DE202010017907U1

DE202010017907U1 - A filter assembly

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Publication number: DE202010017907U1
Application number: DE202010017907U
Authority: DE
Original assignee: NUBERT ELECTRONIC GmbH
Current assignee: NUBERT ELECTRONIC GmbH
Priority date: 2010-03-11
Filing date: 2010-09-22
Publication date: 2013-03-18
Anticipated expiration: 2020-09-23
Also published as: DE102010046276A1

Abstract

Filteranordnung (1) für ein Lautsprechersystem, umfassend eine Frequenzweiche, bei welcher ein in einem Generator (2) generiertes Eingangssignal wenigstens einer Hochtongruppe (4) mit einer Anordnung von Hochpässen (10, 11) und wenigstens einer Tieftongruppe (6) mit einer Anordnung von Tiefpässen (8, 9) zugeführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochtongruppe (4) ein Verzögerungsglied (12) aufweist, dass die Ausgangssignale der Hochtongruppe (4) und Tieftongruppe (6) mit unterschiedlichen Vorzeichen zu einem Gesamtsignal addiert werden, und dass die Filter-Eckfrequenzen und die Filter-Güten der Hochtongruppe (4) und der Tieftongruppe (6) an die Verzögerungszeit des Verzögerungsglieds (12) angepasst sind.A filter system (1) for a loudspeaker system, comprising a crossover, in which an input signal generated in a generator (2) comprises at least one high frequency group (4) with an array of high passes (10, 11) and at least one low frequency group (6) with an array of Low pass (8, 9) is fed, characterized in that the tweeter group (4) comprises a delay element (12) that the output signals of the high tone group (4) and low tone group (6) are added with different signs to a total signal, and that the Filter corner frequencies and the filter qualities of the high-tone group (4) and the low-frequency group (6) are adapted to the delay time of the delay element (12).

Description

Die Erfindung betrifft eine Filteranordnung für ein Lautsprechersystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a filter arrangement for a loudspeaker system according to the preamble of claim 1.

Derartige Lautsprechersysteme bilden Satelliten-Subwoofer-Systeme, bei welchen als Hochton-Lautsprecher wenigstens ein Satellit und als Tiefton-Lautsprecher wenigstens ein Subwoofer eingesetzt wird. Bei Stereo-Anordnungen ist typischerweise ein Subwoofer vorgesehen, der mit mehreren, vorzugsweise zwei Satelliten, kombiniert wird.Such speaker systems form satellite subwoofer systems in which at least one satellite is used as a high-frequency speaker and at least one subwoofer as a woofer. In stereo arrangements, a subwoofer is typically provided, which is combined with several, preferably two satellites.

Derartige Lautsprechersysteme sind in verschiedensten Ausbildungen und Anordnungen im Einsatz. Dabei kann durch hochwertige Lautsprecher das Klangverhalten des Lautsprechersystems zwar generell verbessert werden. Jedoch ist auch bei sehr hochwertigen Lautsprechersystemen dennoch ein noch nicht zufrieden stellendes Klangverhalten hinsichtlich der Wiedergabe von Bässen festgestellt worden. Dieser unerwünschte Effekt wird in Fachkreisen als lahmer Bass bezeichnet.Such speaker systems are in a variety of configurations and arrangements in use. High-quality loudspeakers can generally improve the sound characteristics of the loudspeaker system. However, even with very high-quality loudspeaker systems, a still unsatisfactory sound behavior with regard to the reproduction of bass has been found. This undesirable effect is referred to in professional circles as a lame bass.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Filteranordnung der eingangs genannten Art bereitzustellen, mittels derer das Klangverhalten eines Lautsprechersystems weiter verbessert werden kann.The invention has for its object to provide a filter assembly of the type mentioned, by means of which the sound behavior of a speaker system can be further improved.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen. Vorteilhafte Anführungsformen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.To solve this problem, the features of claim 1 are provided. Advantageous embodiments and expedient developments of the invention are described in the subclaims.

Die erfindungsgemäße Filteranordnung für ein Lautsprechersystem umfasst eine Frequenzweiche, bei welcher ein in einem Generator generiertes Eingangssignal wenigstens einer Hochtongruppe mit einer Anordnung von Hochpässen und wenigstens einer Tieftongruppe mit einer Anordnung von Tiefpässen zugeführt ist. Die Hochtongruppe weist ein Verzögerungsglied auf. Die Ausgangssignale der Hochtongruppe und Tieftongruppe werden mit unterschiedlichen Vorzeichen zu einem Gesamtsignal addiert. Dabei sind die Filter-Eckfreguenzen und Filter-Güten der Hochtongruppe und der Tieftongruppe an die Verzögerungszeit des Verzögerungsglieds angepasst.The inventive filter arrangement for a loudspeaker system comprises a crossover in which an input signal generated in a generator is fed to at least one high-frequency group with an arrangement of high-passes and at least one low-frequency group with an arrangement of low-passes. The tweeter group has a delay element. The output signals of the high frequency group and low frequency group are added with different signs to a total signal. The filter corner frequencies and filter qualities of the high-tone group and the low-frequency group are adapted to the delay time of the delay element.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bei der mit einer Frequenzweiche arbeitenden Filteranordnung bei tieffrequenten Signalen, insbesondere Signalen unterhalb etwa 100 Hz, eine Signalverzögerung gegenüber höherfrequenten Signalen auftritt, die klanglich als störend empfunden wird. Diese „group delay” genannte Signalverzögerung hat ihre Ursache in der bei sämtlichen derartigen Filteranordnungen vorgenommenen und praktisch unverzichtbaren steilen Filterung von tieffrequenten Signalen.The invention is based on the finding that in the case of the filter arrangement operating with a crossover network with low-frequency signals, in particular signals below about 100 Hz, there is a signal delay with respect to higher-frequency signals, which is perceived as disturbing in terms of sound. This signal delay, called a "group delay", is caused by the steep filtering of low-frequency signals, which is essential in all such filter arrangements and is practically indispensable.

Es hat sich herausgestellt, dass diese Signalverzögerungen bei einer Trennfrequenz von 80 Hz im Millisekundenbereich liegen, typisch bis zu 7 ms, so dass die Signalverzögerungen das Klangverhalten des Lautsprechersystems deutlich beeinträchtigen, wobei insbesondere der Effekt so genannter „lahmer Bässe„ auf diesen Signalverzögerungen beruht. Die gehörmäßige Erkennbarkeitsschwelle liegt für ein geschultes Ohr bei 2 ms bis 2,5 ms.It has been found that these signal delays are at a cut-off frequency of 80 Hz in the millisecond range, typically up to 7 ms, so that the signal delays significantly affect the sound performance of the speaker system, in particular, the effect of so-called "lame bass" based on these signal delays. The auditory detectability threshold is 2 ms to 2.5 ms for a trained ear.

Bei der erfindungsgemäßen Filteranordnung wird dieses Problem dadurch gelöst, dass in der Hochtongruppe ein Verzögerungsglied eingesetzt wird, mit welchem die derart verstärkten Signale gegenüber den in der Tieftongruppe verstärkten Signale gezielt so verzögert werden, dass der genannte group delay zumindest weitgehend kompensiert wird. Dabei ist für eine Kompensation des group delay weiter wesentlich, dass die Ausgangssignale der Hochtongruppe und Tieftongruppe mit unterschiedlichen Vorzeichen zu einem Gesamtsignal addiert werden.In the case of the filter arrangement according to the invention, this problem is solved by using a delay element in the high-frequency group with which the signals amplified in this way are deliberately delayed relative to the signals amplified in the low-frequency group so that the said group delay is at least largely compensated. It is further essential for a compensation of the group delay that the output signals of the high frequency group and low frequency group are added with different signs to form a total signal.

Um eine Anpassung an das Lautsprechersystem und an die einzelnen Komponenten der Filteranordnung zu ermöglichen, ist das Verzögerungsglied vorteilhaft einstellbar ausgebildet, so dass die mit dem Verzögerungsglied erzielte Verzögerung in geeigneter Form gewählt werden kann. Diese Einstellung erfolgt vorteilhaft während des Fertigungsprozesses, so dass typspezifisch für das jeweilige Lautsprechersystem und dessen Filteranordnung die Verzögerung vorgegeben werden kann.In order to enable an adaptation to the loudspeaker system and to the individual components of the filter arrangement, the delay element is advantageously designed adjustable, so that the delay achieved with the delay element can be selected in a suitable form. This setting is advantageously carried out during the manufacturing process, so that the delay can be specified type-specific for the respective speaker system and its filter arrangement.

Die Filteranordnung kann dabei einerseits in Analogtechnik ausgeführt sein, wobei dann das Verzögerungsglied von einer Anordnung von Operationsverstärkern gebildet sein kann. Anderseits kann die Filteranordnung auch in Digitaltechnik ausgeführt sein, wobei dann die einzelnen Komponenten der Filteranordnung in einem digitalen Signalprozessor integriert sind.The filter arrangement can be embodied on the one hand in analog technology, in which case the delay element can be formed by an arrangement of operational amplifiers. On the other hand, the filter arrangement can also be implemented in digital technology, in which case the individual components of the filter arrangement are integrated in a digital signal processor.

Die erfindungsgemäße Filteranordnung kann für Satelliten-Subwoofer-Systeme unterschiedlicher Ausprägungen eingesetzt werden. Dabei ist stets ein Satellit als Hochton-Lautsprecher in einer Hochtongruppe der Filteranordnung integriert und ein Subwoofer als Tiefton-Lautsprecher in einer Tieftongruppe der Filteranordnung integriert. Der oder jeder Hochton-Lautsprecher ist dabei verpolt zum jeweiligen Tiefton-Lautsprecher, so dass in Verbindung mit den Weichen, das heißt Filtereigenschaften der Filteranordnung in der Luft eine Addition der vom Hochton-Lautsprecher und Tiefton-Lautsprecher abgegebenen Schallwellen mit definierter Phasenlage und Gruppenlaufzeit erfolgt.The filter arrangement according to the invention can be used for satellite subwoofer systems of different types. In this case, a satellite is always integrated as a high-frequency speaker in a high-tone group of the filter assembly and a subwoofer integrated as a woofer speaker in a low frequency group of the filter assembly. The or each treble loudspeaker is polarized to the respective woofer, so that in conjunction with the switches, that is filter properties of the filter assembly in the air addition of the output from the high-speaker and woofer sound waves with a defined phase and group delay ,

