Lautsprecher: Richtig oder falsch?

Zumindest haben meine Messungen an LS (Kleinstmembran-Druckempfänger, wenige mm vor der Membran) und auch Messungen von Linkwitz nie ein solches Bild ergeben

Das, was Linkwitz da zeichnet, hat aber gar nichts mit meiner Grafik zu tun. In seiner Messung hat er den Pegel oder die Phase oder die Gruppenlaufzeit über der Frequenz aufgetragen.
Bei mir ist es EINE Frequenz über der Zeit.

Weiter handelt es sich bei mir um den Einschwingvorgang, den man nicht so einfach messen kann (wirklich gutes Mik und Speicher-KO), während Linkwitz Messungen im eingeschwungenen Zustand vornimmt.

Ich kann einfach versichern, dass die Phase eines Lautsprechers im eingeschwungenen Zustand unterhalb der Eigenresonanz gleichphasig mit dem zugeführten Strom ist, oberhalb gegenphasig.
Das kann man mit einer Masse und einem Gummifaden selbst ausprobieren. Unterhalb der Resonanz schwingt die Masse mit der antreibenden Kraft gleichphasig, oberhalb der Resonanz schwingt die Masse gegenphasig, mit abnehmender Amplitude bei steigender Frequenz. Das ist die eine Wahrheit, die ich ja als Grundlage (oberhalb der Egenresonanz) meiner Grafik nahm und das ich auch erwähnt habe.

Was meine Grafik zeigt, ist der Einschwingvorgang bei Anwendung einer Frequenz über der Eigenresonanz und somit der zeitliche Verlauf der Bewegung der Membran im Vergleich zur zugeführten Kraft.

Da wir ja nur Schalldruck hören, ist aber auch nur die Schalldruckkomponente zur Betrachtung relevant, egal welche Schallschnelle -- Wind -- die bewegte Membran in ihrer Nähe erzeugt, bzw. wie sie sich konkret bewegt.

Dass ich die Membranbewegung in ihrer Nähe betrachte ("messen" kann man ja das mit dem Mikrofon kaum nennen, nur registrieren) hat den einfachen Grund, dass mich da Laufzeiten noch nicht interessieren müssen.
Im Übrigen ist es doch unbestritten, dass der Schalldruck letztlich die direkte Folge der Membranbewegung ist. Ohne Bewegung ist Ruhe, mit Bewegung ist Krach. Und wenn die Luft, die bewegt wird, letztlich Schall ist, ist diese Luftbewegung und vor allem der Antriebsmechanismus dieser Luftbewegung, also die Membranbewegung entscheidend.

Beziehungsweise entscheidend ist letztlich, was das Trommelfell macht. Und wenn wir eine enge Kopplung (Kopfhörer) zwischen Membran und Trommelfell haben, und die Membran bewegt sich aufgrund ihrer Massenträgheit im eingeschwungenen Zustand mit einer Gegenphasigkeit, so muss im Einschwingbereich eine Phasendrehung von Null bis 180 Grad stattfinden. Und genau das wäre dann das, was ich zu hören bekäme.

Und jetzt ist einfach die Frage, kann das sein und wenn nicht, wie sieht der Verlauf dann aus?

Mir ist klar, dass Gehäuse und Raumreflexionen und so Zeug die Wiedergabe beeinflussen. Nur geht es hier um die Frage, wie sich das schallproduzierende Medium, also die Membran zeitlich verhält. Das ist ja offensichtlich schon kompliziert genug, ohne dass wir noch andere Störquellen in Betracht ziehen.

Noch etwas zum Ohr. Es wird ihm ja die Fähigkeit abgesprochen, Phasenbeziehungen der Teiltöne zu registrieren. Dies geht aus den alten Schriften zur Fourier-Analyse hervor.
Nur, wenn das Ohr die Tonhöhen jeweils nur durch die Meldung: "Ton da und zwar soo laut" darstellen würde und nicht dem Gehirn das echte, gehörte Signal liefern würde, könnte dieses nicht aus einer Phasendifferenz der beiden Ohren eine Schalleinfallsrichtung ableiten. Wenn aber das Ohr mindestens bis in den 1kHz-Bereich (individuell auch höher?) die Phase übermittelt, und das natürlich für jedes Sinneshäärchen, kann es mit Sicherheit auch daraus die Kurvenform rekonstruieren oder diese unterscheiden.

Ob also die Haarzelle ein DA-Wandler im einfachsten Sinne ist, ist fraglich. Zumindest muss es in der Lage sein, eine feine Abstufung von Pegeln darzustellen, was so etwa 8 Bit entsprechen müsste.

Wenn man den Beitrag der Uni Leipzig liest, stösst man bei vielen Funktionen des Ohrs, der Nervenleitung und vor allem des Gehirns auf die Aussage: Es wird angenommen
Wenn ich das Ohr als etwas mechanisches ansehe und davon ausgehe, dass die Tonhöhe durch den Ort bestimmt wird, an welchem die Wanderwelle noch Bewegung liefert, müsste man sich fragen (wenn man es mit einem Meeresstrand vergleicht), ob nicht der Pegel auch eine Ortsänderung ergibt und wie verschiedene Frequenzen gleichzeitig verschiedene Orte anregen können und wenn es Resonanzen der Sinneshäärchen wären, wie diese bei einer so geringen Bandbreite (hohe mechanische Güte) so schnell einschwingen können.

Nachdem wie gesagt bei allen heiklen Fragen der Zusatz "es wird angenommen.." steht, gehe ich davon aus, dass für den Bereich Hifi und Voodoo die grössten Unsicherheiten noch darin bestehen, was wirklich im Ohr und Gehirn vorgeht. Dagegen ist die Elektronik beinahe als "ausgelutscht" zu bezeichnen.

