Hallo zusammen, ich bin auf der Suche nach einem Tiefpass mit hoher Flankensteilheit (ich vermute 30dB/Oktave). Die Grenzfrequenz sollte bei 120Hz liegen und idealer Weise in einem gewissen Bereich einstellbar sein. Noch besser wäre evtl. ein Bandpass etwa zwischen 80Hz und 120Hz falls möglich. Zum Hintergrund: Ich habe ein PC Programm zur Lichtsteuerung. Um an den Takt zu kommen werte ich den Pegel am Line-In der Soundkarte des PCs aus und reagiere auf Peaks. Ich möchte das Musiksignal vor dem Eingang analog filtern und im Idealfall nur die Bassdrum durchlassen, welche sich soweit ich recherchieren konnte eben zwischen 80Hz und 120Hz bewegt. Bisher realisiere ich das mit einem alten Mischpult, welches ich zwischen die Signalquelle und Line-In schalte (Signal an Mischpult-Eingang, Mischpult Ausgang an Line-In). Das Mischpult hat für die Eingänge sog. "Kill Equalizer" und "Kill-Schalter" für Bass/Mid/High mit der Angabe "-30dB". Dreht man Höhen und Mitten am EQ raus und/oder setzt die jeweiligen Kill Switches kommt nur noch das Wummern des Basses durch und das Signal ist recht gut zur Peakauswertung für die Takterkennung geeignet. Auch wenn das so bereits ganz gut funktioniert ist es vor allem unnötig aufwendig. Ausserdem ist das Signal noch nicht optimal, z.B. könnte die Grenzfrequenz höher liegen (Kick Drums) und es bereiten extrem tieffrequente Bässe Probleme (daher evtl. ein Bandpass). Ich habe fertige Line Pegel Frequenzweichen für Car-Subwoofer mit angegebenen 12db/Oktave versucht. Auch mit zwei Stck. in Reihe (=24db/Oktave) kommen im akustischen Vergleich mit o.g. Mischpult-Lösung immernoch deutlich zu viele Mitten mit durch. Aufgrund der Angabe von "-30dB" am EQ des Mischpults vermute ich, dass ich mit 30dB/Oktave mein Ziel erreiche. Von den Car Subwoofer Weichen müsste ich drei hintereinander schalten, würde damit das Signal insgesamt stark schwächen und könnte vom Aufwand auch wieder das Mischpult nehmen (und ausserdem habe ich nur zwei). Natürlich habe ich schon selbst im Netz gesucht aber leider nichts konkretes gefunden. Meistens gehen die Schaltungen nur bis zur 3. Ordnung mit 18dB/Oktave. An eine einfache Reihenschaltung von zwei Filtern 3. Ordnung (=36dB/Oktave) habe ich mich noch nicht heran getraut, da ich gelesen habe, dass dies die Grenzfrequenz beeinflusst, jedoch zur Berechnung für diesen Fall keine Formeln gefunden habe. Ich würde mich sehr freuen wenn jemand mit einem Schaltungsbeispiel oder ein paar hilfreichen Links und Tips weiterhelfen kann. Für Eure Bemühungen und Eure Unterstützung vielen Dank im Voraus! Viele Grüße, Michael
Michael W. schrieb: > ich bin auf der Suche nach einem Tiefpass mit hoher Flankensteilheit > (ich vermute 30dB/Oktave) Du musst doch wissen, was du suchst. Eine Flankensteilheit von 30dB/Oktave entspricht abseits der Grenzfrequenz einem Tiefpass 5.ter Ordnung. Im Übergangsbereich kann man die Steilheit durch die Wahl des Filtertyps beeinflussen. Besonders Tschebyscheff-Filter haben einen recht steilen Übergang, besitzen aber eine deutliche Welligkeit im Amplitudenfrequenzgang. http://de.wikipedia.org/wiki/Tschebyscheff-Filter
Hallo Wolfgang, Danke für deinen Beitrag. Wolfgang schrieb: > Du musst doch wissen, was du suchst. Eine Flankensteilheit von > 30dB/Oktave entspricht abseits der Grenzfrequenz einem Tiefpass 5.ter > Ordnung. > Für diesen Anwendungsfall glaube ich ist steiler generell besser. Ab welcher Ordnung Aufwand (Bauteile) und Nutzen (Signalverbesserung) nicht mehr in angemessenem Verhältnis stehen müsste ich ausprobieren. 24db/Oktave sind nicht optimal, es geht besser. Auf die -30dB/Oktave komme ich durch die Angabe am "Kill EQ" des bisher verwendeten Mischpultes. > http://de.wikipedia.org/wiki/Tschebyscheff-Filter Danke für den Tip :) Werde mich damit weiter befassen und schauen, ob es mir weiter hilft. Viele Grüße, Michael
Das mit den 30dB/oct ist aus meiner Sicht auch sehr übertrieben. Die Frequenz einer Kickdrum ist ja nicht festgelegt (z.B. Dubstep vs. Metallica). Wenn du es wirklich richtig gut machen willst, brauchst du mehr als nur einen Filter. z.B. Fouriertransformation und Algorithmen, die das Eingangssignal auf Plausibilität prüfen und periodische Signale in mehreren Frequenzbändern erkennen können.
Michael W. schrieb: > ich bin auf der Suche nach einem Tiefpass mit hoher Flankensteilheit > (ich vermute 30dB/Oktave). Nein, bist du nicht. > Ich habe ein PC Programm zur Lichtsteuerung. Um an den Takt zu kommen > werte ich den Pegel am Line-In der Soundkarte des PCs aus und reagiere > auf Peaks. Ich möchte das Musiksignal vor dem Eingang analog filtern und > im Idealfall nur die Bassdrum durchlassen, welche sich soweit ich > recherchieren konnte eben zwischen 80Hz und 120Hz bewegt. Was du in Wirklichkeit suchst, ist ein besseres Programm. Soundkarten samplen typisch mit 44.1kHz Abtastfrequenz. Das ist bei weitem ausreichend, um das Signal digital zu filtern und auszuwerten. Überhaupt ist die Analyse des Signals der Knackpunkt, weil ja auch nicht jede Base-Drum gleich klingt. Allein diese Auswertung ist viel komplizierter als ein reiner Tiefpaß- oder Bandpaßfilter. Oder anders ausgedrückt: wenn ein solcher Filter nötig wäre (ist er aber gar nicht) dann wäre er trivial in Software realisierbar. Dein Problem ist nicht die Hardware, sondern die Software.
Hallo Joe, hallo Axel, zunächst vielen Dank für eure Beiträge. Joe F. schrieb: > Das mit den 30dB/oct ist aus meiner Sicht auch sehr übertrieben. Ich habe mit dem Kill Equalizer eines DJ Mixers gute Ergebnisse erzielt, dort die Angabe "-30dB". Mit zwei Subwoofer-Frequenzweichen mit je 12dB/Oktave (nach meiner Kenntnis = 24dB/Oktave) ist das Ergebnis deutlich schlechter. Ich glaube daher nicht, dass 30dB/oct übertrieben sind. > Die Frequenz einer Kickdrum ist ja nicht festgelegt (z.B. Dubstep vs. > Metallica). Das ist natürlich richtig, und daher gibt es auch je nach Musik manchmal Schwierigkeiten. Das bisherige Ergebnis kann sich aber bei über 90% der Musik durchaus sehen lassen, insofern glaube ich ist der Ansatz OK. > Wenn du es wirklich richtig gut machen willst, brauchst du mehr als nur > einen Filter. > z.B. Fouriertransformation und Algorithmen, die das Eingangssignal auf > Plausibilität prüfen und periodische Signale in mehreren Frequenzbändern > erkennen können. Natürlich kommt auf Software Seite auch noch etwas an Auswertung, z.B. allein schon um Doppelbässe auszusortieren. Wenn das Audio-Signal keine Höhen und Mitten mehr hat reicht das auch für meinen Zweck schon vollkommen aus. Ich habe auch schon versucht das Audio Signal per Software zu filtern, z.B. mit einem modifizierten Beispielprogramm der "bass.dll" mit FFT. Funktioniert im Ansatz, stürzt aber beim Beenden dauernd ab, daher ist es mühselig das zu entwickeln. Für eigene Ansätze gehen meine Kenntnisse in dem Bereich auch nicht weit genug. Da das Lauflichtprogramm weitestgehend in Echtzeit agieren soll ist eine Langzeitanalyse des Signals zur Erkennung periodischer Signale auch keine Option. Axel Schwenke schrieb: > Michael W. schrieb: >> ich bin auf der Suche nach einem Tiefpass > > Nein, bist du nicht. Da ich sowohl mit dem Problem als auch mit verschiedenen Lösungsansätzen inzwischen durchaus meine Erfahrungen gesammelt habe bin ich durchaus davon überzeugt, dass ein steiler Tiefpass mit gut angepasster Grenzfrequenz mein Problem zufriedenstellend löst. Ich denke also schon, dass ich das suche... >> Ich habe ein PC Programm zur Lichtsteuerung... > Was du in Wirklichkeit suchst, ist ein besseres Programm. Ich habe bisher keine Software gefunden, die zufriedenstellend das realisiert, was ich mir vorstelle. Oft ist es die Steuerung der Effekte an sich, die für mich zu wünschen übrig lässt, meistens auch die Benutzerfreundlichkeit oder einfach der Preis. Daher habe ich selbst ein Programm geschrieben. Auch mit der Taktung bin ich vollkommen zufrieden, abgesehen von dem Aufwand mit dem externen Mixer. > Soundkarten samplen typisch mit 44.1kHz Abtastfrequenz. Das ist bei > weitem ausreichend, um das Signal digital zu filtern und auszuwerten. Wie oben geschrieben habe ich schon versucht das per Software anzugehen. Ich sehe hier aber den Aufwand höher als im Löten eines analogen Tiefpasses. > Überhaupt ist die Analyse des Signals der Knackpunkt, weil ja auch nicht > jede Base-Drum gleich klingt. Allein diese Auswertung ist viel > komplizierter als ein reiner Tiefpaß- oder Bandpaßfilter. Das ist richtig. Daher kommt in der Software natürlich auch noch etwas an Verarbeitung und Auswertung. Bei Audio Signal ohne Höhen udn Mitten reicht es bei über 90% der Musik auch für über 90% Schlagerkennung - für mich ausreichend. Es wird aber so oder so nie möglich sein alles korrekt zu verarbeiten. 100% schaffen selbst die tollsten "Digital Vinyl Systems" nicht, und das obwohl sie die ganze Spur im Voraus analysieren können. > Oder anders ausgedrückt: wenn ein solcher Filter nötig wäre (ist er aber > gar nicht) dann wäre er trivial in Software realisierbar. Der Filter ist zwar nicht nötig, für mich aber augenscheinlich der einfachste Weg. > Dein Problem ist nicht die Hardware, sondern die Software. Auch wenn die Software das Problem ist, kann die Hardware die Lösung sein ;) Vielleicht hat jemand einen Link zu einem Tief- oder Bandpass 5. Ordnung oder höher mit Formeln zur Auslegung. Damit wäre mir sehr geholfen. Trotzdem Danke für die bisherigen Bemühungen! Viele Grüße, Michael
Michael W. schrieb: > Vielleicht hat jemand einen Link zu einem Tief- oder Bandpass 5. Ordnung > oder höher mit Formeln zur Auslegung. Damit wäre mir sehr geholfen. Ich kann mich nur wiederholen: ein Tiefpaß oder auch Bandpaß ist digital ein relativ triviales Unterfangen. Wenn du da sowieso eine Soundkarte als AD-Wandler und einen PC mit praktisch unbegrenzter Rechenleistung hast, ist es vollkommen unsinnig, das analog aufbauen zu wollen [1] Lies ein beliebiges Einsteigerbuch über digitale Signalverarbeitung und aus-die-Maus. Oder starte hier: https://de.wikipedia.org/wiki/FIR-Filter Andererseits wäre die logischste Herangehensweise an dein Problem, das Eingangssignal per FFT zu transformieren und dann das Base-Drum Signal aus dem Spektrum zu extrahieren. Und dann braucht man gar kein extra Filter mehr, wenn man entweder die hochfrequenten Spektralanteile ignoriert oder (besser) sie gar nicht erst berechnet. [1] wie ich in einem Nachbarthread schon ausgeführt habe, solltest du dich von meiner (IMHO qualifizierten) Einschätzung deines Vorhabens als "wenig erfolgversprechend" nicht abhalten lassen. Mach es halt. Am Ende lernt man aus den eigenen Fehlern doch am meisten. Lernen durch Schmerz nennt ein Kumpel diesen Modus des Erkenntnis- gewinns. Die meisten Leute kommen irgendwann darauf, daß das Leben zu kurz ist, um jeden Fehler selber zu machen. Aber vielleicht bist du ja keiner von denen.
Michael W. schrieb: > Für diesen Anwendungsfall glaube ich ist steiler generell > besser. Ab welcher Ordnung Aufwand (Bauteile) und Nutzen > (Signalverbesserung) nicht mehr in angemessenem Verhältnis > stehen müsste ich ausprobieren. Naja, ein (aktives RC-)Filter 5. Ordnung erfordert einen Doppel-OPV und etwas Hühnerfutter. Das ist kein so wahnsinniger Aufwand. Alle Teile zusammen kosten schätzungsweise unter 5 Euro. Der Hauptaufwand liegt in der Berechnung, aber dafür gibt es Programme (auch online). > 24db/Oktave sind nicht optimal, es geht besser. Auf die > -30dB/Oktave komme ich durch die Angabe am "Kill EQ" des > bisher verwendeten Mischpultes. Hmmm... also ich würde die Steilheit im Übergangsbereich nicht übertreiben. Man kann (nahe der Grenzfrequen) auch 100dB je Oktave erzielen, aber das ist nicht empfehlenswert: Das Filter verzögert das Signal, und zwar verzögert es verschiedene Frequenzen verschieden stark (= nicht konstante Gruppenlaufzeit). Je steiler der Übergang wird, desto stärker sind auch diese Unterschiede. >> http://de.wikipedia.org/wiki/Tschebyscheff-Filter > > Danke für den Tip :) Werde mich damit weiter befassen und > schauen, ob es mir weiter hilft. Es ist aus Wolfgangs (korrekter) Darstellug vielleicht nicht ganz deutlich geworden: Ein Tschebyscheff-Filter 5. Ordnung hat im Übergangsbereich einen (sehr viel) steileren Abfall als 30dB/Oktave. Der Preis dafür ist die schlechte Gruppenlaufzeit. Ein Butterworth-Filter 5. Ordnung hat oberhalb der Grenzfrequenz gleichmäßig 30dB/Oktave, dafür ist das Laufzeitverhalten besser. Ich kann nicht abschätzen, ob das für Deine Anwendung wichtig ist.
Axel Schwenke schrieb: > Die meisten Leute kommen irgendwann darauf, daß das Leben > zu kurz ist, um jeden Fehler selber zu machen. Und mancher lernt auch irgendwann, dass für den anderen das richtig sein kann, was für einen selbst ein Fehler wäre.
Reinier Z. schrieb: > Axel Schwenke schrieb: > >> Die meisten Leute kommen irgendwann darauf, daß das Leben >> zu kurz ist, um jeden Fehler selber zu machen. > > Und mancher lernt auch irgendwann, dass für den anderen das > richtig sein kann, was für einen selbst ein Fehler wäre. Und wenn man diese beiden Postulate im Hinterkopf behält, kommt man drauf, dass das Leben zu kurz ist, um immer andere Leute alles richtig machen zu lassen. ;-)
Michael W. schrieb: > en konnte eben zwischen 80Hz und 120Hz bewegt. Meine strahlt von 40Hz bis 400Hz! Joe F. schrieb: > um immer andere Leute alles richtig machen zu lassen. Das Beste ist immer noch, andere alles falsch machen zu lassen, um dann selbst besser zu sein!
Moin, z.B.: http://www.beis.de/Elektronik/Filter/ActiveLPFilter.html Gruppenlaufzeit+Phasenverhalten und Ripple in Durchlass- oder Sperrbereich sind fuer diese Anwendung voellig wurscht, also ruhig 'nen Tschebyscheff mit 3..6dB Ripple (oder Cauer, wenn man's schaltungstechnisch hinkriegt) nehmen. Gruss WK
Guter link! Aber: Wie genau müssen die Werte da sein? Da werden enorm krumme Dinger ausgerechnet, obwohl ich eine E-Reihe selektiert habe. Von der Theorie nämlich müssten sich E-Bauteile vorgeben lassen und nur einige Reste wären ausserhalb und zusammenzusetzen.
Moin, Je steilflankiger, desto genauer. In dem Fall hier wuerd' ich aber davon ausgehen, dass grosszuegiges Runden auf die naechsten Werte keine grossen Probleme machen wird. Natuerlich verbiegen sich dann die Filterkurven, aber das sollte keinen kratzen, wenn man nur die BPM haben will. Gruss WK
http://www.mikrocontroller.net/articles/Schaltungssimulation#AADE_Filter_Design aade für rein passive LC-Filter, für 80 Hz werden die Induktivitäten schon recht groß. FilterPro v3.1 is the final version of the FilterPro active filter design software. http://www.ti.com/lsds/ti/analog/webench/webench-filters.page#active-filter not recommended for new designs, ersetzt durch "Webbench"
Wie schon Andere schrieben, ist ein passiver Filter unter den gegebenen Bedingungen eher nur theoretisch als praktisch machbar. Ein aktiver Filter kommt durchaus in Frage. Zur Dimensionierung wies derguteweka schon auf http://www.beis.de/Elektronik/Filter/ActiveLPFilter.html hin. Zugegeben, das ist ein bisschen Eigenwerbung, denn die Seite ist von mir, aber sie passt perfekt. Um den Einfluss von Nennwertabweichungen der Bauteile oder bei der Verwendung von Werten, die nur nahe beim Idealwert liegen, abzuschätzen, empfehle ich eine Simulation. LT-Spice ist sehr populär, ich verwende allerdings SiMetrix Intro. Bei einem Filter 5ter Ordnung muss man schon ziemliche genaue Werte verwenden. Wenn du die Möglichkeit hast, digital zu filtern, würde ich dazu raten. Bei FIR-Filtern und so niedrigen Frequenzen würde der Filter wahrscheinlich unangenehm lang. Wie ein digitaler IIR-Filter aufgebaut ist, findest du in http://www.beis.de/Elektronik/Filter/AnaDigFilt/AnaDigFilt.html (auch von mir), und wenn du die Koeffizienten für einen bestimmten, aus dem analogen Original abgeleiteten IIR-Filter berechnen willst, gibt es dazu auch ein Programm, mit dem das sehr bequem geht. Ein Tipp dazu: Sowohl die Koeffizienten der Filter als auch die Signale müssen wahrscheinlich in Double-Float berechnet werden, sonst könnte es bei einem solchen IIR-Filter zu groben Rechenfehlern kommen. Genau kann ich das aber nicht so einfach abschätzen. In der Literatur findet man dann Aussagen wie diese: "Digitale IIR Filter höherer Ordnung tendieren zur Instabilität". Das ist Quatsch, wenn man genau genug rechnet. Ich habe schon durchstimmbare IIR Audio-Tief- und Hochpässe 20er Ordnung mit Abtastfrequenzen > 2 * 10^4 * Grenzfrequenz realisiert.
Hallo zusammen! vielen Dank für die vielen produktiven Beiträge die noch gekommen sind. Habe jetzt viele Infos, die mir denke ich gut weiterhelfen. Die muss ich jetzt erst einmal abarbeiten, habe im Moment aber familiäre Prioritäten. Ich melde mich wieder, sobald ich etwas auf die Reihe bekommen oder weitere Fragen habe. Vielen Dank nochmal für die Hilfe :) Viele Grüße, Michael
Michael W. schrieb: > Wie oben geschrieben habe ich schon versucht das per Software anzugehen. > Ich sehe hier aber den Aufwand höher als im Löten eines analogen > Tiefpasses. Was? Der analoge Tiefpass besteht aus Bauteilen die umständlich zusammengebaut werden müssen, sie müssen beschafft werden, kosten Geld, sie nehmen physikalischen Raum ein. Der Softwaretiefpass hingegen kostet kein Geld, nimmt keinen zusätzlichen Raum ein, muss nicht für jedes Exemplar erneut zusammengebaut werden. Die Fähigkeit zu filtern wohnt dem PC bereits inne, sie brach liegen zu lassen und stattdessen umständlich einen externen Filter dranzubauen wäre zutiefst unlogisch und jeder der das Werk später betreachtet würde sich fragen: Warum um alles in der Welt? Es wäre ungefähr so als würdest Du manuell gebrühten und gefilterten Kaffee in die Kaffeemaschine kippen und diese dann ohne Filtertüte einmal durchlaufen lassen. Man würde sich fragen: WTF???
Wenn das Signal im PC gebraucht wird, ist internes Filtern sicher gut. Aber: Wenn man auf diese Weise eine sub woofer ansteuern möchte, dann fängt man sich bei der Ausgabe wieder HF ein. Bei einem analogen ist das weg. Vergesst mir die Analoge Technik nicht.
Audio Phil schrieb: > Aber: Wenn man auf diese Weise eine sub woofer ansteuern möchte Er will doch nur den Bass extrahieren für seine Lichtorgel.
:
Bearbeitet durch User
Thread beobachten
Seitenaufteilung abschaltenBitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.