De fase response van speakers beïnvloeden / how to change the phase response of a loudspeaker .   Leave a comment

Eerst de situatie aan het begin van dit experiment en het eindresultaat samen in een scherm .

First a screenshot with the start (red) of the measurement (no processing) vs the end of the measurement with different processor settings .

old vs new  Dit scherm is een bewerkte vorm van de werkelijkheid (smoothing @ 1/3 octaaf) . De zwarte lijn is na het experiment de rode de begin situatie . Je ziet dat de rode lijn steiler naar beneden gaat dan de zwarte lijn . Toch is dit dezelfde speaker met de micro op dezelfde positie alleen is de fase response anders . Hoe krijg je dit voor elkaar ?

This screenshot is edited by SIM3 (smoothing @ 1/3 oct.) . The black line is the end of the measurement red is the start . As you can see the red line goes down more rapidly then the black line . But it’s the same loudspeaker with with the mic at the same position only the phase response is different . How to do this ?

Allereerst heb je een processor nodig die allpass filters in huis heeft in dit geval een XILICA 4080 . En soft/hardware om fase metingen te doen in dit geval SIM3 in combi met een DPA4007 . De speaker die ik hier gebruik is een pmc studio speaker .

First you’ll need a processor equipped with ALLPASS filters (2nd order) in this case a Xilica 4080 and soft/hardware to measure phase/frequency response in this case SIM3 & a DPA4007 mic .

De rode lijn in het onderste scherm geeft de fase response weer zonder processing en wat ik probeer te bereiken is dat deze lijn steeds meer naar de 0° lijn  komt . Ik geef de Xilica 4080 5ms delay op de output naar de speaker en synchroniseer SIM3 via impuls response (de rode lijn) . Vervolgens zet ik de output delay van de Xilica terug in tijd met 0,25ms dus naar 4,75ms i.p.v. 5ms .

The red line in the bottom screen represents the phase response without processing and I’ll try to push it up towards the 0° line . I’ve put a 5ms delay on the output of the Xilica and synchronised SIM3 @ that point with a impulse response measurement (the red line in the above screenshot) . After that I’ll change the output delay on the Xilica to 4,75ms delay (a 0,25ms offset) .edit 01 processor @4,75ms delay sim still @ 5ms  De zwarte lijn is dezelfde response als de rode lijn in de vorige screenshot alleen heb ik het fase scherm van -180°/180° naar 0°/360° gezet daar beide traces dan wat makkelijker te lezen zijn . De blauwe fase trace geeft aan dat er een offset is in tijd . Dit kan ik corrigeren door SIM opnieuw te synchroniseren (d.m.v. impuls response) maar in dit geval ga ik het met allpass filters doen .

The black line is the same as the red line in the previous screenshot only with the phase display @ 0°/360° instead of -180°/180° so that it’s easier to read . The blue trace indicates a time offset . I could re-synchronize sim (by impulse response) but in this case I’ll use allpass filters .

edit 02 Processor 4,75ms allpass 1 @ 5ms In de bovenstaande afbeelding zie je de fase response van de processor (zwart) met een offset van 0,25ms en een allpass filter (blauw)om het fase verschil te corrigeren . Zoals je ziet zijn er meerdere allpass filters nodig om de response te verbeteren . Dit is gemeten aan de processor uitgang . Je ziet dat de blauwe lijn een +/- spiegelbeeld is van de zwarte lijn (niet helemaal daar dit niet de speaker response is) . Als ik bij de speaker de meting bekijk krijg je de volgende afbeelding .

In the screenshot above you can see the phase response of the processor (black) with a time offset of 0,25 ms and a allpass filter (blue) to correct the phase . As you can see I’ll need more than 1 allpass filter to get the desired response . This measurement was taken @ the processor output . You can see that the blue line = a +/- mirror image of the black trace (not a 100% mirror image because it’s not the speaker response) . Seen @ the speaker you’ll see something like the next screenshot .1 allpass Dit is dezelfde meeting @ de microfoon . De rode fase lijn is de response zonder de 1ste allpass en de zwarte lijn is de response met een allpass filter . Je ziet dat het allpass filter er voor zorgt dat de fase lijn rond de 0° uitkomt . Je ziet hier ook dat er nog een stuk of 5 x-tra allpass filters nodig zijn om fase lijn richting de 0° te krijgen .

The red trace is @ the mic with a time offset of 0,25ms and the black trace is @ the mic with a time offset of 0,25ms with a allpass filter . As you can see the allpass filter is pushing the phase trace towards the 0° line . As you can also see I’ll need to use about 5 more allpass filters to get towards the 0° line .

2 allpass    3 allpass

4 allpass    1-4 allpass

5 allpass   6 allpass Zoals je ziet krijg je steeds meer een normale fase response naarmate je meer allpass filters toepast . Hieronder dus de start situatie en de nieuwe situatie met allpass filters .

As you can see by deploying more allpass filters the phase trace (black) looks like there’s no time offset anymore . The next screenshot is again the Start of the measurement (red @5ms delay) and the black is the processed system (0,25ms time offset with 6 allpass filters)start vs new no smoothing

Dit is niet een “truc” die ik zelf heb verzonnen maar een idee wat tijdens het seminar op Mallorca werd besproken . Bij alle screen shots valt een ding op . De frequentie response veranderd niet of nagenoeg niet . Je kan dit soort aanpassingen dus niet op het gehoor doen en zult dus echt moeten meten om de fase response aan te passen .

This is not a trick i made up but something that came up during the Mallorca seminar (https://timobeckmangeluid.wordpress.com/2011/05/) . One thing stands out : the frequency response during the measurement was not effected by the processing . This kind of processing cannot be done without a analyzer .

Pardon my English . I’m Dutch so writing technical stuff in English is a bit of a challenge for me . Let me know if there are any mistakes . Greetz from the Netherlands .

 

Geef een reactie

Vul je gegevens in of klik op een icoon om in te loggen.

WordPress.com logo

Je reageert onder je WordPress.com account. Log uit / Bijwerken )

Twitter-afbeelding

Je reageert onder je Twitter account. Log uit / Bijwerken )

Facebook foto

Je reageert onder je Facebook account. Log uit / Bijwerken )

Google+ photo

Je reageert onder je Google+ account. Log uit / Bijwerken )

Verbinden met %s

%d bloggers liken dit: