Ergebnisse des Workshops auf der Hifi-Music-World 2011 - Messungen und Bearbeitungen der Box "Mammut" und deren digitale Korrektur mit Audiovolver
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Ergebnisse des
Workshops auf der Hifi-Music-World 2011
Messungen und Bearbeitungen der Box „Mammut“ und
deren digitale Korrektur mit Audiovolver ©
Dokumentation der Messergebnisse der „Mammut" auf der HMW, 06.11.2011 © definiteAudio GmbH
Dokumentation der Messergebnisse der
„Mammut“ auf der HMW, 06.11.2011
definiteAudio GmbH
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Dokumentation der Messergebnisse der „Mammut" auf der HMW, 06.11.2011 © definiteAudio GmbH Inhalt Inhalt................................................................................................................................2 Messausrüstung ..............................................................................................................2 Hörraum...........................................................................................................................3 Anlagenausstattung.........................................................................................................3 Grundeinstellung und erste Messung ..............................................................................4 Erste Messungen .........................................................................................................4 Amplitudenfrequenzgang .............................................................................................4 Impulsantwort...............................................................................................................5 IACC ............................................................................................................................5 Sprungantwort..............................................................................................................6 Korrektur mit AudioVolver................................................................................................7 Amplitudenfrequenzgänge im Vergleich ......................................................................7 Amplitudenfrequenzgänge rechts/links nach der Optimierung .....................................8 Nachhallzeiten im Vergleich.........................................................................................9 Sprungantworten im Vergleich ...................................................................................11 Zusammenfassung ....................................................................................................13 Messausrüstung Die Messung wurde mit einem, auf das M30BX Messmikrofon der Firma Earthworks kalibrierten Messmikrofon durchgeführt. Die Messergebnisse wurden mit Acourate visualisiert. Die Messung erfolgte mit einem logarithmischen Sinus (60s Sweep). Aus dem gemessenen Signal wurde mittels Faltung mit der Inversen des logarithmischen Sinus die Impulsantwort errechnet. definiteAudio GmbH – Peter-Vischer-Str.2 – 91056 Erlangen Tel/Fax: 09131-758691 – Mail: info@definiteAudio.de Seite 2
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Hörraum
Die Messung erfolgte im Raum 202 des Commundo Tagungshotels Stuttgart. Es
ist ein rechteckiger Raum mit 88qm und ca. 6m Breite. Die Lautsprecher standen
an der Schmalseite des Raumes. Der Raum war bestuhlt und mit Besuchern
gefüllt.
Die Akustik wirkte nicht auffällig hallig oder bedämpft.
Abbildung 1: Hörraum und Anlagenausstattung
Anlagenausstattung
Als Lautsprecher kommt der Gewinner des DIY-Lautsprecher-Contests 2011
zum Einsatz, die „Mammut“. Es ist ein sehr ungewöhnliches
Lautsprecherkonzept.
Ein, mit einem Lowther / FS PM4A (Voxativ) bestücktes Horn strahlt nach oben.
Über dem Horn ist eine Plexiglasplatte montiert, die den Schall nach vorne
umlenkt.
Im Bass kommen zwei SP10A / 302 PA von IMG Stage Line zum Einsatz, die in
ein gefaltetes Horn montiert sind. Die Hornkonstruktion ist auf eine untere
Grenzfrequenz von 50Hz abgestimmt.
Als Antrieb diente der Digitalverstärker S30 von SUMOH mit 2 x 30W Leistung.
Er konnte wegen des sehr hohen Wirkungsgrades der Lautsprecher mühelos
den großen Raum beschallen.
Als Musikquelle (Streaming) und als Raumkorrektur kam ein AudioVolver-Basic
zum Einsatz, der über ein S/PDIF Kabel mit der Endstufe verbunden war. Die
Lautstärkeregelung erfolgte verlustfrei über den AudioVolver.
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Grundeinstellung und erste Messung
Erste Messungen
Gerd Lommersum von ASE führte erste Messungen an der Box durch und stellte
aufgrund einer starken Amplitudenverringerung bei 500Hz eine Verpolung des
Lowther-Treibers fest. Vor den anschließend im Raum durchgeführten
Messungen wurde diese Verpolung korrigiert.
Amplitudenfrequenzgang
Die Darstellung des Amplitudenfrequenzgangs erfolgt geglättet. Als
Glättungsverfahren kam FDW von Acourate zum Einsatz. Der
Amplitudenfrequenzgang ist relativ, nicht absolut aufgetragen.
Abbildung 2: Amplitudenfrequenzgang Original: Rot = Linker Kanal, Grün= Rechter Kanal
Die „Mammut“ ist ein Lautsprecher, der eine starke Bündelung der Schallkeule
aufweist. Geringste Fehler bei der Einwinkelung führen daher zu einer deutlich
sichtbaren Verringerung des Hochton-Pegels. Aus Zeitgründen wurde auf eine
100% korrekte Einwinkelung verzichtet und der etwas leisere Hochtonbereich der
rechten Box oberhalb von 10kHz akzeptiert.
Schön zu sehen ist, dass das Bass-Horn eine Grenzfrequenz von ca. 45 Hz hat.
Der Amplitudenfrequenzgang bis 500Hz ist geprägt von Raumeinflüssen und
unter Umständen auch von der Geometrie des Basshorns. Er ist sehr
unregelmäßig mit Schwankungen von über 6dB.
Oberhalb von 500Hz wird das Verhalten etwas gleichmäßiger.
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Impulsantwort
Abbildung 3: Impulsantwort Original 10ms: Rot = Linker Kanal, Grün= Rechter Kanal
Störende Reflexionen treten in den ersten 10ms praktisch keine auf. Innerhalb
der ersten Millisekunde ist das Signal etwas unruhig, was auf Reflexionen im
Schalltrichter des Lowther hindeutet.
Auffällig ist jedoch, dass bereits vor dem Hauptimpuls kleinere Vorschwinger zu
sehen sind. Sie resultieren vom Schall, der um die Enden des senkrecht nach
oben strahlenden Horns nach vorne gebeugt wird. Nachdem diese Anteile nicht
über den Reflektor laufen, sind sie früher am Messpunkt als der über den
Reflektor abgestrahlte Hauptimpuls. Es handelt sich hierbei um Anteile niedriger
Frequenz.
IACC
Je geringer der Unterschied zwischen den Impulsantworten des rechten und des
linken Kanals am Hörplatz ist, umso besser gelingt einem HiFi-
Wiedergabesystem die akustische 3D-Raumdarstellung.
Der IACC-Wert (Interaural Cross Correlation, Wertebereich 0% bis 100%)
berechnet sich aus dem Unterschied zwischen den Messungen der linken und
der rechten Impulsantwort. Er ist das Maß für die Qualität der erzielbaren 3D-
Raumdarstellung eines HiFi-Wiedergabesystems.
Folgende Tabelle gibt Auskunft über die Klassifizierung des IACC-Wertes.
< 60% schlecht
> 60% gut
> 70% sehr gut
> 80% exzellent
> 90% spektakulär
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In Wohnräumen ist unter besten Bedingungen allerhöchstens ein Wert von 75%
erreichbar. In einem akustisch behandelten Studio kann man jedoch unter guten
Bedingungen IACC-Werte von über 90% erreichen, was sich dann in einer
überwältigenden 3D-Raumdarstellung äußert.
Die durchgeführte Messung liefert einen guten IACC-Wert von 72,0%. Der Wert
des IACC im Nahbereich (bis 10ms) ist mit 82,3% allerdings noch einmal höher.
Sprungantwort
Abbildung 4: Sprungantwort Original 10ms: Rot = Linker Kanal, Grün= Rechter Kanal
Die ideale Kurvenform der Sprungantwort wäre ein steiler Sprung nach oben und
ein expotenzieller Abfall innerhalb der ersten 10ms. Dieses Verhalten ist bei der
durchgeführten Messung nicht sichtbar.
Vielmehr zeigt sich zunächst eine kleine Erhebung von den gebeugten
Schallanteilen am Horn, dann der Doppelsprung des Lowther (wegen der beiden
Konusse sieht man zunächst das Signal des inneren und dann das des äußeren
Konus) und erst ca. nach 3ms wird das Ergebnis des Basshorns sichtbar.
Akustisch führt die gemessene Sprungantwort dazu, dass sich punktuelle
Ereignisse, wie z.B. das Anzupfen einer Kontrabasssaite oder das Anschlagen
einer Trommel, immer etwas verwaschen anhören.
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Korrektur mit AudioVolver
Aus der oben präsentierten Messung wurde mit Acourate ein Optimizer
berechnet der Frequenz- und Zeitverhalten der Lautsprecher - Raumkombination
unter Hinzunahme des AudioVolvers optimiert.
Zur Erzielung eines etwas volleren Basses wurde die Zielkurve (braun in
Abbildung 5) unterhalb von 100Hz leicht angehoben.
Der IACC-Wert konnte durch den Optimizer auf 76,9% erhöht werden, im
entscheidenden Bereich bis 10ms sogar auf 86,7%.
Amplitudenfrequenzgänge im Vergleich
Abbildung 5: Amplitudenfrequenzgang:
Rot = Linker Kanal mit Optimizer, Türkis= Linker Kanal Original
Es wird deutlich, dass beim linken Kanal mit dem AudioVolver ein sehr
ausgeglichener Amplitudenfrequenzgang erzeugt werden kann. Der unruhige
Amplitudenfrequenzgang im Bass konnten nahezu vollständig geglättet werden.
Auch der ungleichmäßige Amplitudenfrequenzgang über 500Hz konnte deutlich
verbessert werden.
Der Höhenabfall oberhalb von 15kHz wurde bewusst nicht korrigiert.
Ein ganz ähnliches Bild ergibt sich auch für den rechten Kanal.
