Laufzeit von Filtern in Digitalcontrolern

gerald: ?
Nochmal klarer: wer derart hohe Filtersteilheiten im Bassweg benutzt, schiebt VIRTUELL seine Bassboxen nach hinten (strenggenommen nur bezogen auf bestimmte Frequenzen); um das dann auszugleichen, müsste man die Bassboxen real nach vorne zum FOH schieben, oder eben die Tops "warten lassen" - das war meine Aussage, ich vermute, das meinst du auch?
Da aber die Verzögerung im Bassweg zu den tieferen Frequenzen hin immer größer wird, bringt die ganze "Gegen-Verzögerei" letztlich nix: Lieber kleinere Steilheiten verwenden... es sei denn, man arbeitet mit FIR-Filtern und nimmt eine hohe generelle Laufzeit in Kauf.
Toff

@ Toff
Ja, so meine ich das. Ich sehe, wir liegen da übereinstimmend. Auch wenn jeder seine eigene (nicht so ganz leicht) Formulierung da einbringt. Das sind halt meine Gedanken mit höheren Steilheiten der Filter geht die Gruppenlaufzeit evtl. ins Unermeßliche. Das machte hier Rocklines Thread so interessant. Ich selbst - wie schon mal geschrieben - arbeite an der kritischen Stelle so um die 100 Hz mit 18 dB Butterworth und oben dann mit 24ern LR. Da der Rockline fleißig gearbeitet hat, gab das mal einen großen Einblick in die neuen Filter. Ich habe sie selber halt noch nicht in der Hand gehabt und das FIR- Filter wird irgendwann hier folgen. Dieser Thread regt auch wieder viele Gedanken an.
Gerald1

Zitat

Daher müssten die ermittelten Werte für Standard-IIR-Filter für alle Controller gelten, die diese verwenden (Latenz des jeweiligen Controllers berücksichtigen!).

@ N-Dee,
bist Du dir da sich Da macht doch jeder Softwarejunge jeglicher Brand sein eigenes :roll: , auser vieleicht wo's ne Verlobung gibt.

Zitat

Abschließend habe ich dann noch ein Subband in kompletter Aufrüstung gemessen: Cutoff nach unten mit 34Hz/52NTM und Cutoff nach oben mit 112Hz/52NTM und einer anständigen Kelle 44Hz bei Q=0,45 und +8dB ergab eine Gesamtlaufzeit von 6,18metern!!

Das sind ja 18ms :shock:
Das geht mir jetzt schon eine ganze Zeit durch den Kopf. Bei einer großen Bühne mag das vielleicht noch angehen, aber z. B. ne Sidefill - da bekommt der Gitarrist oder der Sänger ja fast schon einen Chorus drauf. Denn so ab 60 - 70 wird es schon ein hörbares Delay. :idea: Ich muß meine Gedanken da noch mal frisch sortieren.

Gerald1

Zitat von "Gerald1"

bist Du dir da sich Frage Da macht doch jeder Softwarejunge jeglicher Brand sein eigenes Mit den Augen rollen , auser vieleicht wo's ne Verlobung gibt.

Naja, bei den Filtern ist das nicht so problematisch - die sind ja genormt, die Charakteristik zB eines LR24 somit von vorn herein definiert. Soll heissen: wird nur der Standard-Filter verwendet, sollte dieser auf allen Controllern zum selben Output führen.
Siehe hier: http://unicorn.us.com/alex/2polefilters.html
NTM usw. sind dann eventuell proprietäre Lösungen.
Den Unterschied sehe ich eher in der konkreten Implementierung auf dem Controller, also Optimierungen für die DSP-Architektur. Das schlägt sich aber nicht in der Gruppenlaufzeit (die ja mit der Filtercharakteristik fest verbunden ist) nieder. Worin sich die Controller aber wirklich unterscheiden, ist wohl eher der Funktionsumfang, Rechenkapazität, Komfortfunktionen, Aussetzerfestigkeit (zB beim Umschalten der Filter), Latenz etc.

