DE3840551C2

DE3840551C2 -

Info

Publication number: DE3840551C2
Application number: DE19883840551
Authority: DE
Inventors: Guenter J. 8440 Straubing De Krauss
Original assignee: Dynacord Electronic und Geraetebau & Co Kg 8440 Straubing De GmbH
Current assignee: KRAUSS, GUENTER, 94315 STRAUBING, DE
Priority date: 1988-12-01
Filing date: 1988-12-01
Publication date: 1991-04-11
Also published as: DE3840551A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Anordnung zur Verbesserung der Wiedergabe von Schallereignissen durch Baßreflexboxen nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 bzw. 2.The invention relates to a method and an arrangement for Improvement of the reproduction of sound events through bass reflex boxes according to the preamble of claim 1 or 2.

Lautsprecherboxen dienen zur Umwandlung von elektrischer Energie in Schallenergie. Hierbei wird der elektromechanische Wandler, das Lautsprecherchassis, zur Schallführung, Schall-Lenkung und Verbesserung des Wirkungsgrades insbesondere im tieffrequenten Übertragungsbereich auf einer Seite der Lautsprechermembran mit einem Gehäuse versehen. Das Gehäuse verhindert Interferenzen zwischen den von der Membranvorder- bzw. -rückseite gegenphasig abgestrahlten Schallwellen. Loudspeakers are used to convert electrical energy in sound energy. Here the electromechanical transducer, the speaker chassis, for sound guidance, sound control and improve efficiency especially in the low frequency Transmission area on one side of the speaker cone provided with a housing. The housing prevents interference between those in phase opposition from the front and back of the membrane radiated sound waves.

Zur Erzielung höherer Schalldrücke, insbesondere im professio nellen Bereich, verwendet man Baßreflexboxen.To achieve higher sound pressures, especially in professio nelle range, one uses bass reflex boxes.

Bei tiefen Frequenzen, bei denen die Schallwellenlänge größer ist als der Umfang der abstrahlenden Membran, kann man den Lautsprecher als steifen Kolben betrachten, wobei in diesem Bereich der Lautsprecher den Schall nahezu ungerichtet abstrahlt.At low frequencies where the sound wavelength is longer is the size of the radiating membrane, one can Consider speakers as stiff pistons, in which Area of the speakers the sound almost omnidirectional emits.

Aus der Literatur, z. B. aus J. Audio Eng. Soc. Vol. 20, s 798-808, 1972 und a.a.o. Vol. 21, s. 11-8, 1973 ist es bekannt, daß die Übertragungsfunktion einer Baßreflexbox im Kolbenbereich als allpolige Hochpaßfilterfunktion vierter Ordnung dargestellt werden kann. Es ist somit möglich, der artige Lautsprecher hinsichtlich ihres Frequenzganges mittels zusätzlicher Filteranordnungen derart zu linearisieren, daß tiefe Frequenzen besser wiedergegeben werden, als dies bei nicht-linearisierten Anordnungen der Fall wäre.From the literature, e.g. B. from J. Audio Eng. Soc. Vol. 20, p 798-808, 1972 and a.a.o. Vol. 21, p. 11-8, 1973 it is known that the transfer function of a bass reflex box in Fourth piston area as all-pole high-pass filter function Order can be represented. It is therefore possible to like speakers with respect to their frequency response linearize additional filter arrangements such that low frequencies are reproduced better than this non-linearized arrangements would be the case.

Aus der DE 34 18 047 A1 ist eine Filteranordnung bekannt, wobei in dieser Druckschrift vorgeschlagen wird, man solle die Filteranordnung als Rechenschaltung ausbilden, welche die inverse Form der Übertragungsfunktion des Lautsprechersystems bildet und derart im Gesamtsystem angeordnet ist, daß sich ein "linearer" Frequenz- und Phasengang, insbesondere aber eine optimale Rechteckwiedergabe, ergibt. Hierbei wird von dem Grundgedanken ausgegangen, daß bei einem linearen Frequenz- und Phasengang das darzustellende Schallereignis minimal verzerrt wird. Zwar trifft diese Auffassung sicherlich im Prinzip zu, jedoch sind derartige Systeme in der Praxis nicht realisierbar. Insbesondere besteht nämlich das Problem, daß die zur Erzielung eines solchen linearen Frequenzganges erforderliche Verstärkerleistung sehr hoch wird und darüber hinaus die Lautsprecherleistung, insbesondere aber die Aus lenkung der Membran Werte erreicht, welche mit handelsüblichen Systemen nicht mehr erzielbar sind. Weiterhin hat es sich gezeigt, daß im Tieftonbereich die Impulswiedergabe bei großen Lautstärken als "flau" empfunden wird, selbst wenn das verwen dete System im Prinzip bis hin zu sehr tiefen Frequenzen im wesentlichen korrekt abstrahlt. Dies ist selbst dann der Fall, wenn die Polgüten innerhalb des Hörbarkeitsbereiches den Wert von 0,5 nicht überschreiten, wie dies in der DE-OS 34 43 690 gefordert wird. Darüber hinaus ist diese Forderung auch nur sehr schwer realisierbar.A filter arrangement is known from DE 34 18 047 A1, this document proposing that the Form filter arrangement as a computing circuit, which the inverse form of the transfer function of the speaker system forms and is arranged in such a way in the overall system that a "Linear" frequency and phase response, but especially one optimal rectangle rendering. Here is from The basic idea is that with a linear frequency and phase response the sound event to be displayed is minimal is distorted. This view certainly applies in Principle too, but such systems are not in practice realizable. In particular, there is the problem that to achieve such a linear frequency response required amplifier power becomes very high and above also the speaker performance, but especially the off steering of the membrane achieved values that with commercially available Systems can no longer be achieved. Furthermore, it has shown that in the low frequency range the pulse reproduction at large Volume is perceived as "flat", even if this is used system in principle down to very low frequencies radiates essentially correctly. This is the case even if the pole grades within the audibility range the value of 0.5 do not exceed, as in DE-OS 34 43 690 is required. Furthermore, this requirement is only very difficult to implement.

Aus der DT 26 17 888 A1 ist es bekannt, einer geschlossenen Lautsprecherbox ein Filter zweiter Ordnung vorzuschalten, das den Frequenzgang der Box zu tiefen Frequenzen hin invers nachbilden soll. Ein wesentlicher Nachteil dieser "Entzerrung" liegt nun darin, daß bei tiefen Frequenzen extrem große Membranauslenkungen auftreten, die wiederum zu Verzerrungen führen. Um dieser Schwierigkeit zu begegenen, wird in der Druckschrift vorgeschlagen, ein Hochpaßfilter mit einer aussteuerungsabhängigen Eckfrequenz in den Übertragungsweg zu schalten, so daß bei hohen Ansteuerungsamplituden auftretende übergroße Membranauslenkungen vermieden werden. Diese Anordnung ist nicht nur kompliziert, sondern verfälscht auch noch ganz wesentlich den Klangeindruck, da (mit dem Hoch-/Mittel-Tonbereich verglichen) Bässe hoher Amplituden gedämpft und Bässe niedriger Amplituden verstärkt wiedergegeben werden. Eine ähnliche Lehre ist der DE-Z Funkschau 18/1984, S. 50-52, zu entnehmen.From DT 26 17 888 A1 it is known to be a closed one To connect a second-order filter to the loudspeaker box reverse the frequency response of the box to low frequencies should. A major disadvantage of this "equalization" is now that at low frequencies extremely large membrane deflections occur, which in turn lead to distortions. In order to counter this difficulty, the publication describes proposed a high pass filter with a modulation dependent Switch the base frequency in the transmission path, so that oversize occurring at high drive amplitudes Membrane deflections can be avoided. This arrangement is not only complicated, but also significantly falsifies the sound impression because (compared to the high / mid range) High amplitude bass attenuated and low amplitude bass are reproduced increasingly. A similar lesson is from DE-Z Funkschau 18/1984, pp. 50-52.

Aus der DE-OS 24 51 475 ist es bekannt, daß man einem Lautsprecher in einem geschlossenen Gehäuse ein Netzwerk parallelschalten kann, das auf das zu korrigierende System abgestimmt ist. Hierdurch soll eine Bedämpfung von "Störfrequenzen" erzielt werden. Ein wesentliches Problem bei dieser Anordnung liegt darin, daß eine sehr exakte Abstimmung des Netzwerkes auf den Lautsprecher mit Gehäuse erfolgen muß, da sonst eine Verschlechterung der Schallwiedergabe anstelle ihrer Verbesserung auftritt. Besonders schwierig ist diese Forderung insofern zu erfüllen, als die Eigenschaften eines Gehäuselautsprechers nicht nur eine Langzeit-Änderung sondern auch im kurzzeitigen Bereich eine Änderung zum Beispiel dadurch erfahren, daß sich die Lautsprecher-Resonanzfrequenz mit der Temperatur im Inneren des Gehäuses ändert. From DE-OS 24 51 475 it is known that a speaker Connect a network in parallel in a closed housing can, which is matched to the system to be corrected. This is intended to attenuate "interference frequencies" will. A major problem with this arrangement is in that a very exact coordination of the network to the Loudspeaker with housing must be done, otherwise deterioration sound reproduction occurs instead of improving it. This requirement is particularly difficult to meet in that than the properties of a cabinet speaker only a long-term change but also in the short-term area undergo a change, for example, by changing the speaker resonance frequency with the temperature inside the Housing changes.

In der Literatur wird die Verbesserung der Schallwiedergabe durch Baßreflexboxen mittels vorgeschalteter Filter sehr ausführlich und inhaltlich übereinstimmend behandelt. So zum Beispiel wird in Proceedings of IREE, November 1973, S. 425-448, ausgeführt, man solle Baßreflexboxen, deren Übertragungsfunktion sich als Hochpaßfilterfunktion vierter Ordnung darstellen läßt, mit Hochpaßfiltern erster, vorzugsweise aber zweiter Ordnung so zu beschalten, daß sich eine Gesamtübertragungsfunktion höherer als vierter Ordnung, vorzugsweise sechster Ordnung ergibt. Ähnliches ist auch der Druckschrift J. of the Audio Engineering Society, Juni 1975, Vol. 23, 5, S. 354-360, zu entnehmen. Auch Schwarmkrug, Römer: Lautsprecher - Dichtung und Wahrheit, Elektor-Verlag; Aachen, 1986, S. 179-202, oder Rossi: Acoustics and Electro Acoustics; Artech House, 1988, S. 440-442, lehren, man solle Baßreflexboxen mit Hochpaßfiltern zweiter oder höherer Ordnung beschalten. Die übereinstimmende Meinung der Fachwelt geht also dahin, man solle Baßreflexboxen Hochpaßfilter vorzugsweise zweiter oder höherer Ordnung vorschalten, so daß sich eine Gesamtübertragungsfunktion höherer Ordnung, vorzugsweise sechster Ordnung, ergibt. Die erzielbaren Ergebnisse sind jedoch, insbesondere was die Impulswiedergabe derartiger Baßreflexboxen betrifft, nicht befriedigend.In the literature, the improvement of sound reproduction through bass reflex boxes using upstream filters very much treated in detail and in accordance with content. So for example, in Proceedings of IREE, November 1973, Pp. 425-448, stated that bass reflex boxes should be used Transfer function as fourth high-pass filter function Order can be represented, with high-pass filters first, preferably but to connect second order so that one Overall transfer function higher than fourth order, preferably gives sixth order. The same is true J. of the Audio Engineering Society, June 1975, Vol. 23, 5, pp. 354-360. Also Schwarmkrug, Römer: loudspeakers - poetry and truth, Elektor publishing house; Aachen, 1986, pp. 179-202, or Rossi: Acoustics and Electro Acoustics; Artech House, 1988, Pp. 440-442, teach that bass reflex boxes with high-pass filters should be used connect second or higher order. The matching one The opinion of the experts goes there, one should bass reflex boxes high-pass filter, preferably second or higher order, so that there is an overall transfer function higher order, preferably sixth Order, results. The achievable results, however, are especially what the pulse reproduction of such bass reflex boxes concerns, not satisfactory.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Verfahren und Vorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß die Wiedergabe von Schallereignissen durch eine Baßreflexbox im Tieftonbereich dem physiologischen Empfinden entsprechend verbessert wird.The invention is based on the object, method and device of the type mentioned at the outset, that the playback of sound events through a bass reflex box in the bass range according to the physiological feeling is improved.

