Phasenverschiebung???

Hallo,

Phasenveschiebung:

Töne sind ja im grunde nichts anderes als Sinusschwingungen.
Diese werden von Instrumenten oder Stimmen erzeugt. Die Instarumente haben aber nicht nur eine Sinusschwingung bei einem Ton, sondern auch hamonische Schwingungen.

Nun muß man sich das so vorstellen, das eine Sinusschwingung eines Instauments zu einem bestimmten Zeitpunkt einen Nulldurchgang hat. Die Sinusschwingungen liegen symetrisch um eine gedachte Nulllinie. Auch die harmonischen Schwingungen beginnen nun an einem bestimmten Zeitpunkt, liegen aber auf höheren Frequenzen.

Viele Bauteile der Elektronik haben die dumme Eigenschaft Frequenzen unterschiedlich zu behandeln. Kondensatoren oder auch Spulen haben diese Eigenschaft besonders (diese sind bei allen Bauteilen als parasitäre Kapazitäten und Induktivitäten vorhanden) ausgeprägt. Durch C und L (Abkürzungen für Kapazitäten und Spulen) werden Ströme und Spannungen nicht mehr gleichzeitig auftreten, abhängig davon wie hoch die Frequenz ist.

Dadurch kommt es zu Phasenverschiebungen. Freuqenzen eilen vor oder nach... je nachdem welches Bauteil im Stromweg ist.

Nach der oberen Tatsache, ist in den Frequenzweichen der fertigen Boxen nicht viel zu machen.

Die Phasen werden auch verschoben wenn man Höhen- und Basssteller benutzt! Ändern kann man da nur wenig....

Ausreichend erklährt?

Hannes

Man könnte Deine Frage auf verschiedene Art beantworten, also mathematisch oder über die Elektronik. Ich versuchs mal so:
Zeichne mal auf einem Papier eine Wellenlinie auf. Das ist (nehmen wir mal an) die Bewegung, die die Lautsprechermembran macht und bildet damit den Ton, den wir hören. Dabei ist das "oben" und "unten" die Membranbewegung und das "von links nach rechts" die Zeit.
Nehmen wir an, wir hätten 2 Lautsprecher im gleichen Gehäuse, die beide den selben Ton wiedergeben, so gäbe es eine zweite solche Wellenlinie, die genau gleich wäre, wie die erste. Das, was Du dann hören würdest, wäre die Summe der beiden Linien, also 2 mal oben oder unten, also sicher lauter.
Jetzt nehmen wir weiter an, die Lautsprecher wären so eingebaut, dass wir den einen verschieben könnten und zwar näher zu uns. Durch die Zeit, die der Schall braucht, bis er bei uns ist, verschiebt sich die Wellenlinie. Zwar starten beide Lautsprecher gleich, aber den näheren hören wir schon, den entfernteren noch nicht. Das heisst, Du kannst jetzt die beiden Wellenlinien gegeneinander verschieben, dass die Summe der Linien nicht mehr eine Verstärkung ergibt, sondern eine Auslöschung stattfindet.
Da die Wellenlinie auch die Darstellung einer Drehbewegung ist (sehr unwissenschaftlich ausgedrückt), (Start bei Null, erst Wellenberg, dann wellental, Ende bei Null) kann man sie in Winkelgrade einteilen. Ein voller Kreis wäre ein Wellenberg und ein Wellental und entspricht 360 Grad.
Wenn Du also die Wellenlinien so gegeneinander verschoben hast, dass sie sich aufheben, so hast Du eine Verschiebung von 180 Grad erreicht.
Diese Phasenverschiebung haben wir in unserem Beispiel durch die Laufzeit des Schalls erzeugt. Das ist dann realistisch, wenn in einer Box ein Mittel- und ein Hochtöner eingebaut ist und diese nicht auf einer Ebene sitzen, also der eine etwas weiter von uns entfernt ist. In einem bestimmten Bereich (Trennfrequenz der Weiche) arbeiten beide Lautsprecher gemeinsam und wenn sich da Laufzeitfehler ergeben, kann das zu einem "Loch" im Frequenzgang führen, weil die Lautsprecher für unser Ohr gegeneinander arbeiten. Da hilft eigentlich nur, die beiden Lautsprecher so zu montieren, dass keine Laufzeitfehler entstehen.
180 Grad Fehler treten natürlich auch dann auf (und bei allen Frequenzen), wenn ein Lautsprecher verpolt ist, also die Anschlüsse vertauscht sind. Dann arbeiten die zwei immer gegeneinander.
Sobald Spulen und/oder Kondensatoren im Spiel sind, entstehen Phasendrehungen, weil diese Bauteile eine Differenzierung oder Integration bewirken (dazu wäre jetzt die Mathematik und Elektronik nötig). Bei Lautsprechern "verpolt" man daher oft den Mitteltöner, weil damit in den Übergangsbereichen der Weiche die Auslöschungen vermieden (oder versteckt) werden können. Das hängt aber von der Bauweise der Weiche ab.
Generell lassen sich bei normalen Geräten solche Phasenverschiebungen nicht vermeiden, sie sind aber meist nicht kritisch.

