vertical lobing en de effecten daarvan

[b_force]

-edit door mod jeroen_d: dit draadje is afgesplitst van een ander onderwerp omdat daar de discussie al was afgerond en de topic starter geen behoefte had aan een uitgebreide discussie over interferentie van drivers in het verticale vlak-

Maar Jeroen, het heeft enkel te maken met interferentie in de verticale richting (uitgaan van het feit dat de drivers precies boven elkaar zitten en we interferenties van de drivers zelf ook vergeten)? Daar heb je geen filter voor nodig (enkel om de frequentie responsie recht te trekken).
Om het idee te horen zou je prima twee breedbanders kunnen nemen en boven elkaar zetten. Zie simulatie 1 breedbander vs 2 breedbanders.
Uiteraard geluidsniveau wel gelijk zetten.

Wat er echter wel aan de hand is, is dat je met een filter het eea zou kunnen manipuleren om zo je plekken van interferentie wat te versmeren.

Overigens gaat er nog wel iets "mis" met twee drivers. (zeker) Als je gaat filteren met een crossover met een lowpass en highpass filter zijn verticaal gezien onder en boven niet symmetrisch. (effect treedt ook al op bij twee drivers volledig breedbandig).
Ik zou dus drie drivers nemen, dan ben je sowieso weer symmetrisch bezig.

[jeroen_d]

Als je het ongefilterd doet krijg je een situatie die niets meer met scheidingsfilters te maken heeft. De geïntegreerde power respons is redelijk vlak als je niet filtert. Je luistert dan puur naar een breedbandig interferentie patroon. Heeft niets meer te maken met het effect van scheidingsfilters en staat ver af van wat je gehoormatig zal ervaren in de opzet zoals ik voorstel.

Het verhaal van assymmetrie moet je niet overdrijven, maakt nauwelijks uit. Hebben we geverifieerd door het boxje om te draaien. De bovenste en onderste driver zagen dezelfde kast, behalve dat het gespiegeld was. De twee drivers ongefilterd samenspelend leken in niets op de gefilterde versie.

[b_force]

Ik zie enige verschillen in boxsim, wat dus betekent dat het geheel niet helemaal symmetrisch is.
In hoeverre dat hoorbaar is weet ik niet, het is enkel een constatering, welke niet wordt geconstateerd, gemeten, getoetst en wordt toegelicht op jou website.
Daarnaast is de baffle (althans, als die zo is als het plaatje) ook niet symmetrisch.

De reden waarom ik ongefilterde breedbanders noem, is dat je daar dus je interferentie van krijgt.
Als je gaat filteren zul je die dus hoe dan ook altijd waarnemen. Echter kun je, zoals ik al zei, met filteren wel het eea manipuleren.
Het lijkt mij dus uiterst cruciaal dat je niet enkel als referentie 1 driver gebruikt, maar ook als 2e referentie de ongefilterde drivers bij elkaar.
Anders wordt het appels met peren vergelijken, aangezien je met 1 driver nooit een dergelijk interferentie patroon krijgt, maar met twee drivers wel (ook als je filtert)

[jeroen_d]

Bij filteren krijg je interferentie-effecten in een beperkt gebied, het overgangsgebied van de crossover. Die interferentie-effecten hebben invloed op de power respons. diy_freak en ik hebben geconstateerd dat de interferentie-effecten het minst hoorbaar zijn als de power respons vlak is. Een andere mogelijkheid is lichte compensatie in het crossovergebied door een kleine bult in de respons, om een dip in de power respons te compenseren.

In alle gevallen blijft het hoorbaar. Interferentie geeft altijd kleuring omdat de luisterruimte mee kleurt. Dus ook bij vlakke power respons. Als je dat breedbandig doet hoor je het zeker. Dus, het laten spelen van 2 drivers ongefilterd geeft zodanig veel interferentie dat dat zeker hoorbaar is in een reflecterende luisterruimte. Dat kun je niet als referentie gebruiken. De enkele speaker is een veel betere referentie. Als je het experiment doet dan hoor je ook goed dat de verschillen met name door de LR4 power respons dip (veroorzaakt door interferentie) komen en niet door marginale effecten als een niet-symmetrische baffle. Ik wil je er trouwen op wijzen dat in het verticale vlak ons boxje wel degelijk symmetrisch was.

[b_force]

Als je dat breedbandig doet hoor je het zeker. Dus, het laten spelen van 2 drivers ongefilterd geeft zodanig veel interferentie dat dat zeker hoorbaar is in een reflecterende luisterruimte. Dat kun je niet als referentie gebruiken. De enkele speaker is een veel betere referentie.

Klopt, daar geef ik je ook gelijk in. (ook het stuk wat je er voor vertelt overigens)
Als we even uitgaan van enkel dit fenomeen (en we laten eventjes voor het gemak andere effecten buiten beschouwing), dan heb je twee uitersten.
Een enkele breedbander, waar je dus geen interferenties hebt en twee (of meer) breedbanders waar je dus eigenlijk het meest "ongunstige" geval hebt.
Twee breedbanders met een filter zit daar ergens dus tussen in.
Als referenties moet je dus weten hoe iets klinkt zonder de interferenties, maar even belangrijk is om te weten hoe het klinkt met die referenties, aangezien je die wel moet herkennen bij latere luister experimenten. Dus de twee uitersten van helemaal niet hoorbaar tot uiterst hoorbaar.
Tevens moet je deze uiterste in verticale en horizontale richting meten zodat je later (met filters) kunt zien hoe bepaalde dingen veranderen. Op die manier kun je op een verantwoorde manier dingen gaan correleren.

Als je het experiment doet dan hoor je ook goed dat de verschillen met name door de LR4 power respons dip (veroorzaakt door interferentie) komen en niet door marginale effecten als een niet-symmetrische baffle. Ik wil je er trouwen op wijzen dat in het verticale vlak ons boxje wel degelijk symmetrisch was.

Ik heb het effect gezien bij twee 3inch breedbanders (die uit de eerder getoonde plaatjes van simulatie, maar dan met een niet-symmetrische baffle).
Daar was het niet symmetrische effect, doordat de drivers niet symmetrisch geplaatst waren, in dezelfde orde van grootte als de verschillen in bepaalde filters.
Op 30 graden zijn al verschillen te zien van 2dB (over een vrij breed spectrum) en onder grotere hoeken zelfs meer.

Een heel erg belangrijke vraag om te beantwoorden zou dus oa zijn waarom je dus verschillen ziet tussen de voorspellingen en de metingen (evt luisteren).
Ik vind het zelf moeilijk in te schatten waar het fout gaat, omdat jullie in de bevindingen van dat experiment niet heel veel metingen hebben staan.
Mijn ervaring is dat Boxsim eigenlijk angstig dicht bij de "werkelijkheid" zit.

edit:
Martijn vroeg nog om de power response, bij deze.
Hij is niet 100% gelijk aan het voorbeeld van gisteren, maar verschil is niet significant.

[b_force]

Hier zelfde situatie, maar met een LR2 op 3200Hz.
Verticaal zie je al dat het asymmetrisch is.

[bertor]

met welke drivers simuleer je nou?

Hier zelfde situatie, maar met een LR2 op 3200Hz.
Verticaal zie je al dat het asymmetrisch is.

Het effect is echt minimaal (naar mijn idee geen invloed op de uitkomst van de test), maar ik denk dat je gelijk hebt, voor die 3 kHz test dan. Kun je het ook verklaren? Verder sluit ik me helemaal aan bij de uitleg die Jeroen geeft.

[b_force]

Dit is met FRS8-8 gedaan ter illustratie.
Ik zie verschillen bij bv 2kHz van 2dB (tot bijna 3dB) op 30 graden.
Genoeg voor gehoormatige nuances.
Sorry, had verkeerde bestand voor me.
Even simulatie opnieuw draaien
Overigens sloegen deze verschillen (die ik dus doorgestreept heb, plaatjes zijn wel van 3200Hz) op een filter bij 500Hz
Dus die 2dB verschil blijft daar wel van kracht, wat dus best een nuance verschil kan geven in klank.

edit:
Bij LR2 3200Hz zie je duidelijk dat er van ongeveer 500Hz - 2000Hz verschil is van ook ongeveer 2dB

Waar sluit je precies aan bij Jeroen, want hij heeft meerdere dingen gezegd?

Kan ik het verklaren?
Dat je verschil ziet verticaal boven en onder?
Dat heb ik toch al genoemd? Puur omdat het niet symmetrisch is.

