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Thema: Der Frequenzgang...

  1. #1

    Der Frequenzgang...

    Der Frequenzgang...




    Um das HiFi-FAQ ein wenig sinnvoll zu erweitern, möchte ich heute etwas näher auf den Frequenzgang eingehen.

    Was ist der Frequenzgang und warum sollte ich diesen bei Konfiguration meines beispielsweise Heimkinos nicht unberücksichtigt lassen?
    Zum Einstieg daher ein kleines Zitat aus Wikipedia:

    Zitat Zitat von Wikipedia
    Der Frequenzgang ist der Zusammenhang zwischen Ein- und Ausgangssignal eines linearen zeitinvarianten Systems (LZI-System) bezüglich der Amplitude und der Phase. Er ist die Fourier-Transformierte der Impulsantwort des Systems. Der Frequenzgang ist eine komplexe Funktion der Frequenz. Er gibt für sinusförmige Signale das Verhältnis zwischen Eingangssignal und Ausgangssignal an.
    Das Ausgangssignal hat wegen des linearen Verhaltens des Systems dieselbe Frequenz wie das Eingangssignal. Die beiden Signale unterscheiden sich jedoch in der Amplitude und in der Phase. Das Verhältnis der Amplituden von Eingangssignal und Ausgangssignal in Abhängigkeit von der Frequenz ist der Amplitudengang, bisweilen auch Betragsfrequenzgang genannt. Der Unterschied der Phase zwischen Eingangssignal und Ausgangssignal in Abhängigkeit von der Frequenz ist der Phasengang.
    Im Bereich des Heimkinos möchte man diesen möglichst linear wissen. Dies ist schlicht damit begründet, dass man zum Beispiel das gewünschte Konzert oder den Film originalgetreu genießen möchte. Originalgetreu bedeutet nicht zwingend real, sondern viel mehr, dass was sich der Künstler beim Abmischen vorgestellt hat. Verfälschungen im Frequenzgang bedeuten somit zwangsweise Abweichungen zwischen SOLL (das, was sich der Künstler gedacht hat) und dem IST (das, was die Akustik in meinem Raum widerspiegelt). Man könnte sich das Ganze so vorstellen, als würde man in ein Museum gehen und die Bilder nicht bei normalem Tageslicht, sondern unter Rot- oder Blaulicht betrachten. Farben wirken unter diesen Umständen drastisch verfälscht.




    Im o.a. Bild ist schwarz die theoretische Ideallinie dargestellt. Zusätzlich sollte man die Skalierung (rot geschweifte Klammern) beachten. Der Frequenzgang wird üblicherweise logarithmisch dargestellt. Das hat zur Folge, dass der Unterschied zwischen 80 dB und 90 dB optisch nur marginal wirkt, jedoch tatsächlich "doppelt so laut" bzw. "doppelt so leise" bedeutet. Wie gravierend die Auswirkungen sind, zeigt sich, wenn man einmal die reale Welt dagegen hält.




    Die beiden Peaks weisen folglich einen Unterschied in der Lautstärke um das achtfache auf. Die in der zweiten Grafik dargestellten Unterschiede betrachten den Bassbereich. Insbesondere hier, sind diese enormen Unterschiede sehr deutlich ohne ein geschultes Gehör wahrzunehmen. Ein aktiver Korrekturalgorithmus, wie zum Beispiel MultEQ XT32 von Audyssey, versucht dies durch gezieltes Absenken / Erhöhen einzelner Frequenzen innerhalb des Frequenzganges zu kompensieren.



    Der Frequenzgang scheint sich zwar nur minimal dem Ideal genähert zu haben, doch wir erinnern uns - es handelt sich um eine logarithmische Darstellung. Das bei 21,5 Hz gezeigte Bassloch ist zwar noch nicht verschwunden, hat sich jedoch um die Hälfte verkleinert. Wie man sieht, reicht es jedoch nicht aus, aktive Korrekturen vorzunehmen. Gleichzeitig sollte man das Zusammenspiel zwischen den Lautsprechern und dem Aufstellungsort betrachten.

    Was alleine der Aufstellungsort für einen Einfluss hat, kann man sehr schön mit Raumsimulationen betrachten. Gehen wir von einem Raum aus, der sehr unglückliche (ganzzahliges (2x, 4x, 8x) Verhältnis zwischen Länge und Breite, welches Interferenzen / Moden begünstigt) Maße hat.



    Verändern wir nur die Position des Subwoofers zum Beispiel in Richtung Eckaufstellung wird der Unterschied schnell deutlich.



    Der Frequenzgang verändert sich alleine durch eine geänderte Aufstellung massiv. Eine geschickte und wohl bedachte Wahl des Sitzplatzes und der Aufstellungsort der Lautsprecher ist also unerlässlich.

    Gehen wir mal davon aus, wir haben schon einiges im Raum selbst optimiert und können oder wollen nichts mehr an der Aufstellung der Lautsprecher vornehmen. Die aktiven und passiven Korrekturen haben wir bereits ausgeschöpft. Nun könnten wir noch die Trennfrequenz ändern. Deutlich wird dies, wenn man einfach mal etwas mit der Trennfrequenz herumspielt. Die Trennfrequenz ist die Frequenz bei der AVR (Audio-Video-Receiver) Tiefbassfrequenzen (unter 200 Hz und nicht mehr akustisch ortbar) von zum Beispiel den Frontlautsprechern auf den Subwoofer umleitet.

    Im nachfolgenden Beispiel habe ich eine Trennfrequenz von 40 Hz gewählt. Man kann dort sehr gut erkennen, dass der Subwoofer alleine in diesem Fall ein kleines Bassloch erzeugt.



    Setzt man dann die Trennfrequenz auf 60 Hz hoch, kommt es in meinem Beispiel zu einer deutlichen Verbesserung. Dies ist durch die Tatsache verursacht, dass der Subwoofer dennoch unterstützend arbeitet und daher das Zusammenspiel zwischen den Frontlautsprechern, dem Subwoofer und der daraus resultierenden Synergie der Raummoden (Interferenzen) eine Verbesserung der Akustik bewirkt.




    Ich hoffe, ich konnte bis hier hin etwas für das Thema sensibilisieren. Zu gegebener Zeit werde ich noch auf weitere Details, wie zum Beispiel das Wasserfalldiagramm (Nachhall) eingehen. Für Fragen stehe ich gerne in einem Thread oder auch per PN zur Verfügung.

  2. #2
    Mitglied Avatar von phre4k
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    Re: Der Frequenzgang...

    Welches Programm und welche Hardware nutzt du für die Anzeige der Frequenzgänge?

    Ist das einfach ein Mikrofon und die Frequenzanalyse von Audacity?

    Und wie optimiere ich den Frequenzgang abgesehen vom EQ und der Aufstellung des Subwoofers?
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  3. #3

    Re: Der Frequenzgang...

    Zur Bestimmung des Referenzpegels nutze ich ein C-gewichtetes Pegelmessgerät. Die Messungen selbst führe ich mit dem Room Analyzer II mit der dazugehörigen Korrekturkurve von XTZ durch. Die hier verwendete Software ist REW.

    Bzgl. der Optimierung des Frequenzganges: Was genau möchtest Du wissen? Im Hifi FAQ habe ich diesbezüglich schon viel geschrieben. Gerne ergänze ich bei Unklarheiten.

  4. #4
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    Avatar von theSplit
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    Re: Der Frequenzgang...

    Auch das gefällt, der Beitrag - allerdings finde ich die Beschreibung, ohne Vorwissen, aus Wikipedia als Zitateinleitung nicht hilfreich, wenn du das irgendwie noch in eigenen Worten fassen kannst.... und vielleicht ohne die ganzen Bzzzz.... und Brrrrrr.... in dem Text, so das es auch ein normaler Mensch versteht....

    Ansonsten ist das Prinzip mit der Idiallinie und Raumverteilung um optimalere, nicht so stark verzerrte, Klangerlebnisse zu bekommen, recht einleuchtend, auch wenn mir das als nicht Hi-Fi User (nicht steinigen für den Begriff ) - wohl marginaler erscheint, schon witzig in wie weit sich so etwas auswirkt.

