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Jeder, der sich schon länger mit Audio beschäftigt, hat wahrscheinlich eine Vorliebe für einen bestimmten Lautsprecherstil und eine bestimmte Treiberkonfiguration entwickelt. Diese Präferenz kann auf persönlicher Erfahrung, der Meinung eines vertrauenswürdigen Gutachters, technischem Wissen oder vielleicht sogar einigen Bemühungen beim Aufbau von DIY-Lautsprechern beruhen. Es gibt tatsächlich viele Möglichkeiten, einen guten Lautsprecher zu bauen, und es gibt sicherlich Raum für persönlichen Geschmack. Trotzdem bin ich oft überrascht, wie wenig die meisten Leute (selbst einige, die sich intensiv mit Audio beschäftigen) wirklich verstehen, welche Auswirkungen unterschiedliche Treiberkonfigurationen auf die Leistung haben.
Vieles davon wird in erklärt Das Loudspeaker Design Cookbook . Als ich The LDC vor 20 Jahren zum ersten Mal las, hat es wahrscheinlich mein Verständnis für die Funktionsweise von Lautsprechern um eine Größenordnung verbessert. Was ich hier präsentieren werde, ist viel weniger technisch. Ich ermutige alle Audiophilen und Rezensenten, tiefer zu graben, indem sie eine Kopie des LDC in die Hand nehmen, die jetzt in der siebten Ausgabe erscheint und von Vance Dickason, Herausgeber des Voice Coil-Magazins und einem der erfahrensten Lautsprecherdesigner der Welt, verfasst wurde.
Um zu verstehen, warum einige Treiberkonfigurationen in bestimmten Situationen besser funktionieren als andere, ist es wichtig, einige allgemeine Prinzipien zu verstehen:
1) Wenn alle anderen Dinge gleich sind, gilt: Je größer der Durchmesser eines Treibers ist, desto niedriger sind die Frequenzen, die er spielen kann, und desto schwieriger ist es, hohe Frequenzen wiederzugeben. Auch dies ist ein allgemeines Prinzip, das nur dann zutrifft, wenn alle anderen Dinge gleich sind.
2) Die Streuung eines Fahrers (die Gleichmäßigkeit, mit der er Schall in alle Richtungen verteilt) hängt hauptsächlich von seinem Durchmesser ab - oder bei ovalen oder rechteckigen Fahrern von ihren horizontalen und vertikalen Abmessungen. Eine gute Faustregel ist, dass sich die Streuung eines Fahrers bei der Frequenz, deren Wellenlänge der Dimension des Fahrers entspricht, zu verengen beginnt (oder 'strahlt'). Um dies zu berechnen, teilen Sie 13.512 (die Schallgeschwindigkeit in Zoll auf Meereshöhe) durch die effektive Strahlungsfläche des Fahrers. Beispielsweise beginnt ein 6,5-Zoll-Tieftöner mit einem effektiven Strahlungsflächendurchmesser von fünf Zoll (gemessen von der Spitze der Umgebung bis zur gegenüberliegenden Spitze) mit einer Strahlung von etwa 2.702 Hz oder 13.512 geteilt durch fünf.
Dispersion ist wichtig, weil sie einem Lautsprecher einen großen, offenen und natürlichen Klang verleiht. Wenn die Streuung eines Lautsprechers schlecht ist, scheint der Klang eher von der Lautsprecherbox als von einem echten Sänger oder einem Instrument zu kommen. Eine schlechte Streuung im mittleren Bereich kann auch zu einer Färbung der Hände mit „hohlen Händen“ führen, als hätten Sänger ihre Hände um den Mund geschlungen.
Möglicherweise haben Sie bereits herausgefunden, was das größte Dilemma beim Lautsprecherdesign ist: Je kleiner der Treiber ist, desto breiter ist seine Streuung (siehe Maßtabelle unten, klicken Sie auf das Foto, um es in einem größeren Fenster anzuzeigen). Je kleiner der Treiber ist, desto weniger kann es mit niedrigen Frequenzen umgehen. Ein wenig mehr Nachdenken könnte zu der Erkenntnis führen, dass „einfacher ist besser“ bei Sprechern selten der Fall ist. Je einfacher der Lautsprecher ist, desto wahrscheinlicher ist es, dass er eine Kombination aus ungleichmäßigem Frequenzgang, schlechter Streuung, fehlendem Bass- und / oder Höhenverhalten und / oder hoher Verzerrung aufweist.
