Moving Average Filter Phase Response

Die Wissenschaftler und Ingenieure Leitfaden zur digitalen Signalverarbeitung Von Steven W. Smith, Ph. D. Kapitel 9: Anwendungen der DFT-Frequenzantwort von Systemsystemen werden im Zeitbereich mittels Faltung analysiert. Eine ähnliche Analyse kann im Frequenzbereich erfolgen. Unter Verwendung der Fourier-Transformation kann jedes Eingangssignal als eine Gruppe von Cosinuswellen dargestellt werden, die jeweils eine bestimmte Amplitude und Phasenverschiebung aufweisen. Ebenso kann die DFT verwendet werden, um jedes Ausgangssignal in einer ähnlichen Form darzustellen. Dies bedeutet, dass jedes lineare System vollständig beschrieben werden kann, wie es die Amplitude und Phase der Cosinuswellen verändert, die durch sie hindurchgehen. Diese Information wird als Systemfrequenzantwort bezeichnet. Da sowohl die Impulsantwort als auch der Frequenzgang vollständige Informationen über das System enthalten, muss es eine Eins-zu-Eins-Korrespondenz zwischen den beiden geben. Angesichts einer, können Sie die anderen berechnen. Die Beziehung zwischen der Impulsantwort und dem Frequenzgang ist eine der Grundlagen der Signalverarbeitung: Eine Systemfrequenzantwort ist die Fourier-Transformation ihrer Impulsantwort. Abbildung 9-6 zeigt diese Beziehungen. Mit der Standard-DSP-Notation zu halten, verwenden Impulsantworten Kleinbuchstaben, während die entsprechenden Frequenzantworten Großbuchstaben sind. Da h das gemeinsame Symbol für die Impulsantwort ist, wird H für den Frequenzgang verwendet. Systeme werden im Zeitbereich durch Faltung beschrieben, dh: x n lowast h n y n. Im Frequenzbereich wird das Eingangsspektrum mit dem Frequenzgang multipliziert, was zu dem Ausgangsspektrum führt. Als Gleichung: X f mal H f Y f. Mit anderen Worten, die Faltung im Zeitbereich entspricht der Multiplikation im Frequenzbereich. Abbildung 9-7 zeigt ein Beispiel für die Verwendung der DFT zur Umwandlung einer Systemimpulsantwort in ihren Frequenzgang. Abbildung (a) ist die Impulsantwort des Systems. Wenn du diese Kurve betrachtest, gehst du dir nicht die geringste Ahnung, was das System tut. Das Aufnehmen einer 64-Punkte-DFT dieser Impulsantwort erzeugt den Frequenzgang des Systems, der in (b) gezeigt ist. Nun wird die Funktion dieses Systems offensichtlich, es überschreitet Frequenzen zwischen 0,2 und 0,3 und lehnt alle anderen ab. Es ist ein Bandpassfilter. Die Phase des Frequenzganges könnte aber auch untersucht werden, es ist schwieriger zu interpretieren und weniger interessant. Es wird in den kommenden Kapiteln diskutiert. Abbildung (b) ist aufgrund der geringen Anzahl von Proben, die die Kurve definieren, sehr gezackt. Diese Situation kann verbessert werden, indem die Impulsantwort mit Nullen aufgefüllt wird, bevor die DFT aufgenommen wird. Zum Beispiel führt das Hinzufügen von Nullen, um die Impulsantwort 512 Abtastungen lang zu machen, wie in (c) gezeigt, zu dem in (d) gezeigten höheren Auflösungsfrequenzgang. Wie viel Auflösung kannst du im Frequenzgang erhalten Die Antwort lautet: unendlich hoch, wenn du bereit bist, die Impulsantwort mit einer unendlichen Anzahl von Nullen aufzuheben. Mit anderen Worten, es gibt nichts, was die Frequenzauflösung mit Ausnahme der Länge der DFT begrenzt. Das führt zu einem sehr wichtigen konzept. Obwohl die Impulsantwort ein diskretes Signal ist, ist der entsprechende Frequenzgang stetig. Eine N-Punkt-DFT der Impulsantwort liefert N 2 1-Abtastwerte dieser kontinuierlichen Kurve. Wenn Sie die DFT länger machen, verbessert sich die Auflösung und Sie erhalten eine bessere Vorstellung davon, wie die kontinuierliche Kurve aussieht. Erinnere dich, was der Frequenzgang darstellt: Amplituden - und Phasenänderungen, die von Cosinuswellen erfahren werden, wenn sie durch das System gehen. Da das Eingangssignal eine beliebige Frequenz zwischen 0 und 0,5 enthalten kann, muss der Frequenzgang des Systems eine kontinuierliche Kurve über diesen Bereich sein. Dies kann besser verstanden werden, indem man ein anderes Mitglied der Fourier-Transformationsfamilie, der diskreten Zeit-Fourier-Transformation (DTFT), einbringt. Man betrachte ein N-Abtastsignal, das durch einen N-Punkt-DFT geleitet wird, wodurch ein N 2 1-Abtastfrequenzbereich erzeugt wird. Erinnern Sie sich aus dem letzten Kapitel, dass die DFT das Zeitbereichssignal als