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Dies ist der Teil 3 (3) eines Artikels über Lautsprecher Wissen von Cabasse aus Frankreich

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Die Servosteuerung - unsere Problemlösung

Wie wir gesehen haben, ist es nicht einfach, die optimale Kombination Vorverstärker / Leistungsverstärker / Lautsprecherbox zu finden. Neben den Qualitätsmerkmalen kann sich ein Fehler in der Beurteilung des Wirkungsgrades der Lautsprecherbox oder der Leistung des Verstärkers verheerend auswirken.

Es gibt auch noch andere Probleme. Bei einem Dreiweg-System führt ein passiver Filter (die sogenannte Frequenzweiche), der in der Lautsprecherbox eingebaut ist, die entsprechenden Frequenzen jedem der drei Lautsprechersysteme zu. Daraus können sich gewisse Schwierigkeiten bei den Übergangsfrequenzen ergeben. Das ist ein erster Punkt.

Passive Frequenzweichen sind unvollkommen

Im Kapitel Impedanz haben wir darauf hingewiesen, daß sich die Impedanz mit der Frequenz ändert. Es ist also schwierig, eine Frequenzweiche mit konstanten Werten zu planen, die bei differierenden Impedanzen arbeiten soll. Die Impedanz schwankt nicht nur im Rahmen der gesamten Lautsprecherkombination, sondern auch bezogen auf die einzelnen Lautsprechersysteme. Dazu kommen die erheblichen Frequenzunterschiede in den Höhen und Tiefen.

Eigene Verstärker für jedes Chassis

Cabasse hat schon 1958 Lautsprecherboxen entwickelt, bei denen jedes Lautsprechersystem direkt über einen eigenen Verstärker versorgt wird.

Im Prinzip einfach, in der Praxis jedoch außerordentlich diffizil. Die Programm-Signale werden einem Vorverstärker zugeführt, dem ein elektronischer Filter nachgeschaltet ist. Dieser ist impedanzunabhängig und kann genau bei einer festgelegten Übergangsfrequenz trennen. Der Filter wird den Frequenzbereich in drei Bereiche aufteilen (im Falle unserer drei Kanäle). Jeder dieser Teilbereiche wird nun den 3 Verstärkern zugeführt.

  • Anmerkung : Dieses Wissen ist um 1984 natürlich nicht mehr neu. BRAUN, HECO und CANTON sowie Grundig haben das alles bereits in Serienmodellen ausprobiert. Zur Cabassse Zeit vor 1965 gab es jedoch nur wenige kleine Spezialhersteller wie Klein+Hummel und Sennheiser, die aktive Studio-Boxen angeboten hatten.

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Die Vorzüge im Vergleich

Die Vorzüge einer derartigen Konzeption liegen auf der Hand. Die elektronische Anpassung sowie jeder einzelne Verstärker können individuell in Abhängigkeit zum zugeordneten Lautsprechersystem (dem Chassis) und der Lautsprecherbox eingepegelt werden. Jede Verstärker/Lautsprecher- Einheit arbeitet im Bereich seiner optimalen Eigenschaften.

1. Passives System
2. Aktives System mit getrennten Verstärkern

1958 waren die Verstärker mit Röhren bestückt und die Verstärker/Filter-Einheit war außerhalb der Lautsprecherbox angebracht. Heute werden die Servo-Lautsprecheranlagen von Cabasse mit integrierten Verstärkern hoher Leistung bestückt. Der weitere Vorteil eines aktiven Systems ist die Möglichkeit der Servosteuerung des Tieftöners.

Der Tieftöner und seine Aufgaben

Ein Lautsprecher besteht, wie wir gesehen haben, aus einer von einem Antriebssystem bewegten Membran. Dieses Antriebssystem besteht aus einem Magneten und einer Spule, durch welche ein vom Verstärker erzeugter Strom fließt.

Denken wir an eine Trommel: durch Anschlagen der Membran wird ein Ton erzeugt, der immer nahezu gleich klingt: er liegt im Bereich Schwingungsfrequenz der Trommel.

Auch im Lautsprecher gibt es eine sogenannte Resonanzfrequenz. Wenn diese eine nicht definierte Frequenz in dem vom Lautsprecher reproduzierbaren Frequenzbereich ist, wird sie Verfälschungen nach sich ziehen. Diese Resonanzfrequenz wurde darum so tief wie möglich gewählt, deutlich unterhalb des vom System reproduzierbaren Frequenzbereiches (in gewissen Lautsprecherboxen ist die Resonanzfrequenz zu hoch; daraus ergibt sich dann ein sogenanntes "Faßgeräusch", von dem wir im Kapitel Klangfarben sprachen).

