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Beschallungvor 2 Wochen

Subwoofer-Angleichung: die narrensichere relative/absolute Methode

Von Merlijn van Veen & mit freundlicher Unterstützung von Michael Häck.

Lautsprechergitter befinden sich in derselben Ebene (i.e. sind koplanar). © Merlijn van Veen.

Eine der größten Herausforderungen, mit denen jede neue Generation von Toningenieuren zu kämpfen hat, ist das Erlernen der Phasenangleichung der Subwoofer an die Main Speaker. Eine Aufgabe, die sich zu einem Zeitpunkt in meiner frühen Karriere als unmöglich anfühlte.

In diesem Artikel werde ich die Methode offenlegen, die in den letzten Jahren für mich einwandfrei funktioniert hat. Es handelt sich um einen zweistufigen Prozess, der aus einem relativen und einem absoluten Teil besteht. Die meiste Zeit wird für den relativen Teil aufgebracht, den man dafür aber nur einmal verrichten muss. Diese Zeit ist eine gute Investition, denn es verwandelt den absoluten Teil vor Ort in einen höchstens fünfminütigen Job.

Der einzige Zweck des relativen Teils besteht darin, sich davon zu überzeugen, dass die gesamte Beschallungsanlage bei bündigen Lautsprechergittern, die in der gleichen Ebene (koplanar) leben, angemessen phasengleich ist. Wenn das Soundsystem diese Bedingung nicht erfüllt, wird die Herausforderung darin bestehen, die Lautsprecher so lange „vorzujustieren“, bis diese Bedingung erfüllt ist.

Führen Sie den relativen Teil im Nahfeld durch, wo das Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) und das Verhältnis von direktem zu hallendem Schall (D/R) günstig sind und hochkohärente, verwertbare Daten liefern. Daten, die Ihnen sagen, welche Tasten Sie drücken müssen, um eine erfolgreiche Angleichung zu erreichen. Jeder, der versucht hat die Phasenangleichung im Fernfeld durchzuführen, weiß aus Erfahrung, dass die Rauminteraktion die Phasenkurven völlig unkenntlich machen wird, sofern das Ganze sich nicht draußen im Freien abspielt.

Stellen Sie ein Messmikrofon auf den Boden (Halbraum), sodass es im gleichen Abstand zu den Gittern steht (Abbildung 1), aber nicht so nah, dass die direkten Strahler über die Bassreflexöffnungen zu dominieren beginnen oder umgekehrt. In der Regel reichen ein bis zwei Meter aus. Zielen Sie auf Kohärenzwerte von fünfundneunzig Prozent oder mehr in dem Sie interessierenden Frequenzbereich.

Abbildung 1: Lautsprechergitter befinden sich in derselben Ebene (i.e. sind koplanar). © Merlijn van Veen.

„Die Amplitude gewinnt immer, aber wenn die Pegel ausgeglichen sind, ist die Phase entscheidend“
Bob „6o6“ McCarthy

Pegel zuerst einstellen

Lassen Sie den Main solo laufen, um seine Ankunftszeit über den Delay zu synchronisieren. Von nun an ist es absolut geschäftskritisch, den Delay für den Rest dieses Vorgangs nicht mehr zu verstellen! Speichern Sie anschließend die Kurve des Mains.

Lassen Sie nun den Subwoofer solo laufen und stellen Sie seinen Pegel so ein, dass er dem Pegel des Mains entspricht (einheitliche Verstärkung). Über die „bis zu ’ner 11“ Sache (siehe This Is Spinal Tap) reden wir später nochmal. Speichern Sie die Kurve des Subwoofers.

Von diesen zwei Kurven ausgehend müssen Sie zunächst den Frequenzbereich bestimmen, in dem die Phasenangleichung notwendig ist, bis der Pegelausgleich (Isolation) zur Rettung kommt und die Zeit keine Rolle mehr spielt.

Sehen Sie sich das Video unten an, um diese Schritte in Aktion zu sehen.


Video 1: Set Levels and Determine Isolation Zones


Durch die geschickte Nutzung der Offset-Funktion des Analyse-Software konnte ich den Frequenzbereich leicht identifizieren, in dem beide Lautsprecher gemeinsam genutzt werden und der Pegelunterschied innerhalb von 10 dB oder weniger liegt.

