Fasecorrectie

[interron]

Hallo,

Voor een projectje wil ik satelliet boxjes bouwen (mid en hoog) waarbij ik fasecorrectie wil toepassen door de bron van beide op hetzelfde punt te plaatsen.
Maar wat is de bron bij de middentoner? het puntje van de stofkap of juist daarbuiten?
En van de (dome) tweeter? Het puntje van de dome?
Graag jullie mening.

Groet,
Ron

[MarcoSQ]

Hoi Ron, welkom hier !

Je vraagt je misschien af waarom reacties uitblijven. Je stelt een heel eenvoudige vraag. Maar die vraag heeft een nogal ingewikkeld antwoord; eentje die jou als ogenschijnlijk beginnend iemand niet zal verder helpen...

Kortst mogelijk antwoord : Dat punt kun je niet met een lineaal bepalen. Gaat gewoon niet. Als je er ietsje verder over nadenkt : er IS ook niet zo'n punt, in de letterlijke zin.Er is een groot oppervlak wat afstraalt. En dat oppervlak duikt óók nog eens de diepte-dimensie in. Welk fysiek punt moet er dan precies aangewezen ?

Iets praktischer : in de praktijk zit er zo'n 35-50mm diepteverschil (=Z-as) tussen deze 'punten', bij verzonken dometweeter en verzonken midbasje van normaal formaat. Sorry, specifieker kan ik het niet maken.

Waarschijnlijk al iets te vergaand : Je maakt de vraag extra lastig, door expliciet 'fase' te benoemen ipv tijd of afstand. En daaarbij komen jouw filter, en de frequentiekarakteristiek van je drivers zélf óók nog even hun zegje doen... . Die spelen nl. allen ook nog met jouw fase...
Kort en goed : die akoestische centra zijn best meetbaar (dat woord zocht je, lijkt me). Maar dat gaat helaas niet zonder akoestische meetgereedschapjes.
Moeilijk haalbaar voor jou om te meten, maar ik schat óók voor het merendeel van de andere bezoekers hier.
Je zult het met wat ruwe schattingen mogen doen. En daarbij : vraag je gerust af, of het uberhaupt wel zinnig is om antwoord op je vraag te vinden.
Puur praktisch bezien zeg ik : nee, dat heeft niet veel zin.

Sory, dit type antwoord is niet helemaal mijn stijl. Maar wel het zinnigst, in dit geval.

[Henkjan]

Hallo Ron, welkom!

Alles wat Marco zegt +1 , maar met 1 "kort door de bocht" toevoeging: als 1e inschatting van wat men wel het akkoestisch centrum noemt wordt vaak de voorste poolplaat genomen

[Chocomel]

Hoe wil je de correctie toepassen?

[richard]

... door de bron van beide op hetzelfde punt te plaatsen...

Dan denk ik aan de creaties van Dunlavy. Met 6 dB filtering. Klonk trouwens erg goed.

[MarcoSQ]

... door de bron van beide op hetzelfde punt te plaatsen...

Dan denk ik aan de creaties van Dunlavy. Met 6 dB filtering. Klonk trouwens erg goed.[plaatje}

Dat lijkt me hét perfecte voorbeeld, van een systeem waarbij alle bronnen NIET op 1 punt liggen . Op de diepte-as, misschien. Maar vertikaal zijn de afstanden zeker meer dan een meter...Dat gaat een behoorlijk flinke luisterafstand nodig hebben, om een klein beetje op een puntbron te gaan lijken...(is ook mijn ervaring dit soort spul. Wel mooi idd!)

Maar ik begrijp wat je bedoelt : die stapjes die de kast in de diepte maakt. Zo had ik de vraag idd ook opgevat.

[markbakk]

Een passief allpassnetwerkje doet het ook best goed. Twee spoelen en twee condensatoren.

[Tom Magchielse]

De effectieve positie van het akoestisch centrum van een luidspreker kun je eigenlijk alleen bepalen via de akoestische fase in het relevante frequentiegebied. Corrigeer de afstand in de fasemeting, totdat de fasekarakteristiek geen helling meer vertoont, en je hebt de afstand gevonden.
Het akoestisch centrum ligt bijna altijd achter de conus. De reden is dat alle drivers een beperkt frequentiebereik hebben, de daarmee geassocieerde low-pass functie produceert in het lage gebied een faseverschuiving. De helling van deze faseverschuiving is op te vatten als een vertraging. Vooral woofers met een lage bovengrens hebben een duidelijk verder weg naar achter liggend akoestisch centrum.
Wil je de akoestische centra op één lijn brengen via all-pass netwerken, dan introduceer je een stukje fasekarakteristiek extra, dat niet minimum-fase is. Als de driver dat zelf wel was, is dat jammer. Het maakt de impulsresponsie nodeloos slechter.
Tom M

[Tom Magchielse]

