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Technik und Aufstellung von Lautsprechern

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Das Heimkino wird immer populärer. Seit der digitalen
Technik ist es möglich, den Kinosound auch im eigenen
Wohnzimmer zu geniessen. Aber welche Geräte und welche
Lautsprecher sind nun erforderlich, und auf welche Eigenschaften
von Geräten sollte man achten. Die Auswahl der Komponenten
hängt von vielen Faktoren ab, und ist sehr individuell. Die
Ansprüche der Qualität, zum Beispiel den Klang, gehen
manchmal sehr weit auseinander. Deshalb ist es sehr von Vorteil,
wenn man sich vorher erkundigt, bevor man nachher sehr
unzufrieden ist.



Nun kann nicht jeder mit den Begriffen, mit denen die
Verkäufer manchmal um sich werfen, etwas anfangen. Diesen
Nachteil nutzen manche Verkäufer dann auch schamlos aus, um
auch die schlechteren Geräte zu verkaufen. Bei Lautsprechern
sind die Unterschiede teilweise sehr gross, was sich auch in den
Preisen widerspiegelt. Was aber nicht bedeuten soll, dass alle
billigen Lautsprecher schlecht sind. Die Preise gehen von 200,-
DM bis weit über 100.000 ,- DM pro Lautsprecher.



Da nicht immer die Teuren auch gleich die Klangbesten sind,
sollte man vorher genau wissen, worauf man achten muss. Selbst
klanghafte Firmennamen sind keine Garanten für den besten
Klang. Ein weiterer Punkt, der nicht ausser Acht gelassen werden
sollte, ist die Bauart. Lautsprecherboxen werden nach
verschiedenen Anforderungen hergestellt.



Die Lautsprecherarten reichen von einem Miniaturlautsprecher, der
nur kleine Signaltöne erzeugen soll, bis hin zum Subwoofer,
der den tiefen Bass druckvoll abspielen soll. Besonders im
Heimkinobereich wird dieses deutlich. Dort muss man sich zwischen
vielen Varianten entscheiden. So ist ein komplettes Set, mit
fünf kleineren Lautsprechern und einem Bass erzeugenden
Subwoofer genauso denkbar, wie 2 Paar Lautsprecher je für
vorne und hinten mit einem Center für die Dialoge.



Diese Auswahl hängt aber auch von dem Platzangebot im
Wohnzimmer ab. Nicht jeder hat die Möglichkeit, sich grosse
Standlautsprecher aufzustellen. Für diesen Fall sind zum
Beispiel Regallautsprecher entwickelt worden, die von ihren
Eigenschaften so ausgelegt werden, dass sie auch in einem
Wohnzimmerschrank stehend noch ihre Arbeit verrichten.



Jeder dieser Lautsprecher hat gewisse Kenngrössen. Diese
werden durch verschiedene Tests ermittelt, die dann in einem
Messdiagramm dargestellt werden. Aber welche Aussagekraft hat
überhaupt so ein Diagramm? Und welche Information darin?



Um diese Fragen zu beantworten, sollte man sich erst einmal vor
Augen führen, wie so ein Lautsprecher denn überhaupt
funktioniert. Wie ist es zum Beispiel möglich, aus dem
elektrischen Strom, der aus dem Verstärker übermittelt
wird, einen hörbaren Schall zu erzeugen.





Die Funktionsweise eines Lautsprechers



Ein Lautsprecher erzeugt aus dem elektrischen Strom den Schall.
Der Schall ist nichts anderes wie Luftdruckschwankungen pro
Zeiteinheit. Da das menschliche Trommelfell auf Frequenzen
reagiert, die zwischen 20 Hz und 20000 Hz (Schwingungen pro
Sekunde) liegen, muss nun der Lautsprecher sehr viele
Luftdruckschwankungen in einer Sekunde erzeugen.