In diesem vier Drittel einer Oktave weitem Bereich ist die Phasenangleichung zwingend erforderlich, um eine starke Welligkeit (ripple) zu verhindern. Unter 54 Hz ist der Subwoofer jedoch alleine von Bedeutung, sobald er mit 10 dB oder mehr den Main überstrahlt und die Zeit keine Rolle mehr spielt. Gleiches gilt für den Main über 125 Hz.

Für weitere Informationen zu Isolation, Welligkeit und anderen Summierungs-Fragen empfehle ich das Kapitel „Summation“ in Bob McCarthys Buch „Sound Systems: Design and Optimization“. Das Kapitel ist in allen drei Ausgaben vorhanden.

Phasen verstehen

Nachdem wir nun den uns interessierenden Frequenzbereich identifiziert haben, können wir mit der Betrachtung der Phasenkurven beginnen. Aber bevor wir fortfahren, lassen Sie uns einige Grundregeln festlegen.


Video 2: Zu spät, früh oder exakt


Die drei Verläufe, die wir im Video gesehen haben und die überall im hörbaren Spektrum auftreten können, sind:

  • flache Phasenkurve (kein Anstieg) = Messung und Referenz sind zeitnah
  • „steigende“ positive Steilheit = Messung ist führend (früh) in Bezug auf die Referenz
  • „abnehmende“ negative Steilheit = Messung verzögert (spät) in Bezug auf die Referenz

Abbildung 2: Größere Steilheit (Sekante oder Tangente) im gleichen Frequenzbereich bedeutet mehr Zeitversatz und umgekehrt. © Merlijn van Veen.

Im Zweifelsfall könnten Sie sich etwas Zeit mit dem Phasenrechner nehmen und so auf eigene Faust zur Einsicht gelangen.

Erster Versuch

Versuchen wir, unser Verständnis von Phasenkurven in die Praxis umzusetzen.


Video 3: Der erste Versuch


Im obigen Video habe ich die Phasenskalierung so verschoben, dass keine Phasenumbrüche innerhalb der Phasenkurve (in dem uns interessierenden Frequenzbereich) angezeigt werden.

Wenn die Phasenumbrüche aus dem Weg sind, kann ich die Steilheit der Kurven bestimmen. Im Zweifelsfall können Sie auf ein Tool wie PixelStick zurückgreifen, um den Winkel der Sekanten oder Tangenten zu messen.

Von den beiden Kurven ist in dem uns interessierenden Frequenzbereich die blaue Subwoofer-Kurve steiler und damit die spätere. Sofern Zeitreisen immer noch nicht möglich sind (nach meinem letzten Wissensstand sind sie es nicht), haben wir nur eine Option: den Main durch die Einführung von Delay an den Subwoofer anzugleichen.

Das Hinzufügen eines Delay erhöht die Steilheit (Abbildung 2) der grünen Phasenkurve des Mains, die dann „spiralförmig“ nach unten verläuft und das Phasendiagramm unten verlässt, nur um sich um die Graphen herum zu wickeln und an der Oberseite wieder aufzutauchen (Abbildung 3), wo sie ihre Reise fortsetzt (siehe Phasenrechner).

Abbildung 3: 240° statt 120° bei 100 Hz. © Merlijn van Veen.

Ich bin jedoch entschieden dagegen, willkürlich mit Delay und Polarität herumzuspielen und auf einen „glücklichen Zufall“ à la Bob Ross zu hoffen.

In Erwartung des „spiralförmigen“ Wickelphänomens wählte ich eine beliebige Frequenz, vorzugsweise irgendwo im Bereich der Frequenzweiche, die ich als Ausgangspunkt für eine einfache Berechnung verwendete. Ich habe mich für 100 Hz entschieden, weil es die Rechnerei vereinfacht. Aber auch jede andere Frequenz wird funktionieren, vorausgesetzt, dass diese Frequenz und ihre unmittelbaren Nachbarn durch hochkohärente, verwertbare Daten repräsentiert werden.

Mit Gleichung 1 und in dem Wissen, dass ich mich auf die Daten verlassen kann, habe ich berechnet, dass 6,7 ms Delay nötig sind, um einen Phasenversatz von 240° alleine für die 100 Hz einzuführen!

Dieser Zeitversatz war ausreichend, um bei 100 Hz einen Schnittpunkt zwischen der grünen (Main) Phasenkurve und der blauen (Subwoofer) Phasenkurve zu ermöglichen.