Und noch etwas zum Klavier:
Wenn allenfalls der Obertonbereich entweder zu wenig ausgeprägt ist oder die Passage generell schon in hohen Lagen gespielt wurde, kann es sein, dass es für den Probanden nicht mehr möglich ist, eine Phasenbeziehung der Teiltöne abzuleiten.

Hallo,
@Earl Grey
entschuldige das ich mich vielleicht unklar ausgedrückt habe.
Ich mochte veruchen es anders zu formulieren. Fällt mir nicht ganz leicht darum bitte ich um ein bisschen Geduld, mich interessiert dieser Thread doch trotzdem brennend.
Bei dem Link den du mir gabst ist bei Punkt 1 von Periodische Luftdruckschwankung die rede. Dieses Bild sieht so aus wie ein Zahlencode. Das was da dargestellt wurde fasse ich als eine periode auf da die Striche ja nicht den selben Abstand zueinander haben. Diese Striche die da dargestellt sind wiederholen sich immer in der selben Strichreihenfolge.(Beispiel)
Jetzt mochte ich wissen wie lang/gross diese Luftdruckschwankung in einer Längenangabe ist.
Wenn das was da dargestellt worden ist sagen wir mal nur ein paar mm ist spielt die Frage keine Rolle mehr. Wenn aber die periodische Luftdruckschwankung mehrere dm oder m hat spielt dann nicht auch die Sitzposition eine Rolle?


Zu der Ohrmuschel: wenn wir vor den LS sitzen erreicht uns die periodische Lufdruckschwankung im indirekten Weg weil der direkte Weg nur von der Seite möglich ist. Das heisst wenn wir vor den LS sitzen erreicht der Ton zuerst die Ohrmuschel und wird dann ins innere geleitet also indirekt.
Da beim indirekten erreichen eine grössere Zeitdifferenz dargestellt ist bleibt die Frage für mich. Wenn beim indirekten Einfluss eine Zeitdifferenz von 0,2ms angegeben ist und der LS auch eine Zeitdifferenz von 0,2ms hätte würde sich der indirekte Weg verdoppeln oder aufheben?

Ja (Du meinst mit "tief" sicherlich "hinten")

Ja richtig!

Danke das du dir die Zeit für mich nimmst und einen unwissenden auf die Sprünge hilfst und versuchst mir das etwas näher zu bringen!
Natürlich können die anderen auch dazu Beisteuern.
mfg Andy

richi44 schrieb:

Das, was Linkwitz da zeichnet, hat aber gar nichts mit meiner Grafik zu tun. In seiner Messung hat er den Pegel oder die Phase oder die Gruppenlaufzeit über der Frequenz aufgetragen. Bei mir ist es EINE Frequenz über der Zeit.

Schau weiter unten. Dort ist eine Grafik, wo er den Einfluss des Equalizers auf das Einschwingverhalten bei plötzlichem Einschalten eines Sinusfürmigen Signals aufgezeichnet hat.

Weiter handelt es sich bei mir um den Einschwingvorgang, den man nicht so einfach messen kann (wirklich gutes Mik und Speicher-KO)

Wozu auch. Kann man ja errechnen, indem man den komplexen Frequenzgang misst. Und zwar für jedes Signal, selbst für nicht realisierbare.

Ich kann einfach versichern, dass die Phase eines Lautsprechers im eingeschwungenen Zustand unterhalb der Eigenresonanz gleichphasig mit dem zugeführten Strom ist, oberhalb gegenphasig.

Die Membranauslenkung rendiert dorthin, richtig. Vollkommen in Phase (0°) ist sie erst bei DC. Bei der Resonanzfrequenz ist sie -90°, oberhalb konvergiert sie gegen -180°.

Die Membrangeschwindigkeit kommt von +90° bei DC, geht bei der Resonanzfrequenz durch 0°, und konvergiert dann gegen -90°.

Die Membranbeschleunigung, und die ist wichtig, denn die hören wir, ist unterhalb der Resonanzfrequenz phasenverschoben, bei einem frei schwingenden oder in CB eingebauten Chassis bis zu 180° bei DC. Oberhalb der Resonanzfrequenz tendiert die Phase gegen 0°.

Man kann also sagen: mit hohen Frequenzen hat eine Membran weniger Probleme als mit tiefen. Ist ja schließlich auch ein Hochpass.

Da wir ja nur Schalldruck hören, ist aber auch nur die Schalldruckkomponente zur Betrachtung relevant, egal welche Schallschnelle -- Wind -- die bewegte Membran in ihrer Nähe erzeugt, bzw. wie sie sich konkret bewegt.

Wind != Schallschnelle

Oder besser: Wind entspricht DC.

Im Übrigen ist es doch unbestritten, dass der Schalldruck letztlich die direkte Folge der Membranbewegung ist.

Richtig, er ist lediglich die zweite zeitliche Ableitung (mit ein paar lächerlich unwichtigen Faktoren davor).

so muss im Einschwingbereich eine Phasendrehung von Null bis 180 Grad stattfinden. Und genau das wäre dann das, was ich zu hören bekäme.

Hä?

Gruß
Cpt.

@ Cpt.
Dass die Geschwindigkeit eine Ableitung der Membranposition und die Beschleunigung ein Ableitung der Geschwindigkeit ist, tut ja eigentlich nichts zur Sache. Ohne Membranbewegung keine Geschwindigkeit. Und ohne Geschwindigkeitsänderung geht der Lautsprecher kaputt.

Die Membranauslenkung rendiert dorthin, richtig. Vollkommen in Phase (0°) ist sie erst bei DC. Bei der Resonanzfrequenz ist sie -90°, oberhalb konvergiert sie gegen -180°.