Bei einer vereinfachten Ausführungsform der Erfindung kann in der erfindungsgemäßen Filteranordnung das Verzögerungsglied in der oder in jeder Hochtongruppe weggelassen werden. Dann kann der group delay dadurch kompensiert werden, dass der oder jeder Satellit bezüglich dem oder jedem Subwoofer nach hinten versetzt angeordnet wird. An dem Ort des Hörers werden dann die von dem oder den Satelliten abgegebenen Schallwellen mit den Schallwellen des oder der Subwoofer so addiert, dass die Klangbeeinträchtigungen durch die Signalverzögerungen, das heißt der group delay, weitgehend eliminiert sind. In a simplified embodiment of the invention, in the filter arrangement according to the invention, the delay element in the or in each high-tone group can be omitted. Then the group delay can be compensated for by placing the or each satellite backwards relative to the or each subwoofer. At the location of the listener, the sound waves emitted by the satellite or satellites are then added to the sound waves of the subwoofer in such a way that the sound impairments due to the signal delays, that is to say the group delay, are largely eliminated.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:The invention will be explained below with reference to the drawing. Show it:

1: Erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Filteranordnung. 1 : First embodiment of the filter arrangement according to the invention.

2: Beispiel einer Filteranordnung gemäß dem Stand der Technik. 2 : Example of a filter arrangement according to the prior art.

3a: Frequenzgang der Transferfunktion der Filteranordnung gemäß 2, mit Linkwitz-Riley Filtern 4. Ordnung und Verzögerungszeiten von 0,5 ms bis 3,5 ms. 3a : Frequency response of the transfer function of the filter arrangement according to 2 , with Linkwitz-Riley 4th order filters and delay times from 0.5 ms to 3.5 ms.

3b: Frequenzgang der Transferfunktion einer Abwandlung der Filteranordnung gemäß 2 mit Linkwitz-Riley Filtern 4. Ordnung gegenphasig gepolt und Verzögerungszeiten von 2,5 ms bis 6,5 ms. 3b : Frequency response of the transfer function of a modification of the filter arrangement according to 2 poled with anti-phase Linkwitz-Riley 4th order filters and delay times from 2.5 ms to 6.5 ms.

3c: Frequenzgang der Transferfunktion der erfindungsgemäßen Filteranordnung gemäß 1, mit einer Verzögerungszeit von etwa 3,2 ms und einer daran perfekt angepassten Filtercharakteristik. 3c : Frequency response of the transfer function of the inventive filter arrangement according to FIG 1 , with a delay time of about 3.2 ms and a perfectly matched filter characteristic.

4a: Frequenzgang des group delay der Filteranordnung gemäß 2 mit Linkwitz-Riley Filtern 4. Ordnung und Verzögerungszeiten von 0,5 ms bis 3,5 ms. 4a : Frequency response of the group delay of the filter arrangement according to 2 with Linkwitz-Riley 4th order filters and delay times from 0.5 ms to 3.5 ms.

4b: Frequenzgang des group delay einer Abwandlung der Filteranordnung gemäß 2 mit Linkwitz-Riley Filtern 4. Ordnung gegenphasig gepolt und Verzögerungszeiten von 2,5 ms bis 6,5 ms. 4b : Frequency response of the group delay of a modification of the filter arrangement according to FIG 2 poled with anti-phase Linkwitz-Riley 4th order filters and delay times from 2.5 ms to 6.5 ms.

4c: Frequenzgang des group delay der erfindungsgemäßen Filteranordnung gemäß 1 mit einer Verzögerungszeit von etwa 3,2 ms und einer daran perfekt angepassten Filtercharachteristik. 4c : Frequency response of the group delay of the filter arrangement according to the invention 1 with a delay time of about 3.2 ms and a perfectly matched filter characteristic.

1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Filteranordnung 1. Die Filteranordnung 1 bildet eine Frequenzweiche vierter Ordnung mit einer Eckfrequenz von etwa 80 Hz, bei welcher ein in einem Generator 2 erzeugtes Signal über eine Signalverzweigung 3 einer Hochtongruppe 4 mit einem Hochton-Lautsprecher 5 in Form eines Satelliten und einer Tieftongruppe 6 mit einem Tiefton-Lautsprecher 7 in Form eines Subwoofers zugeführt wird. 1 shows a first embodiment of the filter arrangement according to the invention 1 , The filter arrangement 1 forms a fourth order crossover with a corner frequency of about 80 Hz, in which one in a generator 2 generated signal via a signal branch 3 a tweeter group 4 with a treble speaker 5 in the form of a satellite and a low frequency group 6 with a woofer speaker 7 is supplied in the form of a subwoofer.

Die Tieftongruppe 6 umfasst einen ersten Tiefpass 8 mit einer Güte im Bereich von Q = 0,5 bis Q = 0,6. Diesem ersten Tiefpass 8 ist ein zweiter Tiefpass 9 nachgeordnet, der eine Güte von etwa Q = 1,3 aufweist. Das Ausgangssignal dieser Tiefpassanordnung ist dem Tiefton-Lautsprecher 7 zugeführt.The low frequency group 6 includes a first low pass 8th with a quality in the range of Q = 0.5 to Q = 0.6. This first low pass 8th is a second low pass 9 downstream, which has a quality of about Q = 1.3. The output of this low pass arrangement is the woofer 7 fed.

Die Hochtongruppe 4 umfasst einen ersten Hochpass 10 mit einer Güte im Bereich von Q = 0,4 bis Q = 0,5. Diesem ersten Hochpass 10 ist ein zweiter Hochpass 11 nachgeordnet, der eine Güte von etwa Q = 1,0 aufweist. Das Ausgangssignal dieser Hochpassordnung ist über ein Verzögerungsglied 12 dem Hochton-Lautsprecher 5 zugeführt. Das Verzögerungsglied 12 weist eine einstellbare Verzögerungszeit auf, mit der das Ausgangssignal verzögert wird. Die Verzögerungszeit liegt typisch im Bereich einiger Millisekunden. Im vorliegenden Fall beträgt die Verzögerungszeit etwa 3,2 ms.The treble group 4 includes a first high pass 10 with a quality in the range of Q = 0.4 to Q = 0.5. This first high pass 10 is a second high pass 11 downstream, which has a quality of about Q = 1.0. The output of this high order is via a delay element 12 the tweeter speaker 5 fed. The delay element 12 has an adjustable delay time, with which the output signal is delayed. The delay time is typically in the range of a few milliseconds. In the present case, the delay time is about 3.2 ms.

Der Hochton-Lautsprecher 5 und der Tiefton-Lautsprecher 7 sind gegeneinander verpolt, so dass sich nach Durchlaufen der Filter der Filteranordnung 1 die vom Hochton-Lautsprecher 5 abgegebenen Schallwellen perfekt mit den vom Tiefton-Lautsprecher 7 abgegebenen Schallwellen in der Luft summieren. Diese Summierung ist durch das Summationsglied 13 veranschaulicht.The tweeter speaker 5 and the woofer speaker 7 are reversed to each other, so that after passing through the filter of the filter assembly 1 those from the treble speaker 5 emitted sound waves perfectly with those of the woofer speaker 7 Add up emitted sound waves in the air. This summation is by the summation element 13 illustrated.

2 zeigt eine Filteranordnung 1a gemäß dem Stand der Technik, deren Struktur der Filteranordnung 1a gemäß 1 ähnelt. Die Filteranordnung 1a gemäß 2 bildet auch eine Frequenzweiche vierter Ordnung mit einer Eckfrequenz von etwa 80 Hz, bei welcher ein in einem Generator 2a erzeugtes Signal über eine Signalverzweigung 3a einer Hochtongruppe 4a mit einem Hochton-Lautsprecher 5a in Form eines Satelliten und einer Tieftongruppe 6a mit einem Tiefton-Lautsprecher 7a in Form eines Subwoofers zugeführt wird. Im vorliegenden Fall ist die Frequenzweiche von einer Linkwitz-Riley-Weiche gebildet. 2 shows a filter assembly 1a according to the prior art, the structure of the filter assembly 1a according to 1 similar. The filter arrangement 1a according to 2 also forms a fourth-order crossover with a corner frequency of about 80 Hz, in which one in a generator 2a generated signal via a signal branch 3a a tweeter group 4a with a treble speaker 5a in the form of a satellite and a low frequency group 6a with a woofer speaker 7a is supplied in the form of a subwoofer. In the present case, the crossover is formed by a Linkwitz-Riley crossover.

Die Tieftongruppe 6a umfasst einen ersten Tiefpass 8a mit einer Güte von Q = 0,7017. Diesem ersten Tiefpass 8a ist ein zweiter Tiefpass 9a nachgeordnet, der auch eine Güte von Q = 0,7071 aufweist. Das Ausgangssignal dieser Tiefpassanordnung ist dem Tiefton-Lautsprecher 7a zugeführt.The low frequency group 6a includes a first low pass 8a with a quality of Q = 0.7017. This first low pass 8a is a second low pass 9a downstream, which also has a quality of Q = 0.7071. The output of this low pass arrangement is the woofer 7a fed.

Die Hochtongruppe 4a umfasst einen ersten Hochpass 10a mit einer Güte von Q = 0,7071. Diesem ersten Hochpass 10a ist ein zweiter Hochpass 1a nachgeordnet, der auch eine Güte von Q = 0,7017 aufweist.The treble group 4a includes a first high pass 10a with a quality of Q = 0.7071. This first high pass 10a is a second high pass 1a downstream, which also has a quality of Q = 0.7017.

Bei der aus dem Stand der Technik bekannten Filteranordnung 1a ist kein Verzögerungsglied 12a vorgesehen. Um im Folgenden der Unterschiede dem erfindungsgemäßen Filteranordnung 1 zur bekannten Filteranordnung 1a detaillierter zu zeigen, ist für die Filteranordnung 1a in der 2 auch ein Verzögerungsglied 12a dargestellt, das zwischen der Hochpassanordnung und dem Hochton-Lautsprecher 5a angeordnet ist. In the filter arrangement known from the prior art 1a is not a delay element 12a intended. To the following the differences of the filter arrangement according to the invention 1 to the known filter arrangement 1a to show in greater detail is for the filter assembly 1a in the 2 also a delay element 12a shown between the high-pass arrangement and the tweeter speaker 5a is arranged.

