Energirespons/energikurva

[kodapa]

Vad är det?

[celef]

mycket bra fråga, jag har ställt den till andra i snart tjugotvå och ett halvt år utan att få ett vettigt svar, eller rättare sagt, alla jag har frågat har svarat olika

[Piotr]

Frekvensgång/tonkurva visar på vad som händer i en enskild riktning.

Högtalare och mikrofoner har dock "alltid" olika sådana kurvor beroende på i vilken riktning man mäter. Ändras vinkeln så ändras frekvensgången.

Energirespons visar alla riktningar summerade.. typ.


/Peter

[petersteindl]

Jag skulle vilja säga så här, en ljudalstrare vilken som helst t.ex. en violinsträng som vibrerar vid en resonanslåda eller ett trumskinn som bringas i rörelse eller ett högtalarmembran som rör sig ger ljudvågor ifrån sig. Dessa ljudvågor består av förtätningar och förtunningar av luftmolekyler i luft. (Jag väljer att fokusera på luften d v s luftmolekyler och inget annat medium.) Anledningen till att dessa förtätningar och förtunningar har uppstått är att ett fast material har bringats i rörelse och de luftmolekyler som är närmast belägna det fasta materialet rör sig lika som det fasta materialet. Därmed har luftmolekyler satts i rörelse och då uppstår en densitetsförändring av luftmolekyler i varje given punkt. Det blir förtätningar och förtunningar av luftmolekyler d v s ett ljudtryck har uppstått.
Dessa förtätningar och förtunningar av luftmolekyler behöver inte vara likadana i alla punkter på ett och samma avstånd runtomkring ljudalstraren. Förtätningarna och förtunningarna av luftmolekyler kan vara olika beroende på frekvens och läge (position). Det betyder att om man mäter med mätmikrofon i en given punkt på ett visst avstånd från ljudalstraren så får man en specifik frekvenskurva i den punkten på just det avståndet. Man mäter ett ljudtryck som uppstår på grund av dessa förtätningar och förtunningar av luftmolekyler. Det är alltså luftmolekylernas densitetsförändring i just denna punkt som ger trycket mot membranet i mikrofonen. Flyttar man mikrofonen till en annan punkt med samma avstånd så fås denne andra punkts specifika frekvenskurva d v s ljudtryck som funktion av frekvens, som kan vara lika eller skilja sig från andra punkter.

Om man ser ljudalstraren som en alstrare som alstrar ljudvågor i en tredimensionell rymd så kan man definiera den totalt utstrålade energin från själva alstraren.
Låt säga att ljudalstrarens energi har en rak frekvensgång som innebär att den totalt utstrålade energin har rak frekvensgång.

Men om den energin, som i sig har rak frekvenskurva, strålar ut på olika sätt i olika riktningar så blir resultatet att förtunningarna och förtätningarna av luftmolekyler kommer att skilja sig på olika punkter på samma avstånd från ljudkällan. Det betyder att ljudtrycket som funktion av frekvens varierar i olika punkter på samma avstånd från ljudalstraren. Man mäter således olika frekvensgång i olika punkter.

Det betyder att frekvensgången kommer att vara olika beroende på riktningen från ljudkällan även om frekvenskurvan på den totalt utstrålade energin är rak.

En respons är ett svar på någonting. Engelska Step response blir stegsvar på svenska.

Energirespons är således ett svar av hur energin ser ut beroende på input som kan vara att man slår på en trumma eller spelar violin eller får ett högtalarmembran i rörelse. Man tillfogar genom arbete en mekanisk rörelse eller vibration i luften.

Nu kommer man till frågan, vad är det man hör? Jo, man hör de ljudtryck som når varje trumhinna i öronen och dessa luftmolekylers förtätningar och förtunningar är sammansatta av alla de olika vinklarna som ljudvågorna har kommit in på. Det är alltså överlagrade ljudvågor som består av många olika riktningar beroende på de reflekterande ytor som läggs ihop enligt superpositionsprincipen och efter att ha deformerats enligt den överföringsfunktion som finns i hörselsystemet. Sedan är det frågan om olinjära funktioner och processer som fixar ett slutresultat från två trumhinnor. Det här är en helt annan värld för sig och den har jag tänkt skriva, men det blir ett långt inlägg som kommer efter lanseringen av ägghögtalarna.

