høyttaler

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Dynamisk høyttaler (bevegelige spole prinsippet) med papir kjegle diafragma og gummi vulst

Høyttaler ( Lydfil / lydeksempel lytte ? / i ) er lydtransdusere som konverterer et (for det meste elektrisk) inngangssignal til mekaniske vibrasjoner som kan oppfattes som lyd .

De brukes mest til å gjengi tale og musikk med et typisk arbeidsområde ved frekvenser på 20 til 50 Hz til 20 kHz, dvs. det menneskelige hørselsområdet .

Spesielle utførelser bruke den inverse piezo-effekten for å generere sonar -signaler under vann eller ultralyd ( piezo høyttalere i dyretrusler, avstandsmåleinnretninger, avstand varslingsenheter).

På 1970 -tallet var det også ultralyds fjernkontroller .

For transdusere som genererer pulser eller ultralyd i faste stoffer eller væsker, se også ultralydprobe .

Størrelsen varierer mellom veldig små former, som for eksempel brukes i hodetelefoner i øret , til flere meter høye søyler for lydforsterkning på store konserter.

Begrepet høyttaler brukes inkonsekvent både for det enkelte "høyttalerkabinett" eller "høyttalerdriver" og for den generelle konstruksjonen av lydtransduseren innebygd i et hus, som også kalles en høyttalerboks .

Chassiset i sin tur inkluderer bare de urørlige delene av en høyttaler i smalere forstand, mens en sjåfør ofte bare refererer til den lydkonverterende delen av en hornhøyttaler ; forvirring kan lett oppstå her.

Høyttalere som sitter direkte på ørene er kjent som hodetelefoner .

historie

Celestion magnetisk høyttaler fra 1924

Utviklingen av høyttaleren er direkte knyttet til oppfinnelsen av telefonen og begynte i 1860 med den første offentlige demonstrasjonen av et telefonsett av Antonio Meucci . Et år senere presenterte Philipp Reis telefonen sin, som senere ble videreutviklet av Alexander Graham Bell .

Etter at fonografen ble registrert for patent av Thomas Alva Edison i 1877, presenterte Emil Berliner sin grammofon i 1887. Det karakteristiske hornet var imidlertid ennå ikke en høyttaler i betydningen "transduser" ved at det bare avgir mekaniske vibrasjoner fra nålen gjennom et akustisk horn .

Werner von Siemens mottok patentet på en elektrodynamisk høyttaler allerede i 1878; hans uflaks var imidlertid mangelen på passende forsterkere . Sir Oliver Lodge regnes som grunnleggeren av moderne høyttalere. Den første elektrodynamisk drevne høyttaleren ble presentert for publikum på radioutstillingen i Berlin i 1925. Samme år utviklet Edward Kellog og Chester Rice fra det amerikanske selskapet Western Electric den dynamiske bevegelige spolehøyttaleren, siden den i utgangspunktet brukes i de fleste lydemitterende systemer den dag i dag.

I tillegg til den kontinuerlige optimaliseringen av materialene som ble brukt, gjorde opptaket av de individuelle fysiske variablene det senere mulig å forbedre den klassiske høyttaleren målrettet - spesielt med tanke på interaksjonen med det respektive huset. Samtidig ble det utviklet nye former for konvertering av elektriske impulser til lyd, inkludert vibrerende luftplasma .

Høyttalerbokser

Arbeidsprinsipp

Eksempler på hi-fi- høyttalere: en boks (svart, bare delvis synlig, med innebygde høyttalere og mellomstore høyttalere), med en demontert bashøyttaler liggende på toppen, en demontert mellomtonerhøyttaler på trepanelet foran

Generell

I de fleste tilfeller består en høyttaler av tre komponentgrupper: membranen, drivenheten og forbindelseselementene. I standardmodellen til den såkalte moving coil-høyttaleren settes membranen i gang av en sentralt montert talespole ; I tillegg til spolen inkluderer stasjonen en magnet i hvis felt den svinger. En kurv forbinder magneten med en perle og en sentrerende edderkopp , som igjen leder membranen.

Avhengig av den tiltenkte bruken, nødvendig volum , frekvensområde, mengde plass og ønsket signaltrohet bestemmer hvordan omformeren er utformet i hvert tilfelle: høyttalere for kunngjøringer på flyplasser har helt andre krav enn spillere - øretelefoner eller f.eks. , ultralydrensere .

I HiFi- høyttalerbokser brukes flere frekvensspesifikt optimaliserte omformere som selektivt styres via høyttalerkryssinger for å dekke hele lyttespekteret. Høyttalere kan beskrives i deres nedre arbeidsområde med sine Thiele-Small-parametere , noe som gjør det komplekse samspillet mellom komponentene deres matematisk forståelig.

membran

Avhengig av design og frekvens beveger membranen seg som et stempel eller en bølge. Mens bøyningsbølgeomformere for eksempel bruker deformasjonseffekten, representerer delvise vibrasjoner uønskede interferenskomponenter i de fleste høyttalere.

For å øke stivheten kan sentraldrevne membraner bygges i form av en trakt (som gir de vanlige kjeglehøyttalerne sitt utseende) og et materiale som er så stabilt som mulig kan velges. Harde materialer som aluminium eller keramikk har imidlertid sterke naturlige resonanser , mens plast som polypropylen har god indre demping, men presisjonen og effektiviteten er svak. Et stort utvalg av blandinger og lag brukes i dag; Papir , som har blitt brukt til høyttalerkegler i flere tiår, leverer fortsatt de beste resultatene.

For å unngå delvise vibrasjoner kan membranen også kjøres over et så bredt underlag som mulig. Dette prinsippet følges for eksempel av magnetostater der talespolen - påført i form av en film - er fordelt over hele membranoverflaten; materialet deres kan da være tilsvarende tynt (les: lett og dermed pulserende). Imidlertid er slike områder begrenset i deres nedbøyning av de omkringliggende magnetiske stengene.

Jo lavere tone, dvs. jo lavere frekvens, jo mer luft må en membran bevege seg for samme volum. Dette volumet skyldes det totale arealet og nedbøyningskapasiteten . Større membraner er tilsvarende tyngre og mer trege ; i tillegg øker konsentrasjonen av lyd. En større nedbøyning fører igjen til en høyere mekanisk belastning og krever en mer kompleks drivning.

kjøre

Parametrene til stasjonen avhenger av størrelsen på spolen (diameter og viklingshøyde), så vel som styrken og rekkevidden til magnetfeltet. Spolens indre motstand (avhengig av materialets ledningsevne ), avstanden mellom spolen og magneten og eventuelle tap på grunn av virvelstrømmer (avhengig av spiralbærerens - uønskede - ledningsevne) er også avgjørende.

Ved å bruke nye materialer som neodym , kan det produseres mye sterkere magneter i dag enn i begynnelsen av høyttalerutviklingen. Bortsett fra de åpenbare fordelene, trenger ikke en kraftigere stasjon alene nødvendigvis å "forbedre" høyttaleren; Når det gjelder en innebygd woofer, reduseres det nødvendige husvolumet, men den nedre grensefrekvensen øker samtidig.

Piezo -høyttalere har ikke en spole eller magnet: signalet tilføres en disk laget av piezoelektrisk materiale som er direkte koblet til membranen. Elektrostatistikker fungerer på sin side med et forsterket signal som virker via statorer på en foliemembran som er under konstant spenning; Når det gjelder plasmahøyttaleren , får en ionisert gass til å vibrere med et høyspenningsfelt.

Grunnleggende teori

I det nedre arbeidsområdet rundt resonansfrekvensen kan høyttalere som fungerer som et drevet massefjærsystem beskrives med Thiele-Small-parameterne .

I likhet med elektrisk strøm, som kan beskrives med den elektriske strømstyrken og den elektriske spenningen, er det med lydbølger lydhastigheten og lydtrykket (vekslende). Lydens hastighet beskriver hastigheten som luftmolekylene beveges av lyden, lydtrykk beskriver det resulterende trykket. Lydstråling av en membran til luften rundt er en svært ineffektiv ting på grunn av den lave lydimpedansen til luft, som faller ytterligere til 0 ved lave frekvenser, ved høyere frekvenser øker den med noen få overskytinger opp til en grenseverdi spesifisert av formen og membranens størrelse. Med det klassiske problemet med stempelradiatoren i en uendelig baffle i et uendelig stort rom på alle sider, er strålingsmotstanden proporsjonal med frekvensen opp til grenseverdien. Dette bør resultere i en sterkt diskant-fremhevet lyd. Med nesten alle sendere er den mekaniske kraften som påføres imidlertid konstant for høyere frekvenser og dermed ifølge Newton også akselerasjonen. Dette betyr at hastigheten er omvendt proporsjonal med frekvensen. Dette kompenserer nøyaktig for økningen i strålingsmotstand. Med de fleste radiatorer er det et område der den utsendte effekten er uavhengig av frekvensen, og dette blir følgelig valgt som hovedarbeidsområde.

Eksemplet med den uendelige baffelen viser at en analytisk matematisk behandling bare er mulig i enkle modelltilfeller. Flere membraner eller resonatorer samhandler med hverandre og med de strukturelle elementene i rommene. Blant annet endrer dette strålingsmotstanden. Strålingsmotstanden kan tenkes som den kombinerte reaksjonen av strålingsfeltet på radiatoren.

Når det gjelder direkte avgivere, som bare består av membraner, er kreftene som strålingsfeltet virker tilbake på membranen ubetydelig sammenlignet med drivkraften, tregheten og de elastiske fjærkreftene. Bevegelsen av membranen er praktisk talt uavhengig av det barometriske konstante lufttrykket, helt opp til vakuumet. Elektriske og mekaniske målinger på chassiset i det frie feltet er derfor sammenlignbare med de i etterklangslokalet. Beregningen av sammenkoblingen av flere membraner for å danne et felt kan derfor utføres ved enkel, reaksjonsfri overlagring av de individuelle egenskapene. I dette tilfellet snakker man om et mismatch med en tilsvarende lav effektivitet.