Diese Aufgabe wird verfahrensmäßig durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1, vorrichtungsmäßig durch die im Kennzeichen des Anspruchs 2 angegebenen Merkmale gelöst.This task is procedurally by the in the indicator of claim 1, device-wise by the in the mark of claim 2 specified features solved.

Es wird also mit der Erfindung entgegen der übereinstimmenden bisher bekannten technischen Lehre vorgeschlagen, für Baßreflexboxen ein Filter zu verwenden, das eine gebrochen rationale Funktion mit Zähler- und Nennerpolynomen jeweils zweiter Ordnung ist, so daß ein, im Bereich der unteren Grenzfrequenz der Lautsprecherbox liegendes erstes konjugiert komplexes Polpaar kompensiert und durch ein zweites Polpaar ersetzt wird, das bei einer niedrigeren Frequenz als das erste Polpaar liegt. Derartige Filter werden in der Literatur (Moschytz, Samsson and Horn, P: Active Filter Design Handbook; John Wiley & Sons, 1981, S. 15 oder Saal, R: Handbuch zum Filterentwurf; AEG 1979, S. 71) als Tiefpaß-Sperrfilter (low pass notch) bezeichnet.It is therefore in contradiction with the invention previously known technical teaching proposed for bass reflex boxes to use a filter that is a broken rational function with numerator and denominator polynomials each is second order, so that one, in the area of the lower Limit frequency of the loudspeaker first conjugate complex pole pair compensated and by a second pole pair is replaced, the one at a lower one Frequency than the first pair of poles. Such filters are in the literature (Moschytz, Samsson and Horn, P: Active Filter Design Handbook; John Wiley & Sons, 1981, p. 15 or Saal, R: Handbuch zum Filter design; AEG 1979, p. 71) as a low-pass notch filter (low pass notch).

Zwar wird durch das erfindungsgemäße Verfahren der Beginn des Absinkens der Schalldruckkurve bei einem vorgegebenen Lautsprechersystem in vielen Fällen zu höheren Werten hin verschoben, jedoch ergibt sich andererseits eine Anhebung im Frequenzgang bei niedrigeren Werten. Überraschend ist der Effekt bei der Wiedergabe von schnell ansteigenden Schallereignissen im Tieftonbereich, da in der Literatur (Leo L. Beranek, McGraw-Hill, New York 1954) immer davon ausgegangen wurde, daß Einschwingvorgänge im Bereich der Tieftöner-Hochpaßpolstellen zumindest bei relativ niedrigen Polgüten nicht störend wahrnehmbar seien. Although the method according to the invention is the beginning of Decreasing the sound pressure curve for a given loudspeaker system shifted to higher values in many cases, however, on the other hand, there is an increase in Frequency response at lower values. That is surprising Effect when playing fast rising sound events in the bass range, as in literature (Leo L. Beranek, McGraw-Hill, New York 1954) always assumed was that transient in the area of the woofer high-pass pole at least with relatively low pole grades are not perceptible.