Bei der Filteranordnung 1a gemäß 2 sind die von dem Hochton-Lautsprecher 5a und Tiefton-Lautsprecher 7a nicht gegeneinander verpolt, so dass die vom Hochton-Lautsprecher 5a abgegebenen Schallwellen mit gleichen Vorzeichen in der Luft überlagert werden. Diese Überlagerung ist durch das Summationsglied 13a veranschaulicht.In the filter arrangement 1a according to 2 are those of the tweeter speaker 5a and woofer speakers 7a not polarized against each other, so that from the tweeter speaker 5a emitted sound waves are superimposed with the same sign in the air. This overlay is by the summation element 13a illustrated.

3a zeigt den Frequenzgang der Transferfunktion der Filteranordnung 1 gemäß 2, das heißt den Frequenzgang der Verstärkung der Hochtongruppe 4 (in 2 mit I bezeichnet) und der Verstärkung der Tieftongruppe 6a (in 2 mit II bezeichnet). 3a zeigt die Flanken der Verstärkungen I, II oder Hochpass- beziehungsweise Tiefpassanordnung bei der Eckfrequenz von etwa 80 Hz. Die mit III bezeichnete Kurvenschar bezeichnet die Summe beider Verstärkungskurven. Dabei wurde zu der Anordnung der bekannten Linkwitz-Riley-Weiche in 2 zusätzlich ein Verzögerungsglied 12a in der Hochpassanordnung eingefügt, wobei die einzelnen Kurven der Kurvenschar III die Summe der Verstärkungen für unterschiedliche Verzögerungszeiten zeigt, welche im Bereich von 0,5 m (unterste Kurve der Kurvenschar) bis 3,5 ms (oberste Kurve der Kurvenschar) variieren. 3a shows the frequency response of the transfer function of the filter assembly 1 according to 2 that is, the frequency response of the high-tone group gain 4 (in 2 With I referred to) and the reinforcement of the low-frequency group 6a (in 2 With II designated). 3a shows the flanks of the reinforcements I . II or high-pass or low-pass arrangement at the corner frequency of about 80 Hz III designated set of curves denotes the sum of both gain curves. It was to the arrangement of the known Linkwitz Riley switch in 2 in addition a delay element 12a inserted in the high-pass arrangement, wherein the individual curves of the family of curves III shows the sum of the gains for different delay times, which vary in the range of 0.5 m (lowermost curve) to 3.5 ms (uppermost curve of the family of curves).

3b zeigt den Frequenzgang der Transferfunktion für die Filteranordnung 1a gemäß 2 mit der Abwandlung dahingehend, dass die von der Hochtongruppe 4a Lind Tieftongruppe 6a generierten Signale, dass heißt die vom Hochton-Lautsprecher 5a und Tiefton-Lautsprecher 7a abgegebenen Schallwellen nicht mit gleichen sondern mit unterschiedlichen Vorzeichen addiert werden, das heißt 3a zeigt den Fall einer Abwandlung der Filteranordnung 1a der 2 in Richtung der erfindungsgemäßen Filteranordnung 1 gemäß 1. Wiederum ist mit III die Kurvenschar bezeichnet, die die Summe der Verstärkungskurven bildet, und zwar für Verzögerungszeiten im Bereich von 2,5 ms (unterste Kurve der Kurvenschar) bis 6,5 ms (oberste Kurve der Kurvenschar). 3b shows the frequency response of the transfer function for the filter arrangement 1a according to 2 with the modification being that of the high pitch group 4a Lind low tone group 6a generated signals, that is the one from the high-frequency speaker 5a and woofer speakers 7a emitted sound waves are not added with the same but with different signs, that is 3a shows the case of a modification of the filter assembly 1a of the 2 in the direction of the filter arrangement according to the invention 1 according to 1 , Again, with III denotes the family of curves which is the sum of the gain curves for delay times in the range of 2.5 ms (lowermost curve) to 6.5 ms (uppermost curve of the family of curves).

Der Vergleich der 3a und 3b zeigt Unterschiede bei der Struktur des Summensignals bis zu –5 dB.The comparison of 3a and 3b shows differences in the structure of the sum signal up to -5 dB.

3c zeigt den Frequenzgang der Transferfunktion der erfindungsgemäßen Filteranordnung 1. Dabei ist mit I die Verstärkungsfunktion der Hochpassanordnung der Hochtongruppe 4 und mit II die Verstärkungsfunktion der Tiefpassanordnung der Tieftongruppe 6 bezeichnet. Auch hier liegt die Eckfrequenz bei 80 Hz. Wie aus Figur III ersichtlich, ergibt die Addition beider Verstärkungsfunktionen ein nahezu konstantes Summensignal, und zwar besser als –0,25 dB. 3c shows the frequency response of the transfer function of the filter arrangement according to the invention 1 , It is with I the gain function of the high pass array of the high frequency group 4 and with II the gain function of the low-pass arrangement of the low frequency group 6 designated. Again, the corner frequency is 80 Hz. As shown in FIG III As can be seen, the addition of both gain functions gives a nearly constant sum signal, better than -0.25 dB.

