Total überlesen:
Cyclone schrieb:
Der Vollständigkeit halber muss aber gesagt werden, dass x.1 nicht als Prinzip ungeeignet ist, sondern nur in der Praxis der Billig-Systeme. Wenn man in höhere Preisregionen schaut, sind x.1-Systeme im Grunde nichts anderes mehr als erweiterte Stereo-Systeme und demnach auch für jegliche Musik brauchbar.
Jetzt erzähle ich Euch nämlich mal, warum x.1-Systeme, also alles mit Subwoofer, völlig ungeiegnet ist, solange analog gefiltert wird - und das wird es in 99% der Fälle. Erst mit digitalen Filtern (FIR) lassen sich diese Probleme umgehen, und auch nur in Maßen.
Dazu erzähle ich jetzt mal ein wenig was aus der Filtertheorie, die nicht nur eine Theorie ist, sondern sich auch ganz hervorragend auf die Praxis anwenden lässt:
Ein Lautsprecher, egal wie er verbaut wurde, verhält sich wie ein Hochpass 2. Ordnung. Das bedeutet, die Phasenlage des Systems verläuft über die Frequenz von (approximiert) N*pi/2 bis 0, in Grad von N*90° bis 0°. Bei einem Hochpass 2. Ordnung ist N=2. Weniger als N=2 ist bei Lautsprecherchassis konstruktionsbedingt nicht drin, man könnte höchsten elektronisch was dran drehen.
Aus diesem Phasengang lässt sich die Gruppenlaufzeit berechnen, die man vereinfacht für die Laufzeit des Signals vom Eingang des Lautsprechers bis "an die Luft" ansehen kann, also die Zeit die verstreicht, bis das Signal am Eingang in eine entsprechende Bewegung umgesetzt wurde. Die Gruppenlaufzeit berechnet sich nach:
Darin ist phi der Winkel in Grad, omega die Kreisfrequenz, also 2*pi*f. Auf deutsch: die Gruppenlaufzeit ist die negierte Ableitung des Phasenganges über die Kreisfrequenz.
Berechnen wir das mal für einen Lautsprecher in geschlossenem Gehäuse: wir nehmen an, der Phasengang läuft linear von 0Hz bis 100Hz und überstreicht dabei den Winkel 180° (streng genommen tut er das natürlich nicht, ich will nur mal die Dimensionen veranschaulichen worum es geht). Dann erhalten wir eine Gruppenlaufzeit von 5ms in dem Frequenzbereich.
Aus mir nicht näher bekannten Gründen wird aber für Subwoofer meistens ein Bassreflexgehäuse verwandt. Durch so ein Bassreflexgehäuse entsteht ein Hochpass 3.-4. Ordnung, also N=3..4. Für N=4 überstrecht die Phase insgesamt 360°, damit ist die Gruppenlaufzeit im gleichen Bereich wie oben - wer hätte das gedacht - doppelt so groß: 10ms.
Und jetzt gehen diese Verbrecher, die die Subwoofer entwickeln, auch noch hin, und schalten einen Tiefpass davor. Dabei ist es für unsere Überlegung völlig egal, ob der passiv oder aktiv ist, das Ergebnis ist dasselbe (außer das passive in dem Bereich noch ganz andere Probleme haben). So ein Tiefpass hat natürlich auch einen Phasenverlauf, und das nette an der Filter -bzw. Systemtheorie ist, dass man wegen ihr die beiden Phasengänge einfach addieren darf. Welchen Verlauf hat denn nun der Tiefpass? Richtig, er geht von 0 bis N*pi/2, in Grad 0° bis N*90°.
Vor einem Subwoofer steckt mindestens ein Tiefpass 2. Ordnung, meistens einer 4. Ordnung. Der Grund ist einfach: wird der Subwoofer zu "flach", also bspw. N=1 getrennt, gibt er viel zu viele Frequenzen oberhalb der Trennfrequenz wieder und wird somit ortbar, was ja gerade vermieden werden soll. Dazu kommt noch, dass die Satelliten, damit sich eine glatte Summenkurve ergibt, genau die gleiche Filtercharakteristik zeigen müssen, und dementsprechend viel zu viele tiefe Frequenzen abbekommen, wofür sie nicht gemacht sind.
