Hat die Impedanz einer Box Einfluss auf den Klang?

  • #41
Ganz unabhängig des Membrangewichts, und mal angenommen diese Theorie mit den "schweren" Membranen würde stimmen dass sie generell(!) einen höheren Dämpfungsfaktor des antreibenden Verstärkers benötigen um "sauber" ausschwingen zu können.
Eine Frage bleibt nach wie vor offen und unbeantwortet. Wenn man es denn schon "hört" wenn der Dämpfungsfaktor für eine "schwere" Membran zu gering ausfällt, weil sie dann "hörbar" nachschwingt. Warum zum Teufel "hört" man dann nur das Nachschwingen, und NICHT das damit zwangsläufig einhergehende verzögerte bzw. trägere Einschwingen?
Oder sind die Ohren an der Stelle für den hier dann mit auftretenden Artefakt verzögertes/träges Einschwingen ganz einfach taub?
 
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  • #42
Vielleicht würde es dir helfen wenn du nicht nur an das ausschwingen denkst sondern den Schwingvorgang als ganzes betrachtest.

Also das einschwingen, das schwingen und das ausschwingen!

Natürlich wirkt sich der Dämpfungsfaktor über den gesamten Vorgang aus.
Die Membran wird auch gebremst wenn sie überschwingt, etc..
 
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  • #43
Vielleicht würde es dir helfen wenn du nicht nur an das ausschwingen denkst sondern den Schwingvorgang als ganzes betrachtest.

Also das einschwingen, das schwingen und das ausschwingen!

Natürlich wirkt sich der Dämpfungsfaktor über den gesamten Vorgang aus.
Die Membran wird auch gebremst wenn sie überschwingt, etc..
Eben, genau das versuche ich doch die ganze Zeit schon, den Vorgang als Ganzes zu betrachten, und nicht nur den Artefakt bzw. das Problem Nachschwingen.

Arg übertrieben dargestellt, und nur um es deutlich hervorzuheben worum es geht:
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Bei einer "klassischen" B4 Abstimmung, egal ob als 50Hz HPF irgendwo in der Signalkette integriert oder als Bassreflexbox Tuning 50Hz:
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Logisch kann man fragen, wo kommt das her, wo liegt die Ursache, insbesondere bei der Bassbox? Als gespeicherte Energie im Feder- Massesystem des Lautsprechers, und die dann versucht hinten raus wieder "frei" zu werden wenn das Signal stoppt?


Lautsprecherauslenkung
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2mm Auslenkung bei 50Hz dagegen 4mm bei 70Hz. Hinsichtlich der gespeicherten Energie im Feder- Massesystem "speichert" der Lautsprecher bei 70Hz das vierfache an mechanischer Energie gegenüber 50Hz, und zwar bei gleich hoher Boxen Eingangsleistung!
Ergo sollte logischerweise(?) der Lautsprecher also bei 70Hz ja einen höheren Dämpfungsfaktor (bzw. mehr Kontrolle) des Verstärkers erfahren als bei 50Hz. Richtig?

Gruppenlaufzeit:
1724251170709.png

Ironischerweise "verlangt" die Reflexbox allerdings bei 50Hz (weil Gruppenlaufzeit am höchsten) nach deutlich mehr Kontrolle durch den Verstärker als bei 70Hz. Ironischerweise gerade eben dort wo die Membranauslenkung minimal wird, und damit auch die "aufgenommene" Energie im Feder- Massesystem des Lautsprechers minimal wird!


Die oben erwähnte EV B215M dürfte in etwa so ein Verhalten hier zeigen hinsichtlich Ein- und Ausschwingen:
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Da brauchts keinerlei Kontrolle mehr durch den antreibenden Verstärker. Und komplett "frei" von etwas verbleibenden Fragmenten an Artefakten beim Ein- und Ausschwingen bekommt man es sowieso nicht, weil System in der Übertragungsbandbreite immer(!) begrenzt ist. Bandbreite von 0Hz bis unendlich gibt es nunmal nicht!

Mit dem EV15L (oder JBL K-Serie) gehen allerdings auch problemlos solche Geschichten hier hinsichtlich Ein- und Ausschwingverhalten.
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schaut man sich dazu im Vergleich den 50Hz HPF in B4 Abstimmung an, der liegt irgendwo in der Mitte zwischen den beiden EV15L Beispielen.
Nur, dass es für den HPF in der Signalkette keinerlei "Verstärker Dämpfungsfaktor" gibt der sein Ein- und Ausschwingverhalten in irgend einer Form "einbremsen" könnte!
 
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  • #44
Höchst spannend, das Ganze. Wo es in meinem Verständnis noch etwas hakt ist der Begriff Gruppenlaufzeit. Wo kommt der eigentlich her und was kann man daraus ablesen?
 
  • #45
Eben, genau das versuche ich doch die ganze Zeit schon, den Vorgang als Ganzes zu betrachten, und nicht nur den Artefakt bzw. das Problem Nachschwingen.
Mir bleibt nur dir zu empfehlen dir Verstärker (Endstufen) mit deutlichen Unterschieden im Dämpfungsfaktor an einer geschlossenen! Bassbox anzuhören.
Allerdings sollte darauf geachtet werden dass der Amp direkt am Chassis hängt also ohne passive Frequenweiche dazwischen.
Dann wird es schon recht deutlich, es klingt trockener und direkter.

Einige Freunde und ich haben das vor zig Jahren getan.
Zwar drehte es sich dabei um Hifi High End Zeugs, aber der Effekt war stets derselbe.
 
  • #46
Aus der blassen Erinnerung heraus!

Es waren viele Endstufen dabei.
Unter anderem auch Röhren und Mcintosh Endstufen sowie Endstufen von Krell die als bekannte Bassmonster bekannt waren.

Im Bassbereich waren die Krell`s wesentlich trockener, aber enorm impulsfest, unterwegs.
Sehr eindrücklich, auf den ersten Ton kamen sie einem Bassärmer vor. Nach einiger Zeit änderte sich das Urteil und die anderen kamen den Anwesenden als matschiger und unkontrollierter vor.

Interessant auch die Transistor Endstufen von McIntosh.
Bei ihnen handelt es sich um Transistor Endstufen mit Ausgangsübertrager. Sie klangen zwar ähnlich weich wie die Röhrenendstufen, aber deutlich kräftiger.
Durch die Ausgangsübertrager verfügen McIntosh Endstufen über einen ziemlich niedrigen Dämpfungsfaktor.

Für uns alle war klar nachvollziehbar dass der Dämpfungsfaktor einen grossen Einfluss auf die Wiedergabe tiefer Frequenzen hat.

Hoher Dämpfungsfaktor gleich trockener dynamischer Bass.
Niedriger Dämpfungsfaktor gleich tendenziell warmer, fülliger aber auch undifferenzierter Bass.
Damals haben dass alle Anwesenden als fakt angesehen.

Es tauchte auch die Frage auf wie es sich mit der Gegenkopplung verhält.
Irgendwie gehört das auch dazu, aber das konnten wir nicht weiter an irgend etwas festmachen.
 
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  • #47
Höchst spannend, das Ganze. Wo es in meinem Verständnis noch etwas hakt ist der Begriff Gruppenlaufzeit. Wo kommt der eigentlich her und was kann man daraus ablesen?
Erfunden hat es dieser Herr hier:

So weit ich mich erinnere im Rahmen der Entwicklung von Methoden zur Analyse von Laufzeitverzerrungen bei Telefonverbindungen über sehr weite Strecken.

Und das was wir uns gelegentlich gerne anschauen, die Darstellung von Frequenzgängen und daneben auch Phasengänge auf logarithmischen Papier, das ist ebenfalls auf seinem Mist gewachsen bzw. geht auf ihn zurück.

Natürlich haben wir hier es keinesfalls(!) mit weiten Strecken zu tun die das Signal überbrücken müsste, ganz im Gegenteil. Trotzdem "dreht" jede Bassbox die Phase in ihrem Frequenzgang, und je nachdem "wie" sie die dreht, entsteht mehr oder weniger stark auch Gruppenlaufzeit. Das "wie" in Anführungsstrichen deshalb weil 180 Grad und 180 Grad Drehung NICHT den gleichen Effekt haben hinsichtlich Gruppenlaufzeit. Entscheidend ist der qualitative Verlauf der Kurve wie die 180 Grad Drehung erreicht wird!
Gibt man ein einzelnes Signal auf das Übertragungssystem "Box" wie z.B. einen Sinusburst, dann wird der Burst regelrecht gedehnt und in die Länge gezogen wenn die Gruppenlaufzeit in der Umgebung dieser Frequenz hoch ist -> langes Nachschwingen und daneben träges Einschwingen.
Aus einer einzelnen Sinus- bzw. Signalperiode
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kann dann durchaus so etwas werden
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Beides macht zwar ganz profan nur kurz "Plop", trotzdem hört man bereits etwas Unterschied zwischen den beiden "Plops".
Gute Abhöre vorausgesetzt natürlich. Man sollte sich allerdings NICHT einbilden man würde den unverfälschten Impuls über seine Abhöre genauso "ideal" hören wie er auf auf dem Sampel drauf ist. Die Abhöre macht alles andere als einen "idealen" Puls draus.
Egal, man hört einen Unterschied zwischen beiden, und darauf kommt es an!



Weiter geht's. Der Einfachheit halber geschlossenes Boxengehäuse mit Qtc=1,2
Anmerkung, in "Fachexpertenkreisen" gerne auch als Dröhn- und Wummerbox bezeichnet, wegen der deutlich ausgeprägten Überbetonung im (Bass-)Frequenzgang
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Ein- und Ausschwingverhalten mit 50Hz Sinusburst
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Und weil ich der Meinung bin, das gefällt mir so nicht was die Box da macht, das ist mir zu viel an Nachschwingen, spiele ich jetzt mal "Verstärker" und versuche mittels "Dämpfungsfaktor" das Problem in den Griff zu bekommen:
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Voila, geht doch!
Das Einschwingen ist sichtbar besser geworden, das Nachschwingen auch, was will man mehr?

Tja, typischer Fall von Denkste. Weil, geht man erneut in den Übertragungsfrequenzgang,
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dann hat der sich als eine "Folge" des starken "Verstärker Dämpfungsfaktor" komplett verändert!
Das ist jetzt keine geschlossene mehr mit Qtc=1,2 sondern eher Bessel oder gar kritische Dämpfung, und damit einhergehend deutlich reduzierter Basswiedergabe.

Um die Karten offen auf den Tisch zu legen, der ganze "Trick" den ich hier angewendet habe klappt überhaupt nur deswegen, weil die (Verstärker-)Gegenkopplung die ich hier wirken lasse frequenzabhängig arbeitet. Man könnte auch sagen, frequenzabhängiger "Dämpfungsfaktor".

Bei konventionellen Gegentakt Halbleiterendstufen beträgt deren Innenwiderstand ohne Gegenkopplung so grob um die 0,2 bis 0,4 Ohm.
Die Gegenkopplung (NFL) verringert diesen Ri dann nochmal um Faktor 10 bis vielleicht 20.
Angenommen 0,2 Ohm ohne, dann wären es mit starker Gegenkopplung versehen 0,01 Ohm wirksamer Innenwiderstand.
An 8 Ohm Lastimpedanz damit ein Dämpfungsfaktor von satten 800. So sieht man es tatsächlich gelegentlich in Datenblättern in dieser Größenordnung stehen.

Allerdings, der Dämpfungsfaktor wirkt über den kompletten Übertragungsfrequenzbereich des Verstärkers. Muß er ja auch, wenn er den Impedanzgang der angeschlossenen Box aus seinem (eigenen) linearen Übertragungsfrequenzgang fern halten will.
Zudem, ich kann mich zumindest noch daran erinnern, dass hier im Form mal jemand vorgerechnet hat dass von diesen hohen Dämpfungsfaktoren in der Praxis weit weniger "wirksam" ist als es die Datenblätter versuchen zu suggerieren. Es sind wohl eher theoretische Hausnummern die in der Praxis so überhaupt nicht erreichbar sind.

Jetzt gibt es insbesondere in der HiFi Szene so Boxen wie die Kappa 8A (nominell eine 8 Ohm Box) die im Bassbereich auf unter 1 Ohm runtergeht. Wenn der Dämpfungsfaktor des Verstärkers zu "mager" bemessen ist, dann "bricht" der Verstärker dort regelrecht ein weil er den Strom den die Kappa 8A in diesem Bereich haben will nicht mehr (ausreichend) liefern kann.


Zurück zum Ein- und Ausschwingen.
Im Frequenzbereich in dem diese "Schweinerein" am Wandern sind ist die Phase verschoben. Bei geschlossenen Boxen um 90 Grad, bei Reflexboxen 180 Grad Phasendrehung.
Der hohe Verstärker Dämpfungsfaktor beruht auf stinknormale profane Proportionalregelung, ohne irgendwelche Rücksicht auf potenzielle Phasendrehung des Lautsprechers. Genau genommen ist es ein Sammelsurium aus "gedrehten" Phasen weil die Gruppenlaufzeit mehr oder weniger "breitbandig" ihr Unwesen treiben kann, und NICHT nur auf eine lokale diskrete Frequenz beschränkt ist.
Gut, angenommen Phasendrehung 180 Grad und die Proportionalverstärkung (hoher Dämpfungsfaktor) des Verstärkers versucht dieses verzögerte Ein- Ausschwingen des Lautsprechers in den Griff zu bekommen. Und es macht Peng, weil es herrscht in dem Moment Mitkopplung!

Wenn man angenommen eine Bassreflex in C4 Abstimmung baut, dann weis man für gewöhnlich auch warum(!) man diese Abstimmung wählt. Und man weis vorher bereits, die resultierende "Impulstreue" wird bei weitem nicht die beste sein. Aber was soll's, man wird womöglich seine (berechtigten) Gründe haben es genau so zu bauen.
Angenommen der Verstärker wäre dann tatsächlich in der Lage der C4 Abstimmung insofern quasi etwas die Zähne zu ziehen indem er der Box ein wenig von ihrem ungezügelten "Eigenleben" wieder wegnimmt, und deren Ein- und Ausschwingen etwas bändigt/optimiert.

Na super, dann hätten wir es aber so richtig gut gekonnt!
Weil es in Summe dann keine gewünschte C4 Abstimmung mehr wäre die als Frequenzgang aus der Box rauskommt, sondern als Resultat des "Verstärker Dämpfungsfaktor" dann wohl eher Bessel-Frequenzgang oder gar kritische Dämpfung Frequenzgang aus der Box rauskommen würde. Mit dem Ergebnis eines dann merkbar ausgedünntem Übertragungsverhalten im Bassbereich. Und als Resultat dann das genaue Gegenteil dessen erhält was man mit C4 ursprünglich eigentlich dachte an Frequenzgang bauen zu wollen :evil:

Und so etwas wie "ein wenig Schwanger" gibt es da nicht. So nach dem Motto, es hilft ja schon der "Präzision" wenn der "Dämpfungsfaktor" es nur ein wenig "einbremst" dieses ganze Verhalten. Sobald man da rangeht und in das Verhalten Ein- und Ausschwingen eingreift, es würde zwangsläufig einen Eingriff in den resultierenden Frequenzgang der Box bedeuten bzw. mit sich ziehen!
Die Physik lässt da (leider) wenig mit sich spielen, und "bescheißen" lässt sie sich schon dreimal nicht.
 
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  • #48
Die Impulstreue und was der Kemper und "Impulse Response" ganz allgemein damit zu tun haben.

Angenommen man hat irgend etwas C4 mäßiges bei einer Reflexbox, der zugehörige Frequenzgang im Bassbereich sieht dann ungefähr so aus:
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Die zugehörige Sprungantwort zu dieser Bassbox (Impulse Response):
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und der Kenner kennt sich aus und sieht umgehend, sehr schlechte Impulstreue, da ist deutliches Nachschwingen im Spiel.
Das verlangt nach einem Verstärker mit hohem Dämpfungsfaktor wenn da ein zumindest noch einigermaßen brauchbarer Ton rauskommen soll. Und Röhrenverstärker kann man da wohl von vorn herein knicken an dieser Box betreiben zu wollen.
Und ich bin an der Stelle ehrlich, genau so habe ich das früher selbst gedacht und argumentiert!

Also, Verstärker mit hohem Dämpfungsfaktor anschließen, damit die Impulstreue sich verbessern kann.
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Das sieht schon deutlich brauchbarer aus, und verspricht insgesamt mehr Kontur und Definition, die Basswiedergabe dürfte hier deutlich straffer und akzentuierter rüberkommen als noch oben mit dem langen Nachschwingen speziell im Bassbereich.
Ein wenig Nachschwingen ist zwar noch gegeben, das sollte sich aber nicht wirklich störend auswirken. Einer weitgehend impulstreuen(!) Basswiedergabe steht ergo jetzt nichts mehr im Wege!


Und jetzt spiele ich mal "Kemper Profiling Amp" und versuche aus der neuen und "optimierten" Impulsantwort der Box (Impulse Response) den Frequenzgang der Box zu erzeugen.
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Tja, da muß beim Vorgang des "Profiling" den Frequenzgang zu generieren wohl ordentlich was schief gelaufen sein.
Nicht das der Frequenzgang per se schlecht wäre, er ist halt nur etwas ganz anderes als das was er eigentlich sein sollte.


Macht man die Gegenprobe und erzeugt den Frequenzgang aus der eher grottenschlechten "Impulse Response" von oben, die mit dem deutlich langen Nachschwingsyndrom.
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Und siehe da, ein Frequenzgang im Ergebnis wie er sein soll. Marginal sind zwar etwas Abweichungen zum Original (siehe oben) erkennbar, die sind für den "Klang" allerdings bedeutungslos.

Logisch habe ich hier einen "Trick" angewendet. Zu Erzeugung der "besseren" Impulse Response ist hier von vorne herein ein etwas anderer Übertragungsfrequenzgang herangezogen worden. Der sich aber genau genommen im wesentlichen nur dadurch unterscheidet, dass er weniger Schwingneigung bei gleicher Bandbreite aufweist als der C4 Frequenzgang. In Folge dessen kommt daher in Summe gesehen dann zwangsläufig ein anderer Frequenzgang dabei raus wenn im Amplitudengang der Anteil der zusätzlichen "Schwingneigung" fehlt.

Frequenzgang und Impulsantwort sind untrennbar miteinander verbunden. Sonst würden Profiling Amps wie der Kemper nicht funktionieren, und es würde die Nachrichtentechnik komplett aus den Angeln heben wenn die Kausalität zwischen beiden Größen nicht mehr gegeben wäre!
Wenn man sich an zu viel Artefakten des Nachschwingen stört welches die Impulsantwort hier und da zu Tage bringt, in Fachzeitschriften publiziert, in Internet Testberichten veröffentlicht oder wie und wo auch immer, dann wird man sich als Alternativlösung für einen anderen Frequenzgang mit eher ausgedünnten Bässen entscheiden müssen. Die Physik lässt sich da nicht bescheißen!

Schaut man sich die prinzipielle Wirkungsweise von Reflexboxen etwas näher an. Bei deren Tuning Frequenz trägt der erzeugte Direktschall der Membran kaum bis so gut wie gar nichts zur Schallerzeugung bei, den nach vorne gerichteten Anteil an erzeugten Schalldruck kann man in dem Moment getrost vernachlässigen.
Man kann die Membranbewegung bei Tuningfrequenz als nackten Erreger auffassen der rein nur den Helmholtz Resonator in Schwingung versetzt.
Und weil solche schwingungsfähigen Gebilde zuweilen etwas "Zeit" brauchen um "auf Touren" zu kommen, es ist nicht sonderlich verwunderlich das die antreibende Kraftkomponente (Membran) einige "Umdrehungen" braucht bis sich das System "Resonator" auf volle Amplitude eingeschwungen hat. Bilder die das verdeutlichen gibt's oben mittlerweile genug.
Wenn das Signal stoppt, und die antreibende Kraftkomponente Membran alles richtig macht, dann stoppt sie unmittelbar und bleibt stehen.
Und weil der Verstärker mit seinem extrem hohen Dämpfungsfaktor versehen keinerlei Kenntnis davon hat dass da zuvor noch ein Resonator angetrieben wurde (woher auch?), er macht alles richtig und lässt keinerlei Membranbewegung mehr zu, so wie es sich gehört.
Und was zum Teufel macht jetzt die im Resonator gespeicherte Restenergie?
Richtig, genau das!
Der zu schwache Dämpfungsfaktor am Verstärker ist Schuld!
 
  • #49
@E-A-D-G
Du solltest ein Buch schreiben. Eindeutig.


Edit: das meine ich ganz ohne Häme oder Ironie.
 
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Reaktionen: bassilisk und E-A-D-G

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