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Abbildung 6: Amplitudenfrequenzgang:
Grün = Rechter Kanal mit Optimizer, Schwarz= Rechter Kanal Original
Amplitudenfrequenzgänge rechts/links nach der Optimierung
Abbildung 7: Amplitudenfrequenzgang mit Optimizer: Rot = Linker Kanal, Grün = Rechter Kanal
Insgesamt ergibt sich nach der Optimierung mit dem AudioVolver ein nahezu
perfekter Amplitudenfrequenzgang, der sich weitestgehend innerhalb eines 2dB
Bandes bewegt und bei dem sich beide Kanäle nahezu identisch verhalten. Die
untere Grenzfrequenz (-3dB) des Gesamtsystems liegt bei 41Hz.
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Nachhallzeiten im Vergleich
Die Optimierung mit dem AudioVolver nimmt Einfluss auf die Anregung des
Raumes über die Lautsprecher und wirkt sich damit automatisch auf die
Nachhallzeiten aus, die beim Abspielen von Musik über die Lautsprecher hörbar
sind.
Aus den beiden folgenden Abbildungen wird ersichtlich, wie der AudioVolver die
Nachhallzeiten bei tiefen Frequenzen deutlich verringert. So konnte die lange
Nachhallzeit unter 250Hz um ca. 0,2s reduziert werden.
Die Reduzierung der Nachhallzeit äußert sich in einer sehr viel natürlicheren und
trockeneren Basswiedergabe.
Es ist jedoch anzumerken, dass trotz der mit dem AudioVolver erzielten
Verbesserungen, die Nachhallzeit im Bass nur noch knapp im Toleranzbereich
für diesen Raum liegt. Dagegen ist der Mitteltonbereich zu trocken. Der Raum ist
daher nicht wirklich ideal zur Demonstration von Lautsprechern geeignet.
Abbildung 8: Nachhallzeiten im Vergleich:
Rot = Linker Kanal Original, Grün= Linker Kanal mit Optimizer
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Abbildung 9: Nachhallzeiten im Vergleich:
Rot = Rechter Kanal Original, Grün= Rechter Kanal mit Optimizer
Abbildung 10: Nachhallzeiten mit Optimizer :
Rot = Linker Kanal, Grün= Rechter Kanal
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Sprungantworten im Vergleich
Wie man Abbildung 4 entnehmen kann, ist die Sprungantwort geprägt von dem
deutlich nach dem Hochtöner einsetzenden Bass-Horn.
Abbildung 11: Sprungantwort 10ms:
Rot = Linker Kanal mit Optimizer, Blau= Linker Kanal Original
Durch den Einsatz des AudioVolvers hat sich die Sprungantwort dem Ideal stark
angenähert. Der Anstieg der Treiber fällt nun perfekt zusammen, so dass sich
eine saubere Sprungflanke ergibt. Der nachhängende Bass ist jetzt perfekt in die
Sprungantwort integriert und die zu früh kommenden Signale durch die Beugung
nahezu verschwunden.
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Abbildung 12: Sprungantwort 10ms:
Grün = Rechter Kanal mit Optimizer, schwarz= Rechter Kanal Original
Abbildung 13: Sprungantwort mit Optimizer 10ms: Rot = Linker Kanal, Grün = Rechter Kanal
Ab dem Sprung sind in den ersten 3ms die Signale des linken und des rechten
Kanals nahezu gleich. Was eine perfekte 3D Abbildung garantiert.
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Zusammenfassung
Die Herausforderungen bei dieser Optimierung war wegen seiner Größe weniger
der Raum. Spannend war, ob die Linearisierung des Amplitudenfrequenzgangs
und die Optimierung des Zeitverhaltens dieser außergewöhnlichen Box gelingen.
Mit Hilfe des AudioVolvers konnte beides zu einem Grad erzielt werden, der ein
außergewöhnlich gutes Hörergebnis ermöglichen sollte.
Die Unregelmäßigkeiten im Amplitudenfrequenzgang konnten praktisch in einem
Bereich von 2dB gehalten werden.
Erfreulich war, dass die Optimierung des Zeitverhaltens so perfekt funktioniert
hat und dass sogar die, durch die Beugung entstehenden frühen Signalanteile
nahezu vollständig eliminiert werden konnten.
Durch seine Zeitoptimierung gelingt dem AudioVolver die Erzeugung eines
nahezu perfekten Sprungs und damit die elektronische Ausrichtung der Treiber in
einer akustischen Ebene. Der nachhängende Bass wird durch die Zeitkorrektur
perfekt in das Gesamtergebnis integriert.
Anmerkung des Autors:
Das Akustische Ergebnis bestätigte in jeder Hinsicht die messtechnisch
nachgewiesenen Verbesserungen. Selten habe ich bei den inzwischen über 170
Optimierungen mit dem AudioVolver einen derart dynamischen und korrekt
klingenden Lautsprecher vor mir gehabt. Meine Gratulation gilt dem Entwickler
dieses wirklich außergewöhnlichen Schallwandlers, der mit dem AudioVolver zu
ungeahnten Höhenflügen ansetzen kann. Für mich war es Gänsehaut pur!
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