Die Transienten

  • Und dazu braucht es einen Startpunkt auf der Nulllinie, einen Nulldurchgang und einen Endpunkt wieder auf der Nullinie.

    Dieses "Intervall" oder auch Periode kann es als Singularität oder eben als fortlaufende Schwingung.

    Unsinn wird durch Wiederholung nicht wahrer. Es gibt kiene einzelne Periode. Wenn es sich nicht wiederholt, ist es keine Periode.


    Vielleicht glaubst du ja dem Herrn Duden:


    griechisch períodos = das Herumgehen; Umlauf; Wiederkehr

    Ich habe jedoch nicht den Eindruck, dass du jemals einen Fehler einsiehst...

  • mslr Netter Hinweis mal genauer in die Wikipedai-Quellen zu schauen. Die Dispersionwerte für 0% Luftfeuchte kann man sicherliche vergessen, aber immerhin tut sich bei 50%/100% Luftfeuchte zu hohen Frequenzen hin (>10kHz) schon etwas. Ich hab mal in dein Profil geschaut, drum erlaube ich mir bei dir nachzusetzen, ob du die Laufzeitberechnungen noch hinbekommst?


    "Rechteckfensterung", ja das ist ja schlicht die Länge des Betrachtungsfensters, über das man eine Frequenzanalyse machen will (Fensterung ist mehr die Spreche der Mathematiker). Die Oberwellen kommen aber nicht wg des Fensters vor, die sind da (z.B. die unsteten Übergänge Beginn Sinus, Ende Sinus). Bei unseren 10kHz Burst aber nicht übersehen, dass nicht nur Oberwellen da sind, sondern wesentliche niedrigere Frequenzanteile. Da wirds dann eher interessant, denn die niedrigeren Frequenzanteile unterliegen (obendrein) anderen Dispersionwerten, was einem "Verschleifen" Vorschub leisten könnte.


    Die Dämpfung (und Verschiebung) von Vielfachen der 10kHz schätze ich nicht so dramatisch in der Signalbeeinflussung ein, siehe meine Simu mit 10kHz Burst, in der ich zuerst Tiefpass filtere und danach Hochpass. Die Signalkurvenbeeinflussung des Hochpasses ist viel deutlicher, hier schlägt der Phasen- und Pegelgang des Hochpasses zu.


    In die Dispersionberechnungen müsste ich mich schwer einarbeiten, wenn jemand anderem das (dir?) leichter von der Hand ginge, wär schön.

  • drum erlaube ich mir bei dir nachzusetzen, ob du die Laufzeitberechnungen noch hinbekommst?

    nun ja - da müsste ich ein Analysis-Tool anwerfen. Nicht umsonst hatte ich den Hinweis mit dem Garten eingebracht.. In der Quelle gibt es aber auch ein paar Bilder dazu, die konnte ich aber auf die Schnelle nicht Interpretieren.


    Die Fensterfunktion der FFT war meine gedankliche Stütze. Im Prinzip ist ein Sinusburst ja nichts anderes als eine gefensterte Sinusfunktion und hat damit erhebliche Niederfrequente und Hochfrequente Anteile. Damit sollte die Dispersion schon relevant werden.

  • Danke!

  • nun ja - da müsste ich ein Analysis-Tool anwerfen. Nicht umsonst hatte ich den Hinweis mit dem Garten eingebracht.. In der Quelle gibt es aber auch ein paar Bilder dazu, die konnte ich aber auf die Schnelle nicht Interpretieren.


    Die Fensterfunktion der FFT war meine gedankliche Stütze. Im Prinzip ist ein Sinusburst ja nichts anderes als eine gefensterte Sinusfunktion und hat damit erhebliche Niederfrequente und Hochfrequente Anteile. Damit sollte die Dispersion schon relevant werden.

    Interpretation der Quelle, da tue ich mich auch etwas schwer, aus den Werten der Bilder erschließt sich mir nicht, wie relevant das ist bzw. welche Distanzen für eine nennenswerte Wirkung nötig werden. Analyse, sowas muss ja nicht gleich morgen fertig sein ... Das Thema darf auch nach einer Gedankenpause wieder erweckt und ggfs. präzisiert werden. Immerhin steht ja die extrem weit verbreitete Aussage, dass im Hörbereich die Dispersion keine Rolle spielt (weil dort sehr gering) zumindest in Grenzbereich etwas auf dem Prüfstand .