unendlich lang und periodisch betrachtet. Das heißt, die N Punkte werden immer wieder von negativer zu positiver Unendlichkeit wiederholt. Betrachten wir nun, was passiert, wenn wir anfangen, das Zeitbereichssignal mit einer ständig wachsenden Anzahl von Nullen zu platzieren, um eine feinere und feinere Abtastung im Frequenzbereich zu erhalten. Das Hinzufügen von Nullen macht den Zeitraum des Zeitbereichs länger. Während gleichzeitig die Frequenzbereichsproben näher zusammengeführt werden. Jetzt werden wir das bis zum Äußersten nehmen, indem wir dem Zeitbereichssignal eine unendliche Anzahl von Nullen hinzufügen. Dies ergibt eine unterschiedliche Situation in zweierlei Hinsicht. Erstens hat das Zeitbereichssignal nun eine unendlich lange Zeit. Mit anderen Worten, es hat sich zu einem aperiodischen Signal verwandelt. Zweitens hat der Frequenzbereich einen unendlich kleinen Abstand zwischen den Proben erreicht. Das heißt, es ist ein kontinuierliches Signal geworden. Dies ist die DTFT, die Prozedur, die ein diskretes aperiodisches Signal in einen Frequenzbereich ändert, der eine kontinuierliche Kurve ist. In mathematischer Hinsicht wird ein System-Frequenzgang gefunden, indem man die DTFT von seiner Impulsantwort nimmt. Da dies nicht in einem Computer durchgeführt werden kann, wird die DFT verwendet, um eine Abtastung des wahren Frequenzganges zu berechnen. Dies ist der Unterschied zwischen dem, was Sie in einem Computer (der DFT) und was Sie mit mathematischen Gleichungen (die DTFT) tun. Die Wissenschaftler und Ingenieure Leitfaden für digitale Signalverarbeitung Von Steven W. Smith, Ph. D. Kapitel 6: Faltung Lasst diese Art des Verstehens zusammenfassen, wie ein System ein Eingangssignal in ein Ausgangssignal umwandelt. Zuerst kann das Eingangssignal in einen Satz von Impulsen zerlegt werden, von denen jede als eine skalierte und verschobene Delta-Funktion betrachtet werden kann. Zweitens ist die aus jedem Impuls resultierende Ausgabe eine skalierte und verschobene Version der Impulsantwort. Drittens kann das Gesamtausgangssignal durch Hinzufügen dieser skalierten und verschobenen Impulsantworten gefunden werden. Mit anderen Worten, wenn wir eine Systemimpulsantwort kennen, können wir berechnen, was die Ausgabe für ein mögliches Eingangssignal sein wird. Das heißt, wir wissen alles über das System. Es gibt nichts mehr, was man über eine lineare Systemcharakteristik lernen kann. (In späteren Kapiteln zeigen wir jedoch, dass diese Informationen in verschiedenen Formen dargestellt werden können). Die Impulsantwort geht bei einigen Anwendungen um einen anderen Namen. Wenn das betrachtete System ein Filter ist, Die Impulsantwort heißt Filterkernel. Der Faltungskernel Oder einfach den Kernel. Bei der Bildverarbeitung wird die Impulsantwort als Punktspreizfunktion bezeichnet. Während diese Begriffe in etwas unterschiedlicher Weise verwendet werden, bedeuten sie alle dasselbe, das Signal, das von einem System erzeugt wird, wenn die Eingabe eine Delta-Funktion ist. Faltung ist eine formale mathematische Operation, genauso wie Multiplikation, Hinzufügung und Integration. Addition nimmt zwei Zahlen und erzeugt eine dritte Zahl. Während die Faltung zwei Signale annimmt und ein drittes Signal erzeugt. Die Faltung wird in der Mathematik vieler Felder wie Wahrscheinlichkeit und Statistik verwendet. In linearen Systemen wird die Faltung verwendet, um die Beziehung zwischen drei interessierenden Signalen zu beschreiben: das Eingangssignal, die Impulsantwort und das Ausgangssignal. Abbildung 6-2 zeigt die Notation, wenn die Faltung mit linearen Systemen verwendet wird. Ein Eingangssignal x n tritt in ein lineares System mit einer Impulsantwort h n ein, was zu einem Ausgangssignal y n führt. In Gleichungsform: x n h n y n In Worten ausgedrückt, ist das mit der Impulsantwort überlegte Eingangssignal gleich dem Ausgangssignal. So wie die Addition durch das Plus, und die Multiplikation durch das Kreuz dargestellt wird, wird die Faltung durch den Stern dargestellt. Es ist bedauerlich, dass die meisten Programmiersprachen auch den Stern verwenden, um Multiplikation anzuzeigen. Ein Stern in einem Computerprogramm bedeutet Multiplikation, während ein Stern in einer Gleichung Faltung bedeutet. Abbildung 6-3 zeigt die Faltung für Tiefpass - und Hochpaßfilterung. Das Beispiel-Eingangssignal