Auswirkungen von analogen und digitalen Filtern auf die Phase

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thomas_hb
Ist häufiger hier

#1 erstellt: 24. Sep 2009, 12:00

Hallo,
ich bin seit längerer Zeit (immer mal wieder) dabei, an den Stellschrauben meiner Anlage zu drehen, um den bestmöglichen Klang herauszuholen. Hier geht es mir jetzt ausschließlich um Musik (Stereo), Hardware ist aber ein AVR (Yamaha RX-V1900). Dabei bin ich zu der Überzeugung gelangt, dass die Raumakustik dabei eine große (wenn nicht die größte) Rolle spielt.
Die Stellschrauben, die ich habe, sind in erster Linie zwei:
1. Anpassung meines (Selbstbau)-Subs an die Hauptlautsprecher (Canton Vento 807DC) zur Bassunterstützung. Dabei nutze ich den Sub nur für die unterste Oktave, Trennung zwischen 40 und 60Hz am AV, Fronts dabei "large" oder "small". Je nach Musikmaterial sind die Ergebnisse bei unterschiedlichen Einstellungen für mich optimal.

2. Anpassungen über einen parametrischen Equilizer (PEQ) des AVR, um Raummoden gezielt abzusenken und Auslöschungen (breitbandig und moderat) etwas anzuheben (alles nur unterhalb ca. 400Hz). Zur Optimierung habe ich dazu Frequenzgangmessungen durchgeführt, die sehr aufschlussreich waren. Seitdem weiß ich, dass ich mir nicht antun will, einfach "Pure Direkt" zu hören, denn das was der Raum aus der Musik macht, ist alles andere als "Pure Original"...

Aus dem LS-Selbstbau weiß ich, dass schon die LS selber ziemliche Sauereien bzgl. der phasenrichtigen Wiedergabe der eingespeisten Signale verursachen, vor allem durch die analogen Filter der Frequenzweiche.
"Schön" zu erkennen ist dieses z.B. beim Übergang des Subs zu den Hauptlautsprechern. Selbst bei perfekt abgestimmter Phase (Addition um 6dB bei der Übergangsfrequenz) gibt es Auslöschungen bei anderen Frequenzen darunter oder darüber.

Was ich gerne Fragen/Diskutieren würde ist:
- Welchen Einfluss hat der Phasenregler am Sub-Verstärkermodul? Auf welche Frequenz bezieht sich diese Phase? (Trennfrequenz?) Am AVR stellt man ja die Entfernung ein, nicht die Phase, sind das unterschiedliche Filter?
- Ist es sinnvoll, die Frequenzweiche des Sub-Moduls zusätzlich zur Trennung durch den AVR zu nutzen, oder fängt man sich hier Nachteile ein, z.B. weitere Phasenverschiebungen?
- oder ist es grundsätzlich gar nicht sinnvoll, die digitale Filterung des AVR (für den Sub in Stereo) zu nutzen? Bei den BDA der Nubert-Subwoofer habe ich z.B. mal gelesen, dass diese "langsam" sein soll/kann? Heißt das auch Phasenverschiebung des Signals, oder was soll damit gemeint sein?
- Sind Auswirkungen auf das Signal durch die Nutzung des digitalen PEQ des Receivers zu befürchten, also neben der Amplitudenerhöhung/-verringerung irgendwelche Phasenverdrehungen oder Vor- und Nachschwingvorgänge?

Ich weiß, ziemlich viele Fragen auf einmal und eine komplexe Thematik. Würde mich freuen, wenn hier jemand theoretische/praktische Erfahrungen hat. Es ist schon toll, welche Einflussmöglichkeiten auf den Klang man durch die digitalen Filter (und auch die analogen im Submodul) hat, aber ich frage mich halt immer, zu welchem Preis? Da es immer nur Nuancen sind, traue ich mir auch nicht zu, Nebeneffekte bei kleinen Veränderungen zu "erhören", und bei größeren Veränderungen fällt es durch den "subjektiv" anderen Klang dann auch schwer, Verfälschungen rauszuhören. Auf der anderen Seite will ich mir aber nicht den Klang durch zuviel "verbiegerei" versauen...