    Aber eine Frage kommt mir gerade doch noch, die Aufstellung hat direkt mit dem Raumklang und der Wahrnehmung zu tun und beruht nicht auf dem "Übertragungsweg" bis in das Ausgabegerät aufgrund von Elektrischen einflüssen/unzulänglichkeiten?
    Wenn die Frage schon im Text erklärt wird, my pardon - dann hab ich das Konzept nicht 100% verstanden vielleicht. Bzw. wie man da "optimieren" kann. Bzw. wie sowas mit "Hall" und "Wiederhall" oder "Echo" oder ähnlichem zu tun haben könnte, falls das ein Phänomen dessen ist bzw. darunter einspielt.
    Gruß theSplit
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  5. #5

    Re: Der Frequenzgang...

    Der Artikel ist eigentlich auch noch nicht richtig fertig. Allerdings wollte ich zumindest versuchen, an dem Gewinnspiel teilzunehmen.

    Das Zitat werde ich gerne noch einmal überarbeiten. Wollte eigentlich gestern schon was daran gemacht haben. Allerdings habe ich nach mehreren Anläufen, bei denen mir die Formulierung nicht gefallen haben, beschlossen, das zu vertagen.

    Ich verstehe leider nicht, was Du mit Brrrr und Bzzzz meinst? Hilf mir, dann kann ich Dir helfen.

    Zu Deiner Frage:

    Die Akustik bestimmt primär der Raum. Die richtige Aufstellung sorgt dafür, dass man die akustischen Gegebenheiten seines Raumes möglichst ideal nutzt.
    Technisch bedingt müssen Dipole zum Beispiel anders aufgestellt werden als Direktstrahler. (Dipole nutzen bewusst die Rückwand, Direktstrahler nicht...)

    Die dazugehörigen Geräte müssen entsprechend justiert werden, damit zum Beispiel die verschiedenen Entfernungen der Lautsprecher zum Hörplatz berücksichtigt werden können. Schall hat schließlich eine durch das Übertragungsmedium (Luft) definierte Ausbreitungsgescheindigkeit. Bei unterschiedlichen Abständen müssen beispielsweise einzelne Lautsprecher verzögert angesprochen werden, damit das Timing am Hörplatz stimmt. Der Nachhall ist wieder für sich zu betrachten. Das habe ich in dem Artikel noch nicht weiter beachtet. Hier würde man das zum Schluss beschriebene Wasserfalldiagramm betrachten.

    Auf Anfrage kann ich das gerne mal kurz umrissen zeigen. Müsste kurz eins generieren.

    Zum dem Thema habe ich sehr viel Grundsätzliches in das Hifi FAQ geschrieben. Auch etwas leichter zu verdauen. Hast Du Dir das mal angesehen?

  6. #6
    1998

    Veteran

    Avatar von theSplit
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    Re: Der Frequenzgang...

    Danke für das rasche Feedback, mit "brrr" und "bzzzz" meine ich das "Fachvokabular" das bei so etwas das Verständniss versagen lässt, zumindest für mich.
    Ich finds halt sehr wissenschaftlich, aber ohne es mir "als doofen" zu erklären... - daher die Frage, "nach eigenen Worten"

    Aber lass dir Zeit mit deiner Beschreibung, bis sie schlüssig ist

    Ja, das mit dem Raumklang dachte ich mir irgendwie, weil du auch nen Raum andeutest - aber das was du ansprichst ist das, was an "verzerrten" Signalen an die Lautsprecher ausgegeben aus "technischer" und (hörbarer) sicht? Vielleicht erübrigt sich auch die Frage wenn die andere Beschreibung von dir da ist.

    PS: Ne, in die FAQ hab ich aktuell nicht geschaut, ich hab heute nur deinen diesen Beitrag gelesen. (Eben wegen der "Battle")

    PPS: Und nein, es muß auch nicht alles erklärt sein, aber halt so, das es der Sepp von Nebenan versteht
    Für diesen Beitrag bedankt sich phre4k
    Gruß theSplit
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  7. #7

    Re: Der Frequenzgang...

    Damit ihr das zumindest schon einmal gesehen habt, hier noch ein Wasserfalldiagramm zur Ergänzung. Als Faustformel gilt, alles unter 300 ms Abklingzeit gilt als i.O.. Die y-Achse zeigt den Frequenzgang, die x-Achse den Pegel und die z-Achse die Abklingzeit.
    Abklingzeit = Nachhall = Echo

    Man sieht hier daher ganz gut, was doch für Energie im Bassbereich liegt. Der Aufwand hier eine Verbesserung zu erzielen ist nicht unerheblich.

    Für diesen Beitrag bedanken sich KePa, nik

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