Abstrahlcharakteristik bei Hifi Lautsprechern

Hallo IP,

der anwendungsbereich "hifi" im sinne von "die lautsprecher die man im wohnzimmer hat" ist von allen anwendungsbereichen für lautsprecher der umfassendste und am wenigsten klar definierte.

Das ist ganz und gar nicht so. Aus der Forderung, daß die Stereophonie bei Hifi funktionieren soll, ergibt sich auch ein klares Anforderungsprofil an die Lautsprecher. Die einzige Unwägbarkeit ist die Raumakustik bzw. Aufstellung, aber hier kann man davon ausgehen, daß die Probleme in Wohnräumen tendenziell recht ähnlich sind: Im Tief- und Mitteltonbereich zu große (dadurch ungleichmäßige) Nachhallzeiten, zu geringe Wandabstände und zu große Hörabstände.

Für das Funktionieren der Stereophonie, d.h. die scharfe und stabile Abbildung von Phantomlokalisationen, gilt die klare Forderung, daß diskrete Reflexionen und Diffusschall um 10 dB gegenüber dem Direktschall abgesenkt sein sollten (im Mittelhochtonbereich, im Baß werden diese Unterscheidungen zunehmend bedeutungslos). Es gibt hierbei einen klaren Zusammenhang: Bei identischer Raumakustik muß entweder der Hörabstand verkleinert werden oder die Bündelung des Lautsprechers gleichmäßig erhöht werden, um das gewünschte Verhältnis von direktem zu indirektem Schall zu erreichen.

Die Diskussion um Sweet-Spots ist dabei völlig unerheblich: Entscheidend ist, was der Lautsprecher AUSSERHALB des Sweet-Spots tut. Vom Sweet-Spot her dürften die meisten Studiolautsprecher und Hifi-Lautsprecher in einer ähnlichen Kategorie liegen (Extreme wie Elektrostaten oder Rundstrahler nicht berücksichtigt) und horizontal etwa 60 bzw. 80 Grad breite Abstrahlung bieten. Entscheidend ist aber ob der Lautsprecher außerhalb dieses Bereiches den Schall gleichmäßig absenkt oder nicht, es kommt weniger auf die BREITE der Abstrahlung an als auf die GLEICHMÄSSIGKEIT.

Und dort liegt auch das Problem vieler Hifi-Boxen: Sie strahlen ungleichmäßig ab, es gibt bestimmte Frequenzen, wo sie sehr gerichtet abstrahlen (meist am oberen Übertragungsbereich der einzelnen Chassis) und andere Frequenzbereiche, wo sie sich als Rund- oder Halbraumstrahler betätigen, und mehr oder minder starke Übergänge und Sprungstellen dazwischen. Akustisch ist das so entscheidend, weil die indirekten Schallanteile genau diese Verfärbungen wieder zum Hörer bringen und verfälschend wirken, sowohl auf die Lokalisationsqualität (diskrete Reflexionen, Stichwort Spiegelschallquellen) als auch auf die Wahrnehmung von Parametern wie Räumlichkeit und Tiefenstaffelung.

Eine breite Abstrahlung im Hifi-Sinn (60 Grad H) und eine gleichmäßig gerichtete Bündelung (Bündelungsmaß 10 dB) schließen sich NICHT aus, sondern sollten BEIDE erfüllt sein. Eine gleichmäßige Bündelung ist sogar für das Hören außerhalb der Idealzone wünschenswert, weil der Schall dort weniger verfärbt, wenn auch leiser, ankommt. Ein ungleichmäßig abstrahlender Lautsprecher ist sowohl für einen Hörer wie für eine größere Gruppe in Wohnräumen als ungeeignet zu betrachten, würde theoretisch höchstens im Freifeld funktionieren.

Ich kann nur jedem raten, bei üblichen Lautsprecher mal Frequenzgänge unter 60 oder 90 Grad zu messen bzw. einzuholen. Dann kann man sich ungefähr ein Bild davon machen, a) wie verfärbt stark seitlich sitzende Hörer hören und b) wie verfärbt in etwa die zu den Hörer zurückgeworfenen Reflexionen sind.

Es ist sogar im Gegenteil so, daß bei Beschallungsanwendungen, wo eine hohe Abbildungsqualität ohnehin nicht erreichbar ist, erheblich flexibler mit dem Thema Abstrahlung umgegangen werden kann bzw. auch sehr unterschiedliche Anforderungen bzgl. Abstrahlwinkeln existieren.

