Forum: HF, Funk und Felder Dopplereffekt bei Signalwiedergabe über Lautsprecher?


von Rolf S. (audiorolf)


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Bekanntlich kommt es bei der Bewegung einer Schallquelle in Richtung der 
Schallabstahlung zu einem Dopplereffekt, weil die Wellenphase durch die 
Bewegung komprimiert oder entspannt wird, was sich beim Empfänger in 
einer Tonhöhenänderung zeigt.

Nun bewegt mich folgende Frage:

Wenn ich Signale über akustische Lautsprecher wiedergebe, ist das auch 
dann der Fall? Wie äußert sich das?

Nehmen wir an, ich mische im Mischpult zwei Frequenzen von 5kHz und 50Hz 
zusammen. Elektrisch ergibt sich dabei dasselbe, wie es mathematisch 
läuft, also eine additive Mischung.

Gebe ich aber nun die Mischung auf einen Lautsprecher, so strahlt dieser 
die 5000 Hz z.B. nach rechts ab, moduliert aber mit 50Hz deren Phase. 
Die Tonhöhe der 5kHz müsste also mit 50Hz schwanken. Mathematisch 
gesehen, ist das also ein Multiplikatives Mischprodukt.

Es sollten also die Mischfrequenzen 5050Hz und 4950Hz entstehen. Man 
korrigiere mich, wenn ich falsch liegen sollte.

Frage: Kann man das hören? Oder ist die Amplitude zu gering?

Oder entstehen andere Mischprodukte, die im echten 50Hz Ton untergehen?

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Rolf Sassinger schrieb:
> Nehmen wir an, ich mische im Mischpult zwei Frequenzen von 5kHz und 50Hz
> zusammen. Elektrisch ergibt sich dabei dasselbe, wie es mathematisch
> läuft, also eine additive Mischung.

Ja, aber keine multiplikative Mischung.  Nur bei dieser entstehen
die zusätzlichen Mischprodukte.

Aber was hat das mit dem Dopplereffekt zu tun?

von ./. (Gast)


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Der TO meint, dass die Membran im 50 Hz Takt hin- und herbewegt wird.
Dadurch wuerde, so seine Vorstellung, die 5000 Hz Schwingung einem
Dopplereffekt unterworfen.

Das wird wohl so sein, dass man es als Frequenzmodulation nachweisen
koennte. Hoeren tut man es, so die Erfahrung nicht.

von Rolf S. (audiorolf)


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Ja, es geht um den Lautsprecher. Wie ich schrieb erzeugt das Mischpult 
eine additive Mischung aus den Signalen, wie man es erwarten kann.

Der Lautsprecher "sieht" dann das Gemisch und strahlt beides ab. Die 
5kHz Welle wird durch den Hub der Membran um bis zu 1cm moduliert.

von Hans Mayer (Gast)


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Ja, das gibt es und man kann es messen.
Einer der Gründe für Mehrwege-Lautsprecher.
Bei Breitbändern und hoher Auslenkung führt es zu einem "matschigen" 
Klang.
Wenn das Gehäuse aber so gebaut ist, daß die Auslenkungen klein bleiben 
ist es wohl kein Problem.

von KGB (Gast)


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Beim Dopplereffekt wird die Wegstrecke zwischen den Nulldurchgängen 
verkürzt, bzw. verlängert. Das macht sich beim Beobachter als 
Verschiebung zu höheren, bzw. tieferen Frequenzen bemerkbar.
-- Was wäre wenn ein Feuerwehrauto auf einer Kreisbahn fährt und ich 
mich an einem Punkt dieser Kreisbahn aufhalten würde?

von npn (Gast)


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KGB schrieb:
> Beim Dopplereffekt wird die Wegstrecke zwischen den
> Nulldurchgängen
> verkürzt, bzw. verlängert. Das macht sich beim Beobachter als
> Verschiebung zu höheren, bzw. tieferen Frequenzen bemerkbar.
> -- Was wäre wenn ein Feuerwehrauto auf einer Kreisbahn fährt und ich
> mich an einem Punkt dieser Kreisbahn aufhalten würde?

Gar nichts, weil sich das Auto weder von dir weg noch zu dir hin bewegt. 
Demzufolge keine Verschiebung. Die Frequenz-Verschiebung passiert ja nur 
bei Annäherung bzw. Wegbewegen.

von Hans Mayer (Gast)


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Im obigen Beispiel bewegt sich die Membran mit 50Hz auf den Höhrer zu 
und wieder weg, also jeweils für 10ms.
z.B. während der Annäherungsphase fährt die Membran also auf den Hörer 
zu, die 5kHz werden also durch den Dopplereffekt etwas höher klingen. 
Allerdings keine 50Hz höher, sondern weniger, je nach Auslenkung.
Siehe z.B. hier:
http://www.voicepoint.de/doppler-Effekt

von Rolf S. (audiorolf)


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Na passt doch! Habe ich doch richtig gedacht. Guter Link! Danke.

Nachttrag: Eben gelesen. Leider verstehe ich die Nebenrechnung nicht. Er 
berechnet die Geschwindigkeit als Maxhub / Zeit - nimmt aber als 
mittlere Zeit die Zeit einer Halbperiode. Das fehlt wohl noch ein 
Faktor, denke ich. Der Flächeninhalt unter einem Sinusbogen war PI und 
das Mittel in einem Quadrat 0,5. Macht Faktor 1,6. Da er schon 1,5% 
ausrechnet, gelange ich zu einem Versatz von 2,5% Tonhöhe. Das ist fast 
ein Halbton.

: Bearbeitet durch User
von npn (Gast)


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Hans Mayer schrieb:
> Im obigen Beispiel bewegt sich die Membran mit 50Hz auf den Höhrer
> zu
> und wieder weg, also jeweils für 10ms.
> z.B. während der Annäherungsphase fährt die Membran also auf den Hörer
> zu, die 5kHz werden also durch den Dopplereffekt etwas höher klingen.
> Allerdings keine 50Hz höher, sondern weniger, je nach Auslenkung.
> Siehe z.B. hier:
> http://www.voicepoint.de/doppler-Effekt

Ja, der Effekt ist tatsächlich vorhanden und auch meßtechnisch 
nachweisbar, spielt aber praktisch überhaupt keine Rolle, weil er nicht 
wahrnehmbar ist. Zitat aus dem o.g. Link:
> Das bedeutet unterm Bruchstrich, daß der Dopplereffekt auch bei
> den höchsten Lautstärken des Punktstrahlers VP160 in aller Regel
> praktisch nicht wahrnehmbar ist. Das Dargelegte läßt erkennen,
> dass diesbezügliche Äußerungen mancher Autoren völlig grundlos sind.
Also kann man sagen, er ist da, führt aber nicht zu einer 
Verschlechterung oder Beeinflussung des Klangbildes.

von egonotto (Gast)


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Hallo,

die Geschwindigkeit der Lautsprechermembrane (abhängig von der 
Auslenkung) hat auch einen Einfluss.

MfG
egonotto

von Possetitjel (Gast)


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Rolf Sassinger schrieb:

> Wie ich schrieb erzeugt das Mischpult eine additive
> Mischung aus den Signalen, [...]

Vorsicht!

Audio-Leute verstehen unter "additiver Mischung" etwas
anderes als Nachrichtentechniker!

Das, was das Mischpult macht, ist im Sinne der Nachrichten-
technik überhaupt keine Mischung, das ist einfach eine
Addition der Signale. Ist widersinnig, ist aber so.

von npn (Gast)


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Possetitjel schrieb:
> Das, was das Mischpult macht, ist im Sinne der Nachrichten-
> technik überhaupt keine Mischung, das ist einfach eine
> Addition der Signale. Ist widersinnig, ist aber so.

Stimmt. Um das Chaos mal perfekt zu machen: Im Sinne der 
Nachrichtentechnik spricht man ja bei einer Addition nicht von einer 
"Mischung", sondern von einer "Überlagerung". Eine Mischung setzt ja 
eine nichtlineare Kennlinie voraus und bewirkt damit eine 
Multiplikation.
Also hier im vorliegenden Fall ist es eindeutig eine Addition. 
Einverstanden?

von Possetitjel (Gast)


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Rolf Sassinger schrieb:

> Nachttrag: Eben gelesen. Leider verstehe ich die Nebenrechnung
> nicht.

Die ist auch verkorkst - aber dem Ergebnis nach richtig.

> Er berechnet die Geschwindigkeit als Maxhub / Zeit - nimmt
> aber als mittlere Zeit die Zeit einer Halbperiode.

Ja.

> Das fehlt wohl noch ein Faktor, denke ich.

Nein: Sein Faktor 1.57 kommt von Pi/2 her.

A sei im Folgenden die maximale Auslenkung der Membran. - Der
Ort der Membran als Funktion der Zeit ist
s = A * sin(omega*t)

Die Geschwindigkeit ist die Ableitung des Ortes nach der Zeit:
v = A*omega*cos(omega*t)

Omega = 2*Pi*f.
cos(omega*t) wird bei uns gleich Eins. Es folgt also:
v = A*2Pi*f

Für A=10mm; f=80Hz folgt:
v = 10mm*2Pi*80*1/s
  = 2Pi*800mm/s
  = 5027mm/s
  = 5m/s.

> Der Flächeninhalt unter einem Sinusbogen war PI und das Mittel
> in einem Quadrat 0,5. Macht Faktor 1,6. Da er schon 1,5%
> ausrechnet, gelange ich zu einem Versatz von 2,5% Tonhöhe.
> Das ist fast ein Halbton.

Nein, die ursprünglichen 1.5% sind schon korrekt. - Ein Halbton
sind etwas 6%; der Versatz ist also ein Achtelton.

von Possetitjel (Gast)


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npn schrieb:

> Um das Chaos mal perfekt zu machen: Im Sinne der
> Nachrichtentechnik spricht man ja bei einer Addition nicht
> von einer "Mischung", sondern von einer "Überlagerung".

Noch wesentlich schlimmer: Ein "Überlagerungsempfänger"
arbeitet mit MISCHUNG !

(Deswegen habe ich den Begriff "Überlagerung" auch in meiner
Antwort vermieden - der ist auch missverständlich.)

> Eine Mischung setzt ja eine nichtlineare Kennlinie voraus
> und bewirkt damit eine Multiplikation.

Ja, klar.

Das Schlimme an der sogenannten "additiven Mischung" in der
Nachrichtentechnik ist, dass es von der Signalverarbeitung
her (auch) eine Multiplikation ist.
Ein Krampf, das Ganze... :/

> Also hier im vorliegenden Fall ist es eindeutig eine Addition.
> Einverstanden?

Selbstverständlich.

Ich wollte auch gar nicht klugscheissen; die unterschiedliche
Bedeutung von "mischen" in den verschiedenen Teilgebieten ist 
erfahrungsgemäss ein steter Quell eitler Freude...

von lrep (Gast)


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Rolf Sassinger schrieb:
> Es sollten also die Mischfrequenzen 5050Hz und 4950Hz entstehen. Man
> korrigiere mich, wenn ich falsch liegen sollte.

Neben  vielen anderen enstehen die auch.
Die Sache ist aber komplizierter als eine einfache Multiplikation im 
Zeitbereich, da es sich um eine Frequenzmodulation handelt und für die 
Lage und Größe der dabei auftretenden Seitenbänder ist dort der 
Modulationsindex verantwortlich.
Mathemathisch ist das recht anspruchsvoll, denn da stecken 
Bessel-Funktionen dahinter, die bei bestimmten Modulationsindices auch 
zum Verschwinden von Seitenbändern führen können.
Gelegentlich benutzt man diese Eigenschaft um auf einfache Weise den 
Frequenzhub zu messen.

von J. S. (engineer) Benutzerseite


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Die Sache ist bei Lautsprechern nicht so ganz einfach, weil die Membran 
nicht gleichmässig schwingt. Selbst eine starre Membran ist in der Mitte 
stärker ausgelenkt und damit schneller, als aussen, es werden also nur 
einige Winkelbereiche unter diesem Dopplereffekt leiden. Die Druckwelle 
wird sich überdies über die Distanz verflachen und etwas ausgleichen, 
d.h. die theoretisch hohen Frequenzen, die bei der Interpodulation 
entstehen, bilden sich in der Luft nicht vollständig ab, schon garn icht 
auf mehre Meter. Da gibt es sozusagen einen Tiefpass. Der Druck / bzw 
die Wirkung der Schallwelle nimmt bei 20kHz bis zu 0,5dB je Meter ab. 
Bei 10kHz etwas die Hälfte.

Trotzdem sind solche Effekte der Grund, warum man mit kleinen Membranen 
keine guten Bässe wiedergeben kann, weil die tieffrequenten Anteile die 
hochfrequenten modulieren. Je lauter der Basston, desto schärfer wird 
der Klang, was teilweise auch daran liegt, dass die Membran an ihre 
Grenze kommt und nichtlinear wird, also Oberwellen generiert. 
Andererseits werden tiefe Töne nicht nur durch die Membran selbst 
wiedergegeben, sondern auch über das schwingende Gehäuse und den 
Bassreflex, so vorhanden.

Im Übrigen sind 1/8tel Ton (siehe oben) extrem viel! Man stelle sich 
vor, ein Bass, der links auftritt, moduliert einen hohen Ton, der in der 
psychoakustischen Mitte der Lautsprecher steht, weil er aus beiden 
gleich laut herausdringt. Das gibt einen kurzen Choruseffekt, den man 
wohl nur deshalb nicht hört, weil das Ohr durch den Bass selbst 
beeindruckt / betäubt ist und eben nur ein Teil der Welle so angeregt 
wird.