Diese Luftdruckschwankungen bringen das Trommelfell im Ohr in
Schwingung, so dass man einen Ton wahrnimmt. Der komplette
Frequenzbereich ist lediglich von einem Kleinkind zu hören.
Mit dem Alter verringert sich der hörbare Bereich eines
menschlichen Ohres. So hört ein Jugendlicher im Alter von
ca. 16 Jahren nur noch Frequenzen unterhalb von 16000-17000 Hz.
Dieses kommt zu Stande, da sich die Membranen im menschlichen Ohr
mit der Zeit ein wenig verhärten, so dass auf die
höheren Frequenzen nicht mehr reagiert werden kann. Der
extreme Schalldruck in Discotheken und ständiger
Straßenlärm können die Hörfähigkeit
beeinträchtigen.



Bei der tiefsten hörbaren Frequenz muss die Membrane eines
Lautsprecher 20 Luftdruckschwankungen in nur einer Sekunde
erzeugen. Bei den höheren Frequenzen ist die Anzahl
dementsprechend grösser. Wie ist aber nun ein Lautsprecher
aufgebaut, um diese Aufgabe zu realisieren?



Die verschiedenen Frequenzbereiche sind nun von einem
Lautsprecher sehr schlecht komplett abzudecken. Bei tiefen
Frequenzen kommt es auf die Grösse der Membrane an, damit er
es schafft, starke Luftdruckschwankungen zu erzeugen. Bei hohen
Frequenzen hat aber eine grosse Membrane den Nachteil, dass sie
zu träge ist. Mit einer kleineren Membrane, die sich
schneller hin und her bewegen kann, ist es nun möglich, auch
höhere Frequenzen zu erzeugen. Daher sind in einer
Lautsprecherbox auch zum grössten Teil zwei Lautsprecher
vorhanden, um sich diese Aufgaben zu teilen.





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Abbildung 1

Prinzipieller Aufbau eines Lautsprechers





Fließt nun ein Strom durch die Spule, erzeugt diese ein
magnetisches Feld. Dadurch werden die Schwingspulenträger
bei den Stromschwankungen hin und her, so dass sich die Membrane
genau mit der Frequenz bewegt, mit der sich auch der Strom
ändert. So hat man erreicht, dass der elektrische Strom in
einen hörbaren Schall umgewandelt wurde.



Warum werden jetzt aber Lautsprecher in verschiedene Boxen
eingesetzt? Ein Lautsprecher alleine erzeugt zwar den Schall,
aber es ergibt sich noch keine zufriedenstellende Wiedergabe. Bei
den niedrigen Frequenzen verschwindet der meiste Teil der
Luftdruckschwankungen durch die Druckverhältnisse hinter den
Lautsprecher, so dass die tiefen Töne sehr bescheiden
ausfallen.



Im hohen Frequenzbereich schafft es die Luft nicht hinter den
Lautsprecher zu gelangen, da sich die Membrane viel zu schnell
bewegt. Man kann den Lautsprecher in eine Box einbauen, um zu
verhindern, dass die Luft bei den tiefen Frequenzen hinter den
Lautsprecher gelangt.





Die Lautsprecherbox



In einer geschlossenen Box wird nun aber der Schall nur nach
vorne abgestrahlt. Ausserdem entsteht in der Box ein Unterdruck,
so dass die Membrane auf ihrem Weg nach vorne noch gebremst wird.
Das wirkt sich natürlich auch auf die Wiedergabe aus. Um nun
aber den rückwärtigen Schall auch mit zu benutzen, gibt
es verschiedene Lösungsansätze.



Die Bassreflexbox ist eine Möglichkeit diesen Schall
mitzubenutzen. Hierbei wird ein Loch mit einem bestimmten
Durchmesser in die geschlossene Box gesägt. In das Loch wird
nun meistens ein Rohr mit einer bestimmten Länge gesteckt,
was genau den Durchmesser des Loches hat.



Gelangt nun der rückwärtige Schall an dieses Rohr,
entweicht der Ton durch das Rohr nach aussen. Diesen Effekt kann
man auch erzielen, indem man den Mund an den Hals einer Flasche
legt, und dann darüber pustet. Bei einer bestimmten Frequenz
entweicht der Flasche auch ein Ton.