ist die Summe zweier Komponenten: drei Zyklen einer Sinuswelle (die eine hohe Frequenz repräsentiert), plus eine langsam ansteigende Rampe (bestehend aus niedrigen Frequenzen). In (a) ist die Impulsantwort für den Tiefpassfilter ein glatter Bogen, was dazu führt, dass nur die sich langsam ändernde Rampenwellenform an den Ausgang weitergegeben wird. Ähnlich erlaubt das Hochpaßfilter (b) nur die sich schnell ändernde Sinuskurve. Abbildung 6-4 zeigt zwei weitere Beispiele, wie die Faltung zur Verarbeitung von Signalen verwendet wird. Der invertierende Dämpfungsglied (a), kippt das Signal nach oben und reduziert seine Amplitude. Die diskrete Ableitung (auch die erste Differenz genannt), die in (b) gezeigt ist, führt zu einem Ausgangssignal, das sich auf die Steigung des Eingangssignals bezieht. Beachten Sie die Längen der Signale in Abb. 6-3 und 6-4. Die Eingangssignale sind 81 Samples lang, während jede Impulsantwort aus 31 Samples besteht. In den meisten DSP-Anwendungen ist das Eingangssignal Hunderte, Tausende oder sogar Millionen von Proben in der Länge. Die Impulsantwort ist in der Regel viel kürzer, sagen wir, ein paar Punkte auf ein paar hundert Punkte. Die Mathematik hinter der Faltung beschränkt nicht, wie lange diese Signale sind. Es wird jedoch die Länge des Ausgangssignals angegeben. Die Länge des Ausgangssignals ist gleich der Länge des Eingangssignals, plus der Länge der Impulsantwort, minus eins. Für die Signale in den Fig. 6-3 und 6-4, jedes Ausgangssignal ist: 81 31 - 1 111 Samples lang. Das Eingangssignal läuft von Abtastwert 0 bis 80, die Impulsantwort von Abtastwert 0 bis 30 und das Ausgangssignal von Probe 0 bis 110. Nun kommen wir zur detaillierten Mathematik der Faltung. Wie in der digitalen Signalverarbeitung verwendet, kann die Faltung auf zwei getrennte Weise verstanden werden. Der erste Blick auf die Faltung aus der Sicht des Eingangssignals. Dabei wird untersucht, wie jede Abtastung im Eingangssignal zu vielen Punkten im Ausgangssignal beiträgt. Der zweite Weg sieht die Faltung aus der Sicht des Ausgangssignals an. Dies untersucht, wie jede Probe im Ausgangssignal Informationen von vielen Punkten im Eingangssignal erhalten hat. Denken Sie daran, dass diese beiden Perspektiven unterschiedliche Denkweisen über die gleiche mathematische Operation sind. Der erste Standpunkt ist wichtig, weil er ein begriffliches Verständnis dafür bietet, wie sich die Faltung auf DSP bezieht. Der zweite Blickwinkel beschreibt die Mathematik der Faltung. Dies ist eine der schwierigsten Aufgaben, die Sie im DSP begegnen werden: Ihr konzeptionelles Verständnis passt mit dem Durcheinander der Mathematik, um die Ideen zu kommunizieren. Essen im Lautsprecher-Design - 7 D2 - Phasenverschiebung durch Dipol D und seine Wirkung auf Crossovers E2 - Schallfeldsteuerung F 2 - Woofer-Entzerrung in LXmini A2 - Hochfrequenz-Down-Regal für ORION-3 Nachdem ich in den letzten zwei Wochen viele Stunden kritisches Hören verbracht habe, tausche ich mit Don Barringer, feine Stimmung des Frequenzganges und schließlich Lancieren ORION-3 Ich habe viele Beobachtungen und Gedanken, die ich vermitteln wollen, bevor sie vergessen sind, angesammelt. Mit ORION-3 habe ich Abweichungen vom flachen Frequenzgang in den beiden Oktaven von 500 Hz bis 2 kHz korrigiert. Ich bestätigte, dass ein flacher, auf der Achse liegende Frequenzgang in einem Nachhallraum nicht optimal ist und dass es eine Art von Antwortformung für Frequenzen über 1 kHz geben muss. Wir fanden, dass eine geringe Menge an Hochfrequenz-Roll-off notwendig war und dass insbesondere die Mittenfrequenz des Regalfilters äußerst kritisch war. Das Umschalten des Zentrums von 5,4 kHz auf 4,4 kHz, eine -1,78 dB oder 13 Oktav-Verschiebung der Roll-Off-Kontur entlang der Frequenzachse, veränderte die Wahrnehmung von neutral und nicht eingreifend bis noch neutral, aber lebendig. Was ist los Eindeutig ist der on-axis Frequenzgang der dominierende Parameter für einen Lautsprecher und was ist mit der Off-Axis - oder Power-Response. Für diese Hörversuche bildeten die Lautsprecher und der Zuhörer ein gleichseitiges Dreieck, aber nicht ausschließlich. Don und ich sind quer durch das Land von einander. Mein Zimmer ist größer und lebendiger als sein. Don als ehemaliger Musiker und später ein Toningenieur hört akut auf die Glaubwürdigkeit