Luidsprekers met bandbreedte groter dan 20-20khz

Wimpie44

Zoals bekend is het menselijk gehoor beperkt tot het gebied van ongeveer 20Hz - 20kHz en dan is de gevoeligheid van het oor daarbij nog frequentie afhankelijk.

De meeste muziek instrumenten liggen binnen het gebied van de 20-20kHz.

De hogere harmonischen van instrumenten vallen hier ook vaak binnen.

De botgeleiding en de luchtgeleiding van geluid werkt boven de 20 kHz niet meer.

Maw frequenties boven de 20 kHz zouden onhoorbaar zijn, dus ook harmonischen van bv tonen die in de band van 20-20kHz liggen.

Waarom worden in tal van luidsprekers op dit moment bandbreedtes geproduceerd tot rond de 40kHz en 50kHz, Er zijn er zelfs die nog een grotere bandbreedte hebben ?

Wat is de reden om luidsprekers te produceren met een bandbreedte van 40/50kHz terwijl we maar tot 20kHz geluid kunnen waarnemen.....

De amplitude, de fase en de frequentie bepalen de toon en de harmonischen het karakter van het geluid...

Er wordt wel eens beweerd dat men de bandbreedte van luidsprekers zo groot maakt omdat de fase karakteristiek bij 20kHz dan heel goed zou zijn. Vanuit engineering optiek kan ik dat begrijpen, echter het belang van de fase karakteristiek van luidsprekers wordt vaak overschat, maar ook onderschat.

Dus waarom luidsprekers die tot 50kHz kunnen weergeven, terwijl we als het meezit tot 20 kHz kunnen horen ?

Verschillende invalshoeken (ook anatomisch, fysiologisch en neurologisch) welkom.

Bedankt voor het meedenken en delen van meningen en standpunten.

Wim

Raspoetin

Heeft dit niet meer te maken met de constructie van de luidspreker? Als je een luidspreker hebt gemaakt die toevalligerwijs een groter bereik aan frequenties kan "luidsprekeren", ga je toch niet heel veel moeite doen om dit bereik te reduceren? Daar wordt hij alleen maar duurder van.

Wat wel zinloos is, is om muziek te maken buiten het gehoorbereik.

Wimpie44

Het zijn de dure luidsprekers die de grote bandbreedte hebben. Wat vaak beweerd wordt is dat als je de bandbreedte van de luidspreker flink vergroot, (dus meer dan 20kHz) dat de fase karakteristiek van de tweeter (hoge tonen) dan beter is bij 20 kHz en lager. De fase karakteristiek van de luidspreker is wel van belang, maar of dat de reden is om luidsprekers met een grotere bandbreedte te maken.....

Het koelend oppervlak van een tweeter is uitermate klein, dus de kans dat je luidsprekers met een rechte karakteristiek en grote bandbreedte opblaast terwijl je dat niet hoort, wordt alleen maar groter.

Ook wordt vaak gesteld dat je naast je oren het geluid ook met je lichaam op andere manieren beleefd. Ja je voelt geluid soms op je lijf inwerken, maar dat is meer bij lagere frequenties. Zou je naast de neurologische functie van oor en hersenen nog andere fysiologische mogelijkheden hebben om geluid te ervaren ? Dan zou je dat met een ECG en EEG kunnen aantonen.

Wimpie44

Een paar voorbeelden:

Merk:

Ke* : 38-40kHz

Ca****: 20-40kHz

Qu****: 26-50kHz

Gevoeligheid van de luidsprekers ligt rond de 89-91 dB 1W/8Ohm/1m; max. belasting: rond 113 dB

Impedantie verloop luidsprekers 8Ohm - 4 Ohm/3,2 Ohm

- Gehoor: 20-20kHz voor zowel luchtgeleiding als beengeleiding.

Doorlaatcurve van het gehoor is afhankelijk van de frequentie.

