Bildschöne Kabel von in-akustik

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Eine komplette Übersicht unserer Hardware-Testberichte finden Sie in unserer Übersicht.

Der Akustik- und Lautsprecher-Guide

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Der Lautsprecherkauf und die Aufstellung sowie Einpegelung der
Surround-Anlage sind nicht unbedingt einfach und für
jedermann ohne jegliches Vorwissen zu bewältigen. Die
Lautsprecher spielen zusammen mit den akustischen Eigenschaften
des Hörraums und der richtigen Handhabung der
Surround-Anlage eine wesentliche Rolle bei der Erzielung eines
optimalen Hörerlebnisses. Wir wollen einige Grundlagen
erläutern, damit der Lautsprecherkauf und das
Verständnis der technischen Basics ein wenig einfacher
wird.


Wichtige physikalische Größen zur Bestimmung von
Schall, Ton und Klang


Ein Schallfeld bezeichnet in der Akustiklehre einen Raum, in dem
sich Schallwellen ausbreiten können. Um dieses Schallfeld
allerdings näher charakterisieren zu können, sind
verschiedene physikalische Größen zur exakten
Beschreibung nötig. So beispielsweise der Schallpegel, der
als die Druckänderung, die durch die schwingenden
Luftmoleküle verursacht werden, definiert ist. Der
Schalldruckbereich, den das menschliche Gehör aufnehmen
kann, liegt zwischen 2 x 10-5 N/m2 und 20 N/ m2 (bei 1000 Hz).
Das entspricht einem Faktor von 1.000.000. Damit dieser sehr
große Bereich mathematisch leichter erfasst werden kann,
führte man die logarithmische
Verhältnisgröße Dezibel (dB) ein: Den
Schallpegel. So entspricht ein Schalldruck von 2 x 10-5 N/m2
einem Schallpegel von 0 dB, auf der anderen Seite ein Schalldruck
von 20 N/m2 einem Schallpegel von 120 dB. Zur richtigen
Einordnung einige Beispiel: Ein in normaler Zimmerlautstärke
geführtes Gespräch erzeugt in 1 Meter Abstand einen
Lautstärkepegel von etwa 60 dB. In der Disco wird hingegen
nicht selten die maximale Schmerzgrenze erreicht, ebenso bei der
Ausübung verschiedener Berufe. Darum tragen beispielsweise
Bauarbeiter, die den Presslufthammer bedienen, oder Waldarbeiter,
die mit der Kettensäge arbeiten, Gehörschutz. Bei der
Verwendung der Maßeinheit Dezibel muss man sich aber auch
klarmachen, was nominell gar nicht so große
Schalldruckänderungen für tatsächliche Wirkungen
haben auf unser Gehör haben: So wird ein Unterschied von 10
(nominell gar nicht so viel) dB im Schalldruckpegel vom
menschlichen Gehör bereits als Verdopplung der
Lautstärke wahrgenommen, und schon Unterschiede um die 3 bis
4 dB sind deutlich in Form einer gut wahrnehmbaren Lauter- bzw.
Leiser-Empfindung auszumachen. Dies liegt darin begründet,
dass die Maßeinheit dB, wie schon erwähnt, ein
logarithmisches Maß ist. Werden die dB-Unterschiede
hingegen kleiner als die eben angesprochenen 3 bis 4 dB, sind sie
nur noch im direkten Vergleich zu differenzieren. Zu den
Größen, die ein Schallfeld bestimmen, gehört auch
die Schallgeschwindigkeit, die unabhängig von der Frequenz
und abhängig vom Medium, in dem sich der Schall ausbreitet,
ist. In der Luft beispielsweise breitet sich der Schall mit 343
Meter pro Sekunde aus, in Wasser mit 1440 Meter pro Sekunde, und
in Aluminium gar mit 6260 Metern in der Sekunde. Die
Schallschnelle, ebenfalls im m/sec. gemessen, ist nicht identisch
mit der Schallgeschwindigkeit. Die Schallschnelle charakterisiert
die Größe der Geschwindigkeit, mit der die
Luftmoleküle um ihre Ruhestellung schwingen. Weitere
deskriptive Messeinheit ist die Schalleistung, die in Watt (W)
angegeben wird. Hier ist interessant, wie gering die
Schalleistungen verschiedener Musikinstrumente selbst im
Vergleich zu einem sehr bescheidenen Verstärker sind: So
bringt es ein ganzes Symphonieorchester auf 70 W, eine Pauke
gerade mal auf 12 W, ein Piano auf 0,5 W.


