Theorie-Frage: Verdoppelung der Schallquelle

    Liebe Leute

    Ich hab' da mal 'ne Frage. Stimmt diese Aussage?

    "Eine Schallquelle (z.B. Lautsprecher) wird mit der Verdoppelung der Distanz zur Quelle um 6dB schwächer. Sind aber 2 identische Schallquellen direkt nebeneinander, wird für eine gewisse Distanz der Schalldruck nur um 3dB schwächer bei der Verdoppelung der Distanz.
    Beispiel: Box mit 1m Abstand 100dB, mit 2m Abstand 94dB
    Verdoppelung der Box: mit 1m Abstand 100db, mit 2m Abstand 97dB"

    Stimmt diese Aussage so? Wie ist es in der Praxis? Wie geht es weiter mit 3 identischen Schallquellen? ...oder 4, u.s.w..? --> natürlich vorausgesetzt, es entstehen keine Phasenauslöschungen.

    Danke für die Antworten, Zegi :roll:

    Der Ton macht die Musik.

    Zitat

    "Eine Schallquelle (z.B. Lautsprecher) wird mit der Verdoppelung der Distanz zur Quelle um 6dB schwächer.

    Soweit richtig

    Zitat

    Sind aber 2 identische Schallquellen direkt nebeneinander, wird für eine gewisse Distanz der Schalldruck nur um 3dB schwächer bei der Verdoppelung der Distanz

    Grundlegend erstmal möglich, aber nicht mit 2 (punkt-)schallquellen.
    Außerdem hat das nix mit der Distanz zu tun. Wenn der Effekt auftritt, dann über jede Distanz.
    Richtiger wäre: "Sind aber unendlich viele identische Schallquellen direkt nebeneinander, nimmt der Schalldruck nur um 3dB ab."
    Ursache hierfür ist die ausbildung einer Zylinderwelle.
    In der Praxis wird das ua. bei line-arrays genutzt.

    Tobi

    PS: Literaturempfehlung: Diplomarbeit vom Volker Holtmeyer

    ...ein Beck's bitte...

    Gratulation! Du hast die Theorie des Zylinderstrahler, und damit des Line Arrays, gefunden... :)

    Natürlich wird mit Zunahme der Entfernung nicht die Schallquelle schwächer, sondern nur der gemessene Schallpegel am Ort der Messung.

    Die Theorie dahinter ist die: Ein einzelner Lautsprecher ist eine sog. punktförmige Quelle. Diese strahlt ihre Energie durch eine kugelförmige Fläche. Die Größe der Kugeloberfläche steigt mit dem Quadrat der Entfernung

    Kugeloberfläche = 4 * Pi * Radius * Radius

    Also nimmt die Energiedichte (und damit der Pegel) mit dem Quadrat der Entfernung ab.

    Wenn Du (theoretisch) unendlich viele identische Schallquellen übereinander anordnest, hast Du einen Zylinderstrahler. In der Praxis genügen ein Dutzend (Frage ans Plenum: Was ist das untere Minimum?)

    Beim Zylinder nimmt die Oberfläche linear mit dem Abstand zu, nicht quadratisch.

    Zylinderoberfläche = 2 * Pi * Radius * Höhe + 2 * Pi * Radius * Radius

    Näherungsweise: Zylinderoberfläche = 2 * Pi * Radius * Höhe (da die Höhe des Zylinders viel größer sein soll als sein Radius, kann der zweite Term vernachlässigt werden)

    Die Dichte der Schallenergie nimmt daher linear ab - und das ergibt 3 dB Abnahme bei Verdopplung des Abstandes.

    Korrekturen und sachliche Anmerkungen sind herzlich willkommen!

    mfg
    Jo

    Zitat


    PS: Literaturempfehlung: Diplomarbeit vom Volker Holtmeyer


    http://www.ifbsoft.de/texte/diplom_d.pdf (4,8 MB)

    Zitat


    Außerdem hat das nix mit der Distanz zu tun. Wenn der Effekt auftritt, dann über jede Distanz.


    In der Realität (bei einem Line-Array endlicher Länge) ist der Effekt keineswegs konstant über die Entfernung. Es gibt vielmehr einen Übergang vom so genannten Nahfeld, wo der Pegel mit 3 dB pro Entfernungsverdoppelung abnimmt, zum Fernfeld, wo das Ganze allmählich wieder in das Verhalten einer Punktquelle übergeht - also wo der Pegel mit 6 dB abnimmt.

