Wie große / kleine Zeitfehler sind hörbar?

[cdbastler 0]

Hi Leute

 

ein ewiges Streitthema scheint mir die Hörbarkeit von Laufzeit- oder Phasenfehlern zu sein. Die Goldohrfraktion beschreibt sie als erhebliches Problem; die Techniker zitieren Hörversuche im Labor, wonach sie unterm Strich (eher) nicht hörbar sind.

 

Für mich scheint das erstmal ein Problem der Größenordnung zu sein, d.h. RIESENGROSSE Fehler werden zweifellos von einer korrekten Wiedergabe zu unterscheiden sein.

 

Dazu ein Gedankenexperiment:

 

Ein bestimmter Klavieranschlag habe etwa 95 % seiner Schallenergie im Bereich von geschätzt 50 Hz bis 5 kHz konzentriert (korrigiert mich, wenn ich da prinzipiell falsch liege). Nun spiele ich diesen Schlag ab, aber mit einer „gleitenden“ Laufzeitcharakteristik: je tiefer die Frequenz, desto länger die Laufzeit, so daß 50 Hz gegenüber 5 kHz um 1 Sekunde verzögert werden. Gewiß ein dramatischer Wert, der auch von der weltschlechtesten Hörkette nicht erreicht wird – aber genauso gewiß dürfte ein solcher Fehler für jeden nicht völlig unbedarften Hörer problemlos von einer korrekten Wiedergabe zu unterscheiden sein.

 

Als nächste halbiere ich den Gesamt-Fehler auf 0,5 sec zwischen 50 Hz und 5 kHz – auch das dürfte noch gut als „falsch“ hörbar sein.

 

Dann halbiere ich den Fehler weiter und immer weiter – und irgendwann kann man den zeitverzerrten Klavieranschlag nicht mehr von einer korrekten Wiedergabe unterscheiden, da das zeitliche Auflösungsvermögen des Gehörs überfordert ist.

 

Nun meine Fragen:

In welcher Größenordnung kann das Gehör Zeitfehler erkennen? Ist das Gehör gegenüber Phasen“sprüngen“ (relativ großer Fehlerbetrag auf engem Frequenzbereich) empfindlicher als gegenüber „gleitenden“ Fehlern? Ist dem Ganzen vielleicht noch eine Frequenzabhängigkeit überlagert?

Und wie verhalten sich dazu die Größenordnungen der Zeitfehler von

- „guten“ und „schlechten“ LS

- elektronischen Komponenten (Verstärker, Plattenspieler usw.)

- ungünstigen Kombinationen von Komponenten, NF- und LS-Kabeln und Boxen?

 

Ich denke, wenn möglichst viele dieser Fragen mit einigermaßen gesicherten Fakten beantwortet sind, dürfte das Thema „Zeitfehler“ einiges an Brisanz verlieren.

 

Gruß Ulf

 

 

[Murphy 0]

Hi,

 

da unser Gehörsinn, je nach Literaturquelle, zwischen 6 und 13ms auflösen kann, dürften Phasenfehler, die oberhalb dieser Auflösungszeitspanne liegen, also grösser sind, gehört und identfiziert werden. Glücklicherweise wird unser Gehör zu den tiefen Frequenzen hin, wo dieser Effekt am wahrscheinlichsten zum tragen kommen könnte, immer unempfindlicher.

Damit auch unempfindlicher gegenüber den Phasenfehlern...

Da müssen schon, um überhaupt wahrgenommen zu werden, komplette 360°-Drehungen wie bei BR her, um sich negativ bemerkbar zu machen.

Woher sonst stammt der meist "schwammige", ungenaue Höreindruck bei Bassreflex?

