Verständnisfrage: Wie funktionieren Cardioid Systeme mit zwei Subwoofern?

[MackieDRM]

Moin zusammen,

ich habe eine Verständnisfrage zum Thema Cardioid und hoffe hier kann es mir jemand verständlich machen.

Wozu das Ganze eingesetzt wird ist klar. Dass es funktioniert, weiß ich auch.

Mir ist aber nicht so ganz klar warum. Grob gesagt stelle ich 2 Subwoofer Rücken an Rücken (oder nebeneinander), sodass die Treiber voneinander weg zeigen. Einer der Subwoofer wird mit einem 180° Phasengedrehten Signal gefüttert, der andere mit dem normalen Signal (0°).

Nun addiert sich das Signal der beiden auf der Vorderseite und dividiert auf der Rückseite.

Nun zu meiner Frage: Aber wo ist hinten und vorne? Und warum ist auf der einen Seite hinten und auf der anderen Vorne? Wie wird festgelegt bzw. woher "wissen" die Subwoofer (bei 2 Subwoofern) wo das Publikum ist und wo die Bühne steht? Also auf welcher Seite ausgelöscht wird und auf welcher nicht?
Nur an der Phasendrehung kann es nicht liegen. Ich könnte auch alle nach vorne gerichteten Lautsprecher um 180° in der Phase drehen. Solange alle Lautsprecher gleich sind, macht es keinen Unterschied.

Ist bestimmt ganz simpel. Vielleicht kann mir jemand auf die Sprünge helfen.

Ihc hab den Titel mal etwas aufgebohrt und das ganze zum PA Knowhow verschoben, da es sich ja um eine allgemeinere Frage handelt.

 

[the flix]

Du hast das Delay vergessen, dass einer der Subs bekommt.

 

[yamaha4711]

Schau mal nach Huygenssches Wellenprinzip. Dies ist die Grundlage.

(Schall)Wellen interferieren, dabei addieren sich die Amplituden.
Dividieren tun sie sich nicht. Allerhöchstens subtrahieren, wobei dies auch eine Addition mit entgegengesetzem Vorzeichen ist.

Der LS "weiß" nicht wo vorne oder hinten ist. Dies ist dem LS zu ziemlich einerlei. Allerdings weißt du es und deswegen richtest du das Setup auch entsprechend ein.

Infos dazu wie das funktioniert hier im Forum (Suche) oder
https://www.production-partner.de/basics/subwoofer-anordnung-der-bass-das-rudeltier/
https://www.jobst-audio.de/sonstigestut/160-aufstellung-abstrahlung-im-bassbereich

 

[MackieDRM]

Du hast das Delay vergessen, dass einer der Subs bekommt.

Du vergisst, dass ein Delay auch nur eine Phasenverschiebung ist.

Schau mal nach Huygenssches Wellenprinzip. Dies ist die Grundlage.

(Schall)Wellen interferieren, dabei addieren sich die Amplituden.
Dividieren tun sie sich nicht. Allerhöchstens subtrahieren, wobei dies auch eine Addition mit entgegengesetzem Vorzeichen ist.

Der LS "weiß" nicht wo vorne oder hinten ist. Dies ist dem LS zu ziemlich einerlei. Allerdings weißt du es und deswegen richtest du das Setup auch entsprechend ein.

Infos dazu wie das funktioniert hier im Forum (Suche) oder
https://www.production-partner.de/basics/subwoofer-anordnung-der-bass-das-rudeltier/
https://www.jobst-audio.de/sonstigestut/160-aufstellung-abstrahlung-im-bassbereich

Danke für die Links. Leider beantwortet keiner davon mein Frage.
Ich habe schon "Division" gemeint.

Bei 3 Bässen Richtung Publikum und einem Bass Richtung Bühne verstehe ich das ja noch.

Bei 1 Bass Richtung Publikum und einem Richtung Bühne verstehe ich weiterhin nicht an welcher Stelle festgelegt wird welche Seite die des Publikums und welche Seite die der Bühne ist.

 

[yamaha4711]

Ich habe schon "Division" gemeint.

Dies solltest du uns erklären.

Leider beantwortet keiner davon mein Frage.

Dies ist schade, da es grundsätzliche Wellenphysik Klasse 8 ist.

Bei 3 Bässen Richtung Publikum und einem Bass Richtung Bühne verstehe ich das ja noch.

Weshalb dann nicht bei 2, 4 und n Bässen? Ist immer dasselbe Prinzip, egal ob man nun
CSA oder auch EFA macht. Selbst bei curved Arrays ist es dasselbe Prinzip und die Zahnlücke/Monocluster ist ein trivialer Spezialfall.

Mehr Input gibt es noch
https://paforum.de/forum/index.php?thread/91170-csa-bässe/
https://www.musiker-board.de/threads/cardioid-subwoofer.465914/
und vieles mehr: Suchfunktion hier und Google.

Kollege Holtmeyer hat da auch eine Abhandlung geschrieben:
https://volkerholtmeyer.chayns.net/publikationen?
csa hier
https://volkerholtmeyer.chayns.net/blogSubs2Kopie?