Wenn man durch eine übliche 2-Wege-Box ein Testsignal schickt, dann spricht der Tieftöner ca. 0,5 Millisekunden später als der Hochtöner an. Bei 3-Wege-Boxen ist es ähnlich, nur das dort dann die chassis zu drei unterschiedlichen Zeitpunkten ansprechen.

Ich habe gerade in einer älteren Hobby-Hifi gelesen, daß B.Timmermanns sogar behauptet, kürzer aufeinander folgende Impulse würden das Ohr eher irritieren, als weiter auseinander liegende.

Einige Hersteller versuchen die sog. Laufzeitunterschiede durch einen Versatz der Hochtöner nach hinten auszugleichen.

Habe früher auch mal von einer interessanten 2-Wege-Box gelesen, wo der Tieftöner mit drei Saugkreisen gefiltert wurde, anstatt mit einem (phasendrehenden) Tiefpass.
Das braucht natürlich einen Tieftöner, dessen Parameter diesem Konzept entgegenkommen.

Viele behaupten, Phasenverschiebungen wären unwichtig, weil unhörbar. Ich (und andere) bin da gegenteiliger Meinung.

MfG

Man sollte vielleicht noch anmerken, dass man eigentlich nicht die Phasenverschiebung, sondern die Gruppenlaufzeit - wenn überhaupt - hört.

Die Gruppenlaufzeit ist die negierte Ableitung des Phasenfrequenzganges (PFG) über der Kreisfrequenz: Tg=-d[phi(w)]/dw

Damit wird leicht ersichtlich, dass ein monoton fallender PFG, wie ihn Lautsprecher zeigen (abgesehen von kleinen Stufen, die sprach Breitband an), zu hohen Frequenzen eine geringere Gruppenlaufzeit erzeugt als bei tiefen.

Beispiel:
der PFG fällt zwischen 10 und 100Hz sowie zwischen 1000 und 10.000Hz, also jeweils eine Dekade, um pi/2, die Steigung beträgt also -pi/2.
Daraus folgt:
Tg1=-(-0,5*pi)/[2*pi*(100Hz-10Hz)]=2,78ms
Tg2=-(-0,5*pi)/[2*pi*(10.000Hz-1000Hz)]=0,0278ms

Deshalb schrieb auch AH. in seinem hart umkämpften Thread davon, dass Gruppenlaufzeitverzerrungen im Mittel-Hochtonbereich nicht hörbar sind, im Tieftonbereich jedoch schon.
Gerade bei Bassreflexlautsprechern, wo die Phase innerhalb dieser Dekade 10-100Hz, eher noch weniger und schon gar nicht monoton, eine Phasendrehung von pi vollzieht, mit einem Steigungsmaximum bei der Grenzfrequenz, ist eine Gruppenlaufzeit von 10ms möglich.

