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optimaler (Lautsprecher)Klang durch phasenentzerrte 
Breitband-Lautsprecher und TIM freie Verstärker,
für jede Musikrichtung - gebaut nach dem Reinheitsgebot                 

Konzepte, Prinzip und Wirkungen 

 Die entzerrten Breitbandlautsprecher von PFLEID - oder andere entzerrte Breitband-Konzepte können durch die Anwendung der Membran-Vorauskorrektur mit Eigenschaften aufwarten, welche im Sinne von highend klangliche Werte vermitteln, die Musikwiedergabe in die Nähe des Originals rücken. Hauptvorteil ist aber die Anwendung bei Breitbandlautsprechern, welche an sich durch die Abstrahlung aller Frequenzen aus einem Punkt den stereofonen Klang mit sehr guter räumlicher Präzision verbinden. 
 

Kommt der Schall real aus einem Punkt, spielt die Hörposition nicht mehr die dominante Rolle. Wird laufzeitentzerrt aus einem Punkt abgestrahlt, also möglichst keine Zeitverzögerung von den Tiefen bis zu den Höhen und damit impulstreu, entsteht eine messerscharfe Abbildung mit exzellenter Feindynamik. Diese extrem aufgelöste Raumabbildung zeigt den Unterschied auch zu den besten Mehrwegboxen deutlich! Klanglich sind viele hochgezüchtete Mehrwegboxen mancher namhafter Hersteller im Vergleich mit den Breitbändern weder Fisch noch Fleisch. Doch wie schon erwähnt dürfen die Vorteile der Breitbänder mit Entzerrung nicht isoliert gesehen werden, denn die Aufnahmen sind auch noch zu betrachten. Hier wird leider oft genug durch sog. Haupt- und Stützmikrofone mehr Unsinn als alles andere gemacht. Wird hingegen mit PfleidRecording gearbeitet, ergeben sich bei allen Lautsprechersystemen, aber bei den Breitbändern mit dem besten Ergebnis versehen, hörbare Vorteile.

Die 1. schallstarken Reflexionen, wichtig für gute Akustik im Wiedergaberaum, werden nicht weggerechnet. Daher können gute Breitbänder wie gleich gezeigt klanglich Feinheiten offenlegen und lebendiger agieren. Wie schon erwähnt, man hört die Raumeinflüsse des eigenen Wohnraumes am Hörplatz und kann im direkten Nahfeld vor der Box vergleichen, denn im Nahfeld kommt der Klang durch die Entzerrung ohne Raummoden. Wenn dann der Unterschied am Hörplatz nicht gravierend anders ist, - man kann deutlich Ist und Soll erkennen - eben ein besonderer Vorzug von Breitbandkonzepten. Deshalb werden Rechteck-Messungen nur direkt vor der Membran durchgeführt und nicht am Hörplatz, weil dort bereits Raummoden bzw. Wellenüberlagerungen durch Fußboden und Wände oder Decke das Rechteck unkenntlich machen. Warum dann Rechteck-Einmessungen, wird jetzt mancher Leser denken? Ganz einfach, wird wenige cm vor der Membran ein möglichst gutes Rechteck durch Entzerrung erreicht, wird der Lautsprecher als korrekter Wandler erkennbar. Natürlich hört man das auch am Hörplatz (mit Musik...) und wird er nicht entzerrt hört man es am Hörplatz erst recht! Wird aber bei Stereo ein Auto-Einmesssystem (digital) verwendet, besteht die Gefahr der Raumkorrektur auf Kosten der 1. schallstarken Reflexionen, welche wie schon erwähnt, für gute Wohnraumakustik sorgen. Diese würden aber bei Hörplatzmessung natürlich dort auch auftreten (für Musik eben dann wie im Konzertsaal als Beitrag für gute Akustik) und damit als "Abweichung" vom Messsystem Ausgabewert erkannt werden.

