Gerichteter Bass

Hier eine kleine Beschreibung zu einem Bass-Versuch:

Hintergrund:
- weil ein ELS meist ein DiPol ist, wäre auch für den Bass ein DiPol ansich wünschenswert.
- in der untersten Oktave kann ein DiPol an den üblichen Aufstellorten den Raum nicht sinnvoll anregen
- am oberen Ende haben viele DiPole einen Kammerresonanz
- auf 1/2 bzw 1/3 der Kammerreso steigt k2 bzw k3.
- der optimale EInsstzbereich für einen DiPol, Bass ist daher relativ schmal.
- innerhalb dieses Bereiches sind DiPol-Bässe aber oft eher von Vorteil.

Wunsch:
- ein Böxlein, dass nicht größer ist als ein üblicher Sub
- es soll in der untersten Oktave als MonoPol arbeiten um den Raum auch sinnvoll anregen zu können
- es soll im Übergang zum Panel eher als DiPol wirken
- es soll keine Kammerresonanzen haben

Versuchsaufbau:
[Blockierte Grafik: http://nacl.de/audiomap/sub2.jpg]
Das Kistchen steht schon seit Jahren bei mit rum und muss darum herhalten. Es hat auf beiden Seiten je einen 25er Treiber in je eigenem geschlossenen Gehäuse. Beide Treiber können getrennt angesteuert werden. Die Kiste wird also mal simuliert und dann zur Messung neben das Panel gestellt.

Simulation:
Betrachtet werden die linearisierten Treiber, die im Bereich zwischen 20 und 300Hz im Nahfeld je einen sehr geraden Frequenzgang haben und dann durch geschickte Beeinflussung der Phase frequenzabhängig verschoben werden. Mit dieser Ansteuerung der Treiber sollte folgendes passieren.
[Blockierte Grafik: http://nacl.de/audiomap/gerichteter_sub300.gif]

Realität:
Im Raum kommen dann natürlich die Moden hinzu. Also mal das Mikro auf das Sofa und messen.
Zuerst das Teil einfach als MonoPol betrieben, quasi als Vergleichsmasstab:
[Blockierte Grafik: http://nacl.de/audiomap/sofa_monopol.gif]
Vom üblichen Gezappel mal abgesehen, dickt der MonoPol ganz unten etwas auf, er könnte also hier noch etwas beschnitten werden, was ich der Vergleichbarkeit wegen aber jetzt nicht tue. Statt dessen versehe ich die beiden Treiber nun mit der frequenzabhängigen Phasensteuerung und Messe im Vergleich zum MonoPol folgendes:
[Blockierte Grafik: http://nacl.de/audiomap/sofa_front.gif]
Gelb ist der MonoPol und grün der gerichtete Bass. Unten rum liegen beide auf Deckung, im oberen Bereich läuft der gerichtete Bass sauberer.
Ok, dann drehen wir die Kiste mal rum und messen nochmal:
[Blockierte Grafik: http://nacl.de/audiomap/sofa_rueck.gif]
Gelb ist die Vorzugsrichtung und grün die umgedrehte. Man erkennt auch am Hörplatz noch die reduzierte Abstrahlung des Basses in die falsche Richtung.
Also mal etwas die Parameter beiziehen und nochmal vergleichen.
[Blockierte Grafik: http://nacl.de/audiomap/sofa_front_rueck42.gif]
Grün ist die Vorzugsrichtung und gelb die falsche Richtung.

Es scheint also alles soweit zu funktionieren

Anwenden wollten Micha und ich das Prinzip in der Modul160, die er 2006 auf der HMW vorgestellt hatte. Da der Preis aber für DIY wohl etwas zu hoch ausgefallen wäre, sind wir bei einem normalen Bass geblieben weil das eben eine Endstufe gespart hat.
Soweit ich das beurteilen kann, hat es aber jetzt MartinLogan in der SummitX verwendet. Zumindest entsprechen die Beschreibungen und Bildchen auf der ML-website ziemlich genau meiner Simulation.

