OK, erst der Kopfhörer:
ich habe leider nur wenig Erfahrung mit Kopfhörern, weil es mich auch nicht sonderlich interessiert. Ich brauche den Wind um die Ohren
Trotzdem kann ich Dir zumindest 3 Firmen nennen, von denen ich immer hervorragende Qualität in den Händen gehalten habe:
Koss, Sennheiser und AKG.
Alles Firmen, die sich auf den Bau von Kopfhörern spezialisiert haben. Von daher denke ich, das Du mit der Empfehlung von Rodger gut fahren wirst.
Worauf Du beim Kauf achten solltest:
soll es ein offener oder ein geschlossener Kopfhörer sein? (Offenen wird ein besonders offenes
Klangbild zugeschrieben, geschlossenen ein besonders präzises; ich konnte es bisher nicht nachvollziehen, das geht wahrscheinlich im statistischen Rauschen unter)
Der Kopfhörer sollte passen; ich persönlich finde es immer schrecklich, wenn die Ohrpolster auf der Ohr selber aufliegen; wirklich ärgerlich, wenn man schwitzt. Bei meinen Elefantenohren
kann man da natürlich nichts passendes finden. Das musst Du aber für Dich selber herausfinden.
Nervt der Kopfhörer schon nach kurzer Zeit? Dann ist er nichts für Dich.
Soweit meine Tips, nimm dir auf jeden Fall eine CD mit, die Du kennst.
Jetzt zu den Lautsprechern:
die Qualität eines Lautsprechers wird durch verschiedene Faktoren bestimmt:
- den Frequenzgang
- die Gruppenlaufzeit
- das Ausschwingverhalten
- die nichtlinearen Verzerrungen (Klirrfaktor)
Der Frequenzgang sollte möglichst glatt sein, im gesamten Übertragungsbereich von 20-20.000Hz. Besonders die 20Hz sind mit Lautsprechern in Wohnraumgröße leider nur schwer zu realisieren. 20kHz sind mit guten Hochtönern jedoch ohne weiteres drin.
Bei der Gruppenlaufzeit patzen die meisten Lautsprecher ungemein. Das zu erklären, muss ich ein wenig weiter ausholen.
Eine Membran reagiert auf unterschiedliche Frequenzen auf Grund ihrer Trägheit nicht gleich schnell, d. h. dass z. B. ein Signal mit 1kHz "später" wiedergegeben wird als eins mit 500Hz. Für ein Signal, welches beide Frequenzen beinhaltet und gleichzeitig am Lautsprecher ankommt, eine Verfälschung des Summensignals (dazu empfehle ich Dir, Dich näher mit den Additionstheoremen der Sinus/Cosinusfunktionen zu beschäftigen).
Ein Musiksignal besteht aus sehr vielen unterschiedlichen Frequenzen, die durch den Lautsprechern alle zu unterschiedlichen Zeiten wiedergegeben werden. Besonders dramatisch wird das an den Übergangsfrequenzen zwischen bsplw. Mittel- und Tieftöner. Weil der Tieftöner auf die selbe Frequenz nach einer anderen Laufzeit antwortet als der Mitteltöner ergibt sich keine absolut genaue Addition, was über die Frequenzweiche ausgeglichen werden muss. Um das vermeiden werden viele Lautsprecher leicht angeschrägt gebaut, um diese Sprünge an den Übergangsfrequenzen zu vermeiden. (hohe Töne sind zwar mit einer längeren Laufzeit behaftet als tiefe, trotzdem rennt der Tieftöner immer dem Mitteltöner und dieser dem Hochtöner hinterher - dieser ist so leicht, das hohe Laufzeiten erst bei hohen Frequenzen auftreten; deshalb sind die Lautsprecher nach hinten und nicht nach vorne geschrägt).
Hören tut man die Laufzeitunterschiede jedoch fast nur im Tieftonbereich. Ein Grund, warum geschlossene Gehäuse so langsam wieder in Mode kommen, auch wenn dadurch auf Tiefbass verzichtet wird (der durch normale Musik eh nicht benutzt wird, nur elektronische kommt so tief, sowie manche Orgelstücke, aber die sind sehr selten).
Ziel ist es also, die Laufzeitunterschiede möglichst klein zu halten.
Eben weil so eine Membran träge ist, braucht sie auch eine gewisse Zeit, nach einem Signal wieder in Ruhe zu kommen (wie eine Feder mit einem Gewicht). Eine lange Ausschwingzeit "verwischt" das Signal, der Lautsprecher klingt weniger präzise. Also muss die Ausschwingzeit möglichst klein werden.
Das gleiche gilt auch für den Klirrfaktor. Dieser ist bei dynamischen Lautsprechern jeder Art leider sehr hoch.
Wie kann man das nun erreichen?