Zudem dürfte das Gehirn, da einige wegrechnen. Ich meine, dass nämlich 
auch die Emmpfängermembranen wie das Trommelfell diesem Effekt 
unterliegen, wenngleich die Elongation gering sein wird und hohe 
Frequenzen auch über die Gehörknochen gehen.

Das Thema ist aber sehr interessant, weil es doch zeigt, wie wichtig 
eine gute Lautsprecherkonstruktion ist!

Im Studiobereich ist es daher durchaus vorzufinden, dass 
Basslautsprecher quer zur Front eingebaut sind, weil sie so den Klang 
ebenso erzeugen können, ohne die Front zu belasten.

: Bearbeitet durch User
von Besucher (Gast)


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Die Thematik wurde auch hier bereits schon einmal erörtert:
Beitrag "Wie kann ein Lautsprecher zur selben Zeit zwei unterschiedliche Frequenzen spielen"

von Old P. (Gast)


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./. schrieb:
> Der TO meint, dass die Membran im 50 Hz Takt hin- und herbewegt wird.
> Dadurch wuerde, so seine Vorstellung, die 5000 Hz Schwingung einem
> Dopplereffekt unterworfen.

Was wohl so ist...

> Das wird wohl so sein, dass man es als Frequenzmodulation nachweisen
> koennte. Hoeren tut man es, so die Erfahrung nicht.

Und ob! Genau sowas macht den "Klang" eines Instruments mit aus. Bei 
einer Flöte wohl weniger, bei einer Bratsche oder Pauke wohl mehr. Das 
ganze Instrument schwingt und die Seiten/das Fell aber auch.

Old-Papa

von J. S. (engineer) Benutzerseite


Angehängte Dateien:

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Also um das nochmals etwas mehr zu verdeutlichen:

Die Druckwelle des Bassanteils und des Höhenanteils gehen beim 
Lautsprecher in dieselbe Richtung. Von daher ist dies bei idealen 
Bedingungen (unendliche starre Membran) zunächst einmal eine reine 
Addition.

Wie man auf den Bildern sieht, entsteht bei jeder Wellenaddition eine 
scheinbare Kompression oder Dekompression der Welle und damit auch ein 
Anstieg der Frequenz. das ist auch bei Lautstärkemodulationen / 
Hüllkurven der Fall. Im ersten Bild sind es 3000Hz mit 600Hz bei 
gleicher Amplitude und im zweiten 3000Hz mit 60Hz, dafür 10fache 
Amplitude um einen Anstieg zu simulieren. Man erkennt ein Verschieben 
der Maxima (und je nach Sichtweise auch eines der Nullpunkte). Bei 9000 
Hz wird es besonders deutlich: Die Kurvenform wird immer 
sägezahlförmiger, d.h. das Frequenzspektrum verschiebt sich scheinbar 
hin zu höheren Frequenzen.

Real wird das aber im Ohr ähnlich getrennt, wie bei einer FFT und wieder 
in hohe Frequenz und Basswelle aufgeteilt. Nur, wenn das Signal einen 
langen gleichmäßigen Anstieg hat, wird man diese Frequenzverschiebung 
aufgrund des Gleichanteils auch wahrnehmen und auch in einer FFT kann 
man das genau so sehen.

Der echte (ausgeprägte) Dopplereffekt liegt also dann vor, wenn man den 
Lautsprecher gleichmäßig bewegen würde.

Im Unterschied zu einem statischen Lautsprecher gibt es bei einer 
(echten(?)) Dopplerwelle aus einem bewegten Lautsprecher nochmal einen 
Staudruck vor dem LS, der die Luftdichte erhöht und damit auch die 
Schallgeschwindigkeit. Das ergibt nochmal etwas andere Verhältnisse. Zum 
Beispiel ändert sich dann das Bündelungsmaß für die hohen Frequenzen. 
Bei sehr hohen Geschwindigkeiten und hohen Amplituden wird das dann 
nochmal interessanter (Ultraschallmessungen).

Zurückkommend auf die Audiolautsprechersituation sind es eher die 
begrenzte Elongationsmöglichkeit kleiner Lautsprecher bei der 
Darstellung tiefer Frequenzen (grundsätzlich nichtlinear) sowie 
umgekehrt die ungewollten hochfrequenten Partialschwingungen auf großen 
Membranen, die den Klang verzerren.

Weiter muss man berücksichtigen, dass die real verbauten Lautsprecher in 
den Boxen nicht alle Frequenzen nach vorne strahlen. Insbesondere tiefe 
Frequenzen treten auch zur Seite und durch die Wand aus. Damit 
überlagern sich unterschiedliche Schallinformationen.

Auch bei realen Instrumenten ist das so. Die Resonanzkörper bilden an 
unterschiedlichen Stellen unterschiedliche Partialschwingungen aus. Das 
macht ihre Drei-Dimensionalität aus. Richtige konstante Sinüsse gibt es 
da auf der Erzeugerseite schon nicht und von daher lassen sich 
Lautsprecherdefizite mit Labortesttönen auch leichter identifizieren, 
als mit Musik.

von lrep (Gast)


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Jürgen Schuhmacher schrieb:
> nochmal einen Staudruck vor dem LS, der die Luftdichte erhöht
> und damit auch die Schallgeschwindigkeit.

Nein, die Schallgeschwindigkeit ist vom Druck unabhängig.
Sie hängt aber von der Temperatur ab, und bei sehr hohen 
Schallintensitäten treten bei jeder Periode tatsächlich meßbare 
Temperaturschwankungen auf.

Allerdings werden die Temperaturschwankungen bei real existierenden 
Lautsprechern zu gering sein, um die Schallgeschwindigkeit merklich zu 
modulieren, denn sie verändern ja nur die Umgebungstemperatur von 
immerhin bereits etwa 300K um einen minimalem Betrag.

von Daniel A. (daniel-a)


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lrep schrieb:
> Nein, die Schallgeschwindigkeit ist vom Druck unabhängig.
> Sie hängt aber von der Temperatur ab

Die Schallgeschwindigkeit ist von der Dichte abhängig, Medien mit hoher 
Dichte wie Wasser leiten Schall (druckwellen), schneller als Medien mit 
geringer Dichte wie z.B. luft.

Sowol Temperatur als auch Druck verändern die Dichte von Medien und 
somit die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Schall, Licht, etc.

Frequenzänderungen treten dabei aber nur bei Dichteänderungen auf, und 
bei extremen Dichteänderungen, z.B. zwischen zwei Medien, kann es noch 
Reflekionen geben.

von ●DesIntegrator ●. (Firma: FULL PALATINSK) (desinfector) Benutzerseite


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durchaus interessante Frage. Jetzt müsste man mal schauen:
Würde man einen Unterschied hören wenn man statt 5kHz und 50Hz auf einen 
Lautsprecher diese Freq auf 2 getrennte LS gibt. naürlich baugleiche

dazu müsste man das aber innerhalb kürzester Zeit umschalten können.
und nicht erst zwischen 2 Anordnungen fliegend umverdrahten/Umbauen etc. 
Dann hat man längst vergessen, wie sich das vorherige noch angehört hat.

von lrep (Gast)


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Daniel A. schrieb:
> lrep schrieb:
>> Nein, die Schallgeschwindigkeit ist vom Druck unabhängig.
>> Sie hängt aber von der Temperatur ab
>
> Die Schallgeschwindigkeit ist von der Dichte abhängig, Medien mit hoher
> Dichte wie Wasser leiten Schall (druckwellen), schneller als Medien mit
> geringer Dichte wie z.B. luft.

