Concave, kwalitatief 3-wegje met dynamiek

[jeroen_d]

De threshold van group delay op 2kHz is 1msec, zie http://en.wikipedia.org/wiki/Delay_distortion Er lijkt een lineair verband te zijn als je lager in frequentie gaat, maar de 3.2msec threshold voor 500Hz suggereert dat het relatief gezien (pratend over cycles delay) gevoeliger ligt voor lagere frequenties. Voor frequenties hoger dan 2kHz worden we zelfs ongevoeliger voor group delay, relatief gezien.

Ik doe graag mijn voordeel met ervaringen van anderen, maar blijf erbij dat eventueel slissen aan andere zaken ligt dan aan het feit dat er niet eerste orde wordt gefilterd. Ik heb inmiddels zelf ruim ervaring opgedaan met allerlei type filters met verschillende drivers en kom vandaaruit tot andere conclusies dan jij en die anderen. Ik ken het afstraalgedrag van de speaker van Ed niet, als ik die metingen zou hebben zou ik beter een voorkeur voor mijn akoestisch 4de dan wel 2de orde filtervoorstel kunnen bepalen. Bij gebrek aan die metingen heb ik Ed voorgesteld om ook de elektrische eerste orde variant te proberen en een filtervoorstel daarvoor gedaan. Het gevaar blijft daar wel aanwezig dat de tweeter hoorbaar begint te vervormen, ik weet dat slap en laag in frequentie filteren een zwak punt is van de scanspeak ringradiator.

[dekkersj]

Waarom zou je de groepslooptijd relatief willen beoordelen? Als ik het tabelletje zie (wat overigens overeenkomt met figuur 7 op blz 124 van de AES uit maart 2007), denk ik dat we voor 2kHz het gevoeligst zijn te weten 1msec.

Groet,
Jacco

[jeroen_d]

Omdat van systemen met resonant gedrag zoals scheidingsfilters, de groupslooptijd bij dezelfde orde evenredig afneemt met frequentie.

Dus, een 4de orde LR-filter op 1kHz geeft tot deze frequentie een redelijk constante group delay van 0,45ms group delay. Bij 800 Hz is er een lichte stijging tot ca. 0,52 msec. Boven 1 kHz neemt de group delay sterk af, bij 2kHz is het al gedaald tot 0,13 msec. Dit is ook in principe het probleem, delay van alle frequenties beneden het kantelpunt tov frequenties boven het kantelpunt. Maar, bij een LR4 dus ver beneden de hoorbaarheidsgrens. -edit- getallen gecorrigeerd.
Een 4de orde LR-filter op 2kHz geeft tot deze frequentie een redelijk constante group delay van 0,23msec met een maximum van ca 0,26msec bij 1600Hz.

Beide filters zitten eenzelfde factor onder de hoorbaarheids threshold, vandaar mijn voorkeur om het relatief te zien. Dit is analoog aan mijn voorkeur om een waterval te zien in periodes op de z-as, dat geeft een beter beeld van waar de werkelijke problemen van een driver zitten.

[marc.heijligers]

De threshold van group delay op 2kHz is 1msec, zie http://en.wikipedia.org/wiki/Delay_distortion Er lijkt een lineair verband te zijn als je lager in frequentie gaat, maar de 3.2msec threshold voor 500Hz suggereert dat het relatief gezien (pratend over cycles delay) gevoeliger ligt voor lagere frequenties. Voor frequenties hoger dan 2kHz worden we zelfs ongevoeliger voor group delay, relatief gezien.

Threshold betekent dat je er meer van kan hebben totdat je het hoort. Een group delay van 3.2ms voor 500Hz is onhoorbaar, daarboven wordt het hoorbaar. Voor 2kHz is dat slechts 1ms. Het is dus andersom. Anders zou het concept van een subwoofer willekeurig in de kamer ook niet kunnen werken. Desalnietemin ben ik het met je eens dat een group delay verschil. Onderstaand figuur laat zien dat je zo'n 1.6ms kan vertragen zonder hoorbaar effekt. De figuur veronderstelt wel een bepaalde Q. Bij lagere Qs is de threshold lager.