Voor 20-250 Hz neemt gevoeligheid toe; 1000-4000Hz maximale

gevoeligheidsgebied, vanaf 4000Hz en hoger gevoeligheid neemt

af.

Dus wat levert een luidspreker voor nut op mbt muziek beleving en

kwaliteit van het geluid als de bandbreedte 40kHz / 50 kHz is?

Referentie luidsprekers lopen door tot minimaal 60 kHz en hoger.

klazon

Ondanks het feit dat het gehoor stopt bij ongeveer 20 kHz denk ik dat je ook de golfvorm hoort.

B.v. een blokgolf van 10 kHz bevat alle oneven harmonischen. Dus de eerste is 30 kHz. Ondanks het feit dat je 30 kHz niet hoort, hoor je wel degelijk een verschil tussen een blokgolf van 10 kHz en een sinus van 10 kHz. Volgens mij zit daar het nut van een frequentiekarakteristiek die boven de 20 kHz nog een poosje doorgaat.

Wimpie44

Overzicht instrumenten: grondtonen en harmonischen

zie:

http://www.independentrecording.net/irn/re...ain_display.htm

Een blokgolf kan je voorstellen als een superpositie van een grondtoon met daarop de oneven harmonischen.

Eea is voor te stellen in een Fourier reeks. We horen het golfverloop binnen het hoorbare gebied. Ook is de energie

verdeling bij dezelfde amplitude bij een sinus en een blokgolf verschillend.

een Fourier applet:

- sinus, cosinus, zaagtand, blokgolf

- frequentie is in te stellen

zie of beter hoor:

http://www.falstad.com/fourier/

Naarmate de frequentie van de grondtoon in het hoorbare gebied hoger wordt, wordt het klankverschil bij dezelfde frequentie van de verschillende signaalvormen steeds kleiner. M.a.w. de zaagtand en de blokgolf gaan om te horen steeds meer op de sinus of de cosinus toon lijken. Bij de lage tonen is het verschil zeer duidelijk te merken. De harmonischen vallen binnen het hoorbare gebied.....

EvilBro

Waarom worden in tal van luidsprekers op dit moment bandbreedtes geproduceerd tot rond de 40kHz en 50kHz, Er zijn er zelfs die nog een grotere bandbreedte hebben ?

De bandbreedte wordt gedefinieerd door het gebied tussen de -3dB punten. Op de randen van het gebied wordt het signaal dus al niet meer helemaal onverzwakt doorgegeven. Om er voor te zorgen dat dit wel het geval is, zal je het gebied dus groter moeten maken dan het daadwerkelijke gebied waarin je geinteresseerd bent (als je tenminste wilt dat dat gebied zo onvervormd mogelijk wordt weergegeven). Met een eerste orde filter zou je aan pakweg 30kHz genoeg hebben als bovengrens.

De reden om nog hoger te gaan kan te maken hebben met een ingebouwde veiligheids marge, maar mijn inziens zal dit meer met marketing te maken hebben dan daadwerkelijk nut...

Schwartz

Als de luidspreker hogere frequenties gaat dempen dan heeft men last van lagere harmonische die dan optreden.

Elke vervorming van een signaal is een signaalbron op het signaal.

Alleen bij een luidspreker van zeer veel Watt bij een normaal geluidsvermogen heeft men daar geen last van omdat dan deze lagere trillingen sterk gedempt worden.

Omdat tegenwoordig de conus licht is, men produceert veel meer geluid bij een gelijke hoeveel Watt tegenover oude luidsprekers, heeft men ook hogere frequentie bereiken nodig om deze lagere trillingen tegen te gaan.

Maar door de lichte conus kan men deze dan ook bereiken.

De vorm van de conus zorgt ook voor subharmonischen omdat het middelpunt onder kracht gezet wordt terwijl de rest dan een traagheidsmoment heeft.

Dit levert ook weer trillingen op die net zo lang blijven totdat deze gedempt zijn.

Die boxen die ze bij concerten gebruiken zijn echt bar en boos.