Das menschliche Gehör, Schalldruck und empfundene
Lautstärke

Das menschliche Gehör ist im besonderen auf die
Aufnahme von Frequenzen zwischen 700 und 6000 Hz vorbereitet,
denn um Schwingungen in diesem Frequenzspektrum hörbar zu
machen, genügt schon ein verhältnismäßig
geringer Schalldruck. Im Bereich sehr tiefer Frequenzen hingegen,
wie sie beispielsweise von einem aktiven Subwoofer
übertragen werden (Übertragungsbereich liegt meist grob
zwischen 20 und 200 Hz), ist hingegen ein größerer
Schalldruck vonnöten. Diese Auslegung des Gehörs
entspricht den Gegebenheiten des Alltags: So sind in unserer
Umgebung die tieffrequenten Schallanteile mit sehr hohem
Schalldruck vertreten. Bei tiefen Frequenzen beispielsweise
erzeugt eine mit Wucht zugeschlagene Tür einen sehr hohen
Schalldruck. Diese tiefen Frequenzen sind aber nicht so wichtig
fürs tägliche Hören wie die mittleren, die oben
erwähnt wurden und für die das Gehör deshalb auch
besonders empfänglich ist - ein Beispiel für die
Anpassungsfähigkeit des Menschen an seine Umwelt. Wäre
unser Gehör für die tiefen Frequenzen genauso
empfänglich wie für die angesprochenen mittleren, dann
hätte dies katastrophale Folgen: Das Gehör wäre
permanent übersteuert und würde als Folge dessen
sekundenlang völlig ausfallen.



Im Zusammenhang mit dem menschlichen Gehör sind noch die
die frequenzabhängigen Begriffe Hörschwelle und
Schmerzschwelle zu klären. Die Hörschwelle ist die
unterste noch wahrnehmbare Schallpegelgrenze, während die
Schmerzschwelle eine Schallempfindung umschreibt, die schon
Schmerz auslöst. Hierbei ist zu beachten: Zwei Töne mit
gleichem Schallpegel wertet das menschliche Gehör nicht
automatisch als gleich laut. So wird ein Basston von 50 Hz bei
einem Schalldruckpegel von 50 dB genauso laut wahrgenommen wie
ein höherfrequenter 4 kHz-Ton (hier liegt die
größte Empfindlichkeit des menschlichen Gehörs)
mit lediglich 12 dB. Beide Töne erzeugenden die gleiche
empfundene Lautstärke. Gegen die tiefen Töne nimmt die
Empfindlichkeit stark ab, während sie bei Frequenzen, die
oberhalb der erwähnten 4 kHz liegen, in weniger starkem
Maße ab- über 8 kHz sogar wieder leicht zunimmt. Mit
zunehmender Lautstärke verringert sich dieses
Verhältnis.


Was bedeutet dies für den Lautsprecher und den
Verstärker
?

Hier ist zu beachten, dass aufgrund der Hörstruktur des
menschlichen Gehörs auftretende Fehler wie beispielsweise
ein hoher Klirrfaktor in der Gegend um 4 kHz besonders unangenehm
hervortreten, weil in diesem Frequenzbereich das menschliche Ohr
besonders sensibel reagiert. Damit bei leisen und bei laut
eingestelltem Verstärker eine gleichmäßige
Wiedergabe aller Frequenzen sichergestellt ist, wird häufig
eine sogenannte Loudness-Schaltung verbaut. Diese funktioniert
mittels eines umgekehrt proportional arbeitenden Filters, das
sich bei weiter aufgedrehtem Lautstärkeregler dem flacher
werdenden Verlauf der Ohrkurven anpasst.


In welcher Form breitet sich Schall aus?

Eine punktförmige Schallquelle sendet Kugelwellen aus - von
punktförmigen Schallquellen kann man sprechen, wenn die
Ausdehnung der Schallquelle sehr viel kleiner ist als die
Wellenlänge des Schalls. Möchte man die
Wellenlänge ermitteln, kann man sich folgender Formel
bedienen: v (Schallgeschwindigkeit, hier in Luft, 343 m pro s) =
Wellenlänge l (in m) X Frequenz (1/s). Daraus ergibt sich
für die Wellenlänge: Schallgeschwindigkeit/Frequenz.
Durch die Unterschiede in der Wellenlänge (tiefe Frequenzen
haben eine größere Wellenlänge) kann man bei
einem Tieftonlautsprecher mit normalem Membrandurchmesser (30 bis
40 cm) durchaus von einer punktförmigen Schallquelle
sprechen. Bei einem Hochtonlautsprecher hingegen, der bei seinen
hochfrequenten Übertragungsbereichen eine weitaus
kürzere Wellenlänge erzeugt, ist die Definition als
punktförmige Schallquelle nur dann gegeben, wenn die Membran
extrem kleine Abmessungen aufweist. Ist die Abmessung der Membran
(und damit die Ausdehnung der Schallquelle) größer als
die Wellenlänge, dann erfolgt die Schallabstrahlung
gerichtet.



Wichtig in diesem Zusammenhang ist noch die Beugung von Schall
sowie die Reflexion. Zum ersten Begriff: Trifft eine Schallwelle
auf eine Öffnung in einer Wand, so breiten sich die
Schallwellen dahinter kugelförmig aus - allerdings nur unter
der Voraussetzung, dass die Öffnung der Wand kleiner ist als
die Wellenlänge (siehe Beginn des vorherigen Abschnitts).
Dabei kann die Öffnung als neue punktförmige
Schallquelle angesehen werden. Ist die Öffnung
größer als die Wellenlänge , breiten sich die
Schallwellen hinter der Öffnung gleichförmig aus.
(Skizzen!!!). Bei der Schallreflexion treffen Schallwellen auf
ein Hindernis, in einem Hörraum beispielsweise auf einen
Schrank oder eine Wand. Der Schrank oder die Wand reflektieren
die ursprüngliche Schallwelle, mit diesem Prozess wird eine
neue Schallwelle, die des reflektieren Schalls, gebildet. Die
ursprüngliche und die reflektierte Welle begegnen sich, und
es kommt zur Ausbildung sogenannter Stehender Wellen, sollten die
Raummaße in einem ganzzahligen Verhältnis zur halben
Wellenlänge stehen. Dies ist z.B. der Fall, wenn die halbe
Wellenlänge zwischen die Wände eines Hörraums
passt. Ist der Abstand zwischen den Wänden beispielsweise 5
Meter, so muss die Wellenlänge 5 x 2 m sein, also 10 Meter.
Stehende Wellen spielen in der Akustik eine große Rolle, so
sind sie beispielsweise verantwortlich für unschöne
Raumresonanzen, die bei ungünstiger Schallreflexion
entstehen können. Man kann die Grundresonanz nach der
folgender Formel berechnen:

Frequenz der stehenden Welle f(r) = c/ l = 343/10 m/m x
s


Der Lautsprecher

Die HiFi- und Heimkinotechnik unserer Tage wurde erst durch eine
bahnbrechende Innovation möglich: Über die Umwandlung
von Schall in elektrische Energie. Diese Aufgabe übernimmt
das Mikrofon, während der Lautsprecher die umgekehrte
Wandlung vornimmt: Er sorgt dafür, dass die elektrischen
Schwingungen wieder in Schallwellen umgewandelt werden - somit
ist er das letzte Glied der Heimkino- oder Stereoanlage, welches
den im Endeffekt vom Zuhörer gehörten Klang zusammen
mit der Akustik des Hörraums am stärksten beeinflussen
kann.


Basics

Bei fast allen Arten von Lautsprechern übernimmt eine
schwingende Membran die Abstrahlung des Schalls. Die Form der
Membran kann unterschiedlich sein, in der Praxis
gebräuchliche Formen sind beispielsweise die Kalotte, der
Konus oder die Flachmembran. Die beabsichtige Arbeitsweise ist
jedoch in allen Fällen ähnlich: Die Membran arbeitet
wie ein Kolben, der vor- und zurückschwingt. Dabei
verdichtet und entspannt die Membran die angrenzende Luft, so
dass Schallwellen entstehen und nach den anfänglich
genannten Prinzipien ausbreiten. Physikalisch betrachtet,
entzieht eine schwingende Membran, die elektrische Energie in
Form von akustischer Energie an die Luft abgibt, einem
schwingenden System Energie. Die Auswirkungen sind vergleichbar
mit denen eines Widerstands, der elektrische Energie in
Wärmeenergie umwandelt, Folge ist in diesem Fall die
Abstrahlung von Wärme. Die Energieumwandlung kann
verschieden effektiv geschehen, auch bei der Membran. Hier dient
die physikalische Größe des Strahlungswiderstandes
(Zr) zur Umschreibung der Effektivität beim Umwandeln von
mechanischer Energie (die Schwingungen) in akustische Energie
(der Schall, den wir letztendlich auch hören). Hierbei ist
zu beachten, dass sich der Strahlungswiderstand in zwei
Einzelkomponenten auftrennen lässt: Den Wirkanteil,
identisch mit der Schallabstrahlung, und dem Blindanteil.
Letzterer ist einfach wahrnehmbar: Wer schon mal die Hand vor
einem Subwoofer gehalten hat, spürte den, je nach
Lautstärke, durchaus kräftigen Luftzug. Beim
Blindanteil schiebt die Membran also auch Luft hin und her, die
nichts zum eigentlichen Schallabstrahlung beiträgt. So mehr
Luftmasse insgesamt hin und her geschoben wird, umso
größer wird der Blindanteil. Dies ist besonders bei
kleinen Membrandurchmessern, die einen großen Hub
ausführen müssen, der Fall, während bei
großen Membrandurchmessern mit entsprechend kleinem Hub der
Blindanteil gering und der Wirkanteil sehr groß ist. Die
Änderung des Strahlungswiderstands ist frequenzabhängig
und hat somit einen deutlichen Einfluss auf den Frequenzgang
eines Lautsprechers. Ebenso ist Z von der Membranfläche
abhängig, so größer die Membranfläche wird,
so größer wird auch der Strahlungswiderstand.



Die von der Membran abgestrahlte Leistung ist, abgesehen vom
eben behandelten Strahlungswiderstand, noch von weiteren Faktoren
abhängig. Wie bei den schon erwähnten
Luftmolekülen, bei denen die Schallschnelle die
Geschwindigkeit charakterisierte, mit der die Moleküle um
ihre Ruhestellung schwingen, gibt es auch eine Größe,
die umschreibt, mit welcher Geschwindigkeit die Membran um ihre
Ruhestellung schwingt: Die Membrangeschwindigkeit v, die ihr
Maximum bei der Resonanzfrequenz fs erreicht. Unterhalb der
Resonanzfrequenz steigt v proportional mit der Frequenz an,
oberhalb von fs nimmt die Geschwindigkeit mit 1/f wieder ab. Will
man nun die akustische Leistung ermitteln, so gehen die
beschriebenen Parameter in die dafür bestimmte Gleichung mit
ein, also sowohl der Strahlungswiderstand, der sich, wie
erläutert, in Blind- und Wirkanteil gliedert, und das
Quadrat der Membrangeschwindigkeit v: Die akustische Leistung
(Leistung wird in der Physik immer mit der Größe P
umschrieben, hier wegen der "akustischen" Leistung P(aK) ist
proportional zum Strahlungswiderstand, multipliziert mit dem
Quadrat der Membrangeschwindigkeit: P(aK) ~ Zr x v2 . Da v
quadratisch in diese Gleichung mit eingeht, wirkt sich diese
Größe und deren Frequenzabhängigkeit in Bezug auf
P(aK) noch stärker aus. Entgegengesetzt verläuft der
Strahlungswiderstand: Er steigt quadratisch mit der Frequenz an:
Zr ~ f2. Mittels dieser zwei Gleichungen kann man nun sehr
interessante Untersuchungen durchführen, um den
Arbeitsbereich eines Lautsprechers näher zu bestimmen.



