Bei Realtime Messungen ist das Ergebnis während der Messung sichtbar. Ein Equalizer kann so beispielsweise direkt "auf Sicht" eingestellt werden. Ebenso kann man sich "akustisch ein wenig umsehen", indem man das Mikrofon im Raum bewegt. Dadurch entsteht schnell ein realistisches Bild, wie sehr sich das Schallfeld ändert und welche Genauigkeiten beim Einstellen demzufolge angebracht sind. Das ist ein Vorteil gegenüber Messungen mit Logsweep, die naturgemäß erst das vollständige Messsignal abspielen müssen, bevor das Ergebnis berechnet werden kann.

Dieser Vorteil wird durch geringere Genauigkeit, mehr Empfindlichkeit gegen Störgeräusche und Verlust der zeitlichen Auflösung erkauft. Entsprechend haben sich für beide Arten der Messung verschiedene Einsatzgebiete etabliert. Besonders, wenn nur ein Equalizer eingestellt werden soll, bieten sich Realtime Messungen an. Das ist beispielsweise im Car Audio Bereich oft der Fall.

Im Gegensatz zur heimischen Musikwiedergabe spielt die Zeitrichtigkeit beim Car Hifi eine untergeordnete Rolle. Dieser Text bezieht sich deshalb hauptsächlich auf diesen Bereich. Das Wort "Autoradio" umfasst dabei ggf. auch aufwändigere Systeme mit DSP, mehreren Lautsprechern und Subwoofern. Hier wird vorausgesetzt, dass die Einstellungen zur Zeitrichtigkeit im Autoradio ("Entfernung der Lautsprecher") nach der Bedienungsanleitung abgeschlossen wurden.

Voraussetzung bei allen Messungen ist, dass das Android-Gerät (Tablet oder Phone) mit der installierten App Hifi-Apps Car Audio Setup wie zum Musik hören mit dem Autoradio verbunden ist. Gleichzeitig benötigt die App ein Mikrofon, das frei im Auto bewegt werden kann (außer bei den reinen Hörtests). Fest eingebaute Android-Auto Geräte sind deshalb meist nicht geeignet. Wenn ein Messmikrofon benötigt wird, wird darauf hingewiesen.

Zeitrichtigkeit weniger entscheidend

Im Auto kann naturgemäß die Aufstellung der Lautsprecher, Dämmung des Raumes und Lage der Hörplätze nicht geändert werden. Glücklicherweise ist das auch weniger wichtig als in normalen Hörräumen. Grob gesagt hat ein Bass gar nicht den nötigen Raum, um sich aufzuschwingen. Autos (auch Kleintransporter oder kleinere Wohnmobile) haben eher die Eigenschaften einer Druckkammer und bauen viel weniger Raummoden auf. Die Lautsprecher sind nah am Hörer, dadurch spielen Reflexionen an den Wänden oder Scheiben für die Zeitrichtigkeit kaum eine Rolle. Wer sicher gehen will: Die App bietet die Möglichkeit, diese These anhand der Impulsantwort zu überprüfen.

Setup

Für Realtime Messungen können Ansichten definiert werden. Darin können die Komponenten Oszilloskop, Funktionsgenerator, Realtime Analyzer und Spektrogramm beliebig verteilt werden. Die Screenshots hier entsprechen den Ansichten nach der Installation: Oszilloskop und Funktionsgenerator bzw. Realtime Analyzer und Spektrogramm. Nachdem eine der beiden Ansichten geöffnet wurde, kann sie mit [⚙ All] je nach Bildschirmgröße und persönlichen Anforderungen umkonfiguriert werden:

Bei hinreichend großen Bildschirmen könnte die zweite Ansicht beispielsweise mit einem Funktionsgenerator ergänzt werden. Alle Parameter, die mehrere Komponenten betreffen, werden hier verwaltet, z.B. auch Einstellungen zur Fouriertransformation und zum Mikrofontyp (Mono/Stereo). Zusätzlich hat jede Komponente ein eigenes Setup: So können beispielsweise zwei Realtime Analyzer für eine Stereo Mikrofon getrennt verwaltet und dem jeweiligen Kanal (R/L) zugeordnet werden.

