geringeren Anforderungen erlauben (bei "gleichem Klangniveau") den Einsatz von preiswerteren Verstärkern bzw. ergeben ein "höheres Klangniveau" bei guten Verstärkern.

Gruß Pico

Mahlzeit zusammen,

weil ja Class-D und Röhrenendstufen zumindest erwähnt wurden, folgendes ist für diese Typen dann nicht in jedem Falle richtig:

Lautsprecher und Endverstärker und damit auch alle Effekte von Impedanzschwankungen und Innenwiderstand /Dämpfungsfaktor gehen in eine einzige Über-alles-Übertragungsfunktion ein, die dann korrigiert wird.

Richtig gesagt ist es,

wenn diese Endstufen-Typen als Mess-Endstufe verwendet werden und das (Mess) Referenz-Signal nicht am Endstufen-Ausgang abgegriffen wird, sondern am Verstärker-Eingang.

So geht dann in der Tat die Frequenz-Nichtlinearität o.g. Endstufen an schwankender Impedanz, in die zu korrigierende Über-alles-Ü mit ein.
Nachteil aber: Mehrarbeit um die SPL-Verhältnisse der Verstärkerzüge einer Box dann einzuregeln.

Grüße von
Thomas

Aha. So ganz absurd scheint meine Frage nicht zu sein. Hurra!
Ich gestehe: so ganz verstanden habe ich es aber noch nicht.

Ich betreibe ja einen Class-D-Verstärker (die HiFi-Akademiker sind alle Class-D).
Das müßte doch jetzt heißen, daß das Referenz-Signal eben DOCH an der Endstufe abgegriffen wird: das "Referenz-Signal" wäre dann einfach das "Musik-Signal" für die LS an den Boxenklemmen.
Da aber die Impedanz der Chassis-Kombination schwankt führen diese Schwankungen nach Art einer Rückkopplung zu Frequenzgang-Nichtlinearitäten des Verstärkers - richtig?
Und diese F.-Nichtlinearitäten werden korrigiert indem man dem Verstärker per DSP mitteilt, er möge in bestimmten Frequenzbereichen mehr oder weniger Energie "in die Boxen pumpen" - richtig?
Im Endeffekt heißt es also: "Verstärker-Muskelkraft" gegen "LS(Impedanz)-Renitenz" (ACHTUNG: extremes Laiensprech!) - korrekt?

Falls das halbwegs richtig war nur nochmal zum Verständnis: was würde eine analoge Frequenzweiche mit den Impedanzen machen? Sie kompensieren nach der plastischen Vorstellung einer Art Gegenkopplung? Oder sie meßtechnisch an eine andere Stelle verschieben (welche?)? Oder sie energieerhaltend wegfiltern durch Umwandlung in Wärme?

Eunegis schrieb:

Ich gestehe: so ganz verstanden habe ich es aber noch nicht.

Ich auch nicht in letzter Konsequenz.

Aber es ist tatsächlich so, wenn ein Verstärker insgesamt einen hohen Innenwiderstand hat (Röhrenverstärker) oder nur im Hochtonbereich (D-Verstärker wegen dem analogen Filter zur Abblockung des hochfrequenten Schalttaktes am Ausgang), dass "hoher" Innenwiderstand und welliger Impedanzverlauf einer Box, einen etwas anderen akustischen Frequenzgang ergeben, als wie mit einer Endstufe mit niedrigem Innenwiderstand (wobei auch bei Transistor-Endstufen der Innenwiderstand/der Dämpfungsfaktor nicht über den ganzen Frequenzbereich gleich niedrig ist. Aber niedriger als bei Class-D oder Röhre).

Da eine Class-D vorhanden ist, kannst Du selber leicht prüfen, was Sache ist:

den elektrischen Frequenzgang der Endstufe einmal ohne Last am Ausgang messen und einmal mit 4 Ohm oder 8 Ohm Lastwiderstand (wahrscheinlich gibt es auf der Herstellerseite solche Messungen aber auch zu sehen).

Ändert sich der elektrische Frequenzgang im oberen Bereich je nach Wert des Lastwiderstandes bzw. ohne, so wird dies auch so sein, wenn eine Box angeschlossen wird.