Als aanvulling op het hier beweerde: vaak ( en ook op dit forum) wordt gesteld dat de group delay daarvoor te gebruiken zou zijn. De group delay is echter bedacht voor kleine en langzame variaties in de amplitude, die worden overgedragen door een netwerk ( b.v. een vertragingslijn) dat in het beperkte frequentiegebied waar we dan over spreken een stationaire fase vertoont. Het concept is afkomstig van Rayleigh, zie " Theory of Sound" paragraaf 191.
De formule ( GD is de neg.afgeleide naar f van de fasekar. phi(f) ) is bepaald met de zgn. methode van de stationaire fase.
Essentieel is dat in het frequentiegebied dat we bekijken de fase min of meer constant is. Gewone minimum-fase netwerken, maar ook de meeste luidsprekers voldoen daar niet aan, daar is juist in de omgeving van een variatie in de amplitude een min of meer steile sprong in de fase aanwezig. Samengevat: Group delay is in de context van het frequentiegedrag van filters en luidsprekers een onbruikbaar begrip. Alleen als de amplitude constant is, werkt GD wel, dat is dus bij all-pass delays.
Hoe dan wel? Het blijkt dat de overdracht van een minimum-fase netwerk kan worden opgevat als de som van de uitgangssignalen van een aantal parallelle all-pass delays. In eenvoudige gevallen kan de overdracht zelfs op die manier worden uitgesplitst. Dat betekent dus dat een minimum-fase netwerk niet een, maar meerdere vertragingstijden vertoont.
Is dat vreemd? Een minimum-fase netwerk zal aan de uitgang een golfvorm vertonen, die niet meer identiek is met die aan de ingang, anders deed het netwerk niets. De verschillende componenten van het ingangssignaal hebben in het uitgangssignaal niet meer dezelfde positie in de tijd, t.o.v. elkaar. Je kunt dus niet meer bepalen wat je met elkaar moet vergelijken om de vertraging te bepalen, sommige componenten hebben een andere vertraging ondergaan dan andere, zoals hiervoor al was gesteld. Het is praktisch onmogelijk aan zo'n netwerk een eenduidige vertragingstijd toe te kennen. Fasemeting is hier de aangewezen weg.
groet, en excuus voor dit langdradig betoog,
Tom

[richard]

...langdradig betoog,Tom

Als het resultaat is dat de luidspreker in staat is blokgolven weer te geven zit het met de fase wel goed.

[Chocomel]

ARTA heeft de optie om group delay te splitsen in het minimumfasedeel, dat bij de amplituderespons hoort, en de rest. Dat tweede deel is niet gerelateerd aan de amplituderespons. Als ik het goed begrijp kan je het dus beschouwen als de group delay van een all pass filter. Dan is dit toch een maat voor de vertraging?

[Pjotr]

En dan kun je er nog niet veel mee. Enige wat je aan de GD kunt zien is of er geen pieken en steile flanken in de curve zitten. Dat duidt op onwenselijke fasesprongen. Hoe vlakker het verloop hoe beter.

Wat betreft het akoestisch centrum van een speaker. De voorkant van de voorste poolplaat is i.d.d. een aardig uitgangspunt. Het is meestal ook enigszins afhankelijk van de frequentie en onder welke hoek je het beschouwd. Het is eigenlijk alleen relevant in het X-over gebied (of gebieden) van de speaker om het filter te optimaliseren. Ik meet daarvoor meestal het verschil op met een toneburst op de beoogde x-over frequentie. En bekijk dan het resultaat van beide speakers zichtbaar op de oscilloscoop. Liggen beide bursts over elkaar dan heb je het fysieke verschil van het akoestisch centrum van de speakers in mm te pakken. Althans op zijn minst het verschil van het montagevlak van de flens van beide speakers. Maar meer heb je toch ook niet nodig om de fase perfecte box te kunnen timmeren?

[edit]

Hier een voorbeeldje:

Verschil in montage afstand tussen mid en tweet is hier 18 mm. Burst is 3 kHz met Gaussian omhullende. Tweet is in tegenfase bij deze meting. Dat is wel handig: Als je beide signalen optelt op de scoop dan nult het resultaat uit bij optimum afstand. Dat is erg scherp te bepalen. Dit voorbeeld is gedaan met de probeerversie van Virtins meetsuite en de geluidskaart.

[Tom Magchielse]

@ Richard: Als je goede blokgolven kunt produceren, zit je gebeiteld. Maar als dat niet zo is, dan zul je o.a in de fasekarakteristiek moeten zoeken naar de oorzaak.

@ Chocomel: De amplitude - en fasekarakteristiek van een minimum-fase systeem zijn met elkaar verbonden via de Hilbert transformaties. Dat maakt het mogelijk de ene te bepalen uit de andere. Dikwijls zal eerst de amplitude karakteristiek worden gemeten, waarna je de minimum-fase die daarbij hoort, kunt berekenen. Als je b.v de gemeten fasekarakteristiek vergelijkt met de berekende minimum-fase versie, dan kun je die delen van de karakteristiek zien waar het systeem niet meer minimum-fase is. Die delen van de karakteristiek kunnen dan ook niet meer gecorrigeerd worden door toevoegen van een minimum-fase netwerk. Dat is het belang ervan. Ik neem aan dat je dat bedoelt, het minimum-fase deel van de group delay zou ontstaan door de GD te berekenen van de berekende minimum-fase karakteristiek. Wat zou je daaraan hebben?