Das stimmt im eingeschwungenen Zusatnd. Was aber, wenn die Sache einfach zum Zeitpunkt X mit einem positiven Strom in der Schwingspule beginnt? Da kann sich die Membran beim besten Willen nicht entgegen dem Stromfluss bewegen, weil sie ja nicht so schlau ist zu wissen, was für eine Frequenz ihr angeboten wird. Sie MUSS sich demnach MIT dem Stromfluss, also nach aussen bewegen.
Erst wenn klar ist, dass die zugeführete Frequenz höher ist als die Eigenresonanz kann das System in Gegenphase gehen. Und damit muss sich die Phasenlage (und auch der Pegel) während des Einschwingens verändern.
Noch etwas unklar?

Das Berechnen ist so eine Sache, die sich hauptsächlich auf den eingeschwungenen Zustand bezieht. Und irgendwas vernünftiges mit Linkwitz habe ich nicht gefunden.

@richi: ich komme jetzt grade nicht mehr mit...

Es geht um diese Grafik von Linkwitz, mit folgendem Text:
"More illustrative are the responses to a 4-cycle, rectangular envelope 70 Hz toneburst s(t). For example, the driver output is the convolution of the burst s(t) with the driver's impulse response h2(t). Note that the driver phase leads the input signal, as would be expected for a highpass response. Upon turn-off of the input burst at 57.14 ms the driver response rings towards zero, governed by Fp = 55 Hz and Qp = 1.21.
The equalizer output response lags its burst input. This signal will force upon the driver a response correction so that it is no longer dominated by Fp = 55 Hz and Qp = 1.21. The equalizer output signal is convolved with the impulse response h2(t) of the driver to obtain the desired equalized driver output. Now, the decay of the driver output follows the 2nd order highpass filter response determined by Qp = 0.5 and Fp = 19 Hz of the equalizer, after the excitation has stopped.
Of course, none of the driver mechanical parameters like mass, compliance and damping have been changed in the process of equalization, only the input signal to the driver has been modified. "

Also genau der Ein- und Ausschwingfall. Und man sieht, der Schalldruck eilt der Spannung voraus (was intuitiv unlogisch erscheinen mag), in diesem Fall deutlich (so grob um die 60°), weil die Frequenz von 70Hz nur knapp über der Reso von 55Hz lag. Deckt sich mit der Aussage vom Cpt. zur Phase der Membranbeschleunigung. Im korrigierten Fall ist das Frequenzverhältnis schon 3.5:1, der Phasenversatz nur noch gering.
Wichtig ist an dem Diagramm, dass zum Zeitpunkt t=0 Spannung und Schalldruck exakt in Phase sind, so wie es ja auch garnicht anders sein kann. Dadurch, dass aber die Maximalamplitude des Schalldrucks aber Anfangs der Spannung nicht folgen kann, ergibt erst allmählich die Vorausseilung des Schalldrucks. Die "momentane Frequenz" ändert sich folglich ebenso, aber sie ist anfangs zu hoch, und nicht zu tief, so wie du das gezeichnet hast.

Und ein Kleinmembran-Druckempfanger ist ein Messinstrument für Luftdruck (Wechseldruck), das beste das wir kennen, astrein amplituden- und phasenlinear bis unter 1Hz (irgendwann darunter ist natürlich Schluss, sonst würde es eine Barometerdose sein, deshalb hat es ein winziges Absolutdruck-Ausgleichsloch).


@Cpt._Baseballbatboy:
Wortklauber Ist "Wechselwind" in Ordnung?

Grüße, Klaus

richi44 schrieb:

Dass die Geschwindigkeit eine Ableitung der Membranposition und die Beschleunigung ein Ableitung der Geschwindigkeit ist, tut ja eigentlich nichts zur Sache.

Und ob. Denn ohne die Kenntnis dessen versteht man die Materie nicht. Und missverständliche Äußerungen wie diese:

Ohne Membranbewegung keine Geschwindigkeit.

sind ohnehin nicht zweckdienlich. Bewegung==Geschwindigkeit.

Die Membranauslenkung rendiert dorthin, richtig. Vollkommen in Phase (0°) ist sie erst bei DC. Bei der Resonanzfrequenz ist sie -90°, oberhalb konvergiert sie gegen -180°. Das stimmt im eingeschwungenen Zusatnd.

Richtig. Und aus dieser Kenntnis kann man das Verhalten aus irgendeinem Zustand auf irgendein beliebiges Signal herleiten. Zugegeben, das ist analytisch manchmal recht schwierig, aber ein wenig Numbercrunching mit der tollen Erfindung namens Computer ist das möglich.

Was aber, wenn die Sache einfach zum Zeitpunkt X mit einem positiven Strom in der Schwingspule beginnt? Da kann sich die Membran beim besten Willen nicht entgegen dem Stromfluss bewegen, weil sie ja nicht so schlau ist zu wissen, was für eine Frequenz ihr angeboten wird. Sie MUSS sich demnach MIT dem Stromfluss, also nach aussen bewegen. Erst wenn klar ist, dass die zugeführete Frequenz höher ist als die Eigenresonanz kann das System in Gegenphase gehen. Und damit muss sich die Phasenlage (und auch der Pegel) während des Einschwingens verändern.

Welche Frequenz hat denn Dein Eingangssignal? Ist es nur der Sinus?