Bruken av akustiske resonatorer eller impedans -transformatorer, for eksempel horn , endrer koblingen av membranen til strålingsfeltet veldig drastisk på en smal eller bredbåndsmåte. Kreftene til strålingsfeltet på membranen er ikke lenger ubetydelige. I dette tilfellet er sammenkoblingen ikke tilbakevirkende kraft, og de andre forenklingene gjelder ikke lenger. I dette tilfellet snakker man om en effektjustering med god effektivitet.

Design

Spolehøyttalere i bevegelse

Dette prinsippet er fremdeles den mest utbredte konstruksjonstypen. Navnet kommer av det faktum at en spole svinger i feltet til en magnet rundt, så den "dypper" ned i den. Avhengig av tiltenkt bruk kan imidlertid slike høyttalere se helt annerledes ut. I hjemmets hi-fi-område strekker rekkevidden seg seg fra 12 ″ bashøyttalere med en membrandiameter på godt 30 centimeter til 3/4 ″ diskanthøyttalere med en membrandiameter på i underkant av 2 cm.

Fra et teknisk synspunkt er de dynamiske høyttalere , det vil si at de er elektrodynamisk drevet. Bevegelsen utløses av en sentralt montert spole; den er viklet på en sylindrisk støtte, som igjen er festet til membranen . Hvis et elektrisk signal sendes gjennom spolen, utøver Lorentz -kraften (interaksjon med feltet til den omkringliggende magneten) en kraft på membranen som får den til å vibrere. Spolen og membranen beveger seg frem og tilbake i magnetfeltet, vinkelrett på forløpet av feltet. En sentrerende edderkopp og perlen sørger for at membranen settes tilbake til hvileposisjon og at talespolen er sentrert.

Membranen, talespolen, perlen og sentrerende edderkopp er de bevegelige delene, mens magneten og høyttalerrammen er festet. Kurven holder magneten og membranen via en edderkopp og perle, og ytterkanten brukes til å montere høyttaleren. Perlen lages vanligvis lufttett og bidrar da også til lydstrålingen. Den sentrerende edderkoppen og kurven, derimot, bør tilby minst mulig motstand mot luftutveksling bakover.

Jo dypere lyden som skal gjengis, desto større luftmengde beveges. Subwoofere har derfor vanligvis store membraner og brede utflukter. Av stabilitetshensyn er store membraner designet i en konisk form og drevet sentralt av talespolen. Tweeters må kunne følge raskere impulser. Små membraner motvirker også den økende konsentrasjonen av lyd ved høyere frekvenser. Derfor har diskanthøyttalere vanligvis en kuppelformet membran med talespolen festet til ytterkanten.

Siden membranen i utgangspunktet fungerer som en akustisk dipol - det vil si at den avgir lyd både forover og bakover - kan det oppstå en akustisk kortslutning ved lave frekvenser. For å unngå gjensidig opphevelse av lydkomponentene som sendes ut foran og bak, er bredbånds- og basshøyttalere vanligvis innebygd i hus .

Den mest uforfalskede gjengivelsen av det originale signalet uttrykkes i en frekvensrespons som er så rett som mulig. Komponentene i en høyttaler danner sammen med den bevegelige luftmassen et komplekst massefjærsystem. Massen og stivheten til membranen er like viktig som fleksibiliteten til perlen og edderkoppen og egenskapene til spolen og magneten.

Siden Albert Thiele og Richard Small spesifiserte Thiele-Small-parameterne oppkalt etter dem, har det vært mulig å forutsi egenskapene til høyttalere, inkludert huset, allerede i designfasen.

Overheng og underhengsspole. Png
over: høyttaler med overhengsspole
Midt: høyttaler med underhengsspole
nedenfor: hybrid løsning
HøyttalerForms.png
Fra topp til bunn: koaksialt chassis som består av en sentral dome diskanthøyttaler og en kjegle mellomtoner som også brukes som bølgeleder; Omvendt kjegle (sjelden, brukt i noen omnidireksjonelle radiatorer); fire forskjellige design av kjeglehøyttalere; Invers kuppel; Kuppel; Ring radiator


Spole og stator magnet

Dynamiske høyttalere (på den ene siden bevegelige spolehøyttalere samt såkalte magnetostater) bruker Lorentz-kraften som en kraft mellom en statormagnet og en strømførende leder (utformet som en sårspole eller som lederspor festet til membranen) .

Lorentz -kraften som drivkraften er

For å det må alltid være samme spolelengde i magnetfeltet. Dette kan oppnås ved å bruke følgende tre ordninger:

Høyttaler med overhengsspole:
Spolen er lengre enn stolpehøyden. Opp til en viss grenseavbøyning brukes bare en (viss) del av drivspolen. Brukes til nesten alle høyttalere som må utføre betydelige nedbøyninger. Fluktuasjonen til statormagneten brukes helt, spolens bare delvis, da deler er utenfor magnetfeltet.

Høyttaler med underhengsspole:
Spolen er kortere enn stolpehøyden. Opp til en viss nedbøyningsgrense er drivspolen alltid helt mellom polplatene. Brukes til nesten alle høyttalere som bare trenger å utføre små nedbøyninger. Strømmen til spolen brukes fullstendig, den for statormagneten bare delvis, siden deler ikke fylles av en spole.

Hybrid løsning:
Opptil halve nedbøyningen av talespolehøyden, halvparten av stemmespolen er alltid mellom de to polplatene. Stasjonen er kompleks, men har flott symmetri, noe som reduserer merkelige overtoner. Drivkraften og induktansen har en verdi som er mer uavhengig av drivstrøm og nedbøyning. Stasjonen kan holdes av to edderkopper (ikke vist). Halvparten av strømmen til statormagneten og spolen brukes. Imidlertid brukes strømmen til statormagneten to ganger, men den må også overvinne to luftgap.

membran

De geometriske overflatene til dagens dynamiske høyttalermembraner er buet i alle retninger for å unngå knekking av vibrasjoner (såkalte ikke-utviklingsbare overflater):

Utsnitt av en kuppel -diskant
Utsnitt av en basshøyttaler

Kuppelhøyttaler:
Membranen og drivspolen (for det meste) har samme diameter. Dette prinsippet brukes hovedsakelig med diskanthøyttalere, noen ganger også med mellomstore høyttalere. Vanlige størrelser er 19 mm til 28 mm for diskanthøyttalere, 50 mm til 76 mm for mellomstore høyttalere. Kuppelen er vanligvis konveks (hevet kuppel), men noen ganger også konkav (invers kuppel). Arbeidsområder starter på rundt 3 kHz for 19 mm diskanthøyttalere og ved 450 Hz for 76 mm mellomstore høyttalere (verdier er veiledende verdier).

Kjeglehøyttaler:
Membranen har en mye større diameter enn drivspolen og er konkav. Dette prinsippet brukes hovedsakelig for bashøyttalere og mellomstore høyttalere. Vanlige størrelser starter på 10 cm og slutter på 45 cm. Høyttalere og subwoofere har en tendens til å ha større diametre, mellomstore høyttalere, men også bashøyttalere for mindre bokser har en tendens til å være mindre.

Flate membraner:
En annen mulighet er flate membraner. Disse er enten drevet over hele overflaten (for eksempel i tilfelle av flat- høyttalere ) eller, via en smart design, fuktet bøye vibrasjonene blir brukt til å stråle ut lyd.

Mekanisk konstruksjon

I den klassiske kjeglehøyttaleren sitter magneten i bakenden av den såkalte kurven eller chassiset , som har formen av en bolle som brytes gjennom av flere store åpninger for å la lyden passere uhindret. Ved kurvens fremre åpning henges kanten av membranen elastisk av en perifer perle . Kanten utvides vanligvis for å danne en flens som høyttaleren kan festes til (f.eks. I en høyttalerboks ). Den smale enden av den koniske membranen bærer talespolen og styres av en sentrerende edderkopp slik at spolen beveger seg uten kontakt i magnetens smale luftspalte.

Chassisets stivhet kan påvirke lydoppførselen til høyttaleren ved lave frekvenser. Høykvalitetshøyttalere er laget av massivt trykstøpt for å unngå resonanser i det ugunstige området.

For brede baner, samt manglende åpninger mellom sentrering og magnet, hindrer membranens bevegelse fordi luften ikke kan sirkulere fritt der. Jo mer ugjennomtrengelig edderkoppen, jo mer bremser den vibrasjonene.

Perlen påvirker ikke bare høyttalerens egenskaper gjennom sin relative fleksibilitet (se Thiele-Small-parametere ), men bidrar også delvis til selve lydstrålingen. Når det gjelder ringradiatorer (et spesielt tilfelle av kuppel -diskanthøyttalerne ), for eksempel, utføres funksjonen til den konsentriske membranen utelukkende av perlene.

Magnetostatisk høyttaler

Tverrsnitt gjennom en push-pull magnetostat (skjematisk): På illustrasjonen løper det magnetiske statorfeltet horisontalt, strøm strømmer gjennom membranen vinkelrett på seksjonens plan, Lorentz-kraften virker vertikalt og får membranen til å vibrere vertikalt mellom de akustiske gjennombruddene. Svært lav motstand, ettersom stasjonen bare er en lang, kontinuerlig tynn film.

I motsetning til navnet deres er magnetostatiske høyttalere elektrodynamiske høyttalere . De jobber etter det samme grunnleggende prinsippet som å flytte spolehøyttalere. De skal ikke forveksles med elektrostatiske høyttalere, som bruker et annet drivprinsipp og som (må) kontrolleres helt annerledes.

