Limitierung eines Audiosignals im Infrabassbereich

    Hallo.
    Ich habe mir mal Gedanken zur Limitierung eines Audiosignals im Tiefbassbereich (Frequenz ist unterhalb des Lo-Cuts) gemacht.
    Es geht hauptsächlich darum, dass ein Lautsprecher durch einen Digitalcontroller mit Lo-Cut (Hochpass 18-24dB/Okt.) und Limiter vor zu hoher Auslenkung geschützt werden soll.
    Desweiteren geht es hier nur um die mechanische Belastbarkeit eines Bassreflexsubwoofers, nicht etwa um die elektrische Belastbarkeit der Schwingspule.

    Aufbau des Controllers (DCX9624) vereinfacht (EQs weggelassen): INPUT - Gain - Crossover - Limiter - OUTPUT

    Angenommen ein Musiksignal der Richtung Minimal besteht haupstächlich aus Tieffrequenten Tönen. Das Crossover sorgt nun dafür, dass der Subwoofer von oben bei ca. 130Hz getrennt wird und für den mechanischen Schutz von unten bei 40Hz mit 24dB/Okt.

    Vereinfacht werden Sinussignale herangezogen

    Erster Fall:
    Besteht nun dieses Audiomaterial aus zwei gleich lauten Frequenzen (Impuslen) von ca. 30Hz und von ca. 60Hz, so werden die 30Hz nach dem Crossover um einen gewissen Betrag gedämpft. (Abhängig von der Flankensteilheit etc.)
    Anmerkung: 0dB entspricht Pegel für die Nennleistung
    Das Audiosignal sieht nun nicht mehr so aus: Pegel: 0dB bei 30 Hz und 0dB bei 60Hz
    sondern: ca. -10dB bei 30Hz und immernoch 0dB bei 60Hz (da nur unterhalb von 40Hz gedämpft wird).
    wird nun die Lautstärke des Eingangssignals so weit erhöht, dass der Limiter eingreift, beginnt dieser das signal zu dämpfen, sodass ein Pegel von 0dB auf den Lautsprecher geschickt wird.
    Nun empfängt der Lautsprecher 30Hz mit 100W und 60Hz mit 1000W mit denen er gut auskommt.
    --> Ergebis: Der Lautsprecher bleibt innerhalb seines Xmax-Bereichs

    Zweiter Fall:
    Trifft ein Audiosignal mit 30Hz Impulsen auf den Controller (ohne weitere höhere Frequenzen) so werden die 30Hz nach dem Crossover, wie zuvor beschrieben, gedämpft. Wird nun aber der Bass bzw. das Gesamtpegel am Mischpult erhöht, so wird auch das Signal nach dem Crossover höher, bis nun der Limiter wieder bei 0dB eingreift. Nun werden aber im Unterschied zum ersten Fall die 30Hz mit vollem Pegel auf den Lautsprecher geschickt, da der Limiter keinen Referenzpegel eines anderen Bassimpulses einer höheren Frequenz hat.
    --> Ergebnis: Der Lautsprecher wird durch den extremen Pegel bei 30 Hz so weit ausgelenkt, dass er mech. Schäden bekommt.

    Um effektiv einen Lausprecher zu schützen, müsste man eigentlich VOR und nicht NACH dem Crossover/Lo-Cut ein Limiter setzen.
    Es gibt zwar nicht viel Audiomaterial bei dem das so ist, aber ein einziges Lied würde ausreichen um den Lautsprecher zu verstören.

    Das ist jedenfalls meine Sicht dieses Problems...
    Bitte Rückmeldung wenn dem nicht so ist.

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    Theoretisch magst du recht haben, die Frage ist jedoch wie praxisrelevant diese Frage ist. Wir machen viel im Bereich elektronische Musik von Minimal über Techno bis Drum & Bass und diese Musik die nur unterhalb deines Low Cuts Pegel macht und drüber nicht (im Bereich des Subs) wird wohl sehr selten anzutreffen sein oder eher gesagt nie....
    Ich trenne meine 18er bei 35Hz und die 5Hz drunter würden im Normalfall auch egal sein. Ausser du fährst immer mit 2kW auf einen 1KW Sub, dann spielen solche Feinheiten möglicherweise ein Rolle... Aber dann sollte das Setup sowieso überdacht werden.

    Hi,

    wir hatten fur unseren setups mal die selbe frage...

    Ich denke, man braucht ein limiter mit sidechain (shelf oder Peq) so das die tiefere signalen sneller ins limiting kommen.
    Man finded das, bei meinen wissen, in keinen loudsprecher DSP zuruck.