Im Bild erkennt man gut den relativ ausgeglichenen Gesamt-Frequenzgang, hier nur ab 65Hz dargestellt (Entzerrer auf Stellung 65). Auffällig ist die auch auf ±30° kaum abfallende Druckkurve. Ein Verdienst der besonderen Konstruktion des PFLEID-FRS-Chassis, welcher als reiner Breitbänder mit Titan-Kalotte, im Gummiring eingebettet, die Papiermembran entkoppelt und somit für sehr geringe Bündelung sorgt.

16er Chassis in der Probephase bei PFLEID

Abb. 1 FRS20R (65 Hz-Filter ein)

 Das Fehlen der sonst üblichen Bündelung ist besonders zu erwähnen. Diese (entzerrte) Konstruktion repräsentiert den Vollbereichs-Punktstrahler. Die Standbox FRS20S dagegen kann in Stellung 35 nicht wie die Regalbox bis 35Hz, sondern bis 20Hz abstrahlen. Ein auf der Rückseite im Fußbereich eingebauter 25er Bass arbeitet bei der 1. Oktave mit und ist mit dem Breitbandchassis gemeinsam aktiv und auch entzerrt. Der Hauptlautsprecher arbeitet dennoch ohne Frequenzweiche! Der hintere Bass wird über ein Filter nach oben begrenzt. Gut sichtbar die Breitbandkonstruktion mit Gummiring um die Titankalotte. 3 zusätzliche Konushochtöner sorgen zudem für eine gerichtete HT-Abstrahlung gegen die Zimmerwände und Decke zwecks zusätzlicher Erzeugung einer 1. schallstarken Reflexion zur akustischen Verbesserung im Wohnzimmer. Die klangliche Wahrnehmung ist so am Original bleibend und präzise - man erkennt quasi jede Geige im Orchester oder den strahlenden Blechbläserklang. Es ist eben ein Unterschied, ob man Mehrweg-Boxen durch digitale Tricks "schärft" (am Hörplatz) oder gleich die typischen Nachteile wie starke Laufzeitunterschiede von den Tiefen bis zu den Höhen durch Verwendung von entzerrten Breitbändern vermeidet und aus dem Punkt abstrahlt.

FRS20S - aktiv oder passiv

FRS20S - linearer Klang ab 20 Hz

 Weil aber diese Konstruktion nicht mehr als Neuware verfügbar ist, was bleibt als Alternative? Die Suche nach guten Breitbändern ist nicht so ganz einfach. Doch wenn man sucht, findet man sicher - wenn auch nur "normale" Breitbänder. Doch auch diese müssen über den Entzerrer mit Einmessung erst zu Phasenlinear-Systemen gemacht werden. Im Falle der geschlossenen Box FRS20S - es gab neben aktiver oder passiver Ausführung, letztere mit externem Entzerrer (PP100),  wurden 2 Ausführungen gefertigt. "Nur" mit dem Zusatzgehäuse, beide sind innen über einen kleinen Luftkanal verbunden, und die Ausführung mit zusätzlichem 25er Doppelschwingspulen-Bass-Chassis. Das ist im Bild nicht erkennbar, weil hinten, unten eingebaut. Und nur über eine Spule angekoppelt, also keine Frequenzweiche! Das Hauptchassis ist bei der 1. Oktave mit steigender Frequenz nur bedingt "dabei", Hauptarbeit fällt auf den hinten befindlichen Tiefbass. Beide Chassis arbeiten mit der Membran-Vorauskorrektur, und ergänzen sich. Da der Tiefbass unmittelbar in Fußbodennähe angeordnet ist, und somit eine quasi gleichzeitige Reflexion erfährt, entsteht eine Lautstärkeanhebung im Tiefbass - und ein Leistungsgewinn. Die extrem langen Wellen würden ohnehin "in keine reflexionsfreie Umgebung" passen, und dadurch kann die Box erstaunlich linear - eben bis 20 Hz arbeiten. Und weil es in der linken und rechten Box gleich ist, sind also quasi 2 Subwoofer im Raum, ohne extra zu stehen, und damit ein System, was Musik so reproduziert, wie im Konzert. Und getunt wird es sehr deutlich hörbar, Gänsehaut könnte auch dabei sein.      

