Optimering av filter till subwoofer.

[DQ-20]

Hej.
Generella subwooferfilter i all ära men för den tekniskt sinnade borde det ju finnas möjligheter att rota lite mer i filterfunktionerna.

Jag har två specifika frågor, den ena gäller filterbranthet och den andra hur man "delar" upp q-värdet hos ett baselement i sluten låda.

Fråga 1.
Till LTS basmoduler är det rekommenderat ett symmetriskt Butterworth filter med 18 dB/oktav för både högpass och lågpass. LTS eget filter har också denna branthet. Min fråga är vad är fördelen med ett udda ordningens filter mellan sidohögtalare och basmodul jämfört med ett med jämn ordning, exvis 4:e ordningens Linkwitz-Reiley? Kan det helt enkelt vara praktiska hänsyn som ligger bakom för att uppnå en generell lösning? (Typ 12db/okt är för lite, 24 dB/oktav kan ge för lång grupplöptid...)

Fråga 2.
För fallet när man har sidosystem som är slutna kommer ju responsen att falla av med 12 dB/oktav under resonansfrekvensen. Om man vill stila med sitt subwooferfilter kan man t.ex. göra ett 30 db/oktav högpassfilter (akustiskt) genom att aktivt dela aktivt med 18dB/oktav och ett 30 dB/oktav lågpass genom att dela aktivt med 30 dB/oktav. För att veta hur högpassfilteret skall se ut kan man ju helt enkelt ta 1/s för varje term i lågpassfilteret. Edit: Följande fråga berodde på ett missförstånd från min sida. /Dahlqvist Min fråga är: hur tar man reda på termerna för sidosystemens baselement (i sluten låda)? Man vet ju totalt Q och fs hur tar man reda på vilka termer som skall speglas i högpassfiltret (och som skall tas hänsyn till i lågpassfiltret)? Går det att utläsa ur TS-parametrarna?

Undrar,

Dahlqvist

[Svante]

Fråga 1.
Till LTS basmoduler är det rekommenderat ett symmetriskt Butterworth filter med 18 dB/oktav för både högpass och lågpass. LTS eget filter har också denna branthet. Min fråga är vad är fördelen med ett udda ordningens filter mellan sidohögtalare och basmodul jämfört med ett med jämn ordning, exvis 4:e ordningens Linkwitz-Reiley? Kan det helt enkelt vara praktiska hänsyn som ligger bakom för att uppnå en generell lösning? (Typ 12db/okt är för lite, 24 dB/oktav kan ge för lång grupplöptid...)

En skillnad mellan udda BW och jämna LR är att LR har -6 dB vid brytfrekvensen. Det innebär att summan av grenarna blir störst rakt framför högtalaren, där avståndet till elementen är lika. iom detta blir nivån alltid lägre åt sidorna. Udda BW däremot, kommer att få en ökning i någon riktning, eftersom de spelar 90 grader ur fas. Om det är viktigt, eller vad som är bra, vet jag inte. Däremot kan jag generellt se fördelar med brantare filter.

Fråga 2.
För fallet när man har sidosystem som är slutna kommer ju responsen att falla av med 12 dB/oktav under resonansfrekvensen. Om man vill stila med sitt subwooferfilter kan man t.ex. göra ett 30 db/oktav högpassfilter (akustiskt) genom att aktivt dela aktivt med 18dB/oktav och ett 30 dB/oktav lågpass genom att dela aktivt med 30 dB/oktav. För att veta hur högpassfilteret skall se ut kan man ju helt enkelt ta 1/s för varje term i lågpassfilteret. Min fråga är: hur tar man reda på termerna för sidosystemens baselement (i sluten låda)? Man vet ju totalt Q och fs hur tar man reda på vilka termer som skall speglas i högpassfiltret (och som skall tas hänsyn till i lågpassfiltret)? Går det att utläsa ur TS-parametrarna?

Om du menar hur överföringsfunktionen för ett andra ordningens HP-filter ser ut, så är den :

H(s)=[(s/w0)^2] / [ 1 + s/(w0*Q) + (s/w0)^2 ]

I en filtertabell för 5:e ordningens BW hittade jag att man kan bygga den av två 2:a ordningens länkar och en 1:a ordningens. Alla ska ha samma brytfrekvens f0, de två 2:a-ordningslänkarna ska ha Q-värdena 1.618 resp 0.618. Det gäller alltså att sidohögtalarsystemet har ett av dessa Q-värden om man vill göra ett 5:e ordningens filter.

[DQ-20]

Fråga 1.
Till LTS basmoduler är det rekommenderat ett symmetriskt Butterworth filter med 18 dB/oktav för både högpass och lågpass. LTS eget filter har också denna branthet. Min fråga är vad är fördelen med ett udda ordningens filter mellan sidohögtalare och basmodul jämfört med ett med jämn ordning, exvis 4:e ordningens Linkwitz-Reiley? Kan det helt enkelt vara praktiska hänsyn som ligger bakom för att uppnå en generell lösning? (Typ 12db/okt är för lite, 24 dB/oktav kan ge för lång grupplöptid...)

En skillnad mellan udda BW och jämna LR är att LR har -6 dB vid brytfrekvensen. Det innebär att summan av grenarna blir störst rakt framför högtalaren, där avståndet till elementen är lika. iom detta blir nivån alltid lägre åt sidorna. Udda BW däremot, kommer att få en ökning i någon riktning, eftersom de spelar 90 grader ur fas. Om det är viktigt, eller vad som är bra, vet jag inte. Däremot kan jag generellt se fördelar med brantare filter.

Fråga 2.
För fallet när man har sidosystem som är slutna kommer ju responsen att falla av med 12 dB/oktav under resonansfrekvensen. Om man vill stila med sitt subwooferfilter kan man t.ex. göra ett 30 db/oktav högpassfilter (akustiskt) genom att aktivt dela aktivt med 18dB/oktav och ett 30 dB/oktav lågpass genom att dela aktivt med 30 dB/oktav. För att veta hur högpassfilteret skall se ut kan man ju helt enkelt ta 1/s för varje term i lågpassfilteret. Min fråga är: hur tar man reda på termerna för sidosystemens baselement (i sluten låda)? Man vet ju totalt Q och fs hur tar man reda på vilka termer som skall speglas i högpassfiltret (och som skall tas hänsyn till i lågpassfiltret)? Går det att utläsa ur TS-parametrarna?

Om du menar hur överföringsfunktionen för ett andra ordningens HP-filter ser ut, så är den :

H(s)=[(s/w0)^2] / [ 1 + s/(w0*Q) + (s/w0)^2 ]

I en filtertabell för 5:e ordningens BW hittade jag att man kan bygga den av två 2:a ordningens länkar och en 1:a ordningens. Alla ska ha samma brytfrekvens f0, de två 2:a-ordningslänkarna ska ha Q-värdena 1.618 resp 0.618. Det gäller alltså att sidohögtalarsystemet har ett av dessa Q-värden om man vill göra ett 5:e ordningens filter.

Först: tack, tack, tack...

Fråga 2 berodde delvis på ett missförstånd från min sida. Jag har därför en följdfråga (som borde ha varit min ursprungliga fråga 2 om jag hajjat filterteori lite bättre.)

I ovanstående exempel har du valt en Butterworth-dimensionering. Produkten av q-värdena blir ju 1. Detta uppnås i exemplet genom ett förhållande som bygger på gyllene snittet. Flera andra möjligheter finns ju, t.ex 0.434 resp 2.302. Finns det något som talar emot, dvs att man anpassar det aktiva filtrets q-värde efter det q-värde som högtalaren uppvisar i sluten låda.