Den glatten Frequenzgang erreicht man durch Filter (Hoch-, Tief-, Bandpass). Analoge sind dafür aber eher ungeeignet. Einmal sind mit ihnen nur relativ kleine Flankensteilheiten von max. 24dB/Oktave praktisch realisierbar (alles andere bedeutet zu viele Bauteile). Außerdem wirken sie sich ungemein auf die Gruppenlaufzeit aus, die man ja auch möglichst gleichmäßig gestalten will. Um einen Lautsprecher mit analogen Filtern max. 4. Ordnung (24dB/Oktave) über den Frequenzgang und die Gruppenlaufzeit zu optimieren, würde den Earth Simulator in Japan wohl einige Jahre beschäftigen
. Wenn das dann jedoch klappt, wird der Lautsprecher richtig gut sein.
Also nimmt man besser digitale Filter. Aber auch da gibt es Unterschiede: die IIR-Filter (Infinite Impulse Response) sind nichts anderes als die digitale Nachbildung analoger Filter. Für sie gilt also genau das gleiche wie für analoge Filter, nur lassen sich mit ihnen sehr viel höhere Filterordnungen praktisch realisieren. Die FIR-Filter (Finite Impulse Response) dagegen sind nur in der digitalen Welt möglich. Mit ihnen lassen sich Amplituden- und Phasengang (sprich: Frequenzgang und Gruppenlaufzeit) getrennt beeinflussen. Nur mit ihnen kann man einen Lautsprecher in diesen beiden Punkten gezielt und praktikabel in angemessener Zeit optimieren.
Das Ausschwingverhalten lässt sich auch auf elektrischem Wege beeinflussen. Die größten Probleme haben die einzelnen Membrane bei ihrer Resonanzfrequenz. Mittel- und Hochtöner werden deshalb derart bandbegrenzt, dass die Resonanzfrequenz durch die Filter (seien sie nun analog oder digital) genügend bedämpft wird. Beim Tieftöner ist das nicht möglich, weil sonst der gesamte Tiefbass verloren geht. Das ergibt dann den Effekt, den man allgemein als schwammigen, unpräzisen Bass beschreibt.
Dem kann man beikommen, indem man kein passives Filter, sondern ein aktives, also einen Tiefpass mit nachgeschaltetem Verstärker, benutzt. Denn dadurch wird über den geringen Innenwiderstand des Verstärkers der vom Lautsprecher in die Schwingspule induzierten Strom (Oberstufen-Stoff!) kurzgeschlossen und kann so seine volle Wirkung entfalten, nämlich dem Grund seiner Erzeugung entgegenzuarbeiten und damit die Schwingung zu dämpfen. Das ist ein großer Vorteil von aktiven Subwoofern.
Es geht aber auch eleganter. In aktiven, geregelten Lautsprechern misst ein Sensor (optisch, elektrisch, gibt verschiedene Versionen) die Bewegung der Membran, vergleicht sie mit dem Eingangssignal und gibt seine Messdaten in passender Form auf den Eingang des Verstärkers, so dass das eigentliche Signal verändert wird und so der Schwingneigung der Membran entgegenarbeitet. T+A hatte so ein System in der Solitaire-Serie sehr gut umgesetzt, leider wird die nicht weiterentwickelt. Nicht weil sie schlecht war - sie gehörte zum Besten was es auf dem Weltmarkt zu kaufen gab - sondern weil die Marktakzeptanz fehlte, die hauptsächlich durch Zeitschriften wie Stereoplay und Audio geprägt wird. Und diese jubeln teure, passive Lautsprecher gerne in andere Sphären hinauf.
Diese Regelung verringert auch gleichzeitig den Klirrfaktor, indem sie die Membran so gut es geht in ihrem linearen Arbeitsbereich hält. Das ist leider nur in Grenzen möglich, aber es verringert den Klirrfaktor auf ein einigermaßen erträgliches Maß.
Des weiteren kann man den Klirrfaktor durch konstruktive Details verringern. Eine sehr vielversprechende Maßnahme ist, statt einer langen Schwingspule in einem kurzen Luftspalt, eine sehr kurze Schwingspule in einen langen Luftspalt zu bauen. Einer der Vorreiter auf diesem Gebiet ist TAD, die Chassisschmiede des Elektronikriesen Pioneer. Inzwischen springen mehr und mehr Hersteller auf diesen Zug auf. Auch die computeroptimierte Entwicklung der Chassis trägt dazu bei (das meistbenutzte Programm dafür heißt KLIPPEL und wurde an der TU Dresden entwickelt).
Wie man sieht, ist die beste Lösung ein aktiver geregelter Lautsprechern mit digitaler Filterung. Und diese gibt es tatsächlich. Ein besonders gutes Beispiel und der wohl z. Z. beste Lautsprecher (sogar lt. Stereoplay):
Klein+Hummel O500C.
Die Messkurven dazu:
Messkurven
Noch Dokument zur Optmierung mit digitalen Filtern:
Vortrag zur DAGA 2002, PDF 69kB
Und auch noch etwas über aktive Raumanpassung mit digitalen Filtern:
Aktive Raummodenkompensation, PDF 1,6MB
So, damit habe ich mir nen Doktortitel verdient
Verdammt! Mein Cordon bleu ist verbrannt!!
Gruß
Morgoth