 

Musik - Impulse bestimmen den Klang, mehr denn je...

Impuls - ohne richtige Impulse ist es keine Musik

Abb. 2 Impuls, links einzeln dargestellt, rechts aus allen vorhandenen Tönen - um zu zeigen, wie er entsteht

Nicht immer können diese Impulse überzeugen, weil es die Aufnahme oder die Übertragungs- oder Wiedergabe-Kette nur bedingt schafft. Dabei ist es aber für die einwandfreie Wiedergabe unabdingbar, Impulse möglichst originalgetreu zu liefern, speziell die Lautsprecher, aber auch die vorgeschalteten Verstärker sind betroffen. Im Extremfall kann man feststellen, wenn diese nicht zustande kommen, vielleicht noch mit stark eingeschränktem Frequenzgang, klingt es wie ein Trichtergrammophon, der Anfang aller Mühen. Das andere Extrem, linearer Frequenzgang über den gesamten Hörbereich und korrekte Phase aller Töne, der 100%ige Impuls entsteht oder besser gesagt, die Musikimpulse werden nicht verfälscht. Da TPS bei dynamischen Breitband-Lautsprechern dies korrigiert, entsteht auch der wunderbare Klang. Wird nicht entzerrt oder sind andere Phasenfehler vorhanden, wird u. U. der Impuls in der Amplitude verringert und die Form verzerrt, was hörbar zu weniger impulsiver Wiedergabe führt, also mehr "Lautsprecher-Klang", wie im Bild 3a (nur 2 Obertöne sind leicht verschoben) zu sehen ist. Die Energie wird zeitlich verschoben, und in Folge würde die Membran Energie zur falschen Zeit (Überschwinger) in die falsche Richtung lenken, und der eigentliche Impuls fällt deutlich schwächer aus. Und dies, obwohl alle Einzelton-Amplituden gleich groß bleiben! Hier wird überdeutlich - ein linearer Amplituden-Frequenzgang allein ist noch kein Indiz für richtigen Klang!

Abb. 3a gestörter Impuls mit geringerer Amplitude durch phasenverschobene Obertöne

 

Abb. 3b Impuls: links Input, Mitte LS ohne TPS, rechts mit TPS

 Bei guten Breitbändern mit Membran-Vorauskorrektur ist das Ergebnis stets so, dass es auch unabhängig vom Hörplatz den Impuls korrekt abbildet. Einzige Voraussetzung ist die richtige Aufstellung im Hörraum, um den zu frühen Reflexionen zu begegnen, welche bei ungünstiger Aufstellung das Ergebnis verändern würden.

 

 Impulsmessung (rechte Bilder) bei PFLEID mit und ohne TPS:

Abb. 4 Oberton-Störungen durch Bassreflex (Quelle: PFLEID)

 Bassreflex-Boxen bei Breitbändern (und Satelliten) sind kein probates Mittel. Mit TPS kann man mit geschlossenen Boxen ohnehin den Tiefbassbereich nach den abzuwägenden Möglichkeiten einstellen, was kein Bassreflex rechtfertigt. Denn mit Bassreflex entstehen im Oberton-Bereich neue Fehler: Die Zacken auf den Rechtecksignalen zeigen diese. Geschlossene Boxen sind für Selbstbauer die Variante mit dem geringsten Aufwand. Die dafür geltenden Grundregeln für Maße Höhe x Breite x Tiefe (kein Würfel) gelten natürlich weiter, stehende Wellen können nicht nachträglich "entfernt" werden.

 "His Masters Voice"

Burstmessungen - oder warum erkennt man (Hund) selbst beim Trichter-Grammophon "das Herrchen"?

