Hifi-Portal

Bisher habe ich meine Gedanken zu Lautsprechergehäusen und zu Weichen kundgetan. Nun gibt es aber ganz allgemeine Überlegungen, die man beim Bau von Lautsprecherboxen anwenden sollte. Und es gibt auch einige Ungereimtheiten, die es zu klären gilt.

Die erste Frage ist, welche Art von Lautsprecher man sich vorstellt. Soll es eine Partybox werden oder eine feine Konstruktion für Klassik?
Wie gross darf das Gehäuse werden?

Und was ist wichtig beim Abhören? Soll eine möglichst optimale Abhöre im ganzen Raum gegeben sein oder ist ein kleiner, dafür optimal klingender Sweet-Spot massgebend?

Ist eine passive Variante vorgesehen oder ist für jeden Zweig ein eigener Endverstärker denkbar?

Alle diese Fragen gilt es im Vorfeld zu klären.

Betrachten wir nochmals die Gehäuse, so ist die einfachste Konstruktion die offene Schallwand. Sie soll den akustischen Kurzschluss verhindern, also den Einfluss des rückwärtigen Schalls auf den frontseitigen. Dies gelingt dann, wenn der Umweg von hinten nach vorn länger ist als die halbe Schallwellenlänge. Dies ergäbe eine Unterstützung des vorderen Schalls.

Nehmen wir an, wir würden eine kreisrunde Schallwand verwenden und den Lautsprecher genau ins Zentrum platzieren, so ergäbe sich eine untere Grenzfrequenz, nämlich etwas tiefer als die halbe Wellenlänge, wie soeben erklärt. Mit steigender Frequenz, also etwa bei einer Wellenlänge = Schallwanddurchmesser ergäbe sich wieder eine Auslöschung, das Selbe bei 2 und 3 und 4.... Wellenlängen. Es kommt also zu einer Welligkeit in der Wiedergabe. Bei höheren Frequenzen strahlt der Lautsprecher erstens gebündelt ab (wenn die Membran grösser als etwa die halbe Wellenlänge ist) und zweitens verhindern Korb und Magnet eine rückwärtige Höhenabstrahlung.

Eine solche Welligkeit treffen wir ebenfalls bei der Transmission-Line an, wie auch beim Horn. Bei der TML haben wir einesteils die Helmholz-Resonanz bei einer Kanallänge von ¼ der Wellenlänge. Weiter bildet der Kanal auch eine Umwegleitung, sodass bei halber Wellenlänge eine Unterstützung auftritt, bei einer Kanallänge gleich der Wellenlänge aber kommt es zu einer Auslöschung. Und auch dies wiederholt sich...

Beim Horn sollte es zumindest theoretisch nur zu zwei Resonanzen kommen, nämlich einmal beim Horn-Anfang, bezw. dessen Durchmesser, und zweitens beim Horn-Ende, also der grossen Trichteröffnung. Tatsächlich gibt es da aber eine Vielzahl von Resonanzen und diese Zahl nimmt noch zu, wenn man das Horn aus Platzgründen nicht gestreckt oder leicht und kontinuierlich gebogen baut, sondern mehrfach und jeweils um 180 Grad geknickt konstruiert. Jeder Teilabschnitt hat da seine eigene Resonanz.

Für den Selbstbau ist es vorteilhafter, gerade bei TML und Hörnern auf Bauvorschläge zurückzugreifen, wenn man nicht eine Unzahl an Konstruktionen als „Lehrgeld“ bezahlen will.

An dieser Stelle noch Hinweise zum Horn: Man liest oft von Basshörnern. Dies ist bei entsprechender Grösse möglich (siehe Beitrag zu den Gehäusekonstruktionen), aber wenn man die Konstruktion kleiner wählt, so funktioniert die Kiste im Bass nicht mehr als Horn, sondern als offene Konstruktion.
Zweitens gibt es die Ansicht, dass die Aufstellung z.B. in einer Ecke das Horn verlängert und die Trichteröffnung vergrössert. Tatsächlich aber ist dies in den seltensten Fällen so und damit verstärkt sich die Basswiedergabe so, wie sie sich auch bei einer normalen Box bei Eckaufstellung verstärkt. Jedenfalls wird die Basswiedergabe nur bedingt zu tieferen Frequenzen hin ausgeweitet.
Und drittens hängt der tatsächliche Lautstärkegewinn nicht nur von der Hornkonstruktion ab, sondern in hohem Masse auch vom Treiber, also dem verwendeten Lautsprecher. Das Gleiche gilt auch für Schallzeilen oder andere Mehrfach-Bestückungen.

Jetzt aber zu den konkreten Vorschlägen und ihren Unterschieden.


Der erste Unterschied bezieht sich auf die Frage, ob Party oder Musikgenuss, also ob eine Box gewünscht ist, welche die Musik eher druckvoll zur Geltung bringt, dabei aber nicht unbedingt alle Feinheiten ausgewogen wiedergeben muss. Eine Party- oder PA-Box muss nicht zwingend schlecht klingen, nur ist der ausgewogene Klang erst in zweiter Linie entscheidend. Wichtig ist eine hohe erzielbare Lautstärke ohne Verzerrungen. Und da die Partyräume (oder auch andere Veranstaltungsräume) meist akustisch nicht optimal sind und ein Dröhnen durch mangelnde Dämpfung oft festzustellen ist, darf die Tiefbasswiedergabe (unter 50Hz) ruhig schwächer ausfallen. Andererseits ist eine kräftige Basswiedergabe (50 bis100Hz) erwünscht, ebenso eine gute Höhenwiedergabe bis mindestens 15kHz.

Nehmen wir mal den Fall der Party- und PA-Box. Diese wird üblicherweise als geschlossene oder Bassreflexbox gebaut. Eine Partybox sollte bis etwa 50Hz übertragen können, bei einer PA-Box reichen etwa 80Hz, wenn man bei Bedarf einen Subwoofer hinzu fügt. 80Hz ist der tiefste Ton einer normalen Gitarre.
http://www.monacor.de/typo3/index.php?id...r=DE&typ=u
Dies wäre ein möglicher Breitbandlautsprecher, der zusammen mit Hochtönern ( http://www.monacor.de/typo3/index.php?id...r=DE&typ=u oder http://www.monacor.de/typo3/index.php?id...r=DE&typ=u ) bei einer 20 Liter geschlossener Box ab 118Hz und bei einer 36 Liter Bassreflex ab 74Hz arbeiten würde.

Man könnte auch zur gerichteten Wiedergabe bei Bassreflex dem Breitbänder ein konisches Horn vorsetzen, das bei einer Hornlänge von etwa 30cm einen Trichterdurchmesser von rund 60cm aufweist. Damit wäre eine Richtwirkung ab rund 170Hz möglich.
Als Musikerbox wäre diese Konstruktion sowohl als Instrumental- als auch Gesangsbox denkbar.

Ich habe hier eine mittelgrosse Box gewählt, die ich erstens mit Hochtönern ergänzt habe, um den Höhenbereich zu verbessern und auszudehnen und ich habe auf einen hohen Kennschalldruck geachtet. Hier die Weichenvarianten für den Breitbänder und das Hochtonhorn oder den Piezo-Hochtöner.

Im Grunde war dies ein kleiner Vorgriff, aber die Überlegungen lassen sich am besten an konkreten Beispielen darstellen.
Diese PA-Box als Bassreflex oder geschlossene Konstruktion (Bassreflex ist vorzuziehen, da damit die Membranamplitude verringert wird, was bei diesem Lautsprecher mit nur gerade +/- 2mm linearem Hub von Vorteil ist!) zeigt einmal, dass man bei der Weichenkonstruktion wie dort erwähnt nicht nur die Trennfrequenz beachten muss, sondern auch die Impedanz, die bei der angestrebten Frequenz massgebend ist. Weiter sieht man dies beim Hornhochtöner. Dort ist ein Vorwiderstand eingesetzt, welcher den Kennschalldruck angleicht. Und dementsprechend ist auch die Weiche nicht auf 8 Ohm berechnet, sondern auf die tatsächliche Impedanz.
Dass es Sinn macht, einen Hochtöner einzusetzen, zeigt sich am unlinearen Hochtonverlauf des Breitbänders. Und es zeigt sich auch, dass es durchaus Sinn macht, einen Piezo mit einem vorgeschalteten Filter von den tiefen Frequenzen und damit unnötiger NF-Spannung zu befreien. Damit ist nämlich eine etwas höhere Belastbarkeit des Hochtöners erreicht. Dass ein Piezo nicht unbedingt zur ersten Wahl zu zählen ist, ist bekannt. Allerdings sind diese Dinger recht preisgünstig und lange nicht so schlecht wie ihr Ruf. Zu Beginn der Piezo-Aera wurden diese Konstruktionen in verschiedenen Hifi-Boxen verbaut, also sollten sie auch in PA- und Musikerboxen nicht undiskutabel sein.

Diese Box sollte man bei Bedarf mit einem Subwoofer ergänzen, wenn wirklich Tiefbass gewünscht ist.
http://www.monacor.de/typo3/index.php?id...E&typ=full
Dieser Tieftöner in einem 90 Liter Bassreflexgehäuse, bestückt mit einer eigenen 2x200W Endstufe (4 Ohm) sollte den Bass wirklich bringen können. Er ist aber nicht unbedingt für den Bühnenbetrieb oder grosse Beschallungen gedacht, sondern eher für mittlere Lautstärken.
Die Berechnung des Gehäuses und des Bassreflexrohrs ist mit entsprechenden Programmen keine Hexerei.

Richi, mal wieder sehr informativ und praktisch... dafür pinn ich das direkt mal wieder

Lautsprecher allgemein, 2

Ich habe bei den Weichen und Gehäusen schon darauf hingewiesen, dass Lautsprecher teils unschöne Resonanzen aufweisen und dass diese besonders bei harten Membranen auffallen, dass es zur Aufdeckung dieser Probleme aber spezielle Diagramme gibt, die sogenannten „Wasserfall-Diagramme“.

Nun ist die ganze Lautsprecher-Messerei so eine Sache. Früher hat man die Lautsprecher mit rosa Rauschen oder einem gewobbelten Sinus durchgemessen. In beiden Fällen sind recht grosse Abweichungen vom Idealfrequenzgang feststellbar. Dies ist einerseits Tatsache, andererseits aber auch abhängig vom Messraum. Damit die Sache nicht zu fürchterlich aussieht, kann man den Schreiber langsamer einstellen. Dabei wird nicht der Papiervorschub verlangsamt, sondern die Schreibgeschwindigkeit des Stifts und damit ist es diesem nicht mehr möglich, kurze Ausschläge aufzuzeichnen.
So gab es bis vor kurzem von einem asiatischen Lautsprecher ein beinahe sagenhaftes Diagramm. Das neue Diagramm, das jetzt veröffentlicht wird, sieht dagegen schon weit weniger gut aus, ist dafür aber ehrlicher.
Und das besagte Wasserfalldiagramm, das ja das Ausschwingen darstellt, ist nicht „gemessen“, sondern aus einem anderen Signal berechnet. Und es ist bekannt, dass man beim Rechnen Filter einsetzen kann, welche den Diagrammverlauf deutlich schönen.

Dies alles bedeutet, dass ein Lautsprecher mit schlechtem Frequenzgangschrieb und schlechter Ausschwing-Grafik kein Superstück sein kann. Es bedeutet aber auch, dass ein Konstrukt, welches beste Kurven vorzeigt, keineswegs besser sein muss, sondern es kann einfach anders gemessen und berechnet sein.

Trotzdem ist es sinnvoll, sich die Kurven anzusehen. Wird ein Frequenzgang wellig, so handelt es sich praktisch immer um Resonanzen. Diese zeigen sich auch deutlich im Wasserfalldiagramm und zwar noch weit stärker. Und solche Resonanzen sind hörbar. Auch wenn der gemessene Sinusfrequenzgang einer Box gut ist heisst dies noch nicht, dass sie auch einwandfrei klingt. Verspätetes Einschwingen und langes Ausschwingen verfälscht den Klang mehr als eine leichte Delle im Frequenzgang.

Jetzt gibt es Zweiweg-Lautsprecherboxen mit relativ grossen Tieftönern. Diese können messtechnisch einwandfrei sein. Mit Musik aber klingen sie nicht so klar und offen (oft als dynamisch bezeichnet) wie eine vergleichbare Dreiweg-Konstruktion. Auch hier liegt die Krux an der Messmethode. Will man z.B. eine Box mit einem relativ kleinen Gehäuse bauen, möglichst mit wenig Bassverlust, so muss die Eigenresonanz tief sein. Diese Resonanz entsteht aus dem schwingungsfähigen Gebilde aus Masse und Feder. Man könnte jetzt die Feder (Membraneinspannung) weicher machen und damit die Resonanz absenken. Das Problem ist nur, dass die Feder ebenfalls durch das Luftpolster des Gehäuses gebildet wird. Also macht man die Membran schwerer. Und rein rechnerisch geht das auch. Man bekommt eine tiefere Eigenresonanz und diese steigt in einem verhältnismässig kleinen Gehäuse nicht so stark an wie bei einer masseärmeren Membran. Damit sinkt lediglich der Kennschalldruck, aber Leistung ist ja heute kein Problem mehr.

Dummerweise passiert da aber noch mehr. Die schwere Membran wird zuerst mal weniger beschleunigt als eine leichte. Dies hat die Auswirkung auf den Kennschalldruck, ist also nicht schlimm. Nur wird ja die Membran nur in einem zentralen Bereich angetrieben. Und die Membran ist (Papier) relativ weich, dafür aber sehr gut bedämpft. Das hat zur Folge, dass die Membran keineswegs die Bewegung ausführt, die wir erwarten, sondern alles mögliche an Gezappel vollführt. Dies nun führt gerade beim Einschwingen zu Klangverfälschungen und der Einschwingvorgang ist für unser Ohr entscheidend, um ein Instrument als solches zu erkennen.

Geht man nun her und verwendet eine schwere, steife Membran, etwa aus Metall, so ist diese in der Lage, bis zu einem gewissen Grad die Bewegung ohne Verformung zuzulassen. Steigt aber die Frequenz der zugeführten Bewegung an, so kommt man in den Bereich, in welchem sich die Membran wie eine Glocke benimmt und deutlich hörbar klingelt. Dies, weil sie nicht ausreichend bedämpft ist.

Die Alternative ist ein zweiter Lautsprecher, der kleiner ist, keinen Bass übertragen muss, und der dank der leichteren Membran mit geringeren Verzögerungen und geringerem „Membrangeflatter“ die Signale übertragen kann.
Misst man die Zwei- und Dreiwegbox aus, so ist im Frequenzgang (im eingeschwungenen Zustand) kein Unterschied festzustellen. Beim Abhören aber ist der Unterschied deutlich.

Ich will nun damit nicht sagen, dass eine Zweiwegbox nicht möglich sei. Aber es braucht die noch besseren Lautsprecher, um dies hin zu bekommen. Und generell bleibt das Problem Doppler-Effekts, weil ja der grosse Lautsprecher neben den Mitten auch den Bass übertragen muss.
http://www.monacor.de/typo3/index.php?id...r=DE&typ=u
Nimmt man als Beispiel diesen Tieftöner, so müsste er eigentlich in der Lage sein, bis 10kHz brauchbar Musik zu machen. Und man könnte ihn mit diesem Hochtöner kombinieren:
http://www.monacor.de/typo3/index.php?id...r=DE&typ=u
Trotzdem würde ich da gerne einen Mitteltöner verwenden, um die Sache besser aufzulösen.

Dazu muss man wissen (was man im Moment noch nicht endgültig weiss) wie das Ohr in etwa funktioniert. Man hat besonders im Zusammenhang mit MP3 abgeklärt, was hörbar oder feststellbar ist und was nicht. Und dabei ist bestätigt worden, dass das Ohr im Bass- und Höhenbereich weniger gut „hört“ und auflöst als im Mittenbereich.
Das Ohr ist ja dazu da, uns zu warnen und uns die Kommunikation zu ermöglichen. Also sind Geräusche wichtig und ebenso die Sprache. Es spielt also eine Rolle, dass wir das Knacken eines Zweiges früh genug hören und die Stimme eines Menschen wiedererkennen, während das Donnergrollen zwar wichtig ist, aber wenn wir es auch erst etwas später vernehmen, haben wir noch Zeit, in Sicherheit zu gehen.

Und so ist heute klar, dass Fehler im Frequenzgang im unteren Bereich (unter etwa 300Hz) weit weniger auffallen als im Sprachbereich. Und genau das Selbe gilt oberhalb etwa 5kHz. Daher macht es Sinn, für diesen hörwichtigen Bereich einen eigenen Lautsprecher einzusetzen.
Kommt hinzu, dass von vielen der Breitbandlautsprecher als das „Ideal“ betrachtet wird. Dass dies nicht wirklich stimmt wird klar, wenn man sich die Frage nach der Membransteifigkeit und der inneren Dämpfung überlegt oder auch die Frage nach der Höhenwiedergabe mit schweren Membranen. Theoretisch ist alles machbar, praktisch aber nicht.
Nimmt man nun einen Mitteltöner, der zwischen 300Hz und 5kHz arbeitet, so hat man das hörwichtige Spektrum mit einem einzigen Lautsprecher abgedeckt. Dies kann sowas sein:
http://www.monacor.de/typo3/index.php?id...r=DE&typ=u
oder sowas:
http://www.monacor.de/typo3/index.php?id...r=DE&typ=u
und man bekommt erst noch für diesen Bereich eine „Punktschallquelle“

Kommt hinzu, dass bei diesen Konstruktionen mit ihrem ebenen Frequenzgang kaum mit störenden Resonanzen im Wasserfalldiagramm zu rechnen ist und dass damit die Weiche wirklich berechenbar ist. Sie muss keine Zauberkunststücke ausführen, um die Tröte klanglich brauchbar hinzubekommen.

Dies mal als Basis für hifitaugliche Boxen.


Ganz am Rande: Ich verweise auf Monacor, weil ich hier die Lautsprecherdaten finde, die ich für diesen Artikel brauche und es gibt sowohl positive als auch negative Beispiele. Ich bin also keineswegs mit dieser Firma "verbandelt"!

Jetzt das nächste Thema:

Man kennt von Kirchen die Lautsprecherzeilen. Durch die Anordnung in einer Reihe wird in der Höhe (senkrechte Aufstellung) eine starke Bündelung erreicht, in der Breite aber eine weite Abstrahlung ermöglicht. Dies kann man sich wie folgt erklären:
Seitlich neben einem Lautsprecher kann der nähere Membranrand das Signal durch die Laufzeit früher an unser Ohr schicken als der entferntere. Entspricht der Membrandurchmesser einer halben Wellenlänge, kommt es bei den Rand-Signalen zu einer Auslöschung. Dass trotzdem ein Rest hörbar bleibt liegt an den mittig abgestrahlten Signalen.

Nehmen wir mal eine Zeile mit 9 Lautsprechern von je 8cm Durchmesser und diese dicht an dicht montiert, so ergibt dies eine Zeile von 8cm mal 72cm.
Die maximale Richtwirkung erreichen wir bei halber Wellenlänge, also entsprechend 16cm zu 144cm. Das ergibt Frequenzen von 2125Hz bezw. 236Hz. Das Sprachspektrum wird folglich in der Seite bis zu einem Winkel von etwa +/- 45 Grad kaum beeinflusst, in der Höhe ist die Bündelung aber um ein vielfaches höher.

Neben diesem Effekt gibt es aber noch etwas, was in der Lautsprecher-Literatur sehr oft zu lesen ist.
Da steht üblicherweise, dass der Kennschalldruck z.B. einer Schallzeile bei Verdoppelung der Membranfläche um 3dB (entspricht doppelter zugeführter Leistung) zunimmt. Oder anders gesagt: Jede Membranflächenverdoppelung ergibt einen Gewinn von 3dB.
Und es ist nachzulesen, dass bei einem Wirkungsgrad von 1% bei einem Lautsprecher ein Schalldruck von 92dB in 1m Abstand entsteht. Dies alles gilt bei punktförmiger Schallquelle, entsprechend kugelförmiger Abstrahlung.

Jetzt habe ich bei der PA-Box einen Lautsprecher (Monacor SP-30PATC) mit einem Kennschalldruck von 99dB vorgestellt.
Und wenn 92dB Schalldruck einem Wirkungsgrad von 1% entsprechen, so sind 102dB 10% und 112dB 100%.
Das bedeutet doch, dass ein höherer Wirkungsgrad als die 112dB in 1m Abstand bei kugelförmiger Abstrahlung nicht möglich ist, weil wir sonst ein Perpetuum Mobile hätten.

Jetzt nehmen wir nochmals den Lautsprecher mit 99dB Kennschalldruck und bauen 25 Stück zusammen, im Quadrat, 5 x 5 Stück. Und weil die Dinger leicht grösser als 30cm sind, ergibt dies ein Quadrat von 1,6m Seitenlänge. Jetzt haben wir gesehen, dass es bei zunehmender Membranfläche zu einer Bündelung kommt. Die Bündelung setzt bei rund 100Hz (halbe Wellenlänge) ein.

Nun die Frage: Was passiert bei 50Hz? Da gibt es noch keine Bündelung, also ist die Abstrahlung kugelförmig. Und eine „verfünfundzwanzigung“ der Membranfläche entspricht einer Schalldruckzunahme (theoretisch) von 13,98dB und zusammen mit den 99dB der Chassis ergäbe dies einen Schalldruck von 112,98dB was dem Perpetuum Mobile entspricht.

Zuerst mal die Frage, warum der Schalldruck überhaupt zunehmen soll. Dies ist vergleichbar einem Horn. Dort geschieht eine Drucktransformation. Damit wird der Lautsprecher besser an die Umgebungsluft angekoppelt. Es geht also weniger mechanische Leistung „verloren“. Diese Verbesserung der Ankopplung funktioniert nur, solange die Bündelung noch nicht eingesetzt hat, denn diese Bündelung hat immer eine Verbesserung der Ankopplung zur Folge.
Jede Verbesserung der Ankopplung geht einher mit einer stärkeren Bedämpfung der Membranbewegung.


Jetzt mal die Überlegung:
Wenn die Schwingspule im Magnetfeld bewegt wird, entsteht an ihr eine Spannung. Bewegt sich die Schwingspule als Folge des ankommenden Signals, so entsteht eine Spannung, welche der zugeführten so entgegenwirkt, dass der Strom sinkt und damit die Leistung abnimmt. Nur für den Fall, dass an der Schwingspule keine Spannung entsteht, ist die zugeführte Leistung von der Schwingspulenbewegung unabhängig. Das hört sich jetzt etwas komplex an, ist aber im Grunde ganz einfach: Wenn am Lautsprecher der Magnet abgefallen ist, spielt die Schwingspulenbewegung keine Rolle, aber da bewegt sich dann auch nichts, weil der Wirkungsgrad auf 0,00% gefallen ist.
Also, nur wenn der Wirkungsgrad 0,00% und somit der Lautsprecher kaputt ist, bleibt die zugeführte Leistung konstant und unabhängig von einer allfälligen Bewegung. Je höher der Wirkungsgrad (oder der Kennschalldruck), desto stärker wirkt die entstehende Gegenspannung.

Man kann also sagen, dass die Schalldruckzunahme um 3dB nur stattfindet, wenn die Membranfläche an einem magnetlosen (Passivtieftöner?) Lautsprecher zunimmt. Dass sowas natürlich hirnlos ist, steht ausser Frage.

Was jetzt zu überlegen wäre, wie sich das verhält, wenn man die 25 Lautsprecher in einer Reihe anordnen würde. Dann haben wir in der einen Dimension eine Flächenvergrösserung von Faktor 25, in der anderen aber Faktor 1.

Summa Summarum: Die Behauptung von den 3dB bei Membranflächenverdoppelung ist nicht praxistauglich. Und je höher der Wirkungsgrad, desto stärker wirkt sich die Schwingspulenbewegung aus und damit nimmt die tatsächliche Schalldrucksteigerung bei gleicher Leistung ab.


Wir haben also in dieser Reihe gesehen, dass dies mit der Schalldruckzunahme in der Praxias nicht so stimmt, wie vermittelt.
Und wir haben gesehen, dass die Messungen bei Lautsperchern nicht unbedingt aussagekräftig sind.
Wir haben auch gesehen, dass harte Membranen unter Umständen (keine höheren Frequenzen) Vorteile haben können, weil es weniger Verformungen gibt. Bei höhern Frequenzen aber entstehen dafür umso grössere Verformungen mit entsprechenden Klangverfärbungen.

Aufgrund der Annahme, wie das Ohr funktioniert, geht man davon aus, dass es nicht möglich ist, eine Phase zu erkennen.

Dass im Innenohr Sinneszellen die Bewegungen der Innenohr-Flüssigkeit registrieren, ist bekannt. Bekannt ist auch, dass für jede Frequenz ein eigenes Häärchen zuständig ist, welches mit einer eigenen Nervenfaser das Ergebnis dem Gehirn meldet.
Das Problem ist, dass diese Signale nicht direkt übertragen werden können, weil die Reizleitung nicht in der Lage wäre, bis 20'000 Signale (entsprechend der Frequenz) mit einer Dynamik von 120dB (1:1 Million) zu übertragen. Man hat also zuerst mal erkannt, dass das Ergebnis per Klick übertragen wird. Und je häufiger der Klick, desto höher der Pegel. Und dies geschieht erst noch logaritmisch, um die Signaldichte zu verringern.
Es bleibt aber das Problem, dass eine Mindestdichte da sein muss, damit das Signal als solches erkannt werden kann und nicht als Störung interpretiert wird. Und es darf eine bestimmte Klickdichte nicht überschritten werden, weil es sonst als Dauersignal am Gehirn ankommen würde.
Aus dieser Erkenntnis hat man abgeleitet, dass es nicht möglich sein kann, eine Phase zu detektieren.

Jetzt hat man weiter heraus gefunden, dass es neben den Sinneszellen, welche das Geräusch registrieren auch solche gibt, die selbst die Innenohrflüssigkeit in Bewegung bringen. Man kann sich dies etwa so vorstellen, dass das Empfängerhäärchen bei leisen Signalen dafür sorgt, dass das Senderhäärchen zu schwingen beginnt. Dies verstärkt das Signal, sodass es zum Hirn geleitet werden kann.
Ob das Senderhäärchen jetzt direkt vom Empfängerhäärchen angesteuert wird oder ob die Steuerung den Umweg übers Gehirn nimmt, ist im Moment noch offen. Tatsache ist, dass mit dieser Methode aus einer Dynamik von 120dB eine solche von etwa 60dB entsteht. Und man kann (Versuche für MP3) feststellen, dass beliebige Signale, die 60dB grösser sind als andere, beliebige Signale, diese verdecken. Bei dicht nebeneinander liegenden Frequenzen ist die Verdeckung schon bei geringeren Pegeldifferenzen gegeben, aber 60dB scheint so die magische Grenze zu sein, was eben auf die maximale Pegelauflösung in Richtung Gehirn (Klick-Übertragung) deutet.

Jetzt ist das aber so eine Sache. Wenn es Senderhäärchen gibt, so müssen diese synchron MIT der Flüssigkeit schwingen, um das Signal zu verstärken und sie müssen synchron GEGEN die Flüssigkeit schwingen, um sie zu dämpfen. Das bedeutet, dass die Empfänger- und Senderhäärchen die Phase erkennen müssen. Sonst würde die ganze Geschichte nicht funktionieren. Wenn aber allenfalls die Häärchen die Rück- oder Gegenkopplung nicht selbst erledigen, sondern wenn da das Gehirn beteiligt ist, so muss neben der Pegelklickerei auch ein Phasenklick gesendet werden. Und dann wäre die Phase durchaus erkennbar.
Und meine Versuche haben gezeigt (nicht wissenschaftlich!), dass zumindest bei einfachen Signalen die Phase erkannt werden muss. Bei komplexen Signalen wie etwa einem grossen Orchester ist eine Phasenauflösung nicht mehr möglich.

Beim Richtungshören spielt die Laufzeitdifferenz zwischen den Ohren eine entscheidende Rolle. Daher sind tiefe und sehr hohe Frequenzen nicht mehr ortbar. Nun ist die Sache aber so:
Hätten wir nur natürliche Klänge, so wäre jeder Ton von einem charakteristischen Einschwingen eingeleitet. Und dieses Einschwingen (Saite anreissen) ist so kurz und prägnant, dass es das Startsignal darstellt und die Zeitdifferenz hörtechnisch festgestellt werden kann. Das nachfolgende Signal ist dann ein mehr oder weniger sauberer Sinus, der keinen „Start“ mehr besitzt.
Wenn wir aber im Freien einen reinen Sinus hören (im Raum stören die Reflexionen!), so ist dessen Quelle ortbar, obwohl wir keinen Start vernommen haben. Also muss doch die Phasendifferenz zwischen den Ohren übertragen werden, denn bei einem kontinuierlichen Schwingen gibt es kein Startsignal, das als Zeitdifferenz geortet werden könnte.


Dieser „Ausflug“ in die medizinische Wissenschaft ist nun nicht ganz nutzlos.
Wir haben es beim Lautsprecher auch mit Phasen und Phasendrehungen und ähnlichem zu tun. Tatsache ist, dass der Lautsprecher (ohne Bedämpfung) im Resonanzbereich die Phase dreht. Beim Betrieb mit einem niederohmigen Verstärker (Transistor) wird der Lautsprecher soweit bedämpft, dass sich diese Phasendrehung über den ganzen Übertragungsbereich erstreckt. Sobald aber eine Weiche ins Spiel kommt, entsteht eine neue Phasendrehung.
Betrachtet man den Impulsverlauf eines reinen Spannungssprungs im Bereich eines Weichen-Übergangs, so zeigt der Hochtonzweig einen raschen positiven Anstieg und anschliessend einen langsamen Abfall, während der Tieftöner allmählich ansteigt und dann diese Position hält (Membran-Position). Bei Sinustönen aber ergibt sich durch die Differenzierung im Hochtonbereich und die Integrierung im Bass eine Gegenphasigkeit. Schliesst man die Lautsprecher gleichsinnig an, stimmt das Impulsbild, aber beim Durchmessen mit Sinus ergibt sich ein „Loch“. Also dreht man den Hochtöner (verpolt anschliessen). Damit hat man eine messtechnisch bessere Wiedergabe, aber vermurkste Impulse.
Und wie ich schon mal erwähnt habe, ist das Ohr im Mittenbereich (300Hz bis 5kHz) wesentlich sensibler als in den Randbereichen. Daher macht es Sinn, die Trennfrequenzen der Weichen aus der Mitte in den Randbereich zu verlegen.

Man erkennt, ob die Phase vernünftig ist oder falsch, wenn man relativ einfache Musik hört, etwa Soloinstrumente. Hier sind die Signale noch so einfach, dass es dem Ohr möglich ist, Phasenfehler zu erkennen. Und wenn das Ohr aus einer Phasendifferenz einen Sinus orten kann, dann müssen Phasendifferenzen auch bei Soloinstrumenten eine „Ortung“ ergeben, auch wenn keine vorhanden ist. Durch solche Phasenfehler kann man an nur EINER Box das Gefühl bekommen, der Klang entstehe nicht am Lautsprecher, sondern irgendwo um den Lautsprecher herum. Oft wird dieses „Loslösen“ des Klangs als Vorteil betrachtet (der Klang klebt nicht mehr am Lautsprecher). Dies ist aber letztlich ein untrügliches Zeichen, dass da mit der Phase etwas nicht stimmt. Dies kann eine Folge der Trennfrequenzen im sensiblen Bereich sein.

Es gibt aber noch einen Grund:
An den Schallwandkanten entstehen Reflexionen, die den Eindruck entstehen lassen, es gäbe da noch zusätzliche Lautsprecher. Und je nach Frequenz und folglicher Phasendrehung durch die Laufzeit entstehen da Phasenprobleme. Die Ortung des Lautsprechers wird deutlich verschlechtert. Und da sind wir bei einem weiteren Punkt:

In den 70ern versuchte man, die Abstrahlung der Lautsprecher so breit als möglich zu gestalten. Damals waren Boxen beliebt, welche mit Kalottenlautsprechern, separaten Hochtönern oder mit Lautsprechern in alle Richtungen an jedem Punkt im Raum eine optimale Versorgung erzielen wollten. Erstens erhöht diese Massnahme den Raumanteil bei der Wiedergabe, und ein Wohnraum ist mit die schlechtest denkbare „Abhörzelle“. Zweitens entstehen da eine Vielzahl von Reflexionen, welche das Einschwingen des aufgenommenen Instrumentes kaum mehr hörbar machen. Es macht also zumindest für das konzentrierte Hören Sinn, die breite Abstrahlung zu unterbinden, wie dies heute bei Studiomonitoren üblich ist. Dort werden die Chassis so montiert, dass sie durch eine trichterartige Schallführung möglichst wenig Raumanteil anregen und zweitens wird dadurch die Beschallung der Gehäusekanten zumindest im Mitten- und Höhenbereich deutlich verringert.
Ausserdem entstehen bei Lautsprechern je nach Montage Laufzeitdifferenzen und damit Phasenfehler. Mit diesen Schallführungen wird weiter erreicht, dass die Schallentstehungszentren sich in einer vrtikalen Linie befinden und damit praktisch keine Laufzeitfehler entstehen.

Es wurde bisweilen zwar versucht, die Phasenfehler bei Aktivboxen mit sog. Allpässen auszugleichen. Nur bildet ein Allpass im Einschwingvorgang keineswegs eine Verzögerung, sondern eine unbrauchbare Phasenverstümmelung. Die Ergebnisse sind mit Sinus Einzelton gemessen zwar deutlich, mit Musik aber sind diese Dinger unbrauchbar.

Und noch ein letztes Wort zu den Hochtönern. Wie vorgängig erwähnt ist eine schwere Membran nicht wirklich in der Lage, hohe Töne wiederzugeben, weil sie nicht mehr kolbenförmig arbeitet. Je leichter die bewegten Teile eines Hochtöners, desto sauberer arbeitet er. Und wenn er allenfalls schon unter 5kHz angesteuert wird, ist diese Richtigkeit der Wiedergabe besonders wichtig.
So haben Kalottenlautsprecher bei der Ablösung der Konusdinger einen ersten und grossen Fortschritt gebracht. Und Bändchen zeigten einen weiteren Schritt. Es war aber immer noch problematisch, eine Geige zu übrtragen. Entweder war sie strahlend, weil die Höhen aufgedreht wurden, aber dann war sie gleichzeitig schrill und dünn, oder sie hatte Körper, aber ihr fehlte der Glanz. Erst mit den seinerzeitigen Magnat Jonenhochtönern habe ich eine wiedergegebene Geige so erlebt, wie sie auch in Natura klingt: Voll, präsent, aber mit einem strahlenden Glanz.


In diesem letzten Teil habe ich auf die offenen Fragen des Ohres und des Hörens hingewiesen, aber auch darauf, dass es noch offene Fragen beim Lautsprecherbau gibt.
Dass also die Medizin sich erst klar werden muss, was jetzt Sache ist, dürfte logisch sein.
Dann wäre die Lautsprechertechnik gefragt, diese Erkenntnisse umzusetzen.
Und die Konsumenten sind gefordert, die neuen Produkte, die zukünftig entstehen werden, auch zu kaufen, um die technische Entwicklung zu bezahlen.

Es ist noch manches möglich und wir stehen noch lange nicht am Ende der Entwicklung. In dieser Hinsicht ist einfach die „Mode“ ein Hindernis. Heute wird hauptsächlich in neue Blechmembranen investiert, obwohl man dieses Kapitel bereits 1970 als unergiebig geschlossen hat. Solange halt mehr über die Optik als die Technik verkauft wird (vom Preis mal abgesehen), ist mit echten Innovationen nicht zu rechnen.

Richi,

Du solltest ein Buch schreiben!

Und das meine ich als Kompliment

Erst mal DANKE.
Aber Bücher sind so eine Sache:
Dies hier kann jeder lesen, der will und braucht dazu nicht extra Geld auszugeben. Dafür ist es nicht für die Ewigkeit.
Bücher sind für die Ewigkeit und ein allfälliger Fehler hält sich dann auch ewig.
Und sie kosten Geld.

Mir ist nicht daran gelegen, mit meinem Wissen, das ja auch von anderen stammt und nicht nur meinen eigenen grauen Zellen entsprungen ist, Geld zu verdienen.
Mir ist daran gelegen, Wissen weiter zu geben. Und das ist mit so einem Forum am effektivsten und billigsten möglich.

Es gibt noch einige Punkte bei den Lautsprechern, über die ich noch nicht geschrieben habe.
Lautsprecher erzeugen Klirr. Dieser Klirr soll einmal entstehen, weil die Schwingspule das Dauermagnetfeld mit ihrem Feld beeinflusst und so dessen Stärke „moduliert“. Dies ist zuerst mal theoretisch denkbar. Nur sehe ich da einige Einschränkungen. Die magnetischen Materialien, die wir eingesetzt haben, haben eine sog. Hysteresis. Man braucht zumindest beim Dauermagneten ein irrsinnig starkes Magnetfeld, um sein eigenes Feld zu kompensieren oder gar „umzupolen“. Natürlich ergibt sich bei einem schwächeren Feld, wekches das Dauerfeld nicht nachhaltig schwächen kann, eine Modulation des Dauerfeldes, je nach Messort. Wenn ich beim Lautsprecher das Feld im Luftspalt messen würde und nicht direkt am Magneten, so ergäbe sich eine Beeinflussung. Zumindest theoretisch, denn wir haben zwei sich überlagernde Felder. Aber die zwei Felder stehen senkrecht zu einander. Die Schwingspule erzeugt ein Feld, das in ihrem Innern einen „Stabmagneten“ bilden würde. Es sieht also so aus, als wäre der Polkern ein Stabmagnet mit einem N und S an seinen Enden. Das Magnetfeld des Dauermagneten liefert aber einen Pol an der Polplatte und den anderen am Polkern.
[attachment=762]
Die Pfeile deuten die Magnetisierungsrichtung an. Und es ist offensichtlich, dass die Magnetfelder senkrecht zueinander stehen, womit eine Beeinflussung nicht wirklich vorhanden ist. Wie gross also die Beeinflussung in der Praxis wird, steht auf einem anderen Blatt. Die Auslenkung des stromdurchflossenen Leiters (der hier zu einer Spule aufgewickelt ist) ist eine Folge der sog. „Lorentzkraft“ (http://de.wikipedia.org/wiki/Lorentzkraft )

Warum ich darauf näher eingehe liegt an der Behauptung, dass ein sog. Impedanzkontrollring den Klirr des Lautsprechers drastisch senke. Dies ist richtig, hat aber nicht direkt mit dem Einfluss des Schwingspulen-Magnetfeldes auf das Dauerfeld zu tun.

Aber betrachten wir mal den Impedanz-Kontrollring. Dieser ist (ein- oder zweiteilig) im Magnetsystem angeordnet, hier „kupferfarbig“ dargestellt. Er liegt also mechanisch parallel zu den Drahtwindungen der Schwingspule.
[attachment=763]
Wenn wir ein Gebilde aus zwei getrennten, dicht beisammenliegenden Spulen haben, so bezeichnen wir dies gemeinhin als Transformator (Trafo oder Übertrager). Und wir wissen eigentlich, dass ein unbelasteter Trafo kaum Strom aufnimmt, im normalen Betrieb aber den Netzstrom transformiert in eine Stärke, wie wir sie brauchen (das ist jetzt sehr vereinfacht gesagt!). Und wir wissen, dass es der Trafo oder die Haussicherung nicht schätzt, wenn wir auf der Ausgangsseite einen Kurzschluss verursachen. Bei einem Kurzschluss verbinden wir Anfang und Ende der Ausgangswicklung.
Nur ganz kurz: Der Trafo braucht „keine“ Leistung im Leerlauf, weil sein induktiver Widerstand sehr gross ist und weil eine Phasendrehung entsteht, sodass der fliessende Reststrom nicht wirksam wird. Wir haben also wieder wie vorher beim Magneten zwei senkrecht zueinander stehende Effekte, welche durch ihre Lage eine Wirkung verhindern.

Wenn wir die Ausgangswicklung kurzschliessen, entsteht in ihr trotzdem eine Spannung, die aber einen riesigen Kurzschlussstrom in der Ausgangswicklung generiert. Und ein Strom lässt ein Magnetfeld entstehen. Dieses Kurzschlussfeld hebt nun die Wirkung des ursprünglichen Feldes auf , sodass es keine induktive Wirkung mehr gibt und somit nur noch der reine Drahtwiderstand den Eingangsstrom bestimmt.
Ich weiss, es hört sich etwas verwirrend an. Wer es ausführlicher möchte, findet dazu genug Lesestoff im Internet. Für uns ist einfach mal wichtig zu wissen, dass durch diesen Kupferring (oder mehrere und/oder Alu) die Schwingspuleninduktivität fast ganz „verschwindet“ und somit keinen direkten Einfluss hat.
Oder jedenfalls zum Teil!

Da stellt sich aber die Frage, was denn die Schwingspuleninduktivität bewirkt?
Eine Induktivität stellt einen Widerstand dar, der mit zunehmender Frequenz grösser wird. Und dass da die Ströme (zumindest zum Teil) phasenverschoben sind, kommt noch hinzu. Dies hat einmal zur Folge, dass der Schwingspulenstrom mit steigender Frequenz abnimmt. Und da dieser Strom die Kraft (zusammen mit dem Dauermagneten) zur Membranauslenkung liefert, sollte er schon irgendwie „berechenbar“ bleiben.

Jetzt haben wir vielleicht auch schon davon gehört (zumindest in Zusammenhang mit Weichenspulen), dass Spulen mit Eisenkern bei gleicher Windungszahl eine höhere Induktivität haben. Oder anders rum: Je mehr Eisen, desto grösser wird die Induktivität. Und Radiobastler kennen die (abbrechenden) Abstimmkerne in HF-Spulen. Da wird die Induktivität (und damit die Frequenz) durch hinein- und hinausdrehen der Eisenkerne (oder Ferrit oder Pulverkerne oder...) verändert.
Beim Lautsprecher haben wir die Schwingspule. Und wir haben den Polkern. Und jetzt kommt es auf den Aufbau an!
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Hier fünf Varianten.
Im ersten Fall haben wir den klassischen Lautsprecher. Hier bildet der Polkern aus Eisen einen typischen Eisenkern, welcher die Spuleninduktivität erhöht. Dies übrigens auch noch frequenzabhängig und nicht ganz linear. Und da sich zwar nicht der Kern, wohl aber die Spule bewegt, taucht er letztlich unterschiedlich tief in die Spule ein. Das bedeutet, dass sich die Induktivität membranabhängig verändert und damit der Strom und folglich die Antriebskraft nicht bei beiden Halbwellen gleich gross wird. Dieser Lautsprecher liefert also Verzerrungen (K2). Daneben die erwähnten zusätzlichen Unliearitäten im Hochtonbereich.

Fall zwei zeigt einen Kurzschlussring an der Polplatte, welcher die Induktivität reduziert, allerdings nur in dem Bereich des Rings. Nach wie vor ändert sich die Induktivität, weil der Polkern für die Induktivität und damit den Schwingspulenstrom massgebend ist. Und dies sogar noch stärker als im Falle 1, weil die Unsymmetrie grösser wird, wenn der Bereich der Polplatte unwirksam gemacht wird. Eine solche Massnahme bei einem so grossen Polkern wäre also kontraproduktiv.

Im dritten Fall haben wir keine Impedanzkontrolle mehr, dafür aber eine andere Form des Polkerns. Hier haben wir Eisen in Form der äusseren und inneren Polplatten und in diesem Bereich wird die Induktivität erhöht. Der Polkern ist aber mechanisch so weit entfernt, dass er kaum mehr Einfluss nimmt und damit ist hier die Induktivität und folglich der Schwingspulenstrom nicht mehr von deren Position abhängig.

Fall vier zeigt nun noch eine Steigerung, indem zusätzliche Kontrollringe angebracht sind. Hier wäre die Induktivität auch noch fast konstant, wenn sich die Schwingspule ganz aus dem Magnetfeld bewegen würde.

Und im funften Fall haben wir zwar wieder einen dicken Polkern, aber er besitzt bis weit ins Magnetsystem hinein einen Kontrollring, sodass sich die Induktivität da nicht ändern kann. Dies wird vom Ring an der Polplatte unterstützt. Weiter haben wir hier einen „Phaseplug“, der aus Alu gefertigt ist (hier trotzdem kupferfarbig) und die Induktivität bei „ausgefahrener“ Schwingspule reduziert.

Summa Summarum kann man sagen, dass solche Impedanzkontrollringe einmal die Induktivität der Schwingspule reduzieren und damit das Konstruieren einer Weiche wesentlich erleichtern, besonders dann, wenn die Box (in widersinniger Weise) den Mittenbereich auch nochmals in zwei oder drei Wege aufteilt.
Zweitens verhindern sie mehr oder weniger den Einfluss der Membranposition auf die Induktivität und verringern so Klirr. Und wenn sie gut und „breit“ angeordnet sind kann man sogar den sonst umstrittenen Phaseplug noch nützlich unterbringen.

Jetzt ist dies aber nicht der einzige Klirr. In einem früheren Abschnitt bin ich schon mal auf die Membran eingegangen. Da ist offensichtlich, dass sich eigentlich eine Membran mit steigender Frequenz „verkleinern“ müsste, um eine ausgeglichene Abstrahlung zu erreichen und um bei hohen Frequenzen die Masse zu reduzieren.
Weiter müsste die Membran optimal steif sein und generell einfach mal massearm, gleichzeitig dürfte sie aber nicht nachschwingen, müsste folglich eine hohe innere Dämpfung aufweisen. Diese gegensätzlichen Forderungen unter einen Hut zu ringen ist im Grunde nicht möglich. Es ist schliesslich auch nicht möglich, mit einer Bassgeige einen Klang einer Stradivari hin zu bekommen, auch wenn ein hoher Ton noch zu erreichen wäre...
Der Klang des Lautsprechers hängt also zu einem sehr grossen Teil von der Membran ab. Und wenn man bedenkt, dass üblicherweise 99% der zugeführten Leistung in Wärme verwandelt wird und nur 1% irgendwie unter Kontrolle sind, so ist es kein Wunder, dass der Lautsprecher eigentlich macht was er will.

Man könnte sich ja mal überlegen, was passiert, wenn man die Membran still hält. Die zugeführte Leistung würde halt zu 100% in Wärme verwandelt. Was aber, wenn der Wirkungsgrad höher wäre?
Ein Elektromotor im Leerlauf braucht fast keine Leistung, wenn er aber etwas antreibt, dann braucht er Leistung. Und so ein Ding lässt sich auch steuern. Da kann man die Funktion den Bedürfnissen entsprechend anpassen. Je schlechter der Wirkungsgrad, umso grösser ist das „Eigenleben“ eines Dings und umso weniger gehorcht es.

Man könnte sich fragen, ob man an der Impedanzkurve nicht ablesen könnte, wenn da am Lautsprecher irgendwelche Resonanzen entstehen. Und könnte man dies nicht zur „Nachregelung“ ausnützen?
Betrachtet man Lautsprecher, wie sie Resonanzen produzieren (vor allem Metallmembranen) und vergleicht den Impedanzverlauf, so ist von den Resonanzen meist nichts (zumindest nichts verwertbares) zu erkennen. Das bedeutet nicht mehr und nicht weniger als dass sich Klirr eher durch eine geschickte Membranwahl als durch ausgeklügelte Konstuktionen am Magneten verhindern lassen. Ideal ist natürlich beides zusammen!

Und jetzt noch die Frage, was denn Klirr bewirkt: Klirr allein sind zusätzliche Frequenzen, die musikalisch in einem recht harmonischen Verhältnis zum ursprünglichen Signal stehen und daher nicht stark stören. Dummerweise entstehen diese zusätzlichen Obertöne durch Unlinearitäten des „Systems Lautsprecher“. Und diese Unlinearitäten lassen nicht nur die Klirrprodukte entstehen, sondern auch Mischprodukte. Klirrt EIN Ton, so entstehen Oktaven, Quinten und Terzen. Klirren ZWEI Töne, so entstehen Mischprodukte, die so absolut gar nichts mit der ursprünglichen Musik am Hut haben. Und je komplexer ein ursprüngliches Signal ist, umso grösser wird die Vielfalt an produzierten Verzerrungstönen. Gut, dem ist entgegenzuhalten, dass unser Ohr auch verzerrt und daher ebenfalls Töne generiert, die so nicht vorhanden waren. Ob also das Geschepper am Lautsprecher oder am Ohr entsteht, lässt sich für uns kaum feststellen. Aber störend ist es allemal.

Und an dieser Stelle noch eine Denkaufgabe:
Was pasiert, wenn man ein Signal erst differenziert und dann integriert? Ich meine mal mathematisch. Dann kommt eigentlich wieder das Ursprüngliche raus. Und was kommt raus, wenn man ein differenziertes und ein integriertes Signal addiert? Irgend ein Unsinn.
Wenn wir einen Zweiweglautsprecher haben, so haben wir da eine Weiche, welche das Signal für den Hochtöner differenziert und für den Tieftöner integriert. Nun ist das nicht mathematisch sondern elektrisch gelöst und da gibt es kein sauberes Integral oder Differenzial. Und daher kann z.B. ein Spannungssprung selbst an einer Weiche höherer Ordnung addiert wieder in etwa das ursprüngliche Signal ergeben. Wenn wir aber einen Sinus parallel durch beide Zweige jagen, so entsteht aus dem Differenzial wie aus dem Integral wieder ein Sinus, allerdings mit Phasndrehungen. Und die Addition ergäbe NULL. Das bedeutet, dass eigentlich eine Box mit einer Weiche nicht funktioniert. Entweder sie spielt richtig mit anhaltenden Sinustönen oder dann mit irgendwelchen Impulsen. Beides kann sie meist nicht.
Allerdings ist es so, dass der Fehler bei einer Weiche erster Ordnung mit Sinus bei der Grenzfrequenz nur je 45 Grad ausmacht. Und Signale mit 90 Grad Phasenfehler lassen eine gewisse Addition zu und liefern auch ein Ergebnis.

Zwischendurch noch etwas anderes. Nach wie vor wird bestritten, dass das Ohr „Phasenunterschiede“ hören kann. Es wird aber bestätigt, dass Gruppenlaufzeitunterschiede sehr wohl hörbar seien. Muss man sich mal fragen, was denn Gruppenlaufzeiten sind. Das hat nichts mit einem mehr oder weniger geordneten Ausflug zu tun.
Bekannt ist, dass wie oben beschrieben, Filter Phasendrehungen bewirken. Und es ist auch bekannt, dass ein akustisches Signal vom Ort des Entstehens bis zum Zuhörer eine Laufzeit hat. Und falls es Reflexionen gibt, so haben diese durch die grössere Strecke längere Laufzeiten. Diese Laufzeitdifferenz äussert sich in einer frequenzabhängigen Phasendifferenz. Und genau hier klemmt doch die Geschichte, denn neben dieser Erklärung, dass diese Gruppenlaufzeitunterschiede (sprich Phasendifferenzen) hörbar seien steht auch die Erklärung, dass die Gruppenlaufzeit so etwas wie die Darstellung des Phasengangs sei. Oder anders rum: Die Gruppenlaufzeit ist die Ableitung des Phasengangs, also eine Phasendifferenz oder sowas ähnliches . Also ist das Resultat, das wir hören sollen, eine Phasendiffernz. Einmal hört mans , einmal nicht.
Kommt hinzu, dass eine Laufzeit eine Zeit ist und keine Phase. Natürlich, wenn wir im eingeschwungenen Zustand, also „in einem laufenden Verfahren“ eingreifen und betrachten, ergibt sich schon eine Phasendrehung gegenüber einem anderen Betrachtungspunkt. Aber beim Start ist es NUR eine Verzögerung und keine Phasendifferenz. Wenn ich also mein Instrument nicht auf den Start am Entstehungsort triggere, sondern auf den Start, wie ich ihn höre, so gibt es keinen veränderten Phasengang.

Auch das hört sich wieder verwirrlich an und mancher fragt sich, was dies hier soll. Es geht darum, dass nach meiner Ansicht Phasendrehungen sehr wohl (unter bestimmten Bedingungen) hörbar sind und dies bei einfachen Signalen mit verzerrten Impulsformen. Und wenn wir beim Lautsprecher bleiben, so sollten wir nicht (nur) versuchen, einen gleitenden Sinus ohne Dellen und Überhöhungen wiederzugeben, sondern auch Impulse mit der richtigen Form zu reproduzieren. Und dies verlangt nach möglichst geringen Phasendrehungen und folglich nach Filtern geringer Steilheit, weil NUR diese geringe Phasendrehungen verursachen. Dies hat aber wieder Einfluss auf die Lautsprecherwahl. Wenn ich ein Chassis einsetzen möchte, welches in einem bestimmten Bereich ein starkes Nachklingen zeigt oder hohen Klirr (meistens gleichzeitig und an der selben Stelle!), so kann ich diesen Bereich meiden, indem ich ein steilflankiges Filter einsetze. Damit ist aber die Phasenrichtigkeit dahin. Verwende ich aber ein flaches Filter erster Ordnung, so stimmt die Phase noch recht gut, aber die klirrenden Bereiche werden angeregt.

Für mich bedeutet dies, dass ich lieber ein Chassis einsetze, das von Natur aus wenig klirrt und wenige Resonanzstellen aufweist, dafür aber eine Weiche niedriger Ordnung einsetze, statt Chassis zu verwenden, die nur in einem sehr schmalen Arbeitsbereich wirklich gut sind, dann aber phasendrehende Filter höherer Ordnung benötigen. Und ob die Klirrfreiheit durch eine sorgfältige Wahl des Membranmaterials oder wie auch immer erreicht wurde, interessiert mich nur am Rande. In erster Linie interessiert mich das Ergebnis, auf den kurzen Nenner gebracht:
Maximalen Klang ohne Nachteilte zu einem vorteilhaften Preis.

Pandora began designing its beloved charms in the year 2000. Each charm has a meaning, some times many meanings, one from its designer and more lent to it by the person who wears and loves it. Whether it’s a celebration of colour or pattern or a tribute to a country, occasion, activity or most importantly, a person, each charm is designed to tell the personal story of its wearer while showcasing their unique style. Our charms are worn with love on bracelets and necklaces; created especially to be worn in ways unique to those who wear them.
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