PS: Dies soll keine Diskussion zu raumakustischen Massnahmen werden, das ist denke ich ein anderes Thema...

Gruß, Thomas

sakly
Hat sich gelöscht

#2 erstellt: 25. Sep 2009, 09:50

Hi,

Dabei bin ich zu der Überzeugung gelangt, dass die Raumakustik dabei eine große (wenn nicht die größte) Rolle spielt.

Völlig richtig.

Dabei nutze ich den Sub nur für die unterste Oktave, Trennung zwischen 40 und 60Hz am AV, Fronts dabei "large" oder "small". Je nach Musikmaterial sind die Ergebnisse bei unterschiedlichen Einstellungen für mich optimal.

Das ist schonmal seltsam. Die unterschiedlichen Einstellungen wirken natürlich unterschiedlich und rufen einen unterschiedlichen Klang hervor. Würde bedeuten, dass Du abhängig vom Quellmaterial unterschiedlichen Klang als optimal einstufst.
Technisch gesehen ist eine Einstellung optimal, alle anderen schlechter. Das sagt auch das Wort "optimal".
Aber gut, es ist eben subjektive Wahrnehmung.

Anpassungen über einen parametrischen Equilizer (PEQ) des AVR, um Raummoden gezielt abzusenken und Auslöschungen (breitbandig und moderat) etwas anzuheben (alles nur unterhalb ca. 400Hz).

Das ist grundsätzlich eine recht schlechte Lösung, weil in der Impulswiedergabe diese Signalanteile dann fehlen. Die Raummoden bilden sich bei Impulsen nicht (so stark) aus, weil sie dafür nicht genügend angeregt werden. Nimmt man Leistung aus diesem Signalanteil, dann fehlt sie bei Impulsen.
Kann gut gehen muss aber nicht. Wenn Du zufrieden bist, ist das ok und Du kannst das so lassen

Wenn die Phase im Übergabebereich perfekt abgestimmt ist, dann sollte darüber und darunter nichts schlimmes passieren, es sei denn, Du nutzt unterschiedliche Flankensteilheiten, die die Phase darüber und darunter unterschiedlich stark drehen. Die akustische Steilheit sollte identisch sein, damit das Phasenverhalten sich (nahezu) identisch ändert. Dann hast Du keine Probleme.

Welchen Einfluss hat der Phasenregler am Sub-Verstärkermodul? Auf welche Frequenz bezieht sich diese Phase? (Trennfrequenz?) Am AVR stellt man ja die Entfernung ein, nicht die Phase, sind das unterschiedliche Filter?

Ja, Entfernung und Phase haben nichts miteinander zu tun.
Am Punkt der Trennfrequenz könnte man jedoch auch die optimale Phasenbeziehung über eine Verzögerung eines der Signale herstellen.
Der Phasenregler am Submodul ändert die Phasenlage des Sub-Signals. Bei 0-180°-Schaltern wird das komplette Signal invertiert, bei Reglern wird über ein Allpass die Phase immer weiter verschoben.

Ist es sinnvoll, die Frequenzweiche des Sub-Moduls zusätzlich zur Trennung durch den AVR zu nutzen, oder fängt man sich hier Nachteile ein, z.B. weitere Phasenverschiebungen?

Nein, das ist meist nicht sinnvoll.
Die Kaskadierung zweier Filter führt zu einer Verstärkung der Wirkung, sprich die Flankensteilheit wird größer (abhängig von der Ordnung der jeweiligen Filter) und damit ändert sich auch die Phasenbeziehung weiter.
Das muss nicht nachteilig sein, aber man sollte schon wissen, was man da macht.

oder ist es grundsätzlich gar nicht sinnvoll, die digitale Filterung des AVR (für den Sub in Stereo) zu nutzen? Bei den BDA der Nubert-Subwoofer habe ich z.B. mal gelesen, dass diese "langsam" sein soll/kann? Heißt das auch Phasenverschiebung des Signals, oder was soll damit gemeint sein?