Bitte auch mal das folgende Paper zum Thema lesen, ist zwar speziell für Surround, gilt aber analog auch für Stereo:

http://www.tonmeister.de/foren/surround/texte/SSF_01_1_2002_v2.PDF

Gruß, M.

Ergänzung:

Hier ein Beispiel, wie man ungleichmäßiges Abstrahlverhalten gerade am Frequenzgang unter 60 Grad hervorragend erkennen kann. Man beachte die violette Linie.



Man sieht einen typisches "Tannenbaumverhalten", also eine sehr ungleichmäßige Bündelung. Zu beachten bitte die starke Bündelung bei ca. 3 und >10 kHz, die Sprungstelle und die sehr breite Abstrahlung unterhalb von 1 kHz und im Bereich 4-7 kHz.




Hier sehen wir ein völlig anderes Bild - der 60-Grad-Frequenzgang ist sehr linear und deutet auf eine gleichmäßige Bündelung hin. Da allerdings der FG auf 60 Grad gegenüber der Achse nur sehr schwach abgesenkt ist, dürfte die Bündelung insgesamt zu niedrig für typische Hifi-Anwendungen sein, also eher ein Nahfeldlautsprecher.

Da wir beim Thema "Abschätzen von Abstrahlverhalten" sind: Ich bitte um Spekulationen, welche Chassis bei welchen Trennfrequenzen in welchen Gehäusen bei diesen beiden LS verbaut wurden - wer die LS kennt, bitte nicht auflösen!

Gruß, M.

Hi,
weiter so. Ich brauche noch Stoff für die Kategorie "Hifi-Wissen". Vielleicht kann ich diesem Thema mehr sinnvolles entnehmen als dem Thema mit der "aufrichtigen Meinung...."
Auf dem Gebiet des Abstahlverhaltens bin ich leider ziehmlich unbedarft.

Hi Malte,

LS A:
Die Trennfrequenz ist offensichtlich 3kHz (2-Weg). Die Bündelung setzt bei 700Hz ein, also müsste ein 17er TT verbaut sein.
Als HT kommt wohl eine Metallkalotte zum einsatz deren Resonanzverhalten man nicht im Griff hat. TT muß wohl auch eine eher steife Membran sein, da die Bündelung doch sehr stark zunimmt und der F-Gang auch auf Resos schließen läßt.
Das ganze dürfte in einem recht schmalen Gehäuse verbaut sein; u.U. "sieht" der HT sogar eine noch schmalere Schallwand.

LSB:
Das wird schwierig. Tippe auf geschl. Gehäuse. Könnte ein Dreiweger sein mit weichen Membranen, vielleich auch mit 6dB-Weichen. Schallwand ist eher breit.

Gruß, Uwe

Hallo,

super Beitrag Tantris. Da macht Lesen wieder spaß und lernen will man immer was. Lass dich von den anderen nicht unter buttern!;)

@Joe_Brösel
kann es vielleicht sein dass auf mein Vorbild hin die Kategorie "Hifi-Wissen" eingeführt wurde???

Gruß
ShoGo

Sauber Tantris!

Wissen ist der Ausweg aus dem Glaubenskrieg!

Es kann natuerlich immer noch jeder hoeren was er moechte und sich das hinstellen was er mag, ein LS ist halt schlieslich fuer den einen ein technisches Geraet fuer den anderen ein Kult- oder Prestigeobjekt und fuer den naechsten ein Wohnmoebel mit moeglichst hohem WAF.

Deine Idee das ganze durch Kurven zu entemotionalisieren ist gut. Ich hoffe es ist keiner beleidigt, wenn seine LS hier von dir nicht die technische Absolution erhalten.

LS A: 4 (oder 3 1/2 Wege LS, die unter Trennfreguenz sehe ich nicht, dort duerfte der LS eh rundstrahlen, die anderen Trennfrequenzen liegen bei den Buendelungsmaxima.

LS B: 2 Wege LS mit ziemlich grossen TT. Bei dieser Kennlinie duerften der HT eine Schallfuehrung haben.

Gruss Hallo

Hallo Tantris,

welchen Einfluss hat Deiner Meinung nach die vertikale Abstrahlcharakteristik?
Bringen waveguides nur was, wenn ein 'Hindernis' wie ein Mischpult eine diskrete Reflexion verursachen könnte. Oder muss ich schon bei kurzem Hörabstand mit Boden- bzw. Deckenreflexionen rechnen?
Grüße
martin

Hallo Martin,

Boden und Decke habe den gleichen schädlichen Einfluss wie Wände (Kammfiltereffekt). Der Boden ist besonders schlimm, da er prinzipbedingt die dem LS am nächsten gelegene Begrenzungfläche ist.

Gruß,
Icarus

Hallo,

zu Boden und Decke hat Icarus völlig recht. Allerdings sollte man bedenken, welche Materialien vorhanden sind, ein dickerer Teppich bedämpft zumindest obere Mitten und Höhen eigentlich so weit, daß die diskreten Reflexionen von Seitenwänden und Decke im Regelfall eher stärker sein dürften, obwohl der Boden näher dran ist.

Außerdem sind diskrete Boden- und Deckenreflexionen für die Abbildung deutlich ungefährlicher als Reflexionen an den Seitenwänden, da das Gehör vertikal erheblich schlechter ortet als horizontal, die Gefahr einer Wahrnehmung von Spiegelschallquellen oder "springenden Ortungen" ist vertikal eigentlich sehr gering.

Die vertikale Abstrahlcharakteristik hat, was den Diffusschall angeht, im Prinzip den gleichen Einfluß wie die horizontale, eigentlich sollte ein Lautsprecher vertikal eher stärker bündeln als horizontal, der Nutzbereich kann ja ohnehin kleiner sein (20 Grad reicht meist).

Ein Waveguide oder eine andere Konstruktion zur Linearisierung des Abstrahlverhaltens bringt eigentlich immer etwas, auch wenn die Gefahr von starken diskreten Reflexionen nicht gegeben ist (wg. der Wirkung auf den diffusen Schall). Allerdings sollte man gerade in Wohnräumen die Reflexionen von Seitenwänden nicht unterschätzen, hier kann eine gleichmäßige Abstrahlung viel positives bewirken. Nur im absoluten Nahbereich (unter sagen wir unter 1...1,5m Hörabstand) sind die Einflüsse nicht so stark.

Gruß, T.

Hallo,

ich kann nicht ganz verstehen, warum hier sowenige auf Maltes Angebot anspringen. Solange keine realen Kurven zu sehen waren sind alle mit kraeftigen Worten dabei, aber jetzt, wo es endlich mal was zu sehen gibt interresiert es keinen, noch dazu wo das Raetsel noch nicht aufgeloest ist :?.
Ich gebe ja zu, hoeren ist entscheidend, aber dazu ist dieses Forum nunmal nicht das Medium.

Gruss Hallo

Hallo Tantris,

jetzt versuche ich das auch mal - hatte glatt überlesen, dass das ein Rätsel werden soll.

Oberer LS: Auf jeden Fall eine BR-Konstruktion, da die untere Flanke mit 12dB/Oktave fällt. Der niedrige Wirkungsgrad deutet auf ein Zweiwege-Konzept hin. Ich schätze, das Material des Tief-Mitteltöners ist sehr "modisch" (Metall, CFK oder GFK, sehr "zackiger" Amplitudengang). Ich tendiere zu Metall. Der Hochtöner ist eindeutig aus Metall mit einer 20kHz- und einer bei ca. 17kHz liegenden Resonanz. Die Trennfrequenz liegt bei 3kHz. Die starke Einschnürung bei der Übergangsfrequenz deutet auf eine sehr flache Weiche hin. Ich tippe auf ein 6dB-Design.

Unterer LS: Sehr schwierig! Der Bass arbeitet jedenfalls auf ein geschlossenes Gehäuse (Flanke mit 6dB/Oktave). Zwei oder drei Wege? Ich weiß es nicht. Die Bündelung setzt jedenfalls relativ früh ein, so dass ich ein relativ grosses Chassis vermute. Der gutmütige Frequenzgang spricht für ein Material wie Papier oder Polypropylen. Die Übergangsfrequenz könnte bei ca. 2.5kHz liegen (steile Weiche), allerdings dürfte der Hochtöner ungewöhnlich groß sein (Frequenzabfall schon ab 10kHz). Ich weiß es nicht...