Veel herrie bij een laag wattage.

Zeer goede boxen produceren weinig geluid bij een hoog wattage.

De luidspreker is dan een slaaf van de versterker en bij die concertboxen speelt de luidspreker een eigen subleven.

Bij een rockconcert enzo maakt niemand zich daar druk om.

Daarom is een luidspreker niet alleen op zijn frequentieband te beoordelen.

Belangrijker is een lijst van frequenties en de daarbij optredende harmonischen.

Enne bij een luidspreker hoort een luidspreker kast...

en 1 basbox kan nooit stereo 100% weergeven omdat de bassen uit fase dan 100% gedempt worden terwijl bij 2 losse luidspreker de bas wel uit de ene luidspreker komt en bij de andere ook maar dan in tegengestelde fase.

Bij een goed gedempte huiskamer met dikke tapijt, (dus geen zeil en tegels) en behang aan de muren kan men een redelijke geluidskwaliteit bekomen.

Een huiskamer met tegels en harde muren is een ramp voor de geluidskwaliteit vooral als men sechte boxen heeft.

De golven die op de muren weerkaatsen botsen dan weer op de luidspreker....

Uiltje

Het zijn de dure luidsprekers die de grote bandbreedte hebben. Wat vaak beweerd wordt is dat als je de bandbreedte van de luidspreker flink vergroot, (dus meer dan 20kHz) dat de fase karakteristiek van de tweeter (hoge tonen) dan beter is bij 20 kHz en lager. De fase karakteristiek van de luidspreker is wel van belang, maar of dat de reden is om luidsprekers met een grotere bandbreedte te maken.....

Het faseverloop is 1:1 gerelateerd tot de frequentieresponsie. Ze worden beide berekend uit dezelfde overdrachtfunctie (reëel en imaginair deel). Een slecht faseverloop resulteert dus in een slechte frequentieresponsie en andersom.

Omdat tegenwoordig de conus licht is, men produceert veel meer geluid bij een gelijke hoeveel Watt tegenover oude luidsprekers, heeft men ook hogere frequentie bereiken nodig om deze lagere trillingen tegen te gaan.

Maar door de lichte conus kan men deze dan ook bereiken.

Juist andersom, vroeger was het versterkervermogen niet zo groot (± 200 Watt) en werden luidsprekers geconstrueerd om een zo hoog mogelijk rendement (>100 dB) te halen. Nu de versterkers meer kunnen leveren zijn de luidsprekers zwaarder belastbaar door o.a. grotere spreekspoelen, betere koeling etc. En is de konus zwaarder en stijver uitgevoerd t.b.v. partiële trillingen. Dit laatste gaat ten koste van het rendement, maar de efficiëntie (SPL max) is door het vermogen hoger.

De vorm van de konus zorgt ook voor subharmonischen omdat het middelpunt onder kracht gezet wordt terwijl de rest dan een traagheidsmoment heeft. Dit levert ook weer trillingen op die net zo lang blijven totdat deze gedempt zijn.

Dit zijn partiële trillingen. Om deze kniktrillingen te voorkomen perst men tegenwoordig de membraan tot een niet-afwikkelbaar oppervlak (ook wel nawi-membraan genoemd). Partiële trillingen kunnen gedempt worden door de ophangring reflectie-vrij te bevestigen, door een stijf membraanmateriaal met grote inwendige demping te gebruiken, en door het coaten van de konus met een geschikt (visceus) materiaal. Belangrijk is om de luidspreker te gebruiken in het gebied waar hij zich nog keurig als piston gedraagd.

Die boxen die ze bij concerten gebruiken zijn echt bar en boos. Veel herrie bij een laag wattage.

Die herrie wordt meestal veroorzaakt door een vervormd signaal naar de luidsprekers te sturen. Bijvoorbeeld DJ's die hun mixer in de clip draaien.

Zeer goede boxen produceren weinig geluid bij een hoog wattage.

Hier ontgaat mij de logica. Rendement staat los van de geluidskwaliteit. Wel bepaalt de geluidskwaliteit hoe hard iets wordt ervaren; een vervormd signaal wordt luider ervaren bij dezelfde intensiteit.

Een huiskamer met tegels en harde muren is een ramp voor de geluidskwaliteit vooral als men sechte boxen heeft. De golven die op de muren weerkaatsen botsen dan weer op de luidspreker....

Akoestiek (interferentie/galm) is inderdaad een belangrijk punt. High End fanaten optimaliseren alles aan hun systeem, tot vergulde kabeltjes aan toe, terwijl aan de akoestiek weinig wordt gedaan en juist dat heeft de meeste invloed op het resultaat.

Om even terug te komen op de hoofdvraag: heeft een weergavebereik tot >20 kHz nut? Nee, al is het alleen maar omdat muziek geen informatie bevat boven de 20 kHz. Boven de 16 kHz houdt het eigenlijk al op en dat is waarom HiFi versterkers (bv. Rotel) maar tot 16 kHz gaan.

Schwartz

Mijn boxen die ik heb produceren minder geluid bij een gelijkblijvend wattage dan vele andere boxen van 1976.

Maar het geluid is zeer goed te noemen naar gelang de prijs.

De boxen zijn al 31 jaar oud en de prijs was toen een rib uit mijn lijf...

Trouwens gaat het meeste van de watts zitten in de lage bassen.

Wat ik mooie boxen vond, maar toen waren die te duur, waren de boxen waarin in de box een terugkoppeling zat met de luidspreker zodat een afwijking in de bassen werd gecompenseerd.

Ideaal voor de huiskamer.

Deze hadden ze bij de NOS...echt een subliem geluid.

Elke box had een aparte versterker en een 220 volt aansluiting.

Ideaal om zo een ruimte te vullen met meerdere boxen.

En het plaatsen van de boxen op viltmatjes is ook goed omdat dan de kast beter een gehele trilling kan uitvoeren.

De tegenwoordige systemen zijn leuk maar ik mis soms het volle geuid van de oude boxen.

Ik vind dat er een hoop rotzooi wordt verkocht....

Als men een huiskamer mooi wilt opvullen (geluidtechnisch) dan is een goede set boxen met de tegenwoordige surround sets goed mogelijk maar dan kost men dat wel een extra versterker en een goede equalizer.

De surround is dan extra voor de sfeer en de hoofdset is dan voor de warme kwaliteit....

Ik ben geen audiofiel... ik heb gewonen kabeltjes...maar wel een trapgat geheel geluiddempend gemaakt met geluidsisolatie.

Ik koop alleen een versterker met bas en hoog regeling met analoge stapjes omdat men dan alleen de zaak goed kan aanpassen.

Liefst ook een mid regeling.

Die tegenwoordige instellingen met ene paar digitale standen kan van mijn linearecta de vuilnisbak in.

Ook als dit een versterker van 1000 euro is, gelijk een bijl erop en wegdonderen die ...zooi.

Een huiskamer heeft geen neutrale bas en soms is de muziek wat te bassig enzo.

Je moet dat mooi kunnen bijregelen tijdens het afspelen zonder PIEP erbij etc.

Ook moet men de zeer lage bas uit en aan zetten.

En BOEM BOEM BOEM BOEM is geen mooi geluid als het origineel

BROEM BOEM BLOEM BOEM is.

En het heeft duidelijk nut als boxen boven de 18000Hz uitkomen...

Ge moet men wel een muzikaal gehoor hebben en geen BOEM BOEM KNAL gewend zijn.

Een verfijnd belletje in een muziek passage klinkt dan ook als een verfijnd belletje.

Ook als het gehoor tot de 10000 Hz gaat.

Wimpie44

Het rendement van een luidspreker zegt niets over de kwaliteit van de geluidsweergave.

De gevoeligheid van een luidspreker doet dat evenmin.

Gevoeligheid en rendement zijn aan elkaar gerelateerd en zijn verschillende zaken.

- Een luidspreker zet elektrische signalen om in geluidssignalen.

- De efficiency van het bewegende diafragma van een luidspreker is afhankelijk van de frequentie en de grootte van de conus.

- De efficiency is maximaal vanaf de knik- of knie frequentie, en hoger echter met neveneffect van meer afstraling in een richting, onder de knik of knie frequentie is gaat de efficiency met -6 dB per octaaf omlaag. De afstraling is meer ruimtelijk.

- de conus heeft een eigen resonantie frequentie. De Q van de luidspreker zelf heeft tot gevolg dat je in het gebied onder de eigen frequentie van de conus met elke octaaf die je omhoog gaat in de richting van de eigen frequentie met + 6 dB / octaaf wint.

- door beide effecten te combineren door een juist design, kan je de +/- 6dB effecten compenseren en een vlakke curve realiseren

- door de versnellingen, vertragingen en bewegingingen van de geleiders in een magnetisch veld, wordt een tegen emk opgewekt in de luidspreker zelf. Dit kan dermate heftig worden dat de luidspreker los van het signaal dat van de versterker komt een eigen leven gaat leiden. De controle van de versterker over de luidspreker wordt niet bepaald door de vermogenverhoudingen, maar door de mate waarin de versterker de luidspreker kortsluit voor de opgewekte tegen emk. Dat is de demping. Bij bv 8 Ohm en een demping van 60 betekent dit dat de versterker zich voor deze tegen emk gedraagt als een impedantie die de luidpreker kortsluit, de impedantie is dan 8/60 Ohm = 0,13 Ohm dus bijna een kortsluiting.

- Hersenonderzoek heeft aangetoond dmv scans en EEG dat ultrasoon geluid, dus geluid boven de gehoorgrens niet wordt gehoord, als uitsluitend ultrasoon geluid wordt uitgezonden. Indien echter ultrasoon geluid wordt uitgezonden met hoorbaar geluid, dan geeft dit in tegenstelling tot uitsluitend hoorbaar geluid, een verhoogde hersenactiviteit en andere geluidsbeleving.

De meeste muziek instrumenten vallen ruim binnen het hoorbare gebied, dit geldt ook voor de harmonischen van de lagere frequenties omdat die ook in het hoorbare gebied vallen.

De gevoeligheid van het gehoor is maximaal in het gebied rond de 1000-4000 Hz, daaronder en daarboven wordt het gehoor minder gevoelig. Het gehoor kan een frequentie verschil van 2 Hz waarnemen en het dynamisch bereik van ons gehoor is rond de 120 dB.

Wat als goed geluid wordt ervaren, wordt vaak ook geconditioneerd. Als je maar laag en hoog hoort, dan wordt je geconditioneerd in het idee dat het geluid goed is. Je went heel snel aan geluid. Ook de beleving van ander geluid, is geconditioneerd. M.a.w. de geluidsbeleving en de beleving van muziek kwaliteit is daardor zeer individueel en persoonlijk.

Uiltje

En het plaatsen van de boxen op viltmatjes is ook goed omdat dan de kast beter een gehele trilling kan uitvoeren.

Matten, spikes, een tegel van beton worden gebruikt om de luidspreker te ontkoppelen van de vloer en niet om de kast beter te laten trillen. Sterker nog: trillingen van de kast zijn mechanische verliezen en zorgen voor minder output. Bij veel subwoofers worden daarom verstevigingschotten (WTW-bracing) aangebracht.

En het heeft duidelijk nut als boxen boven de 18000Hz uitkomen...

Ook als het gehoor tot de 10000 Hz gaat.

Wellicht voor de huisdieren, maar zelf heb je er niets aan.

De Q van de luidspreker zelf heeft tot gevolg dat je in het gebied onder de eigen frequentie van de conus met elke octaaf die je omhoog gaat in de richting van de eigen frequentie met + 6 dB / octaaf wint.

De Q-factor (kwaliteitsfactor) is een maat voor de demping van het trillende systeem bij de resonantiefrequentie (fs). Een kleine waarde van de Q-factor komt overeen met een grote demping, een grote waarde met een geringe demping. Bij Q = 0,5 is de geluidsdruk bij fs gedaald tot de helft van de nominale geluidsdruk (-6 dB); Q = 2 betekent dat de dubbele geluidsdruk (+ 6 dB) wordt geleverd.

De controle van de versterker over de luidspreker wordt niet bepaald door de vermogenverhoudingen, maar door de mate waarin de versterker de luidspreker kortsluit voor de opgewekte tegen emk. Dat is de demping. Bij bv 8 Ohm en een demping van 60 betekent dit dat de versterker zich voor deze tegen emk gedraagt als een impedantie die de luidpreker kortsluit, de impedantie is dan 8/60 Ohm = 0,13 Ohm dus bijna een kortsluiting.

Bovenstaande vindt men bij versterkers onder de term dempingsfactor, gedefinieerd als de verhouding tussen de inwendige weerstand van de bron en de impedantie van de last. Overigens is de inwendige weerstand niet veelbetekenend, want de uiteindelijke elektrische demping van de luidspreker wordt bepaald door de totale impedantie van de luidspreker, gedeeld door het weerstandgedeelte van de totale schakeling (versterker, kabel en gelijkstroomweerstand luidspreker). En de weerstand van een kabel is al snel een stuk hoger dan de uitgangsweerstand van een versterker.

Schwartz

Het viltmatje onder de box zorgt ervoor dat de box in alle richtingen evenveel trilt.

Dit voorkomt dan weer lichte vervormingen.

Beton enzo trilt ook mee....

(alleen een granieten doodskist met wanden van 5 cm zal misschien niet meetrillen)

Ik heb een box met een passieve resonator die gewoon los in de box hangt en de uitzettingen in de box opvangt.

Als de ene vooruit gaat dan gaat de resonator achteruit.

En andersom.

(dus geen gat in de achterzijde ofzo)

Hoe hoger de frequentie, hoe hoger de stijgsnelheid, en dus een goede sinus bij hoog volume in plaats van een driehoeksgolf met een sinus topje... he ba dit is dan vervorming....

Dus hoe hoger de frequentie van de luidsprekers, hoe minder vervorming bij een hoog volume.

Bij een hoog-volume heeft men grotere stijgsnelheden.

De reden waarom koptelefoons die 20000 hz halen en hoger mooier klinken...

De vervorming die optreedt boven de 20000 Hz zal niemand horen..

Een driehoeksgolf weergave bij 20000 Hz zal als een sinus klinken....

Bij lagere frequenties (<4000 Hz enzo) hoort men elke vervorming van de sinus.

Wetenschapsforum

Laatste berichten

Nieuwsberichten

Luidsprekers met bandbreedte groter dan 20-20khz

Luidsprekers met bandbreedte groter dan 20-20khz

Re: Luidsprekers met bandbreedte groter dan 20-20khz

Re: Luidsprekers met bandbreedte groter dan 20-20khz

Re: Luidsprekers met bandbreedte groter dan 20-20khz

Re: Luidsprekers met bandbreedte groter dan 20-20khz

Re: Luidsprekers met bandbreedte groter dan 20-20khz

Re: Luidsprekers met bandbreedte groter dan 20-20khz

Re: Luidsprekers met bandbreedte groter dan 20-20khz

Re: Luidsprekers met bandbreedte groter dan 20-20khz

Re: Luidsprekers met bandbreedte groter dan 20-20khz

Re: Luidsprekers met bandbreedte groter dan 20-20khz

Re: Luidsprekers met bandbreedte groter dan 20-20khz

Re: Luidsprekers met bandbreedte groter dan 20-20khz