Immerhin konnte es damals werbewirksam eingesetzt werden. Doch was steckt dahinter? Denn selbst unvollkommene Übertragungswege oder Geräte scheinen ein Geheimnis zu wahren - die Erkennbarkeit von Stimmen oder Instrumenten. Aber eben nur, wenn bisweilen bestimmte Vorgaben nicht total verändert werden. Die Ein- und Ausschwingvorgänge. Frequenzweichen oder fehlerhafte (nicht entzerrte Breitbandlautsprecher) können diese verändern und damit leichte bis schwere Erkennbarkeitsprobleme bewirken, denn ob die richtigen Instrumente wirklich erkannt werden, im schlimmsten Fall total verfälscht, besser aber eben genau,  macht den Unterschied. Deshalb hier im nachfolgenden linken Feld die fehlerhaften Einschwingvorgänge bei nicht entzerrten Lautsprechern, auf der rechten Seite mit TPS. Stimmen die Einschwingvorgänge, klingen die Instrumente wie sie heißen.

Damit wird klar, TPS-Einmessungen sind für den Breitband-Lautsprecher, z. B. Satori MR16P-4, extrem wichtig. Darin liegt der Schlüssel für eine überschaubare und noch bezahlbare Klangkonstellation. Der Eigenbau kann hier auch Maßstäbe setzen, und mit geschickter Konstruktion auch noch den Anforderungen je nach Geldbeutel an die Klangqualität gerecht werden.

Abb. 5 Burst-Messungen ohne und mit TPS (Quelle: PFLEID) Linke Seite ohne, rechte Seite mit TPS, obere Schwingung Input, untere jeweils Chassis


Selbstbau + TPS - damit Musik unverfälscht bleibt und Stereo wird zur großen Überraschung