Hat man seine Messungen (zur Weiterverarbeitung im DSP) typisch an einer herkömmlichen Mess-Endstufe gemacht, die auch unter komplexer Ohmlast einen geraden elektrischen Frequenzgang beibehält, und setzt zum Hören dann aber Endstufen mit hohem bzw. teilweise hohem Innenwiderstand ein, wird der vorher gestaltete akustische Frequenzgang, nicht ganz der selbe sein.

Bei einer Class-D wird der Unterschied (im Hochtonbereich) warscheinlich unter Geschmacksfragen einzuordnen sein. Und man könnte via Hörversuch, am DSP ja auch einfach etwas mehr oder weniger Gas im Hochtonbereich geben (so oberhalb 10.000Hz vielleicht).

Das man um genau zu sein, bei hohem Innenwiderstand einer Endstufe, nicht das Mess-Referenz-Signal am Endstufen-Ausgang abgreifen sollte hat den Grund im Referenz-Signal. Egal wie krumm oder verbogen es wäre, das akustischen Ergebnis wird zu ihm in Bezug gesetzt.

Angenommen die Verhältnisse Referenz-Signal zu akustischer Wiedergabe sind so:

Bei 1.000Hz:
Wert Referenz-Signal 2
Wert akustische Wiedergabe 2

Bei 2.000Hz:
Wert Referenz-Signal -3
Wert akustische Wiedergabe -3

Bei 4.000Hz:
Wert Referenz-Signal 10
Wert akustische Wiedergabe 10

Ergebnis: lineare Wiedergabe von 1.000Hz bis 4.000Hz.

Theoretisch und sehr übertrieben gesagt dazu, kannst Du ein Subwoofer-Modul auf 100Hz Trennfrequenz stellen und es als Messendstufe für einen Hochtöner verwenden. Solange Du das Referenz-Signal am Ausgang des Sub-Moduls abgreifst, wird das Messsystem für den Hochtöner einen Frequenzgang ausweisen, wie ganz normal gemessen. (In der Praxis geht das nur deshalb nicht, weil der Hochtöner zu leise tönen würde und man so über das Raum-Rauschen kaum hinaus kommen würde).

So ein Sub-Modul (in AB-Technik) hat aber einen niedrigen Innenwiderstand. Class-D hingegen im Hochtonbereich einen ansteigenden Innenwiderstand.
Dadurch folgt der (akustische) Hochtonfrequenzgang der Verstärkerspannung nicht linear (Hochtonbereich wird entweder lauter oder leiser) und das Referenzsignal, abgenommen am Ausgang der Class-D, steht dann nicht im richtigen Bezug dazu.

Eine Messung mit Referenz-Signal am Ausgang der Class-D abgenommen, würde dann einen entweder zu lauten oder zu leisen Hochtonbereich ausweisen. Während es in Wahrheit genau umgekehrt wäre.
Kann leider nicht eingehender erklären, in welchem Falle lauter bzw. leiser.

Erschwerend kommt für das Überlegen noch dazu, dass der Impedanzgang eines Hochtöners im oberen Hochtonbereich selber ansteigend sein kann.

Es sei zum Selbstversuch geraten.:

wie einmal mit der Class-D den Hochtöner-Frequenzgang mittels Referenzabgriff am Endstufen-Ausgang zu messen. Und einmal mit Referenzabgriff am Verstärker-Eingang (das gibt natürlich andere SPL-Werte, die Kurven zum Vergleich dann einfach auf 0dB@1.000Hz setzen).

Grüße von
Thomas

Eunegis (Beitrag #5) schrieb:

...So ganz absurd scheint meine Frage nicht zu sein...

Nein, ist sie nicht,
aber du denkst in Bezug auf die Grundsatzfrage unnötig kompliziert, und Waveguiders Beitrag ist da kontra-produktiv (IMHO).
Wenn die Einmessung mit den gleichen Endstufen wie im vorgesehenen Betrieb erfolgt (sollte selbstverständlich sein), gibt es keine Frage nach einer Mess-Referenz. Das Mikrophonsignal oder dein Ohr ist die Referenz.

