AA / Aktiver Absorber

Inhaltsverzeichnis

Einleitung

10.11.2019

Als ich meinen Freund Heiner 2013 kennenlernte, hörte ich zum ersten Mal bewusst eine Anlage, die mit aktiver Raumkorrektur arbeitet, ein unvergessliches Erlebnis. Ende 2013 haben wir dann meinen Hörraum das erste Mal vermessen und mir wurde messtechnisch vor Augen geführt, dass ich etwas tun musste – insbesondere im Frequenzbereich unterhalb von ca. 100Hz.

Ich habe mich eine längere Zeit mit passiven Möglichkeiten wie z.B. Helmholtz Resonatoren beschäftigt, war aber nie wirklich überzeugt von solchen Konstruktionen. Die Einsatzfrequenz wird über Geometriegrößen bestimmt und entsprechend aufwendig ist die Abstimmung auf den Raum. Zudem werden sie in dem Frequenzbereich, in dem ich sie benötige, für meinen kleinen Hörraum zu groß.

Der Durchbruch kam Mitte 2015 mit einem Artikel von Nelson Pass aus dem Jahr 1988, in dem ein aktiver Absorber (AA) beschrieben wurde. Es gab sogar ein entsprechendes Produkt von der Firma Phantom Acoustics, in dessen Werbeprospekte werden Patente zurückgehend bis in die 1950er-Jahre zitiert. Auch heute gibt es mit der E-trap von Bag End zumindest ein fertiges Produkt zu kaufen, dessen rein analoge Lösung nach unserer Vorstellung in ihren Möglichkeiten aber eingeschränkt ist.

Wir beschlossen, ein solches System zu bauen und einen DSP mit seinen vielfältigen Möglichkeiten in den Signalweg zu integrieren.

Beschreibung der Hardware

24.10.2019

Prototyp

Am Anfang des Signalweges sitzt ein Mikrofon mit Kugelcharakteristik, das in die Front des AAs eingebaut ist. Das Signal dieses Mikrofons wird von einem Mikrofonverstärker auf den Eingangspegel eines miniDSP 2×4 HD gebracht. Am Ausgang des DSP-Boards sitzt eine weitere analoge Stufe zur Anpassung an die Pegel des Endstufenmoduls. Am Ende der elektronischen Kette befindet sich dann die Endstufe mit einer Ausgangsleistung von ca. 100W/8Ω, die einen 30cm Bass-Treiber in einem geschlossenen Gehäuse antreibt.

Zum Abgleich der Elektronik müssen die einzelnen Komponenten im Pegel aufeinander abgestimmt werden, dies geschieht während der Inbetriebnahme am Labortisch. Für die Anpassung an den Raum ist ein Pegelregler vorgesehen. Durch Messungen des Raumes an der Hörposition wird ein Abgleich der akustischen Maßnahmen durchgeführt. Der DSP wird dann entsprechend dieses Ergebnisses programmiert.

Prototyp des Aktiven Absorbers
Prototyp des Aktiven Absorbers

Absorber Elektronik Revision 2

Nach dem nun 2 Prototypen mehr als ein Jahr erfolgreich in zwei Räumen ihre Arbeit verrichten, haben wir beschlossen, eine endgültige Version der Elektronik zu bauen. Der hauptsächliche Unterschied zum oben beschriebenen Aufbau liegt im Verzicht auf ein miniDSP Board und demzufolge musste eine Schaltung mit einem DSP-Chip selbst entworfen werden. Zudem haben wir noch einen Mikrocontroller mit ins Konzept aufgenommen. Alle allgemeinen Einstellungen können nun mit dem μC’s mit Hilfe eines Drehwinkelgebers und eines Displays vorgenommen werden. Insbesondere die Pegel nach dem Mikrofonverstärker und vor der Endstufe können nun durch den Einsatz von digitalen Potenziometern reproduzierbar eingestellt werden. Der DSP wird unabhängig vom μC programmiert, es gibt es eine entsprechende Programmierschnittstelle auf dem Board.

Aktiv Absorber Elektronik Rev. 2

Aktiv Absorber Elektronik Rev. 2

Auf dem Bild unten sieht man den kompletten Absorber. Die Elektronik wird direkt auf das Lautsprechergehäuse gesetzt und man erhält dadurch eine Einheit.

Aktiver Absorber

Einmessung des Absorbers

29.10.2016

Schon seit langer Zeit verwendet Heiner für seine Raummessungen Acourate von AudioVero als Meßsoftware. Für sein System optimiert er damit die Filter der digitalen Frequenzweichen und korrigiert die Raumantwort. Acourate ist ein sehr mächtiges Werkzeug, mit dessen Hilfe man unter anderem die Nachhallzeit schon ab 30Hz messen kann.

Mein Hörraum ist klassisch rechteckig aufgebaut. Die Quads stehen ca. 1m vor einer Längswand und sind auf den Hörplatz eingewinkelt. Den aktiven Absorber haben wir in die linke Raumecke hinter der Stacked Quad platziert. Mit seiner Front ist er parallel zur Längswand ausgerichtet. Vom Hörplatz aus würde ich also auf die rechte Seitenwand schauen, wenn der AA nicht von der Quad verdeckt würde.

Als erste Einstellung des DSPs haben wir das vom Mikrofon aufgenommene Signal invertiert der Endstufe des AA zugeführt. Im nachfolgenden Bild ist das Ergebnis zu sehen. Auf der x-Achse ist die Frequenz zwischen 20Hz…200Hz und auf der y-Achse die Nachhallzeit in Sekunden aufgetragen. Die grüne Kurve ist die Messung des Raumes ohne AA und die rote das Ergebnis mit der oben beschriebenen Einstellung des AA.

Erste Messung der Nachhallzeit mit AA
Erste Messung der Nachhallzeit mit AA

Man sieht sehr schön die Verschlechterung der Nachhallzeit, sie sollte für meinen Hörraum innerhalb der gestrichelten Linien verlaufen. Diese Messung zeigt aber das der AA grundsätzlich funktioniert.

Nach diversen Versuchen und Meßreihen hatten wir ein Optimum für meinen Hörraum erreicht. Das Ergebnis übertraf alle unsere Erwartungen.

Messung der Nachhallzeit mit eingemessenem AA
Messung der Nachhallzeit mit eingemessenem AA

Fazit :
Nie mehr ohne aktiven Absorber hören !!! Der Bass ist sehr trocken und kommt mit einer unglaublichen Präzision. Zudem werden Töne in den darüber liegenden Frequenzbereichen nicht mehr von einem dröhnenden Bass überdeckt und sind wesentlich besser hörbar.

Neuere Messungen der Nachhallzeit in meinem Raum kann man sich hier anschauen.