von Instrumentengeräuschen und deren räumlichen Kontext, mit dem Nutzen von Jahren der Exposition gegenüber akustischen Instrumenten und Performern. Ich bin im Grunde ein Zuhörer im Publikum und überwiegend klassische Musik. Ich bin sehr vertraut mit dem Klang von Instrumenten in einem Konzertsaal und aus der Ferne und höre global. Nachdem die ORION flach ausgeglichen worden war, hörte ich sie in meinem Zimmer und wurde für eine Weile durch den Ansturm der hochfrequenten Energie total berauscht. Don zog mich mit Recht auf, weil das, was ich hörte, nicht real war und ich vorher gewusst hatte, bevor diese Wohnung zu viel ist. Also haben wir den Tweeter-Level abgelehnt, aber ich konnte das richtige Level nicht finden. Es blieb eine unangenehme Stille und der Sprecher wurde entweder langweilig oder hatte zu viel Zischlaut. Ich erkannte, dass der Mid-to-High-Frequenz-Übergang zu plötzlich mit Tweeter-Level-Änderung geändert wurde. Wir stellen den Hochtöner für eine flache Antwort ein und fügen dann einen Down-Regal-Filter hinzu, der einen viel allmählichen Übergang gibt, der sich leicht auf seine Mittenfrequenz und den Betrag der Veränderung einstellen lässt. Als Ausgangspunkt für das Versuchen von verschiedenen Mengen von Regalen entschied ich, dass jeder Filter nur 0,5 dB bei 2 kHz sein könnte. Wir haben sofort eine Verbesserung gegenüber den Tweeter Level Adjustment Ergebnisse. Aber dann dauert es viele Stunden zu hören, viele Telefongespräche, um zu einer Kontur zu gelangen, die wir beide glücklich waren mit. Ich ging zum Abendessen zum Feiern (meine Frau war in Europa und ich hatte mich wirklich müde, meine eigenen vegetarischen Dinner zuzubereiten, die meistens wie Kaninchenfutter schmeckten). Am nächsten Tag hörten wir wieder zu und es war noch ein bisschen schrill, schreiend und kreischend, eine Stille, wenn man auf realistischen Lautstärken spielte, wenn auch viel weniger als wenn wir mit dem Ausgleich begannen. Vor allem eine weibliche Stimme ist in der Lage, einige sehr erschütternde, hohe Töne bei hohen Lautstärken im wirklichen Leben zu produzieren, die ich nicht gerne höre, aber eine ausgebildete Sopranistin ist auch in der Lage, eine sehr erfreuliche, hochvolumige Stimme zu finden. So fuhren wir mit unseren Ausgleichsexperimenten fort. Ich konzentrierte mich sehr auf weibliche Stimme, einzeln und in Gruppen, Männer - und Frauenchöre, mit Aufnahmen, die mit Kugelmikrofonen und anderen im Wesentlichen 2-Mikrofon-Aufnahmen gemacht wurden, mit denen wir vertraut waren oder ihren Ursprung und Mangel an Nachbearbeitung kennen. Wir konzentrierten uns auf Saiten, Harfe, Messing. Am Ende wusste ich, dass wir mit etwas gekommen waren, das außerordentlich gut für mich und auch für Don gearbeitet hat und es war wieder quottime, um das designerquot zu schießen, wie wir es bei HP nannten. Es war Zeit, ORION-3 zu starten, damit andere hören konnten - oder nicht hören - was wir angekommen waren. Zeit für einen öffentlichen Beta-Test, um zu sehen, ob unser hochkritischer Regalfilter gut läuft und unsere auditiven Erfahrungen duplizieren kann. Lets nennen diesen Filter DSS (ja, es auch de-esses), kurz für quotDon amp Siegfrieds Shelfquot weil es für die ORION und / oder für uns beide einzigartig sein kann. Die DSS arbeitet für uns, aber sie trägt auch universelle Aspekte. Ich vermute, dass die quotBBC Dipquot verwandt ist, wegen seiner Fähigkeit, schlechte Aufnahmen zu kontrollieren. Ich habe eine 2760NF für das Dip in der PHOENIX Lautsprecher Antwort verwendet, aber war nie so sicher über das Verlassen in der Schaltung dauerhaft, wie ich über die DSS bin. Von dem, was ich bisher gehört habe, macht die DSS absolut keinen Schaden für hervorragende Aufnahmen. Es ist notwendig. B2 - Was ist die optimale Polarreaktion für einen Lautsprecher Mit der modifizierten ORION konnte ich Musik auf Lautstärke spielen, die ich noch nie geduldet hatte, weil sie mich unruhig machten und meine Zähne zermalmten. Dieses Mal war ich ganz wohl, obwohl das Volumen in der Nähe der Bruchstelle für die Hochtöner gewesen sein musste. Ich hatte selbst ein erlebnis, mit der musik geschaukelt, wurde von ihm völlig überschwemmt Es war schnell und sofort. Es fiel mir später ein, dass die Redner nicht schrien und mich ankreuzen, da die Redner auf sehr hohem Niveau arbeiten. Das Zimmer war völlig