(teilweise)Die folgenden Programme (alle unter DOS) habe ich geschrieben, um die Entwicklung von Lautsprecherboxen zu unterstützen:
| SB_OCT | 1/n-Oktav-Echtzeit-Analysator für PCs mit SoundBlaster®- kompatibler Soundkarte |
| SINUSGEN | Einfacher Sinusgenerator für PCs mit AdLib®-kompatibler Soundkarte |
| BOXUTIL | diverse Hilfsprogramme (Spule ab-/aufwickeln, BR-Rohr-Berechnung, Impedanz-Equalizer etc.) |
| TSPCHECK | checkt, ob die TSP-Angaben eines Lautsprechers konsistent sind |
| WAVEANAL | Analysiert WAV-Dateien statischtisch (Min, Max, Avg, Rms) |
| WAVECOMP | Vergleicht 2 WAV-Dateien (unterdrückt führende Pausen etc.) |
| CDFS.VXD | Alternativer VXD-Treiber erlaubt direkten Zugriff auf WAV-Dateien von Audio-CDs (WINDOWS® 9x/Me)) |
| EMPHASIS | Hinweise zur Problematik von Emphasis/Pre-Emphasis (teilweise) |
Diese Programme (und weitere, kommerzielle Programme wie z.B. AudioCad ECNC 8.0, Akustika 6.0, Lasip 3.0, PSpice etc.) sind jedoch nur Werkzeuge, um gute Lautsprecherboxen zu entwickeln. Wie ich ansonsten prinzipiell vorgehe steht in meiner Tippsammlung Tipps & Tricks zur Boxenentwicklung.
Hinweise zum Downloaden von SB_OCT (Demoversion):
SB_OCT ist ein DOS-Programm, mit dem mittels einer SoundBlaster®- kompatiblen Soundkarte ein 1/n-Oktav-Echtzeit-Analysator realisiert wird. Aus Angewohnheit (Job) ist das Programm mit einer einfach zu bedienenden (Tastensteuerung) englischsprachigen Benutzeroberfläche ausgestattet, wobei jedoch sehr einfache englische Wörter verwendet wurden.
Es wird lediglich der Grafikmodus VGA in 16 Farben mit 640*480 Punkten unterstützt.
Screenshot von SB_OCT:
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Damit SB_OCT mit der Soundkarte kommunizieren kann, kann SB_OCT nicht aus einem WINDOS®-Fenster heraus gestartet werden. WINDOWS® muss zunächst geschlossen werden (bei WINDOWS® 95-Systemen: Neustart im DOS- Modus). Die Erkennung der Soundkarte geschieht über das Hilfsprogramm SB_ENV, das die BLASTER-Umgebungsvariable checkt und die Datei BLASTER.ENV erstellt, die wiederum von SB_OCT vorausgesetzt wird (Näheres siehe Bedienungsanleitung der Soundkarte und/oder Anleitung für Ungeduldige OCT_FAST.DOC).
Es wird das 1/n-Oktav-Spektrum (n = 3, 6, 12 oder 24) von Fmin - 22 kHz eines Kanals gemessen (Fmin=10-80 Hz, abhängig von Abtastfrequenz, Blocklänge und Oktavauflösung). Als Anregungssignal dient ein beliebiges quasistationäres Signal (z.B. rosa Rauschen von einer Test-CD), das über die HiFi-Anlage abgespielt wird. Bei Verwendung einer speziell auf SB_OCT abgestimmten Mess-CD mit Pseudo-Rauschen kann die Messgenauigkeit trotz kürzerer Messzeit deutlich verbessert werden.
Diese Mess-CD enthält neben diversen Pseudo-Rauschsignalen auch Signale zur subjektiven Bestimmung von (Raum-) Resonanzen (ohne Messgeräte) und ist für 15 € (inkl. Versand) beim Autor zu bestellen (komplettes Inhaltsverzeichnis).
Man misst zunächst das Anregungsspektrum (z.B. über den LINE-Eingang) und speichert dieses als Datei ab (z.B. PN_REF.OCT). Dann kann man dieses Spektrum als Referenzspektrum laden (über 'File/Load Reference Spectrum') und damit die Messkette 'spektral' kalibrieren, sofern man denselben Eingang wie bei der Messung des Referenzspektrums benutzt (der Mikrofoneingang hat üblicherweise einen Bassabfall unter 100 Hz).
Dieser Modus wird auch verwendet, um die Impedanz eines Lautsprechers Zls zu messen. Der zu messende Lautsprecher wird in Reihe mit einem bekannten Widerstand Rref (z.B. 10 Ohm) am Verstärker angeschlossen und in einem 1. Schritt die Spannung am bekannten Widerstand und dann im 2. Schritt an der unbekannten Impedanz des Lautsprechers gemessen. Wichtig ist hierbei, dass die Signalmasse immer an der Verstärkermasse liegt, da es ansonsten zu einem Kurzschluss des Verstärkers durch die Soundkartenmasse kommen kann! Rref und Zls müssen also zwischen den beiden Teilmessungen vertauscht werden. Der Benutzer wird jedoch Schritt für Schritt durch diese Messung geführt.
Durch eine kleine Schaltung gemäß der folgenden Anleitung (Englisch) können Impedanzmessungen deutlich einfacher urchgeführt werden.
Im 'Kalibrierungsmodus' kann der Mixer der Soundkarte für jeden Eingang (MIC oder LINE) so kalibriert werden, dass sich in allen Abschwächungsstufen dasselbe Messergebnis einstellt. Dafür stellt SB_OCT ein 1000 Hz Sinussignal am LINE-Ausgang bereit (je nach Soundkarte 50 bis 100 mV, muss durch Voltmeter mit Wechselspannungsbereich gemessen werden), das nacheinander in den LINE- und MIC-Eingang eingespeist werden muss. Da SB_OCT sowohl eine lineare als auch logarithmische (dB) Amplitudendarstellung erlaubt, kann z.B. direkt die Amplitude eines beliebigen Sinussignals in mV abgelesen werden. Die Frequenzinformation ist über das 1/n-Oktav-Spektrum ohnehin verfügbar.
Im 'Oszilloskop-Modus' werden nur die 264 um den Maximalwert herum liegenden Messwerte im Zeitbereich angezeigt. Dieser Modus ist vor allem als Verpolungscheck und zur qualitativen Beurteilung der Sprungsantwort gedacht. Als Anregung kann entweder eine einfache Batterie oder die Impulsanregung der speziell auf SB_OCT abgestimmten Mess-CD verwendet werden.
Die Benutzeroberfläche von SB_OCT ist sehr einfach gehalten, nur das Nötigste ist direkt einstellbar. Viele Einstellparameter (z.B. Oktavauflösung, Blocklänge des Zeitsignals, Bewertungsfenster und Impedanz- und Kalibriermodus) sind nur durch Kommandozeilenparameter einzustellen (englische Hilfe über SB_OCT -h).
Zu SB_OCT gehört auch ein Programm zur Darstellung der gemessenen Daten, DISP_OCT. Hier können bis zu 6 SB_OCT-Datendateien dargestellt und ausgedruckt werden (zur Zeit nur direkte Hardcopy auf EPSON®-kompatiblen Druckern, alternativ über WINDOWS®-Zwischenablage).
Die hier downloadbare Version ist Freeware und im Bedienungsumfang eingeschränkt. Die Vollversion kann für 25 € beim Autor bestellt werden (Bestellformular BESTELL.TXT in SB_OCT_D.ZIP enthalten) und wird auf einer 3,5"-Diskette ausgeliefert (die speziell auf SB_OCT abgestimmte Mess-CD ist für DM 15 € erhältlich).
HINWEIS:
Die Benutzung des Programms geschieht auf eigene Gefahr. Für Schäden, die durch den Gebrauch des Programms auftreten, haftet der Programmautor nicht!
Wesentliche Eigenschaften von SB_OCT
| Eigenschaft | Vollversion | Demoversion |
| Frequenzbereich | 10-20k Hz | 80-20k Hz |
| Abtastfrequenz | 44, 22, 11 kHz | 44 kHz |
| Oktavauflösungen | 1/3, 1/6, 1/12, 1/24 | 1/3 |
| Blocklänge | 1024, 2048, 4096, 8192, 16384 | 1024 |
| Frequenzlinienbreite | 43.1, 21.5, 10.8 ... 0.67 Hz | 43.1 Hz |
| max. Anzahl Mittelungen | 64 | 16 |
| Zeitfenster | Rechteck, Hanning, Hamming, Blackman | dito |
| Impedanzmessung-Modus | Ja | Ja |
| Mixer-Kalibrierung | Ja | Ja |
| Oszilloskop-Modus | Ja | Ja |
| Daten-Speicherung | Ja | Nein |
| Daten-Auswertung mit DISP_OCT | Ja | Ja (Testdaten) |
SB_OCT Demoversion downloaden (vor der 1. Messung bitte die Datei OCT_FAST.DOC durchlesen!)
Hinweise zum Downloaden von SINUSGEN (V1.1)
Wie der Programmname bereits vermuten lässt ist SINUSGEN ein Programm, das einen einfachen Sinusgenerator zur Verfügung stellt.
Die Frequenz lässt sich von 20 bis 10000 Hz einstellen, außerdem lässt sich der Ausgangspegel des Sinussignals abschwächen. Zur Signalerzeugung wird der FM-Chip der Soundkarte genutzt. Bei Frequenzen oberhalb von 4000 Hz hört sich der Sinus je nach verwendetem FM-Chip nicht mehr besonders rein an!
Das Programm SINUSGEN.EXE sollte mit jeder AdLib®-kompatiblen Soundkarte (und damit praktisch mit jeder marktüblichen Soundkarte) sowohl unter DOS als auch unter WINDOWS® (in DOS-Box oder direkt aufgerufen) funktionieren.
Es muss ggf. durch ein externes Mixer-Programm dafür gesorgt werden, dass der FM-Ausgang der Soundkarte einen ausreichenden Pegel aufweist.
HINWEIS:
Dieses Programm ist Freeware. Die Benutzung des Programms geschieht auf eigene Gefahr. Für Schäden, die durch den Gebrauch des Programms auftreten, haftet der Programmautor nicht!
Hinweise zum Downloaden von BOXUTIL (V2.2)
Wie der Programmname bereits vermuten lässt ist BOXUTIL ein Programm, das mehrere Utilities zur Lautsprecherberechnung zur Verfügung stellt.
Das Programm ist in TurboPascal V3.0 für DOS geschrieben und daher sehr kompakt. Es arbeitet im Textmodus und ist daher auch problemlos unter WINDOWS® lauffähig. BOXUTIL weist folgende Funktionalität auf:
| Gehäuseberechnungen | Eingabeparameter | Ausgabe |
| Volumen | Gehäuselänge, -breite, -höhe | >Gehäusevolumen |
| BR-Rohr/Länge | Tuningfrequenz, Gehäusevolumen, Durchmesser bzw. Fläche, Anzahl der Rohre | Rohrlänge in Abhängigkeit der Rohrausführung, 1. + 2. Stehwelle im Rohr |
| BR-Rohr/Frequenz | Gehäusevolumen, Rohrlänge, Durchmesser bzw. Fläche, Anzahl der Rohre | Tuningfrequenz in Abhängigkeit der Rohrausführung |
| Weichenberechnungen | Eingabeparameter | Ausgabe |
| Equalizer/Impedanzanstieg | DC-Widerstand, Impedanz bei 15 kHz | RC-Glied |
| Equalizer/Resonanzfrequenz | DC-Widerstand, Resonanzfrequenz, mechanische und elektrische Güte | RLC-Glied |
| Equalizer/Saugkreis | DC-Widerstand, Saugfrequenz, Absenkung und Güte | RLC-Glied + Tabelle(Frequenzgang) |
| Pegelabsenkung | Impedanz, Absenkung, Soll-Impedanz; Anpassung auf erhältliche Widerstandswerte | Spannungsteiler und Ist-Absenkung mit erhältlichen Widerständen |
| Frequenzweichenbauteile | DC-Widerstand, Trennfrequenz, Hoch- oder Tiefpass, Ordnung (1-4) | Schaltbild und Bauteilewerte für verschiedene Filtercharakteristiken |
| Spulenberechnungen | Eingabeparameter | Ausgabe |
| Liste | Induktivität | Liste mit Widerstand als Funktion des Drahtdurchmesser (0.5 bis 4.0mm) |
| Drahtdurchmesser | Induktivität, Spulenwiderstand, Wickelhöhe, Wickeldurchmesser innen/außen | Drahtdurchmesser (2 Schätzwerte) |
| Auf-/Abwickeln | Ist- und Sollinduktivität, Drahtdurchmesser | Kupfermasse, ab-/aufzuwickelnde Drahtlänge gleichen Durchmessers |
HINWEIS:
Dieses Programm ist Freeware. Die Benutzung des Programms geschieht auf eigene Gefahr. Für Schäden, die durch den Gebrauch des Programms auftreten, haftet der Programmautor nicht!
Hinweise zum Downloaden von TspCheck (V1.01)
Wie der Programmname bereits vermuten lässt ist TspCheck ein Programm, das checkt, ob die ermittelten oder angegebenen TS-Parameter eines Lautsprechers zusammenpassen. Oft kann man dann z.B. feststellen, dass beim Wirkungsgrad etwas zu wohlwollend aufgerundet wurde oder man kann die Membranmasse, die Nachgiebigkeit der Einspannung etc. durch geschickte Kombination der vorhandenen Angaben abschätzen.
Darüber hinaus wird ermittelt:
Max. lin. SPL @ 50 Hz in CB - der maximal in einem geschlossenen Gehäuse bei 50 Hz erzielbare Schalldruck unter Verwendung des maximalen linearen Hubs sowie
SPL_m = SPL_e - die Frequenz, ab der der maximal erzielbare Schalldruck bei voller Eingangsleistung hublimitiert ist.
Das WINDOWS®-Programm TSPCHECK.EXE ist mit VisualBasic 3.0 geschrieben, läuft ab WINDOWS® 3.x und kann in ein beliebiges Verzeichnis kopiert werden. Falls auf dem Zielrechner keine Runtime-Library VBRUN300.DLL vorhanden ist (normalerweise unter C:\WINDOWS\SYSTEM) muss diese zusätzlich installiert werden (z.B. im Verzeichnis von TspCheck).
ACHTUNG: TspCheck funktioniert nur dann richtig, wenn die Ländereinstellung/Zahlen in der Form 1,000.00 definiert ist (Punkt als Dezimaltrennzeichen)!
HINWEIS:
Dieses Programm ist Freeware. Die Benutzung des Programms geschieht auf eigene Gefahr. Für Schäden, die durch den Gebrauch des Programms auftreten, haftet der Programmautor nicht!
TspCheck.Zip (V1.01) downloaden (6 kB; nur lauffähig wenn VbRun300.Dll vorhanden)
VbRun300.Zip downloaden (226 kB; nur benötigt, wenn VbRun300.Dll noch nicht vorhanden)
Hinweise zum Downloaden von WaveAnal (V0.90)
WaveAnal ist ein Programm zur statistischen Analyse von WAV-Dateien unter WINDOWS® 9x. Es werden 8-bit und 16-bit Mono- und Stereo-Dateien bearbeitet. Für jeden Kanal getrennt werden ausgewertet:
Es können mehrere WAV-Dateien in einem Verzeichnis analysiert werden und das Ergebnis kann über die Zwischenablage in andere WINDOWS®-Programme kopiert werden. Das Programm WaveAnal.exe und die Hilfedatei WaveAnal.txt können in ein beliebiges Verzeichnis kopiert werden. Auf dem Zielrechner muss die Runtime-Library MSVBVM50.DLL vorhanden sein (normalerweise unter C:\WINDOWS\SYSTEM).
HINWEIS:
Dieses Programm ist Freeware. Die Benutzung des Programms geschieht auf eigene Gefahr. Für Schäden, die durch den Gebrauch des Programms auftreten, haftet der Programmautor nicht!
WaveAnal (V0.90) downloaden (19 kB)
Eine Erweiterung um eine spektrale Auswertung ist bereits in Arbeit (Beispiel: Anfang von Oscar Peterson Trio / You Look Good To Me -> Bass geht kaum unter 50 Hz!)
Hinweise zum Downloaden von WaveComp (V0.90)
WaveComp ist ein Programm zum Vergleichen von 16-bit Stereo WAV-Dateien unter WINDOWS® 9x. Führende Pausen werden unterdrückt. Es ist dazu gedacht, gerippte und neu gebrannte Musikstücke mit den Originalen zu vergleichen. Als Ergebnis wird angegeben:
HINWEIS:
Dieses Programm ist Freeware. Die Benutzung des Programms geschieht auf eigene Gefahr. Für Schäden, die durch den Gebrauch des Programms auftreten, haftet der Programmautor nicht!
WaveComp (V0.90) downloaden (21 kB)
Hinweise zum Downloaden von CDFS.VXD
CDFS.VXD ist ein alternativer Treiber zum Erkennen des Dateisystems auf Audio-CDs unter WINDOWS® 9x/Me. Damit kann man im Explorer direkt auf die WAV-Dateien zugreifen (kein "Rippen" erforderlich!).
Zur Installation muss der neue Treiber lediglich ins Verzeichnis C:\WINDOWS\SYSTEM\IOSUBSYS kopiert und der Rechner neu gestartet werden.
Zur Vorsicht sollte der originale Treiber umbenannt werden (z.B. cdfs.vxd.orig -> der neue Name darf nicht mit .vxd enden, da er ansonsten zusätzlich geladen wird und es zu Problemem kommen kann).
Dieser Treiber ist nicht von mir, daher hier der Link zur Originalseite.
Hinweise zur Problematik Emphasis/Pre-Emphasis
Viele "ältere" CDs (vor 1985 produziert) verwendeten eine digitale Höhenanhebung (Pre-Emphasis). Über die Gründe kann ich nur spekulieren:
Bei CDs mit Pre-Emphasis werden die digitalen Daten mit einer starken (10 dB @ 20 kHz) Höhenanhebung abgespeichert, wobei die CD eine entsprechende digitale Markierung (Pre-Emphasis-Flag) bekommt. Diese digitale Höhenanhebung wird beim Abspielen dann (sinnigerweise durch eine kleine analoge Schaltung) wieder rückgängig gemacht.
Wenn man die komplette CD kopiert wird auch das Pre-Emphasis-Flag mitkopiert und alles ist OK. Wird allerdings nur ein einzelnes Stück gerippt, dann gibt es ein Problem, weil das Pre-Emphasis-Flag nicht mitkopiert wird, da einzelne Stücke offenbar nicht einzeln markiert werden können.
Will man trotzdem einen Best-of-Michael-Jackson-Sampler erstellen, dann muss man die digitale Höhenanhebung leider auf die harte Tour selbst kompensieren. Im Internet wird dazu häufig die Verwendung von Equalizern empfohlen, womit allerdings auf keinen Fall die geforderte spiegelbildliche Absenkung erreicht werden kann.
Im Internet habe ich aber die Zeitkonstanten (50 µs +6 dB/Oktave, 15 µs -6 dB/Oktave) der verwendeten Höhenanhebung entdeckt, so dass ich deren idealen Verlauf kannte. Außerdem hatte ich schon vorher rosa Rauschen von einer Test-CD mit Pre-Emphasis gerippt, dass nachher gar nicht mehr "rosa" war und konnte daher durch die Messung beider Spektren (Original-CD und gerippte CD) die Höhenanhebung auch messtechnisch ermitteln.
Schließlich gelang es mir die Parameter eines einfachen digitalen Filters empirisch zu ermitteln, der die erforderliche spiegelbildliche Höhenabsenkung fast perfekt realisiert (Abweichung < 0.2 dB). Es gibt dazu ein entsprechendes Programm (s.u.), da ich Chris S. Craig (Entwickler des kleinen aber feinen Programms Goldwave) leider nicht davon überzeugen konnte, dass es sich lohnen würde dieses Feature in Goldwave zu implementieren (gegen Gewährung einer Volllizenz ;-) ).
Durch die Höhenabsenkung reduziert sich sowohl die Maximalaussteuerung als auch der RMS-Wert in der Regel um ca. 15%. Das Programm wird daher die Möglichkeit der gleichzeitigen Pegeländerung beinhalten, damit der Einfluss des Quantisierungsrauschens durch nur eine (statt zwei) numerische Manipulation möglichst gering bleibt.
Hinweise zum Downloaden von WaveEmph (V1.10)
WaveEmph ist ein WINDOWS® 9x-Programm, das die Pre-Emphasis von 16-bit Stereo WAV-Dateien rückgängig macht und/oder eine Pegeländerung vornehmen kann. Die originale WAV-Datei wird umbenannt (Anhängen von .old), die modifizierte Datei wird im Programmverzeichnis unter dem originalen Namen abgespeichert.
Das Programm WaveEmph.exe und die Hilfedatei WaveEmph.txt können in ein beliebiges Verzeichnis kopiert werden. Auf dem Zielrechner muss die Runtime-Library MSVBVM50.DLL vorhanden sein (normalerweise unter C:\WINDOWS\SYSTEM).
HINWEIS:
Dieses Programm ist Freeware. Die Benutzung des Programms geschieht auf eigene Gefahr. Für Schäden, die durch den Gebrauch des Programms auftreten, haftet der Programmautor nicht!
WaveEmph (V1.10) downloaden (30 kB)