Undrar,

Dahlqvist

[Svante]

I ovanstående exempel har du valt en Butterworth-dimensionering. Produkten av q-värdena blir ju 1. Detta uppnås i exemplet genom ett förhållande som bygger på gyllene snittet. Flera andra möjligheter finns ju, t.ex 0.434 resp 2.302. Finns det något som talar emot, dvs att man anpassar det aktiva filtrets q-värde efter det q-värde som högtalaren uppvisar i sluten låda.

Undrar,

Dahlqvist

Att produkten = 1 är inte ett tillräckligt villkor för Butterworthdimensionering. Dessutom gäller det bara för udda ordningstal.
Nivån vid brytfrekvensen för en andra ordningens länk är ju =Q, och i udda ordningens filter finns ju en 1:a ordningens länk som dämpar 3 dB. Alltså måste produkten av 2:a-ordningslänkarnas Q-värden vara 1. Det gäller alltså inte jämna ordningar, men å andra sidan vill man ju ha LR då.
Jag såg också att siffrorna var de "magiska", men det gäller bara 5:e ordningen. Exakta värdena, efter lite funderande, är 1/(2*cos(36grader)) resp 1/(2*cos(72grader)).
Andra värden än dessa ger alltså inte Butterworth.

[Naqref]

Fråga 1.
Till LTS basmoduler är det rekommenderat ett symmetriskt Butterworth filter med 18 dB/oktav för både högpass och lågpass. LTS eget filter har också denna branthet. Min fråga är vad är fördelen med ett udda ordningens filter mellan sidohögtalare och basmodul jämfört med ett med jämn ordning, exvis 4:e ordningens Linkwitz-Reiley? Kan det helt enkelt vara praktiska hänsyn som ligger bakom för att uppnå en generell lösning? (Typ 12db/okt är för lite, 24 dB/oktav kan ge för lång grupplöptid...)

En skillnad mellan udda BW och jämna LR är att LR har -6 dB vid brytfrekvensen. Det innebär att summan av grenarna blir störst rakt framför högtalaren, där avståndet till elementen är lika. iom detta blir nivån alltid lägre åt sidorna. Udda BW däremot, kommer att få en ökning i någon riktning, eftersom de spelar 90 grader ur fas. Om det är viktigt, eller vad som är bra, vet jag inte. Däremot kan jag generellt se fördelar med brantare filter.

Om man har ett filter med en funktion som ger en delning vid -3dB och 90 graders totalskillnad så har man den fördelen att:

1. Den maximala avvikelsen från den tänkta tonkuvan avviker maximalt +/-3dB. D v s man kan inte få en notch på 20dB.

2. Energitonkurvan blir alltid rät.

Båda saker kan vara viktiga vid så låga frekvenser och när man inte är helt på det klara med hur stort relativt avstånd de båda ljudalstrarna befinner sig som man vill dela imellan.

Jag har försökt påtala detta för några på ett annat forum som försöker bygga en basmodul till en relativt högkvalitativ fronthögtalare men kanske utan gehör...

[DQ-20]

[Om man har ett filter med en funktion som ger en delning vid -3dB och 90 graders totalskillnad så har man den fördelen att:

1. Den maximala avvikelsen från den tänkta tonkuvan avviker maximalt +/-3dB. D v s man kan inte få en notch på 20dB.

2. Energitonkurvan blir alltid rät.

Båda saker kan vara viktiga vid så låga frekvenser och när man inte är helt på det klara med hur stort relativt avstånd de båda ljudalstrarna befinner sig som man vill dela imellan.

Tack för förklaringen. Fördelarna med filter av ojämn ordning tycks mig uppenbara.