Funktionsgenerator und Oszilloskop

Funktionsgenerator und Oszilloskop kommen meistens zum Einsatz, um unerwarteten Ergebnissen auf den Grund zu gehen. Typische Fehler wie verpolt angeschlossene Lautsprecher oder versehentlich verdrehte Regler an einer Frequenzweiche finden sich erfahrungsgemäß auch an hochpreisigen Systemen, die von etablierten Fachfirmen eingebaut wurden. Die normalen Messverfahren setzen Freiheit von solchen Fehlern voraus. Manchmal erkennt man in den Ergebnissen erst nach mehreren Korrekturversuchen, dass etwas "nicht sein kann" und bereut dann, das System nicht am Anfang mit Funktionsgenerator und Oszilloskop wenigstens oberflächlich durchgemessen zu haben. Mit der Integration dieser Komponenten in die App soll die Schwelle dafür verkleinert werden.

Bedienung

Die Bedienung sollte selbsterklärend sein. Falls trotzdem Unklarheiten bleiben, soll die folgende Liste helfen.

Use Cases

Funktionsgenerator und Oszilloskop werden für Prüfungen jeder Art ständig eingesetzt. Einige Vorschläge zum Einstieg:

    Check nach Lautsprecher Montage

    Typische Fehler bei der Montage sind falsch herum angeschlossene Lautsprecher, versehentlich verdrehte Regler an der Weiche oder Lautsprecher, die am falschen Ausgang der Weiche angeschlossen wurden (verwechselte Kabel) oder Vertauschung der Kanäle R/L.

    • Prüfen Sie zuerst ohne die App per Gehör, ob aus allen Lautsprechern Musik kommt und ob die Frequenzbänder korrekt sind (d.h. ob aus dem Mitteltöner der mittlere Tonbereich kommt usw.).
    • Prüfen ebenso ohne die App per Gehör, ob Balance Regler und Fader (rechts/links, vorne/hinten) korrekt funktionieren.
    • Starten Sie die App und darin eine Ansicht mit Funktionsgenerator und Oszilloskop.
    • Einstellungen [Settings 1]:
      • Balance: Je nach dem, welcher Lautsprecher getestet wird, im Beispiel hier wird mit [100% L] begonnen.
      • Delay 0, Polarity [L+|R+], [Sin], Burst in [CYCLES]
      • Frequenz je nach Lautsprecher. Für den Mitteltonbereich beispielsweise 1 kHz
      • Wählen Sie "Burst" und "Silence" so, dass mindestens der Einschwingvorgang abgedeckt wird, bei 1 kHz reichen sicherlich 20 ms Burst Dauer. Aufeinanderfolgende Bursts sollten sich nicht durch Hall gegenseitig beeinflussen. 100 ms Silence wird meist ausreichen.
      Hinweis: Die Einstellung "Burst" hebt die Polarität deutlich hervor, weil man sich zur Orientierung meistens relativ leicht eine bestimmte Stelle im Einschwingvorgang merken kann, z.B. die erste Welle mit einer bestimmten Größe.
    • [PLAY]
    • Nähern Sie sich mit dem Mikrofon dem zugehörigen Lautsprecher, sodass das Mikrofon möglichst nah an der Membran ist. Bei 1 kHz ist das vermutlich der Mitteltöner. Merken Sie sich aus Aussehen des Oszillogramms für das Mikrofonsignal. Tippen Sie dann auf [100 % R] und wiederholen Sie das Prozedere für den rechten Lautsprecher. Wenn das Oszillogramm jetzt im Vergleich zum Ersten auf dem Kopf steht, ist der Lautsprecher vermutlich falsch angeschlossen. Wenn sich die Signalstärken (Verstärkungsfaktor und Höhe der Welle) stark unterscheiden, ist möglicherweise ein Regler an der Weiche versehentlich verstellt worden. Möglicherweise sind aber auch montagebedingte Resonanzen die Ursache. Wiederhole Sie ggf. die Messung mit der halben oder doppelten Frequenz. Wenn sich nichts ändert, sollten die Einstellungen bei den Weichen überprüft werden.
    • Ändern Sie jetzt die Frequenz und wiederholen Sie das Vorgehen bei den restlichen Lautsprechern. Prüfen Sie auch, ob der Subwoofer auf Signale beider Kanäle reagiert.