Mich würde ja ein günstiger FIR-Controller interessieren (oder kennt jemand einen <1500 Euro?) - für Konservenmucke/Festinstallation wäre der sogar quasi-Fullrangetauglich. Ich versteh nur nicht, warum die noch immer so teuer sind - das 'bischen' Falten ist doch eine Standardaufgabe für einen DSP...

Greets,
N-Dee

Hallo,

auf eine Sache sollte man allerdings hinweisen:
bei Rocklines Messreihe mit 112Hz Trenfrequenz sollte bedacht werden daß die Wellenlänge etwa 3m beträgt, was ungefähr 8,8ms entspricht. Aufgrund dieser Tatsache sind Messungen im Lo-Mid bzw. Bassbereich relativ ungenau.
Deshalb sollt man ja versuchen im Bereich der Übernahmefrequenzen die Phasen der Frequenzbänder anzupassen und das kann ich unter zuhilfenahme verschiedener Güten der Trennfilter.

rockline:
welcher Omnidrive war es denn?
Der 366 Hat zum thema Laufzeit einige Bugs!!
Flat: alle Ausgänge einheitliche Zeiten
Bei Signalbearbeitung verringert sich bei einigen Ausgängen die Latez, bei anderen erhöht sie sich.

Die Meyersound Seminare sind in diesem Bereich sehr aufschlußreich.

gruß Kux

Zitat von &quot;Toff&quot;

... (Danke an Janko, der mich darauf hingewiesen hat, dass es die NTM-Filter leider nicht in geringeren Steilheiten gibt...). ...

der clou bei den NTM filtern ist doch gerade die hohe flankensteilheit.
in so fern machen NTM mit geringer steilheit eigentlich keinen sinn.
nur mal so als denkanstoss

@ N-Dee
Ja, ne - is klar! Ein Linkwitz bleibt ein Linkwitz, ein Butterworth bleibt ein Butterworth usw. und wie Volker das gut formuliert hat, ist das eine digitale Nachbildung aus der analogen Welt. Jedoch bleiben, wie Du richtig gesagt hast, ne Menge Restpositionen offen, welche in der Summe sich nicht nur allein durch Latenz beziffern lassen.
Zu Wora's letzter These (NTM Filter): Die gibt es ja nun im Moment nur exclusiv von BSS und ein paar Vorteile können mir schon einleuchten, aber wie ich erkenne, gibt es da auch einen riesengroßen Berg voll Nachteile. Je nach Anwendungsgebiet. Für Installation bzw. Bedudelung spielt das keine Rolle, zumindestens nicht erheblich. Aber für Live Ich bin derzeit bemüht, die Vorteile zu erkennen, im Moment leider nur theoretisch und unter Zuhilfenahme von div. Rechnerprogrammen. Ich habe da für mich gesehen noch keine schlüssige These.

Zitat

der clou bei den NTM filtern ist doch gerade die hohe flankensteilheit.
in so fern machen NTM mit geringer steilheit eigentlich keinen sinn.
nur mal so als denkanstoss

@ Wora
Wo siehst Du die Vorteile von solch steilen Filtern?

Gerald1

So,
bis jetzt hab ich in diesem Thread nur mitgelesen aber mir brennt eine Frage unter den Nägeln. Wieso verursachen nur die Tiefpässe ein Delay und die Hochpässe nicht (laut Rockline´s Messungen)
Ich war bisher immer der Meinung, dass Hochpässe (z.B. bei BR-Bässen notwendig) die Gruppenlaufzeit erhöhen (je steiler desto stärker).
Der Unterschied zwischen Latenz und Gruppenlaufzeit ist mir schon bewusst aber ich kann mir die gemessenen Werte nicht erklären, vielleicht kann mir jemand auf die Sprünge helfen.

Latenz ist für mich die Zeit zwischen Signal kommt am Eingang an und geht am Ausgang ohne jegliche Bearbeitung wieder raus.
Die Gruppenlaufzeit resultiert ja aus den Phasendrehungen die die jeweiligen Filter verursachen. Dabei ergibt sich aus dem Betrag der Phasendrehung (frequenzunabhängig) und der Periodendauer (Wellenlänge/Geschwindigkeit) die frequenzabhängige Gruppenlaufzeit, welche zu tiefen Frequenzen (->hohe Wellenlängen) ansteigt.