Edit:
die Laufzeitverzerrungen, die Breitband beschrieben hat, sind nicht durch die Gruppenlaufzeit beschreibbar. Die kann man nur auf monoton fallende PFGs (oder Ausschnitte davon) anwenden.
Ich denke, die einfachste Vorstellung wäre, diese über den gesamten Frequenzgang des Treibers konstante Laufzeit zu der berechneten Gruppenlaufzeit zu addieren. Dann gleibt man im Mittel-Hochtonbereich aber immer noch unter 1ms, ist somit nicht hörbar.
Ein entsprechend aufgebauter Lautsprecher, also mit nach hintem versetzten Hochtöner, hat natürlich eine schönere Impulsantwort, die aber - man kann es nicht oft genug betonen - nur einen andere Form des komplexen Frequenzgangs, bestehend aus Amplituden- und Phasenfrequenzgang, ist.

Gruß
Cpt.

Hallo Breitband,

breitband schrieb:

Habe früher auch mal von einer interessanten 2-Wege-Box gelesen, wo der Tieftöner mit drei Saugkreisen gefiltert wurde, anstatt mit einem (phasendrehenden) Tiefpass. Das braucht natürlich einen Tieftöner, dessen Parameter diesem Konzept entgegenkommen.

Leider hängt die Phasendrehung nicht davon ab, WIE sie erzeugt wird. Ob ich eine akustische Filterflanke mit Tiefpass oder mit Saugkreisen erzeuge, ist der akustischen Phasendrehung herzlich egal, es stellt sich bei GLEICHEM akustischem Filterverlauf auch die gleiche akustische Phasendrehung ein.

Viele behaupten, Phasenverschiebungen wären unwichtig, weil unhörbar. Ich (und andere) bin da gegenteiliger Meinung.

Mit dem klitzekleinen Unterschied, dass sich "Viele" auf entsprechende wissenschaftliche Untersuchungen stützen, während "Ich (und andere)" nur ihren subjektiven Eindruck wiedergeben. Wobei bei "Ich (und anderen)" noch das Problem existiert, dass garantiert noch nicht ein Lautsprecher gehört wurde, bei dem die Phase VÖLLIG UNABHÄNGIG von ALLEN anderen Parametern verändert wurde/werden konnte.

Wessen Aussagen würde nun ein logisch denkender Mensch wohl den höheren Wahrheitsgehalt zuordnen ?

a) "Viele"

b) "Ich (und andere)"

Gruss
Peter Krips

Eine kleine Bitte an alle, die etwas gegen den Beitrag von P. Krips einzuwenden haben:

bitte führt die Diskussion nicht weiter, es bringt doch nichts. Es endet allerhöchstens wie der "High End 2" Thread.

Gruß
Cpt.

Cpt._Baseballbatboy schrieb:

Man sollte vielleicht noch anmerken, dass man eigentlich nicht die Phasenverschiebung, sondern die Gruppenlaufzeit - wenn überhaupt - hört.

Ja, das ist natürlich richtig. Ich hoffe es war trotzdem zu erkennen, was gemeint war.


@ P.Krips

Wessen Aussagen würde nun ein logisch denkender Mensch wohl den höheren Wahrheitsgehalt zuordnen ?

Ein logisch denkender Mensch würde sich irgendwann mal fragen, warum viele diese Unterschiede hören, obwohl es wissenschaftlich bewiesen wurde, daß sie sie nicht hören können. Wenn dann der logisch denkende Mensch zu allem Überfluß diese Unterschiede auch noch selber hört - na?

Wessen Aussagen würde nun ein logisch denkender Mensch wohl den höheren Wahrheitsgehalt zuordnen ?

Wenn der logisch denkende Mensch sich dann noch weiter umschaut, stellt er fest, daß renomierte Anbieter Boxen mit Schallwandversatz anbieten, und das obwohl das viel schlechter aussieht als eine gerade glatte Schallwand.

