Prioritäten der Einflussgrößen bei der Lautsprecherentwicklung

[Darakon]

Hallo, 

ich würde hier gerne die Diskussion, um Prioritäten bei der Lautsprecherentwicklung gerne weiter vertiefen.
Das Thema wurde im Thread zu FIR-Filter ( https://diy-hifi-forum.eu/showthread.php...246&page=5 ) angerissen. Verdient aus meiner Sicht aber einen eigenen Thread.

hier ein Zitat von JFA aus dem genannten Thread (hoffe es ist in Ordnung, dass ich es hier zitiere, falls nicht nicht bitte Bescheid geben):

Zitat JFA:
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Hi Josh,

schöner Bericht. Und das hier:

Erstes Fazit: Normale Fehler sind quasi nicht hörbar.

sollte nicht nur das "erste Fazit" sein, sondern der erste Schritt zur Erkenntnis. Welche lautet:

- Es gibt Fehler, die man messen, aber nicht hören kann.
- Es gibt Fehler, die man messen und hören kann, aber nicht stören*.
- Es gibt Fehler, die man messen und hören kann, und die auch stören.

Dabei gibt es, je nach Fehler, unterschiedliche Grenzen der Hör- und Störbarkeit:
- Frequenzgangfehler sind sehr schnell hörbar und stören auch sehr schnell. Mein Lieblingsbeispiel ist eine übermäßige Präsenz, die zumindest mir sehr schnell auf die Nerven geht
- Fehler im Energiefrequenzgang sind auch durchaus schnell hörbar, aber im Allgemeinen nicht störend. Bühne nicht ganz so, wie sie der Tonmeister ausgedacht hat? Woher zum Henker soll ich das wissen was der sich gedacht hat? Als störendes Beispiel hätte ich einen schmalbandigen Einbruch >5 kHz auf Achse anzubieten der unter Winkeln verschwand. Eigentlich nichtmal ein störendes Problem, es sei denn, man hatte seitlich schallharte Wände (wie zB große Fensterscheiben), dann konnte man dieselbige hochkraxeln, so schlimm war das dann. Und eigentlich war das ja auch noch nichtmal ein Fehler im Energiefrequenzgang...
- Nichtlineare Verzerrungen, weder harmonische noch nicht nicht-harmonische, sind größtenteils nicht störend, weil sowieso entweder maskiert oder sie ändern nur die Klangfarbe ein wenig (anderes Verhältnis der Oberwellen zueinander). IMD wir Rauhigkeit nachgesagt, hab ich noch nicht nachvollziehen können. Vielleicht erst bei hohen Werten? Es gibt zwei Ausnahmen:
-- irreguläre Verzerrungen. Anschlagen, progressive Sicke, Strömungsgeräusche, Defekte, so etwas. Das hört man sofort und (daher) stört es auch
-- Erwärmung der Schwingspule: Dadurch verändert sich nämlich der Frequenzgang (siehe erster Punkt), und gerade bei Passivlautsprechern, mit den sich dann ändernden Lastimpedanzen, kann das schon Richtung störend gehen
- Zeitfehler: siehe Bericht von Josh, oder die Untersuchungen von Blauert und die anderen verlinkten Paper. Abgesehen von pathologischen Konstruktionen kein Problem, und wenn hörbar, dann noch lange weg von störend
- Sonderwertung: Resonanzen der Gehäusewände. Da wissen wir seit den 70ern aus den Untersuchungen von Harwood/BBC, dass die Hörschwellen erstaunlich niedrig sind. Warum, das ist mir noch nicht klar. Aber bis die störend werden ist auch das noch ein weiter weg, deswegen nicht allzu viel Aufwand reinstecken.

Das soll kein Plädoyer für "ist doch alles scheißegal, ihr könnt bauen wie ihr wollt" sein. Man muss sich halt Prioritäten setzen, und dabei ist ein hinreichend glatter Direktschallfrequenzgang die allerhöchste. Wenn man dann noch einigermaßen sinnvoll konstruiert (12" Bass mit 1" Kalotte ohne WG ist es nicht**) ist man ziemlich gut dabei.
Mit einem kleinen Mitteltöner und/oder einem HT im Waveguide ist dann das Thema Energiefrequenzgang auch abgefrühstückt. Und dann kommt man mit relativ wenig Aufwand ("gib 10€ mehr aus und das Chassis hat mehr BL und Demodulation") dahin, dass auch reguläre nicht-lineare Verzerrungen kein Thema mehr sind. Irreguläre Verzerrungen bekommt man in den Griff, wenn man die Chassis und den BR Port so auslegt, dass sie im beabsichtigten Leistungsbereich keinen scheiß machen. Thermische Verzerrungen sind schwieriger, aber lässt sich auch begrenzen (Vorwiderstände!).
Der Rest: wer will, darf es machen und dafür viel Geld ausgeben.


* Im Englischen: "objectionable". Ich würde es umschreiben als "ist so scheiße, dass man es auch ohne direkten Vergleich mit einem Gutmuster heraushört und man auf jeden Fall was anderes für das viele Geld machen will".
** Wobei: auf den NDHT stand ein Modell von Rogers herum, iirc 15" Bass und (irc) 30 mm Audax-Kalotte. Selbst das klang nicht offensichtlich gruselig. 
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[walwal]

Volle Zustimmung. Würde noch die Abstrahlung dazunehmen, die möglichst geringe Sprünge haben soll. Laut Tonmeistertagung sollte die von 250 bis 10000 Hz zwischen 6-10 dB betragen.

Ich hatte mal das Klangorakel vorgeschagen:
https://forum.visaton.de/forum/allgemein...langorakel

Ist natürlich auch vom Raum abhängig und dem Hörabstand, ab wann das stört. Ich fand die Couplet von Visaton grauslig, auch die Concorde war schwierig wegen Überbetonung im Präsenzbereich. Erst mit Waveguide am Hochtöner und tieferer Trennung wurde es gut, sogar sehr gut.

[JFA]

Ja, man müsste jetzt noch den Energiefrequenzgang in Hörfenster (Listening Window) und dem Rest unterteilen. Das Hörfenster ist der Bereich, in dem man sich üblicherweise befindet und den Kopf hin und her bewegt. Wenn da die Unterschiede zu groß werden, dann sitzt man wie festgenagelt. Ich erinnere mich da an ein gewisses Line-Array mit elektrostatischem Hochtöner bei dem das ziemlich extrem war. Und das auch noch in der Horizontalen. Katastrophe. Ich war nicht schuld, ich hab das nachher nur irgendwie von Katastrophe hin zu "kleineren Sturmschäden" repariert.

[ArLo62]

Muss mal ein Lesezeichen hier anbringen. 

[4711Catweasle]

Moin,

Prioritäten der Einflussgrößen bei der Lautsprecherentwicklung

meine persönliche Top 3 "Hitliste":
1. Linearität unter Abhörwinkel (erste Wellenfront) am Hörplatz
2. Positive / negative Bass-Moden am Hörplatz
3. Abstrahlverhalten / Energiefrequenzgang
Dann kommt eine ganze Weile nüx..... 

Ich fände das mal sehr interessant und (besonders für newbees) hilfreich die einzelnen Punkte / Einflussgrößen
einer LS Entwicklung zu gewichten.
Häufig habe ich Diskussionen erlebt wo heftig diskutiert / gestritten wurde und ein Punkt anscheinend
zum "heiligen Gral" hochstilisiert wurde...
..da wäre eine Einordnung der "Wichtigkeit" doch mal ganz interessant.