Nåväl, ungefär så har jag förstått det vad gäller Energirespons/energikurva. Det går att fylla på med massor med info, men jag nöjer mig så här.

MvH
Peter

[kodapa]

[paa]

Man kan ju undra hur verkningsgraden kan variera så otroligt mycket som en hackig frekvensgång från en högtalare indikerar, men kanske energiresponsen är jämnare?

[kodapa]

Man kan ju undra hur verkningsgraden kan variera så otroligt mycket som en hackig frekvensgång från en högtalare indikerar, men kanske energiresponsen är jämnare?

Bra tänk där...

[DVD-ai]

Grymt, då har jag tänkt rätt hela tiden om just vad energirespons egentligen är !

Men hur man sedan "hanterar den" och drar nyttt av den på bästa sätt, har jag ingen aning om...

Edit: man brukar prata om en fallande energikurva mot högre frekvenser. Det måste ju betyda att den totala energin allstrad mot högre frekvenser mindskar, antingen så mindskar spridningen (vilket den alltid gör mer eller mindre) eller så mindskar ljudnivån upp i frekvens = sluttande frekvens kurva även on-axis..?!

Någon som kan förklara begreppet "sluttande energikurva" på ett sätt som man förstår och kan bilda sig en uppfattning?!

[celef]

Grymt, då har jag tänkt rätt hela tiden om just vad energirespons egentligen är !

Men hur man sedan "hanterar den" och drar nyttt av den på bästa sätt, har jag ingen aning om...

Edit: man brukar prata om en fallande energikurva mot högre frekvenser. Det måste ju betyda att den totala energin allstrad mot högre frekvenser mindskar, antingen så mindskar spridningen (vilket den alltid gör mer eller mindre) eller så mindskar ljudnivån upp i frekvens = sluttande frekvens kurva även on-axis..?!

Någon som kan förklara begreppet "sluttande energikurva" på ett sätt som man förstår och kan bilda sig en uppfattning?!

pa-högtalare brukar uppvisa allehanda mätningar, ett tips är att leta i databladen hos tillverkare som jbl

å jag fattar fortfarande inte hur uppmätt energirespons utförs

[Piotr]

å jag fattar fortfarande inte hur uppmätt energirespons utförs

Mät utomhus och/eller "gejtat" över ett stort antal vinklar och medelvärdesberäkna?

Mät (högtalare) i diffusfält i stort rum med kända och lämpliga akustiska egenskaper?


/Peter

[petersteindl]

Grymt, då har jag tänkt rätt hela tiden om just vad energirespons egentligen är !

Men hur man sedan "hanterar den" och drar nyttt av den på bästa sätt, har jag ingen aning om...

Edit: man brukar prata om en fallande energikurva mot högre frekvenser. Det måste ju betyda att den totala energin allstrad mot högre frekvenser mindskar, antingen så mindskar spridningen (vilket den alltid gör mer eller mindre) eller så mindskar ljudnivån upp i frekvens = sluttande frekvens kurva även on-axis..?!

Någon som kan förklara begreppet "sluttande energikurva" på ett sätt som man förstår och kan bilda sig en uppfattning?!

pa-högtalare brukar uppvisa allehanda mätningar, ett tips är att leta i databladen hos tillverkare som jbl

å jag fattar fortfarande inte hur uppmätt energirespons utförs

Stig Carlsson gjorde det i slutet på 50-talet och på 60-talet i sitt mätlabb genom att mäta på en himla massa mätpunkter och därefter integrera mätresultaten. Jag har för mig att det rörde sig om mer än 2000 eller möjligtvis 3000 mätningar per mätobjekt där 36 noga utvalda mätpunkter användes. Det tog lite tid att få fram en sådan kurva. I början gjorde Sven Eriksson mätningarna beräkningarna och därefter Ingemar Ohlsson. Båda var assistenter åt Stig Carlsson på institutionen för Elektroakustik på KTH.