    Dieser Übergang ist sehr stark abhängig von der Länge der Linienquelle. Des Weiteren ist er abhängig von der Frequenz. Er lässt sich überschlägig mit

    d = (h^2 x f) / 780

    berechnen.

    so weit, so gut. ich denke, das prinzip leuchtet mir ein.
    Gibt es auch eine Faustregel, um wie höher der Schalldruck wird, wenn man mehrere Quellen hat, jedoch kein Line array.
    Sagen wir, wir haben 2 Tops, jedes bringt 100dB @ 1m.
    Die beiden Tops gemeinsam werden doch schon den Pegel verstärken (immer noch vorausgesetzt, es gibt keine Phasenauslöschungen)?

    Und wie ist das mit Subwoofer? Der Schall der Subwoofer- Frequenzen verhält sich ja nicht so gerichtet wie die Hochtonfrequenzen. Wie wäre das Beispiel mit 2 Subs, die je 100dB @ 1m bringen?

    Der Ton macht die Musik.

    Soweit ich das verstanden habe, koppeln die Bässe und verhalten sich dann wie eine Punktquelle, bis man in den Bereich einer halben Wellenlänge kommt, wo dann auch Bässe anfangen zu bündeln.
    Da die Wellenlänge aber recht gross ist und auch bei 1x Wellenlänge noch nicht wirklich ordentlich gebündelt wird, ist das praktisch recht umständlich.
    Ausserdem würde die Kopplung dann je nach Abmessung nur für eine Frequenz gelten.
    Könnte man das nicht mit Elektronik/angepasste Frequenzweichen ausgleichen?

    Noch mehr Fragen:
    Wieso sind linearrays so breit? Nur wegen benötigtem Volumen?
    Wie lang muss ein array praktisch mindestens werden?
    Wie weit dürfen Treiber auseinanderstehen, damit sie gerade noch koppeln?
    Was darf man dazwischensetzen, ohne dass es stört? Luft? Eine "Platte"?
    Wie sieht die Elektronik/Ansteuerung hinter dem array aus ?
    Wird da noch speziell "die Keule geschwungen"?
    Wieso gibt es keine elliptischen Reflektoren in konventioneller "Kleinbeschallung"? Sind Plastikhörner einfach billiger?
    Wie sieht die Strahlung nach hinten aus?
    Wieso ist trotz so starker Bündelung die Sensitivity relativ klein?

    »Wenn China erwacht, wird es die Welt erschüttern.« Napoleon Bonaparte (1769-1821)

    Einmal editiert, zuletzt von cyberlight (26. Juli 2004 um 00:06)

    Ich habe auf der HK-Audio Cohedra Homepage einige interessante und leichtverständliche Infos zu Line Array gefunden:

    "Damit eine Koppelung zweier Schallquellen entstehen kann, dürfen die akustischen Zentren der beiden Quellen nicht weiter als die Hälfte der zu betrachteten Frequenz (= λ / 2) voneinander entfernt sein. Die Wellenlänge einer Frequenz errechnet sich aus Schallgeschwindigkeit (= ca. 330 m/s) durch die Frequenz (in Hertz = Schwingungen /Sekunde). Als Beispiel: 330m : 100 = 3,3m. Die Wellenlänge eines 100 Hz Tons beträgt also ca. 3,3 m. Der Abstand zwischen den akustischen Zentren muss also 1,65 m oder weniger sein, damit eine Kopplung beider Schallquellen bis 100 Hz funktioniert. Dies stellt kein größeres Problem dar." --> Zitat von HK Audio Homepage

    Der Ton macht die Musik.

    Nach der Ausführungen von Volker reicht aber 1/2 Wellenlänge nicht aus.

    Zitat:(wenns denn erlaubt ist)

    Zitat von "Volker Holtmeyer"

    ..., dass für eine globale Kopplung der Quellen der Abstand kleiner sein muss, als die halbe Wellenlänge.

    Von mir durch "noch nicht wirklich ordentlich gebündelt" ausgedrückt, was man in einer solchen Arbeit so nicht schreiben kann, was aber das Gleiche ausdrückt :wink:

    »Wenn China erwacht, wird es die Welt erschüttern.« Napoleon Bonaparte (1769-1821)

    Zitat von "cyberlight"


    Noch mehr Fragen:
    Wieso sind linearrays so breit? Nur wegen benötigtem Volumen?


