Dig. Frequenzweiche, falls es interessiert ...

[generator 0]

Hallo Gemeinde,

 

vor einiger Zeit war obiges Thema ja mal aktuell. Es ging um Behringer und Konsorten, später um Software-Updates, IIR, FIR usw.

 

Inzwischen habe ich was eigenes auf die Beine gestellt mit einem billigen Evaluation board von Analog Devices. Die Platine hat vier Eingänge und sechs Ausgänge für Audio sowie noch einige Buchsen für Videoverarbeitung.

 

Die Frage für mich war, welchen Einfluss die digitalen Filter auf den Klang haben. Dazu konnte ich ja bereits mit der Behringerweiche einige Erfahrung sammeln. Leider jedoch bietet die DCX2496 nur IIR Filteralgorithmen, keine FIR, also nur Filter, die in ihrer Charakteristik analogen Filtern nachempfunden sind. Deshalb war speziell das Thema FIR Filter wichtig.

 

Lautsprechertechnisch habe ich große elektrostatische Mittelhochtöner, die sich ab ca. 200Hz einblenden, kombiniert mit 25er Bässen in geschlossenen Gehäusen, dazu eine Säule aus Dipoltieftönern. Jedes Chassis hat eine eigene Endstufe mit reichlich Leistung. Ihre Signale beziehen die Endstufen aus der digitalen Aktivweiche. Soviel zum Aufbau.

 

In der letzten HobbyHifi steht ja etwas drin über ein Digitalweichenprojekt. Allerdings auch wieder nur mit IIR Filtern. Ich sehe in der Weiche keinen besonderen Vorteil gegenüber der Behringerweiche. Sie ist sogar weniger flexibel. Es steht dort sinngemäß geschrieben, dass FIR Filter klanglich recht problematisch seien und deshalb IIR Filtern der Vorzug gegeben wird.

 

Das ist allerdings, nachdem ich nun selbst eine FIR Weiche in Betrieb habe, ganz und gar nicht meine Meinung!! Ich habe eher den Eindruck, dass schlechte Argumente vorgeschoben werden, um die problematischere Programmierung der Filter zu verdecken. Das ist nämlich deutlich komplizierter als bei IIR Filtern und vor allem beim Filtern erheblich rechenintensiver.

 

Und wie klingt es nun mit FIR Filtern? In meinem Aufbau ist der Fortschritt tatsächlich "umwerfend". Eine "Impulstreue", wie ich sie an demselben Aufbau noch nicht gehört habe. Mit den Eseln war das ja vorher schon nicht ganz schlecht, aber die Filter konstanter Gruppenlaufzeit setzen nochmal einen oben drauf. Bei sonst gleicher Anordnung sind Räumlichkeit und vor allem die "empfundene Impulswiedergabe" einiges besser als mit der IIR-Behringerweiche, welche schon eine Verbesserung gegenüber meiner vorherigen Analogweiche war.

 

Ich kann deshalb allen Verfechtern sogenannter "impulsrichtiger" oder "zeitrichtiger" Lautsprecher nur ans Herz legen, sich mal sowas zu beschaffen. DAS ist Fortschritt! Digitaltechnik setzt hier am richtigen Punkt an, nämlich am Ausgleichen frquenzabhängiger Laufzeiten, was mit keiner analogen Technik, auch nicht mit Weichen flacher Steigung oder fast ohne Filterung zu erreichen ist.

 

Es läuft jetzt die Weiche mit ihren Übergängen, außerdem einige parametrische Filter, low- und highshelvingfilter beliebiger Steigung zum Ausgleichen kleinerer Frequenzgangfehler, die ich wahlweise einbinden kann. Letztere sind allerdings der Einfachheit halber noch in IIR Technik. Bei kleinen Eingriffen ist der Phasenfehler aber relativ gering, so dass man das möglicherweise verschmerzen kann. Weiterhin sind Delays implementiert, mit denen Laufzeitunterschiede zwischen Tief- und Hochtöner durch räumlichen Versatz ausgeglichen werden können.

Insgesamt ist dies ein mächtiges Instrument, mit dem man gegenüber analoger Schaltungstechnik einige Vorteile erzielen kann.