    Stereo Panorama

    Unser Hörsinn ortet eine Schallquelle hauptsächlich durch den Lautstärkeunterschied und den zeitlichen Unterschied, mit dem sie beide Ohren erreicht. Weitere Effekte, dank derer beispielsweise auch einseitig taube Menschen Schallquellen orten können, können hier unberücksichtigt bleiben.

    • Starten Sie eine Ansicht mit dem Funktionsgenerator (das Oszilloskop stört nicht, wird aber nicht gebraucht)
    • Einstellungen:
      • Balance: [Free] R=L (Center).
      • Delay 0, Polarity [L+|R+], [Sin], Burst in [CYCLES]
      • Frequenz je nach Lautsprecher. Für den Mitteltonbereich beispielsweise 1 kHz
      • Wählen Sie "Burst" und "Silence" so, dass mindestens der Einschwingvorgang abgedeckt wird, bei 1 kHz reichen sicherlich 20 ms Burst Dauer. Aufeinanderfolgende Bursts sollten sich nicht durch Hall gegenseitig beeinflussen. 100 ms Silence wird meist ausreichen.
    • [PLAY]
    • Die Schallquelle muss in der Mitte der Lautsprecher zu orten sein. Wenn nicht, ändern Sie die Balance Einstellung. Wenn das nichts nutzt, könnte ein Lautsprecher falsch angeschlossen sein, die oben angeführten Prüfungen helfen bei der Fehlersuche hoffentlich.
    • Ändern Sie die Balance Einstellung. Die Schallquelle sollte aus der Mitte auszuwandern. "Positionieren" Sie die Schallquelle irgendwo deutlich neben der Mitte, aber noch nicht komplett an einem Lautsprecher.
    • Ändern Sie jetzt die Frequenz. Im Idealfall sollte die (virtuelle) Schallquelle bleiben wo sie ist.
    • Wiederholen Sie das Experiment, benutzen Sie aber statt Balance jetzt den Delay Wert.

    Diese Art von Laufzeit- und Intensitäts-Stereophonie können auch außerhalb des Tonstudios, bei der Wiedergabe eingesetzt werden: Aufnahme und Abmischen können weder die späteren Abhörbedingungen noch die unterschiedlichen Eigenschaften verschiedener Gehörgänge vorwegnehmen - Web Suche "HRTF" für mehr. Deshalb gibt es verschiedene Ansätze, die Stereo Kanäle auch bei der Wiedergabe frequenzabhängig zu mischen. (Bei Schallplatten geschieht das an beiden Enden des Frequenzumfangs aus technischen Gründen schon während der Herstellung - sonst springt die Nadel aus der Rille). Diese Mischung der Kanäle kann zu einem angenehmen, natürlicherem Hörerlebnis führen. Detaillierte Vorgehensweisen zur Mischung der Kanäle je nach Frequenz haben sich bisher allerdings nicht etabliert, "Crosstalk and Cancellation" sind seit Jahrzehnten Gegenstand der Forschung. Empfehlenswert ist ein einfaches Rezept: Wandern die Höhen sehr stak zur Seite aus, kann es vielleicht helfen, die Hochtöner nicht direkt auf die Ohren strahlen zu lassen. Dadurch erreicht mehr indirekter Schall die Ohren und die Kanaltrennung verringert sich. Schwenkbar montierte Hochtöner können dazu weggedreht werden. Diffusoren bzw. Schallverteilerlinsen sind eine andere Möglichkeit.