Wenn der logisch denkende Mensch dann z.B. bei Dipl. Ing. B. Timmermanns bestätigt findet, daß Laufzeitunterschiede hörbar sind, und der logisch denkende Mensch sich noch dazu denkt, daß Herr Timmermanns mehr Wissen von LS-Technik hat als die meisten hier im Forum.

Wessen Aussagen würde nun ein logisch denkender Mensch wohl den höheren Wahrheitsgehalt zuordnen ?

Herr Krips, wie darf ich eigentlich Ihren Satz:

Wessen Aussagen würde nun ein logisch denkender Mensch wohl den höheren Wahrheitsgehalt zuordnen ?

Deuten?

Sind sie der Meinung ich könne nicht logisch denken?

Wenn Sie dieser Meinung sein sollten, dann sagen sie mir das bitte offen!

Nachsatz:

Leider hängt die Phasendrehung nicht davon ab, WIE sie erzeugt wird. Ob ich eine akustische Filterflanke mit Tiefpass oder mit Saugkreisen erzeuge, ist der akustischen Phasendrehung herzlich egal, es stellt sich bei GLEICHEM akustischem Filterverlauf auch die gleiche akustische Phasendrehung ein.

Wie auch immer, jedenfalls hatte diese Box eine saubere Sprungantwort und rein zufälligerweise wurde der Klangcharakter ähnlich beschrieben, wie auch meine Hörefahrung mit "zeitrichtigen" Boxen ist.

Also, jetzt danke vielmals an euch alle, mir das so genau zu erklären, jetzt weiss ich um was es geht.
hab aber noch eine frage, der 2ºteil der ganzen angelegenheit: Angenommen ich hab in meinem auto hinten eine bandpass-kiste mit 2 Mtx 12" im isobarik-prinzip (push-pull), für die ganz tiefen frequenzen (20Hz-80Hz), und 2 12"chassis in bassreflex, aber nur für normalen bass, also 80hz-500hz ca.
Dann werde ich warscheinlich sehr grobe probleme mit der Phasenverschiebung bekommen, oder?

Gibts da irgendeine möglichkeit, vieleicht durch aufstellung oder so, das etwas zu verbessern?
Danke unds gruss
Dario

Hallo,

Cpt._Baseballbatboy schrieb:

Eine kleine Bitte an alle, die etwas gegen den Beitrag von P. Krips einzuwenden haben: bitte führt die Diskussion nicht weiter, es bringt doch nichts. Es endet allerhöchstens wie der "High End 2" Thread. Gruß Cpt.

kannst Du mich mal darüber aufklären, was das Problem mit meinem Beitrag aus Deiner Sicht ist ?

Kannst das ja per PM abwickeln....

Gruss
Peter Krips

Da passt doch mein kleines Rechenbeispielchen aus dem anderen Thread:

So beim nochmaligen Durchblättern einiger "Klang & Ton" sowie "Hobby-Hifi" fiel mit auf, daß der durchschnittliche Zeitversatz der einzelnen LS (veranschaulicht in der Sprungantwort) bei 2-Wege-Boxen ca. 0,5 Millisekunden beträgt. Der durchschnittliche Zeitversatz bei 3-Wege-Boxen beträgt ca. 1,0 bis 1,5 Millisekunden. Preisfrage: wieviel von diesen Druckänderungen der Luft passen in eine Sekunde? Was bedeutet die Einheit Hz? Bis wieviel Hz kann der Mensch hören? Auflösung: maximal 2000 solche Druckänderungen in der Luft passen in eine Sekunde. Die Schnelligkeit der Druckänderung entspricht also der Schnelligkeit der Druckänderungen von 2000 Hz-Wellen. Der Mensch kann bis etwa 20 000 Hz hören. Wissenschaftliche Testreihen haben nun ergeben, daß ein Zeitversatz von ca. 0,5 ms nicht hörbar ist.

Tja und spätestens an dieser Stelle traue ich lieber meinen Ohren und der Logik als verkorksten "wissenschaftlichen Nachweisen".

MfG