[Box] - Der "Sound" der Boxen

von EDE-WOLF, 19.02.07.

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  1. EDE-WOLF

    EDE-WOLF HCA Bass/PA/Boxenbau HCA

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    Erstellt: 19.02.07   #1
    In Anbetracht dessen dass hier schon wieder die altbekannte "4x10 oder 2x15" diskussion auszubrechen scheint tendieren ich dazu hier etwas aufklärungsarbeit zu leisten!

    Oft liest man hier dinge wie:
    "15er klingen schwammig" oder "10er klingen knackig" oder "12er sind was für gitarren"

    alles hat ja irgendwo mal bestimmt einen sinn gehabt, aber ganz so einfach ist es nicht!

    Folgende "Abhandlung" befasst sich mit der "klangbildung" der Box:

    1. Welche Bestandteile hat "das" was wir "Sound" nennen?
    Der Sound einer Box hängt im Idealfall von 4 "Hauptfaktoren" ab:

    a) der Frequenzgang
    Eine Box arbeitet nicht linear. Das bedeutet: In unterschiedlichen Frequenzbereichen ist sie unterschiedlich laut.
    Der Frequenzgang einer Box hängt von vielen verschiedenen Faktoren ab, das beginnt beim Gehäuse und endet beim Material der Lautsprecheraufhängung. Es gehört hier genauso die größe der Lautsprecher an sich dazu, als auch beispielsweise das "Antriebssystem" dieser Lautsprecher, welches man aber nicht so einfach "definieren" bzw. greifen kann. Eine 15" Box wird zum beispiel oft als Dumpf bezeichnet. Das zu verallgemeinern ist schlichtweg falsch!
    Die obere Grenzfrequenz (das ist die jenige frequenz ab der der Lautsprecher nach oben hin konstant leiser wird) ist zwar bei einem Idealen 15" lautsprecher niedriger als bei einem 10er aber eben nur bei den entsprechenden Idealen Lautsprechertypen. Verallgemeinern ist hier einfach nicht zu machen!

    b) Impulstreue
    Ein Lautsprecher besteht hauptsächlich aus einer Membran (das schwarze (bei ashdown auch blau oder bei mark bass auch gelb) runde ding was man von außen sehen kann) und einem "Antriebssystem". Dieses besteht auch einer Spule (schwingspule) und einem Magneten. Die Membran hat eine gewisse Masse, die im übrigen viel über den Frequenzgang aussagt, und muss in bewegung gebracht werden. Der Begriff "Trägheit" sollte den meisten aus dem Physikunterricht noch geläufig sein! Der Lautsprecher folgt also mit einer gewissen verzögerung dem signal und schwingt zudem aus. Das heißt: selbst wenn kein signal mehr anliegt schwingt der lautsprecher noch und macht "schall". Diese "Impulsfehler" sind frequenzabhängig. Eine Bassreflexbox beispielsweise (das sind die mit den rohren oder löchern) hat im bassbereich (bei der tuningfrequenz des resonators, siehe dazu mein Boxenbau tutorial) ein verhältnissmäßig schlechtes impulsverhalten, welches dann mit zunehmender frequenz besser wird, da für die höheren frequenzen die membran nicht so weit bewegt werden muss. Irgendwann muss sich dann aber doch membran so schnell bewgen, dass sie es gar nicht mehr schafft der schwingung komplett zu folgen. Ab diesem Moment entsteht so genannter:

    c) Klirr
    Der klirr-faktor zu englisch THD (total harmonic distortion) beschreibt den grad der (nichtlinearen-)verzerrung einer Box. Verzerrung nennt man signalverfälschungen die abhängig vom signal an sich auftreten. Bei einer Box entshet dieser Klirr primär an 3 "Stellen":

    Zum einen dann wenn die Wellenlänge der abgestrahlten Frequenz (für infos siehe wikipedia) kleiner wird als der radius des lautsprechers. Denn dadurch entstehen einbrüche im Frequenzgang warum das so ist kann ich zwar erklären aber nur sehr schwierig anschaulich machen, also bei bedarf einfach melden). Dies hängt in der tat nahezu nur von der Größe der membran ab

    Weiter entsteht klirr aus den oben beschrieben dann, wenn die membran zu langsam ist um dem signal noch zu folgen. Dies ist primär abhängig vom verhältnis von Antrieb zu membranmasse. Das "Schallsignal" wird hier an seinen "oberkanten" ähnlich einem clippenden amp abgeflacht, was zu zusätzlichen obertönen (k2, k3, --> Die "Harmonischen") führt und den sound auf diese art prägt.