Betrachten wir die Vor- und Nachteile einiger der beliebtesten Lautsprechertreiberkonfigurationen. Ein Hinweis: Es gibt unzählige Faktoren, die die Lautsprecherleistung beeinflussen, einschließlich Treiberdesign und -materialien, Gehäusedesign und -materialien, Gehäusebassbelastung, Überkreuzungsneigungen usw. Diese liegen jedoch außerhalb des Geltungsbereichs dieses Artikels, der sich speziell mit Treiberkonfigurationen befasst. Weitere Informationen zum Innenleben von Lautsprechern finden Sie im Loudspeaker Design Cookbook oder in einem anderen ausführlichen Nachschlagewerk.
Einweg (Einzelfahrer, Vollbereich)
Einige Audiophile und Rezensenten bevorzugen Single-Driver-Designs, weil sie der Meinung sind, dass die Eliminierung der Frequenzweiche zur Aufteilung des Audiosignals in Bässe und Höhen zu einer höheren Klangreinheit führt. Das Problem ist, dass dies mit Kosten verbunden ist, die oft extrem sind. Größere Vollbereichstreiber haben einen ungleichmäßigen Hochfrequenzgang und eine extrem schlechte Streuung in den Höhen. Kleinere Vollbereichstreiber, wie der 3,5-Zoller, der kürzlich im FTL-Lautsprecher von Role Audio Sampan verwendet wurde Hier haben möglicherweise eine ziemlich gleichmäßige Höhenwiedergabe und sogar eine Streuung bis zu einem Wert zwischen 5 und 7,5 kHz, sodass sie gut klingen können. Da die Resonanzfrequenzen dieser Treiber jedoch tendenziell 100 Hz oder höher betragen, bieten sie nur eine geringe oder keine Basswiedergabe . Im Vergleich zu einem anständigen 1-Zoll-Hochtöner ist ihre Höhenwiedergabe nicht so gleichmäßig und ihre Streuung nicht so breit.
Bei kostengünstigen Produkten sind Vollbereichstreiber manchmal die beste Wahl. Ich erinnere mich gern an die großartig klingenden, kostengünstigen Cambridge SoundWorks-Systeme des legendären Henry Kloss, die 2,5- oder 3-Zoll-Breitbandlautsprecher in würfelförmigen Gehäusen enthielten und durch ein billiges, aber effektives Bandpass-Bassmodul ergänzt wurden. Ich habe Herstellern von preisgünstigen Soundbars oft geraten, zu diesen Preisen einzelne Vollbereichstreiber anstelle von separaten Tieftönern und Hochtönern zu verwenden. Es ist fast unmöglich, einen Hochtöner mit anständigem Klang zu finden und eine geeignete Frequenzweiche einzubauen.
Lautsprecher mit kleinen Vollbereichstreibern wie dem Sampan FTL oder dem Kvart & Bolge Sound Sommeliers (hier gezeigt) haben ihre Reize und liefern oft eine tote Antwort und eine wunderschön gleichmäßige Streuung vom unteren Mitteltonbereich durch die unteren Höhen, was zu einer gleichmäßigen und natürlichen Stimmwiedergabe führt. Sie klingen jedoch nicht so luftig oder geräumig wie ein Lautsprecher mit einem typischen 1-Zoll-Hochtöner, und sie spielen nicht wirklich laut oder liefern viel Bass. Sie können jedoch mit einem Subwoofer erweitert werden.
Ich sehe nicht ein, wie Lautsprecher mit größeren Einzeltreibern als High-Fidelity-Produkte angesehen werden können. Einige Audiophile mögen sie, aber soweit ich das beurteilen kann, ist ihre Anziehungskraft eher philosophisch als musikalisch. Die Frequenzgang- und Dispersionsanomalien, die diese Lautsprecher verursachen, sind leicht zu hören und zu messen. Meiner Meinung nach gibt es keine glaubwürdige Möglichkeit, ihren Klang als natürlich oder neutral zu bezeichnen. Einige dieser Lautsprecher verfügen über einen Super-Hochtöner für einen längeren Höhenbereich, aber ihr Gesamtfrequenzgang ist immer noch rau und ihre Streuung im unteren Höhen- und oberen Mitteltonbereich schmal.
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Es gibt auch elektrostatische und magnetoplanare Vollbereichslautsprecher, wie sie beispielsweise von MartinLogan bzw. Magnepan hergestellt werden. Dies ist eine völlig andere Sache, da sie Schall hin und her ausstrahlen, was dazu beiträgt, den Dispersionsproblemen entgegenzuwirken, die durch die großen Strahlungsflächen der Platten verursacht werden. Viele dieser Lautsprecher verwenden gebogene Panels, um ihre Streuung zu verbreitern. Sie können keine tiefen Bässe bei hohen Lautstärken oder der Art von fokussierter Bildgebung liefern, die ein guter dynamischer Lautsprecher (dh Cones'n'Domes) erzeugen kann, aber dennoch betrachten viele Audiophile und Rezensenten diese Lautsprecher als die besten, die es gibt Preis.