Voor watbetreft resonanties (daar ging het om). Uit Olive, "The detection threshold of resonances at low frequencies", AES 1997:

For medium- (Q = 10) and high-Q (Q = 30) resonances, detection is reduced 0.5-2 dB per octave decrease below 500 Hz. For low Q (Q = 1) thresholds are constant as a function of
center frequency.

M.a.w., voor zowel resonanties als group delay zijn we gevoeliger in het hogere frequentie domein, en dat lijkt me ook intuitief logisch. Een delta van 2ms heeft meer impact t.o.v. de golflengte.

Maar wederom dank voor de terechtwijzing, zeker nadat ...

Moet dat nou? Ik probeer slechts wat feiten scherp te zetten en te delen, zonder daarbij te wijzen.

M.

[b_force]

Ik zit even mee te lezen en ik maak even een gedachte sprong.

We hebben het over groupdelay in ms.
Dit meten (of bereken) we vanaf 0 ms, echter kan het zo zijn dat je een offset hebt en je totale systeem bv al een vertraging heeft van enkele ms.
Met andere woorden, het ligt aan je referentie.

Is het dat Jeroen wellicht dat bedoeld met relatieve tijd ?

(want is feite is het wel zo op deze manier)

[jeroen_d]

Threshold betekent dat je er meer van kan hebben totdat je het hoort. Een group delay van 3.2ms voor 500Hz is onhoorbaar, daarboven wordt het hoorbaar. Voor 2kHz is dat slechts 1ms. Het is dus andersom.

Ik beweer toch niets anders? Alleen, als je de tabel verder bekijkt voor de Blauert and Laws curve waarnaar ik verwees, dan zie je dat de threshold voor frequenties hoger dan 2kHz weer oploopt. De Blauert and Laws curve geeft, als je kijkt naar periodes op de z-as, de volgende tabel, dus de threshold voor group delay niet weergegeven in aantallen milliseconden maar in aantallen periodes. Dan zie je goed dat de detectiedrempel oploopt en dat relatief gezien de gevoeligheid voor group delay door scheidingsfilters het grootst is bij 500Hz.
500Hz: 1.6
1kHz: 2
2kHz: 2
4kHz: 6
8kHz: 16

Voor watbetreft resonanties (daar ging het om). Uit Olive, "The detection threshold of resonances at low frequencies", AES 1997:

For medium- (Q = 10) and high-Q (Q = 30) resonances, detection is reduced 0.5-2 dB per octave decrease below 500 Hz. For low Q (Q = 1) thresholds are constant as a function of
center frequency.

Ik heb het niet over thresholds waarbij resonanties gepaard gaan met amplitudeverhoging of verlaging. We hebben het hier over filters met vlakke respons, we hebben Ed beiden erop gewezen dat hij geen amplitude verhogingen in zijn hoogdoorlaatfilter voor de tweeter moet hebben.

[marc.heijligers]

Ik zit even mee te lezen en ik maak even een gedachte sprong.

We hebben het over groupdelay in ms.
Dit meten (of bereken) we vanaf 0 ms, echter kan het zo zijn dat je een offset hebt en je totale systeem bv al een vertraging heeft van enkele ms.
Met andere woorden, het ligt aan je referentie.

Dat is hetzelfde als je hele speaker een stuk naar achteren of naar voren zetten. De ruimte interactie is meestal groot, dus dat zal een verschil in waargenomen timbre tot gevolg hebben, maar dat staat los van wat Jeroen (en ik) bedoelen.

M.

[marc.heijligers]

Ik beweer toch niets anders?

Als dat zo is, dan heb ik je niet begrepen. Je sprak over gevoeliger voor group delay in het laag, in de context van speaker ontwerp.

Alleen, als je de tabel verder bekijkt voor de Blauert and Laws curve waarnaar ik verwees, dan zie je dat de threshold voor frequenties hoger dan 2kHz weer oploopt.

Dus het meest gevoelige punt t.a.v. group delay ligt volgens hen bij de 2kHz. Je kan overigens zien dat dit sterk afhangt van de gebruikte test. En wederom, als je een observatie/curve niet van zijn context voorziet, heb je niets aan zo'n curve.

