Onderzoek filterinstellingen SEAS C16 coax met miniDSP

[Wieger61]

Van een speaker blijft hetzelfde: driver SEAS C16, bafflestep, ingestelde filterfrequentie 1700Hz, ingestelde tweetervertraging 0 sec.

Instellingen (zie grafieken)
- blauw: Linkwitz-Riley 12db/octaaf (tegenfase)
- groen: Butterworth 18dB/octaaf tegenfase
- rood: Butterworth 18dB/octaaf fase
- zwart: Linkwitz-Riley 24dB/octaaf (fase)

Wat mij opvalt:
- frequentieresponsies verschillen vrij sterk tot 2 octaaf onder en boven scheidingsfilterfrequentie;
- faseresponsies: de LR12 is het meeste lineair;
- groepsvertraging: van de LR12 (dus) gemiddeld het kleinste; afwijkingen rond overnamegebied (zie ook faseresponsie);
- impuls: LR12 hier beste stapresponsie;
- BW18 fase reageert zelfde als LR24. Dit komt waarschijnlijk door de akoestische afval 15dB/octaaf van de weergave van de tweeter onder de 1000Hz.

Kritische vraag: Komt LR12 zo goed uit de bus door toepassing van allemaal extra (Notch)-filters in de miniDSP die bij andere filterinstellingen de resultaten juist verpesten? Nee: enkel één Notch-filter ter onderdrukking van een 5dB piek van de tweeter ver weg bij 4kHz is toegepast.

Mijn hypothese: een ideaal scheidingsfilter zoeken is de moeite waard. Zoek eerst ideale combinatie frequentie en filtertype. Optimaliseer daarna andere parameters. Of deze hypothese voor elk systeem geld? Ik vrees het niet ...

[Wieger61]

Wat is het effect van de filterfrequentie op de stapresponsie?

Hieronder stapresponsies van een SEAS C16 met een tweetervertraging van 40usec en een Linkwitz-Riley 12dB/octaaf filter op respectievelijk, van links naar rechts (1ms verschoven) 1500, 2000 en 2500 Hz.

Conclusie: miniem.

[Chocomel]

Leuk dat je hier eens naar kijkt. Hoe de boel zich gedraagt wordt bepaald door de akoestische respons (filters + drivers + kast + ...), niet door de filters zelf. Je zou bijvoorbeeld ook de akoestische response kunnen meten en kijken of het op een bepaald type filter lijkt.

- frequentieresponsies verschillen vrij sterk tot 2 octaaf onder en boven scheidingsfilterfrequentie;

Waarom zou dit zo zijn?

- impuls: LR12 hier beste stapresponsie;

Hoe beoordeel je dit?

Zou je eens willen kijken wat je krijgt als:
- Woofer / tweeter vlak zijn getrokken tot > 1 octaaf verder dan tot waar ze meedoen
- 4e orde Linkwitz-Riley filter
- Delay op één van beide drivers zodanig dat de optelling maximaal is (dus de dip in de amplituderespons diep en symmetrisch als je de tweeter uit fase zet)
?
Bovenstaande manier wordt wel eens gebruikt om een filter in elkaar te zetten met een DSP. Ik verwacht dat je met het eerste en derde punt de effecten van de drivers grotendeels weghaalt, waardoor je voornamelijk (alleen) de effecten van het filter ziet.

[Wieger61]

De responsies tgv gekozen filtertypes kun je natuurlijk ook wiskundig bepalen (iets voor later). De formules kunnen inzicht in de verbanden geven, wat handig is bij het optimaliseren. Metingen controleren dan de specifieke toepassing daarvan. Nu meet ik even voor een indruk.

Een deel van je vragen beantwoord ik in een een ander draadje onder algemeen luidspreker zelfbouw. De 4e orde LR noem ik LR24. Officieel LR4.

Hier analyseer ik expres één effect. Uiteindelijk stem ik alles op elkaar af liefst optimaal met zo min mogelijk filtering. KISS Keep it simple s*. Want elke ingreep beïnvloedt de voorgaande. Handiger is met weinig, liefst onafhankelijke parameters op een aantal doelen te optimaliseren. Het aantal mogelijk oplossingen en mislukkingen blijft dan overzichtelijk.

