Time Alignment vs. Phase Alignment

[Calaway65]

Mal wieder was für die Experten unter euch.

Bisher dachte ich immer, die Vorgehensweise bei der Einrichtung einer Beschallungsanlage sei folgende:

Schritt 1: Von Tops und Subs eine Impulsmessung machen und dann via Delay die "schnelleren Boxen" (also i.d.R. die Tops) so verzögern, dass die Laufzeitunterschiede (seien sie nun konstruktionsbedingt, durch die Positionierung der Boxen etc.) zwischen Tops und Subs ausgeglichen werden.

Schritt 2: Sich angucken, ob man im Übergangsbereich Probleme mit Auslöschungen hat und ggf. mit Allpass-Filtern ausgleichen.


Googlet man aber nach "Time Alignment" stößt man zuerst auf dieses PDF: http://www.take-sat.de/download/timealignment.pdf

In der dort beschriebenen Vorgehensweise wird quasi die Phase über ein Delay angepasst, wobei die Laufzeitunterschiede der Boxen unbeachtet bleiben obwohl es am Anfang heißt das Ziel des Ganzen sei die Laufzeitanpassung!?

Klar, die Phase kann man per Delay anpassen, aber eine gleichzeitige Laufzeitanpassung kann das doch nur sein, wenn sowohl Sub wie auch Top denselben Phasengang aufweisen (was ich für, vorsichtig augedrückt, ziemlich unwahrscheinlich halte ).


Wo liegt also mein Denkfehler (ich unterstelle jetzt nämlich erstmal, dass ich etwas falsch verstanden habe )?

 

[HenrySalayne]

Die Phase kann nicht per Delay angepasst werden, bzw. nur für eine Frequenz. Genau das wird in diesem Paper gemacht: Die Phase für die Übergangsfrequenz wird eingestellt. Aber gerade beim im Paper angesprochenen DCX2496 kann man die Phase direkt einstellen...

 

[Calaway65]

Die Phase kann nicht per Delay angepasst werden, bzw. nur für eine Frequenz.

Ok, das hab ich doof ausgedrückt, aber das ist natürlich klar.

Also war meine Überlegung doch nicht so verkehrt, dass das, was der Typ da beschreibt mit Laufzeitanpassung nichts zu tun hat!?

 

[RaumKlang]

Die schönste und perfekteste Laufzeitanpassung zwischen zwei Lautsprechern bringt Dir nichts, wenn die Phasenlage im Übergangsbereich nicht passt.
Die Anpassung zwischen Sub und Top baut immer auf drei Pfeiler bzw. einen Kompromiss aus:
- Laufzeit
- Phase
- Frequenzgang

Optimiert man auf reine Laufzeit, kann es passieren, dass im Übergangsbereich Buckel oder Auslöschungen im Frequenzgang auftreten, obwohl der einzelne Lautsprecher in diesem Bereich einen völlig flachen Frequenzgang aufweist.
Problem dabei ist die Phasenlage der beiden Signale. Liefert z.B. der Sub bei augenscheinlich passendem Delay 180° bei 150Hz während das Top hier bei 0° liegt, ergibt sich dort eine wunderbare Auslöschung (Extrembeispiel).

Es gibt unterschiedliche Herangehensweisen an dieses Problem:
A) Man trennt nach Messergebnis oder Gutdünken bei passender Frequenz und schraubt dann so lange mit Allpass und/oder Delay an den Wegen, bis die Phase im Übergangsbereich passt. Danach wird man feststellen, dass das Delta der absoluten Laufzeit u.U. nicht 0 ist. Sofern die Lautsprecher im Übergangsbereich halbwegs linear arbeiten, sollte das vom Frequenzgang her dennoch passen.

B) Man misst die absolute Laufzeit und schiebt solange das Delay der Wege durch die Gegend, bis das Delta 0 ist. Mit etwas Pech ergibt sich dadurch eine Phasendifferenz zwischen den Wegen, die zu Buckeln oder Löchern im Frequenzgang führt. Die kann man zwar mit Filtern ausgleichen, allerdings verschenkt man dabei Leistungspotenzial und wird nicht unbedingt ein klanglich hervorragendes Ergebnis erhalten.