Zweiwege (Tieftöner / Hochtöner)
Am häufigsten werden Lautsprecher verwendet, die einen einzelnen Tieftöner und einen einzelnen Hochtöner kombinieren, und einige Audiophile und Rezensenten halten sie für die besten und zitieren häufig die Maxime „Einfacher ist besser“. Wiederum gilt dieser Begriff nicht. Ja, Zweiwegelautsprecher sind normalerweise einfacher als Dreiwegelautsprecher, aber diese Einfachheit erfordert einen Kompromiss, der bei Frequenzen zwischen zwei und vier kHz auftritt, bei denen das Ohr am empfindlichsten ist.
Das Problem mit Zweiwegelautsprechern tritt im Crossover-Punkt auf, der Frequenz, mit der der Ton vom Tieftöner an den Hochtöner abgegeben wird. Wie wir oben besprochen haben, beginnt sich seine Dispersion bei höheren Frequenzen zu verengen, je größer der Tieftöner ist. Wenn Sie also vom Mitteltonbereich zum Höhenbereich wechseln, verengt sich die Streuung, wenn sie sich dem Kreuzungspunkt nähert, und öffnet sich dann wieder weit, wenn der Schall zum Hochtöner übergeht, der normalerweise einen Durchmesser von 1 oder 0,75 Zoll hat und den Schall somit weit nach oben verteilt die obere Oktave der Höhen (zwischen 10 und 20 kHz).
Eine Lösung besteht darin, einen kleineren Tieftöner zu verwenden. In diesem Fall opfern Sie die Basswiedergabe. Oder Sie können den Crossover-Punkt nach unten verschieben, damit der Tieftöner bei hohen Frequenzen nicht aktiv ist. Aber dann belasten Sie den Hochtöner übermäßig, der wahrscheinlich nicht über genügend Strahlungsfläche oder Auslenkung (Bewegung von vorne nach hinten) verfügt, um diese niedrigeren Frequenzen wiederzugeben.
Offensichtlich haben viele Lautsprecherdesigner diesen Kompromiss erfolgreich eingegangen, da es unzählige Zweiwegelautsprecher gibt, die großartig klingen. Mit wenigen Ausnahmen bevorzuge ich Zweiwegelautsprecher mit 1-Zoll-Hochtönern und Tieftönern, die nicht größer als 5,25 Zoll sind, mit Überkreuzungspunkten um etwa 2,2 kHz. Natürlich kann jeder Zweiwegelautsprecher mit einem Subwoofer erweitert werden.
Hier gibt es jedoch zwei Ausnahmen. Erstens haben einige Hochfrequenztreiber eine ausreichende Reaktion im mittleren Bereich, so dass sie bei einer niedrigeren Frequenz, typischerweise zwischen 800 Hz und 1,5 kHz, sicher auf einen Tieftöner übertragen werden können. Dazu gehören Hochtöner mit Kompressionstreibern (keine Kalottenhochtöner mit hornförmigem Wellenleiter), einige Hochtöner mit Band sowie elektrostatische und magnetoplanare Platten. Deshalb funktioniert das Zweiwege-Design beispielsweise bei Hornlautsprechern von JBL und Klipsch sowie bei elektrostatischen Zweiwegelautsprechern von MartinLogan.
Die andere Ausnahme besteht darin, dass große Tieftöner mit geringer Bewegungsmasse und hoher Empfindlichkeit einen natürlich klingenden Mitteltonbereich erzeugen und bei relativ hohen Frequenzen überkreuzt werden können. Oft hat der Tieftöner eine plissierte Einfassung (der Teil, der den Kegel mit dem Korb verbindet) anstelle der üblicheren Halbrolleneinfassung. Mit einer dieser Optionen können Sie einen Zwei-Wege-Sound mit voller Reichweite erhalten. Beispiele sind die JBL M2 professionelle Monitore (hier gezeigt) und die DeVore Fidelity Orang-Utan-Lautsprecher .