Durch die Erfindung konnte jedoch gezeigt werden, daß die in einer Amplituden- und Frequenzmodulation resutlierenden Einschwingvorgänge selbst bei relativ niedrigen Polgüten der Hochpaßpolstellen dann störend wahrnehmbar sind, wenn diese Polfrequenzen ungünstig liegen. Vergleicht man ein herkömmliches System mit einem nach der Erfindung konzipierten System, so ist zu bemerken, daß die von Einschwingvorgängen erzeugten spektralen Verzerrungen sowohl im Direktfeld auch im Diffusfeld als "Knacke" störend wahrnehmbar sind, wenn die Polfrequenz beispielsweise bei 100 Hz liegt. Die vom Einschwingvorgang verursachten spektralen Verzerrungen maskieren nicht nur das verursachende Signal, sondern wirken als breitbandiger Maskierer sowohl zu tieferen als auch zu höheren Frequenzen hin. Dies tritt vor allem dann störend in Erscheinung, wenn versucht wird, die mangelhafte Wiedergabe im Tieftonbereich durch eine einfache physiologische Lautstärkeregelung zu verbessern. Dadurch, daß der im System vorhandene Pol - vorzugsweise im wesentlichen ohne starke Änderung der Polgüte - zu tieferen Frequenzen verschoben wird, bleibt die vom Einschwingvorgang verursachte "relative Spektralverzerrung" konstant. Die "absolute Spektralverzerrung" wird aber durch die Polverschiebung bzw. durch die Ersetzung des Pols bei tieferen Frequenzen verkleinert, wodurch die Wahrnehmbarkeit des Einschwingvorgangs vermindert wird. Weiterhin sorgt die Abnahme der physiologischen Schallempfindlichkeit bei tiefen Frequenzen für eine Verminderung der Wahrnehmbarkeit.However, the invention has shown that the in an amplitude and frequency modulation Settling processes even with relatively low polarity grades High-pass pole points are then noticeable when they are Pole frequencies are unfavorable. If you compare a conventional one System with a system designed according to the invention, so it should be noted that those generated by transient processes spectral distortions both in the direct field and in the diffuse field can be perceived as a "crack" when the polar frequency for example at 100 Hz. The one from the transient process caused spectral distortions do not mask only the causing signal, but act as broadband Maskers both at lower and higher frequencies there. This is particularly annoying when the poor reproduction in the low frequency range is attempted through a simple physiological volume control improve. Because the pole present in the system - preferably essentially without much change in polarity lower frequencies is shifted, remains from the transient process caused "relative spectral distortion" constant. The "absolute spectral distortion" is caused by the pole shift or by replacing the pole at lower ones Frequencies reduced, making the transient perceptible is reduced. The acceptance also ensures the physiological sensitivity to sound at low frequencies for a reduction in perceptibility.

Überraschenderweise konnte gezeigt werden, daß es genügt, wenn störend wahrnehmbare Pole unter einen Frequenzbereich von bis 50 Hz verschoben werden, wo selbst ein Pol mit einer Güte Q = 1,31 kaum noch wahrnehmbar ist, während ein Pol auch geringerer Polgüte beispielsweise bei 60 Hz noch störend wahrgenommen wird. Surprisingly, it was shown that it is sufficient if interfering poles below a frequency range of can be shifted to 50 Hz, where even a pole with a quality Q = 1.31 is barely noticeable, while a pole too lower pole quality, for example at 60 Hz, is still annoying is perceived.

Im Gegensatz zu der eingangs erwähnten Lehre, man solle die Übertragungsfunktion mittels einer nachgebildeten, inversen Übertragungsfunktion linearisieren, ist es überraschenderweise ohne weiteres ausreichend, wenn ein fest eingestelltes Filter verwendet wird, dessen zu dem zu kompensierenden Polpaar inverser Pol (0-Stelle) zwischen 50 und 100 Hz liegt und eine Güte von 0,5 bis 2 aufweist. Dies bedeutet also, daß es nicht notwendig ist, die im Übertragungssystem verwendete Lautsprecherbox in allen Einzelheiten ihrer Übertragungs funktion zu kennen, so daß sich die angestrebte Wirkung durch Maßnahmen an irgendeiner Stelle des Gesamtsystems vor der Lautsprecherbox erzielen läßt. Für die Verbesserung der Wiedergabe von Baßreflexboxen ist es im wesentlichen ausreichend, wenn nur der Pol mit der höchsten Polfrequenz eliminiert wird.In contrast to the teaching mentioned at the beginning, one should Transfer function by means of a simulated, inverse Linearize transfer function, it is surprisingly easily sufficient if a fixed one Filter is used, the one to be compensated for Pole pair of inverse pole (0-digit) lies between 50 and 100 Hz and has a quality of 0.5 to 2. So this means that it is not necessary to use the one used in the transmission system Loudspeaker in all details of its transmission know function, so that the desired effect by Measures at some point in the overall system before Loudspeaker can achieve. For the improvement of Playing bass reflex boxes is essentially it sufficient if only the pole with the highest pole frequency is eliminated.