LR12 bleek hier ideaal: Relatief vlak tussen 1 en 3 kHz, groepsvertraging laagste, stapresponsie vloeiend. Zie tav stapresponsie ook John Atkinson over luidsprekermeting en beoordeling op Stereophile (cf AES-paper).

Volgens sommige criteria is een LR24 beter dan een LR12, bijv omdat conusresonanties dan beter onderdrukt worden. De grotere groepsvertraging moet dan wel passen bij de drivers en de kast. Anders offer je het een of voor het ander. Ik laat hier het oor oordelen.

[Wieger61]

Linkwitz schrijft ergens over stapresponsies dat hij het effect van groepsvertraging niet hoort behalve bij tikken in het geluid of bij blokgolven, sterke transients dus. Hij vergeet dat enkele belangrijke solo-instrumenten zoals de gitaar of het klavecimbel als tokkelinstrument sterke transienten vertonen. Een tijdverschil van een halve milliseconde valt mij in een AB-vergelijk meteen op. Een goede Timing maakt het geluid helderder.

[Wieger61]

Bovenstaande manier wordt wel eens gebruikt om een filter in elkaar te zetten met een DSP. Ik verwacht dat je met het eerste en derde punt de effecten van de drivers grotendeels weghaalt, waardoor je voornamelijk (alleen) de effecten van het filter ziet.

Martijn M adviseert elders (http://forum.zelfbouwaudio.nl/viewtopic.php?f=3&t=23649) deze methode niet toe te passen. Je krijgt verkeerde resultaten. Ik vermoed omdat het rechttrekken van de driverresponsies extra fase introduceert, waardoor het ijken op de weergavedip tijdens de tegenfaseaansluiting niet meer een betrouwbare meting is om de noodzakelijke tweetervertraging tbv een optimale stapresonsie te bepalen. Ik moet dit echter nog eens doorrekenen.

[Chocomel]

Waar lees je dat?

Slaan de namen van de filters die je noemt op wat je in de DSP instelt of op wat de akoestische respons is?

[Wieger61]

Waar lees je dat?

Slaan de namen van de filters die je noemt op wat je in de DSP instelt of op wat de akoestische respons is?

Wat 'dat'? Het zijn de filterinstellingen op de DSP.

[Wieger61]

Welke responsies zijn zonder drivers, dus alleen van versterker en DSP te verwachten?

Zie onder dezelfde reeks als boven, maar dan zonder tussenkomst van de drivers. Woofer- en tweetersignaal uitgang DSP gemiddeld. Alles zonder verdere filtering of vertraging. De grijze responsie is de kortsluitmeting toegepast bij de geluidskaartkalibratie: van uitgang naar ingang geluidskaart met gebruikte kabels.

SPL-responsies zijn verschoven in niveau, de stapresponsies in tijd.

Vergelijk met metingen met luidspreker in de keten:
- vertraging tussen eerste smalle en tweede brede piek in stapresponsie komt door filter. Niet door verkeerde instelling vertraging tweeter of woofersignaal,
- ringing in stapresponsie komt door drivers.

Eindconclusie: instelling filtering door miniDSP van dit project optimaal onder voorwaarde van minimale inzet correctiefilters.

[Jag]

Waar lees je dat?

Slaan de namen van de filters die je noemt op wat je in de DSP instelt of op wat de akoestische respons is?

Wat 'dat'? Het zijn de filterinstellingen op de DSP.

Met 'dat' wordt bedoeld dat het geen goede methode zou zijn om een driver tot 2 octaven boven/onder zijn werkingsgebied vlak te trekken, en er dan een tekst boek filter op te zetten. Het is wellicht een brute force methode, maar ik zie niet in waarom het niet zou werken. Uiteindelijk is de akoestische respons namelijk hetgeen waar het om draait!

[Henkjan]

Waar lees je dat?