[Kasimir]

Schönes Thema,

ich habe ja selbst den FIR Filter thread begonnen , um für mich herauszufinden , wie ich die Wiedergabe verbessern kann, ( Auch im Hinblick auf die Kosten sehe ich die Notwendigkeit von FIR inzwischen nicht mehr so zwingend ) Daher auch Danke an die Runde    

Meine Prioritäten bei meinem letzten LS Projekt waren diese:

- linearer Frequenzgang am Hörplatz => korrekte Tonalität
- dem Hörabstand angepasstes Bündelungsverhalten => gute Ortbarkeit
- mäßige Maximallautstärke ( ich höre selten mehr 90dB A => 20cm TMT mit 28 bis 30 mm HT Kalotte im Waveguide reichen 
- Tiefbass ab 30Hz ca. = > Single Bass Array mit vier Einzeltreibern und passiver Bassfalle (funktioniert nicht in jedem Raum ! )
- Verzerrungsfreiheit => lineare und nicht lineare Verzerrung unter der Hörschwelle 


Der erste Punkt ist m.M. nach der wichtigste , auch wenn ein linearer FG manchmal langweilig klingt . Stichwort "neutral" . Es gibt sehr gute 20 cm TMTs , die bei sauberen Rolloff bis fast 3 kHz spielen. Harte Keramik oder Alumembranen haben ihre Eigenresonanz im gut hörbaren Bereich und müssen extra entzerrt werden . Die guten alten Pappmembranen sind da wesentlich resonanzärmer. Das die "Harten" besseren Bass ablieferen halte ich für eine Fehlinterpretation. Das die "Harten" bei höheren Pegeln weniger "verbeulen" ist richtig aber halt auch eine Frage der benötigten Maximallautstärke.

Der zweite und dritte Punkt haben eine Gemeinsamkeit nämlich die Wahl der Chiassisdurchmesser bei der richtigen Übergangsfrequenz .  20cm TMT mit 28 bis 30 mm HT Kalotte im Waveguide ergeben erfahrungsgemäß ein gutes Verhalten bei 2 m Hörabstand . Im kommerziellen Bereich gibt es viele gute Beispiele. Natürlich muß die Schallwand möglichst  wenig Diffraktionen , Sekundärschallquellen erzeugen . Die Schallwandgestatung ist ein Thema für sich !

Das oben Genannte ist stark verkürzt und vereinfacht und garantiert unvollständig. Sinnvoll kann man m.M. diese Punkte nur mit Aktivtechnik erreichen , was auch mittlerweile von den Kosten akzeptabel ist.



Die (Tief)basswiedergabe hängt IMMER mit dem Raum zusammen. Das Bassarray erzielt einen gleichmäßigeren FG . Das ist hörbar , nicht im Sinne von fetter sondern von gleichmäßiger . Man kan gut hören , wenn im Raum Moden angeregt werden , die bestimmte Frequenzen/Tonhöhen lauter erscheinen lassen. Die "Löcher" fallen weniger auf. 

Der Punkt Verzerrungsfreiheit ergibt sich u.A. auch aus 2. und 3.

[Darakon]

Ich habe nicht die riesen große Erfahrung, wie andere hier, aber für mich würde die Prio wie folgt aussehen:

1. On-Axis-Frequenzgang:
Klar, höchste Prio.
Allerdings muss er für mich nicht perfekt flach sein. Ich bevorzuge ein wenig Badewanne /Sounding.

Anhebung bei ca 120 Hz sorgt für mehr "Wärme" und "Körper", meist ohne größere Nachteile.
Unter 100 Hz kann der Frequenzgang des Lautsprechers gerne abfallen, weil der Raum hier oft auffüllt. Gerne in diesem Bereich auch mit Raumkorrektur, da es sonst oft zu einer Überbetonung durch Raummoden kommt, die wirklich sehr störend sind (Einfluss auf den Klang: sehr hoch)

Untere Grenzfrequenz (Einfluss: Hoch): Natürlich stark vom Raum abhängig. Tiefer ist aus meiner Sicht nicht immer besser (zumindest wenn man Musik hören will und nicht Heimkino). Wenn der Lautsprecher eine untere Grenzfrequenz (-3dB) von knapp unter 40 Hz hat, reicht das aus meiner Sicht. 