Abb. 6 Sehr elegante Breitband-Lautspercherbox mit 2 CSS125S

 Ein Beispiel zeigt Abb. 6. Hier wurde ein Chassis vorn und ein gleiches hinten verwendet, wobei auch für das hintere ein anders konstruiertes genutzt werden könnte, wenn die Schwingungsparameter ansonsten gleich sind. Der große Vorteil besteht zum Einen in der sich aufhebenden mechanischen Kippbewegung der Box bei Impulsen, welche auch energetisch eine Impulssteigerung bedeutet, und zum Anderen wird die Bass-Membranfläche erhöht. Dadurch kann die bis zu 6 dB höhere Bass-Lautstärke erreicht werden, mit entsprechender Verstärker-Leistung versteht sich. Vor allem hörbar ist der kraftvolle "stabile" Bassdruck, als hätte man die Box in der "Luft festgeschraubt". Der dabei leicht nachteilige Aspekt ist die Ankopplung des hinteren (Bass)Chassis - im einfachsten Fall über eine Luftspule und somit mit geringerer Phasenverschiebung. Denn eine steilere Filterung würde auch wieder die Phase stärker verschieben und zudem weniger Amplitudengewinn bedeuten. Damit aber der Bass durch das 2. Chassis nicht "vorlaut" wird, muss mit entsprechender Filterung im Entzerrer (TPS) für ein möglichst gleiches Amplituden-Verhältnis zwischen Tiefton und Mittelhochtonbereich trotz Breitbändern gesorgt werden. Gleichzeitig kann dadurch als Nebeneffekt auch die Phase verbessert werden zugunsten bester Sprungantworten. Diese Elektronik kann einfach als Entzerrer-Preamp oder reiner Entzerrer in den Signalweg vor der Endstufe eingeschleift werden. Die gezeigte Kompakt-Box - als einfaches Beispiel - besteht also nur aus 2 Chassis und einer "dicken" Drosselspule.  Wenn man moderate Lautstärke fährt, ist eine sehr impulsive Wiedergabe bis 40 Hz linear(!) möglich. Ansonsten müsste ein Subwoofer bzw. eine Bassbegrenzung bei größerer Lautstärke für die Verträglichkeit sorgen. Natürlich könnten auch 2 größere Chassis bei entsprechend zu ändernden Gehäusemaßen für noch mehr Basslautstärke sorgen. Durch 19 mm MDF wurde auch für eine massive Konstruktion gesorgt und man hört es - Kontrabässe sind äußerst impulsiv. Und schon fällt die Frage: Gehäuse? Die hier gezeigte Box entstand noch mit MDF-Zuschnitt aus dem Baumarkt, der Tischkreissäge und diversen Kleinwerkzeugen. Doch man kann ja auch bauen lassen, und den eigenen Vorstellungen Raum geben. Breitbänder auswählen, fast geschafft. Würde man mit anderen Chassis wie Alpair arbeiten, ginge es sicher auch sehr gut. Der Riesenvorteil ist der überschaubare Aufwand und klangliche Sicherheit. Bei Mehrweg-LS wird meist von "Experten" die Gruppenlaufzeit - Angleichung als wesentlicher Beitrag zur klanglichen Perfektion genannt. Den damit verbundenen Weichenaufwand (L4R) als aktive Weichen mit weniger optimalen OPVs und dennoch hohem Aufwand an genauen Bauelementen und gleich mehreren Endstufen und aufwändig ausgewählten Einzelchassis als den richtigen, sogar überlegenen Weg zu beschreiben halte ich nur für überzogene und nicht unbedingt zielführende Ansicht. Denn nach wie vor - eine solche Weiche allein - mit dem angeblich gleichen Phasengang im Gesamtbereich ist nicht der Fall, wenn es keine Koax-Chassis sind. Denn wenn normale Hochtöner auf der Schallwand montiert werden, haben diese einen Zeitversatz, weil die akustischen Zentren von Tief(mittel)töner und Hochtöner nicht nur in der Höhe, sondern in der Einbau-Tiefe unterschiedlich sind. Also muss noch eine elektronische Zeitangleichung erfolgen. Desweiteren ist damit noch kein Chassis schwingungstechnisch optimiert. Denn eine eindeutige Frage ist offen, die Frequenzabhängigkeit der Einzelchassis mit Sprungantwort, Ein- und Ausschwingverhalten oder Phasenlinearität innerhalb des jeweiligen Arbeitsbereiches (s. Abb. 5). Beim akustischen Vollbereichs-Punktstrahler mit Entzerrung sind immer alle Punkte im Raum auch zeitgleich (Phasenbezug) von allen abgestrahlten Frequenzanteilen beschallt. Wie im Impuls-Simulationsbild (Abb. 3) ersichtlich, genügen aber kleine "Ausrutscher" in der frequenzabhängigen Phasenabhängigkeit, um Impulsen die Originalität zu rauben. Stradivari oder Einsteiger-Geige? Trommel oder irgendein Bumm-Bumm Bass? Steinway oder Kneipenklavier? Es wird damit eindeutig. Wenn die gesamte Kette frequenz- und phasenlinear wird, kann diese Frage stets mit dem Eigenbau auf preisverträgliche Weise gelöst werden. Falls Sie auch noch Traumendstufen ohne verfälschenden Eigenklang wünschen, und jede Menge Kreativität damit verbinden - dann sehen Sie hier den Weg.                         

 

Die Rechtecksignalmessungen zeigen (entzerrt mit TPS) auch die logischen Zusammenhänge deutlich. Das bei tiefen Frequenzen fallende Dach ist nicht etwa fehlerhaft, sondern die Folge der endlichen unteren Grenzfrequenz und somit völlig normal.   Steigt die Frequenz, geht die Dachschräge zurück bis zur normalen Form. Die gemessenen Rechtecksignale sind natürlich immer etwas unvollkommen, da nicht alle Wandlerfehler korrigierbar und konstruktiver Natur sind. Die Grenzen der dynamischen Chassis sind natürlich sichtbar, dennoch werden diese deutlich verschoben zu besserer Übertragungsqualität.


 

 

v. l. n. r.: tieferer Bass, etwas höherer Bass, oberhalb Resonanz, u. Mitteltonbereich

 

leichte Dachrundung zeigt noch schwach Restresonanz

Bei höheren Frequenzen ist das Rechteck nicht mehr möglich, ein Beweis für die Verbesserungsfähigkeit der Breitbänder an sich, ein Beleg für die endliche obere Frequenzgrenze der dynamischen Chassis. Alle Abb. sind mit je 2x FR125S von CSS pro Box  (Weiße Box oben) gemessen. Dennoch ist die hörbare Steigerung gegenüber nicht entzerrter Wiedergabe derart überzeugend, wie immer wieder bestätigt wurde. Der Entzerrer kann abgeschaltet werden und ist somit überbrückt. Nur macht es keinen Spaß mehr und klingt nur nach verfärbtem, impulslimitiertem Lautsprecher...