 

[Technika]

Du hast das Delay vergessen, dass einer der Subs bekommt.

Genau so sieht es aus. Der Schall macht ja bekanntlich grob über den Daumen 344m/s. Wenn du die dann durch z.b. 60hz teilst, bekommst du die Wellenlänge (344/60=5,73m).
Jetz hast du die Phase ja schon gedreht (180 grad), brauchst also nur noch die Hälfte an delayzeit um eine auslöschung nach hinten und eine Addition nach vorne zu bekommen. Mir hilft sonst aufmalen (einigermaßen maßstabsgetreu) immer gut um das nachvollziehen zu können.

 

[MackieDRM]

Dies solltest du uns erklären.


Dies ist schade, da es grundsätzliche Wellenphysik Klasse 8 ist.


Weshalb dann nicht bei 2, 4 und n Bässen? Ist immer dasselbe Prinzip, egal ob man nun
CSA oder auch EFA macht. Selbst bei curved Arrays ist es dasselbe Prinzip und die Zahnlücke/Monocluster ist ein trivialer Spezialfall.

Mehr Input gibt es noch
https://paforum.de/forum/index.php?thread/91170-csa-bässe/
https://www.musiker-board.de/threads/cardioid-subwoofer.465914/
und vieles mehr: Suchfunktion hier und Google.

Kollege Holtmeyer hat da auch eine Abhandlung geschrieben:
https://volkerholtmeyer.chayns.net/publikationen?
csa hier
https://volkerholtmeyer.chayns.net/blogSubs2Kopie?

Außer Stammtischparolen und Link gespamme kommt von dir nichts wie es aussieht? Passt. Trotzdem danke.

Das ist mir alles bekannt. Leider scheint es dir nicht möglich zu sein auf eine simple Frage zu antworten: Wie funktioniert das bei genau 2 Bässen?

Genau so sieht es aus. Der Schall macht ja bekanntlich grob über den Daumen 344m/s. Wenn du die dann durch z.b. 60hz teilst, bekommst du die Wellenlänge (344/60=5,73m).
Jetz hast du die Phase ja schon gedreht (180 grad), brauchst also nur noch die Hälfte an delayzeit um eine auslöschung nach hinten und eine Addition nach vorne zu bekommen. Mir hilft sonst aufmalen (einigermaßen maßstabsgetreu) immer gut um das nachvollziehen zu können.

Exakt. Liegt an den Delays, bzw. an der zusätzlichen Phasenverschiebung. Damit legt man fest in welche Richtung addiert und in welche ausgelöscht wird. (180° + oder - x). Kurz und knackig von dir erklärt. Habs nun verstanden. Danke.

 

[skyworker]

Du vergisst, dass ein Delay auch nur eine Phasenverschiebung ist.

Äh... Nein!

Der grundsätzliche Trick hinter all den Basisvarianten ist, nach vorne eine möglichst vollständige Adition und nach hinten eine möglichst vollständige Subtraktion der Wellen zu erreichen. In der Theorie klappt das, in der Praxis nur zum Teil - aber immerhin so gut, dass der Nutzwert hilfreich ist.
Erreicht wird das einmal durch eine Drehung der Polarität oder eine Verschiebung der Phase und ein Delay - in der Summe erreichen so die Wellen des "rückwärts" strahlenden Lautsprechers die des "vorwärts" strahlenden Lautsprechers mit maximaler Addition - in der entgegengesetzten Richtung mit maximaler Auslöschung. Wie viele Lautsprecher daran beteiligt sind, ist zunächst unerheblich. Je mehr es werden, desto größer wird aber auch der Bereich, in dem das nicht mehr oder nicht mehr gut funktioniert, ohne dass es aufwändig kontrolliert wird.

 

[MackieDRM]

Äh... Nein!

Äh... Doch!

 

[Mfk0815]

Wenn ich mich noch richtig erinnere gibts eine Phasenverschiebung, die durch ein Delay entstehen kann und eine Phasenumkehr, also das negieren der Polarität. Das Cardoidsystem benutzt beides. Die Phasenumkehr wirkt sich auf alle übertragenen Frequenzen gleichermaßen aus. Die Phasenverschiebung kann nur bei genau einer Frequenz gleich aussehen.

Einer der Subwoofer wird mit einem 180° Phasengedrehten Signal gefüttert

Das ist eben eine Phasenumkehr und keine -verschiebung.
siehe auch https://de.wikipedia.org/wiki/Phasenumkehr

 

[Technika]

Genau. Phase invertierten und Phase verschieben sind zwei unterschiedliche Sachen. Vor allem was frequenzabhängigkeit angeht, so ist es beim invertieren egal (wird alles gedreht um 180 grad), beim verschieben macht das große Unterschiede.

 

[MackieDRM]

Nicht wirklich. Phase invertieren ist nichts anderes als eine 180° Phasenverschiebung.

Ein Delay macht nichts anderes als den "Startpunkt" des Sinus gegenüber einem anderen Signal zu verschieben. Das Delta aus den 2 Signalen ist die Phasenverschiebung.