klingen, das Zimmer war nicht einmal dort. Die verschiedenen Phantomquellen saßen dort, fest im Raum definiert. Ich könnte mich darauf betrinken. Warum haben sie nicht geschrien, ich bin zu mir auf dem Weg zum Flughafen gekommen und sitze im Verkehr: Jede Klangquelle hat eine Gestalt. Eine Violine, Klavier, menschliche Stimme etc. sie alle haben eine Gestalt und wir erkennen die Natur der Quelle durch ihre Gestalt. Die Gestalt der menschlichen Stimme besteht aus vielen Elementen, wie Pitch, Artikulation, Direktionalität. Es kann laut, weich, hart, schrill, beruhigend und unendlich ausdrucksvoll von Emotionen sein. Sie können fast alle Elemente wegnehmen und immer noch eine vertraute Stimme über eine sehr schlechte Telefonverbindung erkennen. Die Gestalt hat eindeutige und generische Aspekte, die zum Beispiel einen Stradivarius machen, der viel einzigartiger ist als die Violine, die meine Enkelin übt. Lautsprecher haben eine Gestalt und das ist ein Problem. Der Lautsprecher sollte die Gestalt einer beliebigen Quelle reproduzieren und nicht dazu hinzufügen. Wie könnte das möglich sein Fast alle Quellen, mit denen wir vertraut sind, was Quellen bedeutet, dass wir eine Erinnerung haben, sind gerichtet, obwohl in unterschiedlichem Ausmaß. Das ist nur eine Funktion ihrer physikalischen Größe, die nicht mehr klein ist, verglichen mit der Wellenlänge des abgestrahlten Schalls oder der Verwendung von Hohlräumen, um den Schall in einen Strahl zu konzentrieren. Es ist die Direktionalität einer Quelle, ihre polare Antwort, die bestimmt, wie die Umgebung, der Raum spricht zurück, indem sie die Ausgabe von der Quelle reflektiert. Direktionalität bestimmt, wie der Raum mit Klang in verschiedenen Richtungen beleuchtet wird und damit wie eine bestimmte Person oder ein Freund in meinem Wohnzimmer klingt. Mein Zimmer hat eine Gestalt. Der Raum beeinträchtigt sehr wenig von der Gestalt seiner Stimme und ich bin mir des Raumes nicht bewusst, weil ich mit den Räumen Gestalt vertraut bin. Wir vertraut uns sehr schnell und unbewusst mit der Gestalt eines neuen Raumes beim Betreten. Es ist ein Überlebensmechanismus. Wenn ich meinen Besucher hinter der geschlossenen Badezimmertür höre, hat sich die Gestalt des Klanges, von dem ich hört, von ihm gewechselt, aber ich kann sagen, ob er noch im Wohnzimmer ist oder draußen auf die Terrasse gegangen ist, während ich weg war. Mit anderen Worten höre ich ihn und die Umgebung, in der er sich befindet. Im Wohnzimmer, mein auditorischer Horizont, hatte meine Aufmerksamkeit auf den Besucher gerichtet und ignorierte das vertraute Zimmer. Im Inneren des Badezimmers umfaßte mein Horizont das Bad und die Geräusche wurden durch die geschlossene Tür in sie hineingetragen. Die Besucher Gestalt waren mit der Gestalt seiner Umgebung verschmolzen. Nicht mehr konnte ich den Effekt aus der Ursache stimmen. Beim Hören einer Aufzeichnung bin ich immer mit einer Ursache und einer Wirkung, den Musikinstrumenten und der Reaktion der Umgebung, in der sie sich befanden, präsentiert. Das ist es, was ich in so viel Realismus wie möglich zu hören erwarte. Das ist es, was ich aus dem Hören von lebenden Quellen gelernt habe. Die Lautsprecher haben eine Gestalt aufgrund ihres Frequenzganges, Strahlungsmuster, Verzerrung, Re-Strahlung, versteckte Resonanzen, Beugung usw. Wir wollen ihre Gestalt nicht hören, besonders wenn sie Phantomquellen wie bei der 2-Kanal-Wiedergabe erzeugen sollen. Phantomquellen, die ein Konstrukt des Geistes sind, sind zerbrechlich, weil sie aus den Cues konstruiert werden müssen, die links und rechts Lautsprecher bieten. Cues, die mit gelernten und gespeicherten Mustern übereinstimmen müssen oder glaubwürdig sein müssen. Das Strahlungsmuster ist, wie der Lautsprecher den Raum beleuchtet und damit den Aspekt seiner Gestalt dem Hörer vermittelt. Darüber hinaus wird dieser Aspekt mit der Gestalt der Phantomquelle verknüpft, die menschliche Stimme, die zwischen den Lautsprechern schwebt, und wir hören beide zusammen, scheinbar untrennbar. Aber sie können getrennt werden, wenn der Lautsprecher eine nicht aufdringliche Gestalt hat. Das Strahlungsmuster muss so sein, dass Raumreflexionen und Energie, die in den Raum eingestrahlt werden, die spektralen Cues nicht stören, die links und rechts Lautsprecher auf das Ohr und das Gehirn direkt übertragen. Idealerweise