Also nochmal meine Frage, wieso verursachen die Hochpässe keine Delays, sie sind doch auch mit einer Phasendrehung verbunden?

Sorry falls ich etwas holprig schreibe, aber Physik hatte ich zuletzt an der Schule.

Gruß
Michael

Zitat von &quot;Gerald1&quot;

Jedoch bleiben, wie Du richtig gesagt hast, ne Menge Restpositionen offen, welche in der Summe sich nicht nur allein durch Latenz beziffern lassen.

Naja, die Signallaufzeit müsste meiner Meinung nach vollständig durch Latenz + Gruppenlaufzeit aufgrund der Filtercharakteristik bei gegebener Frequenz ermittelbar sein. Die 'Restposten' sollten nichts mit dem Ausgang zu tun haben (oder sollten sich maximal auf die Latenz auswirken, diese wäre dann aber an die Konfiguration gebunden, wie anscheinend beim BSS).
Oder hab ich da jetzt wirklich was wichtiges vergessen?
Zu NTM: war nicht das Argument, dass es bei hoher Filtergüte weniger Phasenversatz verglichen zu ähnlich steilen Filtern bietet? Ein Vergleich der Phasengänge wäre daher angesagt!

Greets,
N-Dee

Zitat

Bei Signalbearbeitung verringert sich bei einigen Ausgängen die Latez, bei anderen erhöht sie sich.

Das ist beim Omnidrive nicht so. Woher hast du das?

Löblich, welche Mühe sich der Rockline da gemacht hat, aber leider ist das für die Katz. :?

Ich hatte ja schon versucht zu beschreiben, dass es nicht die eine Zeit gibt, sobald Filter vorhanden sind. Dann gibt es nämlich eine Phasendrehung - also eine frequenzabhängige Änderung der Phasenlage. Das bedeutet, dass das Signal gewissermaßen bei verschiedenen Frequenzen zu unterschiedlichen Zeiten "losläuft".

Bitte nochmal ein Blick auf die Grafik, die ich gepostet habe. Dann wird vielleicht auch deutlich, warum der Rockline bei einem Hochpass, dessen Trennfrequenz weit unterhalb seiner "Messfrequenz" lag, anscheinend keine Verzögerung gemessen hat ...

Zitat von &quot;wora&quot;

der clou bei den NTM filtern ist doch gerade die hohe flankensteilheit.
in so fern machen NTM mit geringer steilheit eigentlich keinen sinn.
nur mal so als denkanstoss

Hallo wora: Lies doch meine Beiträge nochmal, ich habe doch lang und breit (?) argumentiert, warum für mich hohe Steilheiten nicht so erstrebenswert sind, dafür aber kurze Gruppenlaufzeit umso mehr. Also würde doch ein NTM mit einer Steilheit von 24dB (im Folgenden NTM24 genannt) in den Situationen, in denen ich mit den 24dB Steilheit auskomme, mir eine geringere Laufzeit schenken als ein ebenso steiles 24dB Linkwitz-Riley!? :roll:
BSS selbst beschreibt irgendwo auf einer Website, dass die neuen NTM36 Filter herkömmliche 48dB Filter ersetzen können, weil die NTM36 eine ähnlich hohe Steilheit wie die 48erLinkwitz (oder was auch immer) haben, aber den Vorteil einer (Zitat) "deutlich verbesserten Gruppenlaufzeit". Was ich mir eben wünsche, wäre ein 18dB oder 24dB NTM, was mir von der Steilheit her ein 24dbLinkwitz ersetzt, aber "schneller" ist. Jetzt vielleicht klar?
Oder um deine Formulierung noch mal aufzugreifen: der Clou an NTMs ist nicht die hohe Flankensteilheit, sondern der Clou ist die "deutlich verbesserte Gruppenlaufzeit" bei ähnlich hoher Flankensteilheit im Vergleich zu "herkömmlichen" Filtern.
Gruß vom Toff

Ich lese hier, und habe keine Ruhe (NTM 52) in mir.
Gerald1

Aaaaalso nochmal - die Zeit, die ein Signal durch den Controller braucht, ist nicht für alle Frequenzen gleich!