[bertor]

Als je het experiment doet dan hoor je ook goed dat de verschillen met name door de LR4 power respons dip (veroorzaakt door interferentie) komen en niet door marginale effecten als een niet-symmetrische baffle. Ik wil je er trouwen op wijzen dat in het verticale vlak ons boxje wel degelijk symmetrisch was.

Ik heb het effect gezien bij twee 3inch breedbanders (die uit de eerder getoonde plaatjes van simulatie, maar dan met een niet-symmetrische baffle).
Daar was het niet symmetrische effect, doordat de drivers niet symmetrisch geplaatst waren, in dezelfde orde van grootte als de verschillen in bepaalde filters.
Op 30 graden zijn al verschillen te zien van 2dB (over een vrij breed spectrum) en onder grotere hoeken zelfs meer.

Ik heb ook even een simulatie gedaan met de FRS8 in een boxje van 10x20 cm, driverafstand 10 cm, symmetrisch op de baffle. Als ik nu (actief) filter met 2x highpass 12 dB op 2000 Hz en q=0.7 op de bovenste en 2x lowpass op de onderste, dan krijg ik het volgende afstraalgedrag:

Verticaal inderdaad een bijna symmetrische dip, op 30 graden naar boven is de dip bij 2500 Hz iets dieper dan bij 30 graden naar beneden. Maar voor de rest zeer symmetrisch en wat mij betreft onhoorbaar.

Daarentegen, het effect op de powerresponse is zeer significant. Wat de energiefrequenzgang in boxsim doet weet ik niet, maar de bundelingsmass geeft een aardige indruk van de power response.

De stippellijn is voor alleen de onderste driver, zonder filter, de referentie zeg maar. De zwarte lijn is met bovengenoemde filter. Daar zie je dus best breedbandig 2 dB extra bundeling (dus dip in afgestraald vermogen) door de crossover. Dat effect lijkt me goed hoorbaar, zeker in een akoestisch levendige ruimte! Die 2 dB asymmetrie op 30 graden is hiermee vergeleken helemaal niks natuurlijk.

Verder, als je het crossover naar BW3 wijzigt (aktief 6 dB en 12 dB q=0.7) dan is het afstraalgedrag verticaal volkomen asymmetrisch (zoals verwacht):

En de bundeling (powerrespons) identiek aan een enkele breedbander zonder crossover (zoals verwacht):

Dus BW3 is zeker wel de moeite van het proberen waard.

[bertor]

Kan ik het verklaren?
Dat je verschil ziet verticaal boven en onder?
Dat heb ik toch al genoemd? Puur omdat het niet symmetrisch is.

Wat is er dan niet symmetrisch? De drivers zitten verticaal symmetrisch op de baffle in je simulatie, toch? De bovenste ziet naar onder evenveel baffle als de onderste naar boven ziet. Je zou zeggen dat dat elkaar opheft en een symmetrisch interferentiepatroon tot gevolg heeft en toch zie je andere dingen in je simulatie. Hoe kan dat?

[b_force]

Ja, als je ze beiden hetzelfde laat doen is het inderdaad allemaal symmetrisch. (dus zonder filters)
Als je echter enkel de bovenste breedbander als referentie wilt gebruiken (en de onderste niet mee doet), dan is de baffle niet meer symmetrisch voor die ene bovenste driver (tov hart van speaker is de bovenkant namelijk kleiner dan de onderkant).
Hetzelfde geldt OOK! wanneer je de drivers gaat filteren. Laat je dan het hoog doen door de onderste of bovenste breedbander?
Het blijft eigenlijk hetzelfde verhaal als met een enkele breedbander, echter nu wat minder extreem doordat je gaat filteren.
Maar het asymmetrische gedrag blijft behouden. Dit kun je enkel oplossen door drie breedbanders te nemen en het "hoog" in het midden te zetten.
Enkel dan heb je verticaal en horizontaal 100% symmetrisch gedrag.
Nadeel is wel dat je interferentie door de onderlinge afstanden gelijk al explosief complexer worden doordat je nu drie drivers hebt die elkaar beïnvloeden.

Ik ben inmiddels een half uur bezig met verschillende actieve filters.
Om een mooi plaatje te krijgen heb ik beiden woofers voorzien van een bafflestep correctie zodat de frequentie responsie mooi vlak is, maar dat maakt voor het principe niet uit.