    Das ergibt sich aus dem maximalabstand der Treiber, d.h. wenn die Hochtöner nur einige Milimeter ausseinander sein dürfen, und auch die anderen Abstrahlflächen möglichst nahe beieinander sein sollen, dann kommt man automatisch auf diese Bauform.

    Tomy

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

    1.Wieso sind linearrays so breit? Nur wegen benötigtem Volumen?
    Die Breite des arrays bestimmt die untere Trennfrequenz.
    Je breiter, desto tiefer kann getrennt werden.
    Zudem müssen alle chassis samt zugehörigem Volumen reinpassen. :)

    Wie weit dürfen Treiber auseinanderstehen, damit sie gerade noch koppeln?
    Was darf man dazwischensetzen, ohne dass es stört? Luft? Eine "Platte"?
    Also fängt die Kopplung bei halber Wellenlänge an (Grenzwert), ist dann aber noch nicht so extrem ausgeprägt.
    Eine starre Fläche zwischen Punktquellen bringt nichts, weil die Ausbreitung dann in Richtung der Fläche stattfinden würde und somit keinen Einfluss auf die Schallausbreitung hat. Fataler Denkfehler. :oops:

    Wieso gibt es keine elliptischen Reflektoren in konventioneller "Kleinbeschallung"? Sind Plastikhörner einfach billiger?
    Also warten, bis Nexo sein Patent darauf verliert? :?
    Die Nexo GEO S 830, als Beispiel, ist ein array-Element mit hyperbolischem Reflektor und ganz ordentlichem Preis. Ich fragte nach elliptischen Reflektoren für "einfache" Boxen, um statt des Horns einen Reflektor zu verwenden, der weniger Platz wegnimmt und evtl. weniger Probleme macht.
    Fokus vor dem Gehäuse, beliebige Bündelung (wieso nur in einer Ebene? Nur wegen array-Anwendung?), geringere mögliche Tiefe des Gehäuses?

    Wie sieht die Strahlung nach hinten aus?
    Theoretisch ist das klar, aber praktisch strahlen Hochtöner auch nicht kugelförmig ab. Dazu habe ich mir noch die dV-DOSC-Balloons angeschaut, die aber leider etwas schlecht zu lesen sind.
    Also scheint rückwärtiger Schall kein grosses Problem zu sein.


    Diese Fragen aus der Praxis bleiben noch unbeantwortet:
    Wieso ist trotz so starker Bündelung die Sensitivity relativ klein?

    Wie lang muss ein array praktisch mindestens werden?
    Eine Frage, die hier häufig diskutiert und nie verstanden wird oder verstanden werden will :wink:
    Also bitte nochmal von jemandem ausser mir, damit das Thema mal langsam ein Ende findet.

    Wie sieht die Elektronik/Ansteuerung hinter dem array aus ?
    Wird da noch speziell "die Keule geschwungen"?


    Wenn was falsch ist, sofort berichtigen, damit ich das ändern kann und keine Verständnisprobleme auftauchen, wenn jemand anders sich das mal durchliest.

    »Wenn China erwacht, wird es die Welt erschüttern.« Napoleon Bonaparte (1769-1821)

    Hallo!

    Ich denke, es gibt ganz logische Antworten auf Deinen "unbeantwortet" Teil.

    Zitat von "cyberlight"


    Diese Fragen aus der Praxis bleiben noch unbeantwortet:
    [i]Wieso ist trotz so starker Bündelung die Sensitivity relativ klein?

    Weil fast alle Line-Array Module Direktabstrahler sind und somit einen geringen Wirkungsgrad (aber dafür guten Sound) haben. Weiters darf nicht vergessen werden, dass die meisten Line-Array Module eine relativ hohe horizontale Abstrahlung besitzen - im Vergleich zu konventionellen eng abstrahlenden Systemen.

    Im übrigen bin ich immer mehr ein bekennender Konventionell-Fan, je mehr ich mit Line-Arrays arbeiten muss (in 95% ist sicherlich das falsche Aufhängen schuld - so nach dem Motto: Links und rechts 12 Module und los geht's - das ist definitiv FALSCH).

    Zitat von "cyberlight"


    [i]Wie lang muss ein array praktisch mindestens werden?

    Praktische Werte liegen meist so um 6-12 Stück pro Seite. Natürlich kann man auch weniger benutzen, theoretisch auch nur 1 Modul, dann hat man den Linienstrahleffekt nur auf einen sehr geringen Bereich.

