Linienstrahler

  • Da anscheinend Interesse besteht, möchte ich hier einen Thread für Linienstrahler erstellen. :)


    Echte Linienstrahler haben die Besonderheit, dass sie eine Zylinderförmige Welle abstrahlen. Das heißt, eine ideale Linienquelle ist unendlich lang.

    In der Praxis reicht es aber nach meinen Simulationen, wenn die Länge größer ca. 1,5 m ist, solange die Treiber direkt am Boden beginnen. Denn dann fungiert der Boden als Spiegel und erzeugt Spiegelquellen, die die Linie virtuell in ihrer Länge vergrößern.


    Eine Zylinderwelle hat folgende Eigenschaften:

    1. Der Pegel fällt mit nur 3 dB pro Entfernungsverdopplung
    2. Seitliche Reflexionen sind bezogen auf den Direktschall lauter als bei einem Kugelstrahler (siehe 1)
    3. Die Lokalisationsrichtung ist über die gesamte Höhe immer senkrecht zur Linie. Das heißt, die Schallereignisse wandern vertikal mit dem Kopf, wenn man aufsteht.


    Hier ist der Pegel über der Entfernung einer 2 m langen Linienquelle, die direkt auf dem reflektierenden Boden steht. Die Amplitudengänge sind normiert auf 2 m Entfernung.


    Man bekommt also im Raum eine relativ gleichmäßige Beschallung. Sowohl über die Entfernung als auch über die Höhe. Das passt über mehrere Sitzplätze hinweg besser zu einem DBA als ein Kugelstrahler.

    Seitlich hängt alles von der horizontalen Richtwirkung ab. Das ist aber keine besondere Eigenschaft von Zylinderwellen.


    Das Problem bei einer endlichen Linie ist, dass sich die Zylinderwelle frequenzabhängig bis zu einem bestimmten Abstand formt. Das heißt, dass sowohl die Frequenz als auch der Abstand Einfluss auf die Wellenform besitzen! Ist die Linie für die Wellenlänge zu kurz, so breitet sich der Schall kugelförmig aus. Ist der Abstand zu groß, so geht die Zylinderwelle in eine Kugelwelle über. Die Länge der Linie wird als primär von der gewünschten unteren Grenzfrequenz und von der Hörentfernung bestimmt.


    Ein weiteres Problem ist, die Abstände zwischen den Treiberzentren gering zu halten. Sofern man keine meterlangen Magnetostaten oder AMTs einsetzt, bleiben nur kleine Kalotten übrig. Hier kommt man, sofern unter 2 kHz getrennt werden soll, nicht unter ca. 4 cm Abstand. Das erzeugt Nebenkeulen bei ca. 8 kHz.


    Länge und Treiberabstände sind also die beiden Kernprobleme. Wenn ein funktionierender Linienstrahler mindestens 1,5 m hoch sein muss, wird er durch die schiere Anzahl an Treibern nicht günstig. Das heißt, es ist unmöglich (!) einen günstigen Prototypen zu bauen, der nahe am Endprodukt ist. Denn jede Einschränkung bezüglich Länge und Treiberabstände schränkt sofort massiv die Funktionsweise ein, also den Aufbau einer möglichst weit reichenden und breitbandingen Zylinderwelle.



    So viel zur vertikalen Dimension.

    Das horizontale Abstrahlverhalten ist allerdings nicht weniger eine Herausvorderung. Denn prinzipbedingt kann man bei einer Mehrwegelinie die Treiber nicht übereinander anordnen. Also bleiben folgende Möglichkeiten:


    1. Breitbänder

    Wegen dem Abstand der Treiberzentren fallen alle größeren Breitbänder raus. Und die kleinen 1" lassen sich meist nicht tief genug zu einem Subwoofer trennen. Ansonsten gab es von Bohlender & Graebener mal den RD75, ein sehr langer Magnetostat, der als Breitbänder eingesetzt werden konnte. Leider wird der nicht mehr hergestellt.


    2. Wege nebeneinander

    Man kann die Wege nebeneinander anordnen und die Trennfrequenz so legen, dass kaum destruktive Interferenzen auftreten. Dafür müssen die Abstände der Wege gering sein. Also so z.B.




    Das klappt grundsätzlich recht gut und ist einfach umzusetzen, allerdings können die Tieftöner nicht zu groß ausfallen. Was aber bei einer Anbindung an ein Subwoofersystem kein Problem darstellt. Die Abstrahlung wäre horizontal dann sehr breit. Es bieten sich z.B. 0,75"-Kalotten und 4"- 6" Tiefmitteltöner an.