Weitere erfindungswesentliche Einzelheiten ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung bevor zugter Ausführungsformen der Erfindung, die anhand von Ab bildungen näher erläutert sind. Hierbei zeigt Further details essential to the invention result from before the dependent claims and the description below Zugter embodiments of the invention, which is based on Ab education are explained in more detail. Here shows

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer Filteranordnung; Fig. 1 shows an embodiment of a filter assembly;

Fig. 2 den simulierten Einschwingvorgang einer B₄-Box, wobei die Testsignalfrequenz der Polfrequenz gleich ist; FIG. 2 shows the simulated transient response of a B box _4, wherein the test signal frequency of the pole frequency is equal;

Fig. 3 das Ergebnis einer Berechnung des in Fig. 2 simulierten Einschwingvorgangs; . FIG. 3 shows the result of calculation of the simulated transient in Fig 2;

Fig. 4 den simulierten Einschwingvorgang einer B₄-Box mit einem Testsignal bestehend aus einem Zwei-Perioden-Burst bei halber Polfrequenz; FIG. 4 shows the simulated transient response of a B box ₄ with a test signal consisting of a two-period burst at half the pole frequency;

Fig. 5 den Einschwingvorgang nach Fig. 4, jedoch mit vorgeschaltetem Filter gemäß Fig. 1; und FIG. 5 shows the transient of Figure 4, but with upstream filter of FIG. 1. and

Fig. 6 und 7 Frequenzgänge der Boxen mit und ohne Filter sowie einen Frequenzgang des Filters gemäß Fig. 1. FIGS. 6 and 7 frequency responses of the boxes with and without a filter and a frequency response of the filter of FIG. 1.

Zur Veranschaulichung des Verfahrens wird im folgenden ein Beispiel gezeigt.To illustrate the process, a Example shown.

Ausgangspunkt sei eine Baßreflexbox mit Butterworth′schem Frequenzgang mit 100 Hz Grenzfrequenz ein sogenanntes 100 Hz-B₄-Alignment.The starting point is a bass reflex box with Butterworth'schem Frequency response with a 100 Hz cut-off frequency a so-called 100 Hz B₄ alignment.

Der Einfachheit halber werden die Übertragungsfunktionen von Lautsprecherbox und Filter nur auf die Boxenpolfrequenz normiert dargestellt.For the sake of simplicity, the transfer functions from speaker box and filter only to the speaker pole frequency shown standardized.

Die Dimensionierung eines Filters mit technischen Bauelemente werten ist in Fig. 1 dargestellt. Dieses Filter eliminiert einen Pol der Lautsprecherbox mit Q = 1,31 bei 100 Hz und erzeugt künstlich einen neuen Pol mit Q = 0,6 bei 50 Hz. The dimensioning of a filter with technical components is shown in Fig. 1. This filter eliminates one pole of the speaker with Q = 1.31 at 100 Hz and artificially creates a new pole with Q = 0.6 at 50 Hz.

Die Übertragungsfunktion der Baßreflexbox läßt sich als Hochpaßfilterfunktion 4. Ordnung darstellen. Hierbei bedeutet H (p) die Übertragungsfunktion und p = jω + σ.The transfer function of the bass reflex box can be as Represent 4th order high-pass filter function. Here means H (p) the transfer function and p = jω + σ.

Für eine B₄-Box ergeben sich folgende Koeffizienten im Nennerpolynom:For a B ₄ box, the following coefficients result in the denominator polynomial:

a₁ = a₃ = 2,613,
a₂ = 3,414.a₁ = a₃ = 2.613,
a₂ = 3.414.

Für andere Frequenzgänge lassen sich die Nennerkoeffizienten ebenfalls errechnen. Als (normierte) Übertragungsfunktion einer B₄-Box ergibt sich also:The denominator coefficients can also be calculated for other frequency responses. The (normalized) transfer function of a B ₄ box is thus:

Diese Funktion läßt sich in Teilpolynome 2. Ordnung faktorisieren. Die Zerlegung von H (p)B₄ führt zu folgender faktorisierter Darstellung:This function can be factored into 2nd order partial polynomials. The decomposition of H (p) B₄ leads to the following factorized Presentation:

Hierbei sind die Kehrwerte der Koeffizienten von p als Polgüten von Eigenwerten 2. Ordnung physikalisch interpretierbar.Here are the reciprocal values of the coefficients of p as pole qualities Physically interpretable of 2nd order eigenvalues.

Damit wirdSo that will

Eine B₄-Box "enthält" also als Kettenschaltung ein Hochpaß filter mit Q₁ = 0,541 und ein zweites mit Q₂ = 1,31. Störend wahrnehmbar ist vor allem das Polpaar mit Q₂ = 1,31. Beide Pole liegen bei ω = 1 (normiert) bzw. bei 100 Hz (technisch). Aufgrund der höheren Polgüte "stört" vor allem der Pol mit Q = 1,31. Zur Beseitigung des störenden Pols wird nun das Filter in den Übertragungsweg geschaltet, das den störenden Pol als Nullstelle im Zähler enthält.A B ₄ box "contains" as a derailleur a high-pass filter with Q₁ = 0.541 and a second with Q₂ = 1.31. The pole pair with Q₂ = 1.31 is particularly noticeable. Both poles are at ω = 1 (normalized) and 100 Hz (technical). Due to the higher pole quality, the pole "disturbs" with Q = 1.31. To eliminate the disturbing pole, the filter is now switched into the transmission path, which contains the disturbing pole as a zero in the counter.

Der störende Pol läßt sich jetzt aus der Übertragungsfunktion herauskürzen. Als neue Übertragungsfunktion ergibt sich damit:The disturbing pole can now be removed from the transfer function cut out. The new transfer function is:

Im Nennerpolynom (N(p)) wird ein künstlicher Pol bei tieferer Frequenz erzeugt. Im Beispiel wird hier ein Pol mit Q = 0,6 und halber Polfrequenz des störenden Pols eingefügt. Die Gesamt übertragungsfunktion von Box und Equaliser ergibt sich damit zu:In the denominator polynomial (N (p)) an artificial pole becomes lower Frequency generated. In the example here is a pole with Q = 0.6 and half the pole frequency of the interfering pole inserted. The total This results in the transfer function of the box and equalizer to:

Für diesen Beispielfall ergibt sich die normierte Filter übertragungsfunktion also zu:The standardized filter results for this example transfer function so to:

Dieses Filter enthält im Zähler der Übertragungsfunktion den störenden Pol als Nullstelle und im Nenner eine Nullstelle die einen weniger störenden Pol niedrigerer Polgüte und tieferer Frequenzlage erzeugt.This filter contains the counter in the transfer function disturbing pole as a zero and in the denominator a zero a less disturbing pole of lower pole quality and deeper Frequency position generated.

Die Wirkung der soeben beschriebenen Maßnahme geht aus den Fig. 2 bis 7 hervor.The effect of the measure just described can be seen from FIGS. 2 to 7.

Aus Fig. 2 - und Fig. 3 zeigt das rein rechnerische Ergebnis der getroffenen Maßnahmen - geht hervor, daß beim Einschwing vorgang ein von der Null-Linie ansteigendes sinusförmiges Signal in der Wiedergabe zunächst mit einem Signal beantwortet wird, dessen Amplitude deutlich zu niedrig und dessen Frequenz deutlich zu hoch sind. Während der ersten 180° Schwingung ist das wiedergegebene Signal in seiner Frequenz sogar im wesent lichen doppelt so hoch wie das anregende Signal. Ähnliches geht auch aus Fig. 4 hervor, wobei hier auch noch der Aus schwingvorgang zu sehen ist. Aus dieser Abbildung geht hervor, daß das Lautsprechersystem nicht nur bei seiner Polfrequenz (die Anregungsfrequenz wurde gleich der halben Polfrequenz gewählt) einschwingt, sondern ebenfalls mit dieser Polfrequenz zumindest abschnittsweise auch ausschwingt.From Fig. 2 - and Fig. 3 shows the purely arithmetical result of the measures taken - it can be seen that during the transient process, a sinusoidal signal rising from the zero line in the reproduction is initially answered with a signal whose amplitude is significantly too low and whose frequency is clearly too high. During the first 180 ° oscillation, the frequency of the reproduced signal is essentially twice as high as the exciting signal. The same can be seen from Fig. 4, where the oscillation process can also be seen here. This figure shows that the loudspeaker system not only settles at its pole frequency (the excitation frequency was chosen to be half the pole frequency), but also also swings out at least in sections at this pole frequency.

Fig. 5 zeigt eine ähnliche Darstellung der nach Fig. 4, jedoch mit vorgeschaltetem Filter. Aus dieser Abbildung geht hervor, daß der Einschwingvorgang ebenso wie der Ausschwingvorgang mit einer erheblich geringeren Frequenzverschiebung bzw. -verzerrung vor sich geht, als dies ohne das Filter der Fall ist. Überraschenderweise ist der in den Fig. 4 und 5 gezeigte Unterschied deutlich hörbar, so daß das erfindungsgemäße Filter bzw. das erfindungsgemäße Verfahren einen überraschenden Erfolg mit sich bringen. Fig. 5 shows a similar representation of that of FIG. 4, but with an upstream filter. This figure shows that the settling process, like the swinging out process, is carried out with a significantly lower frequency shift or distortion than is the case without the filter. Surprisingly, the difference shown in FIGS. 4 and 5 is clearly audible, so that the filter and the method according to the invention bring surprising success.

Im Frequenzgang (Fig. 6 und 7) äußert sich das Vorschalten eines Filters der in Fig. 1 gezeigten Art vor die oben be schriebene Baßreflexbox dahingehend, daß der mit 1 bezeichnete Frequenzgang der Box, der einen scharfen Abfall im Bereich von 100 Hz aufweist, nach dem Vorschalten des Filters (Frequenz gang 2) bereits bei 200 Hz um 2 dB abgefallen ist, jedoch mit einer niedrigeren Steigung. Dafür ergibt sich eine Anhebung des Schalldrucks gegenüber der Box ohne Filter unter etwa 70 Hz. Dieser veränderte Frequenzgang wird, wie in Fig. 7 gezeigt, über den mit 3 bezeichneten Frequenzgang des Filters erreicht, das sein Dämpfungsmaximum bei etwa 100 Hz und sein Verstärkungs maximum bei einer wesentlich niedrigeren Frequenz hat.In the frequency response ( FIGS. 6 and 7), the upstream connection of a filter of the type shown in FIG. 1 manifests itself in front of the bass reflex box described above in such a way that the frequency response of the box labeled 1 , which has a sharp drop in the range of 100 Hz, after switching on the filter (frequency gear 2 ) it has already dropped by 2 dB at 200 Hz, but with a lower slope. This results in an increase in the sound pressure compared to the box without a filter below approximately 70 Hz. As shown in FIG. 7, this changed frequency response is achieved via the frequency response of the filter designated 3 , which has its damping maximum at approximately 100 Hz and its gain maximum at a much lower frequency.

Claims

1. A method for improving the reproduction of sound events by bass reflex boxes with a transfer function that is approachable in the low frequency range with a fourth or higher order high-pass filter function, wherein the sound frequency response in the range of the lower limit frequency of the loudspeaker box is changed by connecting an electrical filter, characterized that the transfer function of this filter is a rational function with counter and Nennerpolynomen is second order, respectively, so that, lying in the region of the lower boundary frequency of the loudspeaker first complex conjugate pole pair is compensated and replaced by a second pair of poles, which at a lower frequency than the first pair of poles.

2. Arrangement to improve the playback of sound equipment nisse by bass reflex boxes with a transfer function, the fourth in the low frequency range with a high-pass filter function or higher order is approachable, with a circuit arrangement to change the sound frequency response in Range of the lower limit frequency of the loudspeaker box, comprising at least one upstream filter, characterized, that the filter's transfer function is a broken one rational function with numerator and denominator polynomials each is second order, so that one, in the area of the lower Conjugate the cutoff frequency of the loudspeaker first complex pole pair can be compensated and by a second Pole pair is replaceable at a lower frequency than the first pole pair.

3. Arrangement according to claim 2, characterized, that the pole pair of lower frequency at 10-50, preferably is at 25-30 Hz.

4. Arrangement according to one of claims 2 to 3, characterized, that the circuit arrangement is a fixed adjustable first conjugate complex zero pair at 50-100 Hz.

5. Arrangement according to claim 4, characterized, that the conjugate complex pair of zeros has a quality of 0.5-2, preferably 0.6-1.4 preferably 1.

6. Arrangement according to one of claims 2 to 5, characterized, that the filter arrangement is constructed as an active filter.

7. Arrangement according to claim 6, characterized, that the filter arrangement within a pre or performance amplifier is realized.