Därefter byggde Statens Provningsanstalt ett efterklangsrum som Ulf Rosenberg var ansvarig för och där Ingemar Ohlsson gjorde alla mätningar till HiFi-handboken. Där uteslöt man direktljudstonkurvan över ung 100-300 Hz om jag inte minns fel. I rummet fanns ett antal reflektorer och en av dessa var mellan mätobjektet d v s högtalaren och mätmikrofonen. Man kunde välja på en av fem högtalarpositioner. 1) På golv i hörn. 2) Fristående på golv, 1 meter från vägg. 3) På golv mot vägg, dock fritt från vägg. 4) På vägg, 1,15 meter från golv. 5) Fritt hängande. Man mäter alltså enbart diffusljudfältet vilket inkluderar ljud från samtliga riktningar utom direktljudet. På så sätt fanns det en mätmöjlighet att mäta något som i det närmaste liknar total utstrålad energi. Högtalarmätningarna i HiFi-handboken utfördes som sagt i detta rum. Själv gjorde jag mätningar i detta rum då jag dimensionerade delningsfilter till Cerwin-Vega högtalare, på den tiden det begav sig

Såsom med alla akustiska mätningar bör man vara erfaren med mätproceduren och veta lite om akustik och högtalare för att kunna tyda kurvorna på ett [s]adekvat[/s]tillräckligt korrekt sätt

MvH
Peter

[phon]

Någon som kan förklara begreppet "sluttande energikurva" på ett sätt som man förstår och kan bilda sig en uppfattning?!

Om du tar en högtalare med rak kurva i direktstrålningen så får du troligen fallande energikurva eftersom högtalaren antagligen beamar mer och mer mot högre frekvens.

Energikurva, den ljudenergi som totalt utstrålas från högtalaren i alla riktningar, kan man mäta i ett ekorum. Se till så att inte mätningen smutsas av direktstrålning.

Direktstrålning, det som en högtalare utstrålar i viss riktning mot miken, utan mellanliggande studsar. Kan man mäta utomhus eller i döddämpat rum. Den intressanta riktningen behöver inta vara exakt rakt fram, man kan designa högtalare för att lyssnas på t.ex. in- eller uppvinklade.


Man kan mäta fönstrat också på olika sätt, man kan göra en mätning och titta efteråt med olika fönster för att studera olika delar av det utstrålade ljudet, i tid, nivå, fas ....

[petersteindl]

Grymt, då har jag tänkt rätt hela tiden om just vad energirespons egentligen är !

Men hur man sedan "hanterar den" och drar nyttt av den på bästa sätt, har jag ingen aning om...

Edit: man brukar prata om en fallande energikurva mot högre frekvenser. Det måste ju betyda att den totala energin allstrad mot högre frekvenser mindskar, antingen så mindskar spridningen (vilket den alltid gör mer eller mindre) eller så mindskar ljudnivån upp i frekvens = sluttande frekvens kurva även on-axis..?!

Någon som kan förklara begreppet "sluttande energikurva" på ett sätt som man förstår och kan bilda sig en uppfattning?!

Jag skall försöka förklara begreppet "sluttande energikurva". Eftersom högtalarelement, mycket riktigt som phon säger, beamar mer och mer mot högre frekvens, så är det mindre energi vid höga frekvenser som exciterar ljudtryck off-axis d v s i andra riktningar än on-axis d v s i 15, 30, 45, 60, 90 grader off-axis. Sådana högtalarelement kan ha en "sluttande energikurva".

Nu kan det vara så att frekvensgången är rak on-axis vilket betyder att alla andra vinklar blir mer eller mindre fallande mot högre frekvens. I sådana fall sägs högtalarelementen ha en "sluttande energikurva" mot högre frekvens.