Die falsche Aussage, dass die Schallgeschwindigkeit in Gasen vom Druck 
abhängig sei, wird nicht dadurch richtiger, dass du sie wiederholst.

von Daniel A. (daniel-a)


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lrep schrieb:
> Die falsche Aussage, dass die Schallgeschwindigkeit in Gasen vom Druck
> abhängig sei, wird nicht dadurch richtiger, dass du sie wiederholst.

Solange sie nicht eindeutig widerlegt wurde bildet sie eine 
Diskussionsgrundlage.

http://de.wikipedia.org/wiki/Isentropenexponent
> Der Isentropenexponent ist definiert als das Verhältnis der
> Wärmekapazität bei konstantem Druck (Cp) zur Wärmekapazität bei
> konstantem Volumen (CV)

Es wird also vom Gesetz von Boyle-Mariotte ausgegangen, also dass p*V 
konstant sind.
http://de.wikipedia.org/wiki/Thermische_Zustandsgleichung_idealer_Gase#Gesetz_von_Boyle-Mariotte

Bei der annahme von Idealen Gasen wird davon ausgegangen, dass obere 
Formeln immer exact zutreffen. Deshalb git dort tatsächlich:

http://de.wikipedia.org/wiki/Schallgeschwindigkeit#Klassisches_ideales_Gas
> Da der Kompressionsmodul eines klassischen, reinen idealen Gases
> nur vom Adiabatenexponenten kappa des
> Gases und dem herrschenden Druck p, abhängt, ergibt sich die
> Schallgeschwindigkeit zu

> Darin ist R die universelle Gaskonstante, M die molare Masse (Masse
> von 1 mol des Gases), und T die absolute Temperatur. Für feste Werte M
> und \kappa , also für ein gegebenes ideales Gas, hängt die
> Schallgeschwindigkeit nur von der Temperatur ab, sie ist insbesondere
> nicht abhängig vom Druck und von der Dichte des Gases.

Aber bei Realen gasen:
http://de.wikipedia.org/wiki/Schallgeschwindigkeit#Schallgeschwindigkeit_im_realen_Gas
> Die für das ideale Gas entwickelten Vorstellungen und Formeln gelten
> in sehr guter Näherung auch für die meisten realen Gase. Insbesondere
> variiert deren Adiabatenexponent
> über weite Bereiche weder mit der Temperatur noch mit dem Druck

Folglich ist das Gesetz von Boyle-Mariotte nur als annäherung zu 
verstehen, die weder für alle Gase, noch für jede Dichte eines 
beliebigen Gases gilt, und insbesondere bei 
Temperatur/Druckverhältnissen in der nähe des Übergangs zwischen den 
Zuständen des Stoffes seine Gültigkeit verliert.

Da sich meine Aussage allgemein auf Medien bezog, kann der Fall des real 
exakten zutreffens des Gesetzes von Boyle-Mariotte als spezialfall oder 
Ausnahme meiner Aussage gewertet werden.

von Ingenieur mit Realitätsbezug (Gast)


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Mal weg von den Formeln: Wenn ich mir das bildlich vorstelle, dass die 
kleinen Teilchen, die ständig aneinanderstoßen, von einer Seite her 
ständig getrieben werden, dann wird das wohl in der Tat so sein, dass 
die Druckinformation schneller weitergeleitet wird. Es kommt ja früher 
etwas an.

von lrep (Gast)


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Ingenieur mit Realitätsbezug schrieb:
> dann wird das wohl in der Tat so sein, dass
> die Druckinformation schneller weitergeleitet wird. Es kommt ja früher
> etwas an.

Eben nicht.
Außer bei extremen Druckänderungen, wie sie z.B. in der Nähe von 
Explosionen herrschen oder nahe am Vakuum, sind die Transportphänomene 
wie Wärmeleitfähigkeit, Viskosität, Schallgeschwindigkeit bei Gasen 
praktisch druckunabhängig.
Daran ändert auch die langatmige Ausführung von Daniel A nichts.
Anscheinend hat er selbst in seinen Zitaten dieses übersehen:

Daniel A. schrieb:
> Aber bei Realen gasen:
> 
http://de.wikipedia.org/wiki/Schallgeschwindigkeit#Schallgeschwindigkeit_im_realen_Gas
>> Die für das ideale Gas entwickelten Vorstellungen und Formeln gelten
>> in sehr guter Näherung auch für die meisten realen Gase. Insbesondere
>> variiert deren Adiabatenexponent> über weite Bereiche weder mit der Temperatur
> noch mit dem Druck

Der Adiabatenexponent kappa ist also praktisch eine Konstante, die 
hauptsächlich von der Atomzahl und der Gestalt (gewinkelt - linear) des 
Gasmoleküls abhängt.

Die Abweichungen der realen Gase, hier insbesondere Luft unter dem 
Menschen zuträglichen Bedingungen, vom idealen Verhalten sind so gering, 
daß es nicht leicht ist sie zu messen.
Wenn es anders wäre, könnte man z.B. mit einer Pfeife ein Barometer 
bauen, und Kirchenorgeln wären bei jeder Luftdruckänderung verstimmt.
Zur Temperaturmessung kann man die Schallgeschwindigkeit benutzen, zur 
Druckmessung jedoch nicht.

von Kampfpilot (Gast)


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> lrep schrieb:
>> Nein, die Schallgeschwindigkeit ist vom Druck unabhängig.
>> Sie hängt aber von der Temperatur ab

vs.

lrep schrieb:
> Die Abweichungen der realen Gase, hier insbesondere Luft unter dem
> Menschen zuträglichen Bedingungen, vom idealen Verhalten sind so gering,
> daß es nicht leicht ist sie zu messen.