De Blauert and Laws curve geeft, als je kijkt naar periodes op de z-as, de volgende tabel, dus de threshold voor group delay niet weergegeven in aantallen milliseconden maar in aantallen periodes.

Los van de referentie die je hier neemt, er blijft staan dat je group delay (oftewel de afgeleide van de fase curve) niet meer dan 2 a 3ms mag wisselen. Los van de frequentie, betekent dat een afstand van 0.7m!

Dan zie je goed dat de detectiedrempel oploopt en dat relatief gezien de gevoeligheid voor group delay door scheidingsfilters het grootst is bij 500Hz.

In scheidingsfilters is het enige wat telt de afgeleide van de akoestische fase curve, en de daaruit volgende group delay. Die moet binnen de 2ms liggen volgens de literatuur. Het veranderen van je referentie naar relatief aantal perioden maakt dat er niet anders op, en dat is ook niet iets waar je met passieve schakelingen op kan ontwerpen.

Overigens kan je daar in het laag wel naar fluiten. Een kale woofer meting in een kast heeft al flink wat group delay in het laag (zie plaatje - wat zou een dipool daar doen?).

Ik heb het niet over thresholds waarbij resonanties gepaard gaan met amplitudeverhoging of verlaging. We hebben het hier over filters met vlakke respons

Hier maak je een wending in wat het oorspronkelijke onderwerp was. We hadden het over resonanties in filters met een ogenschijnlijke vlakke response.

Een filter kan een spatieel (d.w.z. over het frequentiebereik) vlakke response hebben, maar in het temporele domein (d.w.z. over de tijd bezien) zullen bepaalde frequentie componenten langer aanwezig blijven. In het geval van elektrische resonanties in je filter zal dit het geval zijn. Het integrerende karakter van ons oor (een paar ms, zou dat toeval zijn dat we group delay niet horen binnen een tijdsbestek van een paar ms??? - hint: nee), hoort niet alleen die vlakke spatiele curve, maar telt ook dat tijdsgedrag erbij op. M.a.w., in onze waarneming is het alsof we een bult bij het betreffende resonantie punt horen, ondanks dat de curve er daar vlak uit lijkt te zien. Ik blijf erbij dat het zaak is om resonanties te voorkomen, en als ze er al inzitten om op dat punt de amplitude iets lager te kiezen.

Wat verder ook van belang is, en verassend, is dat dit effect sterker hoorbaar is met lagere Qs! Dus een resonantie met een Q van 1 is beter hoorbaar dan een resonantie met een Q van 10 (artikel van Olive)! M.a.w., het is niet alleen de frequentie, maar vooral ook de breedte van de frequentieband van de resonantie die de threshold bepaald.

M.

[jeroen_d]

Dat laatste heeft ook Toole gevonden, staat in de link die ik gaf en die vrij uitgebreid was. Ik hoopte dat als die gelezen werd dat veel discussie zou worden voorkomen.

Terug naar de filters: LR4 is geen probleem, los van onze discussie over relatief of niet. 1ms op 2kHz is een grens waar LR4 of BW3 ver onder blijft. Ook het filter dat ik voorstelde met de 3.3ohm weerstand en dat een heel klein beetje opslingert blijft qua group delay ruim onder die grens van 1ms. Ik begrijp dus nog steeds niet hoe jij het slissen onderbouwt op basis van het beschikbare onderzoek dat naar group delay en resonanties is gedaan.

[dekkersj]

[...]

In scheidingsfilters is het enige wat telt de afgeleide van de akoestische fase curve, en de daaruit volgende group delay. Die moet binnen de 2ms liggen volgens de literatuur. [...]

De variatie van de groepslooptijd moet binnen die 2ms liggen.

Groet,
Jacco

[marc.heijligers]

De variatie van de groepslooptijd moet binnen die 2ms liggen.

Klopt, komt omdat ik altijd uit ga van een minimum fase van de dichtsbijzijnde unit.

M.

[Martijn M]

Beide filters zitten eenzelfde factor onder de hoorbaarheids threshold, vandaar mijn voorkeur om het relatief te zien. Dit is analoog aan mijn voorkeur om een waterval te zien in periodes op de z-as, dat geeft een beter beeld van waar de werkelijke problemen van een driver zitten.