Men det finns specialfall då frekvensgången on-axis ökar mot högre frekvens d v s ljudtrycket ökar mot högre frekvens on-axis. Då finns möjligheten att t.ex. 15-30 grader off-axis har rak frekvensgång och vid vinklarna därutöver börjar det falla mot högre frekvens. Sådana högtalarelement uppvisar en karakteristik som liknar "rak energitonkurva" d v s den totalt utstrålade energin har rak frekvensgång. Sådana högtalarelement sägs inte ha "sluttande energikurva". Stig Carlsson valde sådan typ av högtalarelement till sina högtalare.

MvH
Peter

[phon]

Ja precis, om man mäter t,ex, en OBI F87, som jag håller på med just nu, så både ser och hör man att det är rak (-are) direktkurva väldigt mycket off accis.

[IngOehman]

Ja, typ nästan rakt från sidan!

Det är ett mycket extremt element det där.

Till och med "mer än ortoakustiskt" kanske.


Vh, iö

[IngOehman]

[Rubrik: Energirespons/energikurva] Vad är det?

mycket bra fråga, jag har ställt den till andra i snart tjugotvå och ett halvt år utan att få ett vettigt svar, eller rättare sagt, alla jag har frågat har svarat olika

Tänkte jag skulle presentera ännu en förklaring på va'f'nått en energi-
kurva är.

Det första som jag vill framhålla, och som jag inte har sett någon "få
med" som skrivit tidigare i tråden - är att energikurvan INTE alls är en
isolerbar alldeles "högtalaregen" egenskap.

Den måste ses i ett sammanhang - och detta sammanhang inkluderar
faktiskt även rummet - oavsett hur oändligt hårda alla rummets väggar
än är!

- - - - -

Det går alltså INTE, så flera har antytt, att kartlägga energikurvan för
själva högtalaren ensam, annat än vid frekvenser så höga att det går i
storleksordningen >ett par våglängder mellan högtalarens respektive
utstålningspunkter (element och port och eventuella andra ställen som
det strålar ljud ifrån) och de närmaste reflexionsytorna.

Skälet är att den akustiska belastningsimpedansen på högtalaren på-
verkas av närheten till ytor i rummet, vid alla frekvenser lägre än så.

Därmed påverkas även hur bra den akustiska impedansanpassningen
blir, och således även hur mycket energi som förmår lämna högtalare
för en given insignal.

Att energikurvan ser olika ut beroende på mätrum och placering i res-
pektive rum, beror alltså inte bara på mätfel* (som dock ofta är en stor
del av problemet) utan också på att högtalarens energikurva inte är
något entydigt som gäller för högtalaren - utan det är något som gäller
för högtalaren med en given placering i förhållande till de närmaste an-
gränsningsytorna.

- - - - -

Om en högtalare har en helt frekvensoberoende spridning (klotstrålare
eller kulstrålare, som ibland kallas "rundstrålare" - men de flesta hög-
talare som kallas rundstrålare är INTE klotstrålare!) så kommer den att
ha en energikurva som är identisk med direktljudstonkurvan, i reflexi-
onsfri mijlö nota bene - men INTE i ett verkligt rum.

Rummet påverkar nämligen alltid direktljudet (med det menar jag nu
direktljud + alla de reflexer som är för mänsklig hörsel oskiljbara från
direktljudet) annorlunda än det påverkar energiutstrålningen.

Den sistnämnda påverkas i regel mindre, men påverkas lika fullt ansen-
ligt. Båda påverkar hur högtalaren uppfattas, och på grund av olikhet-
erna mellan deras rumspåverkan så är det så, att när den mest neu-
trala balansen uppnås, så är ingen av dem så raka som möjligt!

Det kan vara bra att ha i åtanke om man vet att man har tendenser att
noja in på att optimera enskilda parametrar eller kurvor... Men gör sig
själv en stor otjänst om man missar vikten av att titta på allting och på
allts samverkan = "summan".


Detta att rummet påverkar både direktljud (se ovan för vilken definition
av direktljud jag åsyftar) och energikurva, gäller förstås även högtalare
som inte är klotstrålare (läs >99% av alla högtalare) men då finns det
med en faktor extra med i ekvationen - direktivitetsfaktorn.