    3. Wege hintereinander

    Der einfache Fall ist der, den MEG auch anwendet. Also die Hochtöner auf einer Schiene vor den Tieftöner zu platzieren. Das horizontale Abstrahlverhalten ist allerdings durch die rückwärtigen Reflexionen katastrophal. Hier eine 2D-Simulation:





    4. Alle Wege im Waveguide

    Es gibt die Möglichkeit, die Hochtöner in eine Schallführung zu setzen und die Mitteltöner dahinter. Die Mitteltöner strahlen also durch kleine Löcher im Waveguide. Seeburg hat so etwas z.B. umgesetzt. Hier gibt es die vollen Messungen zu der GL16. Ohne starke Entzerrung läuft bei diesem Prinzip gar nichts. Die Löcher vor dem Mitteltöner wirken wie ein Helmholtzresonator.





    Ansonsten lässt sich ein Linienstrahler natürlich auch mit anderen Abstrahlprinzipien wie Dipol, Kardioid oder Halbraum (Wandeinbau) kombinieren. Das hat auf die Zylinderwelle an sich keinen Einfluss.


    Bisher habe ich nur von identischer Ansteuerung der Treiber gesprochen. Es gibt natürlich auch noch das sogenannte Shading. Dabei werden die Treiber mit unterschiedlichen Pegel und ggf. mit unterschiedlicher Verzögerung angesteuert. Besonders hervorzuheben ist da der Constant Beamwidth Transducer (CBT) von Keele. Als gekrümmte Version lässt der sich auch komplett passiv realisieren. Soll er gerade sein, sind Verzögerungen notwendig, also jeweils ein DSP pro Treiber. Der Material- und Testaufwand ist natürlich in dem Fall enorm.


    Ich denke, das reicht erstmal für den Anfang. Diskussionen sind gerne willkommen. :)

  • Interessante Sache.


    Evtl. wäre ein Waveguide wie etwa dieser https://www.ebay.de/itm/333297655395 hilfreich. Da sind die Zentren der Schallentstehung schon sehr nah beieinander. Das Teil ist fertig entwickelt. Nur noch ein Treiber dran und dann in der gewünschten Länge stapeln.

    Kleiner Scherz, natürlich ist noch weitaus mehr zu tun. :zwinker2:


    Dann die Reihe an (Tief) Mitteltönern daneben. Vielleicht auch 2 Reihen davon. Eine Links eine Rechts der WG Linie. Dann hätte man die Sache symmetrisch. Und könnte imho eine virtuelle Tiefmitteltonschalquelle vor der Reihe WGs erzeugen.


    Der Charme für mich dabei wäre das man eben vorgefertigte Teile (WGs etc.) nutzt und sich evtl. einiges an Entwicklungsarbeit spart.


    Das nur mal so als grobe Anregung. Wahrscheinlich ist dir das sowieso bekannt. :)

  • Hallo Nils,


    danke für die Zusammenfassung. Die Geschichte mit dem Waveguide wäre ja was für Besitzer von 3D Druckern...

    Wie wäre es mit einer Spende für den Bau von ein paar (Trio) von HK-Prototypen, wenn sich jemand bereit erklärt so was zu bauen und sich genügend Leute mit einem kleinen Betrag daran beteiligen?

  • Wahrscheinlich ist dir das sowieso bekannt.

    Selbstverständlich. Das XG10 habe ich sogar hier und auch andere Waveformer habe ich durchgemessen (z.B. BMS).:zwinker2:

    Das Problem ist, dass die ordentlich Resonanzen erzeugen. Selbst ohne klangliche Wertung sind die aber auch nicht gerade günstig.


    Ich hatte mir mal eine Liste von Hochtöner erstellt, die irgendwie für Linienstrahler in Frage kommen. Preislich gewinnt die LaVoce TN100.70, eine sehr kleine 0,75"-Kalotte, die sich bei ca. 1,5 kHz trennen lässt (im Verbund sicherlich noch tiefer). Misst sich praktisch genauso gut wie die deutlich teurere Tymphany.