4a zeigt das zu 3a zugehörige Schaubild des Frequenzgangs des group delay. Die unterste Kurve in 4a (bezeichnet mit a) zeigt den Frequenzverlauf der aus dem Stand der Technik bekannten Linkwitz-Riley-Weiche, das heißt der Filteranordnung 1a gemäß 2 ohne das Verzögerungslied 12a. Wie aus 4a ersichtlich, liegt der group delay bei tiefen Frequenzen (unterhalb der Eckfrequenz) bei 6 ms. Dagegen beträgt der group delay bei hohen Frequenzen (signifikant über der Eckfrequenz) 0 ms. Dies bedeutet, dass die tiefen Frequenzen des Subwoofers um 6 ms gegenüber den hohen Frequenzen des Satelliten verzögert sind, was zu einer Klangbeeinträchtigung des Lautsprechersystems führt, dass heißt zum Auftreten eines „lahmen Basses”. 4a shows that too 3a Corresponding diagram of the frequency response of the group delay. The lowest curve in 4a (labeled a) shows the frequency response of the known from the prior art Linkwitz-Riley switch, that is, the filter assembly 1a according to 2 without the delay song 12a , How out 4a As can be seen, the group delay at low frequencies (below the corner frequency) is 6 ms. In contrast, the group delay at high frequencies (significantly above the corner frequency) is 0 ms. This means that the low frequencies of the subwoofer are delayed by 6 ms compared to the high frequencies of the satellite, which leads to a sound impairment of the speaker system, that is, to the appearance of a "lame bass".

Wird bei der Linkwitz-Riley-Weiche ein Verzögerungsglied 12a hinzugefügt (wie in 2 dargestellt) so ergeben sich für diese Filteranordnung 1a je nach Größe der Verzögerungszeit die zweiten, mit b bezeichneten Kurven der Kurvenschar in 4a. Wie aus dem Vergleich der Kurven b der Kurvenschar mit der Kurve a für die Linkwitz-Riley-Weiche folgt, ergibt auch die bloße Hinzufügung dieses Verzögerungsglieds 12 zu der noch keine zufriedenstellende Klangverbesserung des Lautsprechersystems, da auch dann noch immer ein großer Unterschied des group delay der Tieftongruppe 6, das heißt das Subwoofers im Vergleich zur Hochtongruppe 4, das heißt zum Satelliten, vorliegt, dass heißt eine große Signalverzögerung der Schallwellen des Subwoofers relativ zum Satelliten.Becomes a delay element in the Linkwitz-Riley turnout 12a added (as in 2 shown) so arise for this filter arrangement 1a depending on the size of the delay time, the second, designated b curves of the family of curves in 4a , As follows from the comparison of the curves b of the family of curves with the curve a for the Linkwitz-Riley switch, the mere addition of this delay element also results 12 to the still no satisfactory sound improvement of the speaker system, because even then still a big difference of the group delay of the bass group 6 , that is the subwoofer compared to the treble group 4 , ie to the satellite, is present, that is, a large signal delay of the sound waves of the subwoofer relative to the satellite.

4b zeigt das zu 3b zugehörige Schaubild des Frequenzgangs des group delay. Die mit a bezeichnete Kurve ist identisch mit der Kurve a aus 4a und dient allein zur Vergleichszwecken. 4b shows that too 3b Corresponding diagram of the frequency response of the group delay. The curve labeled a is identical to the curve a out 4a and is for comparison purposes only.

Die mit b bezeichneten Kurven zeigen die Kurvenschar für unterschiedliche Verzögerungszeiten eines Verzögerungsglieds 12 in der modifizieten Linkwitz-Riley-Weiche. Wie aus der Kurvenschar b ersichtlich, kann durch das Verzögerungsglied 12 die Signalverzögerung des Summensignals der Schallwellen des Subwoofers und der Schallwellen des Satelliten zwar reduziert werden, jedoch ergeben sich im Frequenzverlauf des group delay (wie auch bei der Transferfunktion) im Bereich der Eckfrequenz unerwünscht große Welligkeiten, die als Verfärbungen des Klangbilds hörbar sind.The curves denoted by b show the family of curves for different delay times of a delay element 12 in the modified Linkwitz-Riley turnout. As can be seen from the set of curves b, by the delay element 12 Although the signal delay of the sum signal of the sound waves of the subwoofer and the sound waves of the satellite are reduced, resulting in the frequency response of the group delay (as well as the transfer function) in the corner frequency undesirably large ripples that are audible as discoloration of the sound.

4c schließlich zeigt das zu 3c zugehörige Schaubild des Frequenzgangs des group delay für die erfindungsgemäße Filteranordnung 1. Dabei zeigt die mit A bezeichnete Kurve den nicht renormierten group delay und die mit B bezeichnete Kurve den group delay abzüglich eines frequenzunabhängigen Offset-Werts. 4c after all, that shows 3c corresponding diagram of the frequency response of the group delay for the filter arrangement according to the invention 1 , The curve marked A shows the non-renormalized group delay and the curve labeled B shows the group delay minus a frequency-independent offset value.