    Weiter entsteht klirr durch ein "In sich schwingen" der membran. Man spricht hier auch von membranresonanzen. Wer sich mal frequenzgänge von lautsprechern anguckt (zur anschaulichkeit bspw. Eminence - The Art and Science of Sound) wird sehen, dass im oberen frequenzbereich der lautsprecher immer starke überhöhungen auftreten. Dies hängt ab von membransteife, membrangewicht und letztlich auhc der größe der membran.

    d) Gehäusevolumen/Abstimmungsgüte.

    Das ist mit Abstand der am schwierigsten zu verstehende Teil:

    Ein Lautsprecher ist ein Schwingungssystem. die Membran an der die Schwingspule befestigt ist, schwingt im Magnetfeld.

    ein "Stromdurchflossener Leiter" --> SChwingspule erzeugt ein Magnetfeld.
    Liegt an der Schwingspule keine elektrische Spannung an, so hat sie kein Magnetfeld. Das einzige Magnetfeld geht nun vom Magneten des Lautsprechers an sich aus. Lege ich nun eine spannung an beiden enden der schwingspule an, so entsteht ein zweites Magnetfeld welches dem bereits vorhandenen entweder entgegen wirkt. Je nach Spannung (positiv oder negativ) bewegt sich nun die spule im Magnetfeld nach vorn oder hinten. ändert sich die spannung bewegt sich die schwingspule und somit auch die membran ---> schall wird erzeugt.
    Durch die bewegung der spule im Magnetfeld wird allerdings gleichzeitig eine spannung "rückinduziert". das heißt: die Bewegung der Spule wirkt sich auf die angelegte Spannung (also das Bassignal) aus. Je nachdem wie stark sich diese rückinduzierung nun auswirkt verändert sich das signal.
    Im system Lautsprecher finden sich also 2 Schwingungssysteme, ein mechanisches und ein elektrisches. Da beide aufeinander einfluss nehmen spricht man hier von bedämpfung. Den grad der bedämpfung nennt man Güte.


    Wie "frei" sich die Membran bewegen kann hängt nicht unwesentlich vom umgebungsdruck ab. bewegt sich in einem geschlossenen gehäuse die membran nach außen, so entsteht innen ein unterdruck der sich nun wieder auf die membran auswirkt und diese gerne wieder "zurückholen" würde. auch gibt es wieder bei allen beteiligten eine gewisse trägheit. das träge schwingende system hat somit eine resonanzfrequenz bei der sich das "nachschwingen" erhöht
    hier kürze ich jetzt stark ab: (hab gerade keine lust mehr ;)

    das gehäusevolumen wirkt sich im endeffekt auf den frequenzgang der box aus --> ein zu geringen volumen führt zu einer überhöhung im frequenzgang bei der entsprechenden resonanzfrequenz
    ein zu großes volumen führt zu einem früheren abfall der amplitude.

    im zu kleinen fall wird der lautsprecher nicht mehr ausreichend bedämpft was eben zu einer "lauteren" wiedergabe bei gleichzeit beschissener impulstreue führt, im 2ten fall erhalten wir eine "überbedämpfung" was zu pegelverlust führt! dafür ein besseres impulsverhalten.

    den "grad der bedämpfung" nennt man also güte.




    Wie die meisten bemerkt haben: das ganze wird ziemlich komplex und als "user" hat man keine ahnung wie man das alles beurteilen soll! und genau dabei möchte ichs belassen. Das ist die aussage dieses posts: das system Lautsprecher lässt sich nur anhand der Größe sicherlich nicht zufriedenstellend beschreiben!

    [edit bassterix] - Link zum Originalthread.
     
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