 

 

 

[fontsize=4]Joohoo[/font]

 

 

 

 

[Bernhard 0]

Hallo Ulf,

 

das ist ein Frage, auf die es mit Sicherheit keine exakte Antwort gibt. Eine sehr gute Quelle für die Hörbarkeit von Übertragungsfehlern ist Zwicker. In Zollner, Zwicker: "Elektroakustik", 1998, heißt es sinngemäß:

 

1) in bestimmten Fällen ist auch die absolute Phasenänderung zweier tiefer Töne (<300 Hz) zueinander hörbar, in der Regel aber nur dann, wenn mit Kopfhörern abgehört wird, trifft also für Lautsprecherwiedergabe eher nicht zu, aber immerhin.

 

2) Ansonsten sind nur Änderungen der Gruppenlaufzeit, also die Änderung der Änderung der Phase mit der Frequenz hörbar und jetzt kommts, "Goldohren" aufgepaßt; Zitat: "Durch spezielles Training kann bei synthetischen Schallen die Hörbarkeitsgrenze für Gruppenlaufzeitverzerrungen auf knapp unter 1ms reduziert werden."

 

Diese magische 1ms wird bei einigen Boxen überschritten und zwar

 

a) aufgrund der Gruppenlaufzeitverzerrung der Frequenzweiche bei Mehrwegboxen

Gruppenlaufverzerrungen an der unteren Grenzfrequenz

 

Fall ist vermutlich weniger interessant, weil im Bereich 20..80Hz auch die Raumakustik sehr stark einwirkt, obwohl sehr große Gruppenlaufzeitverzerrungen u.U. von 50ms und mehr produziert werden.

 

Fall a) trifft nur in bestimmten Fällen zu und zwar wenn die niedrigste Trennfrequenz deutlich unter 1000Hz liegt, z.B. bei 500Hz; dann wären die Gruppenlaufueitverzerrungen eventuell hörbar; bei typischen 2-Weg-Boxen mit 3000Hz Trennfrequenz liegt man normalerweise auf der sicheren Seite, es sei denn, die Frequenzweiche ist besonders ungünstig konstruiert oder die Chassis sind extrem schlecht.

 

Bei Breitbändern ist natürlich auch nichts zu befürchten, wenn deren Frequenzgang zumindest bei tiefen und mittleren Frequenzen glatt ist.

 

Bei digital entzerrten Lautsprecherboxen sind die Gruppenlaufzeitverzerrungen meistens, nicht immer, gleich Null.

 

Andere Komponenten, wie Verstärker, Plattenspieler, Kabel () usw. produzieren keine nennenswerten Gruppenlaufzeitverzerrungen.

 

Aber selbst, wenn bei der ein oder anderen Box meßtechnisch Gruppenlaufzeiterverzerrungen > 1ms nachweisbar wären, dann heißt das noch lange nicht, daß man sie auch tatsächlich hört (meine Erfahrung), aber darüber läßt sich wunderbar streiten.

 

Grüße

 

Bernhard

 

 

[boxworld 0]

Hy Leute

 

Grundsaetzlich stimme ich Bernhards Ausfuerungen uneingeschraenkt zu. Bis zu einem bestimmten Punkt hoert man einfach nichts. Wenn dieser Punkt allerdings ueberschritten wird, dann empfindet der Zuhoerer den Klang als "laestig und unangenahm" und die Raeumlichkeit leidet in gewissen Bereichen.

Das ganze ist aber von der Frequenz abhaengig und beschraenkt sich meiner Meinung nach auf die Bereiche in denen unser Gehoer empfindlich reagiert. Dazu zaehle ich den gesamten Stimmbereich, weil unser Gehoer da sehr geuebt ist, und den Hochtonbereich bis ca 12000 Hz. Versuche mit verpolen des Hochtoeners haben ergeben das bei korrigiertem Frequenzgang eine Variante als "scharf und nervig" empfunden wurde, ohne das die Raeumlichkeit sich aenderte. Diese Phasenfehler passierten aber im Bereich der Trennfrequenz. Phasenfehler die ein Chassis produziert sind hingegen nicht hoerbar. Das legt die Vermutung nah das nur starke Phasenspruenge hoerbar sind, aber keine gleitenden Fehler. Das Verpolen oder aendern der Frequenzweiche des Mitteltoeners im Bereich unter 800 Hz aenderte zwar das Raeumlichkeitsempfinden aber der Effekt der Laestigkeit trat nicht ein. Daraus schliesse ich, das Phasenfehler im Stimmbereich zu einer Verschlechterung der Raeumlichkeit fuehren und Phasenfehler im Hochtonbereich, besonders Phasenspruenge, als laestig empfunden werden, die Raeumlichkeit aber nicht beeinflussen. Dieses Phaenomen ist bei Billiglautsprechern gut zu hoeren die zwar einigermassen Frequenzganglinear sind, aber nicht Phasenkorrigiert.

Die Korrektur wird normalerweise mit der Flankensteilheit der Weiche vorgenommen. Obwohl mit jeder Weichenvariante mehr oder weniger eine Lineare Abstimmung moeglich ist, hoert man bei verschieden gewaehlten Weichentypen deutliche Unterschiede.

 

Gruss boxworld

 

[Mwf 0]

Hi Murphy,

 

>>>Da müssen schon, um überhaupt wahrgenommen zu werden, komplette 360°-Drehungen wie bei BR her,...<<<

 

In den vergangenen Tagen hast Du dich mehrfach zum diesem Thema geäußert, z.B. "90° sind (noch) nicht hörbar".

--- Achtung, Vorsicht!

 

Den +360° bei Baßreflex stehen +180° bei geschlossener Box/URPS gegenüber, beides gilt für extrem tiefe Frequenzen z.B. 1 Hz.

Im Bereich der Grenzfrequenz/Abstimmfrequenz ist die Phasendrehung nur halb so groß (+180 bzw. 90°), d.h. der Unterschied liegt bei ~90° in der Praxis.

--- nach deiner Meinung (noch) unbedeutend?

 

Ohne hier die URPS-Diskussion neu entfachen zu wollen, solltest Du Deine Argumentationsketten doch noch mal auf Konsistenz überprüfen.

Das Impulsverhalten (Bassbursts) ist ja untrennbar mit den Phasendrehungen verknüpft -- ich denke, darüber brauchen wir nicht mehr zu streiten. Oder doch?

 

 

Nichts für ungut,

 

Michael

 

 

[Murphy 0]

Hi,

 

entweder gibt es hier ein Missverständnis oder wir reden von verschiedenen Sachen?

Phasendrehungen von 0 auf 90° sind nicht hörbar.

Dreht man die Phase hingegen um eine ganze Schwingungsperiode, also 360° "nach hinten", so ist das sehr wohl hörbar.

 

Den +360° bei Baßreflex stehen +180° bei geschlossener Box/URPS gegenüber, beides gilt für extrem tiefe Frequenzen z.B. 1 Hz.

 

Einerseits hören wir 1 Hz nicht, weder in Phase noch in irgendeinem Winkel.

Andererseits funktioniert unser Gehör nicht linear, sondern logarithmisch, es wird zu tiefen Frequenzen hin immer unempfindlicher, auch gegenüber Phasendrehungen.

 

 

 

 

[fontsize=4]Joohoo[/font]

 

 

 

 

[Götzen 0]

Grüß Dich Bernhard,

 

das ist ja mal wieder ein Interessantes Thema...mals sehen was draus wird.

 

Noch einige Anmerkung in Ergänzung zu Deinen Infos zum Thema...

 

Viel interessanter als die Phasen- und Laufzeitfehler innerhalb einer Box ist der Fehler zwischen Rechts und Links!! Nach meiner Erfahrung kann man z.B. mit einem korrelierten Rosa Rauschen schon Unterschiede von ca. 0,02 ms !!!!! als erhebliche ( ja, sehr deutlich hörbare...keine Statistik nötig...) Klangunterschiede hören. Ursache sind wohl Kammfiltereffekte usw. bzw. die veränderte Signaladdition am Hörort.