C) Man misst die einzelnen Wege und das Gesamtbild und schraubt so lange an Crossover, EQ und Delay, bis der Übergangsbereich halbwegs glatt ist.
Auch hier verschenkt man u.U. wertvolle Leistung durch falsche Phasenlage und erhält Laufzeitunterschiede die größer als nötig ausfallen.

Meine persönliche Herangehensweise ist eine Mischung aus A und B mit kleinen Anteilen C, wobei ich idR. mit B anfange und danach wie in A die Phasenlage anpasse.
Meine Hörerfahrung bringt mich nämlich zu dem Ergebnis, dass eine saubere Phasenlage im Übergangsbereich wichtiger ist als ein absolut linearer Frequenzgang des Gesamtsystems oder eine auf die Milisekunde passende Laufzeit der einzelnen Lautsprecher.
Für Quick&Dirty reicht idR. erstmal eine Laufzeitanpassung - das Optimum wird man damit alleine aber nicht erhalten.

 

[Calaway65]

Meine persönliche Herangehensweise ist eine Mischung aus A und B mit kleinen Anteilen C, wobei ich idR. mit B anfange und danach wie in A die Phasenlage anpasse.

Entspricht das nicht so ziemlich dem, was ich schon geschrieben hatte?

Schritt 1: Von Tops und Subs eine Impulsmessung machen und dann via Delay die "schnelleren Boxen" (also i.d.R. die Tops) so verzögern, dass die Laufzeitunterschiede (seien sie nun konstruktionsbedingt, durch die Positionierung der Boxen etc.) zwischen Tops und Subs ausgeglichen werden.

Schritt 2: Sich angucken, ob man im Übergangsbereich Probleme mit Auslöschungen hat und ggf. mit Allpass-Filtern ausgleichen.

Was mich allerdings ein wenig wundert:

B) Man misst die absolute Laufzeit und schiebt solange das Delay der Wege durch die Gegend, bis das Delta 0 ist. Mit etwas Pech ergibt sich dadurch eine Phasendifferenz zwischen den Wegen, die zu Buckeln oder Löchern im Frequenzgang führt. Die kann man zwar mit Filtern ausgleichen, allerdings verschenkt man dabei Leistungspotenzial und wird nicht unbedingt ein klanglich hervorragendes Ergebnis erhalten.

Inwiefern bringen Allpass-Filter denn einen Leistungsverlust mit sich?

 

[RaumKlang]

Inwiefern bringen Allpass-Filter denn einen Leistungsverlust mit sich?

Das Filter an sich nicht - aber die Phasenlage zwischen den Boxen. Eine saubere Ankopplung sollte das vorhandene Potenzial jedes Lautsprechers optimal nutzen. Zwar bekommt man das auch anders hingebogen, verschenkt aber u.U. Schalldruck, wenn man die phasenbedingten Löcher mit Filtern stopft, statt es nochmal neu zu machen

 

[Calaway65]

Hm, das hab ich jetzt immer noch nicht so ganz verstanden.

Das Filter an sich nicht - aber die Phasenlage zwischen den Boxen.

Und genau die wird doch mit Allpass-Filtern angepasst!? Irgendwie passt da für mich das Bild mit "phasenbedingte Löcher stopfen" auch nicht wirklich; das wäre für mich der Versuch die phasenbedingten Löcher mit einem EQ (also Glockenfiltern) wieder reinzuschrauben. Der Allpass-Filter bekämpft das Problem doch aber da wo es entsteht: Er korrigiert die Phasenlage zwischen den Boxen.

Oder hab ich da was falsch verstanden?

 

[RaumKlang]

Wo holst Du denn den Allpass her? Ich sprach von ordinären Glocken...

 

[anditom]

To make a long story short: Einfach mal die absoluten (Lauf-)Zeiten vergessen die gibt es nämlich nicht. Jeder Lautsprecher hat einen Phasengang der bei einem minimalphasigen System (welches in der Regel eine obere und untere Grenzfrequenz besitzt), welches nicht FIR oder Allpass entzerrt wurde nicht linear ist.
Was man mit einfachen Filtern und Delay machen kann ist eine möglichst gute Übereinstimmung der Phase von zwei verschiedenen Lautsprechern im Crossoverbereich. Was eine Oktave darüber und darunter passiert ist ja egal, weil dann der Amplitudengang des anderen System schon stark abgefallen ist, wenn wir mal von 24db/Oct ausgehen.