    Man kan das aber selbs bastlen mit ein soundweb oder ahnliches DSP, mit freien setup.

    Eine andere losung, wie man das bei mackie SRM450 gemacht hat, ist eine hp mit variablen freq, level gesteuerd.
    Zu viel energie am 30 hz = Low cut geht hoch

    Of das fur subs eine gute losung ist haben wir noch nicht probieren konnen :?


    Maarten

    Wäre da nicht der dynamische EQ die Lösung?

    "Would an RLA system measure up well on a scope? Probably not, but we werent measuring specs, we were dancing to MUSIC. And, Richard had an ear for what sounded good."

    Zitat von "lovat"

    "Would an RLA system measure up well on a scope? Probably not, but we werent measuring specs, we were dancing to MUSIC. And, Richard had an ear for what sounded good."

    Ganz deiner Meinung, hast Du mehr Infos über die alten RLA Systeme, ist zwar schon sehr lange her und Richard war bereits in den 90 igern gestorben aber ...viel heutigen moderne Lina Array Sound Systeme erreichen nicht die Qualität eines RLA Ende der 70 und 80 iger

    @ benjamin: Du hast damit völlig Recht. Übrigens gilt das natürlich auch in die andere Richtung. Sequenzen nur mit Bass können nun auch auf die mechanisch nicht bassfähigen Horntops gelangen, bei völlig bassfreien Passagen können die Subs den Klang stören. Idealerweise müsste tatsächlich auch der Limiter auf das Passband abgerichtet werden UND im gewissen Maße an die Nachbarbänder gekoppelt sein, damit sich kein zu großer Pegelunterschied ergibt. Dem Limiter VOR den Hochpass zu setzen halte ich für keine gute Idee, denn wie gesagt, das Problem betrifft auch die Tops, und wer möchte schon die Tops durch Tiefbass gelimitet bekommen? Das Ganze setzt also eine gewisse Intelligenz der Limiter voraus.

    du brauchst also, um es einfach zu halten folgendes:
    einen controller der am eingang limietiert und dann auch noch ein bandlimiting.
    in der praxis, wenn man sich die mühe macht, die anlage nicht immer am anschalg zu fahren, ist dein problem nur von theoretischem wert.
    wenn die anlage nicht immer auf 100% fährt, ist mir noch nie was ausgestiegen. das passiert eigentlich immer nur dann, wenn man eine eigentlich zu kleine
    anlage für den event verwendet.
    es besteht ja auch noch die möglichkeit, zum hp noch einen eq zu setzen, der bei 35hz greift.
    wieviele stücke haben denn genügend lange passagen mit nur 30hz? mir ist da keines bekannt. wenn die nur 30hz passage zu kurz ist, dann merkt der bass das ja auch gar nicht :)

    Freies Routing, würde ich sagen. Im Bass Limiter vor Lowcut, im Top nach X-Over setzen.
    DynEq würde schon angesprochen, hilft auch.
    100%ige Sicherheit wird es trotzdem nicht geben.

    Zitat von "Jonnytrance"

    Freies Routing, würde ich sagen. Im Bass Limiter vor Lowcut, im Top nach X-Over setzen.


    :wink:

    Hallo Benjamin,

    tja, freies Routen kann das DCX nicht, wenn es dir jedoch ganz elemtar um den Schutz das Basssystems geht, kannst dir beim DCX damit mehr Reserve schaffen, indem du schonmal mit 48dB/Okt nach unten "absägst", zusätzlich die untere Grenzfrequenz etwas zu hoch setzt und mit nem parametrischen EQ den damit verbundenen zu frühen Abfall ausgleichst. Auf diese Weise bekommst du nen sehr steilen Abfal bereits nahe des Übergangs hin, die Pegelreserven innerhalb des DCX werden dann kaum noch reichen, um bei den kritischen Frequenzen Vollausteuerung des Basssystems zu generieren. Wie das Ganze dann in Zusammenspiel mit dem Rest klingt, da halte ich mich raus (Laufzeiten etc.).

    Jens: Das von dir angesprochene Problem sehen nur sehr wenige. Wird die Aktivweiche gar zur Pegelkompression "missbraucht", gehts den Mittel- und Hochtonsystemen bei flacherer Trennung (welche viele als klanglich besser empfinden) jedoch echt an die Substanz. Sidechain mit Eq für den Limiter wäre schön, ein reiners Begrenzen vor den jeweiligen Low-Cuts reicht nicht so ganz, grad diese Systeme verdauen ja nicht ansatzweise unter ihren Grenzfrequenzen Nennleistung. Da müßte man mit einen wie auch immer gearteten EQ sogar deutlich mehr als nur den Filterabfall "ausgleichen".

    Grüße
    Mattias

    Zitat von "mattias bost"

    wenn es dir jedoch ganz elemtar um den Schutz das Basssystems geht, kannst dir beim DCX damit mehr Reserve schaffen, indem du schonmal mit 48dB/Okt nach unten "absägst"

    Nein, das ist ein häufiges Missverständnis. 48 dB/oct ist nicht zwangsläufig sicherer als 24 dB/oct. Bei einem beitbandigen Signal (Rauschen) ist die Belastung des Lautsprechers in beiden Fällen exakt gleich (kann man sehr schön sehen, wenn man sich den Ausgangspegel anschaut und dabei die Steilheit ändert). Das, was man bei einem steileren Filter unterhalb der Trennfrequenz "wegsägt", packt man oberhalb wieder drauf.

    Hallo Volker,

    hinsichtlich der elektrischen Belastung haste recht, aber Benjamin gings drum unterhalb der Grenzfrequenz möglichst viel "wegzusägen", damit dort keine zu großen Auslenkungen (z.B. untere Nebenreso der BR) passieren. Durch das steilere Filter genügt (meist) nicht mehr der Headroom vor dem Filterweg, um niedrige Frequenzen so hoch durchs Gerät zu bringen, daß noch eine Vollaussteuerung nach dem Filter möglich wird. Ich war in meiner Ausgangsformulierung wohl nicht präzise genug, hätte vielleicht wiederholen sollen, daß ich mit "Schutz des Basssystems" ganz gezielt nur die zu hohe Auslenkung durch zu hohe Pegel zu zu niedrigen Frequenzen hin meinte (seine beispielhaft gewählten 30Hz).

    Grüße
    Mattias

    p.s.: Wobei verschiedene Steilheiten hinsichtlich der elektrischen Belastung AM CHASSIS auch nicht 100% gleiche Werte liefern, da z.B. bei BR bei geringer (oder keiner) Steilheit die untere Nebenreso bei breitbandigem Signal (Rauschen) mehr Spannungspegel(-anteile) bekommt, aufgrund der dortigen hohen Impedanz insgesamt weniger Strom fließt und dadurch das Chassis thermisch weniger belastet wird. Hohe Steilheit sorgt gar dafür, daß bei breitbandigem Signal nur noch die obere Nebenreso im Nutzband liegt, die niedrige Impedanz auf der Tuningreso nimmt einen größeren Anteil im Nutzband ein, es fließt insgesamt mehr Strom und somit liegt da sogar eine höhere elektrische Belastung vor. Zugegeben, das wird schon Rosinenzählerei, sollte aber mal jemand auf die Idee kommen seine BR mit nem Mal schmalbandig nur auf der Tuningfrequenz zu betreiben, die er vorher "breitbandig" betrieben hat, könnst bei gleichen Grenzpegeln schon zum Exitus führen.

    Jop, so die (fast) ideale Lösung zur Hubbegrenzzung, ne Nachbildung des Hubfrequenzganges im Sidechain und nur das als Bezugsgröße des Peak-Limiters. Dann noch nen RMS-Limiter im Ausgang für die Dauerbelastung und das ganze wird rel. schußsicher. Nur das "Billig-DCX" streicht da die Fahnen. In ähnlicher Art machen das doch aufwendige Systemcontroller, die mit Boxentypen(-modellen) gefüttert werden, oder?

    Kleine Nachteil hats selbst dies Verfahren, Serienstreuung, Alterung, Aufstellort, Stacken (veränderter Strahlungswiderstand, eher unkritisch) sowie DC-Displacement, Umgebungstemperatur etc. werden nicht erfaßt.

    Grüße
    Mattias

    Ja, ein sehr guter Artikel. Im Prinzip war es das, worauf ich hinaus wollte. Allerdings habe ich nie in Betracht gezogen, den Hochpass gänzlich außen vorzulassen. Hauptsächlich, weil ich den Hochpass auch zur Abgrenzung des Nutzbandes haben möchte, sonst könnten sehr tieffrequente Signalanteile den gesammten Bassbereich "behindern". Aber auch da ließe sich wieder tricksen. Der Aufwand wird allerdings nicht gerade geringer. Da ich noch eine Mediamatrix rumliegen habe (allem Anschein nach das System, womit Mr. Hughes seine Sidechain-Grafik erstellt hat), werde ich das mal ausprobieren. Leider ist das System zu "unkompakt", um damit dauerhaft auf die Straße zu gehen. Es wird wohl noch eine gute Weile dauern, bis solche Funktionen in generischen Controllern zu finden sein werden... Und wieder eine Funktion mehr für die Wunschfeatureliste :)