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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Filter für Audio irgendwie simulieren?


Autor: Paul H. (powl)
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Hi!

Es geht mal wieder um meinen Bass-shaker. Auch der 100Hz Chebychef 
Filter mit 64dB Flankensteilheit sagte mir nicht soo zu, deswegen wollte 
ich, bevor ich mir wieder Komponenten bei Reichelt zum Bau eines neuen 
Filters kaufe, mal noch ein paar weitere Frequenzgänge ausprobieren.. 
50, 60, 70 Hz Butterworth.

Allerdings möchte ich gerne vermeiden diese Filterschaltungen gleich 3 
mal komplett aufzubauen.

Gibt es irgendein Audioprogramm mit dem ich solche Filter simulieren 
kann? Es reicht, wenn ich die Flankensteilheit und die Grenzfrequenz 
angeben kann. So viel wird das, denk ich mal, nicht ausmachen, ob der 
Frequenzgang einen knick hat oder langsam absinkt (wie bei Butterworth 
und Bessel abstimmung eines OpAmp filters).

lg PoWl

Autor: user (Gast)
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matlab oder pspice / orcad

Autor: Jankey (Gast)
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Cadence? :P

Autor: Paul Baumann (Gast)
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Beim Onkel Texas Instruments gibt es das Programm "Filter pro" zum 
Herunterladen.

Ich verwende es gerne, um sog. Schumacher-Stufen zu berechnen.

MfG Paul

Autor: Paul H. (powl)
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Ganz nach dem Motto erst Posten, dann Denken hab ich eben mal mit nem 
Funktionsgenerator programm ausprobiert welche Frequenzen sich denn noch 
angenehm anfühlen und bin auf 70Hz gekommen.

Habe mir soeben mit FilterPro einen Cherbychef Tiefpassfilter berechnet. 
Werde den mal aufbauen und testen.

Aber danke, werde die Programme ovn euch mal im Auge behalten!

lg PoWl

Autor: Knut Ballhause (Firma: TravelRec.) (travelrec) Benutzerseite
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Mit einem Funktionsgenerator kannst Du kein musikalisches Verhalten des 
Filters simulieren. Soll ich Dir ´was sagen? Früher oder später wirst Du 
bei einem Linkwitz-Riley-Tiefpaß 3. oder 4. Ordnung ankommen und der 
langen Experimentierzeit nachtrauern und mit unzähligen Threads zum im 
Grunde gleichen Thema das Forum zugeballert haben...

Autor: Paul Baumann (Gast)
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>bei einem Linkwitz-Riley-Tiefpaß

...ist das nicht der, der bei Hansa Rostock immer gespielt wird?

schnell weg
Paul

Autor: Helmi (Gast)
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@Paul Baumann (Gast)

Wo du nicht überall Verwandte hast.

Duck und wech

Helmi

Autor: Paul H. (powl)
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Travel Rec. wrote:
> Mit einem Funktionsgenerator kannst Du kein musikalisches Verhalten des
> Filters simulieren. Soll ich Dir ´was sagen? Früher oder später wirst Du
> bei einem Linkwitz-Riley-Tiefpaß 3. oder 4. Ordnung ankommen und der
> langen Experimentierzeit nachtrauern und mit unzähligen Threads zum im
> Grunde gleichen Thema das Forum zugeballert haben...

Hast recht, langsam sind mir die vielen Threads peinlich aber ich bin 
hin und hergerissen und unentschlossen.

Wieso sollte ich auf den Linkwitz Riley Tiefpass kommen? Die Filterkurve 
ähnelt ja der des Butterworth Filters und die Flankensteilheit ist die 
gleiche.

Denk auch daran, ich will hier einen Bass-shaker betreiben, keinen 
Lautsprecher!

lg PoWl

Autor: Knut Ballhause (Firma: TravelRec.) (travelrec) Benutzerseite
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Schon korrekt, aber der Linkwitz-Riley Tiefpaß hat keine Überschwinger, 
hat über die gesamte Frequenz denselben Phasengang, ist unkompliziert 
und mit immer denselben Bauelementen pro Stufe aufbaubar und klingt 
einwandfrei. Durch simples hintereinanderhängen einzelner Stufen addiert 
sich die Flankensteilheit von jeweils 12db/Okt pro Stufe. Eigentlich das 
perfekte Audio-Filter.

