Difference between revisions of "Why Do You Need Time Correct Speakers?"

(→‎Impulse in der Musik)
(Artikel als "Löschkandidat" gekennzeichnet: Keine Beschreibung eines spezifischen Gerätes, Eher Werbung)
 
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== Historische Entwicklung des Hörens ==
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== Historical development of hearing ==
  
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Im Laufe von Jahrmillionen der Evolution hat sich das Gehör von Lebewesen auf zwei Aspekte hin optimiert: Beute orten und Gefahr erkennen. In beiden Fällen spielt der impulsartige Charakter von akustischen Signalen, d.h. die Transienten, die entscheidende Rolle. Entsprechend wertet das Gehör als erstes jene Signalanteile zur Bewertung und groben Ortung von Signalen aus, die allgemein als „erste Wellenfront“ bezeichnet werden. Für das Lautstärkeempfinden sind die Transienten ''(Einschwingvorgänge)'' von besonderer Bedeutung.
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Over millions of years of evolution, the hearing of living things has optimized for two aspects: Locating prey and detecting danger. In both cases, the impulsive character of acoustic signals, i.e. transients, plays the decisive role. Every natural sound event begins with a sound, a transient. These transients contain a broad spectrum of pitches.
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Die Nervensignalrate des Hörsinns ''(Nervenimpulse vom Gehör zum Gehirn)'' ist innerhalb der ersten Sekunden-Bruchteile eines Schallereignisses ''(dem Einschwingen)'' etwa 30-fach höher als bei den folgenden ausschwingenden Klängen. Dies ist die Folge der evolutionären Entwicklung des Gehörs mit der überlebenswichtigen Anforderung, mit extrem hoher Aufmerksamkeit auf abrupte Veränderungen zu reagieren, was eindeutig belegt, wo der Hörsinn seine höchste Empfindlichkeit hat. Erstaunlich ist, dass diese Signale innerhalb von nur ca. 10 Mikrosekunden ausgewertet werden. Diese Zeit umgerechnet in eine Frequenz (mit der Formel f = 1/t) ergibt eine Frequenz von 100.000 Herz!<br />
 
  
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=== Der knackende Zweig ===
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Accordingly, the auditory system first evaluates those signal components for the evaluation and rough localization of signals, which are generally referred to as the "first wave front". The transients ''(transient processes)'' are of particular importance for the perception of loudness.
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Ein Zitat der Firma Manger (Hersteller des Mangerwandlers):<br />
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The nerve signal rate of the auditory sense ''(nerve impulses from the auditory system to the brain)'' is about 30 times higher within the first fractions of a second of a sound event ''(the transient)'' than for the following decaying sounds. This is the result of the evolutionary development of hearing with the survival requirement to respond with extremely high attention to abrupt changes, clearly demonstrating where the sense of hearing has its highest sensitivity. It is astonishing that these signals are evaluated within only about 10 microseconds. This time converted into a frequency (with the formula f = 1/t) results in a frequency of 100,000 hearts!<br />  
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''"Im 10- bis 100-Mikrosekundenbereich werden die Schallwerte dem Gehirn direkt ohne Wandlerwellen-Laufzeit zur Richtungs- und Charakterbestimmung signalisiert. Trotz des stattfindenden Erkennens des Schalls entsteht noch kein tonales Klang-Hören. Die schnellstmögliche Schallerkennung hat stattgefunden. (Alarmmeldung)."''<br />
 
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Für die herausragenden Transienten gibt es die maximal erhöhte Aufmerksamkeit des Gehörs nebst dessen Fähigkeit, diese Transienten dem Gehirn noch vor der Frequenzanalyse zu signalisieren. Und das geschieht schon, bevor die "Wanderwelle" die Basilarmembran durchläuft und unabhängig davon! Als anschauliches Beispiel dient dazu das Knacken eines Zweiges - eine natürliche Transiente. Oder auch das Händeklatschen oder das feine Klicken einer kleinen Glasperle, die auf einem Steinfußboden aufprallt. Diese Schallereignisse bestehen aus einer extrem kurzzeitigen Impulsstruktur. Berechnet man das äquivalente Frequenzgemisch, aus dem sich diese Schallereignisse zusammensetzen, so liegen die tiefsten darin enthaltenen Frequenzen oftmals oberhalb dessen, was wir bei Hörtests mit Dauertönen überhaupt hören können. Und dennoch hören wir diese Schallereignisse, können sie auch noch voneinander unterscheiden und im frontalen Bereich bis auf ein Grad richtungsgenau und in der Entfernung orten. <br />
 
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Impulsstrukturen mit Frequenzanteilen bis hinab in den Mitteltonbereich sind im akustischen Sinne unser täglich Brot. Sie bilden für das menschliche Hörorgan den für das Erkennen und Orten wesentlichen Schallanteil. Sie beinhalten bei natürlichen Schallereignissen die höchsten Amplituden. Hier ist die Empfindlichkeit des Gehörs am weitesten ausgeprägt. Das hat sich evolutionär so herausgebildet, es macht für uns den größten Sinn. Die Erkennung und Ortungsfähigkeit lässt in Richtung Bassbereich zunehmend nach und verschwindet im Tiefbassbereich nahezu. Brechen wir hingegen mehrere ca. 1 cm dicke, kurze, trockene Zweige, so klingt jedes Knacken anders und die Ortung funktioniert einwandfrei. Ein solches Geräusch, bei den darin fehlenden tieffrequenten Anteilen, löst die zur Frequenzanalyse in der Basilarmembran erforderliche Wanderwelle gar nicht aus. Wir hören, orten und charakterisieren einen knackenden Zweig ohne Frequenzanalyse, allein durch das Erkennen von Transienten! Will man Rückschlüsse auf die Hörbarkeit von etwas ziehen, so kommt man um die Schallstrukturanalyse nicht herum. Wir können den "Klangunterschied" verschiedener knackender Zweige hören, wir hören dementsprechend den "Klangunterschied" verschiedener Transienten.<br />
 
  
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Die mit Abstand größten Probleme, einer Signalstruktur zu folgen, hat nicht die Elektronik einer Wiedergabekette, sondern die elektroakustischen Wandler (im Volksmund ''Lautsprecher'' genannt). Das ständig erneute Einschwingen auf die nächstfolgende Signalform ist für Lautsprecher fast ausnahmslos unmöglich. In weiten Bereichen der Übertragungsbandbreite können nicht einmal einfachste Signalformen reproduziert werden. Das asynchrone Einschwingen von Lautsprecherchassis innerhalb eines Lautsprechers führt zu starken, teilweise sogar einhundertprozentigen Verzerrungen von Impulsen.  
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=== The cracking branch ===
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Jedes derartige Lautsprechermodell erzeugt eine ihm eigene künstliche Impulsstruktur.
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A quote from Manger (manufacturer of the Manger transducer):<br />
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Der Klang der Impulswiedergabe der verschiedenen Lautsprechermodelle unterscheidet sich in etwa so wie der Klang der verschiedenen oben genannten Zweige.
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''"In the 10- to 100-microsecond range, sound values are signaled directly to the brain without transducer wave propagation time for direction and character determination. Despite the recognition of sound taking place, tonal sound hearing does not yet occur. The fastest possible sound detection has taken place. (Alert)."'<br />
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Es wird im gewissen Sinne sogar so etwas wie eine Gleichheit erzeugt, da die Reaktion auf unterschiedliche Impulse, wie z.B. die knackenden Zweige, zu weitgehend ähnlichen, künstlich durch Asynchronität hervorgerufenen Druck-Zeit-Strukturen führt.
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For the prominent transients, there is the maximum heightened attention of the auditory system along with its ability to signal these transients to the brain even before frequency analysis. And this happens even before the "travelling wave" crosses the basilar membrane and independently! The cracking of a twig - a natural transient - serves as an illustrative example. Or also the clapping of hands or the fine click of a small glass bead bouncing on a stone floor. These sound events consist of an extremely short-lived impulse structure. If we calculate the equivalent frequency mixture that makes up these sound events, the lowest frequencies contained therein are often above what we can hear at all in hearing tests with continuous tones. And yet we can hear these sound events, distinguish them from one another and locate them in the frontal range with directional accuracy to within one degree and at a distance. <br />
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Dabei geht der ursprüngliche Klangcharakter der Schallereignisse verloren.
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Impulse structures with frequency components down to the midrange are our daily bread in the acoustic sense. For the human auditory organ, they form the essential sound component for recognition and location. They contain the highest amplitudes in natural sound events. This is where the sensitivity of the auditory system is most pronounced. This has evolved evolutionarily, it makes the most sense to us. The recognition and localization ability decreases increasingly towards the bass range and almost disappears in the low bass range. If, on the other hand, we break several short, dry twigs about 1 cm thick, each crack sounds different and the locating ability works perfectly. Such a noise, with the low-frequency components missing in it, does not trigger the travelling wave required for frequency analysis in the basilar membrane at all. We hear, locate and characterize a crackling branch without frequency analysis, just by detecting transients! If we want to draw conclusions about the audibility of something, we cannot avoid sound structure analysis. We can hear the "sound difference" of different cracking branches, we hear accordingly the "sound difference" of different transients.<br />
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<br /> Die folgenden Artikel (rechts) aus ''Biologie in unserer Zeit, 1996'', beschreiben weitere Hintergründe über die Funktion des Gehörs.
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| [[Datei:P 0101.jpg]]<br />
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By far the greatest problems in following a signal structure are not encountered by the electronics of a reproduction chain, but by the electro-acoustic transducers (popularly called ''loudspeakers''). The constant re-tuning to the next signal shape is almost without exception impossible for loudspeakers. In wide ranges of the transmission bandwidth, not even the simplest signal shapes can be reproduced. The asynchronous transient response of loudspeaker drivers within a loudspeaker leads to strong, sometimes even one hundred percent distortion of impulses.  
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''[[Myro Musikus]]''<br />
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Each such loudspeaker model generates its own artificial impulse structure.
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The sound of the impulse reproduction of the various loudspeaker models differs in much the same way as the sound of the various branches mentioned above.
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In fact, in a certain sense, something like sameness is produced, since the response to different impulses, such as the cracking branches, results in largely similar pressure-time structures artificially produced by asynchrony.
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In the process, the original sonic character of the sound events is lost.
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<br /> The following articles (right) from ''Biology in Our Time, 1996'', describe further background on the function of hearing.
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''[[File:P 0101.jpg]]<br />
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''[[Myro Musikus 2006]]''<br />
 
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Datei:Teil1.pdf|Biophysik des Gehörs, Teil 1 (4,6 MB)
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File:Part1.pdf|Biophysics of hearing, part 1 (4,6 MB)
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Datei:Teil2.pdf|Biophysik des Gehörs, Teil 2 (3,9 MB)
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File:Part2.pdf|Biophysics of hearing, part 2 (3,9 MB)
 
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=== Impulse in der Musik ===
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=== Impulses in music ===
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Eingeschwungene Zustände wiederzugeben ist das, was heutige "sowieso schon gute Lautsprecher" einigermaßen gut beherrschen. Das ist aber nur ein Teil des Musikgeschehens. Wir hören jedoch Sprache, Geräusche und Musik. Deren Schallstruktur ist gekennzeichnet durch ständig wechselnde dynamische Schalldruckereignisse. Auch hier gilt: Nichts ist stetiger als die Veränderung! Musik und andere Schallereignisse sind geprägt durch sprunghafte Wechsel, Einschwingvorgänge, Transienten. Musikinstrumente wie beispielsweise Schlagzeuge, Glockenspiele, gezupfte Saiteninstrumente oder Klavier und Flügel erzeugen zahlreiche impulsartige Signale, und selbst weich gespielte Instrumente, wie beispielsweise Geigen, können beim Anspielen des ersten Tons ebenfalls zuerst ein impulsartiges Signal erzeugen. Die Signalformen der Schalldruckereignisse variieren schnell und derart stark, dass Wiederholungen praktisch nicht vorkommen. Eine technisch bedingte Gegenphasigkeit von Obertönen zu Grundtönen oder von Obertönen zu anderen Obertönen erzeugt immer eine veränderte Schall-(Klang)struktur. Für die Form der Schallkurven ist es wesentlich, ob sich Obertöne addieren oder subtrahieren. Es entsteht dabei eine andere Wellenstruktur. Und wir hören diese Charakteristik von Wellenstrukturen. Bei Obertönen am oberen Spektrum dürfte das weniger relevant werden, da dort die Auflösung durch unser Hörorgan nachlässt. Die Komponenten einer Schallreproduktionsanlage müssen daher die Fähigkeit besitzen, diese sich ständig ändernden Signalformen zu übertragen, in elektrischer und akustischer Form. Eingeschwungene, quasi-statische Zustände kommen praktisch nicht vor. <br />
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''"To reach the source, one must swim against the current."''<br>
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Chinese proverb
  
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Wenn der Lautsprecher die ersten Halbwellen nicht rekonstruieren kann, dann verfehlt man die lautesten Stellen in der Musik. Eingeschwungene Töne gibt es bei natürlicher Musik nahezu ausnahmslos im Ausklingen von Tönen. Diese sind im Verhältnis zum Einschwingen leise und für das Erkennen und räumliche Ortung kaum von Bedeutung. Musik ist auch Rhythmus, lebt von der Impulsdynamik. In der Musik, genauso bei natürlichen Umgebungsgeräuschen, z.B. in einem Film, erkennen und orten wir Schallquellen und Reflexionen, erhalten Information über Räume und Distanzen durch die zeitliche Kohärenz der Ereignisse. Das ist akustische Dreidimensionalität. Perfektes Übertragungsverhalten des Lautsprechers von Impulsen im Zeitbereich trägt demnach entscheidend zu einer authentischen Wiedergabe von Musik bei.<br />
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Reproducing transient states is what today's "already good speakers" do reasonably well. But that is only part of what we hear in music. However, we hear speech, noises and music. Their sound structure is characterized by constantly changing dynamic sound pressure events. Here, too, nothing is more constant than change! Music and other sound events are characterized by erratic changes, transients. Musical instruments such as drums, glockenspiels, plucked string instruments or upright and grand pianos generate numerous impulse-like signals, and even softly played instruments such as violins can also initially generate an impulse-like signal when the first note is played. The waveforms of the sound pressure events vary rapidly and to such an extent that repetitions are practically non-existent. A technically conditioned antiphase from overtones to fundamental tones or from overtones to other overtones always produces a changed sound (tone) structure. For the shape of the sound curves it is essential whether harmonics are added or subtracted. The result is a different wave structure. And we hear this characteristic of wave structures. This should be less relevant for overtones at the upper end of the spectrum, because there the resolution by our hearing organ decreases. The components of a sound reproduction system must therefore have the ability to transmit these constantly changing signal forms, in electrical and acoustic form. Steady, quasi-static states practically do not occur.  
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Die meisten Lautsprecher jedoch erzeugen beim Einschwingen Verzerrungen in Größenordnungen, die wir bei anderen Geräten nicht tolerieren würden. Bei einem Digital-Analog-Wandler verlangen wir zum Beispiel die Bit-genaue Wandlung der Musikdaten. Die meisten Lautsprecher hingegen verzerren Einschwingvorgänge in einer Größenordnung, die einem digitalen Daten-Blackout gleicht. Bereits die erste hundertstel Sekunde des Einschwingvorgangs beinhaltet beim CD-Format 7056 Nullen und Einsen, bei  24 Bit / 192 kHz sind es sogar 46080 Bits, welche sie beim Einschwingen sozusagen beliebig durcheinander würfeln. Sie erzeugen damit künstliche und falsche Schallwellen, welche nicht der Musikaufnahme entsprechen.  
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''[[Myro Floor Monitor]]''
 
''[[Myro Floor Monitor]]''
 
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'''Das folgende Zitat ist dem Buch "Hifi hören", Vogel Verlag, 1979, von Heinz Josef Nisius entnommen:'''
 
  
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''"Meß- und Hörvergleiche zeigen, dass das Impulsverhalten von Lautsprechern im Hinblick auf höchstmögliche Klangqualität gegebenenfalls wichtiger ist als ein auf ± 2 dB linearisierter Amplitudenfrequenzgang, gleichwohl dieser nicht unwichtig und auch eine Voraussetzung für gutes Impulsverhalten ist. Überspitzt formuliert kann man sagen, dass Impulstreue mit das wichtigste, zumindest das am schwersten zu erfüllende Qualitätskriterium eines Lautsprechers ist. Gleiches gilt auch für Tonabnehmer und Verstärker; beim Verstärker ist es allgemein anerkannt, beim Lautsprecher jedoch nicht.''<br />
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If the speaker can't reconstruct the first half-waves, then you miss the loudest parts of the music. Transient tones almost invariably exist in the decay of tones in natural music. These are quiet in relation to the attack and are of little importance for recognition and spatial localization. Music is also rhythm, it lives from impulse dynamics. In music, just as in natural ambient sounds, e.g. in a film, we recognize and locate sound sources and reflections, receive information about spaces and distances through the temporal coherence of events. This is acoustic three-dimensionality. Perfect transmission behaviour of the loudspeaker of impulses in the time domain thus contributes decisively to an authentic reproduction of music.<br />
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Most loudspeakers, however, produce distortion during transient response in orders of magnitude that we would not tolerate in other devices. With a digital-to-analog converter, for example, we demand bit-perfect conversion of the music data. Most loudspeakers, on the other hand, distort transients on a scale that resembles a digital data blackout. Already the first hundredth of a second of the transient contains 7056 zeros and ones in the CD format, at 24 bit / 192 kHz it is even 46080 bits, which they jumble arbitrarily during the transient, as if one would make a CRAP from the word CARP. These loudspeakers thus produce artificial and false sound waves, which do not correspond to the music recording. In contrast to the influences of digital formats on the signal structure, loudspeakers produce a different, loudspeaker-typical structure. The loudspeaker is also most likely to have its own sound. However, it does not follow from this that it does not matter whether a loudspeaker converts correctly or not. Just like a D/A converter, a loudspeaker is also a transducer, an electro-acoustic transducer, with the same claim to the fulfilment of its task.<br />
  
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''Dass das Impulsverhalten, also das Ein- und Ausschwingverhalten von Lautsprechern, von ausschlaggebender Bedeutung für seine Klangqualität ist, wird erkennbar, wenn man eine monaurale Klavier-Tonbandaufnahme „falsch herum“, von hinten nach vorn abspielt. Auch lang ausgehaltene Akkorde sind dann nicht mehr als Klavierklang zu identifizieren, obwohl, insgesamt gesehen, frequenzamplitudenstatistisch „alles stimmt“. Allerdings sind die zeitlichen Zusammenhänge von Frequenz und Amplitude durcheinandergeraten. Und das verfälscht den Klang."''
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Maximum resolving power is essentially achieved by five design features:<br />
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== Die Natur der Klänge ==
 
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Natürliche Schallereignisse gründen im Prinzip auf der Anregung und dem Ausklingen. Am Beispiel einer Gitarren-Saite kann man den Vorgang gut beschreiben. Die Anregung der Saite erfolgt durch die Bewegungsenergie eines Fingers oder eines Plektrons. Die resulierende Initialschwingung der Saite ist ein Geräusch, das im wesentlichen von der Anschlagcharakteristik (Geschwindigkeit, Intensität, Ort) bestimmt wird; der Vorgang startet mit der Transiente des Einschwingvorganges. Das ist die erste Halbwelle, die keine reine Sinushalbwelle darstellt sondern ein Frequenzgemisch mit vielen sehr schnellen (Hochfrequenten) Schallanteilen. Das sieht einer Sinushalbwelle jedoch zum verwechseln ähnlich. Es ist die schnelle Anstiegsflanke, erzeugt durch den Fingerschlag des Gitarristen. Unmittelbar nach der Anregung zwingt das Feder-Masse-System der Saite die Schwingungsfrequenz in Richtung der Resonanzfrequenz der Saite. Erst nach zwei, drei Einschwingimpulsen schwingt die Gitarrenseite in Richtung der Resonanz der Seite aus, bis der Ton verklungen ist bzw. die Seite erneut angezupft wird.  Die Schwingungsenergie wird zudem auf dem Gitarrenkorpus übertragen und regt dort weitere Resonanzen an. Die ersten Schallwellen des Vorganges erreichen dessen maximale Lautstärke, wohingegen die nachfolgenden Schwingungen in Richtung der Resonanz der Seite deutlich kleinere Amplituden (eine geringere Lautstärke) beinhalten.<br />
 
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All dies repräsentiert in der Summe den charakteristischen Klang dieses Instruments und die Spielweise des Musikers. Je nach Dämpfung der Saite klingt die Schwingung schnell oder langsam aus. Die Einschwingvorgänge, auch Transienten genannt, beinhalten die höchsten Spitzenamplituden (Schallpegelmaxima) innerhalb der Musik. Sie sind vielfach lauter als das Ausklingen. Die Transienten haben für die auditive Wahrnehmung eine herausragende Bedeutung. Sie sind maßgeblich für die Erkennung und Ortung von Schallereignissen. Ein Dauerton lässt sich praktisch nicht lokalisieren. Erst wenn einem Dauerton Transienten hinzugefügt werden, auch von sehr geringer Intensität (wie z.B. bei Verzerrungen), ist eine Ortung möglich. Wir orten Schallereignisse anhand ihrer Einschwingvorgänge. Daher ist es verständlich, dass sich bei der Lautsprecherwiedergabe eine möglichst richtige Wandlung der Einschwingvorgänge derart stark auf die räumliche Abbildung auswirkt.<br />
 
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Jeder neue Ton, jeder Laut einer Stimme, jede Note beginnt mit einer Transiente. Musik ist ein Transienten-Feuerwerk. Das macht die korrekte Reproduktion der Einschwingvorgänge so wichtig. Dauertöne unterschiedlicher Instrumente unterscheiden sich oft so wenig, so dass eine Unterscheidung der Instrumente nicht gelingt. Die Charakteristik der Einschwingvorgänge ist essentiell für das Erkennen und Orten von Schallquellen.
 
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Die wenigen Lautsprecher weltweit, die derart wandeln können, klingen darum impulsdynamischer, reiner, räumlich richtiger und authentischer. Fachmännisch betrachtet gehört die richtige Wandlung von Transienten zu der richtigen Übertragungsfunktion eines Lautsprechers, aber die Realisation dieses Anspruchs ist "nicht so einfach".<br />
 
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Die besondere Bedeutung der Einschwingvorgänge gründet zudem darin, dass unter Wohnraumbedingungen nur ein sehr kurzes Zeitfenster existiert, in dem wir den musikalischen Inhalt der Tonaufzeichnungen ungestört hören können. In einem typischen Hörraum vergehen weniger als 2 ms, bis die ersten Reflexionen dem ungetrübten Hörgenuss ein Ende bereiten. Danach hören wir eine Interaktion von Direktschall und Indirektschall (Reflexionen).
 
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# Accurate transmission path with fast power amplifiers with load-matched or load-independent damping.
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Torsionally stiff speaker cones (beryllium, diamond, ceramic, titanium/aluminium/magnesium, hexacone, HDA) with clearly correctable resonance behaviour, as constant as possible at all angles. 
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Timed transient response with correct summation, linear phase in the pickup areas, wide transmission range with minimum phase rotations at the transmission ends; damping of all resonances for fast, uniform decay
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# Homogeneous radiation (only one main radiation lobe and 3rd fulfilling)<br />
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# Mechanical stability / damping of all components that are excited to oscillate (cabinet, crossover, cable, amplifier, etc.)
  
  
 
<''zurück: [[Myroklopädie]]''><br />
 
<''zurück: [[Myroklopädie]]''><br />
 
<''zurück: [[Myro]]''>
 
<''zurück: [[Myro]]''>

Latest revision as of 13:18, 31 October 2020

Template:Delete candidate

Historical development of hearing[edit]

Over millions of years of evolution, the hearing of living things has optimized for two aspects: Locating prey and detecting danger. In both cases, the impulsive character of acoustic signals, i.e. transients, plays the decisive role. Every natural sound event begins with a sound, a transient. These transients contain a broad spectrum of pitches.

Accordingly, the auditory system first evaluates those signal components for the evaluation and rough localization of signals, which are generally referred to as the "first wave front". The transients (transient processes) are of particular importance for the perception of loudness. The nerve signal rate of the auditory sense (nerve impulses from the auditory system to the brain) is about 30 times higher within the first fractions of a second of a sound event (the transient) than for the following decaying sounds. This is the result of the evolutionary development of hearing with the survival requirement to respond with extremely high attention to abrupt changes, clearly demonstrating where the sense of hearing has its highest sensitivity. It is astonishing that these signals are evaluated within only about 10 microseconds. This time converted into a frequency (with the formula f = 1/t) results in a frequency of 100,000 hearts!

The cracking branch[edit]

A quote from Manger (manufacturer of the Manger transducer):
"In the 10- to 100-microsecond range, sound values are signaled directly to the brain without transducer wave propagation time for direction and character determination. Despite the recognition of sound taking place, tonal sound hearing does not yet occur. The fastest possible sound detection has taken place. (Alert)."'
 For the prominent transients, there is the maximum heightened attention of the auditory system along with its ability to signal these transients to the brain even before frequency analysis. And this happens even before the "travelling wave" crosses the basilar membrane and independently! The cracking of a twig - a natural transient - serves as an illustrative example. Or also the clapping of hands or the fine click of a small glass bead bouncing on a stone floor. These sound events consist of an extremely short-lived impulse structure. If we calculate the equivalent frequency mixture that makes up these sound events, the lowest frequencies contained therein are often above what we can hear at all in hearing tests with continuous tones. And yet we can hear these sound events, distinguish them from one another and locate them in the frontal range with directional accuracy to within one degree and at a distance.
Impulse structures with frequency components down to the midrange are our daily bread in the acoustic sense. For the human auditory organ, they form the essential sound component for recognition and location. They contain the highest amplitudes in natural sound events. This is where the sensitivity of the auditory system is most pronounced. This has evolved evolutionarily, it makes the most sense to us. The recognition and localization ability decreases increasingly towards the bass range and almost disappears in the low bass range. If, on the other hand, we break several short, dry twigs about 1 cm thick, each crack sounds different and the locating ability works perfectly. Such a noise, with the low-frequency components missing in it, does not trigger the travelling wave required for frequency analysis in the basilar membrane at all. We hear, locate and characterize a crackling branch without frequency analysis, just by detecting transients! If we want to draw conclusions about the audibility of something, we cannot avoid sound structure analysis. We can hear the "sound difference" of different cracking branches, we hear accordingly the "sound difference" of different transients.

By far the greatest problems in following a signal structure are not encountered by the electronics of a reproduction chain, but by the electro-acoustic transducers (popularly called loudspeakers). The constant re-tuning to the next signal shape is almost without exception impossible for loudspeakers. In wide ranges of the transmission bandwidth, not even the simplest signal shapes can be reproduced. The asynchronous transient response of loudspeaker drivers within a loudspeaker leads to strong, sometimes even one hundred percent distortion of impulses. Each such loudspeaker model generates its own artificial impulse structure. The sound of the impulse reproduction of the various loudspeaker models differs in much the same way as the sound of the various branches mentioned above. In fact, in a certain sense, something like sameness is produced, since the response to different impulses, such as the cracking branches, results in largely similar pressure-time structures artificially produced by asynchrony. In the process, the original sonic character of the sound events is lost. 


 The following articles (right) from Biology in Our Time, 1996, describe further background on the function of hearing.

P 0101.jpg
 Myro Musikus 2006



  • Part1.pdf

    Biophysics of hearing, part 1 (4,6 MB)

  • Part2.pdf

    Biophysics of hearing, part 2 (3,9 MB)




Impulses in music[edit]

"To reach the source, one must swim against the current."
Chinese proverb

Reproducing transient states is what today's "already good speakers" do reasonably well. But that is only part of what we hear in music. However, we hear speech, noises and music. Their sound structure is characterized by constantly changing dynamic sound pressure events. Here, too, nothing is more constant than change! Music and other sound events are characterized by erratic changes, transients. Musical instruments such as drums, glockenspiels, plucked string instruments or upright and grand pianos generate numerous impulse-like signals, and even softly played instruments such as violins can also initially generate an impulse-like signal when the first note is played. The waveforms of the sound pressure events vary rapidly and to such an extent that repetitions are practically non-existent. A technically conditioned antiphase from overtones to fundamental tones or from overtones to other overtones always produces a changed sound (tone) structure. For the shape of the sound curves it is essential whether harmonics are added or subtracted. The result is a different wave structure. And we hear this characteristic of wave structures. This should be less relevant for overtones at the upper end of the spectrum, because there the resolution by our hearing organ decreases. The components of a sound reproduction system must therefore have the ability to transmit these constantly changing signal forms, in electrical and acoustic form. Steady, quasi-static states practically do not occur. 


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Floor monitor.jpg
Myro Floor Monitor

If the speaker can't reconstruct the first half-waves, then you miss the loudest parts of the music. Transient tones almost invariably exist in the decay of tones in natural music. These are quiet in relation to the attack and are of little importance for recognition and spatial localization. Music is also rhythm, it lives from impulse dynamics. In music, just as in natural ambient sounds, e.g. in a film, we recognize and locate sound sources and reflections, receive information about spaces and distances through the temporal coherence of events. This is acoustic three-dimensionality. Perfect transmission behaviour of the loudspeaker of impulses in the time domain thus contributes decisively to an authentic reproduction of music.
Most loudspeakers, however, produce distortion during transient response in orders of magnitude that we would not tolerate in other devices. With a digital-to-analog converter, for example, we demand bit-perfect conversion of the music data. Most loudspeakers, on the other hand, distort transients on a scale that resembles a digital data blackout. Already the first hundredth of a second of the transient contains 7056 zeros and ones in the CD format, at 24 bit / 192 kHz it is even 46080 bits, which they jumble arbitrarily during the transient, as if one would make a CRAP from the word CARP. These loudspeakers thus produce artificial and false sound waves, which do not correspond to the music recording. In contrast to the influences of digital formats on the signal structure, loudspeakers produce a different, loudspeaker-typical structure. The loudspeaker is also most likely to have its own sound. However, it does not follow from this that it does not matter whether a loudspeaker converts correctly or not. Just like a D/A converter, a loudspeaker is also a transducer, an electro-acoustic transducer, with the same claim to the fulfilment of its task.

Maximum resolving power is essentially achieved by five design features:

  1. Accurate transmission path with fast power amplifiers with load-matched or load-independent damping.

Torsionally stiff speaker cones (beryllium, diamond, ceramic, titanium/aluminium/magnesium, hexacone, HDA) with clearly correctable resonance behaviour, as constant as possible at all angles. Timed transient response with correct summation, linear phase in the pickup areas, wide transmission range with minimum phase rotations at the transmission ends; damping of all resonances for fast, uniform decay

  1. Homogeneous radiation (only one main radiation lobe and 3rd fulfilling)
  2. Mechanical stability / damping of all components that are excited to oscillate (cabinet, crossover, cable, amplifier, etc.)


<zurück: Myroklopädie>
<zurück: Myro>

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