Warum sich der Schalter zum Phase invertieren (in Grad) und dann ein Delay in ms eingebürgert hat: Keine Ahnung. Vermutlich weil man ein benötigtes Delay in ms (aufgrund einer Entfernung zum Lautsprecher in Metern) sehr leicht berechnen kann.

 

[skyworker]

Bei Sinus alles richtig.

 

[MackieDRM]

Bei Sinus alles richtig.

Musik ist auch nur ein Summensignal aus vielen Sinusschwingungen.

 

[Mfk0815]

Nicht wirklich. Phase invertieren ist nichts anderes als eine 180° Phasenverschiebung.

Oh Mann, du weigerst dich vehement, alles zu lesen. ich hab doch schon den gravierenden Unterschied erklärt.
bei ein Phasenumkehr invertieren ALLE Frequenzen, das gesamte Signal, um exakt 180 Grad. Also egal ob du dir 50, 80, 100 Hz ansiehst, alle sind exakt um 180 Grad gedreht, invertiert.
verzögerst du das Signal um Lambda/2 fur, sagen wir 100 Hz, dann wird zwar genau diese Frequenz um 180 Grad invertiert, für alle anderen und seien es nur 101 oder 99 Hz sind das nicht mehr 180 Grad. Die Phasenverschiebung kann dann je nach Frequenz zwischen 0 und 360 Grad ergeben.
wenn du das nicht glaubst dann kannst du dir jas ja alles selber ausrechnen.
und dein Diagramm ist für gegenphasige Lautsprecher, also auch eine Phasenumkehr und keine -verschiebung.
Genau diese beiden unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften werden übrigens dafür verwendet um den beiden Speakern quasi beizubringen wo „vorne“ und „hinten“ ist. Ob du es nun uns glaubst oder nicht. Der Physik ist das ohnehin egal.

 

[MackieDRM]

Was du schreibst ist natürlich völlig richtig, wenn wir von vielen verschiedenen Frequenzen reden.

Was bei Musik der Fall ist. Ich hab mich da gedanklich zu sehr auf einen Sinus versteift.

 

[LoboMix]

Auch für die Betrachtung eines Sinus gilt, dass eine Umpolung keine Phasenverschiebung ist, denn eine Phasenverschiebung muss eine Zeit-Komponente enthalten, was bei einer Umpolung generell nicht gegeben ist.
Über die Vermischung von "Umpolung" und "Phase" konnte sich schon E. Sengpiel aufregen (Abschnitt zur Verpolung weiter unten im folgenden Link):
http://www.sengpielaudio.com/Rechner-LaufzeitPhase.htm

 

[chris_kah]

Leider ist es so, dass durch konsequent falsche Verwendung von Begriffen sich das Falsche etabliert.
Auf vielen Subwoofern steht "180 Grad Phase" statt "invert" oder pahse invert" für die Umpolung.

Delay ist eine feste Zeitverschiebung. Die Phasenverschiebung bei einem festen Delay ist frequenzabhängig.

(Bei den Gitarren hat sich die falsche Verwendung von Tremolo und Vibrato eingebürgert)

gedanklich zu sehr auf einen Sinus versteift

vor allem auf eine Frequenz, was hier der Denkfehler war.

 

[EDE-WOLF]

Himmel... Gefühlt 2 Jahre nicht hier gewesen und immernoch die gleichen Diskussionen
Aber in der Tat: "Cardio" ist auf ner lapidar theoretische Ebene kaum zu erklären...
Cardio lebt auch (!!!!) Davon, dass Bässe eben KEINE idealen Kugelstrahler sind... Ich hab gerade Urlaub, ich versuch die Tage Mal ne geeignete Simu zu bauen...

Und ja: "phase invert" ist eine frequenzunabhängige Phasenverschiebung um 180°...
Und ja auch bei einem idealen sinus ist Phasenverschiebung um 180° und verpolung das selbe...

Beitrag automatisch zusammengefügt: 03.07.22

Über die Vermischung von "Umpolung" und "Phase" konnte sich schon E. Sengpiel aufregen (Abschnitt zur Verpolung weiter unten im folgenden Link):
http://www.sengpielaudio.com/Rechner-LaufzeitPhase.htm

Und er hat es selbst nicht verstanden

 

[Reinhard]

Wenn ich mich noch richtig erinnere gibts eine Phasenverschiebung, die durch ein Delay entstehen kann und eine Phasenumkehr, also das negieren der Polarität.

So ist es. Wird von "Fachleuten" aus dem Bereich Musik gerne gleichgesetzt. Zum Cardioidtrahler ist zu sagen, dass das Delay auf den Abstand der Zentren der Wellenstehung angepasst werden muss. Das ist für den weiten Frequenzbereich so ziemlich die Membran, für den Tieftonbereich ein Mittelding aus Membran und Zentrum des Luftresonanzvolumens. Meines Erachtens muss man bei der Phasenumkehr aufpassen, wie die Subs orientiert sind: Manche Hersteller produzieren down fire Subs, bei denen das SO nicht funktionieren wird.