Das kann ich nicht bestätigen (habe das lange Zeit so betrieben) geschweige denn wirklich fachlich bewerten. Das Filter wird gleiche Phasendrehungen hervorrufen wie andere Filter mit gleicher Wirkung.
Einzig FIR-Filter tun das nicht, sind aber in AVRs auch nicht verbaut.

Natürlich, Filter drehen immer an der Phase (mit den oben genannten Ausnahme). Das Ohr ist aber bezüglich Phasendrehungen sehr unempfindlich. Diese Phasendrehungen wirken ja auf das Gesamtsignal. Wenn also alle Treiber in der Grundeinstellung in der Phasenlage zueinander passen, wird sich die Phase im Gesamtsignal ändern und keine Auswirkung auf die Phasenlage der Einzeltreiber zueinander haben.

Da es immer nur Nuancen sind, traue ich mir auch nicht zu, Nebeneffekte bei kleinen Veränderungen zu "erhören", und bei größeren Veränderungen fällt es durch den "subjektiv" anderen Klang dann auch schwer, Verfälschungen rauszuhören. Auf der anderen Seite will ich mir aber nicht den Klang durch zuviel "verbiegerei" versauen...

Dazu nur ein Tipp:
fange an Musik zu hören und nicht die Veränderungen.
Wenn die Musik in Deinen Ohren gut klingt, warum musst Du Dir dann Gedanken um die Filter machen?
Wie man zum Endergebnis kommt, ist doch völlig egal. Es zählt die Zufriedenheit, die man erlangt. Dabei dürfen auch Filter, Bass- und Höhensteller, Baumarktkabel und Beipackstrippe benutzt werden.

Gruß

thomas_hb
Ist häufiger hier

#3 erstellt: 25. Sep 2009, 11:59

Erstmal vielen Dank für die ausführliche Antwort!
Ich weiß, hören ist wichtiger als analysieren, aber ich habe das Gefühl, die beste Lösung noch nicht gefunden zu haben, da es immer noch ein wenig besser geht

Und schließlich macht es ja auch Spaß (manchmal) etwas zu spielen und die Ergebnisse zu verfolgen...

Anpassungen über einen parametrischen Equilizer (PEQ) des AVR, um Raummoden gezielt abzusenken und Auslöschungen (breitbandig und moderat) etwas anzuheben (alles nur unterhalb ca. 400Hz).

Das ist grundsätzlich eine recht schlechte Lösung, weil in der Impulswiedergabe diese Signalanteile dann fehlen. Die Raummoden bilden sich bei Impulsen nicht (so stark) aus, weil sie dafür nicht genügend angeregt werden. Nimmt man Leistung aus diesem Signalanteil, dann fehlt sie bei Impulsen.
Kann gut gehen muss aber nicht. Wenn Du zufrieden bist, ist das ok und Du kannst das so lassen

Ja, das leuchtet ein. Ich werde also mal versuchen, die Spitzen nur ein wenig zu glätten, und nicht komplett. Aber ganz ohne dickt es viel zu sehr auf.

"Schön" zu erkennen ist dieses z.B. beim Übergang des Subs zu den Hauptlautsprechern. Selbst bei perfekt abgestimmter Phase (Addition um 6dB bei der Übergangsfrequenz) gibt es Auslöschungen bei anderen Frequenzen darunter oder darüber.

Wenn die Phase im Übergabebereich perfekt abgestimmt ist, dann sollte darüber und darunter nichts schlimmes passieren, es sei denn, Du nutzt unterschiedliche Flankensteilheiten, die die Phase darüber und darunter unterschiedlich stark drehen. Die akustische Steilheit sollte identisch sein, damit das Phasenverhalten sich (nahezu) identisch ändert. Dann hast Du keine Probleme.

Hmm, habe mal nachgeschaut, der Sub wird mit 24dB/Okt. gefilter, die Fronts aber nur mit 12

Da läßt sich auch nichts dran ändern, ist im Receiver fest so vorgegeben (Bei Onkyo, Denon z.B. auch). Vielleicht drehen auch die LS selbst auch noch unterschiedlich an der Phase (Fronts/Sub)?
Ich habe schon überlegt, ob sich das Resultat durch eine geschickte Einstellung von Entfernung (AVR) und Phase (am Sub-Modul) verbessern lässt, das ist aber wohl sehr defizil, werde ich aber mal testen, wenn ich mal wieder einen Abend Zeit habe...