Für welche Frequenz entscheidet sich Smaart denn nun?! Bzw. bei welcher Frequenz misst Smaart das Delay?!

Ein Filter hat die Eigenschaft, etwa ab der Trennfrequenz (natürlich je nachdem etwas früher - jedenfalls symmetrisch um die Trennfrequenz ... ist ja jetzt auch egal) eine Phasendrehung zu machen. D.h. weit oberhalb der Trennfrequenz - also im Hochtonbereich - bleibt alles beim Alten; unterhalb der Tennfrequenz gibt es eine Phasendrehung, die dann gegen den maximalen Wert (6 dB = 90°, 12 dB = 180° usw.) läuft. (Ich werd da mal ein Bildchen zu raussuchen.)
Wie schon erwähnt, ist die Gruppenlaufzeit die Ableitung der Phase nach der Frequenz. Das bedeutet dann, dass wir durch den Anstieg der Phase zu tiefen Frequenzen auch einen Anstieg der Gruppenlaufzeit haben.

Beispiel:
Wir haben einen Tiefpass 4. Ordnung (360° Phasenverschiebung) bei meinetwegen 1 kHz. Ein Sinuston mit 10 kHz wird das Filter nahezu ohne Verzögerung passieren. Bei einem Sinuston mit 100 Hz geschieht nun Folgendes: Hier ist die Phase schon etwa vollständig auf 360° gedreht. Für die Frequenz von 100 Hz bedeutet das, dass das Signal um etwa 10 ms verzögert wird (360° = genau eine Wellenlänge, bei 100 Hz also 3,44 m, was hier etwa 10 ms entspricht).

Nee, Beispiel stimmt nicht.

Ein 1kHz (Butterworth)Tiefpass 4.Ordnung macht bei 100 Hz etwa 418us (Gruppen)Laufzeit und nicht 10ms. Der durch einen 1 kHz Tiefpass 4.Ordnung verursachte Versatz bei 100Hz ist also nicht 3,44m sondern nur ungefähr 14cm.

wetbf

Hallo,

ich vermute dass smaart mit der höchst möglichen Frequenz arbeitet die es bekommt. Würde die von Rockline gemessenen Daten bestätigen:
(je höher die Frequenz umso genauer die Laufzeitmessung)
Tiefpass:
hohes Delay wegen Phasenverschibung im gemessenen Frequenzbereich
Hochpass:
kein Delay da ja nach oben hin offen.

@ Rockline:
hast Du dir auch mal den Phaseverlauf von Deinen Tiefpässen angeschaut?
Miss an einen fullrange Ausgang Deine Latenz, schau dir die Phase an und Setze nun einen Tiefpass bei gleicher Laufzeit des smaart. Dort siehst Du wie sich die Phase verändert, du bekommst nur im Übernahmebereich ein Groupdelay mit Deinen gemessenen Werten.

@ Volker:
Omnidrive 366 Softwareversion? mit NTM Möglichkeit
Ausgänge 1 und 2 ohne bug, 3 bis 6 verschieben sich die Zeiten
Selbst gemessen vor 2 Jahren

gruß kux

Nun gibt es hier schon divergente Aussagen von rund 10000 us bei Filtern 4. Ordnung.

@ Volker
Die NTM's kommen ja nun fast sowas wie aus Deinem Haus. Stell doch den 52er mal meßtechnisch gegenüber nen klassischen 24er Butter oder so. Am besten gleich mit Rockline's Daten (Cutoff nach unten mit 34 Hz/52NTM und Cutoff nach oben mit 112 Hz/52NTM und seiner Kelle 44Hz bei Q=0,45 mit +8dB Gas und das selbe halt mit Butter.

Zitat

Nee, Beispiel stimmt nicht.

Ein 1kHz (Butterworth)Tiefpass 4.Ordnung macht bei 100 Hz etwa 418us (Gruppen)Laufzeit und nicht 10ms. Der durch einen 1 kHz Tiefpass 4.Ordnung verursachte Versatz bei 100Hz ist also nicht 3,44m sondern nur ungefähr 14cm.

wetbf
Wie kommst Du jetzt auf diese Ermittlung? Rein rechnerisch oder meßtechnisch? Ich nehme an Ersteres!