sollten Reflexionen den gleichen spektralen Inhalt haben wie der direkte Klang, sie sollten verzögert sein, um eine Verschmelzung mit dem direkten Klang zu vermeiden, und sehr wichtig, dass die Leistungsreaktion des Lautsprechers flach sein sollte. Für den Lautsprecher-Designer bedeutet dies, dass die Quelle akustisch klein sein sollte, omnidirektional, Dipol oder Niere sein. Mit der Gestalt des Lautsprechers aus dem Raum Reflexionen entfernt wird die Phantomquelle durch den direkten Klang nur definiert. Der Raum selbst geht über den Wahrnehmungshorizont hinaus. Omnidirektional ist die Mutter aller Lautsprecher. Ein Omni kann sofort den Raum mit Klang aller Frequenzen beleuchten, wie eine Explosion. Es hat die ideale räumliche Impulsantwort. Es erzeugt eine schnelle Antwort aus dem Raum. Der Dipol ist eine enge Sekunde. Die Niere ist nicht die Hälfte des Raumes und ist kein Kandidat für Geschwindigkeit. Sein Gestalt ist zu stark. In der Praxis kann die Omni nicht sofort die Luftschwebe hinter dem Kegel abführen und die Struktur Energie im Schrank tragen und damit den Impuls verschmieren. Der Dipol hat nicht diese Energieverteilungsfrage. Alle Vibrationsenergie wird verwendet, um Schall nach vorne und hinten zu strahlen. Die Beleuchtung von schmalen Bereichen an den Seiten des Raumes erfolgt über Reflexionen, wodurch der Gesamtaufbau des Schalls im Raum leicht verzögert wird. In der Praxis ist ein Dipol der schnellste der drei Kühler-Typen, die eine konstante Leistungsreaktion haben. Wenn ein Lautsprecher gerichtet ist, sollte er seine Richtungsabhängigkeit nicht mit der Frequenz ändern. Die große verbleibende Frage ist, wie viel kann man davon abweichen und keine Probleme in einer Nachhallumgebung verursachen. Ich weiß, dass die Polarreaktion der ORION über 800 Hz nur dipolartig ist, da sie Nullen bei etwa 90 Grad außerhalb der Achse hat. Es hat eine maximale horizontale Dispersion um 2 kHz und verengt dann mit zunehmender Frequenz. Als ich ORION-3 bei überaus hohen Lautstärken spielte, schrie ich mich nicht an. Sicherlich hat sich unsere Arbeit an der Gesamtfrequenzantwort ausgezahlt. Ich habe auch das Zutaten und das Schrumpfen mit Strahlen wie bei Hornlautsprechern und vielen Kastenlautsprechern verbunden. Ich weiß aus meiner eigenen Design-Erfahrung, dass es immer vorteilhaft für die Schallglätte war, breite Streuung aufrechtzuerhalten, während die Frequenz steigt. Dies steht im Einklang mit der Forderung nach konstantem Spektralgehalt von Reflexionen und konstantem Leistungsverhalten. Ich bin auch beeindruckt, wie relativ unempfindlich PLUTO-2.1 Platzierung in der Nähe von Raumgrenzen ist. Es ist eine ziemlich anständige Omni-Quelle, weil sie akustisch klein bis etwa 4 kHz ist und effektiv mechanische und Luft-Vibrationsenergie intern abgibt. ORION-3 ist bemerkenswert für mich wegen der großen Menge an hochfrequenter Energie, die er in den Raum stellen kann und damit seine Gestalt nicht ändern kann. Phantomquellen nähern sich also der Hochfrequenzausgabe von realen Quellen und erscheinen real. Das sagt mir, dass die zunehmende Richtcharakteristik und das Abrollen der 4-p-power-Antwort mit zunehmender Frequenz nicht die Richtung zu gehen bei der Optimierung von Lautsprechern für Heimanwendungen. In diesem Zusammenhang ist es pädagogisch, die theoretische 4 p-power-Antwort eines Dipols als Funktion des Kolbendurchmessers und des Fahrerabstandes zu überprüfen, wenn zwei Treiber verwendet werden, was wiederum die Notwendigkeit akustisch kleiner Quellen zur Kontrolle der Richtwirkung betont. C2 - L-07 Dipollautsprecher Im Rahmen von A2 und B2 oben ist eines meiner frühen Dipollautsprecher-Designs interessant. Ich vermutete dann, dass die 4-p-Leistung des Lautsprechers problematisch war, weil sie die Interaktion mit dem Raum definiert. Die Leistungsreaktion musste besser kontrolliert werden, um sie flach und reibungsloser zu machen, als es für Lautsprecher dieser Ära typisch war. Darüber hinaus würde ein Dipol die gesamte Nachhallleistung im Raum reduzieren. Akustische Messungen waren jedoch überaus mühsam mit der vorhandenen Ausrüstung, daher die Schätzungen in den Graphen. Die L-07 Lautsprecher benutzten vorne und hinten 34 Zoll Hochtöner, zwei 3 Zoll obere mittlere Fahrer, zwei 8 Zoll untere mittlere Fahrer. Der Single-Center-Woofer hatte zwei 