Allerdings sollte man Phasengleichheit nie mit der Zeitgleichheit verwechseln – ein Unterschied der durch die Ungleichheit der Steilheit der Kurven bestätigt wird. Nach Einführung des Delays ist die grüne (Main) Phasenkurve nun steiler (und damit später) als die blaue (Subwoofer) Kurve. Anscheinend habe ich zu viel Delay eingeführt.

Semi-Erfolg

Ich nenne dieses Zwischenergebnis „Semi-Erfolg“. Wir haben eine erfolgreiche Phasenangleichung der 100 Hz Frequenz durchgeführt und das werden wir uns nicht nehmen lassen!

Leider ist die Frequenzweiche nicht die gesamte Veranstaltung. In unserem Fall handelt es sich um eine Wechselwirkung über vier Drittel einer Oktave, bei der alle Frequenzen (einschließlich 100 Hz) phasenrichtig sein müssen.

Ich möchte irgendwie die grüne Phasenkurve meines Mains wie eine Wippe um meinen „Angelpunkt“ bei 100 Hz neigen, wo ich bereits eine erfolgreiche Phasenangleichung durchgeführt habe.

Die Steilheit der Phasenkurve teilte mir mit, dass ich den Delay für den Main rausnehmen muss. Aber welchen Wert wir auch immer von unseren anfänglichen 6,7 ms Delay abziehen, unsere erfolgreiche Phasenangleichung der 100 Hz Frequenzen soll erhalten bleiben!

Zweiter Versuch

Die Phasenangleichung einer einzelnen Frequenz kann beibehalten werden, solange Sie n Zyklen oder (n+0,5) Zyklen (in Kombination mit einer Polaritätsumkehr) an Zeitversatz addieren oder subtrahieren, wobei n auch Null, d.h. ein halber Zyklus, sein kann (Abbildung 4).

Abbildung 4: Kippen der Phasenkurve um eine beliebige Angelpunkt-Frequenz. © Merlijn van Veen.

Wenn ich also den Delay von 6,7 ms – unter Beibehaltung der Phasenangleichung der 100 Hz Frequenz – reduzieren möchte, könnte ich mit einer Subtraktion von 5 ms (halber Zyklus von 100 Hz) in Kombination mit einer Polaritätsumkehr beginnen.


Video 4: Der zweite Versuch


Beachten Sie, dass ich bei der Subtraktion von 5 ms einen Phasenversatz von 180° Grad bei 100 Hz eingeführt habe, was zu erwarten war. Mit PixelStick habe ich jedoch festgestellt, dass die Steilheiten beider Phasenkurven im gesamten Bereich der Frequenzweiche übereinstimmen.

Bei der Verwendung von PixelStick als einem 180 Grad hohem „Vergleichspunkt“ scheint sich tatsächlich ein 180° Versatz für alle Frequenzen (einschließlich 100 Hz) im gesamten Frequenzbereich einzustellen. Eine Umpolung der Polarität fixiert also nicht nur 100 Hz, sondern auch alle anderen uns interessierenden Frequenzen. Welche Polarität Sie dabei umkehren ist letztendlich willkürlich, sofern das ausschließlich auf einem Main passiert. In der Praxis würde ich mich für den Subwoofer anstelle des Mains entscheiden.

In diesem Fall war ein halber Zyklus in Kombination mit einer Polaritätsumkehr ausreichend. In der Praxis geht es im Endeffekt darum, die richtige Anzahl von n Zyklen oder (n+0,5) Zyklen (in Kombination mit einer Polaritätsumkehrung) zu finden, die zu einer Übereinstimmung der Steilheit der Kurven führt, welche sich bei einer frei bestimmbaren „Angelpunkt“ Frequenz überlappen.

Für weitere Informationen über die Bedeutung der übereinstimmenden Steilheit schauen Sie sich dieses Video an.


Der 60° Korridor

Die Dinge sehen sehr gut aus und ich möchte eine Metrik mit Informationen darüber, ob meine Lösung weiter verfeinert werden muss oder nicht. Überlappen sich meine Phasenkurven und stimmen ihre Steilheiten für den uns interessierenden Frequenzbereich überein? Habe ich die bestmögliche Anpassung erreicht?

Wenn Sie zwei Sinuswellen (reine Töne) gleicher Größe mit einem Phasenversatz von 55° summieren, erhalten Sie nach wie vor 5 dB Summierung (Abbildung 5). Kann man sich mit der Eselsbrücke „555„ sehr leicht merken. Es ist das zweitbeste Ergebnis, denn mehr als 6 dB kann man nicht erreichen.