Ein Lautsprecher darf also nur die Töne wiedergeben, mit deren Modulation er angesteuert wird.

Theorie und Praxis

Das ist theoretisch. Es ist sicher, daß Störfrequenzen vorhanden sind und mögen sie auch noch so klein sein. Außerdem ist zu wissen, daß die tiefen Frequenzen ohnehin sehr schwierig wiederzugeben sind. Aufgabe der Servosteuerung ist es, diese Fehler zu korrigieren.

Auf der Membran ist eine Art Fühler angebracht, der die eventuell auftretenden unkontrollierten Membranbewegungen ertastet und die Daten dem Elektronikfilter zuführt. Augenblicklich vergleicht der Filter das vom Verstärker abgegebene Signal mit der daraus entstandenen Membranbewegung. Er korrigiert den Verstärker und damit die Membranbewegung.

Das Ergebnis: starke Reduzierung des Klirrgrades und ein besserer Frequenzgang im unteren Frequenzbereich. Bei den servogesteuerten Lautsprecherboxen von Cabasse wird eine echte elektroakustische Servosteuerung angewendet, deren Vorzüge im Abtasten der augenblicklichen Geschwindigkeit und der Beschleunigung der Membran liegen. Diese Methode ist das Forschungsergebnis der Cabasse - Laboratorien.

Das Cabasse (Servo-) Prinzip

Das vom Lautsprecher abgestrahlte akustische Signal ist in Wirklichkeit nicht als treues Abbild des an den Verstärker gelegten elektrischen Signals zu betrachten. Die passiven Filter (Frequenzweichen) und die eigentliche Konzeption des Lautsprechersystems führen zu zahlreichen Veränderungen. Diese werden in den Berechnungen durch „Übertragungseigenschaften" wiedergegeben. Andererseits gehen Störsignale dem Signal unmittelbar voraus. Ihre Einflüsse gehen in die Berechnungen in Form von Ausgangs-Übertragungsbedingungen ein.

Einige dieser Einflüsse sind sehr deutlich ausgeprägt: Trägheit der beweglichen Teile (Membran + Schwingspule + Aufhängung) (Beeinträchtigung der Übertragung), zu schwach gedämpfte Resonanzen (Beeinflussung und Verfälschung der benachbarten Frequenzen).

Die Kenntnis dieser Parameter gestattet es, ihre negativen Einflüsse zu reduzieren. Ihre Korrektur ist bei Passiv-Boxen nur in gewissem Umfang möglich. Dagegen ist es bei aktiven Lautsprechersystemen möglich, diese Parameter auszugleichen. Die Lösung ist ein Servosystem.

Verschiedene Arten von Servosystemen

Mögliche Lösungen:
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  • 1. Geschwindigkeit: man verwendet ein zur Geschwindigkeit proportionales Signal.
  • 2. Beschleunigung: man untersucht die Beschleunigung der Membran.
  • 3. Geschwindigkeit und Beschleunigung: das Signal ist die Summe der beiden vorangehenden.
  • 4. Akustik: das scheint ideal. In der Praxis machen die Phasendrehungen eines derartigen Systems zwischen Lautsprecher und Mikrofon diese Lösung unmöglich.

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Ergänzungen zu 1.)

Im Fall der Geschwindigkeit wird im allgemeinen nur die Brückenschaltung verwendet. Sie besitzt einen wesentlichen Nachteil: der Lautsprecher wird nur innerhalb eines sehr schmalen Bereichs wirksam gesteuert. Dieser Bereich liegt in unmittelbarer Nachbarschaft der Resonanzfrequenz, die, wie bekannt, sehr tief liegt. Man kann also in diesem Fall nur benachbarte Frequenzen korrigieren.

Alternative Gedankenspiele zum Servo

Aber welche Lösung gibt es darüber hinaus? Man könnte die Resonanzfrequenz anheben, was aber dann wiederum zu einem Wiedergabeverlust der Frequenzen führt, die unterhalb dieser Resonanzfrequenz liegen.

Man könnte auch einen sehr leistungsstarken Verstärker für den Tieftöner verwenden, die dabei entstehende große Verzerrung würde die Vorteile des Systems jedoch wieder zunichte machen. Eine Korrektur der sehr niedrigen Frequenzen für die Geschwindigkeitssteuerung ist jedoch unabdingbar.

Eine einfache Lösung

Im Fall einer reinen Steuerung der Membran-Beschleunigung ist der Abtaster auf dem Membran montiert. Form und Montage sind sorgfältig ausgeführt, um die Eigenqualitäten des Lautsprechersystems nicht zu beeinträchtigen. Der Lautsprecher wird abgeändert, um seine Funktion über seinen Frequenzbereich hinaus zu vergrößern. So entspricht das ertastete Signal exakt der Beschleunigung der ganzen Membran. Das Signal wird dann in den Korrekturkreisen so aufbereitet, daß damit gute Übertragungseigenschaften gewährleistet sind.