Warum nicht gleich so?

von J. S. (engineer) Benutzerseite


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lrep schrieb:
> Jürgen Schuhmacher schrieb:
>> nochmal einen Staudruck vor dem LS, der die Luftdichte erhöht
>> und damit auch die Schallgeschwindigkeit.
>
> Nein, die Schallgeschwindigkeit ist vom Druck unabhängig.
> Sie hängt aber von der Temperatur ab, und bei sehr hohen
> Schallintensitäten treten bei jeder Periode tatsächlich meßbare
> Temperaturschwankungen auf.
Genau das meinte ich. Die Luftdichte steigt (lokal) ob man das nun in 
den Druck oder die Temperatur rechnet. Ich bin nicht sicher, ob man das 
mit den vereinfachten linearen Adiabatengleichungen veranschaulichen 
kann, aber es ist in der Tat so, dass es dort zu einer (sagen wir 
"scheinbaren") Schallgeschwindigkeitserhöhung kommt, die sich in einer 
Tonhöhenänderung äussert. Dieser ist auch messbar, wohl aber nicht 
hörbar. Ich beziehe mich hierbei auch auf Messergebnisse an 
Ultraschallsystemen, deren Frequenzen ohnehin nicht hörbar sind.

von J. S. (engineer) Benutzerseite


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lrep schrieb:
> Außer bei extremen Druckänderungen, wie sie z.B. in der Nähe von
> Explosionen herrschen
Das wäre doch eine Erklärung, dass sich der Luftdruck wegen der hohen 
Frequenzen beihohen Amplituden sehr schnell ändert?


> Kirchenorgeln wären bei jeder Luftdruckänderung verstimmt.
Ok, allerdings schwingen Kirchenorgeln nicht nur aufgrund der Luftsäule 
mit einer bestimmten Frequenz sondern auch aufgrund ihrer 
Eigenresonanzen und die verschöben sich bei Druckänderungen nicht.

Bei den Orgeln ist es eh das Problem, dass bei niedrigen Temperaturen 
die kalten Pfeifen zu tief klingen. Da macht manchmal einen halben Ton 
aus.

von Magic S. (magic_smoke)


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> Was wäre wenn ein Feuerwehrauto auf einer Kreisbahn fährt und ich
> mich an einem Punkt dieser Kreisbahn aufhalten würde?
Dann wirst Du überfahren und das gibt auch einen matschigen Klang.

;)

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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Rotierende Lautsprecher mit (u.a.) Dopplereffekt gibts schon lange
http://de.wikipedia.org/wiki/Leslie-Lautsprecher
aber da ist der Rotorradius schon deutlich größer im Verhältnis zur 
akustischen Wellenlänge, als nur die Auslenkung einer Membran

("ein „Tremulant im Hauptwindkanal“ in einer Pfeifenorgel." das wäre 
eine Millionenfrage fürs TV-Quiz...)

von J. S. (engineer) Benutzerseite


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Leslie basiert aber nicht nur auf einem Dopplereffekt. Schaut man sich 
die Anordnung und deren Abkömmlinge an, dann wird deutlich, dass auch 
die Schallintensität periodisch schwankt. Da die Größe der 
Schallaustrittsöffnung limitiert ist und hohe Frequenzen stärker 
gebündelt sind, ist die Amplitudenmodulation der hohen Frequenzen 
"schärfer", d.h. die hohen Frequenzen treten später zutage und 
verschwinden früher. Der Schwerpunkt des Frequenzspektrums verschiebt 
sich dabei steilflankig auf und ab und moduliert das eigentliche Signal 
wie ein elektrisches Filter, bei dem ständig die Grundfrquenz verschoben 
wird.

All das führt zu einem völlig anderen Klang, als er von einem reinen 
Dopplereffekt erzeugt würde, welcher sich ja nur durch ein Vibrato 
äussern würde. Lässt man das weg, ist der Effekt viel geringer, weil der 
Doppleranteil nicht so viel ausmacht. Das ist wichtig, wenn man den 
Leslieeffekt in DSPs emulieren möchte. Das macht allerdings kaum einer 
richtig, sondern viele drehen eine künsliche Amplitudenmodulation rein 
oder benutzen einfach ein grosses Vibrato.

von Wolfgang (Gast)


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Rolf Sassinger schrieb:
> Frage: Kann man das hören? Oder ist die Amplitude zu gering?

Meist ist im Lautsprechersystem eine Frequenzweiche drin, die die 
Signale recht gut trennt und auf einen Tief- und einen Hochtöner 
verteilt.

von Audiohans (Gast)


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Dennoch aber muss ein Mitteltöner Frequenzen von sagen wir 200Hz bis 
2kHz wiedergeben und damit besteht das Problem.

von Rolf S. (audiorolf)


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Also, haben wir nun einen nennenswerten Doppler-Effekt?

Folgt man der Rechnung, die auf der weiter oben gelinkten Seite 
voicepoint.de aufgemacht wird, wäre der Dopplereffekt vorhanden und mit 
einigen %-ten auch ziemlich enorm.

Interpretiert man es aber so, dass dies eine ganz normale 
Wellensummierung darstellt, gäbe es keinen Effekt.

Auf einer externen Webseite las ich nun, wo sich ein Audioprofessor dazu 
äußert und er meinte, ja, aber kaum hörbar.

Worin besteht nun der Dopplereffekt?

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Die Frage ist doch eher, ist das was am Ende einer Übertragungskette 
Mikrofon-Lautsprecher rauskommt, noch linear genug?

von Rolf S. (audiorolf)


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Das ist nochmals eine andere und vielleicht wichtigere Frage. Mir ging 
es aber darum, ob das Zusammenwirken einer Bass-Frequenz auf eine hohe 
Frequenz zu einem Dopplereffekt führt. In der oben geklinkten 
Publikation rechnet der Auto vor, dass er klein ist und unhörbar, gibt 
aber implizit zu, dass dies ein Dopplereffekt ist. Ist es aber offenbar 
nicht.

Jörg Wunsch schrieb:
> Ja, aber keine multiplikative Mischung.  Nur bei dieser entstehen
> die zusätzlichen Mischprodukte.
Ja, das hatte ich übersehen. Es ist eine rein additive Mischung.

Ich sehe das inzwischen auch so, dass sich die Bewegungen der Membran 
einfach überlagern, also die Membran das tut, was die mathematisch 
addierten Wellen vorgeben.

Wo also steckt ein möglicher Dopplereffekt?

: Bearbeitet durch User
von J. S. (engineer) Benutzerseite


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Rolf Sassinger schrieb:
> Wo also steckt ein möglicher Dopplereffekt?
Also sagen wir mal so: Die mathematische (wie auch die später dadurch im 
Lautsprecher erzielte, physikalische) Addition der beiden Wellen erzeugt 
eine Wellenform, die sich lokal betrachet in einer scheinbaren 
Wellenkompression / Dekommpression äussert, insbesondere, wenn man den 
Gleichanteil wegdenkt. Theoretisch müsste man das mit einer "kurzen" FFT 
auch messen können, genau so, wie man die Transienten in einem Signal, 
bzw eine Amplitudenänderung als hochfrequente Anteile sehen kann. Aber:

Im Gehör werden bildlich betrachtet die beiden zuständigen Sinneshaare 
angeregt, wobei die relevanten (mittleren!) Frequenzen gehört werden und 
eine lange FFT wird das richtig "sortieren". Auch eine reale 
Schwingstab-Anordnung wird mit der ->mittleren Frequenz (am Stärksten) 
resonieren.

Praktisch ist es daher so, dass eine geringe Modulation um eine Freuqenz 
herum nicht wirksam / nicht hörbar ist.