Die Kurve B in 4c zeigt, dass der group delay für tiefe Frequenzen unterhalb der Eckfrequenz, dass heißt für die Tieftongruppe 6 der erfindungsgemäßen Filteranordnung 1 bei weniger als 2,0 ms liegt, während der group delay bei Frequenzen oberhalb der Eckfrequenz, das heißt für die Hochtongruppe 4 bei 0 ms liegt. Die Differenz hieraus ergibt die Signalverzögerung der Schallwellen des Subwoofers und der Schallwellen des Satelliten. Diese Signalverzögerung beträgt nun nicht mehr wie bei der aus dem Stand der Technik bekannten Linkwitz-Riley-Weiche mehr als 6 ms, sondern weniger als 2 ms. Damit aber ist das Klangverhalten der erfindungsgemäßen Filteranordnung 1 gemäß 1 gegenüber der Linkwitz-Riley-Weiche gemäß 2 signifikant verbessert, weil die Gruppenlaufzeiten unter die Erkennungs-Schwelle erfahrener Hörer gedrückt werden können.The curve B in 4c shows that the group delay for low frequencies below the cutoff frequency, that is for the bass group 6 the filter assembly according to the invention 1 is less than 2.0 ms, while the group delay is at frequencies above the cut-off frequency, ie for the high-frequency group 4 is 0 ms. The difference results in the signal delay of the sound waves of the subwoofer and the sound waves of the satellite. This signal delay is now no longer than 6 ms, but less than 2 ms, as in the Linkwitz-Riley switch known from the prior art. But this is the sound behavior of the filter arrangement according to the invention 1 according to 1 towards the Linkwitz-Riley turnout according to 2 significantly improved because the group delays can be pushed below the detection threshold of experienced listeners.

5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Filteranordnung 1. Die Filteranordnung 1 gemäß 5 stellt eine Erweiterung der Ausführungsform gemäß 1 dahingehend dar, dass diese ein Stereosystem mit einem Subwoofer und zwei Satelliten betrifft. 5 shows a further embodiment of the filter arrangement according to the invention 1 , The filter arrangement 1 according to 5 provides an extension of the embodiment according to 1 in that it relates to a stereo system with a subwoofer and two satellites.

Bei der Filteranordnung 1 der 5 sind zwei Generatoren 2 vorgesehen, wobei die von den Generatoren 2 generierten Signale Biber jeweils eine Signalverzweigung 3 auf ein Summationsglied 14 geführt sind, in welchem die Signale mit gleichen Vorzeichen addiert werden. Das am Ausgang des Summationsglieds 14 anstehende Signal wird einer Tieftongruppe 6 zugeführt, welche der Tieftongruppe 6 der Ausführungsform gemäß 1 entspricht. Dementsprechend weist die Tieftongruppe 6 einen ersten Tiefpass 8 mit eine Güte im Bereich von Q = 0,5 bis Q = 0,6 auf. Diesem Tiefpass 8 ist ein zweiter Tiefpass 8 nachgeordnet, der eine Güte von etwa Q = 1,3 aufweist. Das Ausgangssignal dieser Tiefpassanordnung ist dem Tiefton-Lautsprecher 7, dass heißt dem Subwoofer zugeführt.In the filter arrangement 1 of the 5 are two generators 2 provided by the generators 2 Beavers generated a signal branching in each case 3 to a summation element 14 are led, in which the signals are added with the same sign. That at the output of the summation element 14 pending signal becomes a low frequency group 6 supplied, which of the low-frequency group 6 the embodiment according to 1 equivalent. Accordingly, the low frequency group 6 a first low pass 8th with a quality in the range of Q = 0.5 to Q = 0.6. This low pass 8th is a second low pass 8th downstream, which has a quality of about Q = 1.3. The output of this low pass arrangement is the woofer 7 that is fed to the subwoofer.

Weiterhin sind die Signale jedes Generators 2 über die zugeordnete Signalverzweigung 3 direkt jeweils einer Hochtongruppe 4 zugeführt, deren Aufbau dem der Hochtongruppe 4 der Filteranordnung 1 gemäß 1 entspricht.Furthermore, the signals of each generator 2 via the assigned signal branch 3 directly each a tweeter group 4 supplied, the structure of which the high-tone group 4 the filter assembly 1 according to 1 equivalent.