Diese Servosteuerung kann im gesamten Übertragungsbereich des Lautsprechersystems eingesetzt werden.

Die Kombination von 2 Methoden

Wenn man die Servosteuerung der Beschleunigung mit der Geschwindigkeits- Servosteuerung kombiniert, verwendet man das erste Signal in Rückkopplung im oberen Teil des Frequenzbereiches, und das zweite im besonders kritischen unteren Bereich.

Was den elektronischen Teil betrifft, so sind die Aktiv-Lautsprecherboxen seit langem mit direkt gekoppelten Leistungsverstärkern ausgerüstet (also als Gleichspannungsverstärker ausgelegt), die die Schwingspulen der Lautsprecher kondensatorlos ansteuern. Das ist für jeden angesteuerten Lautsprecher unbedingt notwendig. Auch für die Mittel- und Hochtonbereiche ergeben sich Vorteile, da die Dämpfung bei niedrigen Frequenzen verbessert und Intermodulationserscheinungen reduziert werden.

Cabasse Filter mit rauscharmen ICs

Der Elektronikfilter ist mit rauscharmen integrierten Schaltungen ausgerüstet, die sorgfältig selektiert wurden, um eine einwandfreie Stabilität im Dauerbetrieb zu garantieren. Berücksichtigt man den großen Verstärkungsfaktor im sehr tiefen Frequenzbereich, der vom Servosteuerungssystem gefordert wird, ist diese Stabilität unentbehrlich. Letzten Endes gibt es also mehrere mögliche Systeme.Die meisten haben erhebliche Nachteile, der größte darunter ist die sehr schwierige Justage. Die Cabasse-Servosteuerung ist nicht mit den einfachen Brückenschaltungen zu verwechseln, deren wesentliche Fehler aufgezeigt wurden.

  • Anmerkung : So einfach und trivial, wie es die Cabasse Leute beschrieben haben, ist das aber auch wieder nicht, denn auch diese Filter erzeugen Phasendrehungen. Doch so weit war man 1984 noch nicht.

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Produktion und Meßmethoden bei Cabasse-Lautsprecherboxen

Die vorangehenden Seiten haben Ihnen das Ziel des Cabasse-Teams vor Augen geführt: Herstellung von Spitzenprodukten.

Die Mittel ?

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  • - Zwei schalltote Räume. Einer davon ist mit 2000 Kubikmeter der größte in der Welt, der für Forschungen auf dem Gebiet der High Fidelity verwendet wird. Schalltote Räume mit kleineren Abmessungen gestatten keine Messungen bei tiefen Frequenzen, ermöglichen es also nicht, für diesen in einer naturgetreuen Wiedergabe so wichtigen Frequenzbereich zu arbeiten und entsprechende Erkenntnisse zu bekommen.

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  • - In Verbindung mit dem schalltoten Raum eine besonders aufwendige Meßausrüstung, teilweise von den Cabasse-Spezialisten entwickelt und gebaut und dafür bestimmt, sowohl über Oszillographen als auch Pegelschreiber Frequenz-, Impedanz-, Verzerrungs-, Nachhall- und Phasenkurven aufzuzeichnen.

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  • - Ingenieure, die sich ausschließlich der Forschung widmen, ohne vorherige Zieleingrenzung sich eines wissenschaftlichen Computers bedienen, der mit einem automatischen Zeichentisch gekoppelt ist.

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  • - Eine Tonvergleichsmethode, Anwendung des konkreten Beispiels, das wir im ersten Kapitel beschrieben haben. Es ist unentbehrlich, Messungen durchzuführen, ein gutes Gehör ist aber gleichermaßen wichtig. Leider haben Hörtests aufgrund des geringen Gedächtnisses des Ohres nur Wert bei einem direkten Vergleich mit einer Bezugsquelle.

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Um z.B. zu wissen, ob eine Lautsprecherbox den Klang einer Geige gut reproduziert, muß ein Geiger direkt abwechselnd mit der Lautsprecherbox spielen, wobei diese die vorher aufgenommene Geige wiedergeben muß. Jede andere Methode ist subjektiv und es gibt zuviel veränderliche Größen, um sich auf sie verlassen zu können. Eine peinlich genaue, langwierige Arbeit. Diese Methode wird verwendet, um jede neue „Verbesserung" durch das Cabasse-Labor nachzuprüfen. Diese „Tests auf Herz und Nieren" gestatten es oft, Theorien oder abstrakte Rechnungen in Frage zu stellen, welche Ausgangspunkt dieser Verbesserungen waren.