12-Zoll-Fahrer in einem versiegelten Gehäuse, fest in ein Regal mit schweren Bücher gestapelt oben auf sie platziert. Crossover-Frequenzen waren bei 70 Hz, 600 Hz und 4 kHz. Crossover und EQ verwendeten TL072-Operationsschaltungen in diesem 4-Wege-Aktivlautsprechersystem. Es gab keine Leiterplatte für die Crossover - und Entzerrungsschaltung. Alle Komponenten wurden auf einem Prototyp Board vorne und hinten mit Anschlüssen an geeigneten Punkten montiert. Für akustische Messungen verwendete ich meinen geformten Burstgenerator als Quelle. Die Spitzenamplitude des empfangenen Bursts wurde in dB SPL mit einem Schwellenwertdetektor gemessen. Der große Knopf mit der einheitlichen dB-Skala wurde gedreht, bis die rote LED daneben nur leuchtete. Die Datenauflösung betrug etwa 0,5 dB. Die Burst-Frequenz konnte in 20 Schritten erhöht werden. Der gemessene dB-Wert wurde dann auf einem Stück Graphenpapier aufgetragen. Es dauerte eine Weile, bis alle Punkte für eine Messung von 20 Hz bis 20 kHz sammelten und in die resultierende Kurve eindringen. Die Burst-Generator-Methode gab eine bessere Frequenz und räumliche Auflösung als der Analysator, den wir in den Jahren zuvor verwendet haben. Das hatte eine rosa Rauschquelle (eine Mikrowellen-Punkt-Kontakt-Diode) und eine Bank von 24 zweipoligen Dritt-Oktaven-Filtern mit 24 Taschenlampen als RMS-Detektoren. Ihr schwaches Glühen wurde mit einer dB-kalibrierten Verstärkungsregelung auf eine Referenzbeleuchtung eingestellt. Der Zifferblatt für jede Glühbirne wurde dann aufgetragen. Russ Riley hatte dieses Werkzeug entworfen und handverdraht. Es gab uns sehr nützliche akustische Mess-Fähigkeit im Gegensatz zu SPL-Meter mit ihrer Hüpfnadel, linearen Durchschnitt, Display-Lesungen. . . Akustische Messungen waren mühsam und zeitaufwendig. Ich habe mich im Jahr 1991 gern auf das MLSSA Acoustical Measurement System umgestellt, allerdings zu einem Preis von 2995 plus 1500 für einen PC war es ein großer Aufwand für mein Hobby und schwer zu rechtfertigen. Erst vor kurzem und nachdem es in der Lage war, die Messungen, die ich brauchte, konnte ich in ARTA umwandeln. Nach dem L-07-Projekt habe ich Brian Elliotts H-Frame-Tieftöner übernommen und eine Dipol-Plattform für den Frequenzbereich übergeben. Ich habe noch keinen hinteren Hochtöner benutzt, bis ORION. Beachten Sie die schmale Ober - und Obertöne. Ein Papier wurde auf der AES-Konvention von 1987 in New York mit dem Titel quotA Lautsprecher-Design für reduzierte Reverberant Sound Power Outputquot präsentiert. Ich konnte nicht teilnehmen und John Vanderkooy hat es für mich ausgeliefert. Ich sprach über die L-07 während einer AES-Sektionssitzung im Jahr 1989. Themenbezogene Präsentationen wurden von Brian Elliott und Floyd Toole gegeben. Meine Entwürfe sind seit dem L-07 vorangekommen und jetzt mit ORION-3 bin ich zu einem Lautsprechersystem gekommen, das eine immer größere Auswahl an Programmmaterial auf spannende Lautstärke in einem normalen Wohnzimmer spielen kann. D2 - Phasenverschiebung durch Dipol D und seine Wirkung auf Übergänge Zwei Dipole M1 und M2 gleicher Quellenstärke, aber unterschiedlicher effektiver Abstand D zwischen vorderer und hinterer Quelle zeigen eine Phasenverschiebung relativ zueinander, die mit der Frequenz zunimmt. Diese Phasenverschiebung beeinflusst die Summierung von Tiefpass - und Hochpass-Dipolausgängen. Hier ist das Beispiel von zwei idealen Dipolen mit D1 10 cm und D2 3 cm, die bei 1 kHz mit einem Butterworth-Filter erster Ordnung überkreuzt werden sollen. Es werden nur auf der Achse angezeigte Frequenzgangkurven angezeigt. Wir verstärken M2 um 9,3 dB, da der höhere Frequenzdipol M2 weniger Leistung bei 1 kHz als M1 hat. Die B1 gefilterten Ausgänge der beiden Dipole haben nun eine identische Amplitude bei 1 kHz. Durch die zusätzliche 37 0 Phasenverschiebung erhöht sich ihre summierte Leistung um 5,1 dB und nicht um 3 dB. Der Ausgang verringert sich um 1 dB mit umgekehrter Polarität eines der Dipole anstatt um 3 dB zu erhöhen. Die Ausgleichung der kombinierten Ausgänge bei einer konstanten 6 dBoktrate ergibt keine flache Antwort und es wird ein zusätzlicher nicht-minimaler Phasenausgleich erforderlich. Die Verwendung eines Versatzes zwischen M1 und M2 kann zu Beugungsrandbeugungsproblemen mit dem benachbarten Dipol führen. Realisierbare Dipole haben zusätzliche