Slaan de namen van de filters die je noemt op wat je in de DSP instelt of op wat de akoestische respons is?

Wat 'dat'? Het zijn de filterinstellingen op de DSP.

Met 'dat' wordt bedoeld dat het geen goede methode zou zijn om een driver tot 2 octaven boven/onder zijn werkingsgebied vlak te trekken, en er dan een tekst boek filter op te zetten. Het is wellicht een brute force methode, maar ik zie niet in waarom het niet zou werken. Uiteindelijk is de akoestische respons namelijk hetgeen waar het om draait!

yep. zo heb ik het in feite ook gedaan met Nescio, eerst de individuele drivers vlak krijgen, en dan kan je makkelijk een textbook filter toepassen in de DSP software.

[Wieger61]

Interessant zou zijn die methoden te vergelijken. Met de miniDSP kan ik alleen met meerdere maatregelen de uitgangsresponsie van beide drivers vlak krijgen, waardoor de ingebouwde filtertypes weer niet goed werken omdat het ingangssignaal niet meer 'schoon' is (faserein). Ik heb geen mogelijkheid op de miniDSP om een algoritme te installeren dat een willekeurige responsie in een perfecte filteroverdrachtskarakteristiek trekt. Helaas.

[Henkjan]

als de curve vlak is, is het "schoon". het feit dat je hebt moeten corrigeren heeft daar helemaal niets mee te maken, het gaat om de uiteindelijke akoestische response, niet hoe je daar gekomen bent.

btw: je kan met REW een doelcurve bepalen, en dan vanuit REW in een keer de biquads voor minidsp (of een aantal andere populaire DSP's) genereren om die curve te halen.

[Wieger61]

Ga ik proberen

[Wieger61]

Wat gebeurt met de karakteristieken bij verschillende filtertypes als de frequentierespons afgevlakt is?

Een voorproefje: ik heb bij zowel een LR2 als een LR4-filter, steeds bij een kantelfrequentie van 1700Hz, enkele karakteristieken gemeten. De frequentiekarakteristieken lopen na handmatige aanpassing (middels miniDSP; REW equalisation komt later) behoudens tussen 1 en 1,5kHz en het gebied boven de 7kHz (coax-effecten) relatief vlak: circa +/- 1 dB. Daardoor is de klankkleur vergelijkbaar en kan ik met een AB-vergelijk andere verschillen horen.

De fasekarakteristiek en de groepstijdvertragingskarakteristiek voorspellen wat je in de stapresponsie terugvindt. Tussen de eerste neerwaartse reactie en de piek in de stap zit circa 0,5 ms (2kHz). Dus niet een voorslag, om in pianotermen te spreken, in een onhoorbaar hoog klankregister. Omdat het me verbaast , deel ik het hier. De stapresponsie van de LR4 vind ik er slecht uitzien.

Hoe klinkt het verschil? Het LR2-filter geeft een hoorbaar opener en preciezer klankbeeld dan het LR4-filter, gemeten aan de veeleisende Beethovenopnames van Brautigams achter de pianoforte (vol boventonen). Het vervormingsniveau is desondanks vergelijkbaar, hoewel de smalle conus-break-up-vervormingspiek (bij de SEASC16 op 1675Hz; niet getoond) bij het LR4-filter 0,85% tegen 0,47% 3e harmonische meet. Waarom? Omdat het LR2-laagdoorlaatfilter bij die frequentie minder steil is en dus daar minder geluid doorgeeft. Dat wordt door de tweeter aangevuld, die daar minder vervormd. Het LR4-filter laat meer van de vervormende woofer horen. Een steil filter om conusresonanties te onderdrukken (die hier bij 3 x 1675Hz liggen) kan dus verkeerd uitpakken.

[Chris_T]

Interessant dat je dit allemaal zo uitgebreid onderzoekt.
Heb je ook gekeken of de coax akoestisch goed uitgelijnd is?
Wanneer ik de stap respons zo bekijk lijkt het daar niet op bij de LR4 variant.