Her er ikke talespolen montert på en egen bærer, men festet direkte til membranen (foliemagnetostater) eller helt utelatt: Med det klassiske "båndet" virker det elektriske signalet på selve membranen. Storområdet og stasjonen vekt spart - Membranen trenger ingen stivhet og kan derfor være ekstremt tynn - sikre den beste impulstroheten og detaljoppløsningen.

Lyden må imidlertid finne veien mellom magnetene rundt (her: magnetiske stenger). Feltstyrken deres igjen begrenser nedbøyningen av membranen, og etter hvert som området øker - hvis det også er for å reprodusere lavere frekvenser - som med alle membraner, oppstår buntingseffekter.

Magnetostatiske høyttalere brukes hovedsakelig i dag i høy- og mellomklassen.

Bånd

Membranmaterialet som brukes her er for det meste aluminium (rundt 10 um, dvs. rundt aluminiumsfolie ). Signalet flyter vertikalt gjennom folien og befinner seg i statorfeltet til permanente magneter hvis feltlinjer går horisontalt; den resulterende Lorentz -kraften beveger membranen frem og tilbake og fører til lydstråling - lik alle dynamiske transdusere.

Tekniske hindringer viser seg imidlertid å være materialets ekstreme følsomhet (irreversibel overstrekking når volumet er for høyt) og den lave impedansen : Den minimale indre motstanden til filmen ville brenne ut en normal forsterker eller slå den av, og derfor vil disse høyttalere er utstyrt med en ekstra transformator må.

Bånd brukes praktisk talt bare som diskanthøyttalere. Ribbon-diskanthøyttalere brukes i dag spesielt i hi-fi-systemer i high-end-segmentet, mest som håndlagde høy- og mellomstore koaksialhøyttalere. De koster et fireseksersifret beløp. [1]

Foliemagnetostat

En plastfilm fungerer som membranen som et lederspor (vanligvis laget av aluminium) påføres, noe som igjen representerer talespolen.

En fordel i forhold til det klassiske båndet er at impedansen er i forsterkervennlige områder (4-8 ohm ), og derfor kan slike høyttalere kobles direkte uten en transformator. Ulike tøffe - dvs. elastiske - plast er tilgjengelige som membranmateriale. Foliemagnetostater kan derfor bygges mye større, noe som betyr at deres anvendelsesområde utvides mot lavere frekvenser.

Buntingseffekten av store arealmembraner motvirkes ofte av en buet struktur på hele høyttaleren. Det er imidlertid ikke nok for en seriøs bassgjengivelse. De fleste magnetostatbokser inneholder derfor en ekstra svinger for bevegelig spole for bassreproduksjon.

Jet -diskant

Diskanthøyttaleren utviklet av Oskar Heil og kjent som Air Motion Transformer består av en sikksakkfoldet membranstrimmel. Den avgjørende faktoren er ikke frem og tilbake bevegelse av stripen, men de parallelle sammentrekningene av løkkene. Luften suges vekselvis inn og presses ut. I stedet for en kontinuerlig ledende filmstrimmel kan det også brukes en ikke-ledende film, som drivspolen påføres på en slingrende måte.

På denne måten, med en relativt liten membranbevegelse, kan et multiplum av lydtrykket genereres og en karakteristisk impedans på 4 til 8 ohm oppnås, noe som gjør en matchende transformator, som ofte kreves for andre magnetostater, overflødig. På den annen side må de magnetiske polene være bredere enn med andre magnetostater fordi den brettede membranen tar mer plass. Dette gjør også slike høyttalere tyngre. Luftbevegelsestransformatorer kan bare brukes som diskanthøyttalere.

Elektrostat

Elektrostat (grunnkrets)

Elektrostater bruker Coulomb -kraften i stedet for Lorentz -kraften som en stasjon. En høy styrespenning kreves i stedet for en stor kontrollstrøm. Videre må denne iboende sterkt ikke-lineære kraften (k 2 = 100%) lineariseres ved å bruke en forhåndsbelastning og push-pull-prinsippet. Når det gjelder design, er denne typen stasjoner nesten alltid kombinert med flatskjermhøyttalere. Spenningen mates ikke til en elektrode, men tilføres alltid mellom elektrodene. Ulike former for kontroll er mulig.

Her er magnetostatens prinsipp praktisk talt omvendt. Signalet tilføres ikke membranen, men på de omkringliggende elementene: to elektrodegitter (også kalt statorer) som fungerer i push-pull.

Elektrostatistikk (kort: "ESL") bruker den elektrostatiske attraksjonen. Den tett monterte membranfilmen plasseres under en høy konstant spenning (mellom 1000 og 5000 volt ).

Når det gjelder problemer med nedbøyning eller lydbunking ved høyere frekvenser, er elektrostater lik deres magnetostatiske kolleger her så vel som i deres soniske fordeler. Imidlertid må en betydelig høyere teknisk innsats gjøres - og de fungerer ikke uten en separat strømforsyning fra kontakten.

Denne konstruksjonstypen ble utviklet i en tid da det ennå ikke var mulig å produsere tilstrekkelig sterke permanente magneter, slik det er nødvendig for magnetostater i store områder. Høyttalere som den legendariske quad electrostat (1957) var de første transduserne med en foliemembran som dekket nesten hele det menneskelige hørselsspekteret.

Piezo -høyttaler

Piezo -elementer med loddede signalkabler

Piezo -høyttalere bruker den piezoelektriske effekten . En piezokrystall endrer tykkelsen proporsjonalt med den påførte spenningen. Sogenannte Piezoelemente arbeiten somit bereits als direkt schallabstrahlende Wandler.

Wegen der schwachen Wiedergabe bei tiefen Frequenzen finden sie sich als alleinige Schallgeber jedoch nur in Kleingeräten als Summer oder zur Sprachwiedergabe. Wo mehr Pegel gefordert ist, wird das Element mit einer Konusmembran versehen, die ihrerseits in ein Horn strahlt.

Im HiFi-Bereich werden Piezolautsprecher weniger eingesetzt. Ausgeprägte Eigenresonanzen der Wandler (meist im Bereich von 1–5 kHz) ermöglichen nur eine verzerrte Wiedergabe.

Anwendungen sind auch die Ultraschall -Erzeugung, zum Beispiel als Marderabwehr oder als Transducer in Abstandswarnern.

Elektromagnetischer Lautsprecher

Funktionsweise, schematisch

Das Konstruktionsprinzip stammt aus der Frühzeit der Audiotechnik . Es wird entweder eine Eisenmembran bewegt, die den Schall direkt abstrahlt (siehe Bild), oder ein von einer Spule umschlossener Eisenstab schwingt vor dem Luftspalt eines Dauermagneten und ist mit einer Papiermembran verbunden.

Typisch war die Eisenmembran-Variante in frühen Kopfhörern und Telefonhörern . Die Papierkegel-Membran-Variante war in Radios gebräuchlich.

Wegen ungenügender Wiedergabequalität (eingeschränkter Frequenzbereich, buckliger Frequenzgang („blecherner“ Klang), prinzipiell hoher Klirrfaktor ) werden elektromagnetische Lautsprecher seit den 1930er-Jahren kaum mehr verwendet. Man fand sie in den 1980er-Jahren noch in Kinderspielzeug.

Plasmalautsprecher

Plasmahochtöner (offen)

Plasmalautsprecher wandeln elektrische Signale ohne Umweg über bewegte Schwingspulen oder Membranen in Schallwellen um, indem ein Plasma oszilliert. Sie erzeugen zwischen zwei Elektroden ein Luftplasma, dessen Größe und Temperatur im Signaltakt amplitudenmoduliert schwingt, und nutzen so die Eigenschaft der Luft, sich bei Erwärmung auszudehnen und bei Abkühlung wieder zusammenzuziehen.

Plasmalautsprecher arbeiten nahezu verzögerungsfrei und liefern einen Frequenzgang bis weit über den Hörbereich hinaus.

Einschränkungen der kugelförmigen Abstrahlung entstehen durch Bauteile, die das Plasma erzeugen und „im Weg“ stehen.

Die Bildung von Ozon ist ein nachteiliger Nebeneffekt. Plasmalautsprecher spielen weiterhin auch kaum eine Rolle wegen der schlechtenelektromagnetischen Verträglichkeit , denn die Entladung wird mit Hochfrequenz angeregt.

Plasmalautsprecher sind nur als Hochtöner verwendbar.

Sonderformen

Horntreiber

Funktionsprinzip;
„A“ = Treiber, „B“ = Hornvorsatz

Hornlautsprecher können auf einem beliebigen Wandlerprinzip beruhen. Hornlautsprecher strahlen Schall nicht direkt, sondern über ein vorgeschaltetes Horn ab. Dies erhöht den Wirkungsgrad, indem es die akustische Impedanz der Membran besser an die Freiluftimpedanz der Luft anpasst.

Horntreiber können zusätzlich mit einer Druckkammer kombiniert werden, diese stellt eine Verengung der Schallführung vor dem eigentlichen Horn dar. Druckkammern steigern den Wirkungsgrad weiter, erhöhen allerdings den Klirrfaktor. Die animierte Grafik stellt einen Horntreiber mit einer zusätzlichen Druckkammer dar.

Horntreiber unterscheiden sich insofern von anderen dynamischen Lautsprechern, als sie für den Betrieb mit einem frontseitig anzubringenden Horn optimiert werden. Sie haben daher unter anderem keinen Montagering zur Fixierung in einer Schallwand, sondern einen (genormten) Anschlussflansch . Ihr Korb besteht aus einer weitgehend geschlossenen Hülle, die sich vor der Membran verjüngt.

Der obligate Hornvorsatz sorgt für eine deutliche Erhöhung des Wirkungsgrades, beeinflusst jedoch auch den Frequenzgang sowie das Abstrahlverhalten.