    SowIeSo WeChseLsTroM

    Ein hartnäckiges Gerücht ist, dass die absolute Polung beim Anschluss von Lautsprechern nicht hörbar ist, nur die Polung beider Boxen zueinander.

    • Starten Sie eine Ansicht mit dem Funktionsgenerator und möglichst mit Oszilloskop, wenn die Bildschirmgröße es zulässt
    • Funktionsgenerator Einstellungen
      • Balance: [Free] R=L (Center).
      • Delay 0, Polarity [L+|R+], [Sin], Burst in [CYCLES]
      • Frequenz ca. 80...100 Hz, Burst [CYCELS] Burst 50 ... 100ms, Silence ca. 200 ... 300 ms
    • [PLAY]
    • Tappen Sie zum Wenden der Pole gleichzeitig ab beide Polarity-Buttons, sodass [ L+ | R+ ] zu [ L- | R- ] wird.
    • Ist ein Klangunterschied hörbar? Beobachten Sie, ob das Oszillogramm des Mikrofons zusätzlich zum "Kopfstand" weitere Änderungen zeigt.

    Ist der Klangunterschied hörbar, bleibt allerdings unklar, ob es ein Artefakt durch den unsymmetrischen Aufbau des Lautsprechers ist. Dafür spricht, dass das Oszillogramm i.d.R. auch deutliche Unterschiede je nach Polarität zeigt - unabhängig davon, dass es auf dem Kopf steht. Der Anteil des Mikrofons an diesem Effekt wird gering sein: Bei der geringen Auslenkung der Mikrofon-Membran ist der Unterschied der Schwingungsanteile Richtung Raum bzw. Richtung Gehäuse sicherlich viel weniger ausgeprägt als beim Lautsprecher.

    Einschwingverhalten

    In "Check nach Lautsprecher Montage" zeigt sich auch das Einschwingverhalten des Systems. Das Mikrofonsignal (gelb) stimmt nicht genau mit dem Burst des Funktionsgenerators (grün) überein. Hauptursache ist das mechanische Verhalten des Lautsprechers und, je nachdem wie weit das Mikrofon entfernt ist, das Verhalten der Umgebung. Nicht alle sichtbaren Unterschiede im Einschwingvorgang sind hörbar und teure Systeme mit vielen Chassis haben oft einen optisch schlechteren Einschwingvorgang als einfachere. Deshalb sollten die Ergebnisse nicht überinterpretiert werden, sie eignen sich aber neben dem Check (s.o.) zum Vergleich der beiden Stereo Kanäle. Nichtlinearitäten durch Defekte werden ebenfalls sichtbar. Für quantifizierbare Ergebnisse kommen aber andere Verfahren zum Einsatz - siehe z.B. klippel.de .

    Hörtests

    Neben der höchsten hörbaren Frequenz können die beiden Funktionsgeneratoren zum Hin- und Herschalten verwendet werden, um die geringsten hörbaren Unterschiede zwischen zwei Signalen zu finden. Stellen Sie beispielsweise [SETTINGS 1] auf 998 Hz und [SETTINGS 2] auf 1000 Hz. Prüfen Sie, ob der Unterschied hörbar ist.

Realtime Analyzer und Spektrogramm

Der folgende Screenshot zeigt oben einen Realtime Analyzer (RTA) und unten ein Spektrogramm. Der RTA zeigt die momentane Verteilung des Schalldrucks auf verschiedene Frequenzen. Im Wesentlichen gibt es zwei Einsatzfelder: Entweder wird als Signal ein Rauschsignal verwendet und ein möglichst gleichmäßiger Frequenzverlauf eingestellt oder Ungleichmäßigkeiten werden gezielt verfolgt und ihre Ursache gesucht.

Die untere Hälfte des Bildes zeigt das Spektrogramm. Statt der Höhe der Kurve im RTA werden hier verschiedene Farben gezeigt. Helles Grün entspricht einem hohen Wert in der Frequenzkurve des RTA und Blau einem tiefen Wert. Dadurch kann die y-Achse anderweitig verwendet werden, nämlich um den zeitlichen Verlauf des Spektrums anzuzeigen.