Bei den aus dem Abstrahlverhalten gezogenen Schlüssen bin ich mir sehr unsicher. Eine zusätzliche Impedanz- und Klirrmessung würden sicherlich bessere Angaben ermöglichen.

Gespannt auf die Auflösung wartend,
Icarus

ich hab auch übersehen dass das ein rätsel ist. ich werds mal versuchen.

diagramm 1:
1. baßreflexgehäuse wegen dem 12db/Oktave abfall unterhalb f3. keine transmisssionline, weil die müßte tiefer gehen als 55Hz.
2. 25mm metallkalotte wegen der 18kHz resonanz
3. trennfrequenz 3kHz wegen dem starken einbruch bei der 60° messung
4. 16-18cm tiefmitteltöner. nicht kleiner wegen der bündelung ab ca. 700Hz und nicht größer wegen dem wenig tiefreichenden baß.
5. entweder geneigte schallwand oder asymmetrisch montierter hochtöner wegen dem starken einbruch bei der trennfrequenz. das ist kein abstrahlproblem sondern eine auslöschung zwischen den beiden chassis. eine messung von der anderen seite würde die asymmetrie bestätigen oder widerlegen.

diagramm 2:
1. geschlossenes gehäuse wegen 6db/Oktave abfall unterhalb f3, kleines gehäuse.
2. 2-wege konzept wegen wenig tiefreichendem baß. ein 3-wege ls sollte auch im geschlossenen gehäuse tiefer gehen als 65Hz.
3. ich tippe auf einen bändchenhochtöner wegen der andeutungsweise erkennbaren sehr hohen trennfrequenz und dem scharfen bündelungswinkel zwischen 30 und 60°. oder eine schallführung für den ht.
4. früher abfall nach oben schon bei 10kHz auch auf achse, da weiss ich nicht recht was ich davon halten soll. entweder ist das im sinne des entwicklers oder es handelt sich sogar um einen breitbänder. ;-)

Hi IP,

>>oder es handelt sich sogar um einen breitbänder. ;-)

Das habe ich auch zuerst gedacht (BB bis runter zu 150Hz), es aber nicht zu posten gewagt. Dazu ist der Amplitudengang eigentlich zu glatt und die Abstahlung zu gleichmäßig.

Ciao,
Icarus

Ich tippe ebenfalls auf Breitbänder. Es spricht vieles dafür: Der frühe Abfall im Hochton deutet ebenso daraufhin wie die gesamte gesamte Verlauf an sich. (Es gibt schon sehr lineare Breitbänder). Unterhalb 150 Hz jedoch Unterstüzung eines 17er, vieleicht sogar 20er TT.
Eigentlich kann es gar nicht anders sein, es sei denn, der HT ist defekt. An einer Übernahme eines Treibers bei 3 KHz glaube ich nicht.

Hallo,

beim 2. Diagramm scheint die Beschriftung etwas verschoben zu sein (Schmitti, Schmitti...): 10 kHz gehört natürlich, wie in der logarhythmischen Beschriftung der Ordinate zu erwarten, wie im Diagramm A weiter nach links an den linken Strich der oktavbreiten Rasterung (10-20 kHz), die rechte Diagrammbegrenzung liegt etwa bei 23 kHz.

Gruß, T.

...und alle nochmal von vorn...

ein interessanter beitrag! da ich von der materie eher wenig bis gar keinen schimmer habe, kann ich hier mal richtig viel lernen!

beiträge und diskussionen in diesem forum dieser art sind zukünftig wünschenswert!


weiter so!

gruß puck

Zweiter Versuch (unteres Diagramm, zum oberen stimme ich meinen Vorschreibern zu):
- 3 Wege Konstruktion
- TT (zw 16 - 20 cm)in geschl. Gehäuse, Trennfrequenz zw. 160 - 180 Hz, nicht sehr steilflankig, 6 dB?. Aussagen über das Membranmaterial halte ich an dieser Stelle für nahezu unmöglich.
- Sehr "gutmütiger" MT mit leichten Resonanzen um 500 Hz, ansonsten tadellos bis Grenzfrequenz bei (dann wohl doch) 3 KHz. (Unter Winkel keine Senke). Vermutlich sehr Steilflankig getrennt ( min. 12 db/Okt.)!
- Gute, tief trennbare (a ´la "Revelator") Hochtonkalotte. Kein Metall. An eine Schallführung glaube ich nicht, wohl aber an eine optimierte, nicht zu kleine Schallwand. HT evtl. leicht "eingelassen". Für Magneto-/ Elektrostat zu gerade --> kein Bändchen.

Die Lösung interessiert mich brennend. Monitor? Aktiv-Entzerrt?

die verschobene diagtrammbeschriftung im fall 2 hat uns leider alle irritiert. ich kenne inzwischen die lösung, hätte aber bei richtiger beschriftung (und damit abfall erst über 20kHz auf achse) weder auf bändchen noch auf breitbänder getippt sondern auf textilkalotte mit breiter schallwand.

Hallo,

geht hier noch was weiter?
Wenn nicht würde mich die Auflösung des Rätsels interessieren!

ShoGo

ach ja, warum ist eigentlich der Peak kurz vor 200Hz dem der anderen Messung so verdammt ähnlich?(und der Peak davor hat zumindest die gleiche Tendenz, wenn auch abgeschwächt)
Zufall?

Ne, kein Zufall. Das sind Messungen von Klang+Ton, wie man eindeutig an der Gestaltung der Diagramme (und an der falschen Beschriftung ) erkennt.
Die haben in allen Messungen zwischen 100-200 Hz diese Peaks und Auslöschungen. Ist ein "Fehler" im Messaufbau. Da er aber allen Lesern der Zeitschrift bekannt ist ändern sie nix dran.

Gruß,
Patrick

Hallo Shogo,

das sind Einflüsse des Meßraumes - in diesem Bereich wird die Messung durch Raumreflexionen geringfügig verfälscht, die sich nicht mehr mittels Zeitfensterung rausrechnen lassen - hier entspricht die Wellenlänge in etwa dem Wandabstand beim Messen (kenne zufällig diesen Meßraum). Üblicherweise vermeidet man das, indem man eine zusätzliche Nahbereichsmessung an jeder Baßquelle vornimmt und diese unterhalb der Fensterungsfrequenz einsetzt. Im vorliegenden Fall halten die Verantwortlichen die dadurch hervorgerufenen Fehler für so gering, daß diese Korrektur nicht für nötig befunden wird.

Gruß, T.

....und wann gibts die Auflösung mit Erklärung? Wieso haben schmale Ls eine schlechte Abstrahcharakteristik? Wieso ist eine Trennfrequenz von 500Hz zw Mittel und Tieftöner und 3000Hz zw Mittel und Hocht(d)öner nicht gut? (Meine Ls die ich eigentlich gut finde ) Mach mich schlauer.... Ach ja, aber für doofe - kenne mich nur mit Flugzeugen aus - technisches Grundverständnis also vorhanden.
Gruß h.

Hallo Hannilein,

Schmale LS (bis ca. 15 cm Breite) haben i.A. Probleme mit dem Abstrahlverhalten, dahingehend, daß sie 1. bis zu einem recht hohen Frequenzbereich (ca. 1kHz) noch als Kugelstrahler fungieren, weil zur Bündelung notwendige Chassis nicht auf die Schallwand passen und 2. weil der Schall im unteren Einsatzbereich des Hochtöners (besonders bei tendenziell tiefer Trennfrequenz) noch um die Schallwand herum gebeugt wird und damit ebenfalls zu breit abstrahlt. Letzteres bedeutet wiederum eine Sprungstelle im Abstrahlverhalten. Besonders stark tritt dieses Verhalten zu Tage, wenn der Hochtöner völlig schallwandlos auf dem LS sitzt und somit munter rundstrahlen kann - z.B. bei den bekannten Nautilus-Modellen von B&W.

Trennfrequenzen von 500 und 3000 Hz in einem 3-Wege-System können fast als Ideal angesehen werden, wenn die akustischen Voraussetzungen dafür gegeben sind - insbesondere ist allerdings Auswahl, Schallführung und Abstimmung des Mitteltöners da ein deutliches Problem.

Gruß, T.

Danke!
Gruß h.

Hallo miteinander,

um die ganze Sache noch weiter zu vertiefen möchte ich nun folgendes weitere Beispiel anführen:



Gruß,
ShoGo

? ja, was ist jetzt hier ? eingeschlafen, oder hab ich die lösung mal wieder verpasst ?

@shogo: Was möchte uns der Dichter damit sagen?