 

Den Machern der Hobbyzeitschriften und Euch kann ich deshalb nur ans Herz legen, so etwas mal zu bauen und zu vertreiben. In der HobbyHifi wurde ja bereits ein Anfang gemacht. Es lohnt sich auf alle Fälle und ich wette, dass der Zuspruch riesig sein wird!

 

Gruß

Marc

 

P.S.: Warum funktioniert das Forenskript eigentlich mit Opera nicht? Das nervt irgendwie ...

[h_reith 3]

Hallo Marc,

 

welches "billigen Evaluation board von Analog Devices" hast du benutzt?

Kannst du mir die Nummer geben, damit ich mir da mehr Infos besorgen kann?

Ohne zu wissen, welches Board das war und was das macht/kann ist bleibt es etwas abstrakt.

 

Danke

[generator 0]

Hallo h reith,

 

das board heisst ADSP533 EZ-Kit light mit Blackfin DSP. Die Hardware ist gerade so gemacht, dass es funktioniert. Ist eben nur ein Demoboard! Gemeinsames Netzteil für alles, einfache OPs, Klaus W. würde auch die Elkos und Koppel-Kos bemängeln ... usw. Klanglich sollte es meines Erachtens noch besser gehen. Ich arbeite dran ... Offenbar bringen die Filter aber schon solche Fortschritte, dass sich die rudimentäre Hardware trotzdem gut anhört.

 

Gruß

Marc

[andreasw 1]

Hallo

 

"Ich habe eher den Eindruck, dass schlechte Argumente vorgeschoben werden, um die problematischere Programmierung der Filter zu verdecken. Das ist nämlich deutlich komplizierter als bei IIR Filtern und vor allem beim Filtern erheblich rechenintensiver."

 

Hast recht!

Timmi will ja mit dem Hersteller zusammen diese Digitalweiche vermarkten (steht ja auch im Text)

Insgesamt kann ich zu dem Digitalprojekt nur sagen, daß ich beim Lesen öfter mal den Kopf geschüttelt hab.

Echt wahr, hat so ein "Gerät" in der Hand, und realisiert dämliche Filtercharakteristiken, komische Trennfrequenzen (also alles meiner persönlichen Meinung nach...ich hätts anders gemacht, aber egal) , aber das Endergebnis wird wieder über den Klee gelobt.

Naja, wills ja hernach verkaufen ;-).

 

gruß

Andi

[FuManChu 0]

Hallo zusammen,

 

also ich bin mit einem HTML Editor überfordert und müsste schon auf fertige Lösungen zurückgreifen.

Heying bietetet ein Board mit dazugehöriger Software an, http://www.dse-heyink.de/DSEProFRQ.htm, meint ihr das taucht was?

 

Gruß

 

Peter

[high_end_newbie 0]

Ich hab da mal ne Frage, weiss zwar nicht ob das jetzt dazu passt. Wie sieht das eigentlich aus mit Regelung, ich habe vers. komerzielle aktiv LS gefunden die mit einer Regelung durch Sensoren arbeiten, nach Auskunft eines E-Shops erübrigt sich damit viele Probleme der Raumakustik (zu kleine Räume z.. Ist das auch diy mässig umsetzbar? Funktioniert eine Regelung nur mit normalen aktiv Weichen oder auch mit digitalen? Ich dacht nur wen man schon versucht das beste zu machen dann sollte man diese Möglichkeit auch beachten, da Backes&Müller und Silbersand, die ja angesehene aktiv LS Hersteller sind ebenfalls mit dieser Technologie arbeiten.

MFG

Dominik

 

Die Heyink Sache würde mich auch interessieren, da bekommt man ja erstklassige DAC`s und eine FIR kompatible Weiche mit Software zu einem Behringer endlichen Preis oder sehe ich das Falsch?

[FuManChu 0]

Hallo Dominik,

 

die Sensorlegelung hat hier schon jemand versucht, ich weiß aber nicht mehr wer und was daraus geworden ist. So ohne weiteres ist das aber sicher nicht zu realisieren, da kommt schon Einiges know-how zusammen, als Newbie brauchst du da gar drüber nachdenken. Du mußt wissen wie du es machen willst, dann die Hardware zusammen suchen, und zuletzt die Software selber schreiben.

 

Die Preise bei Heying weichen denen von Behringer ordentlich nach oben ab, für ein paar Hundert €'s bekommst du dort ein Netzteil, nicht mehr.