Im PA-Bereich werden Schallführungen und Hornvorsätze zum Erhöhen des Wirkungsgrades häufig eingesetzt. In der HiFi-Praxis werden Horntreiber nur für die Schallreproduktion vom Mitteltonbereich aufwärts angeboten.

Biegewellenwandler

„Manger“-Wandler in einer Box

Während die Membran bei Konuslautsprechern möglichst steif sein soll, um eine kolbenförmige Bewegung zu gewährleisten, nutzen Biegewellenwandler gerade die Verformbarkeit: Die Wellen breiten sich auf der Membran, konzentrisch vom Ansatz der Schwingspule ausgehend, wie auf einer Wasseroberfläche aus.

Dafür muss zum Beispiel die Sicke – genauer gesagt: die Aufhängung der Membran am Außenrand – anders gebaut werden; der Rand schließt mit einem Wellenwiderstand ab, damit Reflexionen vermieden werden. Die Unterdrückung unerwünschter Partialschwingungen ist neben der geringen Schallausbeute eines der größten Probleme solcher Lautsprecher. Andererseits glänzen sie mit homogener Wiedergabe und breitem Abstrahlverhalten.

Neben den bekannten Flachmembranen, die Josef Wilhelm Manger entwickelte, arbeiten heute auch andere Lautsprecherkonstruktionen nach diesem Prinzip (siehe unten, Abschnitt „Rundumstrahler“).

Von Grenzfällen wie Soundboards ( Flächenlautsprecher ) abgesehen (hier werden Teile einer Zimmerwand durch Exciter – siehe unten, Abschnitt „Sonstige Varianten“ – zum Schwingen gebracht), sind solche Biegewellenlautsprecher ziemlich teuer und werden daher hauptsächlich im hochpreisigen HiFi-Segment angeboten.

Radialstrahler

Lamellen-Radialstrahler

Um der Schallbündelung entgegenzuwirken, strahlen solche Konstruktionen zumindest horizontal (möglichst) omnidirektional ab. In den meisten Fällen wird das jedoch über Gehäuseelemente realisiert, zum Beispiel mit Hilfe von Dispersionskegeln, die man vor konventionelle Wandler montiert. Von sich aus omnidirektionale Lautsprecher sind sehr selten.

Bislang kommen nur Plasmalautsprecher (siehe unten) dem theoretischen Ideal einer kugelförmigen Abstrahlung nahe. Eine immerhin kreisförmige Abstrahlung bieten andere spezielle Lautsprecher, etwa von German Physiks oder MBL . Erstere nutzen die „Rückseite“ einer langgestreckten Konusmembran, die nach dem Biegewellenprinzip arbeitet; bei Letzteren wird ein Lamellenring im Takt des Signals gestaucht .

Ihr Vorteil bei der HiFi-Wiedergabe liegt im gleichmäßigen Abstrahlverhalten, das den Hörer nicht auf einen Punkt im Stereodreieck festlegt. Andererseits werden raumakustische Effekte verstärkt, was die Abbildungspräzision beeinträchtigt: Die von den Zimmerwänden reflektierten, laufzeitdifferenten Schallanteile überlagern sich mit den bereits in der Aufzeichnung enthaltenen Rauminformationen.

Rundumstrahlende Lautsprecher werden nur zur Wiedergabe des Mittel- und Hochtonbereiches eingesetzt, da in der Praxis auch konventionelle Wandler niedrigere Frequenzen bereits annähernd kugelförmig abstrahlen.

Sonstige Varianten

Subwoofer stellen für Bass und Tiefbass spezialisierte Lautsprecherboxen dar, die zusammen mit Satellitenboxen erst das vollständige Spektrum wiedergeben.

Exciter stellen als membranlose Schwingungsanreger [2] eine Sonderform des Lautsprechers dar. Sie werden wie normale HiFi-Wandler von entsprechenden Verstärkern angetrieben, benötigen jedoch ein festes Medium als „Membran“ – das heißt, sie müssen erst an einem Objekt fixiert werden, das sie in Schwingung versetzen. In der Praxis können sie zum Beispiel hinter Wandpaneelen montiert werden, wodurch Teile der Zimmerwand dann als „unsichtbare Lautsprecher“ agieren. [3] Solche Kombinationen arbeiten im Prinzip als Biegewellenwandler . Andere Typen werden – zur Ergänzung des Klangbildes, statt eines Subwoofers – an Sitzmöbel geschraubt, wo sie Körperschall erzeugen und so durch tieffrequente Vibrationen das subjektive Bass-Empfinden des Zuhörers verstärken.

Ultraschallwandler werden unter anderem zur Tierabwehr eingesetzt (siehe weiter oben, Abschnitt „Piezolautsprecher“) oder zu Messzwecken (nach dem Laufzeitprinzip , siehe Echolot und Sonar ), ferner zur Reinigung , Materialbearbeitung und in der Medizin (siehe Sonografie ). Unter Ausnutzung von subharmonischen Schwingungen kann Ultraschall auch zur Wiedergabe hörbarer Frequenzen Verwendung finden, dieses Prinzip ist jedoch kaum praktikabel.

Sogenannte Parabollautsprecher hingegen sind keine eigenständigen Wandler, sondern nutzen nur die Bündelung durch mechanische Reflektoren. Beispiele dafür sind „Soundduschen“ (im Ausstellungsbereich für lokal begrenzte Audio-Information eingesetzt) oder – im militärischen Kontext – Schallkanonen .

Die Bezeichnung Flachlautsprecher wiederum wird in so vielen unterschiedlichen Zusammenhängen gebraucht, dass sie praktisch nichts aussagt. Es können damit ebenso dynamische Wandler mit gerader statt konusförmiger Membran gemeint sein wie per Exciter betriebene Wandelemente (siehe oben) oder Lautsprecher, die statt in Boxen direkt in eine Zimmerwand montiert werden (wodurch ihre Wiedergabecharakteristik annähernd dem Einbau in eine unendliche Schallwand entspricht).

Lautsprecherboxen

Grenzen der Schallreproduktion

Rein akustisch bedingte Wiedergabefehler sind entgegen landläufiger Meinung sehr wohl messbar, und deren Auswirkungen auf das Hörerlebnis sind, soweit es nicht die Aufnahme des Schallereignisses durch das menschliche Ohr betrifft, abschätzbar.

Eine Grundvoraussetzung für gute Audiowiedergabe ist, dass die Lautsprechersysteme elektrisch korrekt an einen geeigneten Audioverstärker mit möglichst geringer Ausgangsimpedanz angeschlossen sind. Die Quelle, etwa der CD-Spieler oder Schallplattenspieler , der Audioverstärker und der Lautsprecher sowie dessen akustische Anpassung an das Boxengehäuse und an die freie Schallausbreitung haben unterschiedliche Einflüsse auf die Wiedergabequalität. Diese Thematik wird kontrovers diskutiert.

Zu einem Hörerlebnis gehören neben der Aufnahme durch das Ohr auch sensorische Wahrnehmungen der Erschütterungen des Körpers über den Boden oder den tieffrequenten Schall. Sie können nur mit Vollkörpersimulationen erfasst werden. Zudem fließen in großem Maße individuelle Hörgewohnheiten, Vorlieben, die aktuelle Befindlichkeit des Hörers und schließlich dessen Gehörzustand in die Beurteilung des Hörerlebnisses mit ein.

Lautsprecherboxen interagieren zudem vielfältig mit dem Abhörraum, daher spielt die Raumakustik in Kombination mit dem Lautsprechersystem eine wesentliche Rolle für das Abhörergebnis.

Lineare Wiedergabefehler

Lineare Wiedergabefehler sind pegelunabhängige Fehler. Sie treten bei allen Schallpegeln auf. Weiterhin entstehen keine im Original nicht vorhandenen Frequenzen. Dieser letzte Punkt ist entscheidend für die Unterscheidung von linearen und nichtlinearen Fehlern. Mathematisch lässt sich durch Additionstheoreme zeigen, dass nur im Falle nichtlinearer Fehler neue Frequenzen im Spektrum entstehen.

Frequenzgang

Lineare Verzerrungen sind etwa Nichtlinearitäten im Amplitudenfrequenzgang, dh, unterschiedliche Frequenzen werden trotz identischen Eingangssignalpegels vom Lautsprecher unterschiedlich laut wiedergegeben. Je nach Art und Ausprägung dieser Nichtlinearitäten führen diese bei der Wiedergabe zu Klangverfärbungen (zu laute Bässe, zu wenig Mitten usw.). Im Idealfall sollte ein Lautsprecher alle Frequenzen im Hörbereich (20–20000 Hz) gleich laut wiedergeben. In der Praxis sind Abweichungen bis ± 0,5 dB für das menschliche Ohr nicht unterscheidbar, Abweichungen bis etwa ± 2 dB, sofern sie nur schmalbandig sind, gelten hörtechnisch als nicht störend. Je breitbandiger diese Verfärbungen sind, desto eher sind sie hörbar und störend. Anhebungen einzelner Frequenzbänder sind besser hörbar und störender als Absenkungen.

Linearer Frequenzgang wird mit Mehrwege- Lautsprecherboxen oder entsprechend breitbandigen Wandlern erreicht. Hörraum und Boxengeometrie sowie die Lautsprecherdämpfung durch den Verstärker und die Dämmung der Box haben neben dem Lautsprecher großen Einfluss auf den Frequenzgang. Abweichungen der Frequenzgänge (Paarabweichungen) der beteiligten Lautsprecher untereinander führen zu Lokalisationsunschärfen und zu Klangänderungen von bewegten Quellen. Letzteres ist besonders bei Videowiedergabe störend. Das ergibt vor allem bei sogenannten Center-Lautsprechern Probleme, weil diese meist anders konstruiert und aufgestellt sind als die zugehörigen Frontlautsprecher.