Phasenverschiebungen aufgrund von Treiberreaktionen, die das Crossover-Verhalten auf der Achse und außerhalb der Achse beeinflussen. Anmerkung: In meinem ursprünglichen Posting hatte ich einen Fehler, weil ich nur die Phasenverschiebung der Dipol-Hinterradstrahlung betrachtete. Die daraus resultierende Analyse erläuterte auch meine gemessenen Frequenzantwortdaten für einen experimentellen Dipol. Also fühlte ich mich ziemlich sicher. Aber wenn ich auch die Phasenverschiebungen aufgrund der Bandpass-Antwort meiner nicht-idealen Fahrer eingeschlossen hätte, dann hätte ich vielleicht den Fehler gesehen. Es war ltjohn k. Gt auf dem diyAudio-Forum, das meine Erklärungen in Frage stellte, was mir half, das richtig zu machen. Die obigen Graphen sollten jegliche Verwirrung beseitigen, die verursacht wurde. E2 - Schallfeldsteuerung (hier) F2 - Woofer-Entzerrung in LXmini Der LXmini entwickelte sich aus Pluto und bot mir die Möglichkeit, die Woofer-Entzerrung mit den in einer MiniDSP-Einheit verfügbaren PEQ-Funktionen wieder zu besuchen. Im Folgenden erkläre ich meine Designentscheidungen mit einem CircuitMaker Elektromodell (Datei) des L16RN-SL-Treibers in einem Gehäuse. In einem sehr großen und versiegelten Gehäuse (a) rollt der Fahrer bei 12 dBoct-Rate ab und liegt bei 45 Hz bei etwa 6 dB. Wenn es in das 6,4-Liter-Rohr gelegt wird, ist es etwa 8 dB nach unten. Ich strebe für eine 45 Hz, -3 dB Eckfrequenz und Entzerrung wird notwendig, um das zu erhalten. In einem sehr großen Gehäuse (a) tritt die mechanische Resonanz bei 38 Hz auf, aber im kleinen Volumen des Rohres wird die Resonanz aufgrund der Steifigkeit der eingeschlossenen Luft auf 74 Hz geschoben. Das Rohr muss mit akustisch absorbierendem Material gefüllt werden, um Stehwellenresonanzen abzuschwächen und zu unterdrücken, die bei ungeraden Vielfachen von etwa 110 Hz auftreten. Die Menge der Füllung beeinflusst die Woofer mechanische Resonanzfrequenz, zuerst senken sie und dann mit mehr Material erhöhen die Frequenz. Die Füllung ändert auch die Wählerfrequenz und die Endimpedanz (c). Wenn meine Zielantwort (d) ein Butterworth-Hochpassfilter 2. Ordnung ist, muss ich 12 dB Verstärkung bei 20 Hz bis (c), 9 dB bei 45 Hz und 4 dB bei 100 Hz hinzufügen. Woofer-Kegel-Exkursion erhöht sich als (1f) 2 oder bei 12 dBoct-Rate mit abnehmender Frequenz für konstante SPL. Ein konstantes Ansteuerungssignal, das an den (d) entzerrten Woofer angelegt wird, erfordert somit (10045) 2 x 0,7 3,5-fache der Auslenkung bei 45 Hz, wie bei 100 Hz und 5,5 mal bei 20 Hz und darunter. Große Ausflüge unterhalb der Fahrer mechanische Resonanz bei 74 Hz sind besonders problematisch, weil der Fahrer in der Compliance-kontrollierten Region arbeitet, die anfällig für eine deutlich höhere Verzerrung ist als im massengesteuerten Bereich oberhalb der Resonanz. Es ist daher wünschenswert, Kegelausschläge unterhalb der Resonanz zu reduzieren. Um die Resonanz wird die Fahrerbewegung durch viskose Dämpfung oder mechanische Widerstandsfähigkeit wie in (c) gesteuert. Hier habe ich gehofft, dass eine erhöhte Füllung helfen könnte, obwohl ich die mechanischen Eigenschaften des Materials nicht kenne und ob es sich so viskos oder reibungslos verhält und ob es bei großen Ausflügen eine Wirkung hat. Basierend auf den obigen Erwägungen entschied ich mich, auf die üblichen quotLinkwitz Transformquot biquad zu verzichten und einfach einen Bandpass Entzerrung (e) zu verwenden. Die resultierende Woofer-Antwort (f) rollt schneller unter 45 Hz ab als das Ziel (d). Es beginnt bei fast 18 dBoct Rate und schreitet allmählich auf 12 dBoct zurück. Ich habe um eine 5 dB (1,8 x) Verringerung der Verschiebung bei 20 Hz und damit eine sehr ähnliche Exkursion wie bei 45 Hz für ein konstantes Amplitudeneingangssignal gewonnen. Diese Form von eq setzt auch weniger Nachfrage auf die Verstärkungsstruktur einer DSP-Einheit als die biquad eq. Der schnellere Roll-off unter 45 Hz geht mit einer Zunahme der Gruppenverzögerung und längerem Klingeln im Zeitbereich. Ich freue mich über das Gesamtergebnis und sehe es als eine Verbesserung gegenüber Pluto im Hinblick auf die anmutige Handhabung großer Signale. Aber ich habe keine Vergleichsmessungen zwischen LXmini und Pluto bei gleichem Kegelverdrängungsniveau durchgeführt, um Zusammenhänge zwischen Physik und Wahrnehmung zu finden.