Eine weitere Möglichkeit ist der Bandpasslautsprecher.
Dieser besteht im Prinzip aus zwei Bassreflexboxen. Vor der einen
Bassreflexbox setzt man noch eine geschlossene Box mit einem Loch
darin. Dieses Prinzip wird häufig in Discotheken verwendet,
da es dort besonders auf den Bass ankommt.



Für die verschiedenen Frequenzbereiche sind nun die
verschiedenen Lautsprecher vorhanden. Es wird in Tief-, Mittel-,
und Hochtönern unterschieden. Die Bezeichnungen entstehen
durch die Frequenzbereiche. Wie der Name schon sagt, soll zum
Beispiel ein Hochtöner die hohen Frequenzen abstrahlen. In
einer Lautsprecherbox sind also mindestens zwei Lautsprecher
eingebaut.



Dabei kann ein Lautsprecher den Mittel- und Tieftonbereich
abdecken, wobei der andere für die hohen Töne
zuständig ist. Diese Form nennt man dann auch 2-Wege-System.
Dieser Name kommt zustande, weil das Signal im Prinzip zwei Wege
entlang geht. Zum einen zu dem Hochtöner und zum anderen zu
dem Mitteltieftöner. Ein 3-Wege-System besteht aus
mindestens drei Lautsprecher. Hierbei trennt sich das Signal auf
drei Wege auf.



Damit ein Tieftöner nun aber auch nur den niedrigen
Frequenzbereich zugespielt bekommt, muss man die Frequenzen noch
trennen. Diese Trennung wird von einer Frequenzweiche
übernommen, die zwischen den Lautsprechern und dem
Verstärker geschaltet wird. Diese Frequenzweiche besteht aus
verschiedenen elektrischen Bauteilen.



Eine Spule zum Beispiel lässt nur die tiefen Frequenzen ohne
grossen Widerstand passieren, wobei sie für hohe Frequenzen
einen sehr grossen Widerstand darstellt. Das Gegenstück dazu
ist der Kondensator, bei dem dieses genau umgekehrt ist. Durch
die verschiedene Anordnung und Verschaltung von Spule,
Kondensator und Widerstand ist es möglich, die
Frequenzbereiche den entsprechenden Lautsprechern zukommen zu
lassen.





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Abbildung 2

Durchlasskurve von Lautsprechern





In Abbildung zwei ist ein solcher Frequenzgang aufgezeigt. Jede
farbliche Kurve steht für die Wiedergabe der Frequenz eines
Lautsprechers. Die blaue Kurve zeigt den Durchlass für einen
Tieftöner und die rote Kurve zeigt den Durchlass für
einen Hochtöner an.



Das gesamte Frequenzband, was nun von beiden zusammen abgestrahlt
wird, ist in der grünen Kurve zu erkennen. Also sollte die
Frequenzweiche so verschaltet sein, dass die Lautsprecher auch
den Frequenzbereich übermittelt bekommen, den sie auch am
besten abstrahlen können. Diese Kurve stellt den Idealfall
dar, der in der Realität nicht ganz erreicht wird. Die
Hersteller der Lautsprecher haben das Bestreben, eine solche
Durchlasskurve zu erreichen.



Ein solches Diagramm, das dann aber noch anders skaliert ist, und
dadurch wesentlich komplizierter aussieht, findet sich in den
Lautsprechertests wieder. Mehrere Zeitschriften haben eine solche
Kurve bei jedem Lautsprechertest abgebildet. Dabei ist die
horizontale Achse mit den Frequenzen zwischen 20 und 20000 Hz
gekennzeichnet und die vertikale Achse steht für die
Intensität der Lautstärke.



Da sich nun jeder Lautsprecher in einer anderen Umgebung
verschieden anhört, wäre es von Vorteil, wenn man
diesen Lautsprecher, den man beabsichtigt zu kaufen, erst mal zu
Hause zu testen.