  • - Ein Herstellungspotential mit doppeltem Ziel: einerseits eine Präzision, die weit über der der Uhrenindustrie liegt, andererseits für gewisse Teile wie die Antriebselemente eine Robustheit, die zu einer Tradition geworden ist. So wird bei den Magneten mit Hilfe von Präszions-Meßinstrumenten jedes geschmiedete Rohteil gedreht, gemessen und auf 1/100 Millimeter Toleranz gefertigt.


Es sei ganz besonders darauf hingewiesen, daß Cabasse seine Lautsprecher vom Anfang bis zum Ende eigenständig entwickelt und produziert.

Dieser Hersteller ist wahrscheinlich der einzige, der ohne Ausnahme eigene Werkstätten für die Gehäuseproduktion, der Verstärker und Servosysteme, Elektrolyse für die Verchromung sowie Cadmierung und Eloxierung besitzt. Dies gilt besonders für die Lautsprechersysteme mit den Magnetisierungswerkstätten für Magnete und deren Montage.

Eine Qualitätskontrolle in allen Stufen, die bis zum Aufzeichnen der Kurven einer jeden Lautsprecherbox geht, erlaubt es Cabasse, eine außergewöhnliche Garantie zu geben.
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Und die Ergebnisse?

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  • - Eine Cabasse-Qualität die zur Legende geworden ist. Man ist überrascht über das Aussehen eines Tieftöners. Zunächst sein Gewicht: Das Antriebselement allein wiegt über 12 kg. Wenn man sich bewußt wird, daß ein solcher Lautsprecher komplett in den Cabasse-Werken gefertigt wird, bis zum Magneten, der sogar selbst verchromt wird, so kann man sicher sein, daß nichts dem Zufall überlassen bleibt und daß das Betreben nach Qualität vor allen anderen finanziellen oder kommerziellen Betrachtungen steht.
  • - Erfolge der Kalotten- Lautsprechersysteme und der Aktiv-Lautsprecherboxen.
  • - Eine Fertigung von Lautsprecherboxen, die auch dann von höchstem Können zeugt, wenn man ins Detail geht. Auch die kostengünstigsten Boxen werden mit der gleichen Sorgfalt gearbeitet und unterliegen den gleichen Prüfungen und Qualitätskontrollen.
  • - In einem Wort, Cabasse ist nicht nur ein Stück Industrie. Cabasse ist der Erfolg eines Teams von Handwerkern. Handwerk im vornehmen Sinne des Wortes, Meister dessen, was sie schaffen, was ihr Markenzeichen trägt.

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Meßmethoden für Lautsprecherboxen

  • Anmerkung : Bei den Meßmethoden scheiden sich jedesmal die Geister, die man rief. Manchmal kommt es beinahe zu Prügeleien, denn es gibt verschiedene Philiosphien des Messens an sich. Die einen genereiren ihre Weishaut aus einer Vielzahl von mittelmäßig genauen Meßreihen, die anderen führen nur wenige aber hochgenaue Messungen durch.


Der Übertragungsbereich

Alle Frequenzgänge, die von Cabasse veröffentlicht werden, werden in unserem großen schalltoten Raum mit einem Volumen von 2.000 Kubikmetern ermittelt, (auf die Gründe dafür kommen wir noch zu sprechen).

Um den Frequenzgang einer Lautsprecherbox aufzuzeichnen, wird diese im schalltoten Raum aufgestellt. Ein sinusförmiges Signal wird an ihren Eingang gelegt. Dieses Signal entspricht einer elektrischen Leistung von 1 Watt am Eingang, die Frequenz variiert zwischen 20 und 20.000 Hz. Der von der Lautsprecherbox abgegebene Schalldruck wird von einem geeichten Mikrofon aufgenommen, das in 1m Entfernung in der 0°-Achse der Lautsprecherbox aufgestellt wird.

Das vom Mikrofon erzeugte elektrische Signal wird über Meßverstärker geleitet und gestattet die Aufzeichnung des Frequenzganges der Lautsprecherbox. Diese Kurve entspricht der Amplitude des von der Lautsprecherbox in Abhängigkeit von der Frequenz abgegebenen Schalldrucks.
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Jetzt sind wir wieder beim Dezibel

Diese Amplitude wird in Dezibel gemessen. Man muß sich beim Bewerten jedoch vor möglichen Deutungsfehlern hüten. Wir werden darauf in den nächsten Abschnitten zurückkommen.

