Wellen, Abstände, Phase und Verzögerung in Autos

Dies ist eine grundlegende Erklärung, wie wir Verzögerung in Autos verwenden können, um einen großartigen Sound in Autos zu erhalten. Einige Konzepte werden vereinfacht, und Mathematik wird vermieden.

Schallwellen sind Druckänderungen, die sich mit einer bestimmten Geschwindigkeit (der "Schallgeschwindigkeit") durch die Luft bewegen. Die traditionelle "verschnörkelte Linie" ist ein Diagramm des Luftdrucks an einem Punkt im Raum. Wenn die Druckänderungen an einem Punkt im Raum vorbeiziehen, steigt und fällt der Luftdruck an diesem Punkt. Diese Luftdruckzyklen bilden eine Welle.

Abbildung 1: Steigender und fallender Luftdruck

Die Differenz zwischen der höchsten und der niedrigsten Luftdruckspitze ist die Amplitude der Welle. So laut ist sie im Grunde.

Abbildung 2: Die Höhe der Spitzen im Diagramm zeigt die Amplitude an

Wenn wir über Schall sprechen, sprechen wir über Zyklen von steigendem und fallendem Luftdruck. Unsere Ohren hören diesen wiederholten Zyklus von steigendem und fallendem Luftdruck.

Abbildung 3: Der physikalische Abstand zwischen gleichen Druckwerten auf der Welle ist die Wellenlänge

Es gibt eine Maßeinheit - das Hertz -, die angibt, aus wie vielen "Zyklen pro Sekunde" die Welle besteht. Dies wird als das Frequenz.

Jeder Luftdruckzyklus hat eine physikalische Länge. Dies ist der Abstand zwischen dem Beginn eines Zyklus und dem Ende dieses Zyklus und dem Beginn des nächsten Zyklus. Das nennt man eine Wellenlänge. Die Länge einer Welle variiert mit ihrer Frequenz. Eine 20-Hz-Welle hat eine Länge von 675 Zoll, und eine 20-kHz-Wellenlänge beträgt 0,675 Zoll. Eine 440-Hz-Wellenlänge beträgt 31 Zoll. (Diese Abbildung ist nicht maßstabsgetreu.)

Abbildung 5: Wellenlängen im hörbaren Bereich variieren erheblich

Wir beschreiben die Zyklen als Kreise, da sie vom Umgebungsluftdruck nach oben, dann nach unten und schließlich zurück zum Umgebungsluftdruck führen. Wir beginnen bei 0 Grad, gehen um 90 Grad bis zu unserem höchsten Luftdruck, gehen um weitere 90 Grad zurück zum Umgebungsluftdruck, dann um weitere 90 Grad bis zu unserem niedrigsten Punkt des Luftdrucks bei 270 Grad und klettern schließlich wieder auf 360 Grad und den Umgebungsluftdruck.

Abbildung 6: Phase beschreibt einen Punkt im Zyklus

Abbildung 7: Ein Zyklus ist ein Kreis.

Unabhängig davon, ob der Zyklus 20 Mal pro Sekunde oder 20.000 Mal pro Sekunde stattfindet, funktioniert diese Art der Messung des Zyklus in Grad auf die gleiche Weise. Wir nennen dies Phase. Mit dem Phasenkonzept können wir bestimmen, wo wir uns zu einem bestimmten Zeitpunkt im Zyklus befinden. In der Car-Audio-Branche werden die Begriffe Phase und Polarität oft synonym verwendet, aber das verwirrt. Die Polarität ist binär, aber die Phase besteht aus einem Spektrum.

Wenn wir etwas tun, um die Phase zu ändern - wenn wir die Phasenverschiebung - wir ändern den Ort, an dem sich die Druckwelle an einem bestimmten Punkt im Raum befindet, ohne die Frequenz zu ändern. Eine Welle kann auf viele Arten phasenverschoben werden.

Eine Möglichkeit besteht darin, die (+) und (-) Drähte zu vertauschen - die Polarität. Dadurch wird die Phase um 180 Grad verschoben (bei stationären Signalen).