Natürlich nicht. Dein Eingangssignal lässt sich ausdrücken als u(t)=sin(w1*t)*sigma(t)
sigma(t) sei der Einheitssprung, also 0 für t<0 und 1 für t>=0

Laplacetransformiert (Fourier geht auch, ergibt aber kompliziertere Terme) sieht das Ding so aus: U(s)=w1/(s²+w1²)

Das ist eine Zwei-Seitenband-AM, mit sin(w1) als Träger und dem Einheitssprung als Modulationssignal. Der Einheitssprung selber besitzt ein rosa Spektrum, das heißt es fällt mit 3dB/8ve ab. Durch die AM wird dies am Sinus gespiegelt, so dass man ein rosa Spektrum rechts, und eins gespiegelt links erhält (jetzt werd ich gelyncht).

Du hast also nicht nur eine Frequenz, sondern unendlich viele Frequenzen.

Was macht die Membran daraus? Nun, die ganz tiefen, und die ganz hohen sind eh nicht besonders stark (weil rosa), am längsten wird er auf seiner Resonanzfrequenz schwingen.

Das Berechnen ist so eine Sache, die sich hauptsächlich auf den eingeschwungenen Zustand bezieht.

Nein, eben nicht. Man kann durch Kenntnis des Verhaltens im eingeschwungenen Zustand (statischer Fall) auf den dynamischen Fall, also die Antwort des Systems auf ein beliebiges Signal, schließen.

Gruß
Cpt.

@Anbeck: ... da bin ich wieder:
Also ich interpretiere den "Barcode" als den Versuch der Darstellung von Schallwellen unterschiedlicher Frequenz.

Berechnungsformel:
Schallwellenlänge = Schallgeschwindigkeit (ca. 343 m/s) / Frequenz

Die Beantwortung Deiner Frage ist schwierig da es bei dem "Zahlencode"-Beispiel ja anscheinend um mehrere überlagerte Schallwellen unterschiedlicher Frequenzen handelt und die Schallwellenlänge jeweils dabei die Länge (ich mach's mir jetzt einfach) Berg bis zum nächsten Berg angibt - Und die ist gemäß Formel eben von Frequenz zu Frequenz unterschiedlich.

Eine "wortklauberische" Beantwortung Deiner Frage müßte jetzt zudem berücksichtigen, um welche Frequenzen es sich handelt und wie lange diese auftreten (= wie oft die Wellenberge wiederholt wurden) - Ich glaube aber nicht, dass uns die "Gesamtlänge" all dieser Luftdruckschwankungen (nichts anders sind Schallwellen: Berg = hoher Luftdruck, Tal = niedriger Luftdruck)irgendetwas bringt.

Wenn beim indirekten Einfluss eine Zeitdifferenz von 0,2ms angegeben ist und der LS auch eine Zeitdifferenz von 0,2ms hätte würde sich der indirekte Weg verdoppeln oder aufheben?

Weder noch: Die Zeitdifferenz am Ohr bezieht sich auf den auftreffenden Direktschall im Vergleich zum Indirektschall des Ohrs. Eine irgendwiegearte Zeitdifferenz des Lautsprechers beeinflusst den Direktschall und den Indirektschall am Ohr gleichermaßen, sodass die Zeitdifferenz dort immer gleich bleibt.
(inhaltliche Anmerkung: Wenn man sich vor Augen hält, dass Schallwellen eigentlich Luftdruckänderungen sind, hast Du auch immer "Direktschall": Wenn sozusagen ein "Tiefdruckgebiet" an Deinem Ohr vorbeizieht, saugt es Luft aus Deinem Gehörgang, und bei einem vorbeiziehenden "Hochdruckgebiet" wird die Luft im Gehörgang entsprechend komprimiert).

richi44 schrieb:

Ob also die Haarzelle ein DA-Wandler im einfachsten Sinne ist, ist fraglich. Zumindest muss es in der Lage sein, eine feine Abstufung von Pegeln darzustellen, was so etwa 8 Bit entsprechen müsste.

Nein, eine Sinneszelle kann immer nur eines: "Feuern" oder "Nicht feuern" (= 0 oder 1) - Das mit den 8 Bit kommt vielleicht noch

richi44 schrieb:

Wenn aber das Ohr mindestens bis in den 1kHz-Bereich (individuell auch höher?) die Phase übermittelt, ...

Bis 4 KHz

Hallo Earl Grey

Eine "wortklauberische" Beantwortung Deiner Frage mußte jetzt zudem berücksichtigen, um welche Frequenzen es sich handelt und wie lange diese auftreten (= wie oft die Wellenberge wiederholt wurden) - Ich glaube aber nicht, dass uns die "Gesamtlänge" all dieser Luftdruckschwankungen (nichts anders sind Schallwellen: Berg = hoher Luftdruck, Tal = niedriger Luftdruck)irgendetwas bringt.

Aha, also muss ich mich doch mal voll reinhängen!

Weder noch: Die Zeitdifferenz am Ohr bezieht sich auf den auftreffenden Direktschall im Vergleich zum Indirektschall des Ohrs. Eine irgendwiegearte Zeitdifferenz des Lautsprechers beeinflusst den Direktschall und den Indirektschall am Ohr gleichermaßen, sodass die Zeitdifferenz dort immer gleich bleibt.

Verstehe.

Ich sehe schon das bringt nichts, ich bringe zwar die nötige Inrteresse mit, doch fehlt es mir an Grundkenntnissen.

Ich werde den Thread trotzdem verfolgen und mir das rausfischen womit ich was anfangen kann und versuchen das beste draus zu machen. Aber ich bleibe dran, man lernt ja nie aus!

Vielen, vielen Dank das du versuchst hast mir zu helfen und das du die Geduld mitbringst jemanden etwas beizubringen. Solche Leute sind für das ganze Forum unersetzlich! Danke!

mfg Andy

Ich kann nicht mit absoluter Sicherheit ausschliessen, dass ich doch einiges begriffen habe

Zuerst mal: Ich war nie an einer Uni, daher kenne ich die Fourier-Analyse nur soweit, dass ich jedes Signal in seine einzelnen "Sinuse" zerlegen kann und dass zur Erreichung einer bestimmten Kurvenform nicht nur der Pegel der Teilfrequenzen massgebend ist, sondern auch deren Startphase in Bezug auf die Grundwelle. Aber rechnen damit kann ich nicht. Und wo das fehlt, fehlt noch vieles mehr.
Ich möchte es etwa so sagen: Von vielem eine Ahnung, von einigem Wissen, aber der grosse Rest liegt im Dunkeln.
Und da bin ich immer froh, wenn mir wieder mal ein Licht aufgeht.

Zum Klavier: Dass das nicht bei jedem funktioniert hat, erstaunt mich, aber das wird so sein (?).

Zur Grafik und zu Linkwitz:
Was ich gezeichnet habe, ist die Membranposition. Dass diese zwar nötig ist, um etwas zu hören, ist klar. Dass es letztlich nicht das ist, was ich höre, sondern dass das Gehörte die zweite Ableitung der Position ist, ist eigentlich auch klar, nur habe ich das zuwenig beachtet.
Wenn ich also den Eingangsstrom-Sinus anschaue und meine Membranposition, so ist klar, dass die zweite Ableitung der Position einen Sinus ergibt, der (mehr oder weniger) dem Eingangsstrom entspricht.
Ich gebe zu, dass ich, wenn ich schon zu denken anfange, auch fertig denken sollte.
Und beim Linkwitz habe ich einfach den Anfang gelesen, mit den aktiven Filtern und dann nach unten geschaut und gedacht, was interessieren mich die aktiven Filter und was soll ich mit diesen Kurven.
Ich habe halb gedacht und darum aufgehört zu lesen. Sonst hätte ich gemerkt, dass es plötzlich um Lautsprecher geht.

Zur Berechnung:
Das, was Cpt schreibt (zumindest dass der Anfang der Kurve nichts mit einem Sinus zu tun hat, sondern mit einer unendlichen Zahl an Frequenzen) kann ich solange nachvollziehen, solange es nichts zu rechnen gibt. Da ist dann halt Schluss (siehe Uni). Ob ich es nun glaube oder nicht (ich habe in der Lehrzeit das ohmsche Gesetz nachgemessen, es stimmt) weiss ich noch nicht. Aber eigentlich kann es nicht falsch sein

Zum Ohr:
Ich hatte das mit dem AD-Wandler so interpretiert, dass das Häärchen ein Dauersignal abgeben soll, sobald es feststellt, dass seine Frequenz vorhanden ist. Das wäre unmöglich, weil darin weder eie Phase noch ein Pegel enthalten sein kann.
Offensichtlich ist es so, dass eine bestimmte Minimalauslenkung eine 1 setzt. Wird das Ding mit 4 kHz bewegt, sind das 4000 Einsen pro Sekunde. Und offensichtlich ist das Tastverhältnis dieses entstehenden Rechtecks das Mass für die Stärke der Auslenkung. Oder denke ich da schon wieder falsch?

Ich glaube, dass ich aus dem Bisherigen schliessen kann, dass eine Phasendetektion bis einige kHz möglich ist, was ja bei der Richtungswahrnehmung zum Tragen kommt. Und daher glaube ich ebenfalls, dass es nicht auszuschliessen ist, dass dieser Phasenbezug nicht nur zwischen den beiden Ohren funktioniert, sondern auch innerhalb eines Ohrs und somit Kurvenformen von Signalen detektiert werden können, was zumindest vor Jahren bei Fourier bestritten wurde.

Ich glaube nach wie vor, dass zumindest bei Hochtönern Lautsprecher mit grosser Masse nicht in der Lage sind, die Signale phasenrichtig wiederzugeben und dass ich offensichtlich stark auf diese Phasenbezüge anspreche, sodass die Pegelrichtigkeit allein mir nicht genügt, ein Instrument in seiner Natürlichkeit zu erkennen.
Aber gerade dies ist noch ein offener Punkt, den man generell weiter untersuchen könnte.

Hallo richi,

Ich kann nicht mit absoluter Sicherheit ausschliessen, dass ich doch einiges begriffen habe

freut mich, daß du dich durch die Komplexität des Themas nicht abschrecken lässt.

richi44 schrieb:

... Zum Ohr: Ich hatte das mit dem AD-Wandler so interpretiert, dass das Häärchen ein Dauersignal abgeben soll, sobald es feststellt, dass seine Frequenz vorhanden ist. Das wäre unmöglich, weil darin weder eie Phase noch ein Pegel enthalten sein kann. Offensichtlich ist es so, dass eine bestimmte Minimalauslenkung eine 1 setzt. Wird das Ding mit 4 kHz bewegt, sind das 4000 Einsen pro Sekunde. Und offensichtlich ist das Tastverhältnis dieses entstehenden Rechtecks das Mass für die Stärke der Auslenkung. Oder denke ich da schon wieder falsch?

ganz richtig ist das noch nicht.

Das Innenohr führt eine Spektralanalyse (techn. Fouriertransformation) durch.
Jeder Ort auf der Basilarmembran entspricht einem bestimmten Frequenzbereich.