Dementsprechend umfasst jede Hochtongruppe 4 einen ersten Hochpass 10 mit einer Güte im Bereich von Q = 0,4 bis Q = 0,5. Diesem ersten Hochpass 10 ist ein zweiter Hochpass 11 nachgeordnet, der eine Güte von etwa Q = 1,0 aufweist. Das Ausgangssignal jeder Hochpassanordnung ist über ein Verzögerungsglied 12 dem Hochton-Lutsprecher 5, dass heißt dem Satelliten zugeführt. Die identisch ausgebildeten Verzögerungsglieder 12 der Hochtongruppen 4 weisen entsprechend der Ausführungsform gemäß 1 eine einstellbare Verzögerungszeit auf, mit der das Ausgangssignal der jeweiligen Hochpassanordnung verzögert wird. Die Verzögerungszeit liegt wieder im Bereich einiger Millisekunden, bevorzugt bei etwa 3 ms.Accordingly, each tonic group includes 4 a first high pass 10 with a quality in the range of Q = 0.4 to Q = 0.5. This first high pass 10 is a second high pass 11 downstream, which has a quality of about Q = 1.0. The output of each high pass array is via a delay 12 the tweeter 5 that is fed to the satellite. The identically designed delay elements 12 the treble groups 4 according to the embodiment according to 1 an adjustable delay time with which the output signal of the respective high-pass arrangement is delayed. The delay time is again in the range of a few milliseconds, preferably about 3 ms.

Die Hochton-Lautsprecher 5 sind gegenüber dem Tiefton-Lautsprecher 7 verpolt, so dass die von den Hochton-Lautsprechern 5 abgegebenen Schallwellen einerseits und die vom Tiefton-Lautsprecher 7 abgegebenen Schallwellen andererseits optimal in der Luft summiert werden, was wiederum durch das Summationsglied 13 veranschaulicht ist.The treble speakers 5 are opposite the woofer speaker 7 reverse polarity, so that of the high-frequency speakers 5 emitted sound waves on the one hand and from the woofer speaker 7 On the other hand, emitted sound waves are optimally summed in the air, which in turn is compensated by the summation element 13 is illustrated.

Mit der Filteranordnung 1 der 5 wird eine zu der Ausführungsform gemäß 1 entsprechende Klangverbesserung erzielt.With the filter arrangement 1 of the 5 becomes one of the embodiment according to 1 achieved corresponding sound improvement.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: FilteranordnungA filter assembly
1a1a: FilteranordnungA filter assembly
22: Generatorgenerator
2a2a: Generatorgenerator
33: Signalverzweigungsignal branching
3a3a: Signalverzweigungsignal branching
44: HochtongruppeHochtongruppe
4a4a: HochtongruppeHochtongruppe
55: Hochton-LautsprecherTweeter
5a5a: Hochton-LautsprecherTweeter
66: TieftongruppeTieftongruppe
6a6a: TieftongruppeTieftongruppe
77: Tiefton-LautsprecherWoofer
7a7a: Tiefton-LautsprecherWoofer
88th: Tiefpasslowpass
8a8a: Tiefpasslowpass
99: Tiefpasslowpass
9a9a: Tiefpasslowpass
1010: Hochpasshighpass
10a10a: Hochpasshighpass
1111: Hochpasshighpass
11a11a: Hochpasshighpass
1212: Verzögerungsglieddelay
12a12a: Verzögerungsglieddelay
1313: SummationsgliedSummation member
13a13a: SummationsgliedSummation member
1414: SummationsgliedSummation member

Claims

Filter arrangement ( 1 ) for a loudspeaker system, comprising a crossover, in which one in a generator ( 2 ) generated input signal at least one tweeter group ( 4 ) with an array of high passes ( 10 . 11 ) and at least one low frequency group ( 6 ) with an arrangement of lowpasses ( 8th . 9 ), characterized in that the tweeter group ( 4 ) a delay element ( 12 ), that the output signals of the tweeter group ( 4 ) and low frequency group ( 6 ) are added to a total signal with different signs, and that the filter cutoff frequencies and the filter qualities of the high tone group ( 4 ) and the low frequency group ( 6 ) to the delay time of the delay element ( 12 ) are adjusted.

Filter arrangement ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the delay element ( 12 ) the arrangement of the high passes ( 10 . 11 ) is subordinate.

Filter arrangement ( 1 ) according to one of the claims, characterized in that the delay element ( 12 ) is adjustable.

Filter arrangement ( 1 ) according to claim 3, characterized in that the delay element ( 12 ) is adjustable in a time range of about 3 ms.

Filter arrangement ( 1 ) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the tweeter group ( 4 ) a treble speaker ( 5 ) and the low-frequency group ( 6 ) a woofer ( 7 ) having.

Filter arrangement ( 1 ) according to claim 5, characterized in that the treble loudspeaker ( 5 ) and the woofer ( 7 ) are poled against each other, whereby a superposition of their output signals is obtained with different signs to the total signal.

Filter arrangement ( 1 ) according to one of claims 1 to 6, characterized in that it has a fourth order crossover.

Filter arrangement ( 1 ) according to one of claims 1 to 7, characterized in that these two tweeter groups ( 4 ) and a low frequency group ( 7 ) having.

Filter arrangement ( 1 ) according to claim 8, characterized in that both tweeter groups ( 4 ) have an identical structure.

Filter arrangement ( 1 ) according to one of claims 1 to 9, characterized in that instead of a delay element ( 12 ) in the treble group ( 4 ) the relative position of a tweeter ( 5 ) in the treble group ( 4 ) and a woofer ( 7 ) in the low frequency group ( 6 ) is adjustable, so that by the transit time difference of the sound of the tweeter ( 5 ) and the sound of the woofer ( 7 ) to a listener a delay element ( 12 ) is modeled.