 

 

Gruß

 

Peter

[h_reith 3]

Hi ??,

 

Eine Regelung beruht auf dem Prinzip, dass man einen "Ist-Wert" misst, ihn mit einem "Soll-Wert" vergleicht und das invertierte "Fehlersignal" mit in das System einspeist. Das funktioniert natürlich nur, wenn dieses Fehlersignal rechtzeitig eingespeist werden kann und nicht erst dann, wenn der Fehler schon lange "Vergangenheit" ist.

Genau das ist das Problem bei Lautsprechern. Diese haben erhebliche Totzeiten und eignen sich von daher eigentlich nur im Bass zur Kombination mit einer Regelung.

Ob der Regler dabei analog oder digital arbeitet, ist zunächst zweitrangig. Allerdings haben digitale Regler oft selbst erhebliche Laufzeiten, so dass diese für den Einsatz bei Lautsprechern sehr ungeeignet sind.

 

Was man digital gut machen kann ist eine Steuerung. Hierbei wird das Signal im vorraus schon so "verbogen" dann es dann zusammen mit dem Lautsprecher wieder stimmt. Das geht bei linearen Eigenschaften wie Frequenz- und Phasengang wunderbar (sowohl analog als auch digital).

Problematisch sind nichtlineare Eigenschaften, da sich diese im Betrieb oft deutlich verändern. Von daher kann man hierfür kaum geeignete Steuerungen entwickeln.

Mit den Raumeinflüssen wird das auch gerne über eine Steuerung erledigt. Dabei werden Freuenzbereiche, in denen der Raum eine Überhöhung erzeugt entsprechend geringer angesteuert und umgekehrt.

Allerdings basieren diese Techniken auf einem eingeschwungenen Zustand, wie man ihn bei Musik nur selten findet.

 

Im Bassbereich kann man solche Techniken aber recht gut nutzen. Man kann die "statischen Parameter" des Systems durch geeignete Steuerungen schon mal deutlich linearisieren und dann den Rest ausregeln. Als Sensor kann man z.B ein kleines Mikro in der Nähe oder auf der Membran benutzen. Damit kann man dann Freuquenz- Phasen- und Klirrverhalten oft deutlich verbessern. Auch bezüglich der Raumprobleme können solche Systeme etwas helfen: Wenn die Schallwellen an den Zimmerwänden reflektiert werden und zurück zum Lautsprechern gelangen, dann wird dieses Störsignal ja auch empfangen und entsprechend gegengeregelt. Wir haben hier also in geringem Umfang einen aktiven Absorber. Eventuell ist das neben dem besseren Frequenz- Phasen- und Klirrverhalten auch ein Grund, warum solche Systeme oft einen recht guten Bass erzeugen.

 

Universelle Regelungen wird es aber kaum geben, das sowas nur dann wirklich gut ist, wenn es genau angepasst ist. Naja, eventuell sollte man sowas hier mal machen?

[andreasw 1]

Hallo

 

"Eine Regelung beruht auf dem Prinzip, dass man einen "Ist-Wert" misst, ihn mit einem "Soll-Wert" vergleicht und das invertierte "Fehlersignal" mit in das System einspeist. Das funktioniert natürlich nur, wenn dieses Fehlersignal rechtzeitig eingespeist werden kann und nicht erst dann, wenn der Fehler schon lange "Vergangenheit" ist.

Genau das ist das Problem bei Lautsprechern. Diese haben erhebliche Totzeiten und eignen sich von daher eigentlich nur im Bass zur Kombination mit einer Regelung."

 

Naja, das kann man eigentlich fast nicht so stehen lassen, meinst Du nicht?

Es ist eben nicht so, wie die Gegner von Gegenkopplungen immer wieder falsch behaupten, daß ein Fehler "nachträglich" kompensiert wird, sondern daß eine Gegenkopplung einen Fehler an seiner Entstehung hindert. Der Regelkreis muß natürlich schneller sein, als das System, das geregelt wird. Die durch die obere Grenzfrequenz der Regelung vorhandene Phasenverschiebung muß klein genug sein (Phasenreserve). Dann gibts im genutzten Frequenzbereich auch keine Probleme.

Bassfrequenzen sind für elektronische Regelkreise eher "quasistatische Zustände" als echte dynamische Signale ;-).