Ik dacht eerst dat je hierin gelijk had, maar nu ik iets beter weet hoe een CSD is opgebouwd, heb ik hier mijn twijfels over. De CSD bestaat uit plakjes met fourier transforms van een impulsresponse met steeds een iets later beginnend tijdvenster, vaak in stapjes van 1 ms. Op de Z-as staan die stapjes van 1 ms uitgezet. Hoe kun je die in golflengtes uitdrukken?

[Martijn M]

De variatie van de groepslooptijd moet binnen die 2ms liggen.

Klopt, komt omdat ik altijd uit ga van een minimum fase van de dichtsbijzijnde unit.

M.

Eigenlijk is dit ook wat Bart al aangaf. Ik vond jouw vergelijking van het naar voor en achter schuiven van de speaker in z'n geheel wel een goeie trouwens!

[dekkersj]

De variatie van de groepslooptijd moet binnen die 2ms liggen.

Klopt, komt omdat ik altijd uit ga van een minimum fase van de dichtsbijzijnde unit.

M.

Okidoki. Dan ben ik er voor om er niet tegen te zijn.

Groet,
Jacco

[marc.heijligers]

Okidoki. Dan ben ik er voor om er niet tegen te zijn.

[robbiedobbie]

en zo is iedereen weer vrienden met elkaar!

gelukkig maar...

Wellicht overbodig om te zeggen maar de hulp van jullie allemaal, bij het bedenken en verbeteren van het filter, wordt door mij enorm gewaardeerd!

Groeten,

robbie

[marc.heijligers]

LR4 is geen probleem, los van onze discussie over relatief of niet. 1ms op 2kHz is een grens waar LR4 of BW3 ver onder blijft. Ook het filter dat ik voorstelde met de 3.3ohm weerstand en dat een heel klein beetje opslingert blijft qua group delay ruim onder die grens van 1ms. Ik begrijp dus nog steeds niet hoe jij het slissen onderbouwt op basis van het beschikbare onderzoek dat naar group delay en resonanties is gedaan.

Een LR4 curve (of whatever andere curve) staat op zich los van elektrische resonanties. Een ideale LR-x curve veronderstelt dat de unit aangestuurd wordt met een afsluitimpedantie van 0 Ohm. De elektrische resonantie komt daar dus nog bij.

Er is AES literatuur die group delay audibility threshold laat zien < 0.1ms. E.e.a. hangt uiteraard sterk af van hoe er getest wordt, en in wat voor een omgeving. In die context heb ik nergens in de literatuur een expliete test gezien die sibilance bestudeerd in termen van group delay of Q, of in termen van elektrische opslingering, wat een special case is van de algemene studies. Verder hebben we te maken met een opslingering op de rand van een gefilterde unit curve i.c.m. een complexe optelling van 2 speaker units. Ik zie geen van de artikelen hier duidelijk aandacht aan besteden, en extrapolatie naar deze case lijkt met vooralsnog behoorlijk gevaarlijk. Als je artikelen goed leest, concluderen de meeste auteurs dat de getallen slechts indicatief zijn, en dat er geen generieke conclusies uit te trekken zijn.

Ik onderbouw overigens niets met behulp van beschikbaar onderzoek, jij bent diegene die zaken ter discussie stelt op basis van beschikbaar onderzoek. Vooralsnog is de observatie leidend, en het onderzoek ondersteunend, mits de direkte case uitgebreid aan de tand gevoeld is. Dat is nu niet het geval, en je conclusies zijn gebasseerd op extrapolaties, of door bestaand onderzoek in een ander verband te brengen. Dat is op zijn minst een gezonde dosis scepsis, maar het levert je geen valide eind conclusie op.

Ik zal proberen of ik het effect met een microfoon opgenomen kan krijgen, zodat op zijn minst ook de observatie gedeeld kan worden.

M.

[Martijn M]

Ik denk dat sibilance in de eerste plaats wordt veroorzaakt door resonanties in het hoog. Mogelijk kan ook vervorming dit effect veroorzaken. Wat is er zo erg aan elektrische resonanties door wisselfilters?
Hoe een niet-constante group-dalay klinkt, weet ik niet. Is GD niet heel eenvoudig met behulp van software te genereren? Dan kun je het geïsoleerd van andere effecten beluisteren.

[dekkersj]

[...]
Er is AES literatuur die group delay audibility threshold laat zien < 0.1ms. E.e.a. hangt uiteraard sterk af van hoe er getest wordt, en in wat voor een omgeving. In die context heb ik nergens in de literatuur een expliete test gezien die sibilance bestudeerd in termen van group delay of Q, of in termen van elektrische opslingering, wat een special case is van de algemene studies. Verder hebben we te maken met een opslingering op de rand van een gefilterde unit curve i.c.m. een complexe optelling van 2 speaker units. Ik zie geen van de artikelen hier duidelijk aandacht aan besteden, en extrapolatie naar deze case lijkt met vooralsnog behoorlijk gevaarlijk. Als je artikelen goed leest, concluderen de meeste auteurs dat de getallen slechts indicatief zijn, en dat er geen generieke conclusies uit te trekken zijn.

[...]

Zou hier op de eea manier iets voor het ZBA forum en zijn leden iets weggelegd zijn? Kunnen wij zelf iets opzetten om dit specifieke probleem te onderzoeken?

Zonder de indruk te willen wekken dat ik daar iets concreets over in gedachten heb, verblijf ik in verwachting

Jacco

[asterduc]

WOW zeg, jullie zijn lekker bezig hier.
Daar gaat onze Robbiedobbie heel wat wijzer door worden

Ik ken het afstraalgedrag van de speaker van Ed niet, als ik die metingen zou hebben zou ik beter een voorkeur voor mijn akoestisch 4de dan wel 2de orde filtervoorstel kunnen bepalen.

ik wil daar graag wat moeite insteken Jeroen.
Welke metingen zou je daarvoor nodig hebben?
Ik heb gisteren de units nogmaals apart gemeten en net geimporteerd in de simulator. Nu is de simulatiecurve vrij identiek aan de werkelijk gemeten.
'k begin het al wat onder de knie te krijgen! dus roep maar wat je hebben wil

Bij gebrek aan die metingen heb ik Ed voorgesteld om ook de elektrische eerste orde variant te proberen en een filtervoorstel daarvoor gedaan. Het gevaar blijft daar wel aanwezig dat de tweeter hoorbaar begint te vervormen, ik weet dat slap en laag in frequentie filteren een zwak punt is van de scanspeak ringradiator.

Precies, en om die reden wil ik ook van een eerste orde oplossing wegblijven. De Concave is een 'dynamische' speaker die aardig wat lucht moet verzetten!

Ed.

[asterduc]

Ik heb gisteren de units nogmaals apart gemeten en net geimporteerd in de simulator. Nu is de simulatiecurve vrij identiek aan de werkelijk gemeten.

die ziet er dan zo uit
onder elkaar de gemeten en de gesimuleerde
angstwekkend identisch

[jeroen_d]

[...]

In scheidingsfilters is het enige wat telt de afgeleide van de akoestische fase curve, en de daaruit volgende group delay. Die moet binnen de 2ms liggen volgens de literatuur. [...]

De variatie van de groepslooptijd moet binnen die 2ms liggen.

Groet,
Jacco

Dan lezen jullie de literatuur toch anders. Ik zie in die plaatjes dat dit alleen geldt vanaf 1000Hz. In de Jensen and Meller curves en die van Blauert and Laws, die doorgetrokken hebben naar lagere frequenties zie je dat het bij benadering lineair stijgt bij dalende frequentie.

Verder, als je 2ms als grens beschouwd, wordt mijn bewering dat zaken gevoeliger liggen in het laag alleen maar extra bevestigd. Filters met dezelfde orde krijgen een grotere group delay in het laag. Zelfs een 8ste orde LR blijft nog beneden de grens bij 2kHz. Een 2de orde LR op 100Hz gaat echter al door die 2msec grens heen.

[jeroen_d]

Beide filters zitten eenzelfde factor onder de hoorbaarheids threshold, vandaar mijn voorkeur om het relatief te zien. Dit is analoog aan mijn voorkeur om een waterval te zien in periodes op de z-as, dat geeft een beter beeld van waar de werkelijke problemen van een driver zitten.

Ik dacht eerst dat je hierin gelijk had, maar nu ik iets beter weet hoe een CSD is opgebouwd, heb ik hier mijn twijfels over. De CSD bestaat uit plakjes met fourier transforms van een impulsresponse met steeds een iets later beginnend tijdvenster, vaak in stapjes van 1 ms. Op de Z-as staan die stapjes van 1 ms uitgezet. Hoe kun je die in golflengtes uitdrukken?

Misschien leg ik het niet goed genoeg uit en is het beter om het volgende artikel te lezen: http://esweep.berlios.de/theorie/new_cs ... ethod.html
Hierin staat ook uitgelegd dat je met de methode van CSD met periodes op de z-as beter in staat bent resonanties van reflecties te onderscheiden.

[asterduc]

de huidige stand.

Ben er alvast niet ontevreden mee. Curve loopt mooi door en ook de fasehellingen liggen in lijn met elkaar.

Een korte luistertest leert mij dat de sss'en niet meer zo sterk aanwezig zijn, alvast aanzienlijk minder als bij de interimconsulente die ik vandaag op bezoek had

... en nu het mooiste van dit alles, ... lekker genieten!

[jeroen_d]

Een LR4 curve (of whatever andere curve) staat op zich los van elektrische resonanties. Een ideale LR-x curve veronderstelt dat de unit aangestuurd wordt met een afsluitimpedantie van 0 Ohm. De elektrische resonantie komt daar dus nog bij.

De laatste opmerking is absoluut niet waar. Passieve filtercurves kun je op verschillende manieren realiseren en de textbook filters gaan uit van drie varianten:
1 componentwaardes op basis van een bepaalde bronimpedantie.
2 componentwaardes op basis van een bepaalde afsluitimpedantie.
3 componentwaardes op basis van eenzelfde bron- als afsluitimpedantie.
Bij filters voor luidsprekers lijkt de situatie het meest op variant 2. Een ideale LR-x curve veronderstelt helemaal niets, hij wordt gerealiseerd. Bij het passieve scheidingsfilter is de afsluitimpedantie van de driver een integraal onderdeel van de werking. Het laden en ontladen van spoelen en condensators in de filtertakken is integraal onderdeel van de werking van het filter en het realiseren van de curve. Resonanties binnen een filtersectie doen niet terzake. Het enige wat telt zijn gemeten resonanties op de tweeterklemmen en die zijn er niet als het passieve filter op de klemmen een vlakke respons geeft.

Wat opslingeringen op de rand van de curve betreft, exact om die reden was ik het onderzoek naar scheidingsfilters begonnen onder het R&D kopje op mijn homepage. Alleen, ik kwam er met DIY_Freak al heel snel achter dat het interferentiegedrag an sich verschrikkelijk goed hoorbaar was. Niet de resonantie van de knik in de filterhelling, want op de luisteras tellen de drivers netjes vectorieel op en vormen een allpassfilter. Ik dacht ook dat off-axis die resonanties misschien hoorbaar zouden worden, maar dat bleek niet zo te zijn. Verder was de power response dip van een LR2 op 2kHz goed hoorbaar. Effecten als sibilance bij hogere orde filters waren absoluut niet te horen, die werden juist prominent bij eerste orde filters. Daarmee wil ik absoluut niet jouw ervaring met de Milestones tegenspreken.
Later heb ik namelijk bedacht, me realiserend dat ik vooral het niet ideale afstraalgedrag van filters hoorde (vertical lobing) dat bij echte luidsprekers met middentoners en tweeters met verschillend afstraalgedrag de voornaamste uitdaging ligt om een filter te vinden dat het afstraalgedrag van middentoner en tweeter zo goed mogelijk op elkaar laat aansluiten. Welk filter dan het beste is hangt van de drivers af en andere zaken zoals bv een grote gewenste onvervormde geluidsdruk.