    Name Typ Länge (cm) Länge mit
    Gehäuse
    Ausnutzung
    der Höhe
    Preis (€) € / cm Trennfrequenz
    (Hz)
    Preis bei 2 m
    LaVoce TN100.70 Kalotte 2 3,8 0,53 6,5 1,7 1200 342
    Dayton PTMini-6 Magnetostat 6,5 8,3 0,78 15 1,8   361
    GRS PT6816-8 Magnetostat 15,3 20 0,77 47 2,4 400 470
    B&G Neo8 Magnetostat 15,3 20 0,77 60 3,0 200 600
    Tymphany OX20SC00-04 Kalotte 2 3,4 0,59 12,9 3,8 1200 759
    18Sound XG14 Waveformer 12,8 13,3 0,96 80 6,0   1203
    Omnes RT 3.5H Bändchen 6 8,6 0,70 53 6,2   1233
    18Sound XG10 Waveformer 10,4 11 0,95 70 6,4   1273
    Mivoc KFT 130 M Magnetostat 6,4 9 0,71 60 6,7   1333
    Dayton AMTPro-4 AMT 14,5 17,2 0,84 130 7,6 1000 1512
    Oberton WS4 Waveformer 10 10,7 0,93 100 9,3   1869
    Fountek Neo X 3.0 Bändchen 8 12,6 0,63 120 9,5   1905
    Dayton AMT3-4 AMT 8 11,3 0,71 110 9,7   1947
    Oberton WS5 Waveformer 12,7 13,2 0,96 170 12,9   2576
    Oberton WS2544 Waveformer 7 7,4 0,95 100 13,5   2703
    Beyma WL4 Waveformer 10 10,7 0,93 160 15,0   2991
    Beyma WL3 Waveformer 7,6 8 0,95 150 18,8   3750
    BMS 4512ND Waveformer 10,2 10,7 0,95 210 19,6   3925
    B&C WG400 Waveformer 10,2 11 0,93 230 20,9   4182
    BMS 4505ND Waveformer 12,6 13,2 0,95 280 21,2   4242
    Beyma WL5 Waveformer 12,4 13 0,95 300 23,1   4615
    Mundorf 25CM1.1-R AMT 8 13 0,62 300 23,1   4615
    Beyma TPL-75 AMT 7 12,3 0,57 290 23,6   4715
    Beyma TPL-150 AMT 13 15 0,87 370 24,7   4933
    Mundorf 168PP27R-7 AMT 14,5 16,8 0,86 500 29,8   5952
    Mundorf 88PP27R-7 AMT 7,2 8,8 0,82 315 35,8   7159
  • Die Geschichte mit dem Waveguide wäre ja was für Besitzer von 3D Druckern...

    Bei 2 m Länge wird das aber vermutlich auch nicht gerade günstig. Ich bin im Moment allerdings auch nicht an einem Waveguide für einen Linienstrahler interessiert, da ich es für mein Wohnzimmer eher breit und die Kosten niedrig halten möchte. :)


    Ich habe übrigens immer noch den rosa Prototypen im Keller. Da könnte man auch ein paar Löcher reinfräsen. Genug Materialstärke hat der ja...:big_smile:

  • Die beiden Magnetostaten für 470 bzw. 600€/2m in deiner Liste schauen interessant aus. Braucht man bei der tiefen Trennung überhaupt TMT, wenn man ein dichtes DBA hat?

    Edit: OK, blöde Frage, wenn man noch die Richtung vom Bass hören will, dann wohl schon...

  • Die beiden ersten Magnetostaten für 470 bzw. 600€/2m in deiner Liste schauen interessant aus. Braucht man bei der tiefen Trennung überhaupt TMT, wenn man ein dichtes DBA hat?

    Vor allem den GRS PT6816-8 finde ich extrem interessant, da er schmaler ist und horizontal nicht so stark bündelt. Der lässt sich aber wohl erst ab ca. 400 HZ einsetzen. Der ist leider im Moment nicht lieferbar, sonst wäre er schon hier. Die sind relativ neu auf dem Markt.



    Die größere Version habe ich in ähnlicher Ausführung achtmal hier. Im Verbund als Dipol lassen die sich ab 200 Hz einsetzen. Geschlossen ggf. noch tiefer. Ich habe im Moment nur wenig Lust, ein Gehäuse zu bauen, da ich diese spezielle Version sowieso nicht nachkaufen kann. Die bündeln im Hochton aber schon recht stark.

  • Ich hab das Thema ja für mich - nach relativ viel Beschäftigung mit der Materie - dann irgendwann doch ad akta gelegt, vor allem, weil man im Endeffekt in einem kleinen Raum mit einer Zylinderwelle >100 Hz Probleme bekommt, wenn sie dann mal die Wand hinter einem erreicht hat. Nach meinem Verständnis wäre es ideal, wenn die Nah- zu Fernfeld-Transition ein kleines Stück hinter dem Hörer stattfindet, was ich mit meinen bescheidenen Wohnräumen kaum realisieren kann. Da bräuchte man schon eine kleine Halle, denke ich.


    Davon abgesehen, ist das Thema aber nach wie vor spannend. Ich könnte mir evtl. noch vorstellen, das man mit einer selbstkonstruierten Schallführung vor einem Kompressionstreiber ein wenig die Treiberanzahl verkleinern könnte. Allerdings wäre das sicherlich ein gehöriger Entwicklungsaufwand. Man bräuchte doch eigentlich nur eine Röhre, in die man die Druckschwankung einbringt, die dann die erforderlichen Auslässe hätte, die sich dann an ein Waveguide anschließen. Problematischwäre hier wahrscheinlich das eigenleben des Schalls innerhalb dieser Röhre und evtl. die Laufzeiten an den Ausgängen. Da landet man dann wieder beim Fächerkrümmer-Problem.


    Ganz ähnlich könnte ich mir vorstellen, dass man den Bassbereich abhandelt. Quasi einen langen Bandpass bauen, der seine BR-Öffnungen über eine möglichst weite Strecke verteilt. Allerdings würde man damit vermutlich wieder bei 3 Wegen landen, was man natürlich am liebsten vermeiden möchte.


    FoLLgoTT hast Du im Kopf, wie tief man solch einen Meter B&G noch sinnvoll trennen kann? Käme das irgendwo in den Bereich, bis zu dem ein Bandpass noch spielen kann, fände ich das evtl. einen interessanten Weg.

  • Oberhalb von ca 17khz ist für mich nimmer so wichtig ;)
    Die - 8dB bei 80Hz schon eher.

    Ich hatte mit diesen Breitbändern beim vorigen HK drei SR-Arrays (war vor ca. 12-13 Jahren etwas angesagt) und hätte davon noch 36 dieser Visatons herumliegen. Wäre es nicht so eine Schweinsarbeit, soviele Löcher zu bohren und einfräsen, hätte ich mir schon 2 nach gebaut.

  • Danke für die Infos.

    Der Hauptpunkt der mich "stört" ist Punkt 2.

    Aber allein schon aus dem Grund weil es "anders" ist finde ich es gut.


    Im Ö Hifi Forum hat sich ein User mal ein DIY Bändchen (Magnetostat??) gebaut das für den Aufwand erstaunlich gut funktioniert hat - gehört habe ich es nicht und unabhängige Messungen dazu gabs auch keine.

    Aber für ein Budget Projekt sicher interessant - wenn mans auf die Spitze treibt aber sicher wieder teuer.


    mfg

  • Hallo


    ich hab noch nicht so recht verstanden warum man sowas sich baut. Um es einfach zu testen?

    Falls ja bin ich dabei.

    Es geht mir nur darum, klar zu stellen was man damit bezweckt. Damit meine ich nicht Abstrahlverhalten,... sondern was erreicht werden soll für welche spezielle Anwendung.
    vielleicht kann das nochmal jemand kurz schreiben.


    VG Jochen

  • ich hab noch nicht so recht verstanden warum man sowas sich baut. Um es einfach zu testen?

    Kurz und knapp: um eine möglichst gleichmäßige Beschallung im Raum zu haben. Für mein Wohnzimmer z.B. halten wir uns immer irgendwo auf. Mal auf dem Sofa, am Esstisch oder die Kinder spielen auf dem Boden. Zum einen sinkt der Pegel mit der Entfernung viel schwächer als beim Kugelstrahler, so dass man sogar direkt davor sitzen kann und es einem nicht zu laut vorkommt. Und zum anderen spielt dann auch die Höhe des Kopfes keine Rolle. Man kann sitzen, stehen, alles egal. Es klingt immer nahezu gleich.


    Durch die vertikale Richtwirkung blenden sie außerdem einen Teil des Raums komplett aus, so dass man auch aus großer Entfernung gut hören kann. Ich habe meine Prototypen mal in mein Wohnzimmer (46 m²) gestellt. Die Effekte sind verblüffend und genau das, was ich dort haben will.


    Bezogen auf ein Heimkino kann der Linienstrahler seinen Vorteil bei mehreren Sitzreihen ausspielen. Die Pegel auf der hinteren Sitzreihe sind dann ähnlicher zur vorderen. Der Pegelverlust passt somit auch besser zum DBA, das ja gar keinen Pegel verliert (weil sich die Oberfläche der ebenen Welle nicht vergrößert).

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