Ik heb trouwens gisteren ook het verhaal bij Linkwitz gelezen. Grappig dat hij dit onderzocht heeft zoals ik het zou aanpakken.
Hij verteld daar ook dat de 'tijdsvertraging vervorming' over het algemeen niet hoorbaar is, met een paar uitzonderingen.
Maar dat heb je in dit topic ook al aangegeven.

[Wieger61]

Heb je ook gekeken of de coax akoestisch goed uitgelijnd is?
Wanneer ik de stap respons zo bekijk lijkt het daar niet op bij de LR4 variant.

Als je bovenaan de stapresponses van miniDSP-uitgang (tweeter en woofer gemiddeld) vergelijkt met die van de luidspreker gemeten met een microfoon, zie je dat de uitlijning optimaal of vrijwel optimaal is. Ik heb de tweeter een beetje vertraging (40uS) gegeven om zo indirect de LR2 frequentiekarakteristiek wat rechter te trekken. Omdat die uitlijning door de bouw van de speaker bepaald wordt, heb ik deze voor de LR4 variant niet veranderd, ook om zo de werking van dat filter daarmee niet te verstoren. De LR4 geeft een schrikwekkende stapresponsie.

[Jag]

Maar heeft jouw lr4 filter nou ook akoestisch een lr4 verloop?

[Wieger61]

Nog niet. Wordt aan gewerkt. Dan zou idealiter de stapresponsie gelijk moeten zijn aan dat van de uitgang van het filter (zie boven). Ik vermoed dat ook dan de LR2 beter klinkt in de transiënten. Wordt vervolgd.

[Wieger61]

Maar heeft jouw lr4 filter nou ook akoestisch een lr4 verloop?

Wat adviseer je: REW of LspCAD?

[Jag]

Arta

[markbakk]

Nou, als LSPCad binnen het budget past weet ik het wel...

[Chris_T]

Als je bovenaan de stapresponses van miniDSP-uitgang (tweeter en woofer gemiddeld) vergelijkt met die van de luidspreker gemeten met een microfoon, zie je dat de uitlijning optimaal of vrijwel optimaal is. Ik heb de tweeter een beetje vertraging (40uS) gegeven om zo indirect de LR2 frequentiekarakteristiek wat rechter te trekken. Omdat die uitlijning door de bouw van de speaker bepaald wordt, heb ik deze voor de LR4 variant niet veranderd, ook om zo de werking van dat filter daarmee niet te verstoren. De LR4 geeft een schrikwekkende stapresponsie.

Ik kan het verkeerd hebben, maar bij de meting van de LR4 zie ik een 'dip - piek -dip - piek', in tegenstelling tot de verwachte 'dip - piek - dip' zoals de uitgang van de miniDSP ook laat zien (of piek - dip - piek, met de aansluitpolen verwisseld).
Als de vertraging niet veranderd is tussen de LR2 en LR4 filter, dan kan het niet anders dat de akoestische optelling niet optimaal is.
Dat maakt het ook heel lastig om een goed/eerlijk vergelijk te maken wat betreft klankmatige verschillen.

Ik stem trouwens ook voor Arta . Fantastische meetsoftware voor een 'vriendenprijs'.
R.E.W. heb ik heel kort geprobeerd, maar ik kon er zelf niet aan wennen dat bij iedere meting een aparte tabblad wordt aangemaakt.
Vaak herhaal ik een meting (die uit een set bestaat) om de zekerheid te bepalen.
Het diepe laag is soms lastig nauwkeurig te meten.

[Jag]

Je kan in Arta ook makkelijk een target response creeren (bijv LR2 of LR4). LSPcad ken ik wat minder goed . REW en minidsp zou op zich ook goed moeten samenwerken, volgens mij zijn er ook excel sheets om een custom filter te maken naar een target response.

[Wieger61]

OK, Arta dus. Want met REW kun je geen LR-target instellen. Bij LspCAD wel, maar de biquads- coëfficiënten die er uitrollen passen niet één op één in miniDSP. LspCAD kun je gratis downloaden maar dan kun je niets opslaan. De bediening vraagt wel een heldere geest.