Zwei Fälle sind zu unterscheiden, will man die Gleichung
untersuchen, und zwar zum ersten das Verhalten unterhalb der
Resonanzfrequenz fs und zum zweiten das Verhalten oberhalb von
fs.

  • Die Membrangeschwindigkeit ist zu f proportional, dies fand
    bereits Erwähnung - also v ~ f. Wie wir ebenfalls wissen,
    ist Zr ~ f2. Beides in die Gleichung Zr x v2 eingesetzt, ergibt
    P(aK) ~ f2 x f2. Unterhalb der Resonanzfrequenz steigt die
    akustische Leistung also mit der 4. Potenz der Frequenz, das
    heißt mit 12 dB pro Oktave an.
  • Die Membrangeschwindigkeit nimmt proportional mit f ab, wie
    schon erwähnt: f ~ 1/f. Dieses in die Gleichung von oben
    eingesetzt, ergibt folgendes: P(aK) ~ f2 x 1/ f2 = 1.

Dies zeigt nun, dass die akustische Leistung oberhalb der
Resonanzfrequenz nicht mehr frequenzabhängig ist. Darum ist
dies der eigentliche Arbeitsbereich eines Lautsprechers, der
somit mit der Resonanzfrequenz beginnt und dort endet, wo der
Strahlungswiderstand nicht mehr mit der Frequenz ansteigt.


Wissenswerte Begriffe rund um den Lautsprecher, ohne den
Anspruch auf Vollständigkeit in alphabetischer
Reihenfolge:



Aktiver Lautsprecher:

Lautsprecher mit eingebauter Endstufe, entsprechend: Aktiver
Subwoofer, Basslautsprecher mit eingebauter Endstufe. Ein aktiver
Subwoofer findet bei 5.1-, 6.1- oder 7.1.Heimkinosystemen
Verwendung. Der aktive Subwoofer ist durch den .1-Kanal
gekennzeichnet, ihm werden nur die tiefen Frequenzen
zugeführt. Daher ist der .1-Kanal kein Vollfrequenzkanal



Bassreflexlautsprecher:

Mit Hilfe einer auf der Gehäuserückseite befindlichen
Austrittsöffnung wird der nach hinten austretende Schall des
Basschassis genutzt. Um eine optimale Wirkung zu erzeugen, ist
die Austrittsöffnung speziell an die jeweiligen
Eigenschaften des Basschassis angepasst. Vorteile eines nach dem
Bassreflexprinzip arbeitenden Lautsprechers: Weniger Verzerrungen
im Bassbereich, besseres Volumen und höherer
Wirkungsgrad



Chassis:

Einzelner Lautsprecher ohne Gehäuse, bestehend aus
Lautsprecherkorb, Schwingspule, Magnet, Membran und Sicke



Flankensteilheit:

Wichtig im Zusammenhang mit der Frequenzweiche. Beim Erreichen
ihrer Grenzfrequenz dämpft die Frequenzweiche die
Signalanteile, die nicht mehr durch sie geschleust werden sollen,
ab. Wie stark diese Dämpfung ist, hängt von der
jeweiligen Filterauslegung ab. Jeder Hoch- oder Tiefpassfilter
besteht aus verschiedenen Baugruppen, deren Anzahl die Ordnung
und die Stärke der Signaldämpfung, die
Flankensteilheit, festlegt. Jedes sogenannte komplexe Bauelement
(Induktivitäten, Kapazitäten) verstärkt die
Dämpfung um 6 dB pro Oktave, das heißt ein Filter 1.
Ordnung (ohne vorgeschaltetes anderes Bauelement) besitzt eine
Flankensteilheit von 6 dB pro Oktave, ein Filter 2. Ordnung dann
folgerichtig eine Flankensteilheit von 12 dB pro Oktave



Frequenzweiche:

Bei Mehrweg-Lautsprechersystemen übernimmt die
Frequenzweiche die Aufgabe, die Tonfrequenzen in verschiedene
Bereiche aufzuteilen. In der Praxis sieht das so aus, dass jedes
Lautsprecher-Chassis (Tieftöner, Hochtöner,
Mitteltöner) den Frequenzbereich zugeteilt bekommt, in dem
es optimal arbeitet. Zu unterscheiden sind passive
Frequenzweichen und aktive Frequenzweichen. Die passive Variante
werden zwischen Verstärkerausgang und Lautsprecher
geschaltet und arbeiten mit Spulen, Kondensatoren und
Widerständen. Hier ist auf hochwertige Baugruppen und auf
eine möglichst geringe Anzahl an Bauteilen zu achten, denn
im Idealfall soll sich das Tonfrequenzsignal durch das Passieren
einer Frequenzweiche nicht qualitativ verschlechtern. Die aktive
Frequenzweiche nimmt die schon erwähnte Aufteilung der
Frequenzbereiche mit Hilfe einer Verstärkerendstufe für
jedes Frequenzband vor.



Impedanz:

In der Einheit Ohm angegebener Stromwiderstand. Bei
Lautsprechern kann aus dem Ohm-Wert geschlossen werden, wie stark
ein Lautsprecher den Verstärker in Abhängigkeit zu
dessen Ausgangsimpedanz (Innenwiderstand, gibt den
Stromwiderstand an, der am Lautsprecherausgang eines
Verstärkers anliegt) belastet. Ein Verstärker, der z.B.
eine Ausgangsimpedanz von 8 Ohm hat, wird beispielsweise von
Lautsprechern mit nur 2 Ohm Impedanz sehr stark belastet. Daher
sind Verstärker mit niedriger Ausgangsimpedanz von Vorteil,
da diese Verstärker auch 2- oder 4-Ohm-Lautsprecher mit
hohen Stromstärken versorgen können. Besondere
Anforderungen an die Hochstromfähigkeit des Verstärkers
stellt beispielsweise die THX Ultra Norm. Übliche
Impedanzwerte sind 4, 6 oder 8 Ohm.



Lautsprecher-Komponenten-Systeme:

Zweiweg- oder Dreiweg-Systeme sind die üblichsten, hier
werden in ein Lautsprechergehäuse verschiedene Chassis
eingebaut, die sich dann jeweils den entsprechenden
Frequenzspektren annehmen (z.B. Dreiwege-System mit separatem
Hoch-/Mittel-/Tieftöner)



Lautsprecherkorb:

Er übernimmt die Aufgabe, den Schwingspule und das
Magnetsystem aufzunehmen. Er wird dann mit "Inhalt" in das
Gehäuse eingebaut



Luftspalt:

Schmale Einbuchtung im Dauermagneten einer Lautsprechereinheit,
in der die Schwingspule schwingt



Maximalbelastbarkeit/Musikbelastbarkeit/Short Term
Power
:

Umschreibt diejenige kurzfristige (max. 2 Sekunden)
Impulsbelastbarkeit, die der Lautsprecher ohne Schäden am
Material bewältigen kann. Die Wiedergabequalität soll
nicht nachhaltig beeinträchtigt werden



Membran:

Überträgt die Schwingungen der Schwingspule in die
Luft und setzt sie in hörbare Schallwellen um



Schalldruckpegel, auch SPL( Sound Pressure Level):

Umschreibt den von den Lautsprechern erzeugten
Lautstärkepegel. Der SPL wird in Dezibel (dB) bei 1 Watt
Eingangsleistung in 1 Meter Entfernung gemessen.



Nennbelastbarkeit:

Die in Watt angegebene Nennbelastbarkeit des Lautsprechers gibt
an, welche elektrische Leistung der Lautsprecher im Dauerbetrieb
aufnehmen kann. Die Nennbelastbarkeit ist nach DIN-Norm exakt
festgelegt, mit einem speziellen Rauschsignal im 1.
Min.-An-/2-Min.-Aus-Takt über einen Zeitraum von 300 Std.
wird die Nennbelastbarkeit ermittelt. Der Rhythmus des
Rauschsignals soll ein typisches Musikprogramm simulieren, hohe
Frequenzen sind weitaus schwächer vertreten als tiefe



Oktave:

Der musikalische Abstand zwischen einer Frequenz und dem
doppelten dieser Frequenz. Der Bereich des menschlichen
Gehörs, in dem Töne wahrgenommen werden, liegt etwa
zwischen 20 Hz und 20 kHz (bei einem Baby bis 20 kHz, bei einem
erwachsenen Menschen bis 16 kHz) und umfasst somit 10,5
Oktaven



Schwingspule:

An der Membran befestigt, taucht die Schwingspule in den
Luftspalt des Magneten ein. Durch den Stromdurchfluss wird ein
magnetisches Wechselfeld aufgebaut, das die Membran nach vorn und
hinten bewegt. So werden Stromschwingungen in Luftschwingungen
umgesetzt



Subwoofer:

Speziell für die Wiedergabe des untersten Teils des
Frequenzspektrums zuständiger Basslautsprecher. Im Idealfall
soll der Subwoofer lediglich die Frequenzen wiedergeben, die so
tief sind, dass sie vom menschlichen Ohr nicht mehr exakt im
Hörraum geortet werden können. Dies hat den Vorteil,
dass der Subwoofer theoretisch überall im Raum positioniert
werden kann, der gesamte Raum wird dann mit einem Bassteppich
überzogen, dessen Ursprung vom menschlichen Ohr nicht exakt
lokalisiert werden kann. Da Bass Volumen braucht, steigt das
Vermögen des Woofers, auch tiefste Frequenzen wiederzugeben,
mit dem Volumen des Gehäuses. Eine bei Heimkinoanlagen
wichtige Spielart des Subwoofer ist der aktive Subwoofer mit
eingebauter Endstufe. Nicht selten kann direkt am Subwoofer die
Übernahmefrequenz eingestellt werden, diese umschreibt den
Wert, ab dem der Subwoofer die Darstellung der tiefen Frequenzen
übernimmt. Die Übernahmefrequenz muss so justiert
werden, dass kein "Klangloch" entsteht, in dem der
Hauptlautsprecher schon nicht mehr für die Übertragung
der jeweiligen Frequenz zuständig ist, der Subwoofer aber
noch nicht arbeitet. Es gibt verschiedene Bauarten bei
Subwoofern: Den Direktstrahler oder den Downfire-Subwoofer, bei
dem der Basslautsprecher auf der Geräteunterseite nach unten
abstrahlt.



Superposition:

Die Superposition (= Überlagerung) aller Frequenzen
inklusive der einzeln nicht hörbaren Obertöne bestimmen
die Klangfarbe des jeweiligen Musikinstruments. Das heißt:
Auch wenn man die einzelnen Obertöne nicht direkt mit dem
menschlichen Gehör (das, wie bereits aufgeführt,
Töne von 20 Hz bis ca. 16 kHz aufnehmen kann) wahrnehmen
kann, sind sie für den gesamten Klang eines Instruments mit
verantwortlich und können so die gesamte, für das
jeweilige Instrument typische Klangcharakteristik erst exakt
herausstellen. Je nach dem, WIE ein Instrument gespielt wird,
ändern sich die Superposition ebenfalls, will heißen:
Wenn ich eine beschwingte Symphonie höre, spielt der Geiger
sein Instrument anders als bei einem
schwermütig-melancholischen Stück, dadurch
verändert sich auch die Klangcharakteristik. Dass die
Obertöne oder Oberwellen, deren Frequenz über dem
obersten direkt hörbaren Frequenzbereich liegen, eine
wichtige Rolle spielen, zeigt sich daran, dass eine hohe
Sinusfrequenz anders klingt als eine Dreieck-, Sägezahn-
oder Rechteckschwingung. Aus diesem Grunde sind auch manche
HiFi-Fans der Überzeugung, dass die Schallplatte besser
klingt als die CD, weil die Schallplatte eine andere Verteilung
und einen anderen Pegel der Oberwellen hat. Dieses Wissen
begründet auch die Schaffung neuer hochauflösender
Tonformate wie DVD Audio oder SACD. Wenn man Signale aus Summe
von Sinusschwingungen darstellt, ist festzustellen, dass, je
steiler ein Anstieg im Zeitbereich ist (Beispiel: Flanke eines
Rechtecksignals), umso größer muss die Bandbreite
sein, um dieses Signal in seiner vollen Charakteristik inklusive
der Obertöne zu übertragen. Damit spielt nicht nur die
Frequenz als solche, sondern auch der Anstieg der Flanke eine
Rolle für die notwendige Bandbreite. Im Extremfall
hieße das: Bei einem Impuls mit einem unendlich steilen
Anstieg müsste auch die Bandbreite des
Übertragungskanals unendlich sein, um am Ausgang exakt den
selbem Impuls zu erhalten, auch wenn die eigentliche Frequenz
weitaus niedriger ist. Letztendlich ist festzuhalten, dass
für eine möglichst originalgetreue Reproduktion
inklusive den Oberwellen die neuen hochauflösenden
Tonformate besser geeignet sind als beispielsweise die
herkömmliche CD, deren weitaus geringeres Frequenzspektrum
nicht in dem Maße geeignet ist, die Obertöne ins
akustische Gesamtprofil einzuarbeiten



Wirkungsgrad (siehe auch Schalldruckpegel):

Das Verhältnis von zugeführter elektrischer Leistung
zur abgestrahlten akustischen Leistung beschreibt den
Wirkungsgrad. Die elektrische Leistung (in W), die ein
Lautsprecher aufnimmt, wird, wie schon weiter oben beschrieben,
nur teilweise in Schall umgewandelt. Der größere Teil
wird in Wärme transferiert oder geht durch Reibungsverluste
verloren. Der Wirkungsgrad wird in Dezibel (dB) angegeben,
gemessen in 1 Meter Entfernung und bei 1 W Eingangsleistung. In
der Praxis hat der Wirkungsgrad eines Lautsprechers eine
beträchtliche Relevanz, denn bei gegebener Leistungsaufnahme
oder Belastbarkeit hängt die erreichbare
Maximallautstärke eines Lautsprechers von dessen
Wirkungsgrad ab.