Autor: Paul H. (powl)
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Ist halt nur die Frage wie stark sich diese Überschwinger auswirken. Ist 
das denn dann überhaupt "Spürbar"?

Wie berechne ich so ein Linkwitz-Riley Tiefpass? Einfach mehrere 
identische zweipolige Bessel- oder Butterworth-Filter hintereinander?

Wenn ich das mache, werden dann nicht auch die Frequenzen unterhalb der 
Grenzfrequenz heftig gedämpft?

Ich war ja erst bei Tschebychef aber durch die üblen Bauteiletoleranzen 
von 20% bei den Kondensatoren bzw. 5% wenn ich die teureren nehme, kann 
sich die Kurve ganz schön heftig verändern wodurch der Vorteil der 
Flankensteilheit und des bis zu fg linearen frequenzgangs wieder futscht 
ist. Deswegen würde ich gerne einen 8poligen Butterworthfilter 
verwenden.

lg PoWl

Autor: Düsentrieb (Gast)
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nimm swcad und simulier das erstmal...evtl gleich mit dem shaker :-)

Autor: Knut Ballhause (Firma: TravelRec.) (travelrec) Benutzerseite
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>Wie berechne ich so ein Linkwitz-Riley Tiefpass? Einfach mehrere
>identische zweipolige Bessel- oder Butterworth-Filter hintereinander?

http://sound.westhost.com

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Naja, ich denke all das sind Eigenschaften die für den Bass Shaker eher 
zweitrangig sind. Ich habe mir mal den Spaß gemacht und dessen 
Frequenzganz aufgenommen. Bei etwa 50Hz hat das Teil eine stark 
ausgeprägte Resonanz. Über  den Bereich 20-150Hz sind 30dB Unterschied 
zwischen dem maximalen und minimalen Wert.

Autor: Knut Ballhause (Firma: TravelRec.) (travelrec) Benutzerseite
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>Bei etwa 50Hz hat das Teil eine stark ausgeprägte Resonanz.

Das ist nicht gerade witzig, weil sich dadurch ein fieses Dröhnen 
bemerkbar macht. Ein Tiefpaß sollte gar keine Resonanz haben, sondern 
einfach nur Frequenzen oberhalb der Grenzfrequenz weitestgehend dämpfen.

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Travel Rec. wrote:
> Ein Tiefpaß sollte gar keine Resonanz haben, sondern
> einfach nur Frequenzen oberhalb der Grenzfrequenz weitestgehend dämpfen.

Ich rede ja auch vom Bass Shaker !

Autor: Paul H. (powl)
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Hast du das mit einem normalen Shaker gemacht? Meiner ist mit einem 
1,5Kg Hantelgewicht bestückt.

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Ich habe die alte Version, in der offenen Bauweise. Ich habe den an 
einen Stuhl geschraubt.
Einen zweiten habe ich an eine 2kg Eisenplatte geschraubt. Bei beiden 
sind die Frequenzverläufe ähnlich.
Den Frequenzgang habe ich mit einem Beschleunigungssensor gemessen, 
daher denke ich, dass die Werte einigermaßen stimmen. Auf dem Stuhl 
merkt man die Resonanz auch deutlich. Ohne Last wandert der Stuhl auch 
durchs Zimmer.

Autor: Paul H. (powl)
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Interessant, du hast den Frequenzgang eines Bass-shakers gemessen. Das 
hat vor dir glaub ich noch keiner veröffentlicht :-D

ja so einen offenen von Pollin hab ich.