Hi Roland ,

ich habe es mir nicht angehört, nur überlegt, simuliert und gemessen.
Zur gehörmäßigen Beurteilung müsste man ja auch die Filter am Panel und an der Obergrenze des Sub passend beiziehen und das habe ich mir erspart. Es trägt ja nichts zur prinzipiellen Betrachtung bei.
Da die Kiste recht kompakte Abmessungen hat, liegen irgendwelche Innenresonanzen oberhalb des Übertragungsbereiches. Dennoch habe ich damals (wegem dem Gewissen) etwas Dämpdungsmaterial reingesteckt.

Eine Messung MonoPol <> DiPol hatte ich bei der Kiste Anfang 2005 mal mit dem Ergebnis gemacht:
[Blockierte Grafik: http://nacl.de/esl/x-pol.gif]

Nochmal Hallo Roland,

der Sub mit den beiden Treibern ist bei invertierter Ansteuerung der Treiber nur Näherungsweise als DiPol zu betrachten weil ihm ja gegenüber den üblichen DiPolen die Schallwand oder die Kammer fehlt. Einen besseren Vergleich von MonoPol und RiPol findest du unter
http://www.visaton.de/vb/showpost.php?p=260113&postcount=21

Hi Michael ,

ja, wvier hatte ich mir vor Jahren mal angesehen. Das sind aber eher mechanische Ansätze. Mechanische Ansätze sind ja nur bei der Konstruktion festzulegen und dann fix. Bei meinem "Spiel" habe ich einfach 2 Tieftöner an 2 Orten im Raum und spiele dann mit der Ansteuerung auf elektrischer Ebene. Irgendwelche Kammerresonanzen sind damit vernieden und und kann die Ansteuerung an die Bedürfnisse und die Aufstellung anpassen ohne die Mechanik ändern zu müssen.

Eine Impulskompensation ist prinzipiell nur mit einem MonoPol möglich, nicht mit einem DiPol - man kann nicht beides haben. Arbeitet der Sub im unteren Bereich als MonoPol, dann ist er aber auch Impulskompensiert - und über der einstellbaren Frequenz (im Beispiel ca 120Hz) ist eine Impulskompensation wohl nicht mehr so wichtig, dafür überwiegen die Vorteile der DiPol-artigen Abstrahlung.

Eine einfache Verzögerung eines Treibers reicht nicht um den Effekt im gewünschten Frequenzbereich zu erziehlen. Man muss die Verzögerung frequenzabhängig machen, zumindest habe ich das so gemacht.

Bei DiPolen hat man ja je nach Rückwandabstand meist eine Kerbe so um die 100..150Hz im Frequenzgang. Diese kommt daher, weil ein DiPol nunmal 50% der Energie zur Rückwand abstrahlt und diese im unteren Frequenzbereich meist sehr schallhart ist. Also wird sie fast vollständig reflextiert und löscht dann bei
Rückwandabstand=Wellenlänge/4
den Frontschall fast völlig aus. Legt man nur die das Minimum der Abstrahlung nach hinten beim Sub genau auf diese Frequenz, dann kann man die Auslöschung deutlich reduzieren. Wärend klassiche Entzerrungen gegen Kerben im Frequenzgang ja ziemlich machtlos sind, hat man hier einen Parameter an dem man drehen kann ohne die Treiber zu überlasten. Und weil der Raum gerichteter angeregt wird, dürfte auch die Nachhallzeit eher sinken.

Hi Roland,

Ob man es nun "BoxerPrinzip" oder "Impulskompensation" nennt, ist eigentlich Wurst weil es das gleiche ist. Und dabei spielt es auch keine Rolle, ob die Kiste geschlossen oder als BR ausgelegt ist.
Nur ist alleine damit keine Richtwirkung zu erziehlen und genau um diese ging es in meinem Ansatz.
Um aus einem kleinen Volumen eine tiefe BR-Abstimmung zu holen, muss die Rohrlänge ziemlich lang werden - so lang, dass sie oft gar nicht mehr in das Gehäuse passt. Und wenn es ein 18er Treiber war, dann müsste das Rohr auch einen beachtlichen Durchmesser haben um Strömgeräusche zu vermeinden. Und bei großem Durchmesser muss die Rohrlänge noch länger werden ... Ich kann mir schon vorstellen, warum man von einem solchen Ansatz nichts mehr liest.