Akustische Eigenschaften des Hörraums und Einpegelung
der Anlage

Natürlich entscheidend für die Wahl des Equipments
ist die Hörraumgröße - so größer der
Raum, umso leistungsfähiger sollten die verwendeten
Komponenten sein, möchte man Filme oder
Mehrkanal-Musikaufnahmen mit kräftigen Pegeln
verzerrungsfrei und ohne Leistungseinbrüche genießen.
Neben der Raumgröße sind aber auch andere Faktoren
entscheidend. Möchte ich z.B. eine Surroundanlage in einem
Zimmer mit einer Dachschräge installieren, so beeinflusst
die Dachschräge zum einen die akustische Charakteristik des
Raums, zum anderen sind der Anbringung der Surroundlautsprecher
bezüglich der Höhe und des Abstrahlverhaltens enge
Grenzen gesetzt. Räume mit hohen Decken, wie man die
beispielsweise in einem Altbau findet, sind akustisch völlig
anders einzuordnen als z.B. ein Wohnzimmer in einem Bungalow. Die
Wanddicke und das Material, aus dem die Wände und der
Boden/die Decke bestehen, bestimmen ebenfalls die Raumakustik.
Habe ich einen Hörraum, der die Reflexionen einer
Klangquelle schnell abklingen lässt, dann absorbieren die
Wandflächen akustisch stark. Ein solcher Raum, der viel
Klangvolumen schluckt, wird in der Akustik als "toter Raum"
bezeichnet. Das Gegenteil ist der "lebendige Raum": Hier sind die
Wände sehr reflexionsfreudig. Nach der jeweiligen
Charakteristik des Hörraums sollte sich die Auf- und
Einstellung der Surroundanlage richten. Wichtig ist es auch bei
der Wahl des aktiven Subwoofers, wie sich der Hörraum
akustisch verhält. So sind beispielsweise dünne
Böden in Verbindung mit einem Downfire Subwoofer
problematisch, können so doch unangenehme Resonanzeffekte
das Hörvergnügen schmälern. Auch die Entwicklung
der Akustik, wenn man den Subwoofer in die Ecke des Hörraums
stellt, muss genau überprüft werden. Bei der
Einpegelung der Heimkino-Anlage (am Hörplatz sollte jeder
Kanal den gleichen Lautstärkepegel liefern) sollte, wenn man
Wert auf eine exakte Einmessung legt, ein Sound Pressure Level
Meter, kurz SPL-Meter, eingesetzt werden. Hiermit kann exakt der
Schalldruck gemessen werden, noch weitaus genauer, als dies bei
der Einpegelung nach Gehör mit dem Testtongenerator des
AV-Verstärkers oder -Receivers möglich ist. Hilfreich
beim Einpegeln sind "Pink Noise" (Rosa Rauschen)-Testtöne:
Diese definierte Prüfsignal hat den Vorteil, dass alle
Frequenzen mit dem gleichen Pegel ausgegeben werden. Wichtig ist
die richtige Einstellung der Delay-Time (Klangverzögerung):
Da zwar in der Theorie alle Lautsprecher die identische
Entfernung zum Hörplatz aufweisen sollen, in der Praxis sich
aber teilweise gravierende Unterschiede ergeben, muss die
Lautzeitverzögerung den Gegebenheiten angepasst werden, um
sicherzustellen, dass der Ton bei allen angeschlossenen
Lautsprechern nicht zeitversetzt, sondern gleichzeitig
ankommt.


Der Lautsprecherkauf

Bevor man Lautsprecher erstehen möchte, sollte man sich
über folgende Punkte Gedanken machen:

  • An welchen Verstärker oder Receiver werden die Boxen
    angeschlossen? Leistungs- und Impedanzwerte im Kopf haben.
  • Wie groß ist der Hörraum? Was für eine
    Akustik hat er? (Am besten vor dem endgültigen
    Lautsprecherkauf mit verschiedenen Lautsprechern, z.B. von
    Freunden oder Bekannten oder vom Händler des Vertrauens, in
    den "eigenen vier Wänden" experimentieren)
  • Welchen Verwendungszweck sollen die Lautsprecher
    erfüllen? Hauptsächlich für das Heimkino? Oder
    hauptsächlich für das Musikhören? Soll
    überwiegend Musik in DD/DTS 5.1 gehört werden oder in
    Stereo? Sollen die Lautsprecher auch für DVD Audio oder SACD
    geeignet sein (erweitertes Frequenzspektrum im
    Hochtonbereich)
  • Wie stelle ich die Lautsprecher auf? (Problemzonen des
    Hörraums wie z.B. Dachschrägen oder Erker mit
    einkalkulieren)

In der Praxis gestaltet sich der Lautsprecherkauf gerade
für den Mehrkanal-Neueinsteiger nicht einfach. Wer
beispielsweise zu einem der häufig in den
Elektroniksupermärkten offerierten Komplettpakete greift,
handelt sich nicht selten wenig wertige Lautsprecher als
"Dreingabe" ein. Konkret handelt es sich oft um sogenannte
Subwoofer-/Satellitensysteme, die aus fünf kleinen
Satellitenlautsprechern und einem (inzwischen meist aktiven)
Subwoofer bestehen. Auch wenn diese Systeme bei geringem Platz
aufgrund ihrer Abmessungen Vorteile bieten, so sind der
Klanggüte aus verschiedenen Gründen Grenzen
gesetzt:



Aufgrund ihrer kompakten Maße und des daraus
resultierenden kleinen Gehäusevolumens reichen die kleinen
Satellitenlautsprecher im Frequenzgang nicht sonderlich weit nach
unten - Folge ist, dass schon früh der Subwoofer eingreifen
muss - und dies hört man, da der Tieftonlautsprecher durch
die hoch angesiedelte Übernahmefrequenz für das
menschliche Ohr im Raum zu orten ist. Ist die
Übernahmefrequenz des Subwoofers hingegen zu tief angesetzt,
entsteht ein Klangloch, da ein bestimmter Frequenzbereich von den
Satellitenlautsprechern nicht mehr und vom Subwoofer noch nicht
übertragen wird



Aufgrund des Gehäusematerials (bei günstigeren
Systemen oft Kunststoff) sind die akustischen Eigenschaften der
Satelliten nicht sonderlich überzeugend. Die Transparenz und
das differenzierte Aufspielen im Hochtonbereich leidet
beispielsweise darunter.