Min följdfråga blir dock (med avseende på mitt ursprungliga fråga) om det är någon idé att justera filterfunktionen för sidhögtalarnas roll-off (slutna system)

Om vi tar LTS-högtalarna som exempel (lilla tvåvägaren i sluten låda) så kommer den urspungliga dimensioneringen (Vmek=6 liter, Vab=7.5 liter) att ge en resonansfrekvens på ca 90 Hz och en - 3 dB som ligger ännu högre pga av det låga q-värdet (nedåt 0.40). Finns det anledning att av detta skäl till att skräddarsy delningen mellan sidosystem och subwoofer eller är det onödigt att lägga möda på det?

Undrar

Dahlqvist

[Maarten]

Intressant fråga Dahlquist, jag är också nyfiken på ett svar..

[Naqref]

[Finns det anledning att av detta skäl till att skräddarsy delningen mellan sidosystem och subwoofer eller är det onödigt att lägga möda på det?

Det beror på hur pedantiska man är!

Jag kan ju inte gärna säga att jag skulle anpassa filtret till det när jag de facto inte har gjort så utan istället maximerat ljudtryckskapaciteten/distorsionen genom att anpassa högtalaren till filtret genom att justera volymen uppåt och gjort den basreflexavstämd. Men om jag redan hade ett par slutna lådor och skulle ändå fixa ett speciellt filter så skulle jag naturligtvis titta närmare på det!

[Svante]

Om man har ett filter med en funktion som ger en delning vid -3dB och 90 graders totalskillnad så har man den fördelen att:

1. Den maximala avvikelsen från den tänkta tonkuvan avviker maximalt +/-3dB. D v s man kan inte få en notch på 20dB.

2. Energitonkurvan blir alltid rät.

Kan du utveckla/förklara det där? Det beror väl på vad som orsakar avvikelsen? Blir inte energitonkurvan (skulle hellre kalla den effekttonkurvan, om vi menar samma sak ) rät för jämna ordningstal, menar du?

[Svante]

Finns det anledning att av detta skäl till att skräddarsy delningen mellan sidosystem och subwoofer eller är det onödigt att lägga möda på det?

Ju mer jag funderar över delningsfilter, desto mer inser jag att det är handpåläggning som gäller. Det är förstås jättebra att ha teorin i bakhuvudet och den är utmärkt att utgå ifrån. Men teorierna förutsätter att elementen har rak frekvensgång och passiva filter förutsätter resistiv last, som regel. Visst kan man räkna ut vad det blir med förfinade modeller, men det slutar oftast i en simulering och, just det, handpåläggning.

Jag håller på och labbar med mitt simuleringsprogram som ni sett skärmdumpar av här ibland, och det har möjligheter för filter och summering av delsystem. När man tar hänsyn till elementens frekvensgång, baffelsteg och impedansvariationer inser man rätt snart att det optimala filtret kan vara ganska olikt det man slår upp i tabellen.

Jag ser inte att det skulle vara mindre anledning att ta med elementens frekvensgång bara för att det är delning mellan sub och sidosystem. Möjligen att rummet ändå ställer till det vid 100-150 Hz, medan det kan vara rätt snällt vid 2kHz.

[DQ-20]

Jag ser inte att det skulle vara mindre anledning att ta med elementens frekvensgång bara för att det är delning mellan sub och sidosystem. Möjligen att rummet ändå ställer till det vid 100-150 Hz, medan det kan vara rätt snällt vid 2kHz.

Jag var inne på ju detta: att rummet ställer till det så att det blir för mycket finlir (samt att hörseln är mindre känslig för avvikelser i detta frekvensområde. Annars borde ju möjligheterna vara ganska goda till förutsägbarhet, isynnerhet om man använder slutna sidosystem. Om man dessutom har subwoofers som är rimligt raka även en bit över brytfrekvensen så finns det ju alla möjligheter att faktiskt räkna på filterfunktionen och dimensionera med marginal. Vid delning mellan bas/mellan och diskant så verkar det som man nästan alltid ligger och gnager på marginalerna vad gäller effekttålighet, distortion och möjligheter att mecka med fasläge och fashastighet.

/Dahlqvist