Nur, wenn eine Schwingung gleichmässig und konstant komprimiert wird, 
wie beim bewegten Lautsprecher im fahrenden Auto, wird die Wellenlänge 
statisch verschoben und damit permanent das "Nachbarsinneshaar" 
aktiviert. Das wird man bei ausreichender Geschwindigkeit hören. Dann 
und nur dann (wenn vorhanden und hörbar) haben wir einen Dopplereffekt.

Zu der Frage, ob und wann Lautsprecher das produzieren:

Der ideale Lautsprecher hat aus meiner Sicht keinen Dopplereffekt. Der 
reale Lautsprecher hat insofern einen, als dass man die nichtlineare 
Bewegung der Membran, bzw. Teile der Membran dahingehend aufsplitten 
könnte, dass man einen linearen, signalkonformen Anteil und einen 
Anteil, der in den Oberwellen einem Dreieck entspricht, definiert, 
welcher einer gleichförmigen Bewegung gleichkommt. Das wäre aber sicher 
derart minimal, dass es unhörbar wäre.

Eine weitere Möglichkeit, die auch den idealen Lautsprecher beträfe, 
wäre diese:

Die Luftteilchen sind anders, als Moleküle in Festkörpern, nicht 
ortsfest und schwingen, sondern setzen sich, z.B. bei niederfrequenten 
Basswellen, grossflächig in Bewegung. Dieser statische Luftstrom bewegt 
sich auf den Betrachter zu und wird nicht von der negativen Welle 
komplett revertiert. Es gibt also eine Bewegung in Richtung der 
abgestrahlten Welle. Ob das was ausmacht, würde ich aber bezweifeln.

In jedem Fall ist ein solcher Effekt ein Abfallprodukt, also ein 
Nebeneffekt. Zunächst einmal ist die drucktechnische Überlagerung von 
Bass und Höhe richtig und in Ordnung und impliziert keinen 
Dopplereffekt.

von Possetitjel (Gast)


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Rolf Sassinger schrieb:

> Ich sehe das inzwischen auch so, dass sich die Bewegungen
> der Membran einfach überlagern, also die Membran das tut,
> was die mathematisch addierten Wellen vorgeben.

Jein: Du siehst die Wechselspannung und den Ort der
Lautsprechermembran als Funktion der Zeit. Das ist
aber nur ein Teil der Wahrheit.

> Wo also steckt ein möglicher Dopplereffekt?

Ich weiß es nicht genau... trotzdem folgender Denkansatz:

Die Basstrommel steht auf dem Fußboden. Der Geiger, der
in den höchsten Tönen geigt, auch. (Vom Herumzappeln beim
Geigen sehen wir mal großzügig ab...)

Die Instrumente produzieren Druck- resp. Dichteschwankungen
der Luft, die sich zum Mikrophon ausbreiten und deren
Summe das Mikrophon in elektrische Signale umwandelt.

Die Wiedergabe des Klanges über einen einzigen Lautsprecher
ist ganz augenscheinlich nicht exakt reziprok dazu - die
Geigensaite war ja nicht auf der Membran der Basstrommel
angebracht.
Auch ist der Hub der Mikrophon-Membran ist absolut gesehen
sehr viel kleiner als der der Lautsprechermembran.

von Gerhard Z. (germel)


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Just my 2cent:

Die Größe, die für die Lautstärke einer erzeugten Schallwelle 
verantwortlich ist, ist der Volumenfluss. Also Querschnittsfläche der 
Membran mal Hub. Ich kann also den gleichen Schalldruck mit kleiner 
Membrane und großem Hub oder mit großer Membrane und kleinem Hub 
produzieren. Lautsprecher gehorchen meist dem ersten Prinzip - also 
relativ kleine Membrane und großer Hub (zumindest im Bassbereich). Um 
den Impuls einer Bass-Drum wiederzugeben muss ein Lautsprecher mit 
kleinerer Membranfläche deutlich mehr Hub machen.

Dieser große Hub führt jetzt - wenn dem ein höherer Ton überlagert wird 
- tatsächlich zu einem Dopplerefekt. Der hohe Ton wird zunächst 
abgestrahlt, wärend die Membran sich wegen des Bass-Drum Schlags auf den 
Zuhörer zu bewegt (führt zu Frequenzerhöhung des hohen Tons) und später 
bewegt sich die Membran vom Zuhörer weg, so dass der hohe Ton in der 
Frequenz erniedrigt wird.

Man kann den Effekt mindern, indem man große Membranflächen nimmt und 
damit den notwendigen Hub minimiert. Das ganze fußt darauf, dass Akustik 
aus longitudinalen Wellen besteht und damit die Bewegungsrichtung der 
Membran bei der Schallerzeugung in Richtung der Wellenausbreitung liegt. 
Das schöne Bild auf dem Papier, wenn man zwei Wellenzüge überlagert 
stellt dagegen das Ganze transversal dar und erzeugt einen falschen 
Eindruck.

Der Effekt ist in der Hifi Szene gut bekannt und sorgt dafür, dass 
Lautsprecher mit kleinen Membrandurchmessern und entsprechend großem Hub 
die höheren Frequenzbereiche - falls nicht über Frequenzweiche einem 
anderen System zugeordnet - "rauh" wiedergeben.

Gerhard

von Rolf S. (audiorolf)


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Ok, also doch Dopplereffekt, wie ursprünglich überlegt. Meine Irritation 
bezog sich auf den Umstand, dass der in dem Papier ausgerechnete 
Dopplereffekt zu mehreren Prozent Hub in der Frequenz führt, was man ja 
hören müsste, real aber nicht tut.

Bei der Diskussion kommen mir nun zwei Ideen / Fragen:

1) Was passiert, wenn ich einen Sägezahn als Basssignal abspiele und die 
Höhe draufgebe?  Der Sägezahn schiebt die Membran während der 
überwiegenden Zeit der Schwingung statisch nach vor (Trägheit der 
Membran weggedacht). Das müsste doch den größten Dopplereffekt ergeben? 
Kann man den dann hören?

2) Warum klingen Mehrwegesysteme besser? Ist es nur der Dopplereffekt? 
So wie du es erklärst ist es mir eindeutig, dass es den Effekt gibt. 
Aber wenn er klein ist, wäre es kein Grund für eine Aufsplittung in 
Frequenzbereiche, denn die ist eigentlich nicht natürlich.