In meinem Test-Sub habe ich nur 2 25cm-Treiber drin und jeder hat gerade mal 25Liter. Größere Kisten sind nicht sehr wohlraumfreundlich und werden kaum akzeptiert.

Hi Michael ,

die Verzögerung benötigt ja nicht der Bass sondern eher das Panel !
Tiefpassfilter (wie sie zur Abtrennung des Bass nunmal nötig sind) haben immer eine Signalverzögerung und um diese kann man den Mittel-Hochtonbereich eben verzögern damit es wieder passt. Und wenn der Bass auch noch hinter dem Panel steht, dann muss man das Panel eben noch länger verzögern.

Bezüglich THD arbeitet ein Bass dann optimal, wenn er mit maximalem Wirkungsgrad arbeiten kann. Diesbezüglich ist ganz unten ein MonoPol einem DiPol überlegen und im oberen Bereich ist es umgedreht.
Bei meinen Messungen unter
http://www.visaton.de/vb/showpost.php?p=260113&postcount=21
sieht man, dass unter ca 60..80Hz (ist sicher vom Rückwandabstand abhängig) der MonoPol effektiver ist und darüber der DiPol eher mehr Pegel im Raum liefert. Auf ähnlichen Verlauf in der Hörzone entzerrt muss also unter 60..80Hz der MonoPol weniger schuften und darüber der DiPol. Und weil gerade im Bass der THD sehr stark von der Auslenkung abhängt, kommt es ihm sicher zu gute, wenn man jeweils das Prinzip nutzt, welches am Effektivsten ist.
Auf der anderen Seite muss man aber auch das Ein-/Ausschwingen bedenken. Es nutzt ja wenig, wenn man zwar einen geringen THD hat, aber der Raum ewig nachblubbert.
Nach meinem Eindruck verhalten sich diesbezüglich MonoPole und DiPole im ganz tiefen Bereich nicht wesentlich anders, im oberen Bass könnten DiPole jedoch Vorteile haben.

Berichtigung:

Achtung, ich etwas weiter oben folgendes geschrieben:

Also wird sie fast vollständig reflextiert und löscht dann bei
Rückwandabstand=Wellenlänge/4
den Frontschall fast völlig aus

das ist flalsch
Richtig ist

Also wird sie fast vollständig reflextiert und löscht dann bei
Rückwandabstand=Wellenlänge/2
den Frontschall fast völlig aus

Es tut mir leid, dass mir das passiert ist.

Ein DiPol strahlt nach hinten um 180Grad phasengedreht ab. 1/2 Wellenlänge zur Rückwand und wieder zurück macht 1/1 Wellenlänge und damit kommt die 180Grad gedrehte Welle mit der Frontwelle zusammen und kann sich fast auslöschen.
Bei 1/4-Wellenlänge haben wir eher eine Überhöhung weil 1/4 hin udn wieder zurück eben 1/2 ist und zusammen mit den 180Grad dann Phasengleichheit mit der Frontwelle herrscht.

Hi Michael ,

unter der Vorraussetzung, dass die Impulskompensation nur im unteren Frequenzbereich eine Rolle spielt darf man bei üblichen Sub-Abmessugen ungestraft verzögern.
Ohne Beachtung des Raumes würde das Zusammenschalten von 2 genau um die Laufzeit verzögerten Schallquellen in Vorzugsrichtung einen ideal glatten Frequenzgang mit doppeltem Pegel ergeben.
Nach hinten würden sich dann die Kammfiltereffekte auswirken und bei höheren Frequenzen entsprechende regelmäßige Kerben in de Frequenzgang schlagen.
Bei üblichen Sub-Abmessungen kommen diese Effekte aber erst oberhalb des Übertragungsbereiches eines Sub zum Tragen, man kann sie also schlecht ausnutzen.