    MIt meiner Aussage zum Rechteckfenster, das sollte kein Angriff sein. Jetzt etwas "off-topic":

    Je nach "Denktypus" leben manche in der Mathematik sehr sicher, anderen fallen die "Wirkzusammenhänge" leichter (gehöre ich zu). Was mir aber in der Hochschule in der Tendenz zunehmend auffällt, es wird viel gerechnet aber wenig kann nachher berechnet werden. Auch wird gern, ich sage mal "falsch verstanden", dass die Mathematik die Vorgänge vorgibt, weil die Mathematik dies so festlegt. Ich weise gern ergänzend darauf hin, dass die reale Welt sich so verhält, wie sie es tut ohne von Mathe je zuvor was gehört zu haben, also muss vieles auch "logisch" zugänglich sein (natürlich kann ein mathematisches Model auch fürs funktionale Verstehen helfen). Am besten ists, wenn physikalisches Bauchgefühl mit der Kompetenz zum Quantifizieren zusammenkommt.


    Mein Bauchgefühl meinte Eingangs, dass hohe Frequenzen infolge Temperatur-/Feuchteschichtung einer stärkeren Beugung unterliegen als niedrigere, bis die (nachlesbare) Aussage kam, Luft verhalte sich im Hörbereich nicht dispersiv. Deshalb nun spannend ...

  • Hi,


    ich habe mich mal etwas durch den Artikel "Dispersion relation for air via Kramers-Kronig analysis" durchgekämpft, da abweichend zur üblichen einheitenlosen Werteangabe zur Dispersion.


    Die Diagramme Figur 1 stellen die Laufzeitverzögerung in µs pro Meter über die Freuenz dar. Will man nun wissen, wieviel später ein Signal der Frequenz 10kHz zur Frequenz 100Hz hat, so sind die Werte schlicht mit der Strecke zurückgelegten Schallweges zu multipliziern.


    Beispiel bie 50% Luftfeuchte und 30m Schallweg:


    Dispersion 100Hz ca 0,03 µs/m

    Dispersion 10kHz ca 0,25 µs/m


    => Laufzeitverzögerung 100Hz zu ganz niedrigen Frequenzen 0,9µs

    => Laufzeitverzögerung 10kHz zu ganz niedrigen Frequenzen 7,5µs


    => Laufzeitverzögerung 10kHz zu 100Hz 6,6µs .


    Das entspricht einem Phasenversatz von 100Hz zu 10kHz von ca 25° oder in Streckenunterschied ca 2,3mm. Damit verschleift noch nix nennenswert und die wiederholt zu findende Aussage, Schallausbreitung in Luft kann im Hörschallbereich als nicht dispersiv angesehen werden, ist damit jedenfalls nicht auszuhebeln.


    U.a. ist wesentlich extremer der durch z.B. in LA verusachte Laufzeitversatz. Beim LA ergibt sich durch Hängung, Hörposition, Curven und anderer bauartbedingter Eigenschaften ein wesentlich größerer Streckenunterschied für verschiedene Frequenzen. Selbst bei jedem "Böxchen" ist der Fehler größer.


    Sofern in obiger Berechnung/Interpretation ein Fehler drin, bitte ich um Korrektur (da nächstens drüber gebrütet).

  • => Laufzeitverzögerung 10kHz zu 100Hz 6,6µs .


    Das entspricht einem Phasenversatz von 100Hz zu 10kHz von ca 25° oder in Streckenunterschied ca 2,3mm. Damit verschleift noch nix nennenswert und die wiederholt zu findende Aussage, Schallausbreitung in Luft kann im Hörschallbereich als nicht dispersiv angesehen werden, ist damit jedenfalls nicht auszuhebeln.

    Hab das jetzt nicht nachgeprüft, erscheint mir aber plausibel.


    Jetzt passiert folgendes:

    Nehmen wir an, wir haben eine Transiente - also ein schnell ansteigendes Signal. Um es anschaulich zu halten nehmen wir einen Rechteckimpuls und vernachlässigen mal, dass wir auch Frequenzen oberhalb von 10kHz haben. Wenn jetzt nach 30m die 10kHz Anteile später ankommen, wenn auch nur um 6,6µs, wird sich die Signalform schon verändern und wir bekommen ein 'Rechteck'-Signal mit einem anderen Anstiegsverhalten. Ob das hörbar ist, steht auf einem anderen Blatt; das könnte ich mir aber schon vorstellen. Vielleicht spielt hier die Zeitauflösung des Gehörs eine Rolle wegen dem anderen Anstiegsverhalten?


    Man könnte diesen Effekt umgangssprachlich durchaus als 'Massenträgheit' bezeichnen. Der Effekt ist definitiv anders als die Höhendämpfung. Bei der Dämpfung ändert sich die Amplitude, bei der Dispersion die Phase.