Man such also ein Delay (welches je nach Trennfrequenz und Filterfunktion sich auch nochmal mit verändert), welches die Phase von beiden Systemen so im Bereich von +-pi/4 bis maximal +-pi/2 hält um gute Summierung im Frequenzgang zu erreichen. Und tata automatisch wird die Impulsantwort auch gut, wenn die Systeme alleine in ihrem jeweiligen Bereich vor allem schon nicht zu viel Phasendrehung verursacht haben.

 

[Calaway65]

Dann scheinen wir an einander vorbei geredet zu haben, denn ich war die ganze Zeit bei Allpass-Filtern.

Dass ein Loch, dass von der Phase in den Frequenzgang gerissen wird, mit einem Glockenfilter nicht vernünftig zu stopfen ist, dürfte denke ich klar sein.


Im Grunde scheinen wir uns also einig zu sein: Erst die Laufzeit anpassen und wenn es dann im Übergangsbereich Probleme mit der Phase gibt, den einen oder anderen Allpass-Filter setzen.


Edit:

To make a long story short: Einfach mal die absoluten (Lauf-)Zeiten vergessen die gibt es nämlich nicht.

Was heißt hier die gibt es nicht? Erst mal braucht jeder Lautsprecher unterschiedlich lange zum einschwingen und dann haben wir auch noch die ominöse Gruppenlaufzeit, die ja, vereinfacht gesagt, ein individuelles Delay für jeden Lautsprecher ist.

 

[dodl]

Phase vor "absoluter" Laufzeit sag ich immer. Wir schicken ja in der Praxis keine einsamen Halbwellen da rein.
Also schau ich, dass die Phase im Uebergangsbereich passt. Idealerweise so, wie im Paper beschrieben. Also halbwegs gleichlaufend ueber ne Oktave (oft genug Wunschvorstellung). Innerhalb 90° lässt sich meistens machen, passt natuerlich auch.

dodl'sche Q&D Alternative: akustische Messung grad so im Fernfeld, HT verpolt. Mit dem Delay spielen bis maximalem, schmalen Einbruch. HT wieder korrekt gepolt. Nochmal messen. In 99% der Faelle perfect flat in der Response. Geht auch mit Bass zum Top. Reflexionen lassen sich gut vom interessanten Einbruch unterscheiden, falls man indoor messen muss.
Rein die Laufzeit anzupassen bringt nichts, wenn die Verläufe der Phase grob unterschiedlich sind. Dann gibts trotz vermeintlich perfektem Delay Löcher. Drum nehm ich gern das System wie es nunmal ist und schau, dass ich mit der Phase im Rahmen bleibe. Sofern die passt und ueber eine vertretbare Bandbreite halbwegs in Einklang verläuft, trenn ich auch gern sehr flach, wenn es die Chassis zulassen. Hab aber auch keine Hemmungen mit suboptimalen Verläufen zu arbeiten und mit 48db zu trennen.

Ich wuerd also deinen Punkt 2 vor den Punkt 1 setzen, weils mich beim Einschwingverhalten realer Treiber nicht im geringsten interessiert, ob ich auf der Zeitachse 1/2 Lambda im Bass nachhinke, solange es sich pegelmässig addiert.

cu
martin

 

[topo]

Mit Hilfe der Autoalign Funktion bei dem Behringer DCX kann man Delay und Phase halbwegs gut (in den meisten Fällen) automatisch einstellen lassen.
Gerade bei Open Air Gigs habe ich damit gute Erfahrungen gemacht. Es brachte eigentlich immer eine deutlich wahrnehmbare Soundverbesserung.

Topo

 

[Bruce_will_es]

...automatisch einstellen lassen.

ne ne, alles automatisch wo kommen wir denn da hin

dann kann ich mich ja gleich hier darauf legen

https://www.musiker-board.de/attach...tos-euren-arbeitsplaetzen-20120713_180727.jpg

 

[Broadwoaschd]

Was eine Oktave darüber und darunter passiert ist ja egal, weil dann der Amplitudengang des anderen System schon stark abgefallen ist, wenn wir mal von 24db/Oct ausgehen.

Ich bin zwar kein Systemer, aber rein von der Logik haben wir es bei Musik mit dynamischen Material zu tun. Die akustische Trennfrequenz ändert sich dauernd während der Musik. Habe ich ein System, welches pèr sé schon auf einen ähnlichen Phasengang für alle Lautsprecher hin entwickelt wurde, und passe ich hier noch die Phase an, habe ich in der Musik ein besseres Ansprechverhalten.
Man stelle sich vor, im Musikstück geht immer wieder ein Bandpasssweep von 70Hz bis 200Hz hoch und runter. Hier verändert die "Musik" die akustischen Trennfrequenzen. Ein System, dessen Phase nur im Übergangsbereich passt, wird damit Probleme bekommen. passt die Phase im kompletten Übertragungsbereich werde ich keine negativen Effekte vernehmen.

Oder sehe ich das falsch?

 

[dodl]

Die akustische Trennfrequenz verschiebst du nur, wenn du einen der Wege pegelmässig veraenderst. Also zb die Baesse am Controler deutlich lauter. Das wuerde die akustische Trennfrequenz etwas nach oben schieben, je nach Flanke aber nur unwesentlich. Verläuft die Phase tatsaechlich ueber ne Oktave parallel, dann gibts in der Praxis keine Probleme.

cu
martin

edit: hab grad erst kapiert worauf du hinaus willst und muss gestehen, da muss ich jetzt selbst drueber nachdenken...

 

[Broadwoaschd]

Die akustische Trennfrequenz verschiebst du nur, wenn du einen der Wege pegelmässig veraenderst.

Wie gesagt, ich hab ja kein rosa Rauschen wenn ich Musik abspiele.

Nehmen wir an, ich habe eine Trennfrequenz von rund 400 Hz, hier habe ich ständig wechselnde Pegelverhältnisse beim Reden im Grundtonbereich. Beim Sprechen wechselt in dem Gedankenspiel ständig die "Herkunft" des Hauptschalls zwischen Bass und Hochtönr, oder wie auch immer wir die wiedergebenden Lautsprecher nennen wollen
Ich weiß nicht, ist ein schwieriges Unterfangen, und ich habe das Gefühl ich verfolge einen falschen Gedanken, weil sich darüber offensichtlich noch niemand gedanken gemacht hat oder man nichts zu findet.

 

[EDE-WOLF]

ich versteh deinen Gedanken nicht?!?

das was langläufig unter "akustischer Grenzfrequenz" verstanden wird ist die Frequenz, bei der die Übertragungsfunktionen von Topteil und Bass betragsmäßig den gleichen Wert liefern?!?!

Das ist vollkommen unabhängig vom Audiomaterial?!?

Ergo: verstehe nicht.

Zum Ersteller: So wie du machst ist schon richtig

mit delays änder ich lediglich die "Steigung" (ich addiere formal auf den Phasengang -2 pi f T drauf) mit nem allpass kann ich "quasi wahllos" in irgendeiner Art und weise nichtlinear in den Phasengang eingreifen.
Sehe ich also ein "unterschiedliches gefälle" der phasengänge kann ich das erstmal mit einem Delay versuchen anzupassen. Alles weitere muss ich dann mit "echten Filtern" machen

 

[Calaway65]

Zum Ersteller: So wie du machst ist schon richtig

Ok, hatte ehrlicherweise schon wieder ein bisschen das Grübeln gekriegt, nachdem was dodl geschrieben hatte; hatte aber von Anfang an das Gefühl, dass das eine oder andere in dodls Vorgehensweise nicht so ganz passt.....

Nicht, dass ich damit sagen wollte, das sie nicht funktioniert, der Logik nach macht es für mich aber keinen Sinn, erst die Phase anzupassen und dann nach Bedarf die Laufzeit.

 

[EDE-WOLF]

nö stimmt

aber wie gesagt: oft reicht es mit dem thema halbwegs pragmatisch umzugehen, frei nach dem motto "einfach mal drehen und messen"

das vermeintlich delay was sich so messen lässt wird im allemeinen per kreuzkorrelationsfunktionen bestimmt, die auch bei sehr "strangen" phasengängen nicht unbedingt mehr zum "echten" delay (so das überhaupt noch dann sinnvoll definierbar ist) führen...

 

[Calaway65]

das vermeintlich delay was sich so messen lässt wird im allemeinen per kreuzkorrelationsfunktionen bestimmt, die auch bei sehr "strangen" phasengängen nicht unbedingt mehr zum "echten" delay (so das überhaupt noch dann sinnvoll definierbar ist) führen...

Was auch immer mir das jetzt schon wieder sagen soll!?