Für die mit Kalotten-Systemen ausgerüsteten Lautsprecherboxen geben wir den Frequenzgang zusätzlich für 30° und 45° Einfallswinkel an, um damit zu dokumentieren, wie gleichmäßig die Schallabstrahlung verläuft. In der Tat ist dies einer der großen Vorteile unserer Kalotten-Systeme. Über einen großen Abstrahlwinkel gesehen verläuft die Schalldruckkurve außerordentlich gleichmäßig.

Zusammenfassung der Norm DIN 45 573

Das Geräusch, das zur Messung der Belastbarkeit dient, weist bei jeder Frequenz eine aus der obigen Kurve ersichtliche Amplitude auf. Dieses Geräusch erhält man durch Filterung eines Rosarauschens. Die Lautsprecherbox muß die zugeführte Leistung 300 Stunden ertragen können, wobei das Signal eine Minute lang angelegt und zwei Minuten lang unterbrochen wird.

Die nach DIN angegebene Nennbelastbarkeit bedarf eines Kommentares.


  • 1. Die Zahlen, die die Nennbelastbarkeit angeben, bedeuten nicht, daß die Lautsprecherbox diese Belastung bei allen Frequenzen erträgt, die dem von der Norm definierten Bereich entspricht und während der von der gleichen Norm definierten Zeit.
  • 2. Da diese Messung mit einem unregelmässigen Rauschen vorgenommen wird, erträgt die Lautsprecherbox sehr viel höhere Leistungsspitzen. So müssen wir für Belastungsmessungen Verstärker verwenden, die zwei bis dreimal größere Leistungen abgeben, als die gemessene Nennbelastbarkeit.


Wenn Ihre Lautsprecherbox die ganze Nennbelastbarkeit verarbeiten soll, müssen Sie einen mindestens doppelt so starken Verstärker verwenden, um die Signalspitzen, d.h. die Dynamik, nicht zu beschneiden.

  • 3. Da andererseits die Belastbarkeit mit einem genau definierten Rauschspektrum ermittelt wird (das einem Musiksignal entspricht), ist zu beachten, daß bei Sättigung unseres Verstärkers das Frequenzspektrum nicht mehr das gleiche ist.


In diesem Fall werden die Lautsprecher in den Mittel- und Hochtonlagen sehr viel größeren Leistungen ausgesetzt, als sie von der Norm vorgesehen sind, woraus sich die Gefahr einer Beschädigung der Lautsprechersysteme ergibt.

Wenn man also Lautsprecherboxen mit Gefahr einer Sättigung des Verstärkers hoch belasten möchte, empfiehlt es sich, einen Verstärker mit einer Leistung zu verwenden, die unter der Nennbelastbarkeit liegt, wenn eine Beschädigung der Lautsprechersysteme sicher vermieden werden soll.
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Bewertung der Kennkurve einer Lautsprecherbox

Wir haben die Methoden aufgezeigt, die dazu dienen, die Kenndaten unserer Lautsprecherboxen zu beziffern. Jedoch weisen wir darauf hin, daß wir nicht alle Daten einer Lautsprecherbox angegeben haben und daß die anderen Messungen, welche von uns an den Lautsprecherboxen vorgenommen werden, in einem Prospekt schwer zu beziffern sind.

Außerdem entsprechen diese Messungen keiner präzisen Norm und sind also zwecklos für den Vergleich mit Daten der Boxen anderer Hersteller. Wir haben es vorgezogen, die Daten zu veröffentlichen, die von anderen Herstellern unter gleichen Normbedingungen ebenfalls veröffentlicht werden können.

Wir werden nicht nur erläutern, welche Interpretationsfehler bei der Bewertung von Daten einer Lautsprecherbox gemacht werden können, sondern auch die Gründe angeben, warum wir gewisse Daten nicht veröffentlichen, deren sich andere Hersteller bedienen.

Schalldruckkurven

Wir haben bereits ausgeführt, daß die Frequenzgänge in einem schalltoten Raum aufgezeichnet werden. Wir ziehen diese Lösung im Gegensatz zu anderen Herstellern vor, die ihre Lautsprecherboxen in einem reflexionsarmen Raum oder im Echoraum aufzeichnen. Der reflexionsarme Raum soll theoretisch mit einem normalen Wohnzimmer vergleichbar sein. Um aber vergleichbare Messungen anstellen zu können, ist man leider dazu gezwungen, einerseits präzise Verhältnisse in bezug auf die Abmessungen dieses Raumes einzuhalten und andererseits die Dämpfung mit großer Gewissenhaftigkeit zu untersuchen.