Eine Abbildung der wikipedia zeigt das vereinfacht:

Akustik_Basilarlen2mel2hz.jpg
aus Innenohr#Vom_Schall_zum_Nervenimpuls]http://de.wikipedia.org/wiki/Innenohr#Vom_Schall_zum_Nervenimpuls]Innenohr#Vom_Schall_zum_Nervenimpuls


Die Haarzellen feuern nicht im Takt der Frequenz,
sondern abhängig von der Intensität (Schalldruck), mit der die Basilarmembran ausgelenkt wird, je größer der Schalldruck (in diesem Spektrum) desto öfter.
[Ähnlich wie die Tastzellen auf der Fingerkuppe, je höher der Druck desto stärker der Schmerz.]

Mehr dazu findest du in folgendem Artikel:
Innenohr#Vom_Schall_zum_Nervenimpuls]http://de.wikipedia.org/wiki/Innenohr#Vom_Schall_zum_Nervenimpuls]Innenohr#Vom_Schall_zum_Nervenimpuls

Das Gehirn verarbeitet also keine einzelnen Schallimpulse sondern digitalisierte Abfolgen von Spektralanalysen des Schalldrucks am Trommelfell, die weiter datenkomprimiert und nach bestimmten Kriterien (u.a. Mustererkennung - Sprache) ausgewertet werden.
Die natürliche Form der Signalverarbeitung ist also nicht analog sondern digital.

Diese Zusammenhänge sind schon lange bekannt (seit ca. 25 Jahren und werden an der Uni gelehrt) und keineswegs Spekulationen. In der verlinkten Diplomarbeit habe ich auch keinen Hinweis darauf gefunden, dass diese Grundlagen nur vermutet werden. Schließlich gibt es Anwendungen in der Medizin, bei denen Menschen mit zerstörtem Innenohr der Hörsinn durch direkte Stimulation der Nerven zurückgegeben wird.

Gruß
Franz

@Franz-J.:

Insbesondere wird richtigerweise eine Äußerung zur Phasenkopplung meinerseits korrigiert:

Die Haarzellen feuern nicht im Takt der Frequenz, sondern abhängig von der Intensität (Schalldruck), mit der die Basilarmembran ausgelenkt wird, je größer der Schalldruck (in diesem Spektrum) desto öfter.

Dann halt mal die Frage, wie das Ohr dann die Phasendifferenz detektiert? Dass das erste Schallereignis als solches erkannt wird, ist bekannt. Aber ich kann Richtungsunterschiede, die auf der Phasendifferenz beruhen auch nach einer Viertelstunde noch feststellen, wo ich doch schon längst vergessen habe, wie und wo das erste Schallereignis herkam.
Und noch zu der Uni: Ich habe einfach festgestellt, dass in grossen Teilen des Berichts die Bezeichnung: es wird angenommen, dass... zu lesen ist. Um welche Bereiche es sich im Detail handelt, kann ich jetzt nicht sagen, da mir das ganze für mein (beschränktes) Verständnis mit zu vielen Fremdwörtern gespickt ist. Ich bin Radio-TV-Elektroniker und nicht Mediziner.

(wie heisst es so schön: Er hat und gibt sich Mühe)

@Anbeck: Was, Du kneifst? Jetzt schon?
Lässt mich einfach hängen?
Ich bin auch weder Arzt noch Techniker und muß mich hier durchquälen!

Franz-J. schrieb:

Das Gehirn verarbeitet also keine einzelnen Schallimpulse sondern digitalisierte Abfolgen von Spektralanalysen des Schalldrucks am Trommelfell, die weiter datenkomprimiert und nach bestimmten Kriterien (u.a. Mustererkennung - Sprache) ausgewertet werden. Die natürliche Form der Signalverarbeitung ist also nicht analog sondern digital.

Richtig, eine ganz heiße Nummer. Was das Gehirn da macht würden Informatiker gerne ihren Computern beibringen.

richi44 schrieb:

Und noch zu der Uni: Ich habe einfach festgestellt, dass in grossen Teilen des Berichts die Bezeichnung: es wird angenommen, dass... zu lesen ist.

Das ist bei emprischen Studien aber normal.

Das DUT (Device Under Test) wird verschiedenen, zielgerichteten Tests unterzogen, und aus diesen Tests "versucht" man dann, auf das Verhalten des DUTs zu schließen. Direkt messen ist beim Ohr ziemlich schwierig, weil es noch keiner geschafft hat, ganz viele kleine Sensoren an das Ohr anzuschließen.

Von wegen nie an einer Uni: das macht nichts, viele meiner Kommilitonen haben die Zusammenhänge bis heute nicht kapiert. Rechnen können sie damit, das ist aber schon alles.

Wenn Dich dieses Thema wirklich interessiert dann benutze folgende Schlagwörter bei google:

Signale, Systeme, Systemtheorie, Faltung, Fourier-/Laplace-Transformation & Korrespondenzen, Übertragungsfunktion, Differentialgleichung

Vielleicht hilfts. Aber die Internetquellen zu wissenschaftlichen Themen finde ich selten besonders aufschlussreich. Ganz oben in den Suchergebnissen finden sich meist Erklärungen von Laien (muss ja nicht zwangsläufig schlecht sein), die von Wissenschaftlern sind kostenpflichtig (und oft genug grausam schlecht). Man muss sich halt durchschlagen und nicht entmutigen lassen.

Gruß
Cpt.