 

 

 

Theorie - was man darunter (praktisch) versteht ohne Fehldeutungen 

 Phasenlinearität, Phasenfehler oder zeitlinear - der Einwand von Theoretikern: Der Phasenwinkel einer Periode beginnt bei Null, die positive Halbwelle erreicht ihr Maximum bei 90°, und bei 180° Nulldurchgang und dann beginnt die negative Halbwelle, welche ihr Maximum bei 270° erreicht und schließlich ist bei 360° eine Periode beendet. Würde man die doppelte Frequenz und weitere dann wie auch die Grundfrequenz bei einer Ton-Reihe f0, f1, f2, f3 usw. betrachten, ergibt sich immer eine geringere Laufzeit für die einzelnen Perioden. Denn wenn z. B. 20 Hz = 50 ms, die doppelte Frequenz aber mit 40 Hz nur noch 25 ms haben und die weiteren Frequenzen auch entsprechende kürzere Periodenzeiten haben, wird die dazugehörige Zeit immer kürzer. Nun könnte "Jemand" sagen, Zeitlinearität oder zeitrichtig ist doch falsch?! Daher sei klargestellt: Die Zeitrichtigkeit bezieht sich in (meinen) Betrachtungen der Verhältnisse stets auf den gemeinsamen Startzeitpunkt aller Schwingungen bei der tiefsten Frequenz, also somit allen Nulldurchgängen der tiefsten Frequenz, genau dann müssen auch alle anderen Frequenzen durch Null laufen. Wenn also Phasenfehler auftreten, diese können je nach Art nur wenige Einzeltöne oder viele mehr oder weniger verschieben, dann bedeutet es im Klartext, die Startzeitpunkte der einzelnen Schwingungen würde nicht mehr wie im Bild 8 (s. home, fast unten) links mit dem tiefsten Ton gemeinsam starten, sondern mehr oder weniger später nach rechts verschoben starten (nicht dargestellt). Der Effekt bei Additionen aller Töne (wie bei der Membran auch) ergibt damit eine anders addierte Gesamtkurvenform, also Klangabweichungen. Dieses gilt wie bei den Abbilungen weiter oben auch für Impulse (Abb. 3a). Für den dynamischen Lautsprecher bedeutet es die entscheidende Richtigkeit oder Abweichung des Klanges.

Klangtests, wenn innerhalb der verwendeten Kette fragliche Bausteine "mitmischen", sind meiner Meinung nach mit Vorsicht zu bewerten. Denn wenn man z. B. eine üblicherweise mit TIM behaftete Endstufe hat, oder eben keine Gewähr auf TIM-Freiheit in Vorstufen oder Player-Ausgängen besteht, sind immer auch Falschbewertungen die Folge. Wenn zu einem bestimmten Gerät auch noch bestimmte Kabeltypen verwendet werden sollen, um den bestmöglichen Klang zu erhalten, deutet dieser Umstand zweifelsfrei auf die nicht optimale Schaltungstechnik hin, mit welcher im Gerät die Signalauskopplung vorgenommen wird. So macht man dann aus schlecht konstruierten Geräten auch noch einen Zusatzgewinn durch meist sehr teure Kabel. Wenn eben das richtige Maß abhanden kommt, wird man maßlos.

Jeder Lautsprecher benötigt auch Verstärker, lesen Sie bitte unbedingt unter Service und QC-Amp!  Phasenlineare Systeme nach PFLEID erreichen mit dem (d)QC-Amp eine extrem hohe Transparenz und Impulsivität, ohne "technische Schlacke".  Die musikalischen Emotionen sind das ständige Erlebnis. Und je besser die Aufnahmequalität ist, je mehr wird diese hörbar! Hier wird klar, es gelingt Musikalität zu bewahren bzw. erst wieder zu erzielen. 

 

 

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