Daher erhält man letzten Endes Meßbedingungen, die sich sehr stark von denen eines normalen Wiedergaberaumes unterscheiden. Außerdem besitzt ein nachhallarmer Raum stets Resonanzen. Daher ist es unmöglich, Frequenzgänge aufzuzeichnen, die mit Sinussignalen ermittelt werden. Darum werden die Kurven mit modulierten Signalen mit einem mehr oder weniger breiten Frequenzspektrum aufgezeichnet, so daß kleine möglicherweise bestehende Störungen bei dieser Meßmethode nicht in Erscheinung treten.

Kleine Fehler bei unterschiedlichen Messungen

Nun werden jedoch "Nachhall" oder "Färbung" einer Lautsprecherbox häufig durch kleine Fehler bedingt, die im Frequenzgang einer Lautsprecherbox zu finden sind.

Außerdem ist es sehr schwer, Messungen in einem echoarmen Raum nachzuvollziehen, da die Resonanzen im Raum die Meßergebnisse erheblich beeinflussen, je nach dem Standort der Lautsprecherbox und des Mikrofons. Selbst die Abmessungen der Lautsprecherbox haben Einfluß.

Der Echoraum

Der Echoraum seinerseits hat mit einem normalen Raum nichts mehr zu tun.Es handelt sich hierum einen Raum, in dem die Töne total von den Wänden reflektiert werden. In diesem Fall besteht die Messung darin, Kurven aufzuzeichnen, die alle von der Lautsprecherbox abgegebenen Töne beinhalten, was in einem normalen Raum nicht ohne weiteres möglich ist.

Der schalltote Raum

Der schalltote Raum ist genau das Gegenteil eines Echoraums. Er ist so ausgelegt, daß kein Ton reflektiert wird, da die Begrenzungsflächen sehr stark dämpfend ausgelegt sind. So empfängt das Meßmikrofon nur den Ton von der Lautsprecherbox.

Damit ein schalltoter Raum bei tiefen Frequenzen sehr stark dämpfend wirkt, muß er sehr groß sein. So braucht man, wenn man Messungen bei 20Hz vornehmen will, einen schalltoten Raum von ca. 2.000 m3. Außerdem bietet ein schalltoter Raum den Vorteil, Messungen mit Sinussignalen und Messungen der Verzerrungen und des Nachhalls vorzunehmen. Diese Messungen sind in einem halbrückstrahlenden Raum unmöglich, da der Nachhall des Raumes selbst schon zu groß ist. Außerdem besitzt ein derartiger Raum Eigenresonanzen. Es ist daher unmöglich, Verzerrungsmessungen vorzunehmen, da die Einflüsse, die durch den Raum selbst verursacht werden, zu einer erheblichen Verschiebung der verschiedenen Obertöne führen wird.

Messungen im echofreien Raum

Die einzige Messung, die in einem echofreien Raum nicht gemacht werden kann, ist die Messung, die dem gesamten von einer Lautsprecherbox abgestrahlten Schalldruck entspricht. Man erhält ihn jedoch, indem man Kurven bei verschiedenen Einfallswinkeln aufzeichnet, dann die Ergebnisse zusammenfaßt und das mit dem Vorteil, die Gesamtmessung mit Sinussignalen vornehmen zu können.

Einer der großen Vorteile des echofreien Raumes ist es, Messungen wiederholt durchführen zu können, weil der Standort der Lautsprecherbox und des Mikrofons im schalltoten Raum die Ergebnisse praktisch nicht beeinflusst. Außerdem sind alle im schalltoten Raum vorgenommenen Messungen vergleichbar und lassen sich auf die gleiche Weise bewerten, was im echoarmen Raum nicht der Fall ist. Voraussetzung ist natürlich, daß die Messungen unter gleichen Bedingungen vorgenommen werden.

Cabasse hat einen der größten echofreien Räume

Es wird damit deutlich, daß nur ein großer echofreier Raum die Möglichkeit bietet, derartige Untersuchungen exakt durchzuführen. Die Kosten eines solchen schalltoten Raumes sind jedoch so hoch, daß unserer Kenntnis nach kein anderer Hersteller einen solchen besitzt.

Wie bereits gesagt, werden unsere Kurven mit Hilfe eines Generators ermittelt,
dessen Frequenz von 20 bis 20.000 Hz veränderlich ist. Das von den Verstärkern und den Meßmikrofonen übertragene Signal wird dann auf Papier aufgezeichnet. Bei dieser Aufzeichnung können wieder Unterschiede auftreten. Der Pegelschreiber ist ein mechanisches System, dessen Aufzeichnungsgeschwindigkeit begrenzt ist.

Um jedoch alle Einzelheiten zu erhalten, ist die Frequenz sehr langsam zu ändern, und das Aufzeichnungssystem muß so schnell wie möglich sein. Außerdem muß immer der gleiche Meßbereich verwendet werden, damit die Ergebnisse vergleichbar sind.