Eine Senke im Frequenzgang bei 200Hz kann dazu führen, dass der Bass separiert wirkt, was aus meiner Sicht einen positiven Effekt für die Klarheit des Mitteltonbereichs haben kann.
Eine Senke bei ca 1200 Hz kann die räumliche Darstellung verbessern.
Ab ca. 9Khz beginnt der "Air"-Bereich. Hier befinden sich nicht die "scharfen" Hochtöne wie bei ca 5 kHz, sondern meisten nur noch Oberschwingungen, die als 'Luftigkeit' wahrgenommen werden. Außerdem höre ich ab 10 kHz schon deutlich leiser (und ihr wahrscheinlich auch). Daher schadet aus meiner Sicht ein kleiner Boost ab ca 10kHz nicht.

2. Interaktion von Lautsprecher mit dem Hörraum:
Sehr großer Einfluss. Ähnlich wichtig wie 1)
Stark reduzierbar durch Nahfeld-Aufstellung der Lautsprecher, was in vielen Studios oder Audioarbeitsplätzen genutzt wird. Im Mid (Wohnzimmer)- oder Farfield (große Räume) absolut kritisch.
Man kann einen Lautsprecher noch so linear abstimmen, der Raum wird den Frequenzgang am Hörplatz so ziemlich immer in eine Berg-und-Talbahn verwandeln.
Ein ausgeglichener Energiefrequenzgang (Prio: hoch) und eine konstantes Abstrahlverhalten hilft 'Komplettaussetzer' bzgl Lautsprecher-Raum-Matching zu minimieren.
Alternativ kann man Konzepte mit einer engen Abstrahlcharakteristik wählen (Hornlautsprecher, Waveguides, Kardiod Bässe, D'Appolito,....). Das reduziert natürlich den Raumeinfluss, klingt aber zumindest aus meiner Hörerfahrung, immer etwas steril (zumindest bei Waveguide-Konzepten. Die großen Hörner klingen natürlich nicht steril).
Breites bzw schmales Abstrahlverhalten: Einfluss hoch - Abhängig von persönlicher Präferenz, Hörgewohnheiten und ggf auch individueller Kopf- und Ohrgeometrie (?)
Raumoden verursacht durch Raummaße und Hörposition und Lautsprecher Position. Einfluss: Sehr gross. Entweder mit Aufstellung experimentieren (zB Wandabstand), Raumakustik optimieren und Einmess-System verwenden.
Reflexion der Wände, Boden und Decken: Einfluss: sehr hoch
Besonders die Early Reflections (Erstreflexionen) treffen fast zeitgleich mit der ersten Wellenfront am Hörplatz ein.  Die ersten ER treffen innerhalb <1ms gegenüber der ersten Wellenfront am Hörplatz ein. Dadurch, dass die Wand-Reflexionen frequenzabhängig mal mehr, mal weniger in Phase mit der ersten Wellenfront sind, kommt es zu einem sehr welligen Frequenzgang am Hörplatz. 

Hier ein Beispiel 'perfekter' Lautsprecher im realen Wohnzimmer simuliert (!). Frequenzgang am Hörgang mit Raumeinfluss in orange (allerdings ohne zusätzliche Raummoden)
   

Front-Wall hat keinen so großen Einfluss und könnten bei Bedarf leicht gedämmt werden (Einfluss: mittel)
Die Seitenwände haben auch keinen riesigen Einfluss auf den in-room-Frequenzgang und die Reflexionen tragen ggf sogar positiv zu der räumlichen Darstellung bei. Wichtig ist, dass linker und rechter Lautsprecher den selben Abstand zu den Seitenwänden haben und dass der Hörplatz sich im Stereodreieck mittig dazwischen befinden. Wenn dies nicht gegeben ist, kann der Lautsprecher oder Verstärker noch so teuer sein, aber es wird keine gute Stereoabbildung zu Stande kommen. Richtige Lautsprecheraufstellung in Bezug auf Seitenwände: Einfluss: sehr hoch.
Decke: Ähnlich Frontwall