Nehmen wir also mal einen Tiefpass 4. Ordnung an, mit der Trennfrequenz von 100Hz; der Sub sei eine Bassreflexvariante. Bei dieser Frequenz hat der Phasengang die Hälfte seines Weges hinter sich gebracht, also 180°. Macht zusammen 540°, das entspricht 3*pi. Daraus ergibt sich dann eine Gruppenlaufzeit von 15ms.
So bisher habe ich nur Hausnummern genannt. In der Realität verläuft der Phasengang natürlich nicht linear, sondern erst relativ flach (5% des Gesamtverlaufes), fällt dann steil ab, bis auf 95%, und dann wieder flach bis auf den Endwert (der entweder bei 0Hz oder bei unendlich Hz erreicht wird). Der steile Teil spielt sich bei Subwoofern innerhalb weniger Hz ab, sagen wir mal 30Hz. Der zusätzliche Phasenversatz durch den Tiefpass kann man dann alerdings nicht mehr einfach draufrechnen, der setzt etwas später ein. Man kommt dann beim Bassreflexsub auf eine Gruppenlaufzeit von ca. 33ms, ohne den Tiefpass gerechnet. Der erzeugt hier nochmal sein 5-10ms, also insgesamt 40ms.
Doch was haben wir jetzt davon? Wie wirkt sich das auf unser Gehör aus?
Nun, die Hörschwelle für Gruppenlaufzeitverzerrungen, das ist die Differenz zwischen minimaler und maximaler Gruppenlaufzeit, liegt im Bassbereich bei 10ms. Im Mitteltonbereich bei 2ms, was vergleichsweise wenig scheint, allerdings werden dort auch mit Filtern 4. Ordnung, die in aktuellen Lautsprechern sehr selten vorkommen, weil teuer, gerade mal 1-1,5ms errecht, je nach Trennfrequenz. Man liegt also noch unter der Hörschwelle.
Im Bass allerdings nicht mehr. Der Bass kommt also gegenüber dem Rest knapp 40ms zu spät, und das hört man. Unser Ohr kann den Bass dann nicht mehr zuordnen, es entsteht ein zeitlicher Bruch zwischen Sub und Satelliten. In der Praxis, also in Hörräumen, wird das ganze ein wenig durch die dort herrschende lange Nachhallzeit verdeckt, das gilt aber nur für langgestreckte tiefe Töne, wie z. B. eine lange getretene Orgelpfeife. Ein kurzer Bassschlag, z. B. der einer Kodo-Trommel, kommt eindeutig zu spät und ist nicht mehr "im Takt".
Also, Subwoofer mit analoger Filterung sind nicht für anspruchsvolle Musikwiedergabe gedacht, Bassreflexsubwoofer erst recht nicht. Diese ganz besonders nicht, aber da gibt es noch andere Gründe, die ich jetzt nicht ausführen möchte. Wenn gewünscht, schreibe ich da ein paar Seiten zu
Ach, übrigens: einfach ventilierte Bandpässe sind Bassreflexen konstruktionsbedingt überlegen, weil sie die geringen Gruppenlaufzeitverzerrungen produzieren. Doppelt ventilierte Bandpässe sind dagegen nochmal ne ganze Ecke schlechter.
Wer mal einen wirklich guten Subwoofer, auch wenn er natürlich die oben angesprochenen Fehler aufweist, anhören möchte, der sei auf den KEF PSW2500 verwiesen. Der ist in geschlossener Bauweise ausgeführt und produziert den IMHO präzisesten Bass aller einigermaßen erwerblichen Subwoofer (Subs für über 1000€ sind eigentlich nicht mehr erwerblich, weil zu teuer
). Er kostet aber auch immerhin 599€ UVP.
Edit:
ich bin bekloppt: ich schreibe mir hier an einem Samstag Abend nen Wolf. Aber was will man machen? Im Fernsehen läuft nur imperialistische Propaganda und zum rausgehen ist zu kalt
Gruß
Morgoth
P.S.: ich hoffe, Ihr könnt meinen Ausführungen folgen. Ich gleite ab und zu ins arg theoretische ab, dann verstehen nur noch Eingeweihte was ich meine. Wer Fragen hat zu fragen, der frage.
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ich mache doch nur Spaß.