Abbildung 5: Phasenversatz von 55° = 5 dB. Zwei Sinus-Wellen von gleicher Wellenlänge. © Merlijn van Veen.

Sechzig Grad ist ziemlich nah an fünfundfünfzig Grad, also könnte man argumentieren, dass jeder Phasenversatz von 60° oder weniger, sofern die Pegel übereinstimmen, für 5 dB Summierung oder mehr ausreichen sollte.


Video 5: Der 60° Korridor


Beachten Sie, dass ich diesmal PixelStick als 60 Grad hohen „Vergleichspunkt“ verwendet habe, um den Frequenzbereich zu bestimmen, in dem beide Phasenkurven in einem Abstand von sechzig Grad von einander „leben“. Ich kann dies veranschaulichen, indem ich einen 60-Grad breiten Korridor zeichne, der beide Phasenkurven umfasst.

Die Form des Korridors spielt keine Rolle, es ist die Länge bzw. die Reichweite des Korridors, die mich interessiert. Ich möchte, dass der Korridor so viele Frequenzen wie möglich umfasst, was in diesem Fall bis zu 250 Hz hinauf reicht. Wie wichtig das ist, wird sich sehr bald zeigen!

Der Korridor ist ein großartiger Arbeitsbeschleuniger, da man für die Optimierung der Frequenzweiche unzählige Stunden verbraten kann. Aber wie hoch kann der Ertrag aus einer solchen Zeitinvestition sein?

Die Phasenkurven leben bereits in einem Abstand von sechzig Grad voneinander, sodass sich eine Summierung von 5 dB oder mehr (vorausgesetzt, die Pegel stimmen überein) bei einem Maximum von 6 dB ergibt. Man kann daran also hin und her schrauben bis man blau anläuft, mehr als ein dB Lautstärke wird man damit nicht aus der Anlage kriegen. So ist es gut genug. Es gibt Wichtigeres zu tun.

Verschwenden wir also nicht noch mehr Zeit dafür.

„(Sound) Systemtechnik heißt unter anderem auch zu wissen, wann man aufhören sollte.“
Merlijn van Veen

Das geht bis 11

Aber was ist, wenn ich jetzt den Pegel meiner Subwoofer erhöhen will, was in der Regel auch so sein wird. Muss ich dafür jetzt bei Null anfangen?


Video 6: Overlapping Crossover bis 11


Offensichtlich gibt es keinen Grund, irgendetwas noch einmal zu messen, denn das Aufdrehen des Pegels ändert nichts am Phasengang eines Mains (sofern dieser natürlich linear betrieben wird). Wir können daher auch einen Versatz verwenden, um den Effekt einer Erhöhung des Subwooferpegels zu simulieren.

Wie laut kann ich werden? Bis der Korridor von 60° zu Ende ist! Sobald die Phasenkurven nicht mehr im Abstand von sechzig Grad zu einander leben, sind Subwoofer und Main nicht mehr phasengleich. Dementsprechend muss zum Ende des Korridors der Main alleine von Bedeutung sein und den Subwoofer für den Rest des hörbaren Spektrums mit 10 dB übertönen.

Für unseren Fall heißt das, dass ich den Subwoofer höchstens bis zu +25 dB gegenüber dem Main aufdrehen kann, während ich 10 dB Isolation bei 250 Hz und höher beibehalte, wenn ich mich nicht aus der Angleichung „rauspressen“ will.

Beachten Sie, dass diese Methode die akustische Frequenzweiche letztendlich nach oben verschiebt, was kein Problem ist, solange der Korridor da ist. Deshalb ist es so wichtig, den Korridor so lang wie realistisch möglich zu machen, da er über das „Verfallsdatum“ (also maximalen Pegel) Ihrer Subwoofer in Bezug auf die Mains entscheidet.

Ob Sie den Subwooferpegel überhaupt erhöhen sollten ist ein anderes Thema. Sollten Sie diesem Thema jedoch etwas Zeit widmen wollen, empfehle ich diesen Artikel und dieses Video.

Die Frage, die mich beschäftigt, ist folgende: falls der Subwooferpegel erhöht wird, was wahrscheinlich passieren wird, möglicherweise sogar dynamisch (über den Aux angesteuert), wird dann die Angleichung erhalten bleiben und wie weit können wir die Grenzen überschreiten? Der Korridor von 60° wird Ihr Freund und Helfer sein.


