Betrachtung von Einschwingverzerrungen

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Das erste Beispiel[Bearbeiten]

Welchen Einfluss hat die Sprungantwort auf die Verzerrung eines (Musik-)Signals?
Die folgenden Beispiele sollen veranschaulichen, dass die Verzerrung eines Eingangssignals unmittelbar mit der Sprungantwort eines Lautsprechers zusammenhängt. Es besteht eine eindeutige Korrelation zwischen der Verzerrung der Sprungmessung und der Verzerrung aller anderen Signale / Klänge. Die Charakteristik, mit der Lautsprecher Signale verzerren, zeigt sich bei jeder Signalform, also unabhängig davon, ob es sich um ein Rechteck, eine Sinus-Schwingung oder ein komplexes Musiksignal handelt. Das Ohr hört Druckschwankungen in einer zeitlichen Folge. Manipuliert man die Zeitkomponente, ändert man die Signalstruktur. Und was man dann hört, sind immer die geänderten Druckschwankungen. Wir hören immer die Auswirkungen, wenn Druckwellen zeitverschoben werden. Begründung: Weil wir gar nichts anderes hören können als das!

Beispiel K step.jpg

Gemessen wird ein Lautsprecher mit dieser Sprungantwort. Es handelt sich um einen Koaxiallautsprecher mit zusätzlichem Superhochtöner. Der Superhochtöner und der Tiefmitteltöner sind gleich gepolt. Der Hochtöner innerhalb des Koaxiallautsprechers ist invertiert. Die erste Spitze nach oben stammt vom Superhochtöner.
(Anmerkung: Sogenannte "Superhochtöner" oder angekoppelte Bässe zerstören die Eigenschaft der Punktschallquelle, sofern diese nicht schon durch Partialschwingungen eingeschränkt wird.)

Mit dem Klirrfaktor sind diese Einschwingverzerrungen nicht zu beschreiben und entsprechende Messungen erfassen das Problem nicht.

DM 0,5 sinus.jpg Links sehen wir das Testsignal einer Sinushalbwelle in zweidimensionaler Darstellung. Die Tonhöhe ist bei einer einzelnen Halbwelle eindeutig hörbar, d.h. verschiebt man die Basisfrequenz oder ändert man die Frequenz charakteristischer Einbrüche und Spitzen, wandert die Wahrnehmung mit.

Unten sehen wir die dazugehörige Schallantwort des Beispiellautsprechers. Die Messfrequenz ist 3521 Hz.

Beispiel K 0,5 sinus 3521 Hz.jpg Bei dieser Messung mit einer Sinushalbwelle sind alle (linearen und nichtlinearen) Verzerrungen enthalten. Es zeigt sich ein deutlicher Bezug zur Sprungantwort. Die ersten beiden nach unten zeigenden Spitzen sind der Rest der invertierten Halbwelle des Hochtöners innerhalb des Koaxillautsprechers. Der richtig gepolte Superhochtöner zeigt sich in der ersten nach oben gerichteten Wellenform. Die Amplitude ist geringer als bei dem Originalsignal. Daher ist nicht nur die Lautstärke des erzeugten Signals, sondern auch die Dynamik geringer.

Sobald ein Lautsprecher eine andere Schwingung als das Eingangssignal erzeugt, verändert er den Klang! Ein verpoltes Chassis oder eine steilflankige Weiche oder Chassis mit nicht zueinander passenden Übertragungsfunktionen erzeugen falsche Schallwellen. Man kann keinesfalls darüber den originalen Klang hören. Man hört etwas anderes, Künstliches.

Weitere Beispiele[Bearbeiten]

Die folgenden Beispiele zeigen die Genauigkeit der Reproduktion einer Halbwelle in absteigender Reihenfolge. Der Zusammenhang mit einer mehr oder weniger idealen Sprungantwort wird dabei offensichtlich.

Myro Whisky

Whisky09Step.jpg

Whisky09DM0,5,3521.jpg Zeile 1, Zelle 3
Bausatzlautsprecher mit Breitbandlautsprecher Vifa BGS119.8

Pikoline 2 Hobby HiFi Fifa BGS119.8.jpg
Das Vifa Chassis ist eine kleine Überraschung. Das Einschwingverhalten ist innerhalb der physikalischen Möglichkeiten dieses Minitreibers tadellos. Das Ausschwingen im Hochtonbereich ist zwar membranresonanzbedingt nicht optimal, kann aber durchaus mit vielen Hochtönern mithalten.
Der Vergleich des Vifa Breitbänders mit der Myro Whisky liegt beim Betrachten der Messdiagramme nahe. Das stützt die Aussage, dass ein signal- / zeitgenaues Mehrwegesystem sich wie ein Beitbänder mit größerer Übertragungsbandbreite, erheblich größerer Pegelfestigkeit und viel geringeren Verzerrungen verhält.

Pikoline 2 Hobby HiFi Fifa BGS119.8,DM0,5,3521.jpg
Selbstbauprojekt mit Tang Band Breitbänder + 2x Seas WA150 im Tieftonbereich

TB3Papier+2xSeasWA150..jpg
Bei der Zweiwegebox sind die Tieftöner gegenphasig angeschlossen. Das ist mit Ausnahme der Frequenzgangmessung auch bei allen weiteren Messungen ersichtlich und führt zu deutlichen Signalverzerrungen. Der Tang Band Breitbänder weist zudem heftige Hochtonresonanzen auf.

TB3Papier+2xSeasWA150,DM0,5,3521.jpg
Teilaktiver Dreiwege-Standlautsprecher mit 2 aktiv angesteuerten Tieftönern

CE-RC-A,Step.jpg

CE-RC-A,DM0,5,3521.jpg Zeile 2, Zelle 3


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