Autor: Düsentrieb (Gast)
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wenn du so ein ding linearisieren willst, brauchts einen amp mit 
negativer impedanz
+ filter 4. ord. reicht dann sicher

Autor: Andreas Schwarz (andreas) (Admin) Benutzerseite Flattr this
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Wie wär's denn, um das ursprüngliche Thema dieses Forums mit 
einzubeziehen, mit einem digitalen Filter in einem AVR? Bei 1 kHz 
Abtastrate hast du 16000 Takte Zeit pro Abtastwert, da kannst du mehr 
machen als mit jedem Analogfilter.

Autor: Paul H. (powl)
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Andreas Schwarz wrote:
> Wie wär's denn, um das ursprüngliche Thema dieses Forums mit
> einzubeziehen, mit einem digitalen Filter in einem AVR? Bei 1 kHz
> Abtastrate hast du 16000 Takte Zeit pro Abtastwert, da kannst du mehr
> machen als mit jedem Analogfilter.

Diese Idee ist sogar recht.. spitze! Leider hab ich keine ahnung von 
digitalen Filtern (obwohl mich das brennend interessieren würde)

Hat da jemand Links für mich?

Was wäre damit möglich? Variable Grenzfrequenz und Steilheit? 
Linearisierung des Frequenzgangs?

lg PoWl

Autor: HildeK (Gast)
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Wenn ich mich recht erinnere, hat dein Bass-Shaker mit einem einfachen 
bzw. doppelten, rein passiven RC-Glied als Filter angefangen. Jetzt sind 
wir über Tschebycheff 8.Ordnung und dem überschwingerfreien 
Linkwitz-Riley beim digitalen Filter (transversal oder rekursiv?) 
angekommen. Für die Anwendung sind doch Dämpfungen bei 2*fg von 40 oder 
70 dB fast unmerklich im Unterschied.

Ich bezweifle ganz einfach, ob das was dir an dem bisherigen Ergebnis 
noch nicht gefällt, irgend etwas mit der Filtercharakteristik und dessen 
Phasengang zu tun hat - speziell dann, wenn ich mir den gemessenen 
Frequenzgang von Benedikt K.s Shaker anschaue.
Lass dir mal ein Solo von ner Basedrum auf ne CD brennen oder nimm, wie 
man schon vorgeschlagen hatte, eine Tongenerator und versuche damit 
herauszufinden, was dir noch nicht gefällt.

Zum Linearisieren:
Es gab mal (vielleicht gibt es das noch immer) Lautsprecher mit einem 
Beschleunigungssensor auf der Membrane, dessen Signal auf die 
Gegenkopplung des Verstärkers wirkte.

Autor: Hauke Radtki (lafkaschar) Benutzerseite
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Bei den Frequenzen kannst du so gut wie alles machen, auch Echo (mit 
etwas ram erweiterung) und sonstige spielereien,

Bei der abtastrate könntest du etwa 500 FIR koeffizienten berechnen, mit 
so vielen Filtern solltest du deinen Frequenzverlauf glatt wie n 
Babyhintern bekommen ;)

Autor: Paul H. (powl)
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Habe jetzt mal den Butterworthfilter auf nem Steckboard aufgebaut. 
Sagtmal. Die Phasenverschiebung, kann es sein dass ich die merke? Dass 
der Bass vom Stuhl dem der Laustsprecher immer etwas hinterherhinkt?

lg PoWl

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Paul Hamacher wrote:
> Die Phasenverschiebung, kann es sein dass ich die merke? Dass
> der Bass vom Stuhl dem der Laustsprecher immer etwas hinterherhinkt?

Ich gehe mal davon aus, dass es bei dir genauso wie bei mir ist. Dann 
ist das nicht die Phasenverschiebung, sondern die miserable Dämpfung von 
dem Teil:
Gibt man einen kurzen Impuls drauf (es reicht eine 1/4 Sinusschwingung), 
dann schwingt der Bassshaker etliche Zyklen lang aus. Das ist auch der 
Grund wiso es so eine ausgeprägte Resonanz hat. Die Ansteuerung ist eben 
nicht für Präzision ausgeglegt.
Elektronisch bekommt man das vermutlich nicht weg, man müsste es 
mechanisch dämpfen.

Autor: Paul H. (powl)
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kannst ja mit deinem beschleunigungssensor gegenkoppeln :-D

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Hatte ich auch schon überlegt, aber das würde vermutlich instabil werden 
und schwingen. Man muss es ja auch nicht übertreiben...

Momentan betreibe ich das ganze an einem Verstärker mit negativer 
Ausgangsimpedanz. Damit kompensiere ich teilweise den ohmschen 
Widerstand der Spule. Der Frequenzganz wurde etwas besser und die 
Resonanz um etwa 10dB kleiner. An der Dämpfung hat sich leider nur wenig 
getan.

Autor: Paul H. (powl)
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ich habe jetzt zuerstmal die klangstufe meines Verstärkers deaktiviert, 
das hat meinem subjektiven Empfinden schonmal sehr gut getan. Inzwischen 
fühlt sich der Shaker sogar mit meinem 100Hz Chebychef Filter ganz gut 
an.

lg PoWl

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Travel Rec. wrote:
>>Bei etwa 50Hz hat das Teil eine stark ausgeprägte Resonanz.
>
> Das ist nicht gerade witzig, weil sich dadurch ein fieses Dröhnen
> bemerkbar macht.

Ist "Der Bassshaker dröhnt!" eine Analogie zu "Meine Fische ertrinken in 
ihrem Aquarium!"?

Autor: Knut Ballhause (Firma: TravelRec.) (travelrec) Benutzerseite
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>Ist "Der Bassshaker dröhnt!" eine Analogie zu "Meine Fische ertrinken in
>ihrem Aquarium!"?

Nicht wirklich, da Dröhnen nichts mit der Klangwiedergabe im 
eigentlichen Sinn zu tun hat. Wenn ich einen kurzen Kick an das Teil 
sende, erwarte ich einen ebenso kurzes "Wumm" und kein 
"Wuuuuuummmmmmmmmmmrrrrrrrrrr", ansonsten ist so ein Teil sinnlos.

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Ne, das ist der Subwoofer :D

Ehrlich: Warum sollte man sich sonst einen Bass-Shaker in das Autos 
bauen? Damit's dröhnt, oder nicht? Man schraubt den Bass-Shaker ja 
irgendwo an das Chassis oder an eine steife Verbindung zum Chassis, oder 
etwa nicht?

Naja, vielleicht meinst du (alter Audiotechniker) ja etwas anderes mit 
"Dröhnen" als ich Jungspund. ;)

Autor: Axel R. (axelr) Flattr this
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Autor: Paul H. (powl)
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Simon K. wrote:
> Ehrlich: Warum sollte man sich sonst einen Bass-Shaker in das Autos
> bauen? Damit's dröhnt, oder nicht? Man schraubt den Bass-Shaker ja
> irgendwo an das Chassis oder an eine steife Verbindung zum Chassis, oder
> etwa nicht?

"Dröhnen" ist wie schon gesagt eignetlich mit unsauberer Klangwiedergabe 
zu assozieren. Lehnst du dich da an die Redewendung "Der Bass dröhnt so 
richtig" an? Die meint aber nicht dass der Bass unsaber klingt sondern 
einfach nur dass er richtig power hat :-) Da die ganzen Laien nicht 
wissen was Dröhnen denn überhaupt ist bzw. es viele Menschen gibt die 
irgendwie unfähig sind saubere von unsauberer Musik zu unterscheiden 
(primitiv aber glücklich), wird das wohl öfters im falschen Zusammenhang 
in den Mund genommen ;-)

Nach dem was Dröhnen nun eigentlich genau ist hab ich mich nicht 
informiert aber ich assoziiere damit z.b. ein "dröhnendes" mitwschingen 
der Lautsprecherbox oder eben meines ganzen Stuhles.

lg PoWl

Autor: Paul Baumann (Gast)
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Wir sind doch hier nicht in Dröhnland. :-)

MfG Paul

Autor: Knut Ballhause (Firma: TravelRec.) (travelrec) Benutzerseite
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Am besten, Du probierst den Shaker mal mit Herbert Dröhnemeyer :-)

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