Wenn ich z.B. eine Basstrommel aufnehme, erwische ich lokalen 
Schwingungen des Fells, die verschwinden sowie die Grundschwingung, die 
länger bleibt. Beides addiert zu einem amplitudenveränderlichen 
Basssignal mit Transienten, die ich mathematisch in Oberwellenverläufe 
aufsplitten kann, die aber im Zeitverlauf natürlich ist. Es müsste also 
doch möglich sein, diese Basstrommel über eine ähnlich große Membran 
wiederzugeben und damit einen vollkommen natürlichen Verlauf zu haben.

von J. S. (engineer) Benutzerseite



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Zu 1) Das stimmt anschaulich, aber frequenztechnisch gesprochen würde 
die Interpretation 1 von oben greifen, nämlich der Sägezahn / 
Dreiecksanteil wäre relevant wobei ich auch dann noch sagen würde, dass 
bei realistischen Elongationen keine derart gleichmäßige Bewegung 
zustande kommt, die lange genug dauert, damit die Frequenzverschiebung 
wirklich zum Anregen anderer Sinneszellen und Wahrnehmung einer anderen 
Frequenz führt. Da bräuchte es schon 1Hz tiefe Signale und auch mal 50cm 
Elongation und mehr. Durch die Auslenkung der Membran kommt es also zu 
einer gewissen Frequenzmodulation, aber nicht zu einem (hörbaren) 
Dopplereffekt.

Zu 2) Auch zunächst richtig, aber der komplizierte Frequenz-Amplituden 
Verlauf der Basstrommelmembran ist die Folge einer schlagartigen 
Erregung - gewissermaßen die "Impulsantwort". Wenn Du einen Lautsprecher 
nimmst, der genau so reagiert, dann bekommst Du die Impulsantwort der 
Impulsantwort, faltest also zweimal. Wir brauchen Lautsprecher, die 
exakt das Wiedergeben, was der Strom vorgibt. Alles andere ist 
Zusatzinformation, welche den Klang verdreht. Das wird auch nicht 
zufällig richtiger oder natürlicher, sondern immer falscher. Das gilt 
auch für das Thema Holz und "HIFI-Klang". Die Mikrofone machen sowas ja 
schon, wenn auch in geringem Umfang: Sie schwingen nach und sind träge, 
sodass es Klangverfälschungen gibt. Die sind nicht mehr zu kompensieren 
oder zu eliminieren. Je mehr Teilnehmer in der Signalkette ihr 
Eigenleben addieren, desto schlechter wird es.

Der Grund für die Mehrwegeboxen ist schon der, dass es durch die 
Trennung der Frequenzen eben einfach besser gelingt, die Größe der 
Membranen auf die Frequenzen anzupassen und dem Ideal näher zu kommen.

Das Matschige in den Bässen bei z.B. zu kleinen Boxen oder den 
Breitbändern ist immer die Folge von der nichtlinearen, weil in der 
Auslenkung begrenzten Grundschwingung, der daraus folgenden 
Harmonischen, sowie der sich bildenden Partialschwingungen auf der 
Membran, die sich zu den eigentlichen echten Höhen addieren und diese 
verfälschen. Der Breitbänder hat hier auch nur einen scheinbaren 
Vorteil, weil er die Toninformation nur einmal aussendet, denn die 
Überlagerung findet dennoch statt, weil er die Höhen zusätzlich zu 
seinen ungewollten zugeleitet bekommt. Diese addieren sich dann wieder 
nichtlinear wegen der Membranbegrenzung, erfahren also eine gewisse 
Glättung, die akustisch Vorteilhaft sein mag - das gilt aber nur so 
lange, wie eben nicht zu viele Frequenzen Partialschwingungen auslösen. 
Daher sind Breitbänder immer im Klang limitiert, auch wenn sie 
physikalisch einen großen Frequenzbereich abdecken (könnten). Dies auch 
als Kommentar zu der geklinkten Webseite.

>Bässe

Um nun wie in Deinem Beispiel, die Bässe "natürlich" abzustrahlen, wäre 
es nötig, mit der Membran sehr viel schneller zu sein, als das Fell, 
damit man nur infinitisimal verzögert / verzerrt, was aber bedeutet, 
deutlich kleiner zu sein, damit man schneller ist und irrelevante 
Transienten produziert. Damit ist aber die Leistung weg. Die Alternative 
wäre eine größere Elongation, was wieder mehr Membranpartialschwingungen 
induziert. Mithin gilt das, was Gerhard schon dazu gesagt hat.

Die Lösung ist also nur darin möglich, dass man Membranen baut, die so 
gestaltet sind und angesteuert werden, dass sie zwar Bässe, aber keine 
Höhen abgeben. Damit fallen die ungewollten Höhen weg und die Gewollten 
muss eben ein Nachbar erzeugen und addieren. Wenn der Bass dann nicht 
reicht, setzt man eben zwei oder mehr Systeme parallel ein. Mit zwei 
kleineren Bass-Chassis lässt sich dieselbe Lautstärke mit viel 
geringerer Auslenkung erzeugen.

Mehrweg macht also auch innerhalb eines Frequenzbereiches Sinn. Es gibt 
einige Studioboxen die jeweils mit mehreren Systemen parallel agieren - 
auch bereits, was die Mitten angeht:

von J. S. (engineer) Benutzerseite



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Sodele, hier habe ich was gefunden:

Als ich seinerzeit meinen Hallalgorithmus entwickelt habe, kam ich auf 
die glorreiche Idee, dass sich die Wände, insbesondere Holzwände bei 
Resonanzkörpern aufgrund der Anregung bewegen und damit die Reflektionen 
modulieren. Auch bei den Instrumenten wie Kontrabass ist das so. Als ich 
das aber ausprobiert habe, kam selbst mit massivem Vibrato kaum ein 
hörbarer Effekt zustande - siehe meine Darstellung beim Leslie-Effekt 
oben.

Also hatte ich versucht, das in Excel nachzustellen und entdeckte direkt 
einen Abschätzungsfehler um Faktor 10. Ich habe das Excel mal um eine 
Seite erweitert und drangehängt:

Die virtuelle Welle in der Spalte "Elektronik" beinhaltet die Frequenzen 
10 Hz und 1000Hz, die sich überlagern. Auf der "Membran" führt dies zu 
einer Elongation, die ich mit 1cm verknüpfe, d.h. der Sinus der Wellen 
liefert +/- 2, wodurch die Membran virtuell um +/-2 cm schwingt. Durch 
Division mit der Schallgeschwindikeit ergibt sich daraus ein virtueller 
Zeitpunkt, der gemäß der Elongation etwas verschoben ist und der die 
Wellenkompression nachbildet. In der Spalte "Ohr" taucht dann der 
umgerechnete Sinusamplitudenpunkt nach der gleichen Vorschrift auf, wie 
links an der Quelle, es werden aber die verschobenen Zeitpunkte benutzt. 
Dies ist die blaue Kurve im Diagramm. Die rote Kurve im Diagramm ist die 
Differenz zwischen Soll und Ist in ppm.

Man sieht, dass das Ausmaß der Dopplereffektes mit einigen ppm sehr 
gering ist. Audiotechnisch gesprochen spielt sich das bei Bit 24 Bit auf 
den unteren 4 Bits ab.

Wie man auch sieht, bildet schon die Welle mit sich selber (die 
Basswelle auf Null gesetzt) eine Verschiebung. Die Frequenz ist genau 
eine Oktave höher, was auch logisch ist, weil die Frequenz mit sich 
selber gefaltet wird, was einer Multiplikation = Frequenzverdopplung 
entspricht.