Die Empfindlichkeit ist unterschiedlich:

  • Fehler vorn sind deutlicher zu hören als hinten.
  • Am empfindlichsten ist das menschliche Ohr gegenüber Links-Rechts-Abweichungen. Vorn-Hinten- oder Oben-Unten-Fehler sind für das menschliche Ohr weniger deutlich wahrnehmbar.

Abweichungen im Bereich 250 Hz bis 2 kHz sind ab 0,5 dB feststellbar, maximale Unterschiede von 0,25 dB sind daher anzustreben, jedoch kaum zu erreichen.

Neben den Verfärbungen auf der idealen Abstrahlachse des Lautsprechers (Hörachse) ist für den Höreindruck jedoch auch entscheidend, wie der Schall abseits dieser Achse abgegeben wird, weil sich nicht immer alle Hörer in der Hörachse befinden können. Idealerweise sollte ein Lautsprecher in jede Raumrichtung alle Frequenzen identisch laut wiedergeben, wobei nur der Gesamtpegel abweichen darf (gleichmäßige Schallbündelung). In der Praxis ist diese Bündelung aber insbesondere im Mittel- und Hochtonbereich oft stark abhängig von der Frequenz, was im Heimbereich durch Verstetigung des Abstrahlverhaltens („Constant Directivity“) vermieden werden sollte. Hier sind Kalottenhochtöner vorteilhaft, denn diese besitzen bei hohen Frequenzen eine wesentlich bessere Rundum-Abstrahlung als Membran- oder Trichter- bzw. Hornlautsprecher.

Im Außenbereich ist man dagegen oft daran interessiert, hohe Frequenzen gerichtet in einem schmalen Raumwinkel abzustrahlen, um deren größere Luftdämpfung bei größeren Entfernungen auszugleichen. Während nahestehende Hörer dann außerhalb des Hauptabstrahlkegels der Hochtonlautsprecher (z. B. Hornlautsprecher) sind, werden entfernt stehende Hörer vom Hauptkegel erreicht und nehmen hohe Frequenzen ausreichend laut wahr. Eine Alternative sind im hinteren Zuhörerraum aufgestellte, gerichtet auf die hinteren Zuhörer abstrahlende zusätzliche Hochton-Lautsprecher. Diese müssen jedoch zeitverzögert angesteuert werden.

Reflexionen bringen im Hallraum sehr große Pegelschwankungen mit sich, die durchaus im Bereich +10 dB bis −40 dB liegen können. Besonders bei höheren Frequenzen ergeben sich durch die Überlagerung von Direktschall und mehrfachen Reflexionen äußerst komplizierte räumliche Schallfelder. Bei Wiedergabe eines Sinustons können diese Pegelunterschiede beim Umhergehen deutlich wahrgenommen werden.

Phasengang

Ein Problem sind Interferenzen zwischen den verschiedenen Schallwegen von Mehrweg-Lautsprecherboxen im Bereich der Trennfrequenzen oder mehreren Boxen, die gleiche Frequenzen wiedergeben. Dadurch kommt es zu ortsabhängigen Verstärkungen und Auslöschungen von Frequenzen durch konstruktive und destruktive Interferenz, was letztendlich zu ortsabhängigen Frequenzgangfehlern führt. Man sollte dabei aber beachten, dass es im Hallraum stets zu solchen Erscheinungen kommt, auch wenn nur ein Lautsprecher betrieben wird.

Das menschliche Gehör ist für Phasendrehungen, wie beispielsweise durch ein Allpassfilter hervorgerufen, relativ unempfindlich. Es gibt jedoch Fälle, bei denen Phasenunterschiede wahrnehmbar sind, beispielsweise in Situationen, bei denen zwei Töne in die kritische Bandbreite fallen. In diesem Fall können die Sinneszellen des Innenohrs mit ihrer Einweggleichrichterwirkung Unterschiede feststellen. Weit bedeutender als die Phasendrehungen sind jedoch die daraus resultierenden unterschiedlichen Gruppenlaufzeiten . In extremen Fällen werden dadurch Impulse in einzelne Wellikel zerlegt, aus einem Konsonanten wie „t“ wird dann so etwas wie „huii“. Das zeitliche Auflösungsvermögen des Gehörs bezüglich des Eintreffens unterschiedlicher Reize bei verschiedenen Frequenzgruppen ist jedoch sehr beschränkt. Gruppenlaufzeitunterschiede bis zu einigen ms sind daher nicht wahrnehmbar. Das bedeutet, dass mehrere Lautsprecher in einer Box eher weniger, der Abhörraum oder mehrere unterschiedlich entfernt stehende Boxen dagegen entscheidend zu den Verfälschungen beitragen.

Impulstreue

Als Impulstreue wird das Vermögen eines Lautsprechers bezeichnet, bei einem impulsförmigen Signal dessen Zeitverlauf mit möglichst wenigen Ein- und Ausschwingvorgängen zu folgen. Dabei handelt es sich im Wesentlichen um tiefe und mittlere Frequenzen, die entstehen, wenn resonante Komponenten (Partialschwingungen auf der Membran, hart aufgehängte Membran insgesamt, Hohlraumresonanzen in der Lautsprecherbox und im Hörraum) zu Schwingungen angeregt werden.

Soll eine Lautsprechermembran einen Impuls erzeugen, schwingen nicht alle Flächenelemente gleichzeitig

Plötzliche Einschwingvorgänge lösen Bewegungen der Lautsprechermembran aus, die wellenförmig nach außen laufen. Dadurch wird noch Schall abgestrahlt, obwohl der Impuls längst zu Ende ist. Im Regelfall ist der Rand nicht mit der korrekten Wellenimpedanz abgeschlossen, daher wird die Welle reflektiert und verlängert den Impuls weiter.

Die Impulstreue wird neben der Lautsprecherqualität (möglichst weiche Aufhängung einer möglichst steifen Membran, großer Koppelfaktor beziehungsweise Wirkungsgrad) und dessen Montage (Boxengeometrie und gute Dämpfung) wesentlich auch durch die möglichst niederohmige Speisung der Schwingspule bestimmt. Ist der Innenwiderstand des Verstärkerausganges und der Widerstand der Lautsprecher-Anschlussleitungen (und einer eventuellen Frequenzweiche ) insgesamt zu hoch, führt der Lautsprecher umso ungedämpfter weitere Schwingungen mit seiner Eigenresonanz aus, die nicht Inhalt des Musiksignals sind. Das Ohr ist jedoch in der Lage, auch wenige einzelne Schwingungen einer gedämpften Schwingung bereits als kurzen Ton zu interpretieren und dessen Tonhöhe zu bestimmen.

Insbesondere Bassreflexboxen liefern schlechte Impulsantworten im Bereich ihrer unteren Grenzfrequenz, da sie auf der Grundlage von Resonanz des Feder-Masse-Systems Luftvolumen in der Box bzw. Luftmasse im Bassreflexrohr funktionieren.

In der realistischen Situation eines normalen Wohnzimmers oder gar eines Raumes mit noch mehr Hall (z. B. leerer Konzertsaal) können die Effekte durch Reflexionen bzw. Hohlraumresonanzen jedoch oft größere und andere Effekte auf die Impulstreue zur Folge haben, als sie durch die Konstruktion des Lautsprechers beziehungsweise der Box verursacht werden. Hier kommen auch Laufzeitunterschiede hinzu, die durch Reflexionen auf verschiedenen Wegen oder mehrere, weit entfernt aufgestellte Lautsprecher verursacht werden und auch die Impulsantwort bei hohen Frequenzen verfälschen und bis zur Unverständlichkeit von Sprache führen können. Effekte durch Mehrfachreflexionen sind nicht Gegenstand dieses Artikels. Hingegen können Laufzeiteffekte, die aus der Wiedergabe mit mehreren, unterschiedlich weit vom Hörer aufgestellten Lautsprechern herrühren, vermieden werden, wenn die Lautsprecher alle in eine Richtung abstrahlen und man sie zeitverzögert entsprechend ihrer Entfernung von der Bühne ansteuert.

Nichtlineare Wiedergabefehler

Nichtlineare Wiedergabefehler sind im Wesentlichen pegelabhängige Fehler. Hauptursache ist die Nichtlinearität des elektromechanischen Motors aus Spule und Magnetsystem. Bei hohen Schallpegeln ist zudem die Schallausbreitung in der Luft nichtlinear, was sich typischerweise bei den Hornlautsprechern für Großbeschallung bemerkbar macht.

Die nichtlinearen Verzerrungen werden üblicherweise als Frequenzspektrum angegeben, weil das Gehör die Nichtlinearitäten weitgehend genauso wahrnimmt. Man sagt, die Nichtlinearität „erzeugt zusätzliche Frequenzen“ – je nach Art und Stärke der Störung unterschiedliche mit verschiedenen Pegeln.