Zulässige Belastbarkeit

Was die zulässige Belastbarkeit einer Lautsprecherbox betrifft, so ist es notwendig, neben dem eigentlichen Zahlenwert die Meßbedingungen zu kennen, d.h. das Spektrum des Signals und die Zeit, während der die Lautsprecherbox dieser Leistung ausgesetzt wurde.

Dies sind zwei unbedingt zu prüfende Bedingungen. Ob die Messungen im echofreien Raum oder im echoarmen Raum durchgeführt wurden, ist in diesem Fall nicht sehr wichtig, da das Endergebnis darin nicht beeinflusst wird.

Wirkungsgrad

Wir haben im ersten Teil gesehen, wie der Wirkungsgrad beziffert wird. Es ist möglich, den Wirkungsgrad einer Lautsprecherbox auch anders zu definieren.

  • - der Wirkungsgrad einer Lautsprecherbox kann in % angegeben werden, d.h. daß das Verhältnis eingespeister elektrischer Leistung zum abgegebenen Schalldruck. Diese Art wird in HiFi-Bereich praktisch nicht verwendet.
  • - eine andere Art besteht darin, die Leistung oder die Spannung anzugeben, die an den Eingang einer Lautsprecherbox zu legen ist, um einen bestimmten Schalldruck zu erzeugen (z.B. 90dB oder 95dB oder eine andere Größe...)
  • - Wir unsererseits messen für eine eingespeiste elektrische Leistung von 1 Watt den von der Lautsprecherbox abgegebenen Schalldruck, z.B. 95dB für SLOOP, gemessen in 1 Meter Abstand mit Mikrofon in der 0°-Achse der Lautsprecherbox im schalltoten Raum.

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ANDERE DATEN EINER LAUTSPRECHERBOX

Die Daten, von denen wir oben gesprochen haben, sind unentbehrlich, um die Qualität einer Lautsprecherbox zu definieren, aber sie reichen nicht aus. Wir nehmen an einer Lautsprecherbox viele andere Messungen vor, um ihre Qualität zu beziffern, aber leider gibt es noch keine international festgelegten Meßvorschriften und schon gar keine Methoden, um diese Ergebnisse zu beziffern.

So finden sie in bestimmten Datenblättern Angaben bzw. Abbildungen über Messungen des Ausschwingverhaltens. Diese Messungen werden natürlich auch von uns durchgeführt, sind jedoch dann schwer zu deuten, wenn nur für eine bestimmte Frequenz eine Abbildung dieses Verhaltens vorliegt. Es wäre aber notwendig, diese Meßergebnisse für den gesamten Frequenzbereich von 20 Hz bis 20.000 Hz anzugeben und nicht nur für einige feste Frequenzen.

Wie man geschickt beschummelt

Denn es genügt, diese Frequenzen so zu wählen, daß die Ergebnisse einwandfrei sind, während sie bereits für benachbarte Frequenzen so abweichen können, daß es in diesem Frequenzbereich zu einer starken Klangverfälschung kommt. Solange keine Normen vorhanden sind, mit denen sich das Ausschwingverhalten (Nachhall) im gesamten Frequenzbereich von 20 bis 20.000 Hz beziffern läßt, ist es absolut illusorisch, Schirmbilder zu veröffentlichen, die sich nur auf ganz bestimmte Frequenzen beziehen.

Was die Impulsverarbeitung betrifft, so liegt genau das gleiche Problem vor, und dies aus mehreren Gründen. In der Tat ist die Impulsverarbeitung einer Lautsprecherbox von der Impulsdauer und deren Frequenzen abhängig. Man braucht nur diese Parameter zu ändern und erhält ein völlig anderes Ergebnis.

Populistisch : Die Impulsverarbeitung

Abb. 1: Impulsverarbeitung
Abb. 2: Impulsverarbeitung

Am wichtigsten aber ist, daß wir uns nach diesen Messungen darüber im klaren sind, daß diese Impulsform noch kein Urteil über die Fähigkeit der Lautsprecherbox zulässt, andere Impulsformen gut zu reproduzieren.

Wir zeigen hier zwei Schirmbilder:
Abb. 1: Impuls, wiedergegeben über eine Lautsprecherbox sehr guter Qualität.
Abb. 2: Impulsverarbeitung der gleichen Lautsprecherbox, aber mit einer analogen Korrektur am Elektronikfilter, um die Impulse so einwandfrei wie möglich darzustellen. Diese Korrektur beeinflußt die anderen Parameter der Lautsprecherbox nicht.