Auch wenn sich der Lautsprecher in dem Verkaufsladen auch noch so
perfekt anhört, sollte man versuchen, sich diesen
Lautsprecher erst einmal probeweise mit nach Hause zu nehmen.
Normalerweise ist dies bei seriösen Verkaufsläden gar
kein Problem, denn wer sich mit Lautsprechern auskennt und auch
schon ein wenig Erfahrung gesammelt hat, der hat genaue
Vorstellungen darüber, wie problematisch es sein kann, einen
Lautsprecher in seinem Wohnzimmer aufzustellen.



Die richtige Positionierung der Lautsprecher in seiner Umgebung
ist sehr wichtig. Die Raumakustik ändert sich mit jedem
neuen Möbelstück, was man dazustellt oder auch
entfernt. Der Schall gelangt nicht nur auf direkten Weg zum
menschlichen Ohr. Er wird auch an sämtlichen Wänden und
Möbelstücken reflektiert. Dieses führt dazu, dass
der Ton zu verschiedenen Zeitpunkten an den Sitzplatz gelangt.
Ist die Zeit lang genug, kann der Mensch das Originalsignal von
der Reflexion unterscheiden.



Gelangen aber nun beide Töne in einer sehr kurzen Zeit zum
Zuhörer, ist er unpräzise. Deshalb sollte man seine
Lautsprecher idealerweise zwischen einem halben und einem Meter
von jeder Wand und jedem Möbelstück stellen. Dies ist
im Wohnzimmer selten möglich, so dass man die beste Position
für seine Räumlichkeiten finden muss. Es lohnt sich auf
jeden Fall, diese Zeit, die dieses Unterfangen in Anspruch nimmt,
zu investieren.



Außerdem sollte man der Angabe der Leistung nicht so hoch
bewerten. Diese Angabe, der weitläufig viel zu viel
Beachtung geschenkt wird, hat so gut wie gar nichts mit der
Qualität eines Lautsprechers zu tun. Bei dieser Angabe muss
man nämlich zwischen einer Dauerleistung und einer
einmaligen Spitzenleistung unterscheiden.



Die Dauerbelastbarkeit wird auch als Sinus-Leistung bezeichnet
und hat wesentlich mehr Aussagekraft über die Belastbarkeit
eines Lautsprechers wie die einmalige Spitzenleistung, die ein
Lautsprecher aushält. Bei den meisten Lautsprechern wird
aber nur die einmalige Spitzenbelastbarkeit genannt, da teilweise
noch weitläufig gesagt wird, dass Lautsprecher mit einer
hohen Leistungszahl auch sofort besser sein müssen. Dieses
ist aber nicht der Fall. Vorteilhaft sind für die perfekte
Lautsprecherkontrolle sog. Schallpegelmesser und die Verwendung
von Test-CDs bzw. Test-DVDs wie z.B. die "DVD-Discovery" von
BUROSCH Audio-Video-Technik.



Bevor man seine Lautsprecher für eine schlechte
Qualität verantwortlich macht, sollte man sich vergewissern,
ob der Verstärker seine Arbeit optimal macht. Denn das
pefekte Zusammenspiel aller Komponenten spielt eine große
Rolle. Denn nicht jeder Verstärker hört sich gleich an.
Es sind auch dort teilweise sehr große Unterschiede von
Klang und Leistung vorhanden.



Des weiteren sollte man die Kabel auch nicht außer acht
lassen. Sie sollten zu jedem Lautsprecher die gleiche Länge
haben. Außerdem sollten sie alle den gleichen Durchmesser
haben. Kabel, die den meisten Lautsprechern beiliegen, sind
meistens sehr einfache Kabel. Bei höheren Ansprüchen
sollte der Querschnitt eines Lautsprecherkabels mindestens 2,5
Quadratmillimeter betragen. Außerdem ist es sehr wichtig,
diese an den entsprechenden Polen anzuschließen. An den
Pluspol des Verstärkers wird auch der Pluspol des
Lautsprechers, der auch sehr oft rot gekennzeichnet ist,
angeschlossen.

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

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