Klirrfaktor bei 95 dB / 100 dB / 105 dB eines passiven 3-Wege-Systems mit zwei Subwoofern, Tiefmitteltöner und Hochtöner
  • Klirrfaktor – Der Klirrfaktor ist die bekannteste und am einfachsten zu messende nichtlineare Verzerrung. Im Hochtonbereich (ab etwa 1 kHz) liegt der Klirrfaktor selbst bei thermischer Grenzbelastung häufig unter 1 %. Der Grund sind die sehr geringen Membranauslenkungen bei hohen Frequenzen. Solche Klirrfaktoren sind zum Beispiel bei Sinustönen noch wahrnehmbar. Die zu Grunde liegende Nichtlinearität macht sich jedoch viel unangenehmer durch Differenztöne bemerkbar. Bei tiefen Frequenzen nimmt die Auslenkung jedoch um Größenordnungen zu und führt zu nichtlinearen Effekten, unter anderem aufgrund nichtlinearer Kräfte der Aufhängung oder insbesondere aufgrund der Tatsache, dass die Tauchspule den Luftspalt teilweise verlässt. Hinzu kommen parasitäre Schwingungen innerhalb der Membran, die ebenfalls zu Oberwellen führen. Im Bild rechts ist dieser Anstieg des Klirrfaktors hin zu niedrigen Frequenzen etwa auf das Zehnfache gut zu sehen. Bei sehr tiefen Tönen bleiben Klirrfaktoren bei Musikwiedergabe oft unbemerkt, bei Sinussignalen treten sie jedoch deutlich zutage, da die Oberwellen im Bereich großer Hörempfindlichkeit liegen. Bei professionellen, transportablen Lautsprechern liegen die Klirrkomponenten selbst bei über 100 dB Arbeitspegel in einem Meter Abstand weit unter 1 %. Auch kostspielige Produkte für den Endkonsumenten können dagegen bereits bei Zimmerlautstärke an sich schon hörbare Verzerrungen aufweisen. Inwieweit die auditorische Qualität eines Lautsprechers wesentlich von den verschiedenen Nichtlinearitäten abhängt, ist eine offene Frage, siehe unter anderem die Arbeiten von Geddes/Lee.
  • Amplituden- Intermodulation – Die gleichen Ursachen, welche die harmonischen Verzerrungen hervorrufen, sind, wie sich mathematisch leicht ergibt, grundsätzlich auch Anlass für Intermodulation. Beim Lautsprecher wirken viele nichtlineare Teile zusammen. Die direkte Ableitung der Intermodulation aus den harmonischen Verzerrungen ist deshalb kaum möglich. Die Darstellung der Intermodulation ist aus dem gleichen Grund sehr schwierig.

Dagegen wird diese Art der Verzerrung bei geringeren Anteilen als beim Klirr schon als störend empfunden. Professionelle Anlagen erreichen beim üblichen Arbeitspegel unter 1 % Differenz- und Summentonverzerrungen. Stärker kompromissbehaftete Konsumlautsprecher erzeugen je nach Größe und Frequenzbereich bei Arbeitspegel auch mehr als 10 %.

  • Frequenz-Intermodulation – Weil sich die Membran zur Erzeugung des Schalls bewegen muss, ändert sich ihre Lage ständig relativ zum Übertragungsmedium. Die ständige Lageänderung wirkt auf die Schallwelle wie eine Modulation der Phase, besser bekannt als Doppler-Effekt . Dieser tritt umso stärker auf, je breitbandiger der Lautsprecher bzw. je höher die Aussteuerung des Pegels ist. Insbesondere hohe Frequenzen, die durch Partialschwingungen der Membran erzeugt werden, unterliegen dabei dem Hub der Basstöne. Der Lautsprecher stellt dann eine abwechselnd auf den Hörer zukommende bzw. sich von ihm entfernende Schallquelle im Maß der momentanen Membranauslenkung dar. Hohe Frequenzen erfahren dabei eine Schwebung (also eine Verstimmung) im Rhythmus der ihr unterlagerten, tieferen Frequenzen, was sich als Rauheit im Klangbild bemerkbar machen kann. [4]
  • Dynamikkompression – Dynamikkompression tritt auf, wenn der Lautsprecher sich seiner Aussteuerungsgrenze nähert, und ist ebenfalls im teilweisen Verlassen des Magnetspaltes durch die Tauchspule oder durch die mechanische Begrenzung der Auslenkung durch die Aufhängung begründet.

Raumakustik

Kleinere Hörräume wechselwirken mit Lautsprechern und erzeugen Klangverfärbungen. Es kommt zu Interferenzen zwischen direktem Schall und reflektiertem Schall, der den Klang verändert. Erst große (ab einigen tausend Kubikmetern) und gut ausgelegte Räume weisen geringe Klangverfärbungen auf.

Für einen bestimmten Punkt im Raum könnten die Verfälschungen durch inverse Filterung beseitigt werden. Allerdings werden die Probleme wenige Zentimeter daneben nicht besser, sondern eher schlimmer. Damit ist klar, dass das Schallfeld eines Aufnahmeraumes auf keinen Fall im normalen Hörraum reproduziert werden kann und dass das Optimieren des Frequenzganges im echoarmen Raum im Falle des normalen Hörraumes relativ uninteressant ist. Diese Effekte treten auch bei anderen Schallquellen auf, etwa bei einem Sprecher oder einem Musikinstrument an Stelle des Lautsprechers. Die Verfälschungen sind immer vorhanden und gehören zur Alltagserfahrung, es ist kein Zufall, dass das Gehör unempfindlich gegenüber solchen Störungen ist.

Korrekturtechniken

Jeder Schallwandler, also der/die Treiber einschließlich aller Elemente des Gehäuses bzw. der Schallführung (im Grunde auch des Hörraums) ist ein System mit verteilten Parametern. Die klassische Vorstellung eines elektromechanischen Systems mit konzentrierten Parametern (Massen, Federsteifigkeiten, Schwingkreisgüten) vermag nur erste Anhaltspunkte einer Simulation zu geben. Zur rechnerischen Betrachtung dienen auch die Thiele-Small-Parameter . Damit eine Optimierung mit den im System verteilten Parametern durchgeführt werden kann, wurden verschiedene Korrekturtechniken entwickelt. Diese lassen sich grob in Steuerungen und Regelungen differenzieren.

Dämpfung durch geringen Speisewiderstand

Impedanz verschiedener Lautsprechertreiber (Visaton PAW46 und Peerless H26TG35-06): Im Bereich der Resonanzfrequenz kommt es Rückwirkungen der Membranbewegungen zu einem Impedanzanstieg, im oberen Bereich durch die Induktivität der Schwingspule. Siehe auch Diagramm mit vier Treibern.

Die einfachste und wichtigste Maßnahme ist die exakte Steuerung über die dämpfende Wirkung des Verstärkerausgangs. Aufgrund der Gegenkopplung sind die meisten Leistungsverstärker eine Regelschleife. Sinkt oder steigt der Momentanwert der Ausgangsspannung infolge einer Rückwirkung vom Lautsprecher, führt die Gegenkopplung den Wert auf denjenigen des Steuersignals zurück. Der Verstärkerausgang stellt für den Lautsprecher idealerweise eine Quellimpedanz des Wertes null dar.

Jeder dynamische Lautsprecher ist vereinfacht ein gedämpftes Feder-Masse-System, das eine Grundresonanz und infolge unterschiedlicher Schwingungsmodi der Membran immer auch Partialschwingungen bei höheren Frequenzen aufweist. Infolge der sich in Betrag und Phase ändernden Impedanz belastet der schwingende Lautsprecher den Verstärker im Vergleich zu einem ohmschen Widerstand anders. So wirkt ein dynamischer Lautsprecher immer auch wie ein elektrischer Generator . Wichtig ist das zumal bei schwach mechanisch bedämpften Lautsprechern im Bereich ihrer Grundresonanz. Die erzeugte Spannung ist oft gegenüber der Speisespannung phasenverschoben. Die auf den Verstärker rückwirkende Spannung wird durch den zumeist sehr geringen Innenwiderstand des Verstärkerausgangs mehr oder weniger kurzgeschlossen, und die Dämpfung des Lautsprechers steigt. Hieraus folgt, dass Lautsprecher, Lautsprecherkabel und Verstärker nicht nur hinsichtlich ihrer elektrischen Leistung dimensioniert werden müssen, sondern dass die Quellimpedanz des Verstärkers und die Impedanz des Kabels (und die vom Lautsprecher her gesehene Impedanz einer eventuellen Frequenzweiche) klein sein sollten. Wichtig ist, dass auch die Impedanz der Schwingspule selbst hier addiert werden muss und der effektiven Dämpfung entgegenwirkt. Aus diesem Grund wird auch mit negativen Ausgangswiderständen von Verstärkern gearbeitet, um den Einfluss der Schwingspulen zu mindern.

Eine Überdämpfung sollte aber nicht stattfinden. So sind Kopfhörer oft bereits mechanisch deutlich bedämpft. Hier können Verstärkerausgänge vorteilhaft durchaus höherohmiger sein, die elektrische Dämpfung also geringer angewendet werden.

Dämpfung durch aktive Regelung

Bewegung der Membran bei sehr hohen Frequenzen (Mode u 03 )

Bei aktiven Lautsprechersystemen gibt es Anordnungen, welche die Bewegung messen, meist nahe dem Antrieb ( Schwingspule ). Dafür sind Lautsprecherchassis mit einem dynamischen, piezoelektrischen- oder kapazitiven Sensor entwickelt worden. Mit dem Signal des Sensors wird versucht, das Antriebssignal geeignet vorzuverzerren. Damit wird zumindest im Bereich des Sensors eine Membranbewegung erzeugt, die dem gewünschten Audiosignal (Schalldruck) besser entspricht. Die Partialbewegungen (an anderen Stellen der Membran) werden dadurch kaum beeinflusst.

Dämpfung durch aktive Regelung der Gesamtmembran

Wellenausbreitung nach Impulsanregung der Membranmitte

Es gibt Versuche, mit einer oder mehreren Messspulen näher am Rand der Membran oder metallisierten Membranoberflächen hinter einem Metallgitter und Messung der Kapazitäts- oder Ladungsänderungen zwischen Membranoberfläche und isoliert befestigtem Metallgitter bessere und genauere Korrektursignale zu gewinnen. Diese einige Zentimeter vom Zentrum entfernten Sensoren liefern wegen der endlichen Geschwindigkeit der Wellenausbreitung in Richtung Rand zeitversetzte Signale, die eine schnelle Regelung unmöglich machen. Eine langsame Regelung im Bassbereich erscheint möglich. Technisch gesehen handelt es sich um eine Regelung mit Totzeit , die immer als problematisch und ungenau gilt.

Eine „Bewegung der Gesamtmembran“ gibt es wegen der Vielzahl an Partialschwingungen nicht und kann deshalb auch nicht „gemessen“ werden. Es bleibt unklar, was genau metallisierte Membranoberflächen hinter einem Metallgitter messen. Es ist physikalisch unmöglich, die Partialschwingungen in ihrer Gesamtheit durch einen geänderten Antrieb der Schwingspule zu unterbinden.

Dämpfung durch Steuerung

Ziel der Membranvorauskorrektur ist, manche Wiedergabefehler des Gesamtsystems zu korrigieren, indem aus dem Eingangssignal und gemessenen Parametern des Systems ein Korrektursignal erzeugt und an einer geeigneten Stelle mit umgekehrtem Vorzeichen zum eigentlichen Audiosignal addiert wird. Der Lautsprecher wird also mit einem vorverzerrten Signal gespeist.

Auch diese Methode kann nicht beliebig große Fehler kompensieren – also aus einem schlechten schmalbandigen Lautsprecher kein HiFi-System machen – und besitzt Limitationen mathematischer Art.

Dämpfung durch Rückkopplung aus dem Schallfeld

Eine Regelung des Schallfeldes kann das Signal einer Schallquelle so beeinflussen, dass die linearen Artefakte für genau einen Ort korrigiert werden. Das führt immer an benachbarten Orten zu verstärkten Abweichungen. Sensor ist ein Messmikrofon in unmittelbarer Nähe der Hörposition. Raumresonanzen sowie andere spezifische Eigenheiten des Hörraumes werden in Bezug auf die Position des Messmikrofons hinsichtlich Frequenzlinearität der Wiedergabe weitgehend ausgeglichen. Hierzu wird zum Beispiel das Frequenzverhalten der gesamten Übertragungskette einschließlich des Hörraums mit einem über das hörbare Frequenzspektrum gleitenden Sinus, einem Rauschen oder mit einem oder mehreren steilflankigen Impulsen eingemessen und die Abweichungen werden mit einem elektrisch einstellbaren Equalizer ausgeglichen. Effekte von Resonanzen auf die Impulstreue und von Echos und Laufzeiten auf den Raumeindruck können jedoch nicht vermieden werden.

Es ist technisch nicht möglich, mit Mikrofonen einen elektro-akustischen Regelkreis inklusive des Verstärkers zu bauen. Dies würde es ermöglichen, analog zur Verstärkertechnik auch die nichtlinearen Artefakte deutlich zu reduzieren. Durch die akustischen Laufzeiten und durch die Phasendrehungen im Lautsprecher und im Mikrofon und vor allem durch die Schalllaufzeit zum Mikrofon entsteht ein äußerst instabiler Regelkreis, ganz ähnlich wie man es von der Aufnahmetechnik beim Mikrofon-Rückkopplungspfeifen her kennt.

Zusammenfassung

Diskussionen und Aktivitäten zur Verbesserung der Wiedergabe befassen sich häufig nur mit den linearen Artefakten. Oben wurde dargelegt, dass bei normalen Abhörsituationen gegenüber diesen Fehlern der Lautsprecher die Effekte durch Interferenzen und Reflexionen im Raum überwiegen, sodass außer in reflexionsarmen Räumen auch gute Boxen keine gute Wiedergabe liefern können – die kammfilterartigen Auslöschungen führen dazu, dass bestimmte Frequenzen, die auf dem Tonträger vorhanden sind, schlecht oder nicht gehört werden können.

Die nichtlinearen Artefakte sind demgegenüber weit irritierender, weil zusätzlich Frequenzen entstehen, die in der Aufnahme nicht enthalten sind. Sie werden maßgeblich durch die Lautsprecher verursacht und nicht wie oft vermutet durch den Verstärker oder andere Übertragungsglieder. Sie sind daher ein wesentliches Qualitätskriterium von Lautsprechern, erklären jedoch nur teilweise deren große Preisunterschiede.

Technische Daten

Typische technische Daten einer Lautsprecherbox können beispielsweise wie folgt aussehen:

  • Bestückung: 250-mm-Tieftöner, 120-mm-Mitteltöner, 25-mm-Hochtonkalotte
  • Nennimpedanz: 4 Ohm
  • Übertragungsbereich: 32 Hz–40 kHz (−6 dB)
  • Linearer Frequenzgang: 38 Hz–21 kHz (±1,5 dB)
  • Kennschalldruck: 86 dB (2 Volt, 1 Meter)
  • max. Schalldruck: 106 dB (Lautsprecherpaar, Peak, 100 Hz–10 kHz, 1 Meter)
  • Übergangsfrequenzen: 450 Hz, 2300 Hz
  • Belastbarkeit nach DIN: 320 Watt Sinus, 480 Watt Musik
  • Abmessungen: 450 mm × 290 mm × 280 mm (H×B×T)
  • Gewicht: 20 kg

Elektrische Eigenschaften

Impedanz

Da ein Lautsprecher mit Wechselstrom betrieben wird, kommt es weniger auf den elektrischen Widerstand im Ruhezustand an, als auf die Impedanz (Wechselstromwiderstand).

Je niedriger die Impedanz, desto höher die Schallleistung , also die Lautstärke des Lautsprechers bei gleicher Spannung . Mit sinkender Impedanz sinkt auch die Spannung, die zum Erreichen der gleichen Lautstärke erforderlich ist, während der Strom sich in gleichem Maße erhöht. Um den erhöhten Strom ohne übermäßige Erwärmung durchleiten zu können, müssen die zum Anschluss des Lautsprechers verwendeten Kabel ebenso wie die Leiterbahnen von Verstärker und Frequenzweiche ausreichend bemessen werden. Verstärker und Frequenzweiche können alternativ auch mit einer entsprechenden Kühlung ausgestattet werden.

Hifi-Lautsprecher werden überwiegend mit 4 oder 8 Ohm Impedanz angeboten, während Kopfhörer oft um die 100 Ohm aufweisen. Bei piezoelektrischen Kopfhörern kann die Impedanz auch mehrere tausend Ohm betragen. Siehe Kopfhörer#Impedanz

Elektrische Belastbarkeit („Leistung“)

Die Belastbarkeit eines Lautsprechers wird durch zwei Effekte limitiert. Zum einen wird wegen des geringen Wirkungsgrades die meiste Energie in Wärme umgewandelt, und zwar im Antrieb. Dadurch kann der Lautsprecher thermisch zerstört werden. Zum anderen kann der Antrieb oder die Membran durch zu große Auslenkungen mechanisch geschädigt werden. Dies tritt vor allem bei den tiefsten zulässigen Frequenzen auf.

Die Angabe einer Sinusleistung (Leistung bei einer festgelegten Frequenz), wie sie zum Beispiel bei Verstärkern üblich ist, ist für die Ermittlung der thermischen Belastbarkeit bei Lautsprechern nicht angebracht, da unter Umständen auch bei geringer Temperatur durch zu große Auslenkungen die mechanische Zerstörung einsetzt. Außerdem sind übliche Musiksignale im zeitlichen Mittel eher einem um 3 dB/Oktave abfallenden Frequenzgemisch ähnlich; siehe 1/f-Rauschen (rosa Rauschen) . Dabei muss man beachten: Die zulässige thermische Leistung wird mit einem rosa Rauschen, begrenzt auf den angegebenen Frequenzbereich , gemessen und als Mittelwert P RMS angegeben. Das bedeutet, ein Hochtöner für den Frequenzbereich 8 kHz bis 16 kHz bekommt von der Maximalrauschleistung durch die Filterung nur ein Hundertstel ab.

Für die mechanische Zerstörung ist dagegen sehr wohl ein Sinussignal relevant. Bei Hoch- und Mitteltönern kann man zu große Auslenkungen meistens am drastischen Ansteigen des Klirrens feststellen, für Tieftöner kann man das Erreichen der maximal zulässigen Auslenkung leicht messen. Leider werden diese Daten nie von den Herstellern angegeben, man kann sie jedoch meistens aus anderen Daten berechnen. Typisch geht bei Hoch- und Mitteltönern durch die Frequenzweichen die mechanische Überlastung mit der thermischen einher. Eine Ausnahme sind Horntreiber. Diese sind für kleine Auslenkungen und große akustische Belastung entworfen. Ein Betrieb ohne diese, also unterhalb der Horngrenzfrequenz oder gar ohne Horn, kann zum sofortigen Ausfall trotz noch unkritischer Temperatur führen.

Für einen wirksamen Schutz von Tieftönern ist sowohl der thermische als auch der Auslenkungsgesichtspunkt zu beachten. Hohe Pegel lassen sich nur sinnvoll darstellen, wenn die Schutzvorrichtung auch die Wärmekapazität in Rechnung stellt. So kann beispielsweise ein Tieftöner durchaus für einige zehn Sekunden mit einer Leistungsaufnahme betrieben werden, die deutlich über seiner Dauerbelastungsangabe liegt. Die Schwingspule braucht Zeit, um sich aufzuwärmen. Die kleineren Antriebe von Hochtönern haben erheblich geringere Zeitkonstanten und bedürfen umso mehr der Vorsicht.

Lautsprecher können nicht durch leistungsschwache Verstärker vor Überlastung geschützt werden: Bei Übersteuerung ( Clipping ) erzeugen diese vor allem ungeradzahlige Harmonische, die bei Mehr-Wege-Lautsprechern zur Überlastung von Mittel- und Hochtöner führen können. Es ist sinnvoll, die Verstärkernennleistung (RMS) höher als die Lautsprecherbelastbarkeit (RMS) zu wählen, da dann die Wahrscheinlichkeit einer Überlastung zumindest geringer ist.