    Um die Hörbarkeit zu prüfen müsste man die beiden Signale künstlich zusammensetzen und einen A/B Vergleich machen. Sollte man mit den geeigneten Tools ja machen können. (Da bin ich leider nicht ausgestattet und mein Gehör zeigt auch schon ein paar Verschleißerscheinungen).

  • Den Versuch fände ich ja höchst spannend, weil dem Gehör von den Physikern gerne immer weniger zugemutet wird, als es dann in Wirklichkeit kann. Ich muss aber auch zugestehen, dass ich jetzt in diesem Thema so genau keine Aktien habe, aber grundsätzlich ist die Impulsverarbeitung im Ohr (und Hirn) extrem genau, weil das letztendlich zur Ortung führt und das kann ein Mensch ganz hervorragend. Blinde dann meist noch besser als sehende.


    Viele Grüße

    Tobias Kammerer

  • Wenn ich mir versuche vorzustellen wie das Signal vor und nach der Dispersion aussieht dürften 7,5µs bzw. 25° bei 10kHz so ziemlich genau garkeinen hörbaren Einfluss haben.

    Ja, das kann ich mir ebenso vorstellen - ich habe einfach mal versucht mich der Sache etwas wissenschaftlicher zu nähern und sie überprüfbar zu machen. Es kann schon sein, dass diese Überlegung nichts anderes als eine praxisferne Theorie ist - auch wenn sie richtig sein mag.

  • Den Versuch fände ich ja höchst spannend, weil dem Gehör von den Physikern gerne immer weniger zugemutet wird, als es dann in Wirklichkeit kann. Ich muss aber auch zugestehen, dass ich jetzt in diesem Thema so genau keine Aktien habe, aber grundsätzlich ist die Impulsverarbeitung im Ohr (und Hirn) extrem genau, weil das letztendlich zur Ortung führt und das kann ein Mensch ganz hervorragend. Blinde dann meist noch besser als sehende.


    Viele Grüße

    Tobias Kammerer

    Nun ja - ich bin Physiker.....

  • Na ja, etwas Physik ist meiner Ausbildung und meinem Beruf ja nicht fern, aber es wird einfach schnell abgetan, wenn es um kleine Größen geht, dass das ja gar nicht hörbar sein kann, Auswirkungen haben kann,... und oft ohne irgendeine Grundlage, die das belegt.


    Leider sind ja auch aus so recht seltsamen Annäherungen über Lautstärke die Auflagen für Publikumsschutz entstanden, die sicher auch nicht genau die medizinische Anfälligkeit des Gehörs widerspiegeln, sonst wären Musiker und Tontechniker durch die Bank mit 50 taub. Da waren viel Physiker zugange, wenig Mediziner. Klar gibt es auch genug Musiker mit Hörschäden, aber in einer Band und im Orchester herrschen ja massiv andere Schallpegel, als 99 db LEQ.

    Das war fast OT, sollte aber nur zeigen, dass oft seltsame, augenscheinlich fundierte Dinge entstehen und verbreitet werden, die oft wirklich keine überzeugende Grundlage haben, wenn man sie hinterfragt.

    Super Beispiel ist hier auch die Jahrelange Überschätzung des Eisengehaltes in Spinat, wegen eines Druckfehlers (falsches Komma gesetzt!). Das wurde dann sehr lange Zeit als Schulwissen quasi als Standard verbreitet, bis mal einer nachgemessen hat.


    So nun gerne weiter zur Sache. Super Thread, doch seit einigen Seiten ohne Gepöbel.

    Tobias

  • Zitat

    aber grundsätzlich ist die Impulsverarbeitung im Ohr (und Hirn) extrem genau

    Das kenne ich nicht, hast du da eine Quelle? Was das "Gehör" (also Ohr plus Hirn) sehr genau kann, das ist Laufzeitunterschiede zu hören, zwecks Ortung. Dies ist aber wiederum stark frequenzabhängig. Hohe Frequenzen werden aber über Pegelunterschiede (schlecht) geortert, niedrigere über Laufzeiten. In wieweit markante Anteile (kurzzeitige, aber nicht µs Bereich) komplexer Signale da besonderes Verhalten liefern, da passe ich.



