Vor- und Nachteile unterschiedl. Hochtonkonzepte

Lautsprecherbau und -tuning

Beitragvon O.Mertineit » 16.08.2015, 15:49

Hallo zusammen,

wem beim vorletzten Post der Zusammenhang zu den "Hochtonkonzepten" abhanden gekommen sein sollte:

Ein kontinuierliches Rundstrahlverhalten - auch in Relation zum Mittelton - gehört zu einem "guten" Hochtonkonzept m.E. dazu. Damit kann aber "das gute Hochtonkonzept" nur im Zusammenhang mit einem Lautsprechersystem als Ganzes gesehen werden.

Die Vorstellung, "ich verwende diesen oder jenen Hochtöner" (und habe dann garantiert eine "stimmige" Hochtonwiedergabe in jedem LS-Konzept unter allen Bedingungen), geht in üblichen Hörraumen und ohne Berücksichtigung des Konzepts im Tief- und Mittelton meist nicht auf.

Wenn ich z.B. einen "Halbraumstrahler" (Bündelungsmaß 3dB bei "idealtypischer" Realisierung) als Basiskonzept (Bsp.: Nubert "NuVero 60" etwa ab dem Mittelton) habe, dann tut der Hochtonbereich gut daran, dieses Bündelungsmaß an der Übernahmefrequenz in etwa aufzunehmen, wenn es auch im Mittelton schon eingehalten wird.

Vergleichbares gilt für Dipol- und Kardioidsysteme: Weder eine schlagartige "Aufweitung" (Blooming) noch eine Einengung der Abstrahlung sind an der Übernahmefrequenz gegenüber dem Mittelton sehr hilfreich.

Oberhalb der Übernahmefrequenz sollte dann der weitere Verlauf des Energiefrequenzgangs zum Absorptionsvermögen des Raums passen, um einen "anerkannten" Raumfrequenzgang (meist leicht fallend) bei gleichzeitig etwa flachem "auf Achse" Frequenzgang (nur Direktschall) zu erreichen.

Hochtonsysteme wären gefragt, bei denen man eine "Kontur" des Bündelungsmaßes über der Frequenz sogar einstellen könnte, um sie an unterschiedlich reflektierende Umgebungen anzupassen (DSP-Korrektursysteme leisten genau dies nicht ...).

Die Alternative ist eine Anpassung des Raums, womit wir bei der Frage vom Berg und dem Propheten wären ...


Grüße Oliver
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Beitragvon Daihedz » 09.03.2018, 19:22

Hallo in die Runde der hochtonkritischen Vertikalhörer

Einige Hersteller bieten Lautsprecher an, bei welchen zwei gleiche, parallel oder seriell verschaltete Hochtöner vertikal übereinander verbaut sind.

Vorteile ergeben sich sicherlich durch die Verdoppelung der Sd (=Membranfläche) im Sinne eines +6dB höheren, max. möglichen Schalldruck im Hochton, oder im Sinne von erwartungsgemäss weniger Verzerrungsprodukte bei gleichem Pegel im Hochton gegenüber einem üblichen 1-Tweeter-System.

Nach meinem Ermessen ist diese Bauform jedoch insgesamt ein ungünstiger Kompromiss, besonders für wohnraumübliche Hörabstände. Denn augrund der vertikalen Dipol-Anordnung ist mit einem verikalen Lobing zu rechnen, welches wesentlich ausgeprägter und komplexer ist als bei einem 1-Tweeter-System.

Ein solcher "Dual-HT"-Lautsprecher wird sicherlich "gut klingen" können, sofern er gut gebaut ist. Er wird jedoch in Abhängigkeit von unterschiedlichen vertikalen Hörpositionen immer "anders klingen". Z.B. anders beim tiefen Fläzen im Hörsessel als bei einer eher wachsam-aufrechten Körperhaltung. Solche Lautsprecher werden dementsprechend bloss bei grösseren Hördistanzen vertikal einigermassen homogen aufspielen können.

Ich bin nun mal gespannt auf die weitere Diskussion zu diesem Thema und möchte dazu einladen, weitere Aspekte zu äussern, welche für und gegen vertikale, kurze HT-Arrays mit 1-4 Einheiten sprechen.

Vertikal-homogenophile Grüsse
Simon
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Beitragvon h0e » 09.03.2018, 19:39

Hallo Simon,

bei meiner Dynaudio C2 konnte ich die von Dir beschriebenen Effekt eigentlich nicht feststellen.
Der Klang war durchaus harmonisch und nicht allzu stark von der Hörposition abhängig.

Grüsse Jürgen
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Beitragvon Daihedz » 09.03.2018, 22:49

Hallo Jürgen

h0e hat geschrieben: bei meiner Dynaudio C2 konnte ich die von Dir beschriebenen Effekt eigentlich nicht feststellen.
Der Klang war durchaus harmonisch und nicht allzu stark von der Hörposition abhängig.

Ich konnte anhand von verfügbaren Fotos und Daten für die Dynaudio C2 folgende (approximative und unvollständige - s.u.) Analyse machen:

Trennfrequenz MT1&2 - HT 1&2: 2200Hz
Trennfrequenz HT1 - HT2: 8000Hz
Abstand MT: 347mm
Abstand HT: 75mm

Vertikales Lobing zwischen den beiden Mitteltönern
bei 495Hz (entsprechend D/Lambda=0.5):
-6dB @ +- 42°
-oodB @ +- 90°

bei 2200Hz:
-6dB @ +- 9°
-oodB @ +- 13°

Vertikales Lobing zwischen den beiden Hochtönern
bei 2200Hz (D/Lambda=0.5 (!)):
-6dB @ +- 42°
-oodB @ +- 90°

bei 8000Hz:
-6dB @ +- 11°
-oodB @ +- 16°

Subsystem Mitteltöner - Hochtöner:
Die Mitteltöner weisen bis 495Hz eine vertikale Polare ohne weitere Nullstellen auf. Bei Frequenzen > 495Hz tritt eine Nullstelle in der vertikalen Polare auf, welche bei der Trennfrequenz zum Hochtöner hin @ 2200Hz bei +- 13° liegen würde. Dieses Lobing @ 2200Hz wird durch die dazwischen asymmetrisch liegenden HT überlagert, resp. teilgeglättet. Das HT-Paar ist dabei asymmetrisch zwischen dem MT-Paar angeordnet, sodass die resultierenden Überlagerungen auf der Frequenzskala etwas diffuser verteilt werden, als es bei einer symmetrischen Anordnung der Fall wäre.

Subsystem Hochtöner:
Das HT-Paar seinerseits weist bei 2200Hz eine vertiale Polare ohne weiteren Nullstellen auf.
Bei Frequenzen > 2200Hz tritt eine Nullstelle in der vertikalen Polare auf, welche bei der Trennfrequenz zwischen den beiden Hochtönern hin @ 8000Hz bei +- 16° liegen würde. Bei +- 16° erfolgt jedoch keine vollständige Nullstelle mehr, sondern bloss eine Senke im Frequenzgang, da bei dieser oberen Trennfrequenz der Schalldruck des einen HT um -6dB abgeschwächt ist und somit keine gegenseitige Auslöschung erfolgen kann.

Diese Rechnungen bedeuten nichts anderes, als dass die Dynaudio, genauso wie alle anderen Standard-Mehrwegesysteme, in der Vertikalen gleitend sich verändernde Schalldruckanomalien haben. Möglicherweise hat es Dynaudio verstanden, diese Anomalien dergestalt zu verteilen, dass sie in der Hörpraxis subjektiv nicht allzu grob in Erscheinung treten. Das Lobing des Hochton-Paares wird durch die Abkoppelung eines der beiden HT @ 8000Hz etwas minimiert.