Use Cases

Das Spektrogramm wird in der Tontechnik seltener eingesetzt. Manchmal ist er nützlich, um Störgeräusche bei bestimmten Frequenzen zu finden. Der hellgrüne senkrechte Streifen bei ca. 180 Hz ist ein Beispiel. Ebenso kann die Frequenzverteilung typischer Fahrgeräusche beobachtet werden - je nach persönlichem Geschmack besteht die Möglichkeit, sie mit Musik gezielt zu überdecken. Dazu müssen die entsprechenden Frequenzen am Equalizer etwas angehoben werden. Eine gerne verwendete Legitimierung ist, dass das Ohr in diesem Frequenzbereich ermüdet und die Anhebung das kompensiert. Nicht nur im Auto, sondern auch im Tonstudio und beim Musik hören zu Hause können die Ohren in bestimmten Frequenzbereichen ermüden. "Ear fatigue" entsteht unbemerkt und langsam. Spektrogramm oder RTA können dann objektive Information liefern, ob ein bestimmter Frequenzbereich wirklich zu stark oder schwach eingestellt ist.

Der RTA wird überall eingesetzt, wo einerseits das Frequenzspektrum quantitativ erfasst werden soll und andererseits Änderungen sofort zu sehen sein sollen. Neben Einstellarbeiten kann auch die Reaktion des Frequenzgangs untersucht werden, wenn das Mikrofon im Hörraum von Wand zu Wand bewegt wird. Grundsätzlich können mit einem RTA auf diese Weise Resonanzen und auch Auslöschungen und Verstärkungen durch reflektierte Wellen gefunden werden. Das zeitliche Verhalten, das letztlich für das "Imaging", Raumgefühl, Akzentuiertheit im Bass-Bereich verantwortlich ist, kann allerdings nicht gemessen werden. Als Nächstes kann die Auswertung des Frequenzgangs erfolgen.

Equalizer einstellen

Voraussetzung: Das System wurde wie oben beschrieben auf Fehlerfreiheit überprüft. Wenn für jeden Lautsprecher ein eigener Equalizer verfügbar ist, sollte das genutzt werden und die Lautsprecher separat eingemessen werden. Die Umgebung sollte möglichst ruhig sein, der Motor sollte nicht laufen, Türen und Fenster sollten geschlossen sein.

Das Ziel ist ein gleichmäßiger Frequenzgang. "Gleichmäßig" muss nicht flach bedeuten, sondern nur frei von schmalbandigen Hügeln und Einbrüchen. Die App ermöglicht das Einblenden verschiedener fest vorgegebener Zielkurven, die sich in unterschiedlichen Situationen bewährt haben. Auch beim Einmessen eines Tonstudios wird kein flacher Frequenzgang angestrebt, sondern ein Abfall von ca. 2 dB bei hohen Frequenzen. Anfangs sollte für jeden Lautsprecher die gleiche Zielkurve verwendet werden.