    Jedoch nochmal: Die 2,3mm Laugzeitversatz zwischen 100Hz und 10kHz bie 30m wird nahezu jeder Lautsprecher bereits am Entstehungsort überschreiten. Hochtöner machen oft bei 20kHz zu (-3dB, meist Tp 2. Ordnung), zum Verständnis nehmen wir aber besser eine Elektronik, die das macht, weil die nicht resonanzbehaftet ist. Bei gleicher Grenzfrequenzsituatiion beträgt der Phasenversatz bei 10kHz 45°, Laufzeit ca 13µs, also deutlich mehr. Da würde niemand auf die Idee kommen, nachher gäbe es "eigenwillige" Probleme.


    Den 10kHz Rechteckimpuls liefere ich als Simu in gleicher Art und Weise wie den 10kHz Burst nach.


    Was gern etwas "Voodoo", ach sagen wir vlt besser "Unbehagen gegenüber der Einschätzung hörbar versus nich hörbar" verursacht, ist die Tatsache, dass dem Gehör Eigenschaften angedichtet werden, weil oft außer Acht gelassen wird, dass dort zumindest ein Teil ein rein mechanisches System darstellt, welches massebedingt einen Tiefpass darstellt. Trommelfell, Hammer, Amboss und gar nachfolgende Flüssigkeiten weisen Massenträgheit auf, die überwunden werden muss. Wie wir wissen, ist unser Lautstärkehören über verschiedene Frequenzen hin stark unterschiedlich, Tiefen sind unempfindlich (machte für uns in der Evolution keinen Sinn bzw, war störend), sehr hohe Frequenzen ebenfalls, drum hat die Natur hier nichts ausgeglichen.


    Was Dispersion (also nicht das klassiche Tiefpassverhalten) mit Signalen macht, da findet man recht Gutes zu, wenn man sich LWL und Dispersion als Suche vornimmt.


    Ferner werfe ich hier eine Magisterarbeit rein, die sich mir Hörbarkeit verschiedener Hochtonwandlertypen beschäftigt hat. Kurz zusammengefaßt: Nicht das zeitliche Verhalten derer war bestimmend, ausschließlich das Frequenzgangverhalten.

    https://www2.ak.tu-berlin.de/~…10/RotterAndreas_MagA.pdf

    Für die Schnellen: In die Zusammenfassung schauen!


    Grüße

    Mattias

  • Leider sind ja auch aus so recht seltsamen Annäherungen über Lautstärke die Auflagen für Publikumsschutz entstanden, die sicher auch nicht genau die medizinische Anfälligkeit des Gehörs widerspiegeln, sonst wären Musiker und Tontechniker durch die Bank mit 50 taub. Da waren viel Physiker zugange, wenig Mediziner. Klar gibt es auch genug Musiker mit Hörschäden, aber in einer Band und im Orchester herrschen ja massiv andere Schallpegel, als 99 db LEQ.

    Das halte ich aber für sehr unwahrscheinlich, dass die Physiker (zu denen ich mich auch zähle) die Werte für den Publikumsschutz festgelegt haben. Man erkennt dies auch schon daran, dass die meisten Grenzwerte in dB(A) festgelegt wurden, einer Bewertung, die dem Hörempfinden bei der unteren Hörgrenze entsprechen soll. Für Konzertpegel wäre eher die dB(C) Kurve richtig. Zum Glück wird aber dB(A) gefordert, was gerade im Bassbereich dann doch noch passende Konzertlautstärke erlaubt.


    Dieser Fehler wäre den Physikern vermutlich nicht passiert. Aber man muss hier auch die Mediziner etwas in Schutz nehmen. Diese bekommen auch vorzugsweise die Personen mit Hörschaden zu sehen, die vielen Tausend Leute, denen vergleichbare Pegel nichts ausgemacht haben, werden nicht beim Arzt erscheinen.


    Das typische Experimentieren des Physikers würde ja so ausssehen: Man testet das Gehör einer Versuchsperson, setzt es definiertem Lärm aus und untersucht danach die angerichteten Schäden. Hier sieht man, dass man uns Physikern im allgemeinen keine lebenden Objekte zum spielen geben sollte :) Alternativ untersucht man bei geschädigten Personen, welchem Lärm sie ausgesetzt waren. Das ist im Nachhinein nicht immer präzise möglich, weshalb die Grenzwerte möglicherweise auch etwas zu streng ausgefallen sind,


    Und dass sehr viele Orchestermusiker einen Gehörschaden erleiden, ist doch eigentlich bekannt. Besonders die, die vor den Trompeten und Posaunen sitzen. Es ist nicht immer die böse U-Musik...

  • Hallo,


    ich kenne sehr genau den Werdegang der Normen und da waren tatsächlich unsinnige Überlegungen von Physikern im Spiel. Ist aber zu lang, um das hier jetzt runter zu beten. Zum Problem an sich hier, gehe ich auch davon aus, dass die berechnete Dispersion wohl eher nicht hörbar sein wird, aber wer weiß? Speziell der Hinweis, dass die meisten Lautsprecher in sich bereits schlimmeres verursachen gilt für mich an dieser Stelle nicht, denn grundsätzlich klingt ein Lautsprecher nie natürlich, und ein Teil dieses Problemes könnte ja die zerfranste Phasenwiedergabe sein. Somit wäre dann ein Lautsprecher mit glatterer Phase in de Wiedergabe natürlicher, als exakt der gleiche Lautsprecher mit Phasenfehlern. Es gäbe auch genug Studiomonitor Hersteller, die das predigen, was noch lange nicht heißt, dass das stimmt.

    Darum würde mich ja so ein Experiment interessieren. Da wird aber außer einer Uni, der es langweilig ist, keiner die Muße haben, das unter wissenschaftlichen Aspekten mit einer relevanten Anzahl an Testläufen und -Personen durchzuführen. 3 Leute vor einer selbst aufgebauten Anlage hören in der Regel das, was sie gerade hören wollen. Da schließe ich mich selbst nicht aus, weil man sich da einfach Dinge suggeriert.


    Viele Grüße

    Tobias Kammerer

  • Zitat

    Zum Problem an sich hier, gehe ich auch davon aus, dass die berechnete Dispersion wohl eher nicht hörbar sein wird, aber wer weiß? Speziell der Hinweis, dass die meisten Lautsprecher in sich bereits schlimmeres verursachen gilt für mich an dieser Stelle nicht,

    Da hast du mich nicht richtig verstanden oder den angedeuteten Rückschluß nicht weit genug aufgeschnappt.


    Sauber ist da kaum ein Lautsprecher. Aber: Wenn du nun zuätzlich zum Lautsprecher ein Gerät mit Tp 2. Ordnung BTW 20kHz schaltest, dann müßte das kräftige Veränderungen verursachen, weit mehr als das was auf 30m in Luft passiert. Ist da schon mal jemanden was aufgefallen?


    Ferner, ja ich weiß, die ist lang, die Magisterarbeit sagt einiges aus. Muss man halt mindestens quer lesen. Gleiches habe ich mit meinem Hornsystem gemacht, aber von 500Hz aufwärts. Mal mit Phasenkorrektur, mal ohne. Findet sich hier.

    BMS4590 an JBL2360 (mit FIR-Entzerrrung in Arbeit)


    Grüße

    Mattias

  • Der 'BBE Exciter' hat das ganze ja umgekehrt gemacht. Weiss noch jemand, um wieviel der die einzelnen Frequenzbänder verzögert hat?

    SIM II Operator and Dante Level I-II-III (alles sogar zweimal :)
    Jugendschwimmabzeichen, Rettungsschwimmabzeichen in Bronze
    Meine kommerziellen Softwareprodukte SATlive und LevelCheck

  • Hier der Burst 10kHz, nur positive Hälfte,


    grün Burst ungefiltert, blau Burst mit Tp 17kHz 1. Ord., rot zusätzlich Hp 5kHz 1.Ord.


    Kurz nochmal zur "Hörbarkeit" der Laufzeitverzögerung 10kHz zu 100Hz, 6,6µs. Da das Einschätzen der Wirkung von Zeiten uns eher schwer fällt, hatte ich oben die Laufzeit als Wegeunterschied von 2,3mm mitgeliefert, davon ausgehend, dass sich damit das vlt erledigt. So ganz fruchtet das wohl nicht, drum mal kurz dargelegt, dass wir derartige Unterschiede bei unserer Tätigkeit eigentlich NICHT hören.


    Beispiel:

    Eine kleine Zwei-Wege-Box mit Abstand Tief/Mittelton zu Hochton von nur 20cm (vertikal), Hörposition exakt mittig dazwischen, Hörabstand 2m. Wird die Hörposition nur um 3cm nach unten verlagert, so ergibt sich daraus bereits eine Laufzeit, wie sie aufgrund Dispersion nach 30m entsteht. Frage nun: Wer hat in einer derartigen oder vergleichbaren Situation schon auffälige Unterschiede wahrgenommen?


    Für grüßere konstruktive Abstände der Systeme wirds noch empfindlicher.


    Wer also gern Hörexperimente machen möchte, dazu braucht es keiner speziellen Hardwarekomponenten außer eines Zollstockes. Wer nen Controller hat, kanns natürlich auch damit sehr schön machen, nur Obacht, dass das Delay einem im Frequenzübergang nicht den Frequenzgang spuckt.