@ Rockline
In Deinen gemessenen Zeiten ist ja sicher auch noch die Latenzzeit Deiner verwendeten Soundkarte für den Rechner integriert?
Vielleicht kommt ja am Ende noch ein ganz klares Bild heraus?

Ein schöner Thread der fordert !!!
Gerald1

Die Latenzzeit der Soundkarte dürfte doch hoffentlich auf beiden Kanälen gleich sein!

Toff:

im grunde meinen wir ja das selbe, es kommt halt auf den bezugspunkt an.

du sagst:

Zitat

...der Clou an NTMs ist nicht die hohe Flankensteilheit, sondern der Clou ist die "deutlich verbesserte Gruppenlaufzeit" bei ähnlich hoher Flankensteilheit im Vergleich zu "herkömmlichen" Filtern...

ich sage:
...der clou an NTM´s ist die höhere flankensteilheit bei ähnlicher gruppenlaufzeit gegenüber einem herkömmlichen filter.

beides ist richtig.

wenn du flache filter mit möglichst geringer gruppenlaufzeit bevorzugst, könnten evtl. FIR filter interessant sein. soweit ich informiert bin, haben diese bei geringerem berechnungsaufwand auch geringere gruppenlaufzeiten. die genauen dimensionen sind mir aber nicht bekannt...

Grüsze!

Hui, da geht's ja drunter und drüber
Über Latenz und Group Delay will ich jetzt mal nicht noch was schreiben, hoffe, mittlerweile ists klar?

Aber zu Filtersteilheiten:
Vor allem im Tieftonbereich kommen durch steile Filter sehr hohe Group Delay Zeiten zustande. Und zwar immer dann, wenn schmalbandig Frequenzen bearbeitet werden (also steiler EQ Filter oder Low Cut).
Zur Tieftonentlastung der Woofer reicht ein Butter-Filter 2. Ordnung, etwas unter die Tuningfrequenz gesetzt, aus! Sprich die Auslenkung des Tieftöners bleibt auch bei niedrigen Frequenzen unter der Auslenkung im Nutzbereich - man kann den Treiber nicht mehr überlasten.

Steile Filter erhöhen das Group Delay deutlich! Das bisschen an Tiefgangsgewinn kann man besser mit einem Filter auf der Abstimmfrequenz und 3-4dB boosten erreichen.
Bin auf Praxisberichte gespannt

Um den Zusammenhang zwischen Filtersteilheit und "Delay über die Frequenz" zu visualisieren kann ich WinISD PRO wärmstens empfehlen!
http://www.linearteam.dk/default.aspx?pageid=winisdpro
Ist zwar eigentlich zum Design von Bassboxen gedacht, kann aber sehr schön Filter miteinrechnen.

Kurzanleitung:
Programm runterladen, neues Projekt mit Eminence Omega Pro 18 starten (Standard 18" Treiber).
Dann bei Box 140L Gehäuse und Abstimmung auf 39Hz eingeben. Man bekommt eine nette Kurve bis 40Hz runter. Und jetzt kanns losgehen.

Im Grafikfenster auf "transfer function magnitude" drücken und die Darstellung der "Group Delay" auswählen.

So eine Abstimmung erzeugt also um die Abstimmfrequenz ein Delay von 15ms ...
Nun wieder im "Boxenfenster" auf "EQ/Filter" klicken, "Add" Filter und einen Butterworth Highpass Filter 4. Ordnung (Order) bei 35Hz einfügen.

35Hz werden jetzt 31ms später wiedergegeben ...

Tja, und nun kann man sich wild spielen, ein Filter 2. Ordnung verzögert auf 21ms, ein Lowpass 4. Ordnung verzögert alles um 11ms u.s.w...

Hoffe das sich ein paar Interessierte die 30min. Zeit nehmen und das Programm probieren - danach sollte klar sein, was Group Delay ist und was Filter so damit anstellen.

lg
JF