  • Erstellen Sie eine Ansicht mit Funktionsgenerator und RTA
  • Wenn einzelne Lautsprecher separat eingemessen werden können, stellen Sie Balance und Fader so ein, dass nur diese Lautsprecher ein Signal bekommen.
  • Stellen Sie als Signal des ersten Funktionsgenerators Weißes Rauschen [Wh. N] ein.
  • Öffnen Sie das Setup Menü des RTA und wählen Sie eine der Zielkurven aus. Im Zweifel ist die EBU3276 Kurve ein guter Anfang. Die Kurve kann mit dem Slider unterhalb der Kurvenauswahl vertikal verschoben werden. Starten Sie ggf. den Funktionsgenerator mit [PLAY]. Schieben Sie die Zielkurve dann in den oberen Bereich der Messkurve. (Das Overlay ist leicht transparent, sodass die breite Zielkurve und die Messkurve sichtbar sind.)
  • Schließen Sie das Overlay, damit die Kurven besser zu sehen sind.
  • Schieben Sie jetzt am Autoradio die einzelnen Regler des Equalizers so, dass der obere Teil der Messkurve zur Zielkurve passt.
  • Versuchen Sie nicht, extreme Einbrüche auszugleichen. Wenn ein einzelner Regler deutlich höher als der Rest steht, gibt das Autoradio nur für diesen Frequenzbereich erheblich mehr Leistung ab (bei 10 dB die 10-fache Leistung). Der Sättigungspegel ist dann erreicht, wenn dieser Frequenzbereich voll ausgesteuert ist. Der gesamte restliche Frequenzbereich spielt dann erst auf 10% der möglichen Leistung.
  • Überhöhungen im Frequenzgang sind viel auffälliger als Einbrüche und sollen weggeregelt werden.
  • Wiederholen Sie die Schritte für die anderen Lautsprecher.
  • Es schadet nicht, die Einstellungen zusätzlich zum Speichern aufzuschreiben (Batteriewechsel, Diebstahl, versehentliches Reset, Defekt).

Bei Interesse können danach kleine Korrekturen vorgenommen werden: Für eine angenehme Schallverteilung müssen die hinteren Lautsprecher oft mit einem deutlich niedrigerem Pegel betrieben werden. Wenn ein möglichst hoher Gesamtpegel erreichbar sein soll, sollte die Leistung andererseits möglichst gleichmäßig auf die Lautsprecher verteilt werden. Dazu können die hohen Frequenzen ab ca. 2 kHz bei den hinteren Lautsprechern um einige dB gesenkt werden. Dadurch kann hinteren ein höherer Pegel eingestellt werden, ohne dass der Eindruck entsteht, des Schall käme von hinten.

Die Frequenzempfindlichkeit des Hörsinns hängt stark von der Einfallsrichtung des Schalls ab (Web Suche "HRTF"). Messmikrofone mit Kugelcharakteristik können das naturgemäß nicht abbilden. Wenn beim Probehören auffällt, dass beispielsweise Hi Hats nach hinten auswandern, kann das die Ursache sein. Auch dann sollte erwogen werden, die hohen Frequenzen für die hinteren Lautsprecher abzusenken.

Messmikrofon

In Mikrofoneichung wird Unterschied zwischen unkalibrierten eingebaute Mikrofon und einem Messmikrofon gezeigt. Meistens haben eingebaute Mikrofone einen nicht sehr ausgeglichenen Gesamtfrequenzgang, aber unterhalb von 2...4 kHz keine schmalen Buckel und Täler. Für eine provisorische Einstellung, bei der nur solche Buckel und Täler beseitigt werden sollen, reicht also wahrscheinlich auch das eingebaute Mikrofon. Ein ausgewogenes Verhältnis von Höhen und Tiefen sollte dann nach Gehör eingestellt werden. Ein Messmikrofon ermöglicht systematischeres Vorgehen, aber auch hier wird die Zielkurve letztlich nach persönlichen Präferenzen ausgesucht.

Mit Receivern mitgelieferte oder sehr preiswerte Messmikrofone unterscheiden sich von professionellen Mikrofonen wohl meistens durch eine geringere Empfindlichkeit: Sie benötigen also höheren Schalldruck. Das ist wichtig, um später in Feinheiten "hinein zu zoomen", spielt im Auto aber keine Rolle. Persönliche Ansicht: Kundenbewertungen verringern Risiko, ein völlig unbrauchbares Modell zu erwischen. Professionelle Mikrofone, die seit Jahren nicht überprüft wurden, sind auch nicht besser.

Logsweep Messungen

Für einen vorher- nachher Vergleich und zur endgültigen Überprüfung der Einstellungen bietet Hifi-Apps Car Audio Setup auch Logsweep Messungen an. Sie sind technisch aufwändiger als Realtime Messungen, liefern aber umfangreichere und genauere Ergebnisse. Das Ergebnis umfasst neben dem Frequenzgang noch die Impulsantwort. Siehe Auswertung der Impulsantwort für mehr.