...F.-Nichtlinearitäten werden korrigiert indem man dem Verstärker per DSP mitteilt, er möge in bestimmten Frequenzbereichen mehr oder weniger Energie "in die Boxen pumpen" - richtig? Im Endeffekt heißt es also: "Verstärker-Muskelkraft" gegen "LS(Impedanz)-Renitenz" (ACHTUNG: extremes Laiensprech!) - korrekt?...

Ja, so ungefähr.

Deine Fragen zur Wirkungsweise passiver Filter zwischen Endstufe und LS habe ich aber nicht ganz verstanden.

...sie meßtechnisch an eine andere Stelle verschieben (welche?)?

Ja, die Energie aus einer Absenk-Aktion kann z.T. in eine benachbarte Anhebung verschoben werden.

...Oder sie energieerhaltend wegfiltern durch Umwandlung in Wärme?

Ja, das wäre die Wirkung eines Saug- oder Sperrkreises,
aber auch Endstufen mit geringem Innenwiderstand "schlucken" die (reaktive) Energie aus Schwankungen der Lastimpedanz und schicken sie im Idealfall ins Netzteil zurück.

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EDIT:
Huch,
mit dem Schreibfluss des Waveguiders kann ich nicht mithalten...

Also, zusammengenommen schlußfolgere ich jetzt mal, daß die Konstellation zwar meßtechnisch nicht "glatt" bzw. ganz sauber ist, sich aber in einem Bereich bewegt, der sich per DSP klangtechnisch sehr ordentlich gestalten läßt.

Tieferer Sinn all dieser Fragen ist natürlich die Überlegung, daß ich per DSP zwar einen schönen Frequenzgang basteln kann, dabei aber möglicherweise unbemerkt andere Probleme einschleusen könnte (Verstärkerbelastung, Phasenprobleme, wasweißich ... - ich bin halt nur User und weiß es nicht so detailliert. Man wundert sich ja immer, wieviele Phänomene einem gar nicht bekannt sind). Schließlich gibts im Leben selten etwas umsonst. Impedanz, Phase und Klirr sind dabei nur die drei Probleme, die auch ich kenne, weil man sie in jedem Boxenmeßprotokoll nachlesen kann. In der Folge wäre es zumindest theoretisch möglich gewesen, daß der Vergleich zwischen analoger Weiche und aktiver DSP-Weiche ein Nullsummenspiel ist.

Die bisherigen Kommentare sprechen aus meiner Laiensicht deutlich für die aktive DSP-Weiche. Aber man muß aufpassen, nicht Trugschlüssen aufzusitzen. Plattes Beispiel: analog/digital: analog = z. B. Rauschen und Knacksen, aber digital = Jitter und Aussetzer. Klanglich spräche das fast für analog (denn Jitter klingt wirklich ekelig), aber die digitale Hanhabung ist einfach bequemer (und Jitter ist vermeidbar, wenn man weiß wie). Digital ist in der Summe also nicht der große Heilsbringer, sondern nur eine Problemverlagerung. Aber all diese Philosophie soll nun nicht den Thread verwässern. Sie soll nur meine kritische Grundhaltung erklären.

Meßtechnisch bin ich übrigens nur mit kalibriertem Mic und ARTA bewaffnet. Der PowerDAC ist ein Stereo-Vollverstärker Class-D 250W mit eingebautem NetPlayer und DAC. Normale analoge Niedrigpegeleingänge gibts gar nicht, nur Digitaleingänge.

High Eugenis,

wenn die Technik gegeben ist wie sie ist, bliebe ja nur das Referenz-Signal am Endstufen-Ausgang abzugreifen.

Frage zum von mir vorher Gesagten sicherheitshalber doch mal beim Hubert Reith nach, wie es sich verhält mit dem Innenwiderstand bei hohen Frequenzen, vs. dessens evtl. Art und Stärke von Aufprägung auf den akustischen Frequenzgang im Hochtonbereich.

So wie ich die Lage einschätze, würde die Frage aber Dein kleinstes Problem sein.
Mit kalibriertem Mic und Arta wärest Du ansonsten ja schon gut ausgerüstet.

Grüße von
Thomas