Hallo Cpt., hallo Franz-J.,

mir scheint doch für die Diskussion hier (zumindest am Rande) die Frage interessant, in welchen Umfang der Mensch überhaupt Phasendifferenzen wahrnimmt bzw. wahrnehmen kann.
1. Ein LS richtig angeschlossen, einer verpolt: Ein Mono-Signal wird nicht mehr aus der Stereo-Mitte sondern "diffus im Raum schwirrend" wahrgenommen.
Hier spielem meines Erachtens Frequenzauslöschungen im Wiedergaberaum und Rechts-/Links-Differenzen eine Rolle.
2. Beide LS richtig angeschlossen / Beide LS verpolt: IMO kein Klangunterschied festzustellen.
IMO ist es dem Gehör/dem Gehirn schnuppe, ob zuerst ein Wellenberg order ein -tal kommt.
3. Verschiedene Frequenzen, deren Wellen eigentlich zum gleichen Zeitpunkt bei 0 gemeinsam beginnen sollen (Stichwort von KSTR "Pistolenschuss") , werden aus elektronischen oder mechanischen Gründen (leicht) zeitversetzt abgestrahlt:
In welchem Umfang ist das wahrnehmbar (z.B. bestimmte Frequenzbereiche) und wie macht das Gehör/das Gehirn das?
Ich sehe bisher eigentlich nur, dass Sinneszellen im Gehör angeregt werden: Ob dies durch Sog (= Wellental) oder Druck (= Wellenberg) geschieht, ist in meinen Augen doch anscheinend egal - Oder nicht? Oder wird das anderweitig ausgewertet?

Ich fasse noch einmal kurz meinen derzeitigen "Erkenntnisstand" zusammen:
- Erkennung der Frequenz: Welche Sinneszellen feuern?
- Erkennung des Pegels: Wie schnell feuern die Zellen?
(Bitte korrigieren falls falsch!)

@Cpt
Danke, werde es mal versuchen. Und wenn mir bis Weihnachetn genügend Lichter aufgegangen sind, kann ich mir den Christbaum sparen

Hallo zusammen,

Earl_Grey schrieb:

IMO ist es dem Gehör/dem Gehirn schnuppe, ob zuerst ein Wellenberg order ein -tal kommt.

genau, die absolute Phase ist für den Schallempfänger (Ohr, Mikrofon) nicht feststellbar.

Die relative Phase (Zeitverzögerung) hingegen schon.
Für das Richtungshören wird die "interaurare Zeitverzögerung" ausgewertet, die "Zeitdifferenz" die zwischen dem "Empfang" des Schallereignisses am linken und rechten Ohr auftritt.
Bei hohen Frequenzen kann diese mehr als eine Wellenlänge (> 360 Grad Phase) betragen, bei tiefen Frequenzen (Wellenlänge > Ohrabstand) nur einige Grad betragen.

Gruß
Franz

PS: Noch mal ein Link (in der Hoffnung, daß die Forensoftware den nicht total verbiegt):
http://de.wikipedia.org/wiki/Ohr


PPS: Richie, ich schlage vor, dem Thread einen aussagekräftigeren Titel zugeben, da das Kernthema eher die grundsätzlichen Probleme der Wiedergabe akustischer Ereignisse behandelt,
zumindest ihn auf Lautsprecherwiedergabe: richtig ...
zu ändern.

Allgemeiner gefasst geht es m.E. eher darum: kann man ein Hörereignis aufnehmen und technisch reproduzieren?

Franz-J. schrieb:

Für das Richtungshören wird die "interaurare Zeitverzögerung" ausgewertet, ...

Das scheint mir hier aber weniger relevant zu sein, da richis Problem sich ja nur auf einen LS bezieht (bzw. beziehen kann).
Für die Lokalisierung dieses einen LS würde die interaurare Zeitverzögerung sicher eine Rolle spielen, IMO jedoch nicht für "Phasenveränderungen" bei der Wiedergabe (Davon wären schließlich beide Ohren gleichermaßen betroffen).

Ich gehe davon aus, dass wir in richis Fall eher das Problem "Ab wieviel Verzögerung wird durch das Gehirn von einem zweiten Schallereignis ausgegangen?" betrachten müssten.
Obwohl ich glaube, das auch das hier auch keine Rolle spielt: Schließlich sind alle Frequenzen gleichermaßen von Trägheitsproblemen der Chassis bei der Wiedergabe betroffen.

Falls es richis Problem gibt, müsste sich das IMO eher in Richtung "leiernde" Wiedergabe äußern: Schließlich würde(n) - soweit ich das verstanden habe - die Frequenz(en) dadurch "verbogen" werden.

Ich sehe das etwas anders. Erstens haben wir jetzt festgestellt, dass das hörbare Ereignis die zweite Ableitung der Membranposition darstellt und damit (erst durch Integration) die "falsche" Position gehörmässig wieder verschwindet.

Was ich nicht glauben kann, dass die Ohren als Differenzsignal L zu R Phasenfehler bis 4 kHz sollen feststellen können, jedes Ohr für sich aber nicht in der Lage sein soll, eine Phase zu registrieren. Entweder es ist möglich mit der Phase, oder nicht. Wenn schon wäre es ja viel unwahrscheinlicher, dass L zu R geht und innerhalb des Ohres nicht. Umgekehrt wäre logischer und eher denkbar.
Und es ist nun mal eine Tatsache, dass wir die Phase L zu R hören können. Also muss das Ohr irgendwie diese Phase darstellen können.
Es wäre höchstens möglich, dass das Gehirn im Normalfall (oder bei einzelnen Personen) die innerohrliche Phase nicht weiter auswertet, quasi in einem zweiten Schritt, dass sie aber vom Ohr dem Gehirn angeboten wird (werden MUSS). Das wäre meiner Meinung nach eine Möglichkeit, die man untersuchen sollte (ausser es gibt entsprechende Untersuchungen?).

[quote=richi44]Was ich nicht glauben kann, dass die Ohren als Differenzsignal L zu R Phasenfehler bis 4 kHz sollen feststellen können, jedes Ohr für sich aber nicht in der Lage sein soll, eine Phase zu registrieren.[/quote]

Stell Dir einen kontinuierlichen Sinus vor: wie soll das Ohr die Phasenlage feststellen? Die Phase wozu überhaupt? Es hat ja keine Referenz.