Aus der Angabe einer zulässigen Spitzenleistung kann man – mit dem in den technischen Angaben aufgeführten Wirkungsgrad – einen maximal erzielbaren Schalldruck errechnen. In der Praxis wird der Schalldruck jedoch oft durch Kompression und Verzerrungen auf einen niedrigeren Wert begrenzt, da die Schwingspule den Bereich des homogenen Magnetfeldes verlässt und die Membraneinspannung mechanische Grenzen setzt. Die Angabe einer Spitzenleistung „ PMPO “, wie sie bei Lautsprechern der untersten Preisklasse zu finden ist, folgt keiner geschützten Definition und besitzt keine Aussagekraft.

Wirkungsgrad

Der Wirkungsgrad ist das Verhältnis von abgegebener Schallleistung zu zugeführter elektrischer Leistung. Er kann theoretisch zwischen 0 und 100 Prozent liegen.

Der Wirkungsgrad von typischen Lautsprechern ist erheblich von Baugröße, Verstärkerprinzip und Einsatzzweck abhängig. Er kann weit unter 0,1 Prozent liegen (häufig bei elektrostatischen Lautsprechern), aber auch Werte von 30 bis 40 Prozent erreichen (Hornlautsprecherarrays bei Bühnenbeschallung). Typische HiFi-Lautsprecher liegen im Bassbereich zwischen 0,2 und 1 Prozent. Die restlichen 99,x Prozent werden in Wärme umgewandelt – ein Teil in (passiven) Frequenzweichen , ein Teil direkt in der Schwingspule . Da eine nicht unbeträchtliche Menge an Wärme in der verhältnismäßig kleinen Schwingspule entsteht, kann diese bei fehlenden Vorsichtsmaßnahmen bei einer Überlastung schnell zerstört werden.

Für Lautsprecher wird aber nie der Wirkungsgrad angegeben, sondern der Kennschalldruckpegel bei einer bestimmten zugeführten Spannung. Bei Passivlautsprechern ist diese Spannung meist 2 Volt (vorzugsweise bei Lautsprechern mit einer Nennimpedanz von 4 Ohm) oder 2,83 Volt (bei 8 Ohm, manchmal auch bei 4 Ohm). Die Messung erfolgt nie bei Leistungsanpassung, eine häufig zu findende Angabe von dB/W/m ist neben falschen Assoziationen (1 W: 85 dB, 2 W: 170 dB) auch aus diesem Grund Unsinn. Der Kennschalldruckpegel wird als logarithmisches Größenverhältnis in dB auf einen Norm-Schalldruck von 20 µPa (für Luft-Lautsprecher) bezogen.

Den Kennschalldruck kann man nicht in einen Wirkungsgrad umrechnen, die Fehler übersteigen üblicherweise eine Größenordnung. Es ist schon mal ein guter Richtwert, wenn man weiß, dass bei Normaldruck 1 Watt Schallleistung in alle Richtungen abgestrahlt in 1 Meter Entfernung einem Schalldruck von 109 dB entspricht. Erreicht man 89 dB Schalldruck, hat man es mit 1 Prozent Wirkungsgrad zu tun. So weit, so gut – kommen wir jetzt zu den „Abers“:

  • Lautsprecher strahlen mehr oder weniger gerichtet ab – im Bassbereich weniger, im Hochtonbereich stärker. Das Verhältnis zwischen der abgestrahlten Schallleistung eines in alle Richtungen abstrahlenden Lautsprechers und eines realen Lautsprechers nennt man Bündelungsgrad . Der Wirkungsgrad ist um den Bündlungsgrad zu korrigieren. Ein Bündlungsgrad von 12 dB bei zum Beispiel 10 kHz bedeutet, dass der Wirkungsgrad 16 mal kleiner ist als der Kennschalldruck vermuten lässt. Im Tieftonbereich hängt der Wirkungsgrad außerdem davon ab, ob ein Lautsprecher frei steht (Abstrahlung in den Ganzraum: ) oder für die Wandmontage konstruiert wurde (Abstrahlung in den Halbraum: ).
  • Ein zweiter Punkt ist die erheblich schwankende Impedanz von Lautsprechern je nach Frequenz, zusammen mit der Spannungsspeisung. Eine höhere Impedanz bedeutet eine geringere aufgenommene Leistung, die meist durch einen höheren Wirkungsgrad kompensiert wird.
  • Ein dritter Punkt sind Phasendrehungen der Impedanz, die keine Wirkleistungen aufnehmen.

Ein gut konstruierter Lautsprecher hat eine lineare Übertragungsfunktion zwischen Eingangsspannung und Schalldruck auf der Hörachse bei halbwegs monoton fallendem Bündlungsfaktor.

Der (technisch mögliche) Wirkungsgrad bzw. der Kennschalldruck eines Lautsprechers ist abhängig von verschiedenen Größen:

  • zur Verfügung stehender Platz, verwendete Chassis
  • angestrebte untere Grenzfrequenz
  • Ankopplung an das Schallfeld, Waveguides und Hörner
  • wo erfolgt die Entzerrung des Lautsprechers: aktiv im Kleinsignalbereich vor dem Leistungsverstärker oder passiv nach dem Leistungsverstärker?

Die betrachteten Schallwandler zeichnen sich alle durch einen recht geringen energetischen Wirkungsgrad aus. Dieser liegt hauptsächlich in der fehlenden Anpassung zwischen der elektrischen Impedanz der Schallimpedanz . Zwar spielen insbesondere in der HiFi-Technik andere Kenngrößen (Frequenzverhalten, Verzerrungen) eine wesentlichere Rolle, jedoch kommt dem Wirkungsgrad aus mehreren Gründen eine Bedeutung zu: Ein wirkungsgradschwacher Wandler (z. B. ein Magnetostat oder ein dynamischer Lautsprecher mit einem schwachen Magneten) benötigt beträchtliche Verstärkerleistung, die als Wärmeleistung von der Schwingspule abgeführt werden muss, damit eine Beschädigung der Spule vermieden wird. Erforderliche höhere Verstärkerleistung ist unter anderem bei batteriebetriebenen Anwendungen nachteilig, verursacht ihrerseits Wärme oder erfordert Verstärker mit hoher Effizienz, die nicht immer auch gute Übertragungseigenschaften besitzen.

Eine effektive Kopplung des Lautsprechers an die Luft (z. B. Bassreflexprinzip, große Schallwand, großes Volumen bei geschlossenen Boxen, Exponentialtrichter ) erhöht die Effizienz.

Horn-Lautsprecher auf einem Bahnhof

Allerdings kann die Effizienzverbesserung durch bessere Luftankopplung unter Umständen auch zu einem verzerrten Frequenzgang führen: Ausgeprägte Eigenresonanzen kleiner Boxenvolumina oder des Bassreflexweges führen zu einer selektiven Erhöhung der Lautstärke, aber auch zu einer Verschlechterung der Impulstreue.

Große Auslenkungen verursachen unter anderem bei dynamischen Lautsprechern auch hohe Intermodulationsverzerrungen. Großer Wirkungsgrad und gute Schallwiedergabe werden daher mit großen Lautsprechern (geringere Auslenkung bei gleichem Schallpegel) erreicht. Große Bauformen sind jedoch häufig nicht erwünscht, sie sind teurer oder weisen andere Nachteile auf (z. B. Partialschwingungen der Membran).

Bei der Beschallung zum Beispiel von Bahnhöfen kommt es auf eine gute Sprachverständlichkeit bei großem Pegel an. Oft werden hier Hornlautsprecher oder Druckkammerlautsprecher eingesetzt, die nur den relativ geringen Frequenzumfang der Sprache mit hohem Wirkungsgrad wiedergeben. Deren gerichtete Abstrahlung, insbesondere der hohen Frequenzen (Zischlaute), kann zur Erhöhung der Effizienz, aber auch zur Vermeidung von Laufzeit-Verzerrungen (Reflexionen, mehrere Quellen) genutzt werden, die ansonsten die Sprachverständlichkeit beeinflussen.

Siehe auch

Literatur

  • Anselm Goertz: Lautsprecher. In: Stefan Weinzierl (Hrsg.): Handbuch der Audiotechnik. Springer, Berlin 2008, ISBN 978-3-540-34300-4 .
  • Eberhard Zwicker , Hugo Fastl: Psychoacoustics: Facts and Models. 3. Auflage. Springer, Berlin 2007, ISBN 978-3-540-23159-2 .
  • Manfred Zollner, Eberhard Zwicker: Elektroakustik. 3. Auflage. Springer, Berlin 1993, ISBN 3-540-56600-7 .
  • Frank Pieper: Das PA-Handbuch. Praktische Einführung in die professionelle Beschallungstechnik. 3. Auflage. Carstensen, München 2005, ISBN 3-910098-32-0 .
  • G. Schwamkrug, R. Römer: Lautsprecher – Dichtung und Wahrheit. Elektor Verlag ISBN 3-921608-45-7 .
  • G. Schwamkrug, R. Römer: Lautsprecherboxen – Aufbau – Nachbau – Umbau. Elektor Verlag ISBN 3-921608-51-1 .
  • Cathy van Eck: Between Air and Electricity. Microphones and Loudspeakers as Musical Instruments. Bloomsbury Academic, New York 2017. ISBN 978-1-5013-2760-5

Weblinks

Wiktionary: Lautsprecher – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen
Commons : Lautsprecher – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise

  1. Sehr locker, diese Schweizer , Besuch bei Piega , Brand eins, 19. Jahrgang Heft 08.
  2. Datenblatt ( Memento vom 21. Oktober 2013 im Internet Archive ) (PDF; 357 kB) eines Exciters (Hersteller: Visaton)
  3. Unsichtbare Lautsprecher. In: Audio .
  4. HiFi-Lexikon: Dopplereffekt. fairaudio – Jörg Dames & Ralph Werner Medien GbR, abgerufen am 10. Oktober 2017 .