Überlappende und einheitliche Frequenzweiche

Was wir bisher erreicht haben, wird als überlappende Frequenzweiche bezeichnet, da beide Lautsprecher immer noch in ihrem full-range „nativen“ Modus laufen, in dem Hoch- und Tiefpassfilter noch nicht eingesetzt wurden (Abbildung 6).

Abbildung 6: Überlappende Frequenzweiche. Beide Lautsprecher laufen in ihrem „nativen“, full-range Modus. © Merlijn van Veen.

Nur bei einheitlicher Verstärkung, im Frequenzbereich, in dem beide Lautsprecher aufgrund der Überlappung nahezu gleich laut sind, werden Sie eine Summierung von bis zu 6 dB beobachten, die uns einen verbleibenden Anstieg, einen Überschuss hinterlässt, der nicht Teil der akustischen Signatur beider Lautsprecher ist.

Dies kann leicht behoben werden, indem in beiden Ausgangskanälen des Lautsprecher-Management-Systems der gleiche, identische parametrische Equalizer (PEQ) verwendet wird. So wird der Subwoofer zu einer echten Tiefton-Erweiterung. Der Eingangskanal des Prozessors sollte meiner Meinung nach immer für das Voicing des Systems reserviert sein!

Wenn die Subwoofer aufgedreht werden, ist dieser „EQ-Patch“ nicht mehr erforderlich, da die Frequenzweiche sich nach oben hin verschiebt und effektiv zu einer verzogenen einheitlichen Frequenzweiche wird, die wir als nächstes besprechen werden.


Video 7: Unity Crossover, Unity Gain


In einer einheitlichen Frequenzweiche wurde die Überlappung beseitigt, indem zusätzliche Tief- und Hochpassfilter auf die vorangehende Angleichung angewendet wurden, und -6 dB entspricht -6 dB bei einer Frequenz unserer Wahl (Abbildung 7).

Abbildung 7: Einheitliche Frequenzweiche. © Merlijn van Veen.

Es ist empfehlenswert, eine geeignete Übergangsfrequenz in der Nähe des Zentrums der vorherigen Überlappung zu wählen (Abbildung 5), bei der beide Lautsprecher mit nahezu identischen Pegeln arbeiten. In unserem Fall sind es 80 Hz.

Es gibt wie gesagt keinen Grund alles noch einmal messen zu müssen und man kann die Filter blindlings aktivieren (was ich auch tat), sofern folgende Hinweise eingehalten werden:

  • Für beide Lautsprecher wird die gleiche Typologie konstanter Steilheit verwendet, d.h. Butterworth und Linkwitz-Riley.
  • Für beide Lautsprecher werden die gleichen geraden Filterordnungen, d.h. 2., 4., 6., 8., etc. verwendet.
    (Beachten Sie auch, dass bestimmte Ordnungen möglicherweise eine Polaritätsumkehr erfordern.)
  • Verwenden Sie die gleiche Grenzfrequenz für beide Lautsprecher.

Das Einhalten dieser Hinweise wirkt sich auf den Phasengang beider Lautsprecher gleichermaßen aus. Dementsprechend sollte die Phasenangleichung, die wir vor dem Einsetzen der Filter ausgeführt haben, nach dem Einsatz der Filter erhalten bleiben – mit der Ausnahme der gelegentlichen Polaritätsumkehr aufgrund der Filterordnung.

Ich verwende standardmäßig den Linkwitz-Riley-Filter (auch in diesen Videobeispielen), der günstigerweise 6 dB Dämpfung bei der Grenzfrequenz einführt. Butterworth hingegen führt lediglich 3 dB Dämpfung bei der Grenzfrequenz ein, sodass man bei Lautsprechern, die vor dem Einsetzen der Filter bei der Übergangsfrequenz gleich laut waren, einen 3 dB Anhebung hat.

Es gibt aber auch weitaus bessere Filter, die mitunter komplexe Steilheiten ermöglichen, z.B. elliptische und Tschebyscheff-Filter. So interessant wie sie auch sind, würde eine Betrachtung den Rahmen dieses Artikels sprengen. Dennoch: alle in diesem Verfahren beschriebenen Schritte werden auch mit diesen Filtern funktionieren!

Bei einer adäquat phasengleichen Frequenzweiche mit einheitlicher Verstärkung, bei dem -6 dB und -6 dB an der Übergangsfrequenz aufeinandertreffen, ergibt sich beim gemeinsamen Einschalten beider Lautsprecher 0 dB. Im Gegensatz zur überlappenden Frequenzweiche gibt es keine Reststöße oder Überschüsse, die einen zusätzlichen PEQ-Patch erfordern.


Welche Ordnung eignet sich?

Soweit ich sagen kann, scheint sich die Mehrheit der Industrie aus Gründen, die über den Rahmen dieses Artikels hinausgehen, mit Frequenzweichen 4. Ordnung (unabhängig von der Typologie) mit 24 dB pro Oktave zufrieden gegeben zu haben.

In meinem Register würde es sich hierbei jedoch um akustische Frequenzweichen 4. Ordnung, die das Ergebnis der Elektronik in Verbindung mit den mechanisch-akustischen Eigenschaften der Lautsprecher selbst sind, handeln.

Deshalb würde ich nie eine elektrische Frequenzweiche 4. Ordnung direkt anstreben. Wenn Sie diese Hoch- und Tiefpassfilter auf die Lautsprecher anwenden, versuchen Sie höchstens ein bis zwei Drittel der Bandbreite in einer Oktave zu reduzieren.

Die Lautsprecher selbst verfügen jedoch über natürliche „native„ Frequenzabsenkungen, die ihren Einsatzbereich abstecken. Bei einheitlichen Übergängen schneiden Sie sehr nah an diesen natürlichen Absenkungen und sollten daher die Wechselwirkungen der Elektronik und der Mechanik-Akustik bedenken.

Abbildung 7 enthält rote Pfeile, die die tatsächliche 4. Ordnung anzeigen, 24 dB pro Oktave. Beachten Sie, dass der elektronische Filter 4. Ordnung in Verbindung mit den natürlichen Absenkungen Steilheiten erzeugt, die in dem uns interessierenden Frequenzbereich zu steil sind, und das vollkommen ohne einen guten Grund! Deshalb ermutige ich zur Zurückhaltung mit elektronischen Filtern und empfehle, zuerst mit Filtern niedrigerer Ordnung zu beginnen.

Typischerweise funktionieren Filter 2. Ordnung auch bei großer Nähe zu den natürlichen Absenkungen recht gut und vermeiden dabei zusätzliche unnötige Phasenverschiebungen, die den Filtern höherer Ordnung anhaften, in einem Teil des Frequenzspektrums, in dem die meisten Lautsprecher bereits von Haus aus schluderig sind!

In der Medizin lautet das Grundprinzip: erstens nichts schaden. Gleiches gilt für die Einführung der Phasenverschiebung. Weniger ist mehr! Lesen Sie diesen Artikel über Gruppenverzögerungen, um zu verstehen, warum.

Die gehen bis 12


Video 8: Unity Crossover bis 12


Entscheidend ist, dass unsere Hoch- und Tiefpassfilter die Länge oder Reichweite des Korridors, der wie bisher bis 250 Hz reicht, nicht beeinträchtigt haben, vorausgesetzt, Sie halten sich an die oben genannten Hinweise!

Der dem Subwoofer zugeordnete Tiefpassfilter reduzierte seine Bandbreite, was den Beginn der Main-Isolierung effektiv beschleunigt. Der Pegel des Subwoofers kann nun gegenüber dem Main um bis zu +45 dB (20 dB mehr als bei der überlappenden Frequenzweiche) erhöht werden, bevor der Korridor von 60° endet und die Isolation zwingend erforderlich wird. Da wird man schon mal grün vor Neid!

Voreinstellungen

Was wir genau genommen bisher getan haben, war unsere eigenen Presets zu erstellen, während wir uns im gleichen Abstand, und dementsprechend auch zeitgleich, zu den bündigen, koplanaren Lautsprechergittern befinden. Ein Prozess, der umgangssprachlich als „Pre-Alignment„ oder „Vorangleichung„ bezeichnet werden kann. Und während wir das taten, stellten wir den Delay-Finder nur ein einziges mal ein!

In der heutigen Industrie sind diese Einstellungen jedoch meist bereits vom Hersteller durchgeführt worden, sofern Sie natürlich die Bedienungsanleitung gelesen und die empfohlenen Werkseinstellungen verwenden haben. Warum sollten sie es nicht tun? Es ist sinnvoll und erspart auch die eine oder andere Nachfrage.