Probleme gibts eher mit der Signalaufnahme. Mikros sind wahrscheinlich weniger geeignet, weshalb die Hersteller von geregelten LS mehr in Richtung Beschleunigungsaufnehmer oder induktive/kapazitive Bewegungssensoren arbeiten.

Der schon abgestrahlte Schall ist in der Tat "Vergangenheit".

Es gibt/gab zwar LS, die so gearbeitet haben, aber die sind wieder verschwunden. Mit Mikrophon als Sensor wird ja auch irrtümlich der Raumschall (Reflexionen) versucht zu kompensieren. Macht nur unsinnig Fehler.

Der Beteiber eines Ladens hat mir mal erzählt, daß sie längere Zeit Probleme mit Bass in einem bestimmten Hörstudio hatten, und nicht draufkamen, woher das Problem kam. Die dort aufgestellte und eingeschaltete Backes&Müller hatte der Bass von anderen Lautsprechern bei Vorführungen einfach "weggesaugt", bzw komische Effekte gemacht.

 

 

gruß

Andi

[h_reith 3]

Hi Andi,

 

in einem anderen Beitrag sind mir die Leute weggelaufen, weil ich was von komplexer Matrix, Strahlungsimpedanz .... geschrieben habe. Darum habe ich es jetzt etwas lockerer probiert. Der Eintrag von "high_end_newbie" hat sich so gelesen, als ob ich da besser nicht zu technisch bleiben sollte.

Ansonsten bin ich alles andere als ein Gegner von Gegenkopplungen. Eigentlich kenne ich niemanden, der Nachrichtentechnik oder was vergleichbares studiert hat und dann zu pauschalem dafür/dagegen neigt. Man kennt die Wirkungsweise und die Grenzen.

 

Wichtig war die Mitteilung, dass es da bei Lautsprechern gewisse Grenzen gibt und dass es darum in Bass besser funktioniert und weiter verbreitet ist als bei Hochtönern. Von den Parzialschwingungen und anderen Problemchen mal ganz abgesehen..

 

Bewegungs- und/oder Beschleunigungsaufnehmer setzen meist auch speziell gefertigte Chassis vorraus, was dem Selbstbau natürlich etwas entgegensteht. newbie hat ja gerade "Ist das auch diy mässig umsetzbar? " wissen wollen und da bleibt eigentlich nur noch die Sache mit dem Mikro.

 

Das was du als "irrtümlicher Raumschall" und "..weggesaugt" beschrieben hast, war der von mir angedeutete Effekt mit dem Arbeiten als aktiver Absorber. In einem Raum mit 25 Lautsprechern kann das stören, im Wohnzimmer aber durchaus von Vorteil sein!

[generator 0]

Hallo Peter,

 

>Heying bietetet ein Board mit dazugehöriger Software an,

>http://www.dse-heyink.de/DSEProFRQ.htm, meint ihr das taucht

>was?

 

die Lösung sieht mir verdächtig nach IIR Filtern aus. FIR Filter erfordern schon einen etwas größeren Aufwand als mal eben mit der Maus ein Fenster aufziehen und auf den Knopf drücken ...

 

Gruß

Marc

[FuManChu 0]

Hallo Marc,

 

wäre ja auch zu schön gewesen! Zusammen mit dem Wandler und einer digitalen Quelle die Chassis direkt ansteuern.

 

Auf seinen IO Karten benutzt Heying FIR Filter, außerdem bietet er professionelle Softwareentwicklung an. Nur kann ich da leider gar nichts einschätzen, außer dem DAC, der sicher ziemlich gut sein dürfte.

 

 

Gruß

 

Peter

[der uli 0]

Vielleicht war ich derjenige, der was über Regelungen an Lautsprechern geschrieben hat? Oder war das in einem anderen Forum? Egal. Jedenfalls bastele ich an sowas.

 

Kann mich den Anderen in punkto Regelung meist anschliessen:

- Ohne Sensor auf Membran ist bei 1-2 kHz Schluss.

- Die bezahlbaren Elektret-Kapseln können normal nur ca. 120 dB, mit Linkwitz' Modifikation etwa 140 dB. Das ist verflixt wenig, denn man muss extrem dicht an die Membran heran, damit die obere Grenzfrequenz der Regelung nicht noch mehr leidet.