Sind Auswirkungen auf das Signal durch die Nutzung des digitalen PEQ des Receivers zu befürchten, also neben der Amplitudenerhöhung/-verringerung irgendwelche Phasenverdrehungen oder Vor- und Nachschwingvorgänge?

Natürlich, Filter drehen immer an der Phase (mit den oben genannten Ausnahme). Das Ohr ist aber bezüglich Phasendrehungen sehr unempfindlich. Diese Phasendrehungen wirken ja auf das Gesamtsignal. Wenn also alle Treiber in der Grundeinstellung in der Phasenlage zueinander passen, wird sich die Phase im Gesamtsignal ändern und keine Auswirkung auf die Phasenlage der Einzeltreiber zueinander haben.

Ich habe es befüchtet, zaubern kann wohl auch die Digitaltechnik nicht... Ich nehme mal mit: Filterung so viel wie nötig, aber so wenig wie möglich...

Gruß, Thomas

sakly
Hat sich gelöscht

#4 erstellt: 26. Sep 2009, 07:44

ich habe das Gefühl, die beste Lösung noch nicht gefunden zu haben, da es immer noch ein wenig besser geht

Wer sagt Dir das? Bzw. wer legt denn das Optimum fest? An irgend welchen Punkten musst Du das ja festlegen.

Und schließlich macht es ja auch Spaß (manchmal) etwas zu spielen und die Ergebnisse zu verfolgen...

Das stimmt allerdings uneingeschränkt

Hmm, habe mal nachgeschaut, der Sub wird mit 24dB/Okt. gefilter, die Fronts aber nur mit 12

Da läßt sich auch nichts dran ändern, ist im Receiver fest so vorgegeben (Bei Onkyo, Denon z.B. auch). Vielleicht drehen auch die LS selbst auch noch unterschiedlich an der Phase (Fronts/Sub)?

Ne, das ist in den Receivern immer so vorgegeben, weil die Trennung dort an THX angelehnt oder gar danach umgesetzt sind. IMHO sagt THX 24dB/Oktave für den Sub und 12dB/Oktave für den Lautsprecher, der geschlossen aufgebaut sein muss und eine Grenzfrequenz von 80Hz haben soll. Durch die geschlossene Bauweise fällt der Pegel dann mit 12dB/Oktave ab und das aktive Filter wird sozusagen damit kaskadiert, so dass die gleichen akustischen Flanken von 24dB/Oktave entstehen.
Nutzt man Lautsprecher, die diesen Anforderungen nicht entsprechen, bekommt man bei 80Hz eben nicht diese Gleichheit hin. Aber bei den heutigen Receivern kann man ja 100e Trennfrequenzen einstellen und damit ein bisschen rumspielen. Optimalerweise nutzt man einen geschlossenen Lautsprecher und trennt Sub und LS an dem Punbkt, wo der Lautsprecher aussteigt, also seine Grenzfrequenz hat.

Ich habe es befüchtet, zaubern kann wohl auch die Digitaltechnik nicht... Ich nehme mal mit: Filterung so viel wie nötig, aber so wenig wie möglich...

Würde ich so nicht unterschrieben.
Filterung so viel wie nötig. Da würde ich unterschreiben.
Ich selbst erkenne keinen Unterschied bei verschiedenen und verschieden starken Filtern in der Wiedergabequalität, sprich durch die angesprochenen Phasendrehungen oder auch höhere Gruppenlaufzeiten. Die Änderungen, die ich erkenne, sind eben genau die, die ich hervorrufen will: die Amplitudenänderung. Auf den Rest achte ich aber auch nicht so genau. Wenn es gut klingt, dann ist mir egal, ob sich die Phase dreht

Gruß

thomas_hb
Ist häufiger hier

#5 erstellt: 26. Sep 2009, 17:35

Aber bei den heutigen Receivern kann man ja 100e Trennfrequenzen einstellen und damit ein bisschen rumspielen. Optimalerweise nutzt man einen geschlossenen Lautsprecher und trennt Sub und LS an dem Punbkt, wo der Lautsprecher aussteigt, also seine Grenzfrequenz hat.