Den größten (störenden) Einfluss können die Bodenreflexionen haben. Sie können zu großen Löchern im 200Hz bis 500 Hz führen.
Ein Teppich hilft in diesem Frequenzbereich fast nichts.
Die Anordnung (Höhe) des Tieftöner und ggf das Verwenden von mehreren Tieftöner kann hier helfen, muss aber genau auf den Raum und Hörabstand abgestimmt werden. auch ein Subwoofer+Satelliten-System kann hier Vorteile gegenüber einem klassischen Lautsprecher haben.
Ich denke hier gibt es eine Menge Potential, über das im allgemeinen (zu) wenig nachgedacht wird. Einfluss: sehr hoch

3) Verzerrungen
Bin ich bei JFA. Damit ich Verzerrungen aktiv höre, müssen sie schon laut sein. Verzerrungen 2. Ordnung klingen nicht mal unbedingt schlecht. Vieles teure vintage-Equipment lebt genau von dem Hinzufügen von geraden Oberschwingungen. (Einfluss: niedrig. vorausgesetzt, die Komponenten befinden sich auch einem gewissen Niveau.)
Gibt es auch viele Tests, die man selbst dazu machen kann:
zB: https://www.reddit.com/r/audiophile/comm...ion/?tl=de

Intermodulationsverzerrungen (IMD): Meine ich mir einzubilden, dass die mich eher stören (Einfluss: mittel)

4) Zeitkorrektur (Driver-Offset) und Optimierung: haben in dem Thread zu FIR gezeigt einen direkten Einfluss auf den Frequenzgang und aufs Abstrahlverhalten. Einfluss: Mittel (solange keine groben Schnitzer vorliegen. Ein verpolt angeschlossener Treiber macht natürlich vieles kaputt)
Phase und Impulsantwort
Einfluss: sehr gering

Im Audio, besonders im Hifi-Bereich, habe ich das Gefühle, dass sich Leute gerne auf die unwichtigsten Sachen konzentrieren wie super teure DAC's oder armdicke High-End-Kabel. Sich auf die wichtigen Sachen zu konzentrieren und diese erstmal klar herauszustellen ist nämlich Arbeit. Das will keiner. Lieber einen Verstärker für 5.000 € kaufen, der edel aussieht und der mit 0,001% Klirr wirbt und einem das Gefühl gibt, was gekonnt zu haben.

Alles nur meine persönliche Einschätzung. 

[walwal]

Klar, die Raummoden und Nachhallzeit sind zu beachten.

Wenn es geht (außer DBA oder SBA) Absorber im Bassbereich, zusätzlich mit DSP gekappte Peaks. Möglichst gleichmäßige NHZ. Wenn der Bass stimmt, ist schon viel gewonnen. Und Frequenzgang (am Hörplatz) bis 30 Hz sollten es schon sein.

[JFA]

Der erste Punkt ist m.M. nach der wichtigste , auch wenn ein linearer FG manchmal langweilig klingt . Stichwort "neutral" .

Da haben Floyd und Olive mit ihren Arbeiten einiges zu abgefrühstückt. Ein Lautsprecher mit geradem Frequenzgang und gleichmäßigem Abstrahlverhalten wird bevorzugt.
Dummerweise haben die dann mit ihrem Preference Score wieder ganz schön was verbockt. Sollte man nicht nach gehen.
Und was fehlt sind Wertungen der verschiedenen Bereiche. Ob die Datenmenge dafür groß genug wäre würde ich auch erst einmal bezweifeln.

Es gibt sehr gute 20 cm TMTs , die bei sauberen Rolloff bis fast 3 kHz spielen. Harte Keramik oder Alumembranen haben ihre Eigenresonanz im gut hörbaren Bereich und müssen extra entzerrt werden . Die guten alten Pappmembranen sind da wesentlich resonanzärmer.

Macht es eine Illusion kaputt wenn ich sage, dass die Pappen ihre Resonanz(en) im Übertragungsbereich haben? Also auch nach Filterung?