Den gör för nästan alla högtalare (inte ortoakustiska; läs högtalare från
SC och SSC det vill säga alla de som har marknadsförts under namnen
Sonab och Carlsson, dock) att energikurvan blir sluttande = att andelen
direkt kontra reflekterat ljud ökar när våglängden minskar.

Man kan även se det som att man i energikurvan ser de baffelkompen-
sationer som är osynliga (vilket är poängen med dem) i direktljudet.

Om det är bra eller inte får var och en ta ställning till själv, men min
egen uppfattning är att en svagt sluttande energikurva faktiskt är en
fördel, eftersom den bidrar till att skapa en känsla av "ombonad miljö"
i lyssningslogen, som inte bara är allmänbehaglig, utan som även gör
det lättare att höra in i ljudbilden utan påverkan.

- - - - -

Sist men inte minst några ord om vad man kan mäta i ett lyssningsrum.

Jag har många gånger sett lyssningsplatsmätningar hänvisas till såsom
energikurvemätningar. Det är FEL. Rumsmätningar är rumsmätningar
och ingenting annat, fast ett annat namn finns det faktiskt på dem, som
Stig Carlsson hittade på, nämligen totalljudsmätningar.

I totalljudet är i ännu högre grad än energikurvan, rummet med i leken.
Där ingår nämligen även rummets (ja, frekvensberoende) absorptions-
egenskaper. Men nästan alltid ingår även en sak till, nämligen mätmikro-
fonens energikurva. Man kan tycka att mikrofonen är liten och då borde
vara nästan perfekt omnidirektionell, men det är de aldrig om de inte är
extremt små, t ex 1/8" eller mindre (som gör att felet vid 20 kHz blir på
dB-nivå, vilket är mycket litet).

- - - - -

Mycket på en gång, men kom ihåg att det går att läsa flera gånger.


Vh, iö

- - - - -

*De allra flesta "efterklangsrum", alltså de som används för mätningar
av energikurvor, är behäftade med rätt så stora mätfel (både stående-
vågor och resonanser kan ställa till det), som dessutom yttrar sig olika
beroende på vad mkrofonen placeras i den.

Det är skälet till att det är rätt vanligt att frekvenser under sisådär 100
Hz är oredovisade eller "utgråade" när energikurvemätningar har gjorts
av seriösa människor. Man kan alternativt nämna det i kommentaren till
mätningen.

Men det är inte seriöst att presentera en sådan mätning och påstå att
det är en energikurvemätning, utan att både placering och mätrummets
osäkerhetsgrad eller -område är redovisade, om frekvenser under de
där mätresultatet är opålitligt, finns med i grafen.

Trots allt det ovan nämnda så förekommer det att mätningar gjorda i
ett och samma sådant mätrum ändå är jämförbara, men då man saknar
"absolutheten" kan man fråga sig vad man skall ha den möjligheten till.

[torig]

Jag vill bara i all enkelhet tacka Ingvar och Peter för att ni tar er tid att på ett mycket bra och pedagogiskt sätt tar er tid att förklara olika spörsmål.

Mycket läsvärt!!

/mvh

[kodapa]

Jag vill bara i all enkelhet tacka Ingvar och Peter för att ni tar er tid att på ett mycket bra och pedagogiskt sätt tar er tid att förklara olika spörsmål.

Mycket läsvärt!!

/mvh

Håller med, men glöm inte Piotr (i detta fallet).

[celef]

Jag vill bara i all enkelhet tacka Ingvar och Peter för att ni tar er tid att på ett mycket bra och pedagogiskt sätt tar er tid att förklara olika spörsmål.

Mycket läsvärt!!

/mvh

Håller med, men glöm inte Piotr (i detta fallet).

+1

[Piotr]

Å tack killar!


/Peter

[celef]

varsegod, det är du väl värd

[kodapa]

varsegod, det är du väl värd

Japp!