- Das ganze ist regelungstechnisch ein ungewöhnliches Problem (nichtlineare Strecke, Totzeit, Hochpassverhalten, ...). Ich habe eine ganze Uni-Fachbereichs-Bibliothek vergeblich nach hilfreichen Büchern durchsucht.

- Standard- Reglungs- Lösungen wie PID oder Polverschiebung verbiegen entweder den Frequenzgang so, dass ein zusätzliches Entzerr-Filter nötig ist, oder sie lassen das Chassis deutlich verzerren.

 

Mit anderen Worten, so bald kann ich noch keine selbstbautaugliche Lösung anbieten. Und wenn ich eine fände, sollte ich erst mal damit zum Patentamt

 

 

 

[lenz 0]

Hallo Marc

Siehst du,jetzt sind wir doch plötzlich gar nicht mehr soweit auseinander.Laßt uns gemeinsam ein Projekt davon machen.

Hast du schon mal überschlagen was so ein Teil,bereinigt um die überflüssige Peripherie,letztendlich kosten würde?!

Die Kosten für die Bauteile würden es sogar erlauben,jeden Kanal getrennt zu "bearbeiten" und die Rechenleistung (falls der Chip das erlaubt;es muß ja nicht unbedingt einer von AD sein,auch die TI und Motorola`s sind up to date)voll auf einen Kanal zu konzentrieren (siehe z.B. DSP24 von LAB.Gruppen;obwohl der schon etliche Jahre auf dem Buckel hat).

Mail mich doch einfach mal an.

 

Gruß

Lenz

 

[om 0]

Hallo Generator,

 

Hättest Du für einen Ahnungslosen vielleicht mal eine ganz kurze Erklärung wie die Programmierung so eines Boards vorgenommen wird?

 

Schließt man es an den PC an und nimmt die Eingabe dann über ein Menuefenster der Board-Software vor ?

 

.... Null Schimmer.... :-(

 

Dank & Gruß

 

Tom

[generator 0]

Hallo Lenz!

 

>Siehst du,jetzt sind wir doch plötzlich gar nicht mehr soweit

>auseinander.Laßt uns gemeinsam ein Projekt davon machen.

 

Nicht mehr so weit auseinander ... nicht wirklich!

Ich bin wie Du ein schlechter Hund und habe erwartet, dass Du Dich zu Wort meldest.

Für alle anderen verweise ich auf folgenden thread:

 

http://www.audiomap.de/forum/index.php?az=...15890&mode=full

 

Du glaubst doch nicht allen Ernstes, dass ich -nach Deiner Reaktion- mit Dir noch ein Projekt aufziehe? Vielen Dank für das Angebot - kein Interesse.

 

>Hast du schon mal überschlagen was so ein Teil,bereinigt um

>die überflüssige Peripherie,letztendlich kosten würde?!

 

Nicht der Rede wert. Deutlich billiger als Behringer. Das Know-how steckt in der Programmierung.

 

Viele Grüße, Marc

[FuManChu 0]

>>Schließt man es an den PC an und nimmt die Eingabe dann über ein

>>Menuefenster der Board-Software vor ?

 

Nö, die Software schreibt er selber.

 

 

Gruß

 

Peter

[om 0]

>>>Schließt man es an den PC an und nimmt die Eingabe dann

>über ein

>>>Menuefenster der Board-Software vor ?

>

>Nö, die Software schreibt er selber.

 

Hallo Peter,

 

.... thanks.

 

Dazu eine Nachfrage:

 

Ist diese selbst geschriebene Software jetzt als das individuelle Filter für eine Box zu verstehen, oder die Grundlage für das Programmieren der Filter.

 

Grüße

 

Tom

 

[FuManChu 0]

Hallo Tom,

 

die Grundlage, also die "Programmierplattform" liefert der Hersteller des Boards. Auf der Grundlage schreibt Marc individuell die Filter für seine LS. Da steckt schon Gehirnschmalz dahinter!

 

Ein DSP das universell einsetzbar ist war die Diplomarbeit eines Mitarbeiters bei HiFish. Die Markteinführung wird schon seit zig Jahren angekündigt....da gibbet wohl offenkundige Schwierigkeiten bei der Realisierung.