    Grüße,
    Hermann

    Zitat von "Mix4Munich"

    ...
    Zylinderoberfläche = 2 * Pi * Radius * Höhe + 2 * Pi * Radius * Radius

    Näherungsweise: Zylinderoberfläche = 2 * Pi * Radius * Höhe (da die Höhe des Zylinders viel größer sein soll als sein Radius, kann der zweite Term vernachlässigt werden) ...

    ... wieso "näherungsweise" ?
    Für die akustische Betrachtungsweise einer Zylinderwelle sind die "Deckelflächen" völlig irrelevant - es interessiert nur die Geometrie der Wellenfront in Ausbreitungsrichtung ... die sich bei endlich langen Systemen - akustisch - auch durch die Form der Deckelflächen nicht besser beschreiben läßt.

    Weiterhin bezweifel ich, daß es im Hochtonbereich bisher wirklich gelungen ist, eine (ohne "Wellenschläge ...) durchgehend zylindrische Wellenfront - trotz Waveformern" etc. - hinzuzaubern.
    Im Bereich einiger hundert bis einigen tausend Hertz ist es sicher viel einfacher ...

    @all
    Der Begriff "Kopplung" wird ja gerne verwendet ... was versteht Ihr eigentlich konkret darunter ?

    - daß die Chassis sich gegenseitig "bemerken" ... also wechselwirken ?
    - daß mehrere Chassis akustisch wie "ein Chassis" abstrahlen ?
    - oder daß was ... ?

    Ich finde den Begriff "Kopplung" sehr häufig im Forum, bin mir aber nicht so sicher, daß alle immer das Gleiche meinen ...
    :wink:

    Zitat von "EDE-WOLF"

    ich versteh das 2te darunter...
    dass dadurch eine wechselwirkung auftritt ist ja zwangsläufig der fall...

    ... der Grad der Wechselwirkung hängt allerdings auch stark von der gewählten Schallführung ab.
    Wenn die Schallabstrahlung ausschließlich über Vents (z.B. bei BP ...) erfolgt, kann die Wechselwirkung bei mehreren Chassis auch Probleme machen, zumal durch die akustische Kopplung zwischen den Treibern und abstrahlenden Vents dann insgesamt zu einer "schwammigeren" Wiedergabe führen kann (bzw. vermutlich WIRD ...) - ein Effekt, der auch beim Stacking mehrerer BR-Kisten gelegentlich zu beobachten ist.

    Zitat

    1.Wieso sind linearrays so breit? Nur wegen benötigtem Volumen?
    Die Breite des arrays bestimmt die untere Trennfrequenz.
    Je breiter, desto tiefer kann getrennt werden.
    ...

    ich schließe mich der meinung von TomyN an:
    die breite kommt nur dadurch zustande, das die treiber (vor allem HT) in der vertikalen sehr eng beieinander sein sollten, also möglichst in einer linie übereinander.
    deshalb muss man die verschiedenen chassis (HT/MT/TT) nebeneinander bauen und da wird die box bei zunehmender anzahl von wegen und chassis eben breit.

    die breite hat nichts mit der trennfrequenz zu tun.

    mit kollegialen Grüßen
    Wolfgang

    Zitat


    @all
    Der Begriff "Kopplung" wird ja gerne verwendet ... was versteht Ihr eigentlich konkret darunter ?

    - daß die Chassis sich gegenseitig "bemerken" ... also wechselwirken ?
    - daß mehrere Chassis akustisch wie "ein Chassis" abstrahlen ?
    - oder daß was ... ?

    Ich finde den Begriff "Kopplung" sehr häufig im Forum, bin mir aber nicht so sicher, daß alle immer das Gleiche meinen ...


    Im konkreten Fall würde ich unter "vollständiger Kopplung" zweier Quellen verstehen, dass das Polardiagramm von -90° bis + 90° nur ein Maximum hat.

    Zitat

    die breite hat nichts mit der trennfrequenz zu tun.


    Das kann ich so irgendwie nicht glauben. Irgendwo hatte ich das anders gelesen, sonst hätte ich es nicht geschrieben.
    Die Breite des arrays muss Einfluss auf die Abstrahlung haben (in welcher Form auch immer). Das ist Physik.

    Leider halten sich die Fachleute ja sehr zurück.

    Zu der Kopplung: Ich denke, die meisten wissen nicht, was sie meinen.
    Ich meine eher den 2. Punkt. Der 2. Punkt bedingt den ersten.

    »Wenn China erwacht, wird es die Welt erschüttern.« Napoleon Bonaparte (1769-1821)