Wenn Top und Sublautsprecher in einer einzigen „Banane„ geflogen werden sollen, z.B. einem Line Array (auch bodenbündig), hoffe ich doch, dass das System bei bündigen Gittern entsprechend phasengleich ist, denn so wurde es schließlich eingesetzt. Das Gleiche lässt sich auch von den auf Subwoofer stehenden Satelliten-Lautsprechern sagen.

Nichtsdestotrotz, halten Sie es nie für eine Selbstverständlichkeit und überzeugen sie sich zuerst höchstpersönlich davon, bevor Sie mit dem absoluten Teil anfangen!

In dem unwahrscheinlichen Fall, dass der Hersteller diese Bedingungen nicht erfüllt hat, müssen Sie diese Schritte selbst durchführen. Das ist aber nicht weiter schlimm, da es eine „set-and-forget“ Situation ist – Sie müssen es nur einmal machen.

Wenn Sie Ihre eigenen Voreinstellungen einstellen, sollten Sie sich am besten die folgenden Parameter anschauen:

  • Subwoofermodell
  • Mainmodell
  • Überlappende oder einheitliche Frequenzweiche (einschließlich der Übergangsfrequenz)
  • max. Tiefenfrequenz im Verhältnis zu den Mains (durch den Korridor von 60° festgelegt)

Diese Parameter sollten anhand des von Ihnen für die Voreinstellungen gewählten Namens leicht zu erkennen sein.

Der absolute Teil

Wenn Mains und Subwoofer an den tatsächlichen Veranstaltungsorten eingesetzt werden, landen sie nicht unbedingt am gleichen Ort oder in einer anderen Weise, die sicherstellt, dass die Zuschauer im gleichen Abstand und damit auch zeitgleich zu den jeweiligen Lautsprechergittern bleiben. Das ist der Zeitpunkt, an dem’s heiß wird.

Meistens können wir dies nur für einen Punkt im Raum beheben (es ist ein geometrisches Problem) und es ist einer der wenigen Fälle (je nach den Umständen), in denen ich wahrscheinlich die Front-of-House Position (FOH) wählen und dem König alle Mittel zur Verfügung stellen werde (Monarchie). Diese Vorgehensweise setzt voraus, dass das FOH sinnvoll positioniert ist, also in einer Raumtiefe von fünfzig bis hundert Prozent.

Ich tue dies ausschließlich um zu verhindern, dass der FOH-Ingenieur, all unseren Bemühungen zum Trotz, unvorhergesehen in dem Nullpunkt einer bestimmten Frequenz im gesamten Frequenzweichenbereich landet, die er oder sie höchstwahrscheinlich mit einem EQ zu reparieren versuchen wird. Ein Pegel-Pflaster wird ein Zeitproblem jedoch nicht lösen. Es wird die Situation an der FOH nicht verbessern und die Dinge für alle anderen Zuschauer noch schlimmer machen!

Abbildung 8: Absolute Angleichung: optische Methode. © Merlijn van Veen.

In dem in den Abbildungen 8 und 9 dargestellten Szenario befindet sich der FOH-Ingenieur nicht mehr im gleichen Abstand zu den Gittern, was eben die notwendige Bedingung für das einwandfreie Funktionieren der Voreinstellungen ist.

Abbildung 9: Absolute Angleichung: akustische Methode. © Merlijn van Veen.

Die Subwoofer-Gitter sind physisch näher und damit führend. Dies kann dadurch behoben werden, dass man den Subwoofer mittels Delay einen „virtuellen Schubser“ gibt. Die Höhe der Verzögerung kann auf zwei Arten bestimmt werden.

Der optische Weg (Abbildung 8) erfordert von Ihnen die Messung, (vorzugsweise mit einem Laserentfernungsmesser) der Differenz der zu überbrückenden Wege und die Umwandlung dieser räumlichen Differenz in Zeit. Der akustische Weg (Abbildung 9) nutzt einen sogenannten Proxy-Lautsprecher.

Delay-Finder haben Probleme mit Subwoofern, da diese nur einen Bruchteil des hörbaren Spektrums wiedergeben und dem Delay-Finder zu wenig Daten zur Verfügung stehen. Lesen Sie diesen Artikel, falls Sie sich für die Gründe hierfür interessieren.