Dreiwege (Tieftöner / Mitteltöner / Hochtöner)
Die meisten der mir bekannten Lautsprecherdesigner halten ein Drei-Wege-Design für die beste Allround-Wahl. Ein Drei-Wege-Design bietet Ihnen den Vorteil der oben beschriebenen kleinen Vollbereichslautsprecher: Totfrequenz-Frequenzgang und gleichmäßige Streuung über den größten Teil des Stimmbereichs. Dies liegt daran, dass die Überkreuzungspunkte zwischen Tieftöner und Mitteltöner normalerweise zwischen 300 und 600 Hz und zwischen Mitteltöner und Hochtöner zwischen 2,8 und 4 kHz liegen. Sie erhalten die breite Streuung eines Ein- oder 0,75-Zoll-Hochtöners, ohne Bedenken hinsichtlich der Verzerrung oder des Ausfalls des Hochtöners. Dem Designer steht es auch frei, einen größeren Tieftöner (oder zwei oder drei) zu verwenden, um eine tiefere Basswiedergabe zu erzielen. Ein gut gestalteter Drei-Wege-Lautsprecher bietet eine hohe Belastbarkeit, einen extrem natürlichen Klang ohne größere Anomalien der Tonbalance und eine nahezu perfekte gemessene Leistung.
Das heißt jedoch nicht, dass Dreiwegelautsprecher in jeder Hinsicht perfekt sind. Lautsprecher, die einen Mitteltöner verwenden, der die gleiche Größe hat oder nur geringfügig kleiner als der Tieftöner ist, spielen normalerweise lauter als Lautsprecher mit kleineren Mitteltönern, liefern jedoch normalerweise nicht die konstant breite Mitteltönerstreuung. Außerdem habe ich einige Drei-Wege-Lautsprecher gehört, bei denen der Mitteltöner mit einer zu hohen Frequenz auf einen großen Tieftöner umgestellt wurde, wodurch Stimmen unnatürlich aufgebläht klingen, weil sie von einem großen Tieftöner stammen.
Es ist auch schwierig, einen Dreiwegelautsprecher zu geringen Kosten herzustellen. Der Konstrukteur muss den Mitteltöner, ein separates internes Gehäuse für den Mitteltöner, ein größeres Gehäuse insgesamt und normalerweise zwei oder drei zusätzliche Induktivitäten, zwei oder drei zusätzliche Kondensatoren und einen zusätzlichen Widerstand hinzufügen. Multiplizieren Sie die Kosten für diese zusätzlichen Teile mit dem Fünf- oder Sechsfachen, um den Verkaufspreis zu erhöhen, und fügen Sie dann etwas mehr für einen teureren Versand hinzu. Sie werden verstehen, warum es nur wenige Drei-Wege-Lautsprecher gibt, deren Preis unter 400 USD pro Paar liegt.
Eine übliche Variante des Dreiwegelautsprechers ist der Zweieinhalblautsprecher. Dies verwendet normalerweise einen Hochtöner und zwei oder drei passende Tieftöner. Der dem Hochtöner am nächsten liegende Tieftöner wird wie gewohnt auf den Hochtöner gekreuzt. Die darunter liegenden Tieftöner sind tiefpassgefiltert, normalerweise bei 300 bis 800 Hz, sodass sie den Bassausgang des oberen Tieftöners erhöhen, sich jedoch meist außerhalb des mittleren Bereichs befinden. Wenn Sie alle Tieftöner parallel laufen lassen und sie alle zum Hochtöner kreuzen, stören sie sich im mittleren Bereich und erzeugen bei bestimmten Frequenzen vertikal schmale Schallstrahlen (sogenannte „Lappen“). Zweieinhalb-Wege-Designs bieten zwar mehr Bass als vergleichbare Zwei-Wege-Modelle, stellen jedoch die gleichen Herausforderungen wie Zwei-Wege-Lautsprecher, wenn es um die Auswahl des richtigen Übergangspunkts zwischen Tieftöner und Hochtöner geht.
Vier und mehr
Sobald Sie sich für teurere Modelle entschieden haben, werden Vier- und Fünfwegelautsprecher üblich. Meist handelt es sich dabei um Drei-Wege-Modelle mit einem großen Tieftöner für tiefere Bässe. Sie haben alle Vorteile von Drei-Wege-Modellen mit noch mehr Bass, aber zu höheren Kosten. Ein Vier-Wege-Design ist besonders vorteilhaft für Lautsprecher mit Frequenzweichen erster Ordnung wegen der Belastungen, die sie ihren Fahrern auferlegen.
Ich habe gerade die Oberfläche dieses Themas hier zerkratzt und ich ermutige Sie, mehr darüber zu erfahren, indem Sie das LDC oder ein anderes gutes Nachschlagewerk über Redner lesen.
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Zusätzliche Ressourcen
• • Frequenzweichen erster Ordnung: Allheilmittel oder Problem? bei HomeTheaterReview.com.
• • Die Vor- und Nachteile mehrerer Subwoofer bei HomeTheaterReview.com.
• • So wählen Sie einen Subwoofer für Surround Sound oder Stereo bei HomeTheaterReview.com.