@ Pjotr: Dat is een handige methode om drivers in een lijn te brengen. Maar je weet nog niets over de fasekarakteristiek, wat ook heel nuttig zou kunnen zijn.

Mijn idee was ook een beetje om het rotsvaste vertrouwen in de GD voor luidsprekers wat af te zwakken.
vr groet,
Tom

[Chocomel]

Ja dat bedoel ik inderdaad. Stel dat je beide drivers (ervan uitgaande dat je een tweeweg maakt) afzonderlijk meet en het deel van de group delay bekijkt dat niet minimumfase is. In ARTA wordt dat excess group delay genoemd. Als je één van beide drivers zoveel vertraging geeft dat de excess group delay van beide drivers hetzelfde is, dan lijkt het me dat de akoestische centra van de drivers inclusief die vertraging even ver van de meetmicrofoon staan. Als de afzonderlijke drivers d.m.v. minimumfasefilters tot een textbook akoestisch hoog- en laagdoorlaatfilter zijn gevormd, zou de fase ook gelijk moeten lopen.

[Tom Magchielse]

Arta zou de uit de amplitudekarakteristiek via de Hilbert transformatie een minimum-fase karakteristiek kunnen uitrekenen.
Door aftrekken van de gemeten fase ontstaat dan de excess fase. Daaraan kan je een group delay toekennen, die je zou kunnen compenseren. Tot zover OK.
Zoals je het beschrijft zou je er naar streven de minimum-fase group delay plus de excess group delay samen in beide filtertakken gelijk te maken. Het probleem is dat de group delay van het minimum fase deel geen betrouwbare maat is voor de echte signaal vertraging, en dat de fout die hiermee kan ontstaan in beide filtertakken niet gelijk hoeft te zijn, al zal de fout wel meevallen in de praktijk . Ik zou liever de fasekarakteristieken zien, zonder die omweg via de group delay.
groet
Tom

[Tom Magchielse]

Nog een laatste opmerking± de meeste simulatie software rekent aan een vervangingsschema zoals ook gebruikt door Thiele en Small . Dat soort schema stelt een minimum-fase netwerk voor. Toch willen heel wat van dat soort programma's ook de group delay tonen. Zoals hiervoor betoogd zet dat de gebruiker op het verkeerde been. Eigenlijk is het enige nut ervan dat grote variaties in de group delay duiden op een heftig en langdurig uitslingerverschijnsel .
Overigens hebben we deze discussie hier 8 jaar geleden ook al gevoerd, om precies te zijn in juni 2010.
Tom

[Pjotr]

I.d.d., eigenlijk moet dat zijn "geen snelle variaties". Dus liefst geen bulten in de GD. Hoe hoger zo'n bult des te groter de Q van de resonantie en langduriger de resonantie is.

[Tom Magchielse]

Er is nu wel beweerd dat de group delay geen goede maat is voor de signaalvertraging in een minimum-fase netwerk, maar kunnen we dat ook zien in de op dit forum veel beoefende luidsprekersimulatie?
De overdracht van een basreflexkast is te berekenen aan de hand van het vervangingsschema, zoals lang geleden o.a Thiele en Small hebben laten zien. Met het ( naar de mechanische zijde gereduceerde) vervangingsschema kun je met enig rekenwerk een formule opstellen voor de geluiddruk en de fase. Met MathCad kun je die plotten. Uit de fasekarakteristiek volgt door differentiatie de group delay, en door de polen van de noemer van het netwerk te berekenen (dat kan MathCad voor je doen) kun je zelfs door toepassen van de regel van Heavyside de sprongresponsie bepalen.
Kant en klare simulatiepakketten kunnen dat ook, maar je weet nooit zeker hoe ze dat doen, dus we nemen de veilige weg.
We bekijken een basreflexkast, met de volgende T-S parameters: Qes=0.334, Qts=0.321, h=0.978, alfa=2.188
Dit zou een Besselkarakteristiek moeten geven.
We kiezen Qp =20 Rel=6.6 ohm, Vb=15.99L, Vas=35L, Rd=9.6cm, fs=60Hz, fp=58.66Hz
Het vervangingsschema heeft alle polen en nulpunten in het linker halfvlak, en bevat alleen weerstanden, spoelen en condensatoren, en moet dus minimum-fase zijn.

De karakteristieken zijn hierbij afgebeeld, en kloppen aardig met de verwachting. De onderste grafiek toont de group delay, en daar is iets eigenaardigs mee. Als je de berekening doorzet naar heel lage frequenties, blijkt de GD negatief te worden!
Als GD werkelijk een maat zou zijn voor de signaalvertraging, dan hebben we hier een uitgangssignaal dat eerder komt dan het ingangssignaal. Dat kan natuurlijk niet, zo'n basreflex is een causaal systeem. Dus: de group delay is geen goede maat voor de signaalvertraging.
vr groet,
Tom