Schallwandbündelung bei TT+HT

[Pipi 0]

Hallo Forum,

 

stellen wir uns eine Schallwand vor von Breite×Höhe=30cm×80cm.

Der Speaker sitzt (Speakerzentrum) 50cm von oben und 20cm von rechts auf der Schallwand.

Wir vernachlässigen jetzt einfach mal Raumecken etc. und nehmen diese komischen Schallwand-Abmessungen als gegeben hin.

 

Jetzt gibt es doch Frequenzen, wo ein Pegelabfall passiert, weil die Schallwand nicht genügend groß.

 

1.Bitte folgende Aussage auf Korrektheit überprüfen:

Tieftöner

50cm Abstand zur Oberkante bedeutet 1/8 × 340m/s / 0,5m = 85Hz.

Also ab 85 Hz abwärts kommt es zum Pegelabfall mit 6dB/Oktave?

Bei den anderen Abständen analog rechnen?

 

Wenn das hier falsch, wie muß es richtig lauten?

 

 

2. In K&T liest man öfters, daß die Schallwandabmessungen auch auf den Hoch/Mittelton einwirken. Meist so bei 3kHz. Die sollen wohl dann besonders laut kommen. - wenn recht verstanden.

 

Da weiß ich überhaupt nicht Bescheid, wie man da auf solche Frequenzen kommt.

Wie machen die das?

 

Ich muß das wissen, will nämlich aus alten 3Wege-Boxen ein D'Apollito (2Wege) versuchen will und mache mir etwas Sorgen.

Übrigens es sind 12,5cm Tieftönerchen. da wäre es doch ok, den Mitteltöner in Rente zu schicken. Der Hochtöner hat fr bei 1.100Hz.

 

Freue mich wie immer auf konstruktive Antworten

Euer Uwe

 

[pico 0]

Hi Pipi,

 

zu 1.:

Du darfst da nicht nur eine Abmessung betrachten (in Deinem Fall den grössten Abstand), sondern alle anderen auch. Daher rechnet man in der Regel mit dem Umfang wobei gilt:

 

Übergang von Rundum- zu Halbraum-Abstrahlung bei der Frequenz, bei der die Wellenlänge in die Grössenordnung des Umfangs kommt.

 

Wellenlänge = Schallgeschw. / Frequenz = 340 [m/s] / F [Hz]

 

Umfang (beim Kreis) = Pi * Durchmesser = 6.283 * Abstand zum Rand

 

Übergangsfrequenz [Hz] = 340 / 6.283 / mittlerer Abstand zum Rand eines mit der reale Schallwand flächenidentischen Kreises

 

Wie gesagt, bei dieser Frequenz ist man irgendwo zwischen Halbraum- und Rundum-Abstrahlung (Übergang), die maximale Schalldruckerhöhung durch die Halbraumabstrahlung von +6 dB ergibt sich bei einer etwa 3-5 mal (abhängig von der Stärke der Abweichung zur Kreisform) höheren Frequenz, die "reine" Rundum-Abstrahlung reicht dementsprechend auch nur bis zur 1/2 bis 3/4 berechneten Übergangsfrequenz -> es gibt einen Übergangsbereich von ca. 2 Oktaven.

 

Bei Deiner Schallwand von 0.3 x 0.8m ergibt sich ein Umfang von 2.2m und damit eine Übergangsfrequenz von 155 Hz. Wenn das Chassis aber am oberen Rand angebracht ist, dann ist eher mit einer Schallwand von nur 0.3 x 0.3m (Umfang 1.2m) zu rechnen (-> 283 Hz). Mit der vollen Schalldruckerhöhung von +6dB ist erst bei 700 Hz zu rechnen.

Dabei ist auch zu berücksichtigen, dass der Lautsprecher im Tieftonbereich < 200 Hz je nach Wandnähe durch die Raumrückwirkung wieder einiges geschenkt bekommt (keine Rundum-Abstrahlung mehr), so dass schliesslich nur ein "Loch" übrig bleibt zwischen "Raumrückwirkung" und "Schallwandrückwirkung".