aha, das kommt von der THX-Norm. Die Logik macht auf jeden Fall Sinn. Ich glaube aber, das man die angedachten Ergebnisse sowieso nur im akustisch optimierten Raum erreicht. Die Theorie klingt aber ganz sinnig. Für Stereo ist meine Erfahrung, dass eine tiefere Trennung besser ist. Meine Boxen gehen ziemlich linear bis 50Hz und fallen unter 40Hz steil ab (nach Stereoplay/Audio-Messung). Je nach Aufstellung gehen sie aber in meinem Raum deutlich tiefer, aber alles andere als linear

Ich selbst erkenne keinen Unterschied bei verschiedenen und verschieden starken Filtern in der Wiedergabequalität, sprich durch die angesprochenen Phasendrehungen oder auch höhere Gruppenlaufzeiten. Die Änderungen, die ich erkenne, sind eben genau die, die ich hervorrufen will: die Amplitudenänderung. Auf den Rest achte ich aber auch nicht so genau. Wenn es gut klingt, dann ist mir egal, ob sich die Phase dreht

Ja genau, so geht es mir ja auch. Änderungen an der Amplitude erkenne ich sofort, tw. schon bei 1dB ist der Unterschied deutlich. Alles andere ist wohl so subtil, dass ich es auf Anhieb nicht höre. In anderen Threads habe ich des öfteren aber gelesen, dass manche Änderungen der Gruppenlaufzeiten oder nicht in Phase schwingenden Lautsprechern sofort an "unsauberen" oder "hinterherhinkendem" Klang erkennen, respektive Bass. Selbst geschlossenen Subs wird ja wegen der geringeren Gruppenlaufzeit ein besonders sauberer Bass nachgesagt im Vergleich zu BR...
Das ist für mich auch nicht heraushörbar, aber es besteht ja immer die Gefahr, dass man Schritt für Schritt einen Parameter optimiert (Amplitude), und dabei subtilere Effekte ignoriert, die sich dann aufsummiert über viele Optimierungsschritte dann doch auswirken

Das war ja in etwa mein Ausgangspunkt.

Gruß, Thomas

sakly
Hat sich gelöscht

#6 erstellt: 27. Sep 2009, 08:30

Ich glaube aber, das man die angedachten Ergebnisse sowieso nur im akustisch optimierten Raum erreicht.

Ne, das nicht. Hier geht es primär ja um die Flanken und die damit verbundenen Phasenlagen bei der Trennung. Die ist vom Raum erstmal unabhängig. Wie der Bass dann im Raum wahrgenommen wird, das hängt dann wieder vom Raum ab. Aber damit der Bass überhaupt wiedergegeben werden kann, muss die Phasenlage erstmal passen.

Für Stereo ist meine Erfahrung, dass eine tiefere Trennung besser ist.

Das kann ich nicht bestätigen. Es ist einfach ein Ergebnis eines guten Setups, ob es gut klingt oder nicht.
Bei einer hohen Trennung würdest Du aber auch viel Potential Deiner Lautsprecher verschenken, da die eben schon sehr tief spielen können.

Änderungen an der Amplitude erkenne ich sofort, tw. schon bei 1dB ist der Unterschied deutlich.

Ja, bei Frequenzgangänderungen kann das Ohr schon 0.5dB erkennen, anders als bei Gesamt-Lautstärkeänderungen.

In anderen Threads habe ich des öfteren aber gelesen, dass manche Änderungen der Gruppenlaufzeiten oder nicht in Phase schwingenden Lautsprechern sofort an "unsauberen" oder "hinterherhinkendem" Klang erkennen, respektive Bass.

Ja, von solchen Sachen habe ich auch schon gelesen. Ob diese Effekte jedoch mit den Phasengängen oder der Gruppenlaufzeit zusammenhängen, möchte ich ohne Testhören beim jeweiligen System nicht bewerten.
Fakt ist, dass beim nicht passenden Phasenlagen der Frequenzgang selbst stark beeinträchtigt wird.

