Digitale Signalverarbeitung (DSP) und Weiche

Digitale Frequenzweichen erlauben weit mehr, als die Nachbildung klassischer analoger Filter. Durch einzig digital realisierbare Filter mit endlicher Impulsantwort (FIR) werden Laufzeitfehler innerhalb der Frequenzweiche eliminiert. Ein ‚time alignment’ sorgt elektronisch dafür, dass sich die Chassis virtuell alle auf einer Abstrahlebene befinden.

Die digitale Signalverarbeitung stellt den Standard und Stand der Technik in fast allen Bereichen der Industrie dar, denn sie ermöglicht es neben einer genauen Wiedergabe dessen, was analog schon Jahrzehnte möglich war, völlig neue Wege zu beschreiten. So war es ebendieser Wunsch für uns, der die Entscheidung für eine digitale Frequenzweiche einfach machte. Filter mit endlicher Impulsantwort (FIR-Filter) stellen die Antwort auf die Grundfragen einer idealen Frequenzweiche dar: Die zerlegten Einzelfrequenzbänder summieren sich (neben einer definierten, konstanten Laufzeit) exakt wieder zum Ausgangssignal auf. Derartige Weichen sind frei von Laufzeitverzerrungen durch nichtlineare Phasenverläufe (z.B. bei Linkwitz-Riley-Filtern) oder unzulänglichen Dämpfungseigenschaften (z.B. bei Filtern 1. Ordnung). Sie sind einzig in der digitalen Domäne realisierbar. Durch spezielle Anforderungen beim Entwurf werden unerwünschte Eigenschaften der FIR-Filter bei unseren Frequenzweichen minimiert.

Zugleich verwenden unsere Weichen das Prinzip der Subtraktion, um die jeweils spiegelbildlichen Filter zur Signaltrennung zu gewinnen. Dadurch sind alle Filter inhärent aneinander gekoppelt und phasenstarr, d.h. sie addieren sich perfekt. Das sogenannte „time alignment“, also das virtuelle Verschieben der Schallentstehungsorte aller Chassis in eine Ebene, ist standardmäßig implementiert.

Darüberhinaus berechnet der DSP für jedes Chassis zu jedem Zeitpunkt die Abweichung der Wiedergabe von einer gewünschten Zielfunktion und korrigiert das Ansteuersignal entsprechend. Das Resultat ist weitaus effektiver als eine „Über-Alles“- Korrektur.

Die noch verbleibenden, sehr geringen Übertragungsfehler können durch eine Vorausentzerrung weiter minimiert werden. Insbesondere kommt bei unseren Hochtönern das Verfahren der Pol-Nullstellen-Kompensation zur Anwendung, welches das vorhandene mechanische System aus Masse, Feder und Dämpfung, elektronisch und analytisch exakt in ein neues, erwünschtes „Zielsystem“ transformiert. Dies bereinigt insbesondere den Phasengang und sorgt u.a. dafür, dass der Frequenzweichenausgang möglichst exakt in einen akustischen Output umgewandelt wird.

Vorteile auf einen Blick:

  • Vermeidung von frequenzabhängigen Laufzeitfehlern („zeitrichig“)
  • Perfekte Parameterstabilität
  • Alle Chassis strahlen aus einer einzigen (virtuellen) Ebene
  • Gesonderte Korrektur aller Einzelchassis
  • Exakte, modellbasierte Methode

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