Wie man einen Lautsprecher abstimmt
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richi44
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#1
06.05.2010, 11:30

Dazu gibt es drei Theorien.

Erstens:
Alles ist perfekt.
Das bedeutet, dass wir z.B. einen Hochtöner und einen Tieftöner kaufen können, dazu eine Weiche mit 4 oder 8 Ohm und ein Gehäuse bauen und es funktioniert. Dass dies zu kurz gedacht ist, versteht sich, denn dem ist nicht so.

Zweitens:
Man kann eine Box und ihre Weiche berechnen (als Basis) aber man muss sie im Hörtest abstimmen.
Da ist die Grundlage dass jeder das gleiche Gefühl für Musik hat und dass jeder die gleiche Musik gleich empfindet. Dies ist natürlich nicht gegeben. Weiter wird davon ausgegangen, dass jeder Mensch gleich hört. Natürlich ist das Ohr eine „Einheitskonstruktion“ mit gewissen Toleranzen. Aber es geht ja nicht nur ums Ohr, sondern um das Gehör und da spielt das Gehirn eine wichtige Rolle. Und unser Gehör ist in der Lage, aus etwa 10% Information einen 100%igen Klang zu basteln, indem einfach die fehlenden Teile dazu gedacht werden. Und was da gedacht wird, ist zum Teil genetisch bedingt, zum Teil aber auch erlernt.
Dass die Sache mit den 10% funktioniert beweist MP3. Dass es aber auch unterschiedliche Lerneffekte gibt kann in Versuchen nachgewiesen werden und wurde nachgewiesen. Dies kann so weit gehen, dass ein Musiker beim Lesen der Partitur schon glaubt, die Musik zu hören. Dies ist zwar extrem, aber erwiesenermassen möglich.
Das bedeutet, dass bei einer persönlichen „Optimierung“ der Lautsprecher den Präferenzen des Entwicklers Rechnung trägt, nicht aber dem Durchschnitt. Dazu müssten viele verschiedene Konstruktionen mit verschiedenen Probanden und unterschiedlicher Musik in unterschiedlichen Räumen getestet werden. Dies geschieht bisweilen in der Industrie, ist aber auch da eher die Ausnahme.
Das bedeutet, dass dieses Nachjustieren auf die Unzulänglichkeiten der Chassis eingeht, auf den Raum, die Musik und den Tester, dass aber technische Unzulänglichkeiten der Chassis nicht beseitigt werden (können), da sich diese nicht aus der Welt schaffen lassen und dass der Klang des Lautsprechers in einem anderen Raum (ohne spezielle konstruktive Massnahmen an den Gehäusen) anders ausfallen kann. Und wenn der Konstrukteur selbst Oboe spielt, so wird dies ein Lautsprecher, der mit Oboe perfekt spielt, andere Instrumente aber vernachlässigt (alles schon bei namhaften Markenlautsprechern erlebt!). Diese Abstimmungsart ist also auch ein Trugschluss.

Drittens:
Man geht davon aus, dass letztlich alles nachprüfbar ist. Das bedeutet, dass an den Chassis der Frequenzgang bestimmt werden muss und zwar auf Achse wie auch ausserhalb der Achse. Und es wird der Klirr bestimmt und das Ein- und Ausschwingverhalten. Weiter sind die Phasenverhältnisse untersucht und auch, wie ein durchschnittlicher Abhörraum gestaltet ist und wie er sich akustisch verhält. Die eigentliche Grundlage ist aber, dass der Klang im Raum nicht verändert werden darf, warum auch immer, dass also im Raum am richtigen Abhörplatz (nur dort kann sowas garantiert werden) keine klangliche Veränderung des Signals entsteht. Es versteht sich, dass sich diese komplexen Forderungen nur dann vereinen lassen, wenn man gewisse Voraussetzungen einhält. Man muss sich im Klaren sein, dass z.B. eine Pegelüberhöhung eines Lautsprechers durch Resonanzen erkauft wird. Und solche Resonanzen haben Auswirkung auf das Ein- und Ausschwingen und auf die Phasenlage. Verwenden wir also so einen Lautsprecher, so bekommen wir Fehler, die sich nachträglich nicht beseitigen lassen. Und haben wir im eingeschwungenen Zustand eine Pegelüberhöhung durchResonanz, so muss sich beim Einschwingen diese Resonanz erst aufbauen. Wir haben also im Einschwingvorgang einen Pegelverlust. Gehen wir nun her und versuchen diese Überhöhung durch ein Filter zu bekämpfen, so ist diese Frequenz während des Einschwingens sowohl durch den Lautsprecher als auch durch unser Korrekturfilter unterdrückt. Wir können also den Fehler im eingeschwungenen Zustand mildern, verstärken ihn aber im Einschwingvorgang.
Weiter müssen wir berücksichtigen, dass zwar im Einschwingzustand nur der Direktschall massgebend ist, bei ausgehaltenen Tönen aber die Gesamtheit des abgetrahlten Schalles stimmen muss. Haben wir nun z.B. die bei Theorie 1 erwähnte Zweiwegbox mit einem Tieftöner von angenommenen 17cm Membrandurchmesser, eine Trennung bei 2kHz und einen Kalottenhochtöner mit 2cm Membrandurchmesser, so wird die Richtwirkung des Tieftöners bei der Trennung schon mehr als nur deutlich sein, sie beginnt ja schon unter 1kHz. Der Hochtöner strahlt da aber in die volle Breite und engt erst bei etwa 10kHz ein. Das bedeutet, dass der seitliche Schall, der im Raum reflektiert und gehört wird einen deutlichen Einbruch zwischen rund 1kHz und 3kHz zeigt, nachher wieder ansteigt und erst ab etwa 8kHz wieder abnimmt. Dieser Frequenzgangfehler hängt mit den Chassis und ihrer Grösse zusammen, aber auch mit dem Gehäuse, dem man eine leichte und frequenzkonstante Richtwirkung (ab etwa 500Hz) beibringen könnte. Dies erreicht man mit „Trichtern“, welche den Schall lenken.
Diese dritte Theorie muss erstens von idealen Lautsprecherchassis ausgehen, die in sich möglichst fehlerfrei arbeiten. Dann ist es möglich, die Weiche mit den tatsächlichen Lautsprecherparametern zu berechnen. Wenn die Chassis in sich schon mal stimmen, braucht die Weiche nur zu trennen und nicht noch Ungereimtheiten der Wiedergabe auszugleichen!
Da fertige Weichen nicht auf die tatsächliche Impedanz rücksicht nehmen und auch nicht die gewünschten Trennfrequenzen aufweisen ist ein „Fertigkauf“ nicht möglich, wohl aber eine tadellose Berechnung.
Weiter ist zu beachten, dass nicht nur der Direktschall linear ist, sondern auch der reflektierte Schall. Dies kann durch mechanische Optimierung des Gehäuses (Schallführungen) erreicht werden. Dabei wird natürlich die Richtwirkung verstärkt, was dem Hören ausserhalb der Achse abträglich ist (wobei der Klang dort etwas leiser und dunkler wird, dafür aber ausgeglichener!). Allerdings ist für Musikgenuss auch der Sweetspot massgebend, Musikgenuss in der Küche durch die offene Tür sollte nicht als Mass der Dinge heran gezogen werden.

Zusammenfassend finde ich die oft gehörte Aussage falsch, wonach ein berechneter Lautsprecher erst durch „Feinabstimmung“ zum „Leben“ erweckt wird.
Dies wird dann als „Sieg“ der Praxis über die Theorie angeführt, wobei dieses Vorgehen in sich ja schon eine mögliche Theorie zur Erreichung des Ziels darstellt.
Für mich ist dies einfach zunächst ein ignorieren der Tatsachen. Wenn z.B. Lautsprecher eingesetzt werden, welche aufgrund ihrer Dimensionen eine unkonstante Abstrahlcharakteristik haben, so ist doch davon auszugehen, dass der Klang im Raum, abhängig von seinem Reflexions- und Dämpfungsverhalten unausgeglichen ausfällt.
Und wenn weiter diese Lautsprecher noch Resonanzen aufweisen, welche den Frequenzgang gegenüber guten Konstruktionen um 10 bis 15dB welliger werden lassen, so kann man davon ausgehen, dass solche Fehler nicht korrigierbar sind und somit den Klang deutlich beeinflussen. Eine Feinabstimmung kann diese Welligkeit nicht reduzieren und auch nicht das unlineare Abstrahlverhalten. Und schon gar nicht die Einschwingproblematik. Wenn da etwas optimiert werden kann so spiegelt sich letztlich darin der Abhörraum, die bevorzugte Musik und die persönliche Präferenz. Es ist natürlich jedem unbenommen, sowas für den Eigenbedarf zu entwickeln, nur ist dies nicht unbedingt linear oder klangneutral und kann keinesfalls den Anspruch erheben, allen Wünschen gerecht zu werden und in jedem Raum die bestmögliche Wiedergabe zu ermöglichen.
Vergleiche ich viele Konstrukte (Amateur oder Industrieprodukte) mit guten Studiolautsprechern, so kann ich bei letzteren (nicht bei allen, die Studio auf dem Aufkleber haben) davon ausgehen, dass die klanglichen Unterschiede in unterschiedlichen Studios gering sind und dass ich somit eine Musikproduktion beurteilen kann. Dies ist aber mit Amateur- und Industrieprodukten nicht möglich, welche auf den Zeitgeschmack Rücksicht nehmen und sich nicht nur an der Qualität orientieren.
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