zeitliche Korrektur mit Convolution - ein erster Versuch

Für einen Convolutionsfilter braucht es ordentlich Rechenpower, schließlich wird das Musiksignal vor der Wiedergabe mit einem anderen Signal (dem Filter) multipliziert. Das ist mit den meisten digitalen DSP basierten Frequenzweichen nicht  oder nur sehr eingeschränkt möglich. Dafür braucht es einen Rechner und eine hochwertige (und deshalb am besten externe) Soundkarte.

 

Im Rechner braucht es ein Programm für die Convolution. Im folgenden Beispiel ist das mit einer kostenlosen digitalen Audio Workstation: 

und einem entsprechenden plugin:

umgesetzt.

 

Der erste Versuch für ein Convolutions-Filter ist ein Filter über alles, das heißt ich habe meinen mit REW in 1m gemessenen Frequenzgang genommen:

 

 

und mit den "Trace arithmetics" von REW den Kehrwert gebildet (Funktion: 1/A):

 

 

Dieser Kehrwert dient der Entzerrung. Er kann aber so wie er ist nicht verwendet werden, denn der Lautsprecher wäre dann vom Gleichstrom bis hin zum Ultraschall entzerrt. Also muss noch ein Filter her. Also habe ich mit der EQ Funktion von REW noch eine Zielkurve erstellt:

 

 

Die Zielkurve dann (wieder mit den "Trace arithmetics") mit dem Kehrwert multipliziert, dabei kommt dann das heraus was als Filter eingesetzt wird:

 

 

Der so generierte Filter kann mit REW auf Funktion hin getestet werden, der zu erwartende Frequenzgang sollte dann so aussehen:

 

 

Und aus der originalen Sprungantwort des 4-Wege Lautsprechers:

 

 

sollte diese werden:

 

 

Das sieht ja schon recht viel versprechend aus. Deshalb habe ich das gleiche Prinzip verwendet um die Chassis selbst damit zu filtern. Damit sollten aus den in 50cm auf Achse der jeweiligen Chassis gemessenen Frequenzgänge:

 

nach Anwendung der oben beschriebenen Vorgehensweise sich die folgenden Frequenzgänge ergeben:

 

Mit dem "RMS average" aus REW zusammengeführt ergibt sich folgender Summenfrequenzgang:

 

Und jetzt kommt es wie gewünscht - die Sprungantwort der so gebildeten Summe sieht der eines Breitbänders nicht unähnlich:

 

Was bisher noch nicht berücksichtigt wurde sind die Schallentstehungsorte der einzelnen Chassis. Es galt bisher die Annahme, diese seien in der Höhe der Schallwand. Schaut man sich die Impulsspitzen der einzelnen Wege nach dem Filter etwas genauer an so fällt ein gewisser zeitlicher Versatz auf. Es besteht also noch Handlungsbedarf....

 

Zusätzlich unterscheiden sich die Entfernungen der einzelnen Wege zum Ohr, weshalb die Höhe der Zentren der Chassis über dem Fußboden zu messen sind. Ebenso die Höhe des Ohrs und auch dessen Abstand zur Schallwand. Das Ganze grafisch aufbereitet sieht dann so aus:

Cosinus Convergence Laufzeiten
Bild – 124,3 KB 31 Downloads

Der Subwoofer ist das lahmste der 4 Chassis - er muss nicht verzögert werden. Alle anderen Wege sind entsprechend ihrer Entfernung zum Ohr und zusätzlich entsprechend der Laufzeit des Filters zu verzögern. Dann sollte am Hörplatz in Ohrhöhe  eine korrekte Sprungantwort zu messen sein. Dies nachzuweisen dürfte sich nicht so einfach gestalten, denn auf dieser Entfernung stören beim Messen die Reflektionen aus dem Raum....

 

Die Lautstärke der einzelnen Wege soll nach Möglichkeit gemeinsam geregelt werden. Hier hilft das Studium der Anleitung der DAW. Es werden nach den Filtern weitere Spuren ergänzt die als Ziel für die Filter-Ausgänge dienen. Diese Spuren werden dann in eine Ordnerspur zusammengefasst mit der dann die Lautstärken synchron geregelt werden können:

 

 

Ergänzt wurde vor den Convolutionsfiltern noch ein Delay-plugin mit dem Wahlweise die Verzögerung in Millisekunden oder Sampeln eingestellt werden kann:

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