Der Proxy-Lautsprecher hat nur den Zweck, die Frequenzen, die dem Subwoofer fehlen, hinzuzufügen, so dass der Delay-Finder die Ankunftszeit erneut erkennen kann. Damit dies funktioniert, ist es von entscheidender Bedeutung, dass Sie dieselbe Marke und Lautsprechermodell mit der gleichen Voreinstellung wie der Main verwenden!

Dieser Lautsprecher sitzt bündig auf den Subwoofern, wobei sein Gitter in der gleichen Ebene wie die der Subwoofer steht. Genau der Zustand, in dem die Voreinstellungen funktionieren. Dort wird es als „Botschafter„ für die darunter liegenden Subwoofer fungieren. Unter diesen Umständen können wir den Delay-Finder mit dem Main synchronisieren, sodass der Proxy-Lautsprecher führend wird, da sein Gitter physisch näher ist. Die Impulsantwort wird Sie über das Maß informieren.

Folglich, wenn der Proxy-Lautsprecher führt, dann tun es auch die Subwoofer, die unter dem Proxy-Lautsprecher leben. Damit die Haupt- und Proxy-Lautsprecher rechtzeitig ankommen, müssten wir den Proxy-Lautsprecher und damit die Subwoofer, die durch den Proxy-Lautsprecher repräsentiert werden, verzögern.

Beide Ansätze zur Bestimmung des Zeitversatzes (optisch oder akustisch) benötigen wenig bis gar keine Zeit, was Sie hoffentlich zu schätzen wissen. Der Zeitversatz, der auf diese Weise ermittelt wurde, wird dann zu demjenigen Gitter hinzugefügt, der physisch näher ist (in diesem Fall der Subwoofer), zusätzlich zu dem, der zum einwandfreien Funktionieren der Voreinstellungen nötig war.

Sobald der Proxy-Lautsprecher seinen Zweck erfüllt hat, können Sie ihn ausmachen, wieder an der Unterseite des Arrays anbringen (im Falle eines Line-Arrays) oder als Fill behalten, um den Subwoofern frische und verständliche Mittel- und Hochtonfrequenzen hinzuzufügen.


Fazit

Der Erfolg der relativen/absoluten Methode hängt ausschließlich von der Zeit ab, die Sie im Nahfeld investieren. Nichtsdestotrotz, der absolute Teil wird nur funktionieren, wenn Sie sich vorher persönlich davon überzeugt haben, dass das System bei bündigen Gittern ordnungsgemäß phasengleich ist.

Im Gegenzug nimmt der absolute Teil vor Ort sehr wenig Zeit in Anspruch und bringt Sie bequem in die Startlöcher. Wenn Sie anschließend noch Zeit und Energie übrig haben, können Sie erwägen, akustisch zu überprüfen, ob die phasenangeglichene Weiche überlebt hat.

Erlauben Sie mir jedoch, Sie daran zu erinnern, dass sich der Phasengang des Lautsprechers innerhalb seiner beabsichtigten Reichweite typischerweise nicht über die Entfernung ändert, es sei denn Sie haben etwas an dem Lautsprecher verändert, das eine tatsächliche Phasenverschiebung hervorruft, z.B. Filter einer Art anzuwenden, die Sie vorher hätten ausschließen sollen!

Die Rauminteraktion lässt es jedoch so aussehen, als ob sich der Phasengang des Lautsprechers über die Entfernung ändert, weil der Raum die Schallwellen jenseits von Gut und Böse verzerrt. Beurteile ein Buch nie nach seinem Umschlag.

Wenn Sie jedoch Ihre Aufgaben im Nahfeld gewissenhaft erledigt haben, sollten Sie reflexionsarme Schallwellen (ich betrachte sie als Polaroids) erhalten. Diese werden Sie darüber informieren, wie eine adäquat angeglichene Frequenzweiche aussehen soll, die Sie, sobald der Raum Teil ihrer Berechnungen wird, erfolgreich in das Fernfeld übertragen können.

P.S.
Ich bitte Sie freundlichst darum, mich nicht zu mit Beschwerden zu kontaktieren, dass der absolute Teil nicht funktioniert, wenn Sie es nicht beweisen können, dass Sie zuerst den relativen Teil ordnungsgemäß durchgeführt haben.

Über den Autor:

Merlijn van Veen ist ein renommierter Ausbilder im Bereich Audio und ist darüber hinaus als Senior Technical Support und Education Specialist bei Meyer Sound tätig. Er lebt und arbeitet in Deutschland.


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