Mir ist nicht ganz klar, ob das Lobing der beiden MT dank des Einsatzes eines HT-Paares besser, resp. auf erträglichere Weise überlagert wird, als es beim Einsatz eines einzigen HT der Fall wäre. Dies wäre ein Grund, um bei einem symmetrischen MT-Konstrukt ein HT-Paar, und nicht standardmässig einen einzelnen HT, einzusetzen. Der Teufel würde dann allerdings mit dem Beelzebub ausgetrieben - besseres Lobing im MT-HT-Übergangsbereich zum Preis eines schlechteren Lobings im HT-Bereich.

Das einzige mir bekannte Mehrwege-Konzept mit einer homogenen vertikalen Polare über alle Wege ist dasjenige von Horbach-Keele.

Bemassend-Berechnende Grüsse
Simon


PS: Kennt jemand eine handhabbare Software, mittels welcher Polaren von etwas komplexeren Mehrwegestrahlern (wie z.B. die Dynaudio C2) präzise simuliert werden können?
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Beitragvon Hans-Martin » 09.03.2018, 23:44

Daihedz hat geschrieben: Denn augrund der vertikalen Dipol-Anordnung ist mit einem verikalen Lobing zu rechnen, welches wesentlich ausgeprägter und komplexer ist als bei einem 1-Tweeter-System.
Hallo Simon,
was verstehst du unter "vertikaler Dipol-Anordnung"?

Zurück zum Thema, MEGeithain bietet sowohl LS mit 1 wie mit 3 HT Kalotten im Array an. Man wird dort seine Gründe haben.
Zur Dynaudio C4 gibt zu denken
https://www.stereophile.com/content/dynaudio-confidence-c4-loudspeaker-measurements hat geschrieben:However, it should be noted how evenly spaced the contour lines are in this graph, which correlates with the stable, accurate stereo imaging I mentioned in my listening notes. In the vertical plane (fig.6), the Confidence's radiation pattern is free from the severe interference effects that can afflict speakers with an asymmetrical driver array and first-order crossover filters. However, the upper midrange does shelve down if the listener sits below the lower-midrange unit, which is 36" from the floor.

Grüße Hans-Martin
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Beitragvon Daihedz » 10.03.2018, 12:35

Hallo Hans-Martin
Hans-Martin hat geschrieben: --- was verstehst du unter "vertikaler Dipol-Anordnung"? ...

Uups, das war tatsächlich etwas allzu salopp ausgedrückt von mir - Danke für den Hinweis. Deshalb sei hier wie folgt nachgebessert: " ... Denn aufgrund der vertikalen Anordnung von zwei gleichstrahlenden Hochtönern ist mit einem verikalen Lobing zu rechnen, welches wesentlich ausgeprägter und komplexer ist als bei einem 1-Tweeter-System ..."

Hans-Martin hat geschrieben: ... MEGeithain bietet sowohl LS mit 1 wie mit 3 HT Kalotten im Array an. Man wird dort seine Gründe haben. ..."

Geithain baut z.B. für die Beschallungstechnik LS auch mit 4, 8 und 12 HT-Kalotten. Auch das hat sicherlich seine Gründe. Zu Deinem 3-Kalotten-Hinweis: Die der High-End-Reihe zugeordnete ME806 weist drei vertikal übereinander angeordnete HT-Kalotten auf. Geithein begründet dies mit dem Streben nach einer Kontrolle der Abstrahlcharakteristik. Auf die Anwendung von Waveguides werde deshalb verzichtet, da diese mit Nachteilen behaftet seien, namentlich mit Reflexionsartefakten an den Ausbreitungsflächen. Was von Geithain jedoch verschwiegen wird, ist der Umstand, dass mit dem 3-Kalotten-Konstrukt keine perfekte Lösung zustande kommt, sondern viel eher Kompromisse verschoben werden: Die vertikale Abstrahlcharakteristik wird prinzipbedingt noch weniger homogen sein können als bei einem 1-Kalotten-System. Nota bene: Im Datenblatt und in der Service-Unterlage der MT806 figuriert wohl der F-Gang bei 0° und bei 45° horizontal. Die entsprechenden Daten zu den Veränderungen des F-Gangs entlang der vertikalen Achse fehlen (das wird seine Gründe haben...) wie bei den meisten anderen Herstellern auch. Nota bene: Mir geht es in diesem Beispiel explizit nicht darum, einzelne Hersteller und konkreit Geithain zu diskreditieren. Das obgenannte Beispiel möge bloss der Illustration dienen, dass wir als Konsumenten von Seiten der Hersteller erwartungsgemäss ausschliesslich über die möglichen Vorteile einzelner Konzepte informiert werden, was eine fundierte Gegenüberstellung verschiedener, alternativer Konzepte erschwert.