 

 

Gruß

 

Peter

[FuManChu 0]

Hi,

 

ich sach doch dass er das vergessen kann .

 

So mal eben eine geeignete Regelung ersinninen liegt ein ganzes Stück außerhalb der üblichen diy Möglichkeiten.

 

Gruß

 

Peter

[generator 0]

Hallo Peter und Tom,

 

schön, dass Peter mir schon die Arbeit abnimmt ;-)

 

>die Grundlage, also die "Programmierplattform" liefert der

>Hersteller des Boards. Auf der Grundlage schreibt Marc

>individuell die Filter für seine LS. Da steckt schon

>Gehirnschmalz dahinter!

 

Im Prinzip richtig. Allerdings sind die Filter dabei noch das einfachste. Das Board ohne Filter überhaupt erstmal in Gang zu bringen mit all den I/Os, Schnittstellen usw. ist nicht ganz einfach und ohne Hintergrundwissen bzw. Vorwissen reicht das mitgelieferte Handbuch bei weitem nicht aus.

 

Gruß

Marc

[om 0]

Hallo Marc,

 

nochmal eine Nachfrage:

 

Willst Du so eine DSP-Weiche nach und nach zur Serienreife entwickeln ?

 

Wenn nicht, gibt es solche Weichen mit IFR- plus FIR-Eigenschaften

irgendwo bereits zu kaufen ?

 

Grüße von

 

tom

[FuManChu 0]

Hi Tom,

 

der aktuelle Behringer Ultracurve wird dir für ein paar Hunderter überall hinterhergeschmissen, Raumkorrektur inclusive. Ein sehr brauchbares Messmicro bekommt du dort auch für kleines Geld.

 

Das ist die mit großem Abstand günstigste Lösung, Seriengeräte die mit FIR Filltern arbeiten kosten richtig Asche.

 

 

Gruß

 

Peter

[generator 0]

Hallo Tom,

 

>Willst Du so eine DSP-Weiche nach und nach zur Serienreife

>entwickeln ?

 

nein. Mein Einzelstück ist bereits in Betrieb und wird nach und nach weiterentwickelt. Für mich!

Ich habe nicht vor, es zu verkaufen.

 

>Wenn nicht, gibt es solche Weichen mit IFR- plus

>FIR-Eigenschaften

>irgendwo bereits zu kaufen ?

 

Es gibt die Behringer DCX2496, die für ihr Geld unschlagbar gut ist. Hat sogar Digitaleingang und spart damit zwei unnötige Wandlungen bei CD. Habe ich für 360,- neu gekauft.

Da kannst Du alles mit machen, außer FIR Filtern.

 

Wie Peter schon gesagt hat, sind kommerzielle Weichen mit FIR unbezahlbar, schau Dir z.B. den Klein und Hummel Lautsprecherconrtoller an.

 

Gruß

Marc

[bandini 0]

Hallo

Bin neu hier im Forum,da angelockt durch dieses Thema.

Habe mir diesen und auch den vom Initiator verlinkten Thread intensiv durchgelesen und muss schon sagen,hier sind die gleichen Faker unterwegs wie in einigen anderen Foren auch.Was soll das? Verarsche ist geil oder was?

 

Da fragt einer nach DIY Mitstreitern,bekommt ein Fertigteil um die Ohren gehauen und wird anschließend noch ausgebuuht und im nachfolgenden Thread präsentiert der Faker das vorher Verhöhnte als seine ultimative Entdeckung-natürlich unter Beifallsbekundungen.

Im Nachhinein stellt sich dann zwischen den Zeilen gelesen heraus,daß

er seinen Kontrahenten nur vorführen wollte-von wegen verweigerter Zusammenarbeit mit diesem harten Hund und dies ist mein privater Schatz;da könnt ihr nicht teilhaben.

 

Wenn ich des Lesens mächtig sein sollte,dann heisst das doch hier:Elektronik Selbstbau!?

 

Lieber Marc,ich glaube du erzählts hier was vom Pferd.Du hast weder ein EV Board noch weisst du was über FIR Filter.Andere abwatschen und über die Hintertür an Infos gelangen wollen-herrlich hässlich.

Wenn du etwas über die Programmierung von FIR Filtern wissen möchtest,mail mich an,es ist mein täglich Brot.Aber dann auf anständige Art und Weise.

 

Gruß

Bandini