Der mitgelieferte Subwoofer weist in vielen Fällen nur sehr
bescheidene Leistungsreserven auf und neigt schnell zum
Durchschlagen


Fazit:

Wer selten oder am besten gar nicht Musik in Stereo hören
möchte, wem hohe Pegel nicht sonderlich wichtig sind, oder
wer nur einen geringen Platz zur Verfügung stehen hat, ist
mit einem Sub-/Sat-System, welches sich, normale Lautstärken
vorausgesetzt, zur Filmtonwiedergabe durchaus eignen kann, nicht
schlecht bedient. Wichtig aber vor dem Kauf:

  • Unbedingt Probe hören
  • Auf die Verarbeitungsqualität und die Materialauswahl
    achten
  • Auf die maximalen Belastungswerte achten und diese in
    Beziehung zum schon vorhandenen/noch zu kaufenden AV-Receiver
    setzen

Wer gern Musik in Stereo hört, Filme auf DVD in
höheren Lautstärken genießen möchte oder auf
eine besonders hohe akustische Qualität Wert legt, sollte
lieber nach einem "ausgewachsenen" Lautsprechersystem Ausschau
halten, bei dem die einzelnen Komponenten (bis auf den aktiven
Subwoofer) am besten von einem Hersteller aus ein und der selben
Baureihe sein sollten:

  • Für die Frontbeschallung, je nach Platz und
    Qualitätsanspruch, Stand- oder größere
    Regallautsprecher verwenden. Dabei auf den Frequenzgang, die
    Belastbarkeit und die Impedanz der Lautsprecher achten und Boxen
    wählen, die mit dem Verstärker/Receiver problemlos
    zusammenarbeiten können. Wer DVD Audio oder SACD
    genießen möchte, sollte sich Lautsprecher mit
    besonders gutem Klangverhalten im Hochtonbereich
    anhören.
  • Einen ausreichend dimensionierten Centerlautsprecher
    wählen. Die Bedeutung des Centerlautsprechers wird oft
    unterschätzt, aber ohne eine ansprechende und
    natürliche Stimmwiedergabe ist der Filmspass deutlich
    geschmälert. Auch Effekte, die vorn aus der Mitte kommen,
    müssen vom Center entsprechend wiedergegeben werden
    können. Daher auf ein ausreichend großes Gehäuse
    und hochwertige Chassis achten. Wichtig: Wird der Center in
    unmittelbarer Nähe zum Fernseher untergebracht, ist eine
    richtig funktionierende magnetische Abschirmung
    vonnöten.
  • Für die Surroundbeschallung entweder Regalboxen als
    Direktstrahler oder Dipole verwenden. Für welchen
    Lautsprechertyp man sich entscheidet, hängt vom Einsatzzweck
    bzw. vom individuellen Geschmack ab. Der Direktstrahler ist beim
    Abspielen von Musik-DVDs aufgrund seiner höheren
    Präzision und seinem exakteren Klangbild die bessere
    Alternative. Mit größerem, weiteren und
    räumlicheren Klangbild eignet sich der Dipol sehr gut
    für die Filmtonwiedergabe, da er es versteht, ein
    Surroundklangfeld von hoher Homogenität und räumlicher
    Dichte bauartbedingt zu erzeugen. Für denjenigen, der Musik
    und Filme in gleichermaßen guter Qualität
    genießen möchte, empfiehlt sich der Kauf von Dipolen
    und Direktstrahlern. Bei vielen Verstärkern/Receivern von
    Denon lassen sich direkt zwei Paar Surroundlautsprecher
    anschließen - ansonsten muss kurz auf der
    Geräterückseite umgesteckt werden
  • Der aktive Subwoofer sollte in der Leistung nicht
    unterdimensioniert sein und über ein ausreichend
    großes Gehäusevolumen verfügen, um eine akkurate
    Wiedergabe auch sehr tiefer Frequenzen und eine hohe
    Belastbarkeit sicherzustellen. Für ein richtiges Heimkino
    sollte die Nennbelastbarkeit des Basslautsprechers nicht unter
    100 W liegen.


Weiterführendes:

Sehr empfehlenswert für alle, die mehr zum Thema
Akustik und Lautsprecher, aber auch Begriffen rund um die
AV-Technik wissen wollen:

  • Umfangreiches Lexikon bei hifi-regler
  • AV-Lexikon auf burosch.de
  • Lexikon bei visaton

Schon älter, für die Grundlagen aber noch immer
hervorragend: Friedemann Hausdorf, Handbuch der
Lautsprechertechnik, 4. überarbeitete Auflage, herausgegeben
von Visaton Germany, 1993

Dieser Text stammt mit freundlicher Genehmigung von BUROSCH Audio-Video-Technik.

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