Im konkreten Falle der Geithain MT806 wäre statt Polemik nun eine Diskussion interessant, welche Vorteile und welche Nachteile tatsächlich von einem solchermassen konzipierten, an sich durchaus interessanten 3-Kalotten-System in verschiedenen Varianten zu erwarten wären. Und wie sich die 3-Kalotten-Technik, technisch-nüchtern betrachtet, tatsächlich gegen die von Geithain zugeschriebenen Nachteile der Waveguide-Alternative für den HT vergleicht.

Es geht mir, wie schon implizit ausgedrückt, nicht darum, HT-Arrays generell schlecht zu machen, sondern darum, deren Vor- und Nachteile, sinnvolle Verwendungen und allfällige Modifikationen, Varianten etc. zu diskutieren. Wie z.B. im Fall von Dynaudio, wo versucht wird, mittels Abkoppelung des einen HT bei höheren Frequenzen das vertikale Lobing noch einigermassen zu zähmen. Das führt ganz prima über zu ...

Hans-Martin hat geschrieben: ... Zur Dynaudio C4 gibt zu denken
https://www.stereophile.com/content/dynaudio-confidence-c4-loudspeaker-measurements hat geschrieben:However, it should be noted how evenly spaced the contour lines are in this graph, which correlates with the stable, accurate stereo imaging I mentioned in my listening notes. In the vertical plane (fig.6), the Confidence's radiation pattern is free from the severe interference effects that can afflict speakers with an asymmetrical driver array and first-order crossover filters. However, the upper midrange does shelve down if the listener sits below the lower-midrange unit, which is 36" from the floor.

Das ist ein tatsächlich aufschlussreicher Link!
https://www.stereophile.com/content/dynaudio-confidence-c4-loudspeaker-measurements
Fig. 6 zeigt genau das, was ansonsten fehlt, und was diese Diskussion hier trefflich und im wahrsten Sinne des Wortes zu illustrieren vermag. Ich habe Fig. 6 deshalb auf dem Bildschirm etwas skaliert, mit dem Streichmass einige Distanzen händisch nachgemessen und in der Folge dreisatzgerechnet. Die vertikale Polare der C4 weist im Bereich zwischen 1kHz und 10kHz und zwischen +15° ... -10° folgende Frequenzgangunregelmässigkeiten (Breite der Gesamgschwankungen zwischen SPL_min und SPL_max) auf:

+15° >12dB - Eine möglicherweise grössere Pegelsenke bei ca. 3kHz ... 5kHz wird optisch übereckt
+10° ca. 7.5dB
+5° ca. 5dB
0° 0dB (normalisiert)
-5° ca. 4dB
-10° ca. 10dB

Ich empfehle jedem, welcher einen parametrischen Equalizer zur Verfügung hat, mal die einzelnen Frequenzgänge aus Fig. 6 spasseshalber für eine Hörsession nachzustellen.

Das war's. Ceterum censeo: Mir geht es nicht darum, HT-Arrays generell schlecht zu machen, sondern darum, deren Vor- und Nachteile, deren sinnvolle Verwendungen und deren allfällige Modifikationen, Varianten etc. zu diskutieren.

Ververtikalisierte Grüsse
Simon
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