Abbildung 8: Die Polarität ist binär.

Wenn Sie eine Schallwelle sind Phasenwechsel nur sehr schwer zu hören. Wenn Sie Musik über ein einzelner LautsprecherWenn Sie eine Verbindung herstellen und die Polarität umkehren (was bei jeder Frequenz eine 180-Grad-Phasenverschiebung erzwingt), kann niemand feststellen, welche Verbindung richtig und welche vertauscht ist. Es gibt keine absolute Polarität.

In ähnlicher Weise haben Forscher die Phase von Signalen bei bestimmten Frequenzen manipuliert, und Menschen waren nicht in der Lage, den Unterschied zu hören, wenn sie Musik über einen einzigen Lautsprecher hören. Dies überraschte die Forscher, die erwarteten, dass die Phasenverzerrung die Musikwiedergabe beeinflusst, und sie konnten nicht nachweisen, dass dies der Fall war! (Es stimmt, dass Menschen bei Testtönen über Kopfhörer Phasenmanipulationen hören können - aber nicht bei Musik über Lautsprecher).

Wenn wir jedoch mehrere Schallwellen mit der gleichen Frequenz haben - z. B. wenn mehr als ein Lautsprecher den gleichen Ton wiedergibt - werden die Dinge komplexer. Die beiden Druckwellen addieren sich an unseren Ohren. Die intuitive Erwartung ist, dass zwei Lautsprecher lauter sind als ein Lautsprecher, aber jeder, der schon einmal zwei Subwoofer in eine Box gestellt und einen versehentlich falsch verkabelt hat, weiß, dass dies nicht immer der Fall ist.

Abbildung 9: Zwei Subwoofer, verpolt verdrahtet.

Wenn zwei Lautsprecher die gleiche Note spielen und sich in der gleichen Entfernung von uns befinden (wie die beiden Subwoofer oben), kommen die Wellen zur gleichen Zeit an UND sie sind aufeinander ausgerichtet. (Wenn Schallwellen die gleiche Entfernung zurücklegen, da sie sich beide mit der gleichen Geschwindigkeit bewegen, brauchen sie auch die gleiche Zeit, um an ihrem Ziel anzukommen). Das bedeutet sie sind in der Phase ausgerichtet.

Abbildung 10: Zwei in Phase ausgerichtete Wellen.

Wenn die Wellen in einer Linie ankommen, addieren sie sich zu einer größeren Welle mit höheren Luftdruckspitzen und tieferen Luftdruckabfällen (größere Amplitude).

Abbildung 11: Zwei in Phase ausgerichtete Wellen, summiert.

Wenn die Wellen zu unterschiedlichen Zeiten eintreffen, können sie bis zu einem gewissen Grad falsch ausgerichtet sein. Das bedeutet, dass sie bis zu einem gewissen Grad "phasenverschoben" sind (Phase ist ein relativer Begriff, kein absoluter - deshalb messen wir die Phase in Grad).

Abbildung 12: Zwei Wellen, die aufgrund der Entfernung leicht phasenverschoben sind.

Nehmen wir also an, das Signal ist ein 440-Hz-Ton. Die Wellenlänge für 440 Hz beträgt etwa 31 Zoll.

Wenn die beiden Lautsprecher beide 31 Zoll entfernt sind - die in gleicher Entfernung von uns - die Töne kommen gleichzeitig an, und die Wellen sind in der Phase ausgerichtet. Sie addieren sich zu einem lauteren Klang (+6 dB lauter). Dies erklärt, warum wir erwarten, dass zwei Lautsprecher lauter sind als ein einzelner Lautsprecher.

Abbildung 13: Zwei identische Schallwellen, die von demselben Punkt ausgehen und in Phase sind.

Wenn ein Sprecher eine Wellenlänge weiter von uns entfernt als der andere - wenn ein Lautsprecher 31 Zoll weiter von uns entfernt ist als der andere - werden die beiden Wellen immer noch angeglichen werden, und sie summieren sich zu einem lauteren Klang. Sie summieren sich auf fast 6 dB (der weiter entfernte Schall wird durch den um 31 Zoll verlängerten Weg leicht gedämpft).

Abbildung 14: Zwei 440-Hz-Wellen (Mitte C), die von zwei verschiedenen Punkten im Raum ausgehen, die 31 Zoll vom Messpunkt entfernt sind und in Phase eintreffen.

Die Differenz zwischen diesen Abständen wird als Weglängendifferenzund wir werden diesen Begriff manchmal verwenden, um die relative Position zweier Sprecher zu beschreiben.

Wenn der zweite Lautsprecher weiter entfernt ist als der erste Lautsprecher, und dieser Unterschied in der Weglänge ist ein ganzes Vielfaches der Wellenlänge - Wenn eine Wellenlänge 31 Zoll beträgt, zwei Wellenlängen 62 Zoll und vier Wellenlängen 124 Zoll - dann sind die Wellen auch phasengleich, und sie werden immer noch 6 dB lauter, wenn sie sich addieren.

Was aber, wenn der Unterschied in der Weglänge nicht ein ganzes Vielfaches der Wellenlänge ist? Was ist, wenn er weniger als eine Wellenlänge?

Beginnen wir mit der Pfadlängendifferenz von die Hälfte einer Wellenlänge. In diesem Fall befindet sich die zweite Welle erst auf halbem Weg durch ihren Zyklus, auf halbem Weg am Messpunkt vorbei - sie ist also um 180 Grad phasenverschoben zur ersten Welle.

Wenn sich die beiden Wellen addieren, kommt es zu destruktiver Interferenz und nahezu vollständiger Auslöschung.

Es gibt überhaupt keine Druckveränderung!

Abbildung 15: Zwei identische Wellen, die um 180° phasenverschoben sind, und die sich daraus ergebende Summe, die nahezu vollständig ausgelöscht wird.

Dies ist der Grund dafür, dass sich zwei Subwoofer gegenseitig auslöschen, wenn wir einen versehentlich verkehrt herum verdrahten (denken Sie daran, dass die Umkehrung der Polarität eine Phasenverschiebung von 180 Grad bewirkt).

"Theoretisch ist das gut zu wissen", werden Sie vielleicht sagen, "aber Musik besteht aus vielen, vielen Wellen mit vielen verschiedenen Frequenzen, alle zur gleichen Zeit. Und meistens ist der zweite Lautsprecher nicht gleich weit entfernt, oder ein Vielfaches einer Wellenlänge, oder ein Vielfaches einer halben Wellenlänge. Meistens liegt er irgendwo dazwischen."

Ja, normalerweise liegt es irgendwo dazwischen - da jede Frequenz eine andere Wellenlänge hat, ist jedes Lautsprecherpaar mit einem Unterschied in der Weglänge bei einigen Frequenzen ausgerichtet, bei einigen anderen leicht und bei einigen wenigen stark dejustiert! Das bedeutet, dass sich einige Frequenzen gegenseitig verstärken und lauter werden, während sich andere gegenseitig auslöschen und leiser werden. Die folgenden drei Tabellen zeigen, was passiert.

Tabelle 1: Pfadlängendifferenzen und Grad der Phasenverschiebung

Gleiche Abstände = 0 Grad

0,125 Wellenlänge = 45 Grad

0,187 Wellenlänge = 60 Grad

0,25 Wellenlänge = 90 Grad

0,5 Wellenlänge = 180 Grad

0,75 Wellenlänge = 270 Grad

Eine Wellenlänge = 360 Grad/0 Grad

Tabelle 2: Summierung von zwei identischen Wellen

0 Grad Phasenverschiebung = +6dB

45 Grad Phasenverschiebung = +5,65dB

60 Grad Phasenverschiebung = +5,35 dB

90 Grad Phasenverschiebung = +3dB

120 Grad Phasenverschiebung = 0dB

150 Grad Phasenverschiebung = -3dB

180 Grad Phasenverschiebung = -30dB

210 Grad Phasenverschiebung = -3dB

240 Grad Phasenverschiebung = 0dB

270 Grad Phasenverschiebung = +3dB

300 Grad Phasenverschiebung = +5,35db

315 Grad Phasenverschiebung = +5,65 dB

360 Grad Phasenverschiebung = +6dB

Tests haben gezeigt, dass Amplitudenunterschiede von weniger als 3 dB für das menschliche Gehör nicht als "lauter" oder "leiser" wahrgenommen werden. Diese Unterschiede von weniger als 3 dB klingen wie tonale Veränderungen, sind aber nicht merklich lauter oder leiser. Änderungen von weniger als 1 dB sind sehr subtil und schwer zuverlässig zu erkennen.

Zwei identische Wellen, die summiert und ausgerichtet werden, führen zu einer Erhöhung der Amplitude um +6 dB. Das ist unsere Grunderwartung für die Verstärkung, die wir erhalten, wenn wir zwei identische Wellen summieren - oder wenn wir zwei Lautsprecher statt einem verwenden.

Wenn wir zwei Signale summieren, tun wir das oft mit zwei Lautsprechern, und wenn wir zwei Lautsprecher verwenden, erwarten wir diese +6 dB Verstärkung. Wenn wir sie nicht bekommen, verschwenden wir wahrscheinlich Geld für Lautsprecher und Verstärkerleistung (denken Sie daran, dass +3dB die doppelte Verstärkerleistung erfordert und -3dB das ist, was wir bekommen, wenn wir die Hälfte unserer Verstärkerleistung verlieren - also ist ein 3dB-Schwenk eine sehr wichtige Änderung in unserem akustischen Ergebnis!)

So sieht es aus, wenn es Unterschiede in der Weglänge gibt.

Tabelle 3: Versatz gemessen in Wellenlängen und seine Auswirkung auf die Summe

Gleiche Weglänge = Verstärkung von +6 dB (das erwartete Ergebnis der Summierung)

1/8 Wellenlänge = Verstärkung von 5,65 dB (die erwarteten 0,35 dB wurden nicht erreicht)

3/8 Wellenlänge = Verstärkung von 5,35 dB (die erwarteten 0,65 dB wurden nicht erreicht)

1/4 Wellenlänge = Verstärkung von 3dB (die erwarteten 3dB wurden nicht erreicht)

1/2 Wellenlänge = Verstärkung von -30 dB (die erwarteten 36 dB wurden nicht erreicht)

3/4 Wellenlänge = Verstärkung um 3dB (die erwarteten 3dB wurden nicht erreicht)

5/8 Wellenlänge = Verstärkung von 5,35 dB (die erwarteten 0,65 dB wurden nicht erreicht)

7/8 Wellenlänge = Verstärkung von 5,65 dB (die erwarteten 0,35 dB wurden nicht erreicht)

1 Wellenlänge = Verstärkung von +6 dB (auch hier das erwartete Ergebnis)

Hier sind einige visuelle Beispiele für die Addition dieser falsch ausgerichteten Wellen:

0 Grad Phasenverschiebung = Summe bis +6dB

Abbildung 16: Diese summieren sich zu +6dB

Abbildung 17: Diese summieren sich auf etwas weniger als +6 dB.

Abbildung 18: Ein Versatz von 60 Grad hat immer noch eine Auswirkung von weniger als 1 dB.

Abbildung 19: Bei einer Fehlausrichtung von 90 Grad verlieren wir 3 dB der möglichen 6 dB (das ist die Hälfte unserer Leistung!).

Abbildung 20: Bei einem Versatz von 120° ist überhaupt kein Anstieg zu verzeichnen.

Abbildung 21: Bei einer Fehlausrichtung von 180° wird das Signal fast vollständig ausgelöscht.

Abbildung 22: Eine komplette Wellenlänge - 360* Versatz - ist fast so viel wert wie gar kein Versatz!

Jedes Mal, wenn ein und derselbe Schall von mehreren Orten zu unseren Ohren gelangt, kann sich die Amplitude erhöhen - oder verringern.

Und das bedeutet, dass Wenn zwei Lautsprecher einen großen Tonbereich wiedergeben, werden einige Töne lauter und andere leiser - es sei denn, die beiden Lautsprecher sind gleich weit von uns entfernt. (Dieses Problem macht sich bei Subwoofern im Auto normalerweise nicht bemerkbar, da die Unterschiede in der Weglänge der Subwoofer-Treiber nur einen kleinen Bruchteil der Wellenlängen ausmachen, die von den Lautsprechern wiedergegeben werden - aber wenn wir unsere Subwoofer Mitteltöne wiedergeben lassen, würde das Problem auch sie betreffen).

Glücklicherweise führen nur die schlimmsten Ausrichtungsfehler zu einer nahezu vollständigen Auslöschung. Leichte Fluchtungsfehler sind nachweislich unhörbar, und mäßige Fluchtungsfehler sind - obwohl sie vermieden werden sollten - nicht katastrophal. Es sind die schlimmsten Ausrichtungsfehler, die zu einem erheblichen Verlust der Gesamtleistung führen, die unbedingt vermieden werden müssen.

Wie ein guter Freund sagt, "Es ist nicht wichtig, dass wir perfekt sind. in Phase, aber es ist sehr wichtig, dass wir nicht perfekt sind aus der Phase".

Hier ist eine Animation, die dies wunderbar veranschaulicht:

https://www.acs.psu.edu/drussell/Demos/superposition/interference.gif unter https://www.acs.psu.edu/drussell/Demos/superposition/superposition.html

Im Car-Audio-Bereich können diese Mehrfachankünfte aus vier verschiedenen Gründen entstehen:

1. Sie haben linke und rechte Lautsprecher und spielen eine Stereoaufnahme ab, deren Inhalt für die Mitte der Bühne bestimmt ist. Um dies zu erreichen, legt der Tontechniker den Inhalt gleichmäßig und phasengleich in den linken und rechten Kanal.
2. Die hinteren Lautsprecher geben die gleichen Töne wieder wie die vorderen Lautsprecher.
3. Sie haben ein Lautsprechersystem mit mehreren Elementen und Crossover-Filtern, so dass der Tiefpass-Lautsprecher und der Hochpass-Lautsprecher im überlappenden Übergangsbereich des Crossover-Filternetzwerks die gleichen Töne wiedergeben.
4. Ein reflektierter Schall kommt in der Kabine später an als der direkte Schall.

Abbildung 23: Stereopfadlängen, Rücklautsprecherpfadlängen, Crossover-Übergangspfadlängen und Reflektionen

Wie wirkt sich das auf unseren Klang aus?

Es hat sich herausgestellt, dass ein großer Schaden entstanden ist. Glücklicherweise stellt sich heraus, dass wir mehrere Ankünfte nicht hören können als Mehrfachankünfte - wie echos - bis die Unterschiede in der Weglänge viel größer sind, als sie in ein Auto passen. Auf diese Weise können wir mehrere Lautsprecher installieren, ohne Echos zu hören, aber es hat auch andere Auswirkungen.

Einige Töne werden lauter, andere werden viel leiser. Mehrere ankommende Töne erzeugen ein Muster von Spitzen und Tälern in unserem Frequenzgang - die Spitzen aufgrund der konstruktiven Verstärkung einiger Wellen, die sich zu höheren Amplituden addieren und lauter werden, und die Täler aufgrund der destruktiven Auslöschungen anderer Wellen, die sich zu unter Amplituden. Dieses Muster wird als Kammfilter.

Hier ist ein Beispiel. Wir haben zwei Quellen von rosa Vollbereichsrauschen gemessen, die in Phase sind und zur gleichen Zeit eintreffen. Die rote und die blaue Linie messen Kanal 1 und Kanal 2, und die grüne Linie ist die Summe von 1+2.

Abbildung 24: Die rote und die blaue Kurve sind zwei Kanäle mit identischer Reaktion, und die grüne Kurve ist die Summe der beiden, wenn die beiden in Phase und Zeit ausgerichtet sind (ohne Reflexionen).

In diesem Beispiel ist die Kombination bzw. die Summe um +6 dB größer - bei jeder Frequenz - als jedes der beiden Signale allein. Das bedeutet, dass die beiden Signale, die wir summiert haben, bei allen Frequenzen in Phase sind. Dies ist eine Simulation - im wirklichen Leben erhalten wir niemals ein so perfektes Ergebnis.

Und hier ist ein Beispiel für dieselben zwei Signale, die addiert werden, nachdem das eine eine Entfernung von 27 Zoll im Vergleich zum anderen zurückgelegt hat und durch diesen Pfadlängenunterschied um 2,01 mS verzögert wurde. Wie Sie sehen können, gibt es einen erheblichen Amplitudenverlust, und der Frequenzgang ist erheblich beeinträchtigt.

Abbildung 25: Der Kammfilter, der entsteht, wenn dieselben beiden Leiterbahnen summiert werden, wobei eine um 2,0 ms (oder 27 Zoll) verzögert wird.

Unterhalb von etwa 100 Hz scheint die erwartete 6dB-Anhebung zu sehen zu sein, ebenso bei 500 Hz, 1000 Hz usw. (In Wirklichkeit ist die Phase nicht perfekt angepasst, und die Anhebung liegt ein wenig unter +6dB). Bei 250 Hz, 750 Hz, 1250 Hz usw. kommt es jedoch zu massiven Signalverlusten. Oberhalb von 5000 Hz sind die einzelnen Auslöschungen selbst bei dieser hochauflösenden Messung nicht mehr sichtbar - bei genauer Betrachtung zeigt sich jedoch, dass die durchschnittliche Summe immer noch nur die Hälfte der erwarteten +6 dB beträgt.

Die Phase erkennen, indem man die Summe sieht

Wenn wir zwei Signale haben, die die gleiche Amplitude haben, kann die Summierung der beiden Signale uns sagen, wie die beiden Signale bei einer bestimmten Frequenz ausgerichtet sind!

Abbildung 26: Die Summe ergibt den Phasenversatz.

Im obigen Diagramm wissen wir, dass die beiden Signale phasengleich sind, wenn die Summe +6 dB beträgt, während wir bei einer Summe von -30 dB wissen, dass die beiden Signale um 180° phasenverschoben sind - und so weiter. All diese verschiedenen Phasenverschiebungen sind das Ergebnis eines 27"-Pfadlängenunterschieds. Der Unterschied in der Weglänge wirkt sich auf verschiedene Wellenlängen unterschiedlich aus. Weitere Informationen finden Sie in den Tabellen zwei und drei oben.

Was tun wir gegen das Problem der "mehrfachen Annullierung"?

Müssen wir die Auswirkungen von Pfadlängenunterschieden berechnen und vorhersagen für jede Wellenlänge für jede Frequenz von jede Lautsprecher im System? Der hörbare Bereich umfasst mindestens 20 Hz bis 20.000 Hz!

Nein. Es gibt tatsächlich einen viel einfacheren Ansatz. Wir können eine entfernungsabhängige Verzögerung verwenden, um die ersten drei Ursachen für Mehrfachankünfte an einer bestimmten Hörposition zu beseitigen (d. h. links/rechts, vorne/hinten und hoch/tief-Wechselwirkungen).

Der entfernungsabhängige Verzögerungsprozess berechnet die auf jeden Kanal anzuwendende Verzögerung auf der Grundlage der Pfadlängendifferenzen und der Laufzeiten, die der Schall von jedem Lautsprecher benötigt, um an der Hörposition anzukommen. Sobald alle absoluten Lautsprecherentfernungen eingegeben sind, werden die Differenzen berechnet, die Laufzeiten werden auf der Grundlage der Schallgeschwindigkeit berechnet und alle Kanäle werden um einen entsprechenden Betrag verzögert. Das Signal des am weitesten vom Hörer entfernten Lautsprechers wird überhaupt nicht verzögert - wir verzögern die Signale der anderen, um sie an das Signal des am weitesten entfernten Lautsprechers anzugleichen. Das ist sehr einfach und sehr effektiv.

Das setzt natürlich voraus, dass unsere Signale zu Beginn phasen- und zeitrichtig sind.

Es funktioniert auch für eine Hörposition, aber nicht für mehrere Hörpositionen. Wenn wir an mehreren Hörpositionen einen großartigen Klang haben wollen, müssen wir das Problem der Phasenauslöschungen, die sich aus den unterschiedlichen Weglängen ergeben, mit anderen Methoden lösen.

Wie genau müssen wir bei der Messung der Entfernungen sein?

Wir müssen sein genausondern in Bezug auf PräzisionDie mikroskopisch kleinen Unterschiede in der Verzögerung führen nicht zu massiven Veränderungen in der Wiedergabetreue.

Wir müssen bei der Anwendung der Verzögerung in den tiefen Bassfrequenzen nicht übermäßig genau sein, da die betreffenden Wellenlängen sehr lang sind und, wie wir oben gesehen haben, kleine Ausrichtungsfehler zu sehr kleinen Amplitudenunterschieden führen und nicht hörbar sind. Eine 80-Hz-Wellenlänge beträgt 166 Zoll. Ein Achtel (0,125) dieser Wellenlänge sind 20 Zoll. Betrachtet man die obigen Tabellen, so führt ein Versatz von 0,125 Wellenlängen dazu, dass die Amplitude der Summe um 5,65 dB und nicht um 6 dB größer ist. Wenn wir also einen Messfehler von 20 Zoll machen - was eine sehr schlechte Messung wäre - würden wir diese potenziellen 0,35 dB nicht erreichen!

Auch bei der Verzögerung der hohen Frequenzen müssen wir nicht übermäßig genau sein, denn diese Wellenlängen sind unglaublich kurz, so dass Abweichungen bei jeder kleinsten Bewegung unseres Kopfes auftauchen und wieder verschwinden. Die Wellenlänge von 5000 Hz beträgt nur knapp 2,7 Zoll. Die halbe Wellenlänge - bei der die Phase um 180 Grad versetzt wäre - beträgt 1,35 Zoll. Wir bewegen unseren Kopf ständig so viel (und mehr), ohne akustische Aberrationen zu bemerken. Unser Hörsystem hat schon vor langer Zeit gelernt, enge Abweichungen zu ignorieren, sobald wir die Frequenz überschreiten, bei der ein Ton an einem Ohr im Vergleich zum anderen Ohr um 180 Grad phasenverschoben wäre (und das ist bei etwa 1500 Hz). Das Ergebnis ist, dass Höhenabweichungen nicht als einzelne Auslöschungen hörbar sind (sie sind hörbar als Amplitudenverlust, der jedoch auf andere Weise wieder ausgeglichen werden kann).

Wenn es darum geht, die Originaltreue in einem Auto zu erreichen, ist die Verwendung von Verzögerungen zur Überwindung von Pfadlängenunterschieden ein wichtiges Hilfsmittel, aber die Auflösung dieser Messungen ist ab einem bestimmten Punkt sicherlich keine große Sache. Es ist viel wichtiger, dass wir überprüfen, ob unsere Signale in Phase sind. wenn wir anfangeninsbesondere OEM-Signale. OEM-Signale sind nur noch selten in Phase und Zeit ausgerichtet, so dass das Testen und Korrigieren dieser Signale ein wichtiges Thema für einen anderen Tag ist.

Bedeutet das, dass eine Verzögerung "alles wieder in Phase bringt"?

Das wäre zwar schön, aber eine Verzögerung behebt nicht auf magische Weise jede Phasenverschiebung.

Einige in unserer Branche haben sich sogar darüber beschwert, dass die abstandsbasierte Verzögerung nicht funktioniert, weil nach ihrer Anwendung immer noch Phasenverschiebungen verbleiben.

Eine korrekt angewandte entfernungsabhängige Verzögerung eliminiert die durch Pfadlängenunterschiede verursachten Kammfilterauslöschungen an einer Hörposition. Das ist alles, was sie tut.

Bedeutet das, dass Maßbänder bei der Vorhersage von Phasenauslöschungen nicht nützlich sind? Natürlich nicht!

Was verursacht sonst noch Phasenverschiebungen?

• Wenn das Signal, mit dem Sie beginnen, Phasen- und Zeit-Nichtlinearitäten aufweist
• Wenn Sie Ihre Frequenzweichenparameter problematisch einstellen
• Wenn Ihr OEM-Signal eine unkorrigierte Phase und Zeitverarbeitung aufweist
• Wenn Sie einen Signaleingang fälschlicherweise verpolt haben
• Wenn Sie einen Lautsprecherausgang mit falscher Polarität verdrahtet haben
• Wenn es Reflektionen gibt (was immer der Fall ist)
• Jede Änderung der Amplitude (z. B. ein Crossover-Filter)

Entfernungsabhängige Verzögerung kann diese Probleme nicht lösen. Wenn eines oder mehrere dieser Probleme in Ihrem System vorhanden sind und Sie eine entfernungsabhängige Verzögerung anwenden, werden diese Probleme in Ihrem System weiterhin bestehen. Das bedeutet natürlich nicht, dass Delay kein mächtiges und wertvolles Werkzeug ist, um einen großartigen Klang zu erzielen - es ist einfach ein großartiges Werkzeug, um die durch Pfadlängenunterschiede verursachten Probleme zu lösen.

Wie sieht es mit Reflexionen aus?

"Direktschall" wird auf dem kürzesten Weg vom Lautsprecher zu unseren Ohren übertragen. "Reflektierter Schall" nimmt einen längeren Weg - er wandert zuerst vom Lautsprecher zu einer reflektierenden Oberfläche, wird von dieser Oberfläche reflektiert und gelangt dann zu unseren Ohren. Aus diesem Grund kommen reflektierte Töne später an als direkte Töne. Wenn ein und derselbe Schall zu zwei verschiedenen Zeiten ankommt, haben wir mehrere Ankunftszeiten!

Glücklicherweise wird der Schall umso mehr gedämpft, je weiter er sich ausbreitet (d. h. ein Teil der ursprünglichen Amplitude geht verloren). Daher sind reflektierte Geräusche in der Regel schwächer als der direkte Schall, und das bedeutet, dass die Phasenauslöschungen nicht so stark sind, wie sie sein können, wenn beide Geräusche genau die gleiche Amplitude haben. Die schlimmsten Auslöschungen treten auf, wenn die beiden Töne einen ähnlichen Pegel haben. Dies ist ein Grund dafür, dass Reflexionen die unwichtigste Ursache für Mehrfachankünfte sind.

Reflexionen sind ein Teil jedes Hörraums. Wir erwarten Reflexionen - wenn wir sie auf magische Weise eliminieren würden, wäre der Klang für unsere Ohren unangenehm. Für die Zwecke dieser Übung werden wir die Auswirkungen von Reflexionen als Kosten der Geschäftstätigkeit akzeptieren. Es stellt sich heraus, dass wir wunderbare klangliche Ergebnisse erzielen können, ohne uns über die Phaseneffekte von Reflexionen Gedanken zu machen.

Bewährte Praktiken

Zu den besten Praktiken gehören also:

• Überprüfen Sie die Phasen- und Zeitintegrität des Signals, mit dem Sie beginnen
• Korrigieren Sie die Phasen- und Zeit-Nichtlinearitäten des Signals vor der Abstimmung
• das System so einrichten, dass die Qualitätskontrolle eventuelle Verdrahtungsfehler aufdeckt
• Konfigurieren Sie Frequenzweichen so, dass Phasenfehler nicht in das Ergebnis einfließen
• Vermeiden Sie Reflexionen, indem Sie bei der Aufstellung der Lautsprecher übermäßig kreativ werden. (Einige komplexe Lautsprecherinstallationen führen dazu, dass die Reflexionen schlimmer sind als bei den OEM-Standorten!)

Wenn Sie diese bewährten Verfahren befolgen, kann die Einstellung der Verzögerung auf der Grundlage der Lautsprecherabstände ein sehr leistungsfähiges - und sehr einfaches - Werkzeug sein, um einen großartigen Klang in einem Auto zu liefern.