Selbst geschlossenen Subs wird ja wegen der geringeren Gruppenlaufzeit ein besonders sauberer Bass nachgesagt im Vergleich zu BR...

Und das ist mal wieder totaler Quatsch. Geschlossene Subs haben zwar zum Teil eine deutlich geringere Gruppenlaufzeit, die aber mit dem fehlenden Tiefgang zusammenhängt. Der fehlende Tiefgang wiederum regt die Raummoden wenig an, so dass der Bass straffer erscheint, weil eben Tiefbass fehlt. Ein BR-System hat grundsätzlich schon einen tieferen Frequenzgang, der die Raummoden stark anregt. Das wird dann als unpräzise beschrieben. Das liegt aber nicht am Sub, sondern am Raum, wegen der Moden.
Ein tief spielender CB-Sub (zum Beispiel entzerrt), wird genauso unpräzise spielen, wenn er am gleichen Ort steht. Der hat dann aber auch sowieso die gleichen Gruppenlaufzeiten durch die Entzerrung.

Das ist für mich auch nicht heraushörbar, aber es besteht ja immer die Gefahr, dass man Schritt für Schritt einen Parameter optimiert (Amplitude), und dabei subtilere Effekte ignoriert, die sich dann aufsummiert über viele Optimierungsschritte dann doch auswirken

Im Endeffekt kann ich dazu nur sagen:

Wenn es gut klingt, dann ist mir egal, ob sich die Phase dreht

Passat
Inventar

#7 erstellt: 27. Sep 2009, 12:33

sakly schrieb:

Das stimmt so nicht.
Ein Baßreflex-Sub geht nicht automatisch tiefer als ein geschlossener Sub. Es kommt auf die Abstimmung an.
Ich kann auch ein geschlossenes System so abstimmen, das es sehr tief geht. Der Wirkungsgrad wird dabei aber schlechter sein als bei einem Baßreflex-System.
Und bei allen aktiven Subs wird der Frequenzgang eh durch die Elektronik im Tiefbaß angehoben. Würde man einen handelsüblichen Subwoofer mit einem linearen Verstärker betreiben, so würde man sich über den mangelnden Tiefgang wundern.

Grüsse
Roman

sakly
Hat sich gelöscht

#8 erstellt: 27. Sep 2009, 12:51

Ok, Einschränkung, damit Passat zufrieden ist: ich gehe von "optimalen" Abstimmungen bei linearen Verstärkern aus.

Du hast jedoch an sich Recht. Ich hätte mich da präziser ausdrücken müssen.

thomas_hb
Ist häufiger hier

#9 erstellt: 27. Sep 2009, 13:34

Danke sakly für die Antworten.

Leuchtet alles soweit ein.

ich denke zwar, mein Spieltrieb wird sich immer mal wieder durchsetzen, aber es stimmt schon: Wenn es gut klingt, dann ist es eigentlich egal, ob nun die Phase sich dreht oder doch irgendwo ein Buckel im Frequenzgang ist

Trotzdem glaubr ich, des es ganz gut ist, wenn man weiß was man tut und auch die Nebenwirkungen kannt. Da bin ich ja nun wieder etwas schlauer

gruß, thomas

sakly
Hat sich gelöscht

#10 erstellt: 27. Sep 2009, 17:29

thomas_hb schrieb:

Trotzdem glaubr ich, des es ganz gut ist, wenn man weiß was man tut und auch die Nebenwirkungen kannt.

Das auf jeden Fall, volle Zustimmung

GenauZuHörer
Stammgast

#11 erstellt: 05. Okt 2009, 19:56

Wenn Du mal die Möglichkeit hast, lass Deine Lautsprecher mal an einem AV-Receiver laufen, der Audyssey Mult EQ beherrscht.

Danach wirst Du über manuell eingestellte parametrische Equalizer wahrscheinlich nur noch müde lächeln.

Die Verbesserung durch Audyssey Mult EQ ist bei sorgfältiger Einmessung ganz enorm. Dabei werden übrigens FIR Filter verwendet, die Frequenzgang und Phase soweit wie möglich korrigieren.