 

Innerhalb einer Box findet man auch in neuerer Literatur keinerlei Hinweis auf einen direkten Zusammenhang über die Hörbarleit von Phasefehlern. Da die Phase eine Funktion der Amplitude ist ( jedenfalls bei einem Chassis )heißt das : Phasenfehler sind deshalb hörbar weil damit zusammenhängend die Amplitude verändert ist. Korrigiert man die Amplitude digital ( wie sonst? ) sind Phasenfehler sogar in riesigen Variationen nicht hörbar ( Na, ja 1s nachhinkender Bass ( Echo !) wird wohl hörbar sein, aber unrealistisch )! Ich glaube spätestens ab ca. 100 ms registriert das Gehör ein verzögert ankommendes Signal als separates Ereignis.Das entspricht aber ca. 33 m Laufzeit ( siehe Flatterechos ).

Wichtig auch noch was immer wieder "vergessen" wird: Für die Betrachtung von Hörbareit verschiedenen Parameter der Wiedergabekette gelten die Bedingungen AM HÖRORT. D.h. der Hörraum mit seinen Reflexionen dreht gewaltig an Amplitude/Phase/Laufzeit!! Und wer zwei lange, kahle parallele Wände im Hörraum hat, kann leicht die 33m Laufzeit erreichen. Wie das klingt kann man sich ja leicht vorstellen.

 

 

Tschüss

 

Klaus

 

 

 

[cdbastler 0]

Hallo Bernhard

 

>"Goldohren" aufgepaßt; Zitat: "Durch spezielles

>Training kann bei synthetischen Schallen

>die Hörbarkeitsgrenze für Gruppenlaufzeitverzerrungen auf

>knapp unter 1ms reduziert werden."

 

Das ist schon beachtlich - 1 ms sind ja "nur noch" etwa 33 cm Schall-Laufstrecke.

Gibt's denn eine gleichartige Aussage über Otto Normalhörer - also OHNE das spezielle Training?

 

Gruß Ulf

 

 

 

[Bernhard 0]

Hallo Ulf,

 

>>> Gibt's denn eine gleichartige Aussage über Otto Normalhörer - also OHNE das spezielle Training? <<<

 

Also zunächst: ich kenne dazu keine weiteren Aussagen; aber vermutlich kommt es darauf auch gar nicht so sehr an; diese Hörversuche wurden ja mit synthetischen Schallen durchgeführt, also verschieden bandbegrenzte Rausch-Signale oder Sinustöne, die dann zu verschiedenen Zeitpunkten abgespielt werden; die Hörbeispiele unterscheiden sich vermutlich nur in winzigsten Nuancen und ein trainierter Hörer weiß halt, worauf er bei diesen speziellen Schallen zu achten hat, weil er den zu erwartenden Höreindruck von den Hörbeispielen mit größeren Gruppenlaufzeitverzerrungen ungefähr kennt.

 

Ich behaupte jetzt mal, ein "Normalhörer" hört diese geringen Gruppenlaufzeitverzerrungen genauso wie der trainierte Hörer, aber er kann sich diesen Höreindruck nicht bewußt machen. Das ist genauso wie mit den Bildern in den Rätselheften, die sich in ein paar "sachlichen Details" unterscheiden: die Unterschiede kann ohne Zweifel jeder sehen, aber nicht jeder nimmt sie auf Anhieb wahr, und die Geschwindigkeit mit der alle Unterschiede in den Bildern entdeckt werden, ist sicher auch eine Frage von entsprechendem Training.

 

Umgekehrt könnte es so sein, daß der Gruppenlaufzeit-Unterschieds-Hörer-Champion kleine Laufzeitunterschiede nicht mehr wahrnehmen würde, wenn diese nicht in synthetischen Schallen sondern z.B. in einer Sinfonie von Haydn eingearbeitet wären.

 

Damit ist die Frage, inwieweit Gruppenlaufzeitverzerrungen die Musikwiedergabe beeinträchtigen, immer noch nicht genau geklärt; sicher ist, daß das Gehör das Potential hat, 1ms-Unterschiede zu hören, ob allerdings geringe Laufzeitverzerrungen den Musikgenuß tatsächlich mindern können, ist für mich offen. Es gibt das Phänomen der frühzeitigen Ermüdung, das bei Musikhören mit schlechten Boxen zweifelsohne auftritt; daß dabei unbewußte Phänomene, wie z.B. Gruppenlaufzeitverzerrungen auch eine Rolle spielen können, ist sicher sehr spekulativ aber IMHO nicht generell auszuschließen.

 

Das Problem ist ja auch, wie Klaus schon ausgeführt hat, daß Phasenverzerrungen häufig mit Amplitudenänderungen einhergehen, gerade bei der Analogtechnik, und es schwierig ist, zwischen beiden Effekten genau zu trennen. Deshalb sind auch entsprechende Hördemonstrationen, wie sie z.B. auch schon in STEREO-Workshops stattgefunden haben, bei näherem Hinsehen oft nicht viel wert.

 

Grüße

 

Bernhard

 

[Bernhard 0]

Hallo Klaus,

 

>>> Innerhalb einer Box findet man auch in neuerer Literatur keinerlei Hinweis auf einen direkten Zusammenhang über die Hörbarleit von Phasefehlern. <<<

 

Es gibt da noch einen interessanten Artikel (evtl. meinst Du den) von Anselm Goertz mit einem noch interessanteren Experiment:

 

http://www.monkeyforest.de/Page10383/Ansel..._dt/Cavis99.PDF

 

Man hat den komplexen Frequenzgang dreier Boxen mittels DSP simuliert und dann Programmaterial über Kopfhörer (!) abgehört; dabei zeigte sich, daß eine Korrektur des Phasengangs keinen hörbaren Einfluß hatte, während die Korrektur des leicht welligen Amplitudenverlaufs der Boxen geringe hörbare Auswirkungen hatte.

 

Grüße

 

Bernhard

 

[boxworld 0]

Hy Bernhard

 

Wie wurde die Phase denn veraendert?

Gleitend? Oder sprunghafte Aenderungen der Phase? Bei welcher Frequenz wieviel? Das sind alles sehr wichtige Dinge, die den Klangunterschied mit beeinflussen.

 

Gruss boxworld

 

[Bernhard 0]

LETZTE BEARBEITUNG AM 26-Jun-2001 UM 18:25 (GMT)[p]Hallo boxworld,

 

>>> Gleitend? Oder sprunghafte Aenderungen der Phase? Bei welcher Frequenz wieviel? Das sind alles sehr wichtige Dinge, die den Klangunterschied mit beeinflussen. <<<

 

Sicher, das sind alles wichtige Parameter; auf die Schnelle habe ich noch etwas genauere Angaben gefunden in der Dissertation von Swen Müller (http://www.bth.rwth-aachen.de/ediss/2_99/m_2_99.html): danach liegt die Hörbarkeitsschwelle von sprunghaften Phasenänderungen bei 55Hz bei 10ms und bei 14kHz bei 0.5ms; der 2. Wert ist eher unkritisch, da eine Box "voll daneben" konstruiert wäre, wenn bei 14kHz 0.5ms Gruppenlaufzeitverzerrungen auftreten, demgegenüber können 10ms bei 55Hz auch von guten BR-Boxen locker überschritten werden.

 

In der Dissertation ist der Hörbarkeit von Übertragungsfehlern ein ganzes Kapitel gewidmet, und das ist wirklich lesenswert, da gibt es noch mehr interessante Dinge z.B. zu einem anderen Dauerthema:

"Klangverbesserung durch Erhöhung der Abtastrate".

 

Grüße

 

Bernhard

 

[Götzen 0]

Hi Bernhard,

 

die Dissertation von Swen Müller hats aber in sich, vor allem Kapitel 5. Die Fußnoten könnten aus dem Forum sein!

 

 

Gruß

Klaus