Mit zwei Ohren dagegen ist es dagegen möglich, die aus der Laufzeit resultierenden Phase zwischen linkem und rechten Ohr festzustellen.

Gruß
Cpt.

Logisch gibt es bei einem Sinus keinen phasenbezug. Aber ein reiner Sinus ist ja ein wirkliches Ausnahmesignal, das in der Natur eigentlich kaum vorkommt.
Aber es geht ja erst mal darum, dass es dem Ohr generell mal möglich ist, eine Phase festzustellen, die es dann entweder mit einer anderen Frequenz (Oberwelle) im gleichen Ohr oder der gleichen Frequenz im anderen Ohr vergleichen kann. Letzteres ist ja möglich, also muss das Ohr eine Phase irgendwie erkennen können, sonst wäre auch das mit den zwei Ohren nicht möglich.
Gut, man kann nicht unbedingt diese Sache mit Logik angehen, denn ob der Körper logisch konstruiert ist, ist eine andere Frage. Es könnte ja sein, dass das Ohr selbst, Phasen irgendwie auswerten kann (wie gesagt, das MUSS es können), dass aber im Gehirn keine Auswertung der Signale "innerhalb" eines Ohres vorgenommen werden. Nur hätte ich dann beim Klavier keinen Unterschied gehört.

Hallo,

@Anbeck: Was, Du kneifst? Jetzt schon? Lässt mich einfach hängen? Ich bin auch weder Arzt noch Techniker und muß mich hier durchquälen!

meinst du das ist etwas feige von mir?
ich bleibe auf jeden Fall dran und veruche da weiter zu kommen, ich lass dich hier nicht alleine

mfg Andy

Hallo richi,

richi44 schrieb:

Logisch gibt es bei einem Sinus keinen phasenbezug.

es ist aber das Signal, bei dem die Betrachtung der Phase einen Sinn ergibt. Rauschen z.B. kann man keine Phase zuordnen.

richi44 schrieb:

... dass es dem Ohr generell mal möglich ist, eine Phase festzustellen, die es dann entweder mit einer anderen Frequenz (Oberwelle) im gleichen Ohr oder der gleichen Frequenz im anderen Ohr vergleichen kann.

Oberwellen haben keine konstante Phasendifferenz, sie können nur punktuell, z.B. wenn 2 Maxima gleichzeitig am gleichen Ort auftreten, für unendlich kurze Zeit in Phase sein.

richi44 schrieb:

Letzteres ist ja möglich, also muss das Ohr eine Phase irgendwie erkennen können, sonst wäre auch das mit den zwei Ohren nicht möglich.

Dieser Schluß ist unlogisch, etwa wie der: wenn man mit 2 Augen stereoskopisch sehen kann, muß das auch mit einem gehen -was nun mal nicht stimmt.

Ausgewertet wird die Laufzeitdifferenz der beiden Ohrsignale, das bedeutet für einen Sinuston, daß er eine aus der Laufzeitdifferenz resultierende Phasendifferenz haben muß. Da man mittels der Fourieranalyse zeigen kann, daß man jedes Signal aus Sinustönen kombinieren kann, folgt für jeden einzelnen dieser Töne, daß er an den Trommelfellen einen seiner Laufzeitdifferenz entsprechenden Phasenunterschied aufweisen muß.

Mit einem einzelnen Ohr ist das nicht möglich, da dann das Referenzsignal fehlt, zu dem man die Laufzeitdifferenz bestimmen kann.

richi44 schrieb:

Gut, man kann nicht unbedingt diese Sache mit Logik angehen, denn ob der Körper logisch konstruiert ist, ist eine andere Frage.

Doch, man muß logisch vorgehen, der Körper funktioniert nach Naturgesetzen.
Sonst kommt man zu vielen widersprüchlichen Ergebnissen, die zu nichts zu gebrauchen sind.

Gruß
Franz

Ausgewertet wird die Laufzeitdifferenz der beiden Ohrsignale, das bedeutet für einen Sinuston, daß er eine aus der Laufzeitdifferenz resultierende Phasendifferenz haben muß

Eben, da haben wir ja die Auswertung der Phasendifferenz, also muss die Phase der beiden Ohrsignale irgendwie vorhanden sein.
Bei einem impulsartigen Geräusch, also Musik mit Schlagzeug, habe ich ganz klar Punke (Schlagimpulse), die eine Laufzeit zu einander aufweisen. Also kann ich diese Musik orten.
Wenn aber nur ein dauernder und unveränderlicher Sinuston abgespielt wird, habe ich in dem Sinne keine Laufzeit, als es in dem Sinus keine "Fixpunkte" gibt, aus welchen ich die Laufzeit feststellen könnte. Und die Sinusform als solches kann ich nicht unbedingt zur Laufzeitmessung verwenden, oder sehe ich das wieder falsch? Da muss es ja dann die Phasenmessung der Ohren sein, die daraus eine Laufzeit oder was weiss ich generieren, um eine Richtung anzuzeigen.

Und die Sinusform als solches kann ich nicht unbedingt zur Laufzeitmessung verwenden, oder sehe ich das wieder falsch?

wenn der laufzeitunterschied nicht genau eine wellenlänge ist... sollte möglich sein.

bei sehr hoch/tieffrequenten tönen steigt das gehör natürlich aus.

die daraus eine Laufzeit oder was weiss ich generieren, um eine Richtung anzuzeigen.

es geht nicht nur um die laufzeit, die außenohrübertragungsfunktion versieht den sinus mit einigen "beulen". das gehirn weiß, welche art von beule zu welcher einfallsrichtung des schalls gehört.