 

zu 2.:

Bei dem Schallwandeffekt für Hoch- und Mitteltönern stellt man sich am besten zwei einzelne Schallstrahlen vor:

# einer führt direkt vom LS zum Ohr/Mikro

# der andere vom LS zunächst zur Kante und von dort zum Ohr/Mikro

Wenn man weit genug weg ist (Abstand LS->Mic >> LS->Kante), dann ist der "Umweg" der Reflexion nur der Abstand zur Kante. Bei einem Umweg von 1/2 Wellenlänge (Lambda) sollten sich beide Anteile eigentlich auslöschen - wenn nicht an der Kante ein Phasensprung von 180° auftreten würde (Vodoo!) -> dadurch sind in diesem Fall beide Anteile in Phase und addieren sich. Bei einem Umweg von gerade einer Wellenlänge gibt es daher Auslöschungen.

 

Bei einer Schallwandbreite von 30 cm und mittiger Anordnung (+/- 15cm) ergibt sich der Lambda/2-Umweg (-> Addition) bei 1133 Hz, der Lambda-Umweg (-> Auslöschung) bei 2266 Hz.

 

Weitere Additionen ergeben sich bei:

# 15cm = 3*Lambda/2 -> Lambda = 10.0cm -> 3400 Hz

# 15cm = 5*Lambda/2 -> Lambda = 6.0cm -> 5667 Hz

# 15cm = 7*Lambda/2 -> Lambda = 4.3cm -> 7933 Hz

 

Weitere Auslöschungen ergeben sich bei:

# 15cm = 2*Lambda -> Lambda = 7.5cm -> 4533 Hz

# 15cm = 3*Lambda -> Lambda = 5.0cm -> 6800 Hz

# 15cm = 4*Lambda -> Lambda = 3.7cm -> 9067 Hz

 

Diese Effekte sind besonders stark bei einer kreisförmigen Schallwand ausgeprägt, da dann alle "Schallstrahlen" denselben Effekt durchlaufen. Bei einer rechtwinkligen Schallwand und aussermittiger Platzierung ist das weniger kritisch, da die Wege zur Gehäusekante nicht mehr gleich sind. Ausserdem treten die Effekte bei hohen Frequenzen auch nicht mehr auf, da der Lautsprecher selber dann bereits so stark bündelt, dass er die Gehäusekante gar nicht mehr "sieht".

 

Näheres zum Thema Raumrückwirkung auch auf meiner Raumakustikseite unter http://www.planet-interkom.de/home/tahlersm/D_raum.htm.

 

Gruss Pico

 

[klopp 0]

Hallo Pico,

 

einige Anmerkungen zu deinem Beitrag.

 

 

Deine Formel für den Übergang von Rundum- zu Halbraum-Abstrahlung.

 

a) Ich vermute, die Frequenz gibt den -3dB-Punkt an?

 

Das Rechnen mit dem Umfang scheint mir nur sinnvoll zu sein, wenn sich die Gehäusedimensionen nicht allzu sehr unterscheiden. Bei 30cm*80cm würde ich das schon nicht mehr gelten lassen.

Letztlich mittelst du die Gehäusedimensionen, indem du mit dem Umfang rechnest. Bei dieser Mittelung wird der größere Randabstand gegenüber dem kleineren übergewichtet, denn der durch die Schallwand in der langen Dimension abgedeckte Winkel wird immer kleiner, je höher und schmaler die Box wird. Zur Verdeutlichung: Lass das Gehäuse unendlich hoch und unendlich schmal werden. Dann wird auf jeden Fall der Vollraum bestrahlt (- Chassis als selbst nicht bündelnd angenommen -), aber der Umfang ist unendlich groß.

Aber vielleicht meinst du das ja, wenn du sagst, dass man "in der Regel" mit dem Umfang rechnet?

 

c) "6.283" - na ja, Genauigkeit, wo´s passt...

 

 

Zum Bassgewinn durch Wandnähe.

 

d) Der Effekt ist sicherlich schwer zu bestimmen. Reflexionsfreie Messung scheidet aus. Man müsste an einer Stelle messen, an der Raumresonanzen nicht stören.

Mein Eindruck vom Hören her: Der Bassgewinn durch Wandreflexion ist nicht groß, wenn die Box etwa einen Meter von der Wand steht, und kann den Baffle-Step in diesem Frequenzbereich keinesfalls kompensieren. (Nähere Aufstellung zur Wand würde ich nicht empfehlen, da dann die Räumlichkeit der Wiedergabe deutlich schlechter wird.) Ich erkläre mir das so, dass der reflektierte Schall aufgrund des längeren Laufwegs zum Hörer gegenüber dem Direktschall verdünnt ist (Entfernungsabhängigkeit der Intensität einer Kugelwelle).

 

 

Zum "Voodoo" des Phasensprungs an der Kante.

