nuLab, Folge 1: Geschlossenes Bauprinzip gegen Bassreflexgehäuse

[TBien]

Verstehe ich das richtig?
Ein mit einem Bassreflexrohr versehendes Gehäuse funktioniert immer nach dem Feder / Masse Prinzip.

Ja. Genau genommen sind es zwei Feder-Masse-Systeme: Eines, welches durch den Tieftöner gebildet wird, und ein zweites, welches als Helmhortz-Resonator (="Bassreflex") arbeitet, und auf das erste abgestimmt werden muss.

Wenn dieses Rohr undefiniert abgestimmt ist, passiert eigentlich gar nichts, Druckschwankungen heben sich durch phasiges und gegenphasiges Verhalten der Luftbewegung am Reflexrohr und Bewegung der Membran aus.
Folglich wäre selbst eine undefiniert abgestimmte Bassreflexbox im Klirrverhalten besser, als ein geschlossenes Gehäuse?
Erst durch gezieltes Abstimmen auf die Resonanzfrequenz erhalte ich die Tiefbasserweiterung.

Ja, kann man so sagen.

Im geschlossenen Gehäuse haben wir im Prinzip auch ein Feder / Masse Prinzip, alleine schon durch den Treiber, nur in diesem Fall regt die Luft hinter der Membran das eingeschlossene Luftvolumen an, was zu stehenden Wellen führen kann.
Folglich brauche ich im geschlossenen Gehäuse einen höheren Dämpfungsaufwand durch Dämmmaterial etc?
Bzw. im Bassreflexgehäuse wäre zuviel Dämmung sogar schädlich, da ich die Wirkung des Resonators vermindere?
Ich brauche im Prinzip dieses "wabernde" Verhalten zwischen Rohr und Membran.

Nein, stimmt nicht ganz. Der Dämpfungsaufwand ist beim geschlossenen Gehäuse genauso groß wie beim bassreflex-unterstützten Gehäuse, da es in beiden Fällen die gleichen stehenden Wellen im Gehäuseinneren gibt. Man muss jedoch beim Bassreflex-Gehäuse viel eher aufpassen, an welcher Stelle man das Dämmaterial anbringt.
Und ja, zuviel Dämmung kann sich hier eher negativ auf die Wirkung des Helmholtz-Resonators auswirken als beim geschlossenen Gehäuse.

[schlosserrichi]

@TBien
Meines sparsamen Wissens ist es ja auch so, dass dem geschlossenen Gehäuse der Druckausgleich, wie er bei belüfteten Systemen ja durch die jeweiligen Kanäle bewerkstelligt wird, völlig fehlt.
Aufgrund dessen müssen solche Gehäuse bei gleichem Chassis mit wesentlich mehr Innenvolumen ausgestattet werden als belüftete Systeme (Faktor 1,5 war früher mal die Faustformel, wenn ich es recht erinnere).
Dazu kommt noch, dass die Lautsprechermechanