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richi44

Jetzt auch von mir etwas zum Thema Selbstbau.

Man könnte meinen, es müsste doch möglich sein... nämlich die Sache mit dem Breitbandlautsprecher. Das wäre z.B. sowas:
[Bild: y3ablgj3.gif]
Das ist nun schon ein sehr alter Vertreter dieser Gattung. Bemerkenswert an ihm ist der sehr hohe Wirkungsgrad.
Was aber hier besonders interessiert ist die grosse Membranfläche.
Es ist ja logisch, dass eine höhere Lautstärke eine grössere, bewegte Luftmenge braucht. Ist nun die Membranfläche gross, so braucht es für die gleiche Luftmenge einen kleineren Membranhub, bei kleiner Membranfläche aber einen grossen Hub.

Weiter ist bekannt, dass tiefe Töne nach mehr Luft verlangen. Daher ist bei tiefen Tönen die Membranauslenkung grösser als bei hohen.

Und drittens kennt man die Tonhöhenverschiebung, wenn ein Auto auf uns zu oder von uns weg fährt.

Jetzt können wir diese Erkenntnisse kombinieren. Wenn also eine Membran gleichzeitig hohe und tiefe Töne wiedergeben muss, so wird die Tonhöhe des hohen Tons verändert, wenn sich die Membran bewegt. Dabei spielt die Bewegung durch den hohen Ton praktisch keine Rolle, weil die Membranbewegung ja sehr klein ist. Entscheidend ist die Tieftonbewegung. Und je grösser die Bewegung, desto stärker ist die Tonhöhenänderung.
Das bedeutet, dass bei diesem grossen Lautsprecher dieser Effekt schwächer ist als bei einem kleinen, der beim Bass eine grössere Auslenkung ausführen muss.
Würde man also nur diesen einen Punkt betrachten, so wäre dieser grosse Lautsprecher das Ideal und kleine Breitbandlautsprecher wären Unsinn.
Und weiter muss man sich fragen, warum denn das Ohr funktioniert oder ein Mikrofon. Eigentlich müsste es da auch zur Tonhöhenveränderung kommen. Aber da sind die Membranbewegungen so minim, dass dieser Effekt nicht mehr hörbar auftritt.
Wenn jetzt ein grosser Breitbandlautsprecher „funktioniert“, ein kleiner aber nicht, warum macht man dann übrhaupt kleine?

Dazu mal der Frequenzgang eines kleinen und eines grossen Lautsprechers:
[Bild: l3yp79tm.jpg]
[Bild: ma3wbvd9.jpg]
Deutlich ist beim grösseren (20cm Durchmesser) die stärkere Welligkeit im oberen Bereich zu beobachten.

Nun kann man sich fragen, wozu denn Breitbandlautsprecher, wenn sie doch nur schlechter sind. Ein guter Breitbandlautsprecher strahlt allen Schall aus einem Zentrum ab. Härt man also mit nur einer Box (Mono) so kommt der Schall aus einem Punkt. Hört man Stereo, so gibt es die zwei Punkte und dazwischen sehr präzise alle Phantomschallquellen. Die Ortung ist also unerreicht präzise. Aber eben, da ist der ungleichmässige Frequenzgang und die Tonhöhenänderung...

Die Alternative ist eine Mehrwegbox, wo die einzelnen Tonlagen über eigene Lautsprecher wiedergegeben werden. Betrachtet man mal die verschiedenen Lautsprecher, die für diese Anwendung in Frage kommen, kann man feststellen, dass es Ausführungen gibt, die sich zumindest vom gemessenen Frequenzgang her für breite Bereiche eignen, andere aber nur in schmalen Bereichen anwendbar sind. Hier drei Mitteltöner.
[Bild: a9q4ztvz.gif]
[Bild: j4pvzcz3.gif]
[Bild: cx8jeucg.gif]
Beim mittleren entstehen im oberen Bereich starke Resonanzen, die keinsefalls angeregt werden dürfen. Darum wird der Nutzbereich bei etwa 2,3kHz beendet, denn Klirr (K3) könnte durch die Frequenzverdreifachung den oberen Bereich anregen.
Man könnte nun auf die Idee kommen, den Bereich der Übertragung nicht nur in drei Bereiche zu teilen, sondern z.B. mit dem SPH-100bis 2kHz und mit dem MS125 noch 2kHz bis 4kHz zu übertragen. Und unterhalb 500Hz könnte man doch auch noch einen Mittel-Tieftöner einsetzen und damit den Bereich 100 bis 500 Hz wiedergeben. So käme man auf 5 einzelne Bereiche, den Hochtöner schon mitgezählt.
Und warum tut man das nicht? Es könnte ja eine Preisfrage sein. Aber wenn man bedenkt, dass Lautsprecher mit eingeschränktem Übertragungsbereich meist deutlich billiger sind als breitbandige, hochwertige Chassis, ist dies kein Argument. Also muss es einen anderen Grund haben.

Hier http://ebmule.de/showthread.php?tid=502 habe ich mal beschrieben, was und wie wir hören. Dabei geht es hauptsächlich um die Auswirkungen elektronischer Fehler. Es gibt aber auch akustische Gegebenheiten, die unser Hören beeinflussen.
Um ein Musikinstrument zu erkennen ist besonders das Einschwingen entscheidend. Würden wir uns auf den anhaltenden Ton konzentrieren, so gäbe es kaum Unterschiede zwischen einer Harfe und einem Klavier. Sehr unterschiedlich ist aber der Anschlag bezw. das Anreissen der Saite. Und da spielt zum Glück auch die Raumakustik noch keine grosse Rolle.
Wenn wir ein Musikinstrument in einem Raum hören, so entstehen Reflexionen, Echos und Hall. Aber ganz am Anfang kommt der Schallauf dem kürzesten Weg zu uns und das ist mit Sicherheit der direkte Weg, also ohne Reflexionen. Und genau an diesem ersten, direkten Klang erkennen wir das Instrument. Natürlich wird die Wiedergabe durch die Reföexionen beeinflusst. Dieser Einfluss bezieht sich aber darauf, ob der ausklingende Ton eines Orchesters natürlich ausgewogen ist oder ob es da Über- und Unterbetonungen gibt. Das Erkennen der einzelnen Instrumente ist aber wie gesagt eine andere „Baustelle“.
Darum ist zwar der lineare Frequenzgang wichtig. Wichtiger aber ist das einwandfreie und unbeeinflusste Einschwingen.

Betrachtet man nun mal die Raumakustik, so ergeben sich durch die Reflexionen Pegelanhebungen und –Absenkungen. Diese hören wir und stellen dabei fest, dass der Klang mehr oder weniger ausgewogen ist. Und wenn wir Messungen durchführen, so beziehen sich diese meist auf diesen eingeschwungenen Zustand. Die erste, direkte Welle ist noch unbeeinflusst von der Raumakustik.
Und genau so ist es, wenn wir einen Lautsprecher durch messen. Da wird auf den eingeschwungenen Zustand abgestellt und nicht auf das Einschwingen.
Betrachten wir mal an einem Lautsprecher das „Wasserfalldiagramm“, also das Ausschwingverhalten, so können wir bisweilen feststellen, dass der Lautsprecher auf verschiedenen Resonanzen nachschwingt.
[Bild: aecobi54.jpg]
Hier ist ganz deutlich, dass dieser Mitteltöner mit Alu-Membran oberhalb etwa 6kHz ein Nachschwingen zeigt. Über dar Einschwingen gibt es kaum vernünftige Angaben, aber man kann mit ziemlicher Sicherheit davon ausgehen, dass diese Energie, welche beim Ausschwingen zu dieser Betonung führt, während des Einschwingen aufgebaut und gespeichert werden muss, sodass das Einschwingen vermutlich genau so falsch, nur eben im umgekehrten Sinn, vonstatten gehen wird.
Betrachtet man nur den Frequenzgang dieses Lautsprechers
[Bild: vl7artef.jpg]
So sieht dieser noch nicht so schlimm aus. Da wirkt das Ausschwingen schon weit bedrohlicher und das Einschwingen wird ebenfalls dazu führen, dass man der Geschichte nicht mehr so ganz traut.

Würden wir also eine Fünfwegbox mit relativ billigen Chassis zusammenstellen, so könnte der gemessene Frequenzgang im eingeschwungenen Zustand recht gut aussehen. Die Ungereimtheiten des Ein- und Ausschwingens aber würden uns zeigen, dass da nicht alles so ganz 100%ig ist. Und dann gibt es noch etwas:
So wie dieses Nachschwingen eine Folge von Membranresonanzen ist, die ihre Zeit brauchen, die Energie aufzunehmen und abzugeben, so brauchen auch die Resonanzkreise einer Weiche ihre Zeit, das Signal durchzulassen oder zu sperren. Wenn man also eine Lautsprecherweiche dahin gehend untersuchen würde, wären diese Veränderungen ebenfalls eindeutig festzustellen. Und je steiler solche Resonanzen sind, desto besser ist elektrisch gesehen der Resonanzkreis. Aber umso länger dauert es, bis die Energie gespeichert und wieder abgegeben ist. Wenn man also bei einer Weiche eine möglichst steile Ausführung wählt (18 oder 24dB/Oktave) gegenüber weniger steilen Typen (6 oder 12dB/Okt.), so führt dies zu Verzögerungen und damit bei jedem nicht sinusförmigen Signal (also Musik) zu Signalveränderungen.

Das würde aber bedeuten, dass man keine Weichen einsetzen sollte. Dann sind wir aber wieder beim Breitbänder mit seinen Problemen.
Nehmen wir eine Weiche mit 6dB Steilheit (jeweils nur 1 frequenzbestimmendes Bauteil) so kommt am Tieftöner noch so viel Hochton heraus, ass man kaum einen Mitteltöner einsetzen kann. Und der Hoch- als auch der Tieftöner müssen in der Lage sein, weit in den Bereich des anderen Lautsprechers sauber zu arbeiten. Es wird damit nicht einfach, einen guten Kompromiss zu finden. Daher sind Zweiwegboxen keineswegs einfacher in der Konstruktion.

Bei Dreiwegboxen wird man üblicherweise 12dB-Weichen einsetzen, weil sonst die Trennung kaum mehr vernünftig machbar ist. In diesem Fall sind die Nachteile noch nicht so gross und die Vorteile überwiegen.
Generell ist aber zu beachten, dass jede Weiche eine gewisse Signalverzögerung ergibt und damit eine Phasendrehung entsteht. Will man einen linearen Frequenzgang im eingeschwungenen Zustand (also ein gutes Messresultat), so muss man den Mitteltöner gegenüber Bass und Hochton verpolt anschliessen. Dass dies andererseits bei Impulsen zu einer Kurvenverformung führt, lässt sich nicht vermeiden. An jedem Übergang entstehen „Ungereimtheiten“, welche je nach Musikart mehr oder weniger hörbar sind und letztlich das Einschwingen beeinflussen, das wir ja als wichtig bezeichnet haben.

Und dazu nochmals zurück zur Akustik: Sehr hohe Töne können wir nicht orten, weil im Raum so viele Reflexionen entstehen, dass aus dem akustischen „Salat“ kein auswertbares Signal zur Verfügung steht. In diesen Bereichen oberhalb etwa 4 bis 5kHz ist daher unser Gehör auf Phasen und Impulsformen und Richtungshören fast taub. Und da sich die Reflexionen und damit Pegelfehler nicht vermeiden lassen, sind auch solche Pegelfehler kaum hörbar.
Wenn wir also davon ausgehen, dass eine Weiche Fehler generiert und wir wissen, dass unser Ohr in den besagten Lagen kaum mehr Fehler feststellen kann, macht es Sinn, die Trennung in diesen Bereich zu legen.
Der andere Bereich, in welchem unser Ohr ebenfalls „taub“ ist ist jener unterhalb 300 bis 500Hz. Auch hier sind Fehler schlechter feststellbar. Das bedeutet, dass eine gute Dreiwegbox mit einer Trennung bei 300Hz und 5kHz den meisten Zweiwegkonstruktionen überlegen ist. Und wenn man beispielsweise Studio-Monitorboxen vergleicht, so sind (innerhalb eines Herstellers) jeweils deutliche Unterschiede zwischen Zwei- und Dreiweg zu hören, während die Unterschiede innerhalb einer Gruppe recht gering ausfallen.

Damit ist also erklärt, dass im Normalfall eine Breitbandkonstruktion ihre Schwierigkeiten hat und dass auch Zweiwegkonstruktionen ihre eigene Klangfärbung bekommen. Und ebenso ist beschrieben, dass eigentlich mehr als drei Wege mehr Nach- als Vorteile bieten. Ausgenommen davon ist allenfalls eine Ergänzum im Bassbereich mit einem zusätzlichen Subwoofer.

Jetzt könnte man mal hergehen und einen Hochtöner, einen Mitteltöner und einen Tieftöner in ein beliebiges Gehäuse einbauen. Wenn man die Chassis Stück für Stück in der Kiste ausmisst, so wird man erstaunt feststellen, dass es kaum so raus kommt, wie die Prospektangaben einem das glauben machen wollten. Zuerst muss man wissen, wie man misst. Das Problem ist, dass bei einer Messung üblicherweise der Raumeinfluss mit gemessen wird. Man muss nun versuchen, diesen Einfluss zu minimieren. Da dies eine umfangreichere Angelegenheit ist, sollte dies in einem eigenen Thread über Messtechnik abgehandelt werden.
Neben den Raumeinflüssen haben wir aber auch die Einflüsse des Gehäuses. Darauf möchte ich auch etwas später eingehen. Hier möchte ich nochmals die Lautsprecher selbst und deren Zusammenschaltung ansprechen.

Wie vorher mal aufgezeigt (die drei Mitteltöner) gibt es Frequenzgangfehler der Lautsprecher. Diese entstammen alle der Tatsache, dass die Membran nicht beliebig steif gemacht werden kann und dass daher die Membran in allen Dimensionen schwingt und flattert und wackelt.
Nun gibt es die Theorie, wonach z.B. die Membranmasse Einfluss auf die Wiedergabelautstärke habe (Kennschalldruck) aber nicht auf den Frequenzgang. Dies hat eine gewisse Richtigkeit, wie rechnerisch bewiesen werden kann. Diese Theorie gilt aber nur im eingeschwungenen Zustand, nicht aber beim Ein- und Ausschwingen. Und wir haben ja gesehen, wie wichtig gerade das Einschwingen ist. Nehmen wir also einen Lautsprecher mit ungeeigneter Membran, so kann er den Klang verändern im Einschwingvorgang und er kann zu Resonanzen führen, welche den Klang verändern.
Richtig wäre eine möglichst steife Membran, weil dadurch zumindest im tieferen Tonbereich Resonanzen vermieden werden können. Ist die Membran steif und schwer, vermag oft die Schwingspule die Kraft nicht mehr optimal auf die Membran zu übertragen. Es kommt also in diesem Übergangsbereich zu Verformungen und damit zu Fehlern. Dies behindert die Wiedergabe der mittleren und höheren Tonlagen. Hat man so einen Tieftöner, so muss man den Übergang zum Mitteltöner tief genug ansetzen. Damit muss aber der Mitteltöner mit einer höheren Auslenkung arbeiten, was zu Tonhöhen-Beeinflussung (Doppler-Effekt) führt.
Wählt man eine leichtere, steife Membran, so ist diese eventuell aus Metall gefertigt und hat durch die innere Materialhärte die Tendenz, glockenartig auszuschwingen. Dies ist hier am AL 130 M erkennbar. Bei einem grösseren Lautsprecher wie dem Tieftöner liegen die Problemzonen einfach bei deutlich tieferen Frequenzen. Und da sie wie im „Wasserfalldiagramm“ gezeigt sehr steil und schmalbandig sind, dürfen sie auch durch Klirr nicht angeregt werden können. Entsprechend tief ist die Bereichsgrenze anzusetzen. Es macht daher unbedingt Sinn, Membranen zu verwenden, welche neben der hohen Steifigkeit eine hohe innere Dämpfung aufweisen und damit zwar nicht teilschwingungsfrei sind, diese Teilschwingungen aber nicht stark ins Gewicht fallen. Ausserdem ist eine leichte Membran (wenn sie die restlichen Forderungen erfüllen kann) generell günstiger. Aus diesem Grund sind verschiedene Kunststoffe und Pappe nach wie vor privilegiert, denn es gibt keine klingenden Glocken aus Pappe.

Hier einfach mal eine Zusammenstellung, die möglich wäre:
[Bild: 8slh7xce.jpg]
Dieser Lautsprecher macht auch Probleme, aber erst im Bereich von 3kHz. Wenn wir ihn also bis 500Hz betreiben und dann mit einer 12dB-Weiche abriegeln, werden die kritischen Bereiche nicht mehr angeregt.
[Bild: yequtdg9.jpg]
Diesen Lautsprecher könnten wir ja schon ab etwa 120Hz einsetzen, was aber eine hohe Membranauslenkung ergibt. Es macht also Sinn, ihn erst ab 500Hz zu betreiben.
Was bei genauem Hinsehen auffälltist die Tatsache, der Tieftöner einen Kennschalldruck von 92 bis maximal 95dB hat, der Mitteltöner aber nur einen von 90dB. Man könnte nun durch den Einbau von 2 Mitteltönern den Mitteltonbereich um 3dB anheben, was allerdings die Impedanz auf 4 Ohm halbieren würde.

Eine Alternative wären 2 der folgenden Lautsprecher in Serie. Dies ergibt wieder 8 Ohm und der Kennschalldruck wurde bei 92 bis 93dB liegen, also an den Tieftöner angepasst.
[Bild: ijtajimt.jpg]
Den Abschluss bildet der Hochtöner, der ebenfalls in diesem Kennschalldruckbereich liegen sollte.
[Bild: 3zf3z2n9.jpg]
Dies ist hier der Fall. Und es ist möglich, den Übertragungsbereich ab 5kHz festzulegen. Das ist weder für den Mitteltöner noch den Hochtöner ein Problem.

Noch etwaszum Kennschalldruck: Dieser sollte wenn möglich überein stimmen. Und wenn schon Unterschiede da wären, sollte er beim Tieftöner am kleinsten sein. Es ist nämlich kein Problem, den Wirkungsgrad (und der Kennschalldruck ist nur eine etwas andere Bezeichnung dafür) bei Mittel- und Hochton mit Widerständen anzupassen, was bei Tieftöner nicht möglich ist.

Hier mal eine Box, die aus technischen Gründen eine Impedanz von 16 Ohm haben musste. Dazu wurde ein Tieftöner mit Doppel-Schwingspule (2 x 8 Ohm) verwendet.
[Bild: 4gblv2wg.jpg]
Da der Kennschalldruck des Hochtöners deutlich grösser war als jener des Tieftöners, konnten Impedanz und Kennschalldruck mit den zwei Widerständen angepasst werden (10 Ohm parallel zu 47 Ohm ergibt 8,25 Ohm). Die Trennung liegt bei rund 4kHz.
Jetzt wird immer wieder behauptet, man könne eine Lautsprecherweiche nicht berechnen, sondern nur austesten. Das ist falsch. Hier die Schaltung für diese Weiche:
[Bild: zsocewam.jpg]
Wenn wir also mal die gewählte Kombination betrachten, so haben wir einen Tieftöner SPH300KE, zwei Mitteltöner MSH116 in Serie und einen Hochtöner DT107. Und wir haben uns die Trennung bei 500Hz und bei 5kHz vorgenommen. Für eine 12dB-Weiche bedeutet dies: Induktivität L = (225 x Lautsprecherimpedanz Z) : Frequenz
und
für die Kapazität C = 112'500 : (Frequenz x Z)
In dieser Formel sind die nötigen Multiplipationen mit Festwerten wie 2 Pi usw. bereits vorgenommen. Die Kapazität erscheint in Mikrofarad, die Induktivität in Millihenry. Frequenz in Hz und Z in Ohm.

Rechnen wir also mal den Tieftöner aus:
Wir haben 500Hz und...
Da müssen wir in der Grafik nachschauen. Bei 500Hz ist Z dieses Lautsprechers 10 Ohm und nicht etwa die 8 Ohm, die im Datenblatt stehen. Also setzen wir ein:
225 x 10 : 500 = 4,5 mH
Und C wird beim Tieftöner 112'500 : (500 x 10) = 112'500 : 5000 = 22,5 Mikrofarad.

Rechnen wir den Mitteltöner so haben wir die Frequenz 500Hz und die Impedanz (bei 500Hz) von 2 x 4 Ohm = 8 Ohm, also 28,1 Mikrofarad und 3,6 Millihenry, bei 5kHz haben wir ein Z von 2x8 Ohm = 16 Ohm, also wird C 1,4 Mikrofarad und L 0,72 Millihenry.

Beim Hochtöner haben wir wieder nur eine Frequenz, nämlich 5kHz und eine Impedanz von etwa 9 Ohm. Folglich werden die Bauteile 2,5 Mikrofarad und 0,41 mH.

Jetzt sind dies ziemlich ungebräuchliche Werte. Nehmen wir die nächs üblichen, so wird dies beim Tieftöner 4,7mH und 22mF,
beim Mitteltöner werden es einmal 3,9mH und einmal 0,68mH und 33mF und 1,5mF. Beim Hochtöner werden wir 2,2mF und 0,39mH einsetzen.

Betrachten wir nochmals den 20cm Breitbänder oder den ersten Mitteltöner, so kann man sich allenfalls vorstellen, die Berg- und Talbahn irgendwie zu begradigen. Dass dies aber sehr aufwändig wird, versteht sich. Und immer dann, wenn wir nicht Lautsprecher verwenden, die von Natur aus schon linear sind, sind komplxe Weichensysteme nötig. Dass sich sowas kaum noch berechnen lässt, ist verständlich. Es ist daher wie immer sinnvoller, gleich von Anfang an mit vernünftigem Material zu arbeiten, statt nachher mühevoll Schadensbegrenzung zu betreiben.
Wenn also irgendwo zu lesen ist, eine Weichenberechnung sei nicht möglich, so funktioniert dies nur darum nicht, weil keine tauglichen Lautsprecher verwendet wurden.


Jetzt haben wir die Weiche berechnet und möchten wissen, wie viel unsere Box verträgt. Dazu muss man wissen, dass als Referenz ein Signal verwendet wird, das durchschnittlicher, natürlicher Musik entspricht. Werden Klangregler oder elektronische Musik eingesetzt, sind die Leistungsangaben nicht mehr gültig!

Generell kann man davon ausgehen, dass das Musikspektrum rund 10 Oktaven umfasst und dass bis zu einem gewissen Grad die Leistung in jeder Oktave gleich ist. Dies gilt nicht im ganz hohen und ganz tiefen Bereich. In den Höhen ist zu beachten, dass der Obertonanteil mit steigender Frequenz abnimmt, andererseits aber keine Grundfrequenzen über 5kHz vorkommen. Und im Bass gibt es einfach weniger Instrumente, die mit genügendem Druck noch die tiefsten Lagen bedienen. Daher wird ein „modifiziertes“ Signal zur Messung der Belastbarkeit verwendet:
[Bild: 7fkkprkr.jpg]
Jetzt müssen wir zuerst mal die tatsächlichen Belastungsgrenzen angeben und diese mit dem Tastsignal vergleichen. Auf diese Weise bekommen wir für den Hochtöner eine maximale Kombinations-Belastbarkeit von 180W. Das bedeutet, dass wir unsere Box mit bis zu 180W belasten dürfen, wenn wir uns an ein Musiksignal halten, das diesen Vorgaben entspricht.

Was letzten Endes aus diesem Vorschlag resultiert, hängt jetzt noch vom Gehäuse ab. Wir haben einfach mal Lautsprecher zusammengestellt, die aufgrund der Frequenzkurven und des Kennschalldrucks gut harmonieren sollten. Und da genügend Spielraum vorhanden war, konnten die Übernahmefrequenzen ziemlich frei gewählt werden. Dies ermöglichte eine Weichenberechnung.

Das ganze Gehäusekapitel soll in einem separaten Beitrag behandelt werden.

fibbser

Toller und leicht verständlicher Beitrag.

Klasse richi, ich freue mich schon auf den nächsten Teil Prost
Hallo Richi Smile
Respekt und Anerkennung für diesen Tollen BeitragHail. Das ist doch mal anständiges Grundlagenwissen. Ich bin gespannt auf Deinen nächsten Bericht.

Gruss
Olli
Moin Richi Smile
Kann mich meinen beiden "Vorrednern" nur anschliessen!
Toller, leicht verständlicher Beitrag!
...von dem ich leider nur einen Bruchteil verstanden habe.Huh
Aber nun weiss ich wo ich abgucken kann!Prost
Deine Art zu schreiben macht echt Lust auf mehr!
mfG Dirk
Dirk schrieb:Toller, leicht verständlicher Beitrag!
...von dem ich leider nur einen Bruchteil verstanden habe.

Wie jetzt??? Das finde ich ein wenig paradox HuhWink

Grus
Olli

richi44

Zum Thema Lautsprecher selbstbau gehört auch das Messen und Berechnen.
Im ersten Teil habe ich mal die Berechnungen einer Lautsprecherweiche vorgestellt und darauf hingewiesen, was bei der Zusammenstellung einer Kombination wichtig ist. Hier nochmals zur Erinnerung eine Wiederholung:
Wichtig ist, dass die Lautsprecher linear arbeiten, was aus den Messprotokollen und Frequenzgangaufzeichnungen hervor geht. Und dabei soll der lineare Bereich möglichst 1 Oktave weiter reichen als die Weiche die Bereiche beschneidet. Ich erinnere an den Mitteltöner, der laut Weiche bis 5kHz betrieben werden soll und der bis 10kHz linear ist.
Weiter habe ich bei Dreiwegboxen eine Weichensteilheit von 12dB/Oktave angestrebt, weil mit den einfachen 6dB-Weichen die Überlappungen zu breit werden. Andererseits ist bekannt, dass steilere Weichen zu deutlichen Klangfehlern führen.
Und noch etwas ist bei der Weiche zu beachten: Bei einer 12dB-Weiche wird z.B. der Bassbereich des Mitteltöners mit einer Spule bedämpft, wenn diese parallel zum Lautsprecher liegt, wie in unserem Beispiel gezeigt. Man könnte die Weiche auch in der anderen Reihenfolge bauen und den Mitteltöner mit dem Hochton-Kondensator abschliessen.
Das Problem ist, dass das separate Mitteltongehäuse die Eigenschaften des Mitteltöners beeinflusst und daher die Bassbedämpfung durch die Spule den Gehäuseeinfluss etwas dämpft.
Und es gibt noch eine Überlegung: Würde man eine 18dB-Weiche bauen, so wäre am Tieftöner kein Abschluss mit einem Kondensator, sondern es wäre nochmals eine Spule danach, sodass der Kondensator das hohe Ausschwingen des Lautsprechers nicht bedämpfen kann. Wenn wir den Frequenzgang des Tieftöners betrachten, so gibt es ja im höheren Bereich Resonanzen, die elektrisch durch den Kondensator bedämpft werden. Diese Bedämpfung ginge bei einer 18dB-Weiche verloren.

Hier mal eines der vielen Lautsprecherprogramme:
[Bild: oq6y9d35.gif]
[Bild: 6mcranbu.gif]
Mit diesem Programm kann man die Weichen mit unterschiedlicher Steilheit (6dB = 1.Ordnung, 12dB = 2. Ordnung, 18dB = 3. Ordnung, 24dB = 4. Ordnung) berechnen und ausserdem verschiedene Güten annehmen. Am verbreitetsten ist die Güte von rund 0,7

Mit dem Tiepass (Tieftonlautsprecher), dem Bandpass (Mittelton) und Hochpass (Hochtöner) kann man die Berechnungen durchführen lassen und mit der Pegelreduzierung einen zu lauten Mittel- oder Hochtöner auf den gemeinsamen Kennschalldruck anpassen.
Es ist auch eine Impedanzkorrektur möglich. Solche Weichenprogramme gibt es noch viele und alle basieren auf den selben Grundlagen. Wenn man also bei der Impedanzangabe die tatsächliche Impedanz angibt und nicht nur mit 4 oder 8 Ohm operiert, kommt man dem gewünschten Übergangsverhalten sehr nahe.
Zusätzlich kann man auch die verschiedenen Boxentypen berechnen, doch davon später.

Damit wäre mal die Weichenberechnung erledigt.
Jetzt gibt es eine erste Massung, die beim Selbstbau unumgänglich ist: Die Impedanzmessung.
[Bild: dzmc4e8k.gif]
Dazu wird zuerst die Generatorspannung ohne Lautsprecher gemessen. Als Generator und Messgerät lässt sich die Soundkarte des PC verwenden. Wichtig ist, dass am Generatorausgang ein definierter Widerstand in Serie liegt.
Jetzt wird statt des Lautsprechers ein Widerstand von 10 Ohm eingesetzt und die Spannung gemessen. Somit bildet sich ein Spannungsteiler aus 1k und 10 Ohm. Dies bildet mal die Grundlage. Wenn wir jetzt den ins Gehäuse eingebauten Lautsprecher anschliessen und die Frequenz variieren, ergibt sich eine Kurve mit einer Eigenresonanz. Einmal können wir diese Eigenresonanz bestimmen (Maximalpegel beim Frequenz verstellen) und zweitens können wir die Impedanzen bei den angestrebten Trennfrequenzen ermitteln. Diese setzen wir dann in der Weichenberechnung ein.

Wer sich diese Messung nicht zutraut, muss die Impedanz halt aus den Herstellerkurven ermitteln.

Wir haben jetzt die Trennfrequenzen in unsere Weichenberechnung eingegeben. Im vorliegenden Fall sind dies 500Hz und 5kHz. Jetzt könnten wir berechnen, wie viele Watt unsere Kombination verträgt. Das haben wir im Prinzip am Ende des Weichen-Beitrags mal dargestellt. Und dazu gab es dieses Diagramm:
[Bild: odgrn987.jpg]
Im Bereich 80Hz bis 5kHz ist die Leistung in jedem Häuschen gleich gross, unter und über diesen Grenzen ändert sich der Leistungsanteil.
Ich habe dazu mal eine Excel-Liste erarbeitet, welche die Leistungsverteilung berechnen würde. Das Problem ist, dass ich hier keine solche Tabelle mit allen Formeln einstellen kann, sondern nur eine Rechenhilfe in Form eines Bildes.
[Bild: 4n2j7mel.gif]
Links die Tabelle mit den jeweiligen Prozentsätzen, rechts das Selbe, wobei ich die Grenzfrequenz der Lautsprecher (ungefähr) eingesetzt habe. Alles was gelb ist, wird vom jeweiligen Lautsprecher nicht übertragen. Und zählt man die einzelnen Sätze zusammen, ergibt sich ein Faktor, der angibt (grün markiert), wie viel der Lautsprecher vom gesammten zu übertragen hat. Nehmen wir nun mal für den Hochtöner eine Nennbelastbarkeit von 25W an (für diesen sind die Angaben in den Prospekten nicht verbindlich!) und er hat einen Leistungsanteil von rund 14%, so beträgt die Gesamtleistung rund 176W. Der Mitteltöner hat einen Gesammtleistungsanteil von gut 37% zu übernehmen und der Tieftöner einen solchen von rund 49%, so wäre bei einer Nennbelastbarkeit von 80W beim Mitteltöner (es sind ja 2 Chassis!) seine Nennbelastbarkeit in der Kombi (80 : 0,3738) etwa 214W, jene des Tieftöners bei einer Nennbelastbarkeit von 120 rund 248W. Das bedeutet, dass die Kombination nicht höher als 176W belastet werden sollte. Und man kann daraus auch ablesen, dass die Nennbelastbarkeit einer Kombination sinkt, wenn man einem Chassis (dem Hochtöner in einer Zweiwegbox) einen breiteren Bereich zumutet.

Jetzt kommt die Gehäuseberechnung an die Reihe. Da gibt es aber noch einige Punkte, die man bei Gehäusen beachten muss:
Wir haben am Anfang mal die Problematik der Raumakustik angesprochen und dass es da zu Reflexionen kommt. Man kann sich mal folgendes vorstellen: Wir haben einen Raum, in dem wir sitzen und in dem ein Lautsprecher steht (mit zweien wird es einfach nur noch komplizierter, daher für den Anfangnur ein solches Möbel). Dieser Lautsprecher sendet seine Schallwellen aus, die irgendwo reflektiert werden und an unser Ohr dringt der Direktschall und auch der Reflexionsschall. Jetzt kann es passieren, dass die längere Strecke der Reflexion gerade um eine halbe Wellenlänge des Schalls länger ist als der direkte Schall. Und wir nehmen mal an, dass bei dem Ton, den wir hören wollen, Direktschall und Reflexion gleich laut sind. Durch den längeren Weg trifft nun der Schall um eine halbe Wellenlänge verspätet ein und immer dann, wenn direkt ein + kommt, ist die Reflexion erst beim – angelangt. Und wenn + und – gleich gross sind, ist das Resultat 0. Also wir hören nichts.
Gemeinerweise ist das aber nicht nur beim Raum so, sondern auch beim Gehäuse und den Lautsprechern untereinander.

Nehmen wir einfach mal eine Lautsprecherbox. Die sieht so aus:
[Bild: vziuteag.gif]
Das ist ein normaler, viereckiger Kasten und da stehen sogar die Seitenwände noch etwas vor, damit man einen Bespannrahmen für den Stoff einsetzen kann.
Ich habe da mal die Abstände zu diesem Rahmen eingezeichnet. Es ist jetzt nicht entscheidend, ob der Rahmen vorsteht oder nicht. Jede Gehäusekante ergibt eine Reflexion, also nicht nur die seitlichen, sondern auch oben und unten. Und diese Kanten wirken, wie wenn an dieser Stelle auch Lautsprecher wären, die aber um die Distanz verspätet erklingen. Das ergibt wieder wie bei den Raumreflexionen Betonungen und Auslöschungen, je nach Schallwellenlänge und Distanz.
Jetzt gibt es drei Möglichkeiten:
a) man macht die Schallwand so breit, dass die Reflexionen erst so spät eintreffen, dass sie für uns nicht mehr so störend sind.
b) wenn die Schallwand nicht so gross werden darf, belegt man sie mit etwa 10mm Schaumstoff, welcher den seitlich abgestrahlten Schall schluckt und nicht mehr bis zur Kante lässt. Oder man macht
c) an die Lautsprecher „Trichter“, welche den Schall leiten und so von den zusätzlich gerundeten Kanten fernhalten.

Es spielt also schon mal eine Rolle, wie man die Schallwand gestaltet. Und wenn man den Frequenzgang des Lautsprechers misst, so kann man mit diesen „Feinarbeiten“ schon einiges verbessern oder verschlimmern.

Aber es gibt noch ein Problemchen: Der Entstehungsort des Schalls ist die Schwingspule. Wenn man nun wie in der Mitte alle Lautsprecher mit ihrem Montagerand auf eine Schallwand baut, so sind die Schallentstehungszentren nicht übereinander und damit ergeben sich bei den Übergängen Phasenfehler, die zu Unregelmässigkeiten im Schalldruck führen. Besser ist es, die Lautsprecher so anzuordnen, dass die Entstehungszentren, also die Schwingspulen senkrecht übereinander stehen.

Jetzt mal zu den Frequenzgangmessungen. Dazu ist ein Messmikrofon nötig, das diesen Namen verdient. Nur wenn man einen Messschrieb hat kann man einigermassen sicher sein, dass es auch etwas taugt. Irgend ein Wald- und Wiesenmikro reicht bei weitem nicht aus. Und es braucht einen entsprechenden Vorverstärker, denn das, was üblicherweise in den Soundkarten drin ist, reicht für eine Referenzmessung nicht aus.

Prinzipiell kann man den Frequenzgang mit gleitendem, gewobbeltem Sinus messen (da braucht es ausser einem Softwaregenerator, der eine Wobbelung im Terzband anbietet nichts), oder man verwendet rosa Rauschen plus einen Messverstärker mit Terzbandbreite oder rosa Rauschen in Terzbandbreite und einen Breitband-Messverstärker oder letztlich eine richtige Messsoftware.
Mit der Messsoftware kann der Frequenzgang aus einem einzelnen Klick (mehrere Messungen nacheinander) ermittelt werden. Ebenso wird das Ausschwingverhalten daraus berechnet. Der Vorteil ist, dass zur Messung ein Zeitfenster verwendet wird, sodass Raumeinflüsse meist genügend ausgeblendet werden können. Und auch Störgeräusche werden dadurch weitgehend unterdrückt, allein schon durch die wiederholte Messung.
Bei den althergebrachten Methoden sind Raumeinflüsse nicht wirklich zu vermeiden, ebenso Störgeräusche.
Auf dieses Thema müsste man in der Messtechnik näher eingehen. Es ist aber Tatsache, dass die Soft- und Hardware nicht zum Nulltarif zu haben ist und sich daher der Aufwand nur lohnt, wenn man die Lautsprecherbauerei wirklich im grösseren Stil betreiben möchte.

Was jetzt noch bleibt ist die Gehäuseberechnung. Dazu nochmals das Berechnungsprogramm BassCad, stellvertretend für alle anderen.
Das Wichtigste ist, die Lautsprecherdaten aufzunehmen. Und es ist wichtig zu wissen, dass der kritische Bereich im Bass vorhanden ist, im Mittelton und Hochton ist ein Gehäuse zweitrangig oder unnötig.

Ein Lautsprechergehäuse soll in erster Linie den akustischen Kurzschluss verhindern, dass also nicht ein Druckausgleich hinten zu vorne um den Lautsprecher herum entsteht.
Hierzu erstmal Angaben: In den alten Radiozeiten waren die Lautsprecher ins Radiogehäuse so eingebaut, dass dieser Ausgleich möglich war. Und die Lautsprecher waren bewusst auf diese Betriebsart ausgelegt. Dann, wenn der Lautsprecher seinen Schall gezielt in den Raum abstrahlen kann, wird durch die entstehende Abstrahldämpfung der Lautsprecher „gebremst“, andererseits aber wird Schall nutzbar abgestrahlt. Im Bassbereich kommt es bei einer Schallwand zu einem Druckausgleich, sodass die Bedämpfung abnimmt und der Lautsprecher ungebremst arbeiten kann. Dafür wird kaum Nutzschall abgegeben.
Wenn man heute eine Konstruktion baut, welche mit alten Radiolautsprechern arbeitet (Saba Greencone), so ist die offene Schallwand meist die beste Lösung, weil sie am ehesten den früheren Betriebsbedingungen entsprichtund somit auf die Grundkonstruktion des Lautsprechers Rücksicht nimmt.
Bei den Schallwänden liesse sich berechnen, bei welcher Frequenz der Druckausgleich entsteht und ab welcher Frequenz die Abstrahlung funktioniert.
Anfang der 60er kamen die ersten unendlichen Schallwände auf, also Gehäuse die rundum geschlossen waren und dadurch kein Ausgleich zwischen vorne und hinten entstand. Daher die Bezeichnung unendliche Schallwand. Dies ist heute noch eine der Haupt-Bauformen.

Etwa gleichzeitig wurden die Bassreflexboxen populär, bei welchen durch eine Öffnung der rückwärtige Schall des Lautsprecherchassis genutzt wurde. Durch entsprechende Dimensionierung wurde die Luft an dieser Austrittsstelle so beeinflusst, dass sie eine umgekehrte Phase erhielt und somit gleich auf die Raumluft wirkte wie die Membran-Vorderseite.
Neben der Variante mit der Bassreflex-Öffnung kamen auch Konstruktionen mit Passivmembran auf. Hier wurde die Phasendrehung durch die Masse der Passivmembran erreicht.

Teilweise vergleichbar waren die Transmission Line-Gehäuse. Auch hier eine Öffnung, aber die Phasendrehung wurde durch die Rohrlänge und die Schalllaufzeit erreicht. Der Nachteil dieser Konstruktion ist die grosse Rohrlänge und die Welligkeit des Frequenzgangs im Bass.

Und eigentlich die älteste Form war der Trichter. Zu Beginn wurden Kopfhörer-Systeme mit einem Trichter versehen und so diese kleinen Dinger an die Umgebungsluft angepasst. Das Ziel war erreicht, wenn mehrere Personen ohne Kopfhörer ein akustisches Ereignis mitverfolgen konnten. Tonqualität bedeutete: Man versteht was gesagt wird und es ist laut genug. Alles andere war ausser der Gedanken-Reichweite.

Die ersten grossen Trichter wurden hauptsächlich in Kinos aufgbaut, weil man einmal eine bessere Basswiedergabe wollte und andererseits die Lautstärke gesteigert werden musste. Und da Verstärkerleistung noch extrem aufwändig und teuer war, musste der Lautstärkegewinn halt über die Lautsprecherkonstruktion herein geholt werden.
Bekannt wurden auch die Beschallungslautsprecher, welche mit ihren Blechtrichtern auf Bahnhöfen und Sportveranstaltungen eingesetzt wurden. Es ging in erster Linie um Sprache.
Erst zu Beginn des Hifi kamen auch im Heim gelegentlich Trichter oder Hörner, wie sie jetzt genannt wurden, zum Einsatz.
Das Problem dieser Konstruktionen ist, dass der Lautstärkegewinn mit der besseren Anpassung des Lautsprechers an die Umgebungsluft funktioniert. Und dazu muss der Luftdruck erhöht, die bewegte Luftmenge aber (direkt am Lautsprecher) reduziert werden. Um dies zu erreichen, müssen bestimmte Voraussetzungen eingehalten werden. So gibt es einen Zusammenhang zwischen dem Horn-Umfang (oder Durchmesser) und der tiefsten Frequenz, bei welcher diese Drucktransformation noch funktioniert. Und richtigerweise wird ein Horn, das Bass bringt, sehr gross.
Natürlich kann man auch mit einem weit kleineren Horn Bass wiedergeben. Nur funktioniert dann die Drucktransformation nicht mehr. Und da durch diese Transformation andere Anforderungen an den Lautsprecher gestellt werden, ist es fraglich, ob man die gewünschten Resultate erreicht. Ist nämlich der Lautsprecher optimal angepasst, so ist ein enormer Luftdruck bei minimaler Luftmenge optimal. Man kann also mit einer relativ kleinen Membran auch tiefe Töne wiedergeben. Und die Eigenresonanz des Lautsprechers spielt nahezu keine Rolle mehr. Dies alles steht in krassem Gegensatz zum normalen Lautsprecher, wie wir ihn kennen. Wenn wir also ein Druckkammersystem mit grossem Horn bauen, so arbeitet dieses bis an die berechnete Grenze optimal. Unterhalb dieser Grenze läuft dann der Lautsprecher nicht mehr als Druckkammerhorn, sondern als normaler Lautsprecher. Und das kann er nicht, womit er diese Frequenzen nicht wiedergeben kann. Verwendet man aber einen normalen Lautsprecher, so läuft dieser in den höheren Lagen eigentlich nur suboptimal, weil er nicht unbedingt auf hohen Luftdruck gezüchtet ist, sondern auf grosse Luftmenge. Unterhalb der berechneten Frequenz aber läuft das Ding als normaler Lautsprecher wie in einer Schallwand.

Ein bekannter Kompromiss sind die Eckhörner. Da wird das Horn hinter dem Lautsprecher aufgebaut und um die Gehäusetiefe in den Griff zu bekommen, wird das Horn mehrfach gefaltet. Letztlich entsteht ein Gehäuse, das seine Fortsetzung in der Raumecke erfährt. So sind wesentlich grössere Dimensionen möglich, als es das Gehäuse selbst erlauben würde und es ist auch eine Basswiedergabe bis in wirklich tiefe Lagen möglich.

Was heute oft an Hörnern angeboten wird, hat mit den ursprünglichen Konstruktionen wenig zu tun. Jedenfalls ist eine Eigenkonstruktion eine etwas unsichere Sache. Wenn Horn, so würde ich auf Bauvorschläge zurückgreifen und nicht auf gut Glück selber entwickeln.

Jetzt aber mal zurück zum Berechnungsprogramm:
Wie erwähnt ist der erste Schritt die Eingabe der Chassisdaten. Diese sind in den Datenblättern zu finden. Sind sie nicht vorhanden, sollte von diesem Chassis abgesehen werden, denn wenn der Hersteller die Daten nicht veröffentlicht, hat er irgend etwas zu verbergen, und sei es nur der Hinweis, dass mit diesem Chassis kein geglücktes Endprodukt entstehen wird.

Also, die Daten eingeben und als neue Daten quitieren (vorher unter Angabe des Typs die Daten speichern!)
Jetzt kann man auswählen, was man für ein Gehäuse möchte. Nehmen wir unseren Tieftöner und wählen geschlossene Box.
[Bild: ssmrk3d6.gif]
Oben links ist das Häkchen für Einbaugüte gesetzt. Jetzt rechnet das Programm das Volumen aus, das eine Güte von 0,7 ergibt. Mit diesem Volumen ergibt sich keine Überhöhung im Bass wie etwa mit einem kleineren Volumen, andererseits ist es auch die spätestmögliche Grenzfrequenz mit höchstmöglicher Steilheit.
Nehmen wir das Häkchen raus, können wir das Volumen (hier netto 71,4 L) verändern.
Bei kleinem Volumen bekommen wir die Überhöhung und eine Güte von deutlich über 1, was einen unsauberen schwammigen Bass ergibt
[Bild: 5stkj7xf.gif]
Bei einem grossen Volumen setzt der Abfall schon früh ein, ergibt aber einen schwächeren, dafür präziseren Bass mit einer Güte von gut 0,5.
[Bild: bvgvvlu4.gif]
Wenn wir also diese drei Bilder vergleichen, so ist die Grenzfrequenz bei den 71 L Volumen am tiefsten.

Was wir hier noch beachten müssen, dass wir wie in der Skizze gezeigt noch zwei Mitteltöner haben, welche wir in ein gesondertes Gehäuse einbauen müssen. Wir werden also auf der Schallwand am besten um Mittel- und Hochtöner ein geschlossenes Gehäuse von etwa 5l Volumen bauen. Dieses wird die Innenmasse von etwa 32cm x 12cm x 13cm Tiefe haben. Bei 16mm Novopan ergibt dies ein Bruttovolumen von rund 8,7 Liter. Also müssen wir das Netto-Gehäusevolumen einmal um das Volumen vergrössern, welches der Tieftöner benötigt (ca. 8L) und um das Volumen des MH-Gehäuses (8,7L). Jetzt haben wir eigenlich schon alles festgelegt. Die 71 + 8 + 8.7 ergeben also das Innenvolumen des eigentlichen Lautsprechergehäuses. Je nach Wandstärke wird das Gehäuse aussen grösser oder kleiner. Und jetzt müssen wir natürlich noch die Schallwand berechnen, weil wir ja die Lautsprecher in einer Linie übereinander anordnen möchten. Man kann natürlich wie früher üblich die Lautsprecher auch wild hinstreuen. Nur wandert dann das Schallzentrum mit der Frequenz auf der Schallwand umher. Da das Richtungshören in der Vertikalen schlecht ist, in der Horizontalen aber gut, macht es Sinn die Lautsprecher entsprechend anzuordnen.
Wäre man nun gezwungen, die Box quer aufzustellen, müsste man zumindest Mittel- und Hochtöner übereinander anordnen.

Jetzt betrachten wir die andere Variante, nämlich die Bassreflexbox.
Da bleibt sich zunächst alles gleich, also Basslautsprecher eingeben, neue Werte anklicken und dann auf Bassreflex klicken. (Falls es nicht gleich reagiert, auf TIP klicken!)
Dann sehen wir folgendes Bild:
[Bild: qidnguz4.gif]
Hier ist der Bassbereich wesentlich erweitert, fällt aber auch steiler ab. Und das Gehäuse ist deutlich grösser. Auch hier werden wir an der Schallwand das kleine Gehäuse für Mittel- und Hochton montieren. Und auch hier müssen wir dieses Gehäuse und das Volumen des Tieftöners berücksichtigen.
Durch das grössere Gehäuse haben wir natürlich mehr Platz, die Lautsprecher nicht so dicht gepackt zu platzieren.
Zu erwähnen ist noch, dass dieses Gehäuse bei kleinerem oder grösserem Volumen ähnlich reagiert wie das geschlossene. Aber wir haben noch eine andere Möglichkeit:
[Bild: vtso5hnw.gif]
Hier haben wir das Gehäusevolumen verkleinert, dafür das Bassreflexrohr verlängert. Damit bekommen wir eine fast gleiche Reflexabstimmung und nur eine geringfügige Erhöhung der Grenzfrequenz.
Mit diesem Gehäuseprinzip kann man also wesentlich besser spielen als mit der geschlossenen Box. Nun heisst es immer, der Bass der Bassreflexbor sei weniger präzise. Dies stimmt im Prinzip. Nur spielt dies wirklich nur im Bereich der Grenzfrequenz eine Rolle, oberhalb der doppelten Grenzfrequenz ist kein Unterschied auszumachen. Hätten wir es mit kleinen Konstruktionen zu tun, wo der Bass nur bis etwa 70Hz geht, wären die Unterschiede deutlich hörbar. Bei so tiefem Bass, wie wir es hier haben, ist das Einschwingen der Instrumente (Pfeifenorgel) extrem langsam und die Box alleweil schneller. Da werden Unterschiede nicht auffallen. Andererseits entstehen in der Box zwangsläufig Resonanzen im mittleren Frequenzbereich. Diese Resonanzen wirken sich bei einer geschlossenen Box aber deutlich stärker aus als bei einer Bassreflexbox. Boxen dieser Grösse sind daher in Bassreflex durchaus im Vorteil und nicht von ungefähr sind die Mehrzahl der Studio-Monitorboxen als Bassreflex gebaut.
Jetzt noch ein Wort zum Reflexrohr: Im Simu-Programm kann man mit dem Durchmesser spielen und erfährt die ideale Länge. Reduziert man den Durchmesser, so klingt die Box plötzlich „asthmatisch“. Man hört sie atmen. Dies, weil in dem kleinen Rohr Turbulenzen entstehen. Wenn man nun ein Rohr mit grösserem Durchmesser wählt, benötigen wir auch eine grössere Länge. Und wenn das platzmässig schwierig wird, muss man halt ein abgewinkeltes Ding einsetzen. Nun darf natürlich so ein Rohr von z.B. 10cm Innendurchmesser nicht bis auf wenige cm an die Rückwand reichen. Es sollte mindestens der Rohrdurchmesser Platz bis zur Rückwand sein. Wenn man nun kein Rohr mit 10cm Durchmesser findet, das in einem 13cm tiefen Gehäuse Platz findet (könnte ja sein, dass wir so eine Box möchten), so kann man im Sanitärhandel ein Toiletten-Ablaufrohr mit dazu passendem Winkelstück erstehen und dieses einbauen. Und bei Bedarf kann man so ein Rohr auch an der Rückseite anbringen, wenn es auf der Schallwand keinen Platz findet. Voraussetzung ist natürlich, dass die Box nicht dicht an der Wand steht...

Und noch ein Letztes: Ein leeres Gehäuse birgt die Gefahr, Resonanzen zu zeigen. Es mach daher Sinn, es leicht und locker mit Nylonwatte zu füllen. Bei Gehäusen über etwa 60 Liter würde ich nicht die Box füllen, sondern die Watte locker an die Wände tackern. Kleinere Gehäuse zeigen höhere und ausgeprägtere Resonanzen. Da ist es empfehlenswert, die Box ganz zu füllen, ohne sie zu stopfen. Abgesehen davon kann man da selbst Versuche anstellen und ausprobieren. Und es braucht keine teure Spezialwatte. Ich habe mir mal bei einem Schlafsack-Hersteller Watteabschnitte geholt. Die hätte er kostenpflichtig entsorgen müssen, so ist er sie gratis losgeworden.

richi44

Das ist zwar eine gaaanz alte Geschichte, die ich da wieder hervorhole, aber mir erscheint sie gerade jetzt sehr wichtig, nachdem die "Doppelpeak" wie auch die Forenbox die Weichen bekommen.

In diesem Beitrag habe ich darauf hingewiesen, dass die Weiche dazu dient, die Bereiche abzutrennen, in welchem das Chassis spielen soll und wo nicht.
Hier drei unterschiedliche Mitteltöner:
[attachment=1075] [attachment=1076] [attachment=1077]
Zu erwähnen ist, dass diese Lautsprecher unterschedlich gemessen wurden und daher ein direkter Vergleich (zumindest was die Skalierung betrifft) der Kurven nicht unbedingt Sinn macht. Im konkreten Fall müssten die Messungen wiederholt und nach den gleichen Vorgaben aufgezeichnet werden.

Es ist offensichtlich, dass man beim ersten Lautsprecher eine Trennung bei 300Hz und 5kHz vornehmen kann und dass es keiner weiteren "Nachbearbeitung" bedarf. Eine solche Weiche lässt sich also sehr einfach mit den üblichen Programmen (oder mit der Formel) berechnen. Man muss einfach die jeweils gültigen Impedanzen zugrunde legen.
Beim zweiten Lautsprecher wäre ein Mitteltonbereich zwischen etwa 1,2kHz und 5.5kHz möglich. Nur macht dies nicht wirklich Sinn, denn die Trennung sollte bei höchstens etwa 500Hz erfolgen und da macht der Lautsprecher nicht mit.
Beim dritten Lautsprecher haben wir eine starke Welligkeit, nicht nur im oberen Bereich, sondern bereits in den unteren Lagen.

Ich habe hier im Forum gelesen, dass es eine reizende Aufgabe sei, diesen Lautsprecher mit der Weiche zu gutem Klang zu bringen.
Wenn ich mir diesen Frequenzgang ansehe und davon ausgehe, dass die Messung stimmt oder eher beschönigt ist (dies ja aus dem Interesse des Herstellers, der diese Kurve veröffentlicht), so habe ich ein Pegel-Minimum von rund 88dB bei etwa 900Hz, aber auch ein Maximum von 106dB bei 5kHz. Das ist ein Pegelunterschied von 18dB. Diesen Fehler kann man nicht mit irgendwelchen Entzerrmassnahmen ausgleichen, weil die Pegelschwankungen mit Phasendrehungen einher gehen und erst noch mit dem Ein- und Ausschwingen verknüpft sind. Damit will ich sagen, dass der unschöne Pegelverlauf nur das eine Ding dieses Lautsprechers ist. Wie er sich beim Einschwingen verhält und wie ein Wasserfalldiagramm aussieht, kann man aus der Pegelkurve ableiten und wird da mit schrecklichen Dingen konfrontiert.

Natürlich kann man den Durchschnittspegel anpassen und den Bereich zwischen 2kHz und 5kHz absenken. Dies lässt den Lautsprecher etwas ausgewogener klingen. Und generell ist die Frage, wie man einen Frequenzgang bewerten will.
Verwendet man als Testsignal rosa Rauschen, so sind darin alle Frequenzen enthalten in einer natürlichen Gewichtung, die durchschnittlicher Musik entspricht. Verwendet man Musik, so sind nicht alle Frequenzen enthalten, sondern nur die Harmonischen der Grundtöne, die auf dem Instrument (Klaviertasten) enthalten sind. Natürlich ist dies auch eine grosse Menge, aber es ist ein unüberhörbarer Unterschied zwischen Rauschen und einem Frequenzgemisch von Musik. Alte Elektronenorgeln hatten die üble Angewohnheit, nicht sauber zu tasten und damit Reste der Tonspannungen durchzulassen. Hat man keine Taste gedrückt, dafür aber den Lautsprecher aufgedreht, so war ein Singen und Summen zu hören. Dies war die Summe aller Frequenzen, welche die Orgel abgegeben hat, zusammen mit ihren Harmonischen. Das klingt aber nach Singen und nicht nach Rauschen.
Wenn wir also den Lautsprecher mit Rauschen vergleichen, so haben wir alle Frequenzen, bei Musik aber nur eine kleine Auswahl. Und daher würde man beim letzten Mitteltöner die Resonanzen und Pegelüberhöhungen eindeutig hören können, wenn man den Versuch mit rosa Rauschen macht, bei Musik könnten die Fehler aber deutlich geringer sein.
Dies gilt im eingeschwungenen Zustand, also bei ausgehaltenen Tönen.

Die Pegelüberhöhungen und -Einbrüche entstehen hauptsächlich durch Resonanzen der Membran. Sobald die Membran nicht mehr kolbenförmig schwingt, entstehen diese Resonanzen, welche je nach Phasenlage der einzelnen Teilschwingungen zu Überhöhungen oder Absenkungen führen. Und je schmaler ein solcher Einbruch oder eine derartige Überhöhung ist, desto länger braucht die Membran, diese Resonanz auszubilden. Das bedeutet, dass der gemessene Frequenzgang nicht von Anfang an so ist, wie wir ihn hier dargestellt bekommen. Dies wiederum bedeutet, dass wir eine Korrektur zwar für den ausgehaltenen Ton bekommen, dass diese Korrektur aber beim Einschwingen genau falsch ist und beim Ausschwingen wirkungslos.

Oder etwas mit einem Vergleich gesagt: Ich kann aus Katzenfutter kein "Züricher Geschnetzeltes" machen, weil der Grundstoff nicht stimmt. Was ich tun kann ist würzen, bis man das Katzenfutter nicht mehr erkennt. Aber man wird erkennen, dass es sich nicht um das gewünschte Gericht handelt. Und so auch hier. Man wird die Fehler des Chassis im besten Fall bei augehaltenen Tönen oder bei Messungen mit Rauschen oder gleitendem Sinus mildern können, dafür aber umso grössere Fehler im Ein- und Ausschwingverhalten bekommen. Und wenn diese Aufgabe spannend sein soll, so möchte ich den Koch sehen, der es spannend findet, Katzenfutter zu verarbeiten.

Betrachte ich nochmals den letzten Lautsprecher, so kann ich den Durchschnittspegel zwischen 2 und 5 kHz um rund 6dB absenken, um den Fehler etwas zu reduzieren. Ich bekomme damit im eingeschwungenen Zustand einen Durchschnitts-Kennschalldruck von 95dB mit einer Bandbreite von etwa +/-5dB. Das ist nun nicht mal nach DIN 45500 Hifi-tauglich. Diese Linearität war bereits 1960 zu erreichen. Möchte ich eine Bandbreite von +/-3dB, so ist dies nicht ohne komplizierte Elektronik und Aktivtechnik zu machen, wobei dies auch nur im eingeschwungenen Zustand möglich ist.
Aber nicht genug damit.

Ich habe dargelegt, dass es nicht möglich ist, die Fehler eines Lautsprechers vollumfänglich auszugleichen. Es gibt aber noch etwas, das mich stört. So habe ich hier gelesen, dass es keinen Sinn mache, Weichenbauteile im Betrag der Chassis zu kaufen. Dies ist tatsächlich richtig, denn es ist wie gesagt nicht möglich, die Lautsprecherfehler mit der Weiche zu bekämpfen. Und wenn ich an den Koch erinnere, so wird er kaum Safran ans Katzenfutter geben, weil das Gewürz den Fleischpreis um ein vielfaches übertrifft. Und vor allem bringt es nichts. Wenn die Zutaten etwas taugen, so sind Gewürze nur sparsam nötig. Und wenn die Chassis etwas taugen, so reicht eine einfache, berechnete Weiche.

Die Messungen am Lautsprecherchassis werden bei einem Verstärkerinnenwiderstand von nahezu 0 Ohm durchgeführt. Wenn wir die Messung bei einem Ri von 8 Ohm durchführen, so sieht die gemessene Kurve ganz anders aus, vor allem, wenn es sich um ein Gebilde mit einer Unzahl von Resonanzen handelt. Dies, weil durch den hohen Ri der Lautsprecher weit weniger bedämpft wird. Das Ausschwingen (aber auch das Einschwingen) verzögert sich. Wenn die Kurve im eingeschwungenen Zustand noch einigermassen brauchbar bleibt, so ist sie bei Musik schon deutlich anders.

Natürlich betreibt man den Lautsprecher nicht an einem solchen Verstärker, aber die Weiche bildet genau diesen Widerstand (richtiger diese Impedanz) und zwar gewollt. Das bedeutet, dass eine Korrektur durch die Weiche mit Sicherheit nicht das ergibt, was man beabsichtigt und schon gar nicht beim Einschwingen. Es ist also richtig, dass man bei solchen schlechten Lautsprechern eine Weiche nicht wirklich berechnen kann, wenn sie noch Entzerrfunktionen übernehmen muss (was im Prinzip schon falsch ist). So etwas kann man nur zusammenbasteln. Und da kann man die unvorhersehbaren Verhaltensweisen der Chassis nur durch Hör- und Messversuche eingrenzen. Dass die ganze Sache letztlich ein kümmerlicher Versuch bleibt und allenfalls programabhängig zu mehr oder minder grossem Erfolg führt, lässt sich kaum bestreiten.

Was aber echt problematisch wird ist, wenn man zuerst versucht, mit z.B. "normalen" Spulen einen Klang hinzubekommen, dann aber auf Folienspulen wechselt, weil diese höherwertig (weil teurer) sein sollen. Oder man verwendet Spulen mit "Sillberdraht" (versilberter Kupferdraht).
Eine Spule hat nicht nur eine Induktivität und einen ohmschen Widerstand aus dem Draht, sondern auch eine Kapazität, weil jede Windung zur nächsten einen Kondensator bildet.
Nun ist für diese Kapazität die Draht-Oberfläche massgebend, für den ohmschen Widerstand der Querschnitt. Richtigerweise sollte die Kapazität so klein als möglich sein, ebenfalls der Widerstand. Also bräuchten wir einen grossen Querschnitt und eine geringe Oberfläche. Dies ist bei einem RUNDEN DRAHT gegeben, gesser geht nicht. Ein Band hat eine um vieles grössere Oberfläche und bildet damit in sich eine höhere Kapazität und zusammen mit der Induktivität einen Parallelschwingkreis. In den Unterlagen solcher Spulen ist dies nicht erwähnt. Entweder, weil es in der Praxis bedeutungslos ist, oder weil es nicht bedeutungslos, aber ungünstig ist. Jedernfalls macht es keinen Sinn. Aber es kann bei einem Chassis wie unserer Nummer 3 das Ein- und Ausschwingen und damit die Resonanzen, Überhöhungen und Einbrüche und damit den Klang beeinflussen. Wenn wir also wirklich dieses Chassis wählen und versuchen, die Fehler mit der Weiche auszukorrigieren, dann müssen wir die Versuche mit diesen überteureten und ungeeigneten Spulen durchführen, wenn wir sie nachher auch einsetzen wollen.

Und zum Silberdraht: Wenn wir eine einfache Weiche mit 6dB Steilheit wollen, weil sie weniger Phasendrehungen erzeugt, so ist bei der Übergangsfrequenz die Impedanz von Spule und Lautsprecher gleich. Wir haben also beim vorliegenden Lautsprecher 3 rund 10 Ohm Impedanz bei 5kHz. Hätten wir statt des Kupfers einen massiven Silberdraht, so wäre der Widerstand gegenüber Kupfer etwa 6% geringer, was man mit einem dickeren (grösserer Querschnitt von 6%) Kupferdraht auch erreichen würde. Und ausserdem haben wir ja ohnehin eine Impedanz, die weit über dem Drahtwidertand liegt. Und selbst wenn wir den Skineffekt hinzuziehen, so spielt der bei hohen Frequenzen (ausserhalb des Nutzbereichs) eine Rolle, wo ja die Impedanz der Spule ein vilefaches des Dahtwiderstandes beträgt.
Ich will damit verdeutlichen, dass wenn schon gebastelt werden muss, mit den letztlich einzusetzenden Bauteilen gebastelt wird und nicht mit etwas anderem, weil man dann (sofern es hörbare Unterschiede bei den Spulen gäbe) die Abstimmung nicht falsch vornimmt. Ich will aber auch deutlich machen, dass gerade so überteuerte Bauteile eher Nach- als Vorteile haben. Und wenn man die (unbekannte) Spulenkapazität ausnützen will, so schaltet man besser einfach einen Kondensator parallel zur Spule. Das lässt sich nämlich dann wirklich berechnen und erproben.

Und was für Spulen gilt, gilt auch für Kondensatoren. Es gibt da EINE Angabe, den ESR, der eigentlich alle Kondensatorverluste umrechnet und zusammenfügt. Und da es sich bei einer Lautsprecherweiche um etwas technisch-reales handelt und nicht um eine "homöopatische" Konstruktion, so sind auch alle Auswirkungen erklärlich. Und wenn klangliche Unterschiede bei verschiedenen Kondensatortypen angegeben werden, andererseits aber diese tatsächlichen Unterschiede rein physikalisch unter der Hörschwelle bleiben und erst noch je nach Fabrikat differieren (sogar gegensinnig, im Bruchteil von Prozenten), so sind derartige Feststellungen mit dicken Fragezeichen zu schmücken.


Zusammenfassend so viel:
Normaler Kupferdraht hat eine Reinheit von mindestens 99,5%, in der Regel deutlich höher. Die Verunreinigung z.B. durch Silber würde den Widerstand leicht senken, andere Materialien können ihn geringfügig erhöhen. Wenn es um die Reduktion eines Widerstandes geht wird dies am besten mit einem grösseren Querschnitt erreicht. In diesem Sinne haben weder versilberter noch folienartiger Leiter Vorteile. Spulen mit Folienleiter haben eine hohe, nicht extra bezifferte Kapazität, die in Weichen nicht berücksichtigt werden kann, da ihr Wert unbekannt ist.
Falls es zutrifft, dass OFC-Kupfer (sofern es sowas gäbe) oder Folienspulen oder spezielle Kondensatoren hörbare Auswirkungen hätten, dürften Weichenabstimmungen nur mit den endgültig zu verbauenden Bauteilen vorgenommen werden.
Und eine Abstimmung nach Ohr ist dann nötig, wenn die Weiche in erster Linie Ungereimtheiten eines Chassis beseitigen soll. Da kann es auf geringe Toleranzen ankommen. Ist aber die Weiche lediglich zur Trennung da, so genügt die Toleranz üblicher Bauteile, weil diese Toleranz auch beim Chassis selbst, beim Verstärker, beim Abhörraum und auch beim Zuhörer selbst vorhanden ist.

Werden Chassis verwendet, die keiner Entzerrung bedürfen und die damit auch keine nennenswerten Resonanzen aufweisen, so sind diese nicht besonders kritisch in Bezug auf den Dämpfungsfaktor und damit auf die Einflüsse einer Weiche. Werden aber Chassis verwendet, die in sich schon nicht stimmig sind, so lassen sich deren Fehler kaschieren, verschieben, verdecken, aber nicht beseitigen. Und wird dies mit der Weiche versucht, so ist dies immer eine halbe Sache, die nicht wirklich zu Qualität führt. Dass diese Abstimmung nur durch Versuche zu erreichen ist, weil die dynamischen Verhakltensweisen des jeweiligen Chassis unbekannt sind, macht die Sache zwar spannend, aber nicht wirklich zielführend.

Der richtige Weg ist also der Einsatz hochwertiger Lautsprecher. Dann sind die Weichenbauteile mit Sicherheit deutlich billiger als die Chassis und es resultiert eine Lautsprecherkombination, die unter allen Umständen nahe am Maximum angesiedelt ist, was mit technisch (nicht preislich) minderwertigen Dingern nicht zu erreichen ist.
Mahlzeit Smile
Zitat:"Doppelpeak"
Mein Projekt heisst "TwoPeak". Bitte richtig zitieren.

Gruss
Olli
Ich habe Diesen Beitrag jetzt mehrfach durchgelesen und möchte das aus meiner Sicht kommentieren.

Man wird immer wieder in die Verlegenheit kommen, Fehler der Chassis (die alle Chassis mehr oder weniger machen, denn es gibt keinen idealen Lautsprecher!!!) korrigieren zu müssen. Auch wird jeder Lautsprecher etwas "besser" können, als andere. Deshalb muss es aber kein schlechtes Chassis sein, das zwangsläufig zu einem schlechten Ergebnis führt. Das ist schlicht falsch.

Zitat:Und wenn die Chassis etwas taugen, so reicht eine einfache, berechnete Weiche.

Genau da bin ich anderer Meinung. Die Weichenbauteile selbst verursachen schon Klangveränderungen. Im ungünstigstem Fall bauen wir uns einen Schwingkreis, der hinterher eine Überhöhung zur Folge hat, verbunden mit einem kritischen Impedanzminimum. Dies kann man in einer Simulation, z.B. mit BoxSIM, sehr schön sehen und ausprobieren. Für mich fängt die Entwicklung (da bin ich mit Richi einer Meinung) mit der Auswahl der, unter den gegebenen Rahmenbedingungen, bestmöglichen Chassis an. Dabei achte ich nicht nur auf Daten und Schriebe, sondern auch auf den Klang. Danach wird eine Weiche nach Lehrbuchformel berechnet. Als nächstes folgt die Simulation des Lautsprechers mit BoxSIM und als letztes die Feinabstimmung nach Gehör und Messung. Es muss schliesslich den Ohren gefallen.

Zitat:Dass die ganze Sache letztlich ein kümmerlicher Versuch bleibt und allenfalls programabhängig zu mehr oder minder grossem Erfolg führt, lässt sich kaum bestreiten.

Sich aber auf reine Theorie und Lehrbuchformeln zu beschränken bringt einen auch nicht weiter weil zu viele Faktoren unberücksichtigt bleiben.

Zitat:Was aber echt problematisch wird ist, wenn man zuerst versucht, mit z.B. "normalen" Spulen einen Klang hinzubekommen, dann aber auf Folienspulen wechselt, weil diese höherwertig (weil teurer) sein sollen.

Die meisten Entwickler werden kaum ein Arsenal an Folienspulen und Supreme Kondensatoren rumliegen haben. Dafür ist der Kram einfach zu teuer. Daher ist es durchaus übliche Praxis, mit Standardteilen zu entwickeln und dann mit den endgültigen Teilen die Feinabstimmung vorzunehmen. Das ist eine Kostenfrage.

Sehr gute Grundlagen zur Weichenentwicklung gibt es bei Hifi-Selbstbau. Das meiste davon kann man auch als Gast lesen.

Gruss
Olli

richi44

Hallo Olli,
das ist Deine Ansicht und es bleibt Dir unbenommen, diese zu vertreten, so wie ich meine Ansicht vertrete.
Die Frage ist einfach, wie man zur jeweiligen Ansicht gelangt. Ich habe bis vor 30 Jahren auch einfach drauf los gebaut, natürlich unter Berücksichtigung der vorliegenden Daten. Nur gab es damals nicht viel von den Herstellern, man war also vor allem auf das Anhören der Boxen angewiesen. Und ich kann da aus jener Zeit einen Autor sinngemäss zitieren: "Gerade bei Lautsprechern ist vieles messbar, aber die Ergebnisse garantieren keinen bestimmten Klang"... und "Es ist eine Illusion zu glauben, man könne den Konzertsaal ins Wohnzimmer bringen"... und "jeder hört anders".

Das war die damalige Meinung, von der die letzten beiden Punkte nach wie vor Gültigkeit haben. Geändert hat sich die Ansicht, was die Messbarkeit betrifft, jedenfalls bei den Herstellern, welche hochwertige Profi-Lautsprecher herstellen (Studiomonitore).

Zur Entwicklung von MP3 war es nötig, den Vorgang "hören" neu und ausgiebig zu untersuchen und diese Untersuchungsergebnisse haben gezeigt, was unter welchen Umständen und in welchen Konstellationen hörbar ist und wie es sich auswirkt. So ist beinahe erstmals das Thema Einschwingtvorgang aktuell geworden, ebenso die Frage nach der Phasenreinheit bezw. der Toleranz des Gehörs gegenüber Phasenfehlern. Das sind alles Dinge, die mit einem Tongenerator und einem Messmikrofon alleine nicht messbar sind. Es sind aber Dinge, die sich z.B. im Frequenzgang und seinen Spitzen und Einbrüchen darstellen. Wenn man also dieses neue Wissen anwendet und versucht, Lautsprecher zu finden, die moderate Frequenzgangfehler aufweisen, so kann man davon ausgehen, dass auch die Phasenfehler und Fehler im Ein- und Ausschwingen minimiert sind.

Und es gab noch einen Trugschluss, den man erkannt hat:
Man hat während Jahren mit Equalizern versucht, einen Raum, auch eine Studioregie, zu entzerren. Man hat also die Frequenzgangfehler, welche durch Reflexionen und Resonanzen entstehen und NUR im eingeschwungenen Zustand feststellbar sind, versucht auszugleichen. Nun sind dies Resonanzen und stehende Wellen, wobei sich die Resonanzen genau so langsam aufbauen und genau so Energie speichern wie die Membranresonanzen eines nicht optimalen Lautsprechers. Jede Korrektur hat folglich den Klang im eingeschwungenen Zustand ausgeglichen (lineare Messkurve), dafür aber den Frequenzgang beim Einschwingen verbogen. Und weil man (man hat es schon früher gewusst, aber nicht beziffern können) heute das Einschwingen und seine Auswirkungen kennt, weiss man, dass dieses bei der meisten Musik noch weit wichtiger ist als der ausgehaltene Ton. Dieser kann auch im Konzertsaal durch Reflexionen beeinträchtigt sein und da zweifelt niemand die Originaltreue an.

Dass es keine idealen Lautsprecher gibt ist klar. Aber es gibt Lautsprecher, die den Frequenzgang innerhalb eines Bereiches von +/-2dB einhalten und wo man folglich auf eine Korrektur verzichten kann. Betrachten wir aber einen Lautsprecher, der Peaks von 12dB Höhe erzeugt, so lässt sich dies nur durch Resonanzen erzielen, welche nicht wirklich entzerrt werden können.

Man kann einen Lautsprecher durch ein Ersatzschaltbild darstellen. Da sind solche Resonanzen Schwingkreise mit unterschiedlicher Güte und Resonanzfrequenz. Würden wir den dritten Mitteltöner versuchen zu zeichnen, so wären da zumindest 10 Resonanzkreise nötig, die sich gegenseitig beeinflussen. Eine Entzerrung würde genau dieses Ersatzschaltbild invertiert verlangen. Sowas in die Weiche zu integrieren ist nicht machbar und bei so vielen Bauteilen hätten wir einen Verlust an Leistung von etwa 20dB. Und durch den hohen Widerstand wäre die Dämpfung des Lautsprechers undiskutabel und die Ergebnisse noch schlechter. Ausserdem ist das Nachschwingen schon gar nicht beeinflussbar, weil Membranteilschwingungen nicht über den Dämpfungsfaktor beeinflusst werden können.
Wenn wir also von Theorie und Praxis sprechen, so können wir den konkreten Lautsprecher in ein elektrisches Modell umzeichnen und dieses mit umgekehrter Funktion nachbauen. Das wäre dann die Theorie.
Oder wir tasten uns mit hören und basteln irgendwie da heran. Wir können es aber drehen und wenden wie wir wollen, die Kompensation erreichen wir nicht. Und bauen wir einen beliebigen Equalizer wie früher in den Studios, so wird die Sache eingeschwungen besser, aber deutlich schlechter im Einschwingvorgang.

Zur Verdeutlichung: Es gab von Klein & Hummel einen Studiomonitor (meines Wissens den O 111), welcher über einen aufwändigen EQ verfügte und ausserdem die Phasenunterschiede der Chassis (Laufzeit) mit Allpässen ausglich. Der gemessene Frequenzgang war beispielhaft, die Wiedergabe aber unbrauchbar, weil die Einschwingvorgänge durch Membranresonanzen, EQ und Allpass den Klang total verfälschten. K&H hat da einmal mehr versucht, Lautsprecherfehler durch Elektronik (und eine passive Weiche ist auch nur Elektronik) auszugleichen, statt vernünftige Chassis einzusetzen. Wir hatten solche Lautsprecher beim Fernsehen und sie nach nur 2 Versuchsjahren rausgeworfen.
Vergleiche ich sowas mit einer Genelec, so sind da zuerst mal gute Chassis drin, welche wenige "Nachbearbeitung" brauchen. Und genau das ist auch meine eigene Erfahrung. Ich versuche zuerst mit der Auswahl der Chassis die Fehler in der Wiedergabe zu minimieren, dann brauche ich keine Korrekturglieder.

Und weil jeder anders hört, kommen bei bestimmten Musikstilen und "Ohrabstimmung" unterschiedliche Lautsprecher heraus. Das kennt man von kleineren Boxenherstellern. Da gibt es Produkte, die für bestimmte Musikinstrumente (das Instrument, das der Entwickler spielt) optimal sind, aber ein Orchester nicht wiedergeben können. Und wenn wir per Ohr optimieren, so tun wir dies meist nach unserem Gefühl. Ich war früher Mitglied in einem Chor, da gab es Solo-Auftritte (A Capella) wie auch mit Klavier, Orgel oder Orchester. Und ich habe nicht nur mitgesungen, sondern des öfteren Proben aus dem Hörraum verfolgt und Aufnahmen gemacht (1982 schon digital) mit Profi-Equipment. Ich weiss also, wie es klingen musste. Hätte ich eine Hörabstimmung mit irgend einer andern Aufnahme vorgenommen, so hätte ich ja das Original nicht gekannt und somit wäre die Abstimmung nach meinem Geschmack, aber nicht nach dem Original erfolgt.

Ich gebe zu, wenn man erstens Studioequipment kennt und zweitens das Original, so bekommt man eine Abhöranlage hin, die vielleicht emotionslos spielt, wenn die Musiker emotionslos gespielt haben. Aber man bekommt eine Abhöre hin, welche jeder Aufnahme gerecht wird und jedem Musikstil. Eine solche Abhöre kann keine Emotionen wecken, die bei der Aufnahme gefehlt haben. Aber sie ist ehrlich und bringt genau das, was damals abging. Und weil ich wie gesagt die Studiosituation kenne und schätze, möchte ich für mich nichts anderes als die möglichst reine Wahrheit. Und wenn ich mit so einer Anlage (die ich ja jetzt habe) eine gute, emotionsgeladene Aufnahme höre, bekomme ich Gänsehaut. Ist die Aufnahme klinisch, so ergibt dies kein Erschauern. Soll sich dieses aber einstellen, so ist dies ein individueller Vorgang, den ich nicht jedem durch eine ebstimmte Lautsprecherabstimmung vermitteln kann. Und genau darum sind Studiomonitore absolut neutral (jedenfalls die guten) um vom Tonmeister eine Mischung und eine Aufnahme einzufordern, die Emotionen hat und diese rüber bringt. Und sind diese Emotionen in der Aufnahme gespeichert, braucht es nichts mehr weiter als eine neutrale Wiedergabe. Sind sie aber nicht da, hat der Tonmeister versagt (die Musiker sind nicht motiviert) und dann gibt es nichts zu verschönen.


Zuletzt nochzu den technischen Fragen der Bauteile:
Erstens ist klar, dass eine Spule und ein Kondensator einen Schwingkreis bilden. Und genau um Überhöhungen und tiefe Impedanzen zu verhindern wird berechnet und nicht gebastelt. Sonst können Fehlkonstruktionen erfolgen, welche den Verstärker gefährden oder unzulässigen Klirr erzeugen. Und solche Fehlkonstruktionen sind käuflich zu erwerben. Da ist also die Theorie klüger als der Bastler.
Zum Zweiten: Um eine Klangveränderung zu erzielen sind Veränderungen der Signale am Lautsprecher oder zumindest Veränderungen seiner Dämpfung nötig. Wenn ein bestimmter Kondensator anders klingt als ein anderer, dann MÜSSEN andere Vorgaben entstanden sein und diese Veränderungen sind messbar. Ist die Quellimpedanz gleich und das Signal unverändert, so gibt es keine Klangveränderungen, wie Blindtests nachgewiesen haben. Und wenn wir z.B. von unterschiedlichen Verlusten bei den Kondensatoren ausgehen, so könnte sich der ESR von 0,1 Ohm auf 0,2 Ohm verschlechtern. Dies hätte aber einen Einfluss von unter 0,15dB und wäre somit unhörbar. Dieser Pegelfehler wäre aber deutlich messbar. Wenn ich mir aber die Bilder anschaue, wie da teils mit Billigst-Laborkabeln Bauteile verschaltet werden, mit Käbelchen also, wo man von Übergangswiderständen in der Grösse von bis zu 1 Ohm ausgehen muss, so spielt der ESR keine Rolle mehr. Die gehörten Unterschiede gehen dann auf das Konto der unzureichenden Übergangtswiderstände und nicht auf das der Baquteile!
Wenn aber eine Signalveränderung durch die Verwendung eines anderen Kondensators entsteht (Ölpapier?), so sind da parasitäre Veränderungen, etwa Induktivitäten im Spiel. Diese sind bei solchen Bauteilen meist nicht beziffert weil sonst der Fehler, also die Fehlkonstruktion (Folienspulen) offensichtlich würde.
Und es bleibt so, dass wenn solche speziellen Spulen oder Kondensatoren den Klang beeinflussen, dass dann die Feinabstimmung mit diesen Bauteilen vorgenommen werden muss und nicht mit Standardbauteilen.

Auch hier eine Zusammenfassung:
Ich habe die Weiterentwicklung im Lautsprecherbau aber auch in der allgemeinen Elektronik verfolgt und bin der Überzeugung, dass Klangveränderungen nach veränderten Signalen oder einer veränderten "Lautsprecherumgebung" (Verstärker, Dämpfung, Weichenimpedanz) verlangen. Ohne diese Veränderungen sind Klangveränderungen an bestehenden Lautsprechern nicht zu schaffen. Folglich müssen sich die Parameter der Weichenbauteile unterscheiden und zwar in einem Masse von mindestens 5% (ca. 0,5dB).
Zweitens hat mich die eigene und die fremde Erfahung gelehrt, dass man Fehler eines Lautsprechers nicht beseitigen kann, sondern dass der Weg nur über bessere Chassis führt. Dass auch diese einen Rest an Fehlern aufweisen ist bekannt und unabänderlich. Nur ist dank MP3-Entwicklung die Erkenntnis gewachsen, was hörbar ist und was nicht. Und da hat sich einiges verändert in den letzten 30 Jahren. Wenn wir also mit besseren Chassis keine Korrekturen vornehmen müssen, so sind wir sicher auf der guten Seite. Dass sich Korrekturen kaum berechnen lassen, weil schon das Erstellen eines zutreffenden Ersatzschaltbildes schwierig ist, versteht sich. Es ist daher der einzig logische Weg, bessere Chassis zu wählen, die ja auch erhältlich und erst noch preiswert sind.
Und basteln kann per Zufall zu guten Ergebnissen führen, zumindest bei bestimmtem Programm. Bei anderen Musikstilen und Orchestergrössen können sich da aber umso grössere Defizite auftun. Und eine Abstimmung nach Ohr entspricht immer dem Musikgeschmack des "Tuners" und nicht einem Durchschnitt oder einem Streben nach möglichst hoher Wiedergabetreue.
Moin moin Smile
Ich werde die Diskussion hier nicht weiterführen um den Thread nicht zu zu müllen. Das haben wir schon genug getan und wir wissen, dass wir unterschiedliche Ansichten dazu haben.

Es ging mir primär darum, dass lernwillige User auch über den Tellerrand hinaussehen sollte um festzustellen, dass es nicht nur eine richtige Meinung gibt...

Gruss
Olli

fibbser

Irgendwie fällt es mir unheimlich schwer, diesem Thread noch zu folgen; aber evtl. bin ich geistig auch nur unterbemittelt [Bild: denker.gif]
(19.05.2010, 14:29)fibbser schrieb: [ -> ]Irgendwie fällt es mir unheimlich schwer, diesem Thread noch zu folgen; aber evtl. bin ich geistig auch nur unterbemittelt [Bild: denker.gif]

Och Volker, so schwer ist das gar nicht. Das, was Richi geschrieben hat ist völlig richtig. Es gibt aber auch andere Wege. Damit diese nicht unter den Tisch fallen, habe ich weitere Richtungen aufgezeigt.

Gruss
Olli
(19.05.2010, 14:55)hoschibill schrieb: [ -> ]...Das, was Richi geschrieben hat ist völlig richtig. Es gibt aber auch andere Wege. Damit diese nicht unter den Tisch fallen, habe ich weitere Richtungen aufgezeigt....
Meine Bitte an Richi: Lass es jetzt bitte dabei. Selbst mir fällt es manchmal schwer zu verstehen, warum - so kommt es bei mir an, ist bestimmt nicht so gemeint - verbissen um die eigene Position geschrieben wird.

richi44

Ich darf Euch alle beruhigen, die Unstimmigkeiten sind bilateral aufgezeigt, diskutiert und so wie ich meine ausgeräumt worden.
Im Ernst, es hat gute Gründe gegeben die Standpunkte zu klären und zu erklären. Dies ist nun geschehen und ich möchte auch zum "Tagesgeschäft" zurückkehren.
Big Grin Prost Angel