 

e) Dass die Kante als virtuelle Schallquelle wirkt, liegt daran, dass der Schall hier zu einem Teil um die Kante herum gebeugt und daher der Schall in Richtung des Hörers abgeschwächt wird. Die Abschwächung entspricht der Wirkung einer Schallquelle an der Stelle der Kante, die gegenphasig zur eigentlichen Quelle abstrahlt. Korrekt?

 

 

Was super wäre.

 

f) Da sich die Schallwandeinflüsse mit einer simplen Formel nicht ausreichend genau vorhersagen lassen, wäre es toll für jeden Selbstbauer, Korrekturdateien zur Verfügung zu haben, mit der sich Schallpegelkurven von Chassis, die beispielsweise auf der DIN-Schallwand gemessen wurden, in die auf der Schallwand zu erwartenden umrechnen lassen.

Nicht jeder hat nämlich die Möglichkeit, eigene Messungen der Chassis im Gehäuse anzustellen, bzw. bestimmte Chassis-/Gehäusekombinationen scheiden wegen des resultierenden, nicht beherrschbaren Schallpegelverlaufs aus, was man nicht erst nach Kauf der Chassis und Aufbau der Box erfahren möchte.

 

Gewiss nicht wenig Arbeit: Für die Korrekturdateien müsste man einige 13er, 17er, 20er, ... in unterschiedlichen Schallwänden vermessen.

Die Dateien könnten dann zum Download für die boxenbauende Allgemeinheit zur Verfügung gestellt werden. Mit einem Tabellenkalkulationsprogramm ist es keine Schwierigkeit, die Dateien von vorliegenden DIN-Schallwand-Pegelverläufen zu subtrahieren, um sie an das jeweilige Projekt anzupassen.

Vielleicht eine Aufgabe für Klang&Ton oder für einen selbstlosen Lautsprecher-Selbstbaufan?

 

Mit freundlichem Gruß

 

Peter

 

[Pipi 0]

Hallo Pic,

 

vielen Dank für Deine mühevollen Ausführungen.

Es gibt jedoch eine Formel für den TT wo alle Abstände vom TT-Mittelpunkt aus berechnet werden können. Weiß sie nur nicht mehr.

Also nur eine kreisrunde Schallwand wäre exakt mit dem Umfang beschrieben, wenn TT in Mitte sitzt.

 

Ich würde mich in der Hinsicht Peter anschließen, der hier wohl an den Dirac-Impuls gedacht hat bei seinen Ausführungen.

Also mit dem Umfang, das ist eine gute Näherung, mit recht geringem Aufwand?

 

Mit dem HT muß ich erst mal in Ruhe auf Papier lesen. Meine Hochachtung.

 

Vielen Dank

Uwe

 

[Pipi 0]

Hallo Peter,

 

ich würde das mit der Schallwand auch so sehen.

Allerdings: Woher weißt Du das der Umfang unendlich groß, wenn Höhe×Breite so wie Du beschriben.

Er könnte doch auch unendlich klein sein? ;-)

 

Gruß Uwe

 

[pico 0]

Hi Peter,

 

zu a) im Prinzip ja, aber da es sich hier um "Faust"-Formeln handelt (in die Grössenordnung des Umfangs kommt) würde ich dafür nicht meine Hand ins Feuer legen.

 

zu 30x80 war mir auch schon etwas zu "unrund", deswegen habe ich ja alternativ mit 30x30cm gerechnet, was in diesem Fall wohl praxisgerechter ist. Wie gesagt, das sind alles Näherungsformeln.

 

zu e) Das "Vodoo" bei der Kantenreflexion bezog sich auf den 180°Phasensprung, den ich erst mal nicht so ohne weiteres nachvollziehen kann. Ich gebe daher nur wieder, was ich in der K&T gesehen habe. Allerdings, wenn man es als Reflexion am offenen Ende eines Rohres betrachtet, dann kehrt sich dort ja auch die Schnelle um (suche halt nur nach Analogien).

 

zu f) Das wäre ein Mammutprojekt, da das ja auch noch richtungsabhängig wäre und auf die genaue Position innnerhalb der Schallwand und die Höhe über dem Boden etc. ankäme. Meiner Meinung nach erkennt man daran, wie praxisUNgerecht die Messungen auf der DIN-Schallwand sind. Da wären "typische" Gehäuse doch viel besser (z.B. 1.3 - 1.7-fache Chassisbreite, Höhe = 2 x Breite, und dann noch eine Formel für den Mittelpunkt).

 

Gruss Pico