Fazit: Ungeachtet der Frage, ab wann man einen Frequenzhub hören kann, 
ist die Amplitude der Änderung des Signals einfach viel zu klein!

Die Hinzunahme der Basswelle ändert an dem Verhalten nicht viel, es 
entsteht eine Interferenz und die Wellenform des Fehlers ändert sich. 
Nun könnte man loslegen und interpretieren, wie viel von den damit 
entstehenden Harmonischen noch hörbar ist und welcher Anteil der 
Schwebung derselben wieder im niederfrequenten hörbaren Bereich liegt, 
aber der Gesamtpegel ist einfach zu niedrig. Und wie schon beschrieben 
ist das dex maximale Effekt am schnellsten Punkt der Membran.

Spielt man das nun weiter, dann wird sich daran nicht viel ändern, weil 
immer mehr Töne nur eine statistische Verteilung der Membranstellung 
ergeben. (Von daher wären Breitbänder gar nicht notwendigerweise 
schlechter, meine ich, kann mich aber auch täuschen).

Vor allem ändert sich nichts an dem grundsätzlichen Umstand, dass die 
Frequenzverschiebungen nicht langdauernd und gleichmäßig sind, als dass 
man sie hören könnte, auch wenn sie lauter wären. Ich bleibe damit bei 
meiner Haltung, dass das eigentlich kein Dopplereffekt ist und zweitens 
auch nicht verantwortlich ist, dafür, dass die Töne bei hohen 
Lautstärken "rauh" werden:

Es lässt sich leicht anschaulich zeigen, dass eine Lautsprechermembran 
nicht exakt sinusförmig schwingen kann und es laut Messungen auch nicht 
tut. Diese Auswirkungen sind ungleich größer. Daher werden in modernen 
Monitorsystemen die Spannungen entsprechend vorverzerrt, um dem 
Entgegenzuwirken. Das funktioniert auch und verringert das Bilden der 
Harmonischen nennenswert und dürfte meines Erachtens nicht in dieser 
Weise klappen, wenn es nur der Dopplereffekt wäre. Dem müsste man 
nämlich mit invers addierten Mischprodukten, also anderen Frequenzen, 
auf den Pelz rücken.

Gleichwohl gelingt die Vorverzerrung niemals perfekt und sobald die 
Membran in die Nähe der Begrenzung kommt, wird sie nichtlinearer und 
produziert Oberwellen und dies direkt im %-Massstab, also um Faktor 1000 
grösser, als die Frequenzmodulation (ich vermeide jetzt den Begriff 
Doppler). Die Störungen würde ich vom Pegel und der Qualität her in den 
Bereich des Jitters verbannen, den wir bei digitalen Systemen haben.

Damit wären wir wieder bei der Frage nach dem Sinn der Verteilung der 
Frequenzen über mehrere Lautsprecher: Wie oben schon erwähnt ist es auch 
eine Frage der Verteilung der Leistung auf mehrere Systeme:

Die finale Lösung der Lautsprecherfrage ist aus meiner Sicht ein Array 
aus mehreren kleinen Systemen die in Summe richtig Wind machen, weil 
damit die Elongationen gut ausgeschöpft werden, kleine Membranen mit 
wenig Teilschwingungen verwendet werden können durch die Summierung auch 
Basswellen bei großflächiger Abstrahlung erzeugt werden können.

von Rolf S. (audiorolf)


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Jürgen Schuhmacher schrieb:
> Man sieht, dass das Ausmaß der Dopplereffektes mit einigen ppm sehr
> gering ist. Audiotechnisch gesprochen spielt sich das bei Bit 24 Bit auf
> den unteren 4 Bits ab.
Das ist doch schon einmal eine nutzvolle Aussage, oder?

Habe mit dem Excel etwas gespielt und bei ungünstigen 
Frequenzkonstellationen 7ppm Abweichung gefunden. Umgerechnet auf den 
THDN sind das immer noch 19 Bit Signalkonformität.

von J. A. (gajk)


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Jürgen Schuhmacher schrieb:

> Die finale Lösung der Lautsprecherfrage ist aus meiner Sicht ein Array
> aus mehreren kleinen Systemen die in Summe richtig Wind machen, weil
> damit die Elongationen gut ausgeschöpft werden, kleine Membranen mit
> wenig Teilschwingungen verwendet werden können durch die Summierung auch
> Basswellen bei großflächiger Abstrahlung erzeugt werden können.

In der Optik hat man ja diese Array-Anordnungen um so die Auflösung Der 
Teleskope zu erhöhen OHNE alles mit Glas zupflastern zu müssen.

Aber auch das scheint wohl schon erfunden bzw. entwickelt worden zu 
sein:

http://www.idmt.fraunhofer.de/content/dam/idmt/documents/planar_speakers_de.pdf

von J. S. (engineer) Benutzerseite


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Stimmt, die Teleskope machen das sozusagen anders herum, mit multipler 
ausgedehnter Apertur.

Zum link von Fraunhofer: Da scheint eher Flachheit das Ziel, denn der 
Frequenzgang ist so perfekt nicht. Das geht mit einigermassen gut 
konstruierten Studiomonitoren mit halbem ripple. Was auch zu bedenken 
ist: Der dort vorgestellte Vorteil der verbreiterten Abbildung (so lese 
ich die drei eingezeichneten Winkelkurvn) ist keineswegs per se ein 
Vortel: Im Gegenteil, man strengt sich eigentlich an, eine erhöhte 
Bündelung zu erzielen, damit man einen zwar ausreichenden sweet spot, 
aber dennoch geringe Seitenabstrahlung zu erzeugen, weil man sonst in 
den akustisch meist unbehandelten Räumen der Nutzer (Hifi, Consumer) mit 
den Wandreflektionen zu kämpfen hat, die einem den schönen Frequenzgang 
wieder zeitabhängig verbiegen.

Die ist mit dem Prinzip grundsätzlich auch leistbar, allerdings braucht 
man dann eine intelligente Ansteuerung, u.a. mit frequenzspezifischen 
Phasenkorrekturen, die teilweise sehr schmalbandig sind, ohne da nun zu 
sehr ins Details zu gehen.

von Hi-Tech-Progger S. (Gast)


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J. A. schrieb:
> Jürgen Schuhmacher schrieb:
>> Die finale Lösung der Lautsprecherfrage ist aus meiner Sicht ein Array
>> aus mehreren kleinen Systemen ...
>> damit die Elongationen gut ausgeschöpft werden, kleine Membranen mit
>> wenig Teilschwingungen verwendet werden können
> Aber auch das scheint wohl schon erfunden bzw. entwickelt worden zu
> sein:

Hat da jemand zufällig noch Informationen, wie das aussah? Das Dokument 
ist nicht mehr verfügbar  und auf der FRaunhoferseite habe ich nichts 
Aktuelles gefunden.

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