Zunächst wäre man versucht zu sagen, daß die Lautsprecherbox von Abb. 2 besser wäre als die von Abb. 1. Aber alle musikalischen Tests, die wir durchführen konnten, zeigten, daß in der Praxis überhaupt kein Unterschied zwischen dem von den beiden Lautsprecherboxentypen wiedergegebene Ton festzustellen war.

Dies führt zu dem Schluß, daß das menschliche Ohr für Phasenunterschiede zwischen den Obertönen nicht empfindlich genug ist, oder daß die Meßanordnung selbst starke Phasenverschiebungen erzeugt und nur diese durch die vorgenommene Korrektur beeinflußt werden.

Ergänzung zur Darstellung der Impulsverarbeitung

Wir möchten darauf hinweisen, daß unsere Erfahrungen in Widerspruch zu einer Anzahl Versuche scheinen, die in Veröffentlichungen erwähnt werden. Der Ursprung liegt sicher in der Tatsache, daß diese Versuche nie mit ein und derselben Lautsprecherbox einmal unkorrigiert, zum anderen korrigiert durchgeführt wurden.

Außerdem ist bemerkenswert, daß die Untersuchung der Wiedergabe über Lautsprecherboxen mit dem Oszillographen (wie sie vorgenommen wird, wenn man Impulse untersucht), eine unzureichende Genauigkeit aufweist. Um gewisse Erscheinungen zu beurteilen, stellt sich in der Tat heraus, daß zwei voneinander verschiedene Töne, von denen der eine zusätzliche Anteile mit sehr schwachem Pegel beinhaltet (10.000 mal schwächer als das Hauptsignal), ein Unterschied der auf dem Oszillographen praktisch nicht dargestellt wird, vom Ohr als voneinander sehr verschieden empfunden werden (der Unterschied wird sehr schnell unhörbar, wenn diese Signale Obertöne der Hauptsignale sind).

Dies berührt übrigens das Problem der Unterschiede, die man zwischen zwei Musikinstrumenten vom gleichen Typ feststellen kann, welche deutlich unterschiedlich klingen können, obwohl eine Meßanalyse der erzeugten Töne nur sehr geringe Unterschiede zeigt.

Über die Frequenzweichen

Im gleichen Sinn gewisser Theorien von heute kann man das Problem der Frequenzweichen sehen. Man spricht in der Tat sehr oft von 6dB/Oktave oder 12dB/Oktave bei den Übergangsfrequenzen. Es ist durchaus richtig, daß der Filter mit 6dB/Oktave die bestmögliche Impulsverarbeitung ermöglicht, aber nur dann, wenn die Netzwerke für den Baß- und Höhenbereich vergleichbar sind, und wenn die Belastung der Frequenzweiche durch die Lautsprechersysteme nicht frequenzabhängig wäre.

Zwei Widersprüche


  • In der Praxis trifft dies jedoch nicht zu, weil sich Lautsprecher nicht wie normale Widerstände verhalten, sondern ihren Widerstandswert in Abhängigkeit von der Frequenz ändern. In Abhängigkeit von der Frequenz können sie mehr oder weniger kapazitiv oder induktiv wirken. Daher verändern sich die Übergangsflanken ständig mit der Frequenz. Dies entspricht nicht mehr der Ausgangshypothese.
  • Außerdem ist nicht zu vergessen, daß die Phasenprobleme (die Flankensteilheit von 6dB/Oktave wurden gewählt, um gewisse Phasenprobleme zu vermeiden) nicht an der Frequenzweiche, sondern rein akustisch bei der Schallabstrahlung beurteilt werden müssen. Leider haben die Lautsprechersysteme keinen konstanten Phasenverlauf und es entsteht ein zweiter Widerspruch zur Ausgangshypothese.

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Nachsatz zu Cabasse Boxen

Außerdem läßt sich hinzufügen, daß man aus Gründen der Linearität der Schalldruckkurve meist dazu gezwungen wird, die Übergangsfrequenzen gegenüber dem theoretisch ermittelten Wert zu verschieben. All dies hat zur Folge, daß man sich immer weiter von den Ausgangstheorien entfernt.

Wir möchten ganz besonders darauf hinweisen, daß all unsere Angaben in bezug auf Leistungen und Belastbarkeiten in Effektivwerten ausgedrückt sind, d.h. daß unsere Lautsprecherboxen Spitzenleistungen ertragen können, die über den veröffentlichten liegen. Z.B. kann die Spitzenwertbelastbarkeit einer Lautsprecherbox, die mit 70 Watt angegeben ist, 100 Watt erreichen und bei Dynamikspitzen sogar problemlos mit 200 Watt belastet werden.

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