Ik krijg enkel gelijke richting gevoeligheid, zowel verticaal als horizontaal, wanneer ik laag genoeg filter. (<800Hz met 4e orde LR op het moment van schrijven)
Dat is eigenlijk niet 100% correct wat ik zeg (de oplettende lezer zal mij nu namelijk terug roepen ). Je hebt namelijk, zoals ik al zei, niet volledige symmetrie, dus je zult een paar dBtjes verschil hebben.
Wat wellicht wel een valide argument zou kunnen zijn, is dat het effect doordat het niet 100% symmetrisch is, minder "erg" is, dan een flinke dip door interferentie tussen beiden drivers. Oplossing is dus wat ik al noemde, 3 drivers nemen.

Dit verhaal vind ik ook volledig overeenkomen met bv lage crossover frequentie die Geddes gebruikt.
Wat je namelijk doet is er voor zorgen dat je ver beneden het gebied filtert waardoor interferentie tussen drivers kan ontstaan.
De meningen zijn erg verdeeld over zulke aanpakken. Volgens Jeroen moet je juist hoog filteren en niet te steil (althans, dat begreep ik uit gesprek toen ik laatst bij hem was) Martijn_M vind/vond juist zo laag en steil mogelijk filteren de oplossing.

Na een half uur lopen klooien met diverse filters (Q factor en frequentie) kom ik precies op de conclusie van laag en steil filteren.
Met twee breedbanders is dat de enige manier waarbij ik in alle richtingen een mooie en, min of meer, gelijke off-axis responsie krijg.

edit:
Ik denk dat ik nu ook het grote nadeel van een breedbander snap.
Hoe groter de driver, hoe lager de "eigen interferenties" zijn. (Die heb ik dit verhaal nog even buiten beschouwing gelaten omdat het anders veel te complex werd).
Door de driver diameter te veranderen zie je duidelijk dat deze frequentie verschuift. (verband snap ik nog niet helemaal, maar hij is evenredig met de diameter).
Bij een 3 inch breedbander (de FRS8) zie, off-axis natuurlijk, je overduidelijk al allerlei dippen ontstaan.

[Tom Magchielse]

Ik weet niet of deze discussie wel kan volgen. In de eerste plaats: de power response. De power response is de som van het in alle richtingen afgestraalde vermogen. Vermogen dat niet in de hoofdrichting wordt afgestraald bereikt ons alleen via reflecties aan wanden, meubels e.d. Dat is het indirecte of diffuse veld. Is de vermogensrespons niet vlak, dan hoor je dat in het indirecte (diffuse) geluid, mits dat laat genoeg komt om niet met het directe, in de hoofdrichting afgestraalde geluid te versmelten.De konsekwentie is dat je in een geluiddode kamer niets van de power response hoort, en in een erg harde kamer juist meer.
Als het verticale afstraalpatroon asymmetrisch is, dan kan het nog altijd zo zijn dat de power response vlak is. Je hebt dan b.v. een dip boven de hoofdas, en vlakke karakteristiek op de hoofdas en een piek onder de hoofdas (of andersom). Normaal gesproken zal je dat alleen horen als je je hoofd op en neer beweegt, wat weinig mensen tijdens het luisteren ooit doen. En als de luidspreker b.v. op een harde vloer staat, zal deze piek hoorbaar kunnen worden. Een symmetrisch afstraalpatroon zal in het algemeen niet kunnen samengaan met een vlakke power response, en zal dus in een kamer met een erg levendige akoestiek tot een hoorbare dip in het diffuse veld leiden. Al met al is de verticale spreiding niet zo heel belangrijk, zolang de speaker maar op oorhoogte staat.
groet, Tom (die bij de omroep veel controlekamers heeft ontworpen en gemeten)

[b_force]

Als de power response de som is van het in alle richtingen afgestraalde vermogen, en dus pieken en dalen op elkaar nullen (of uit middelen)
Dan is het symmetrisch toch hetzelfde resultaat? Aangezien symmetrisch vlak is en dus max + min.
Of het hoorbaar is weet ik niet. Ik kan er weinig info over vinden.

Aangezien onze oren horizontaal zitten, zou je verwachten dat horizontaal ook belangrijker is.
Toch kun je volgens mij verschil in hoogte ook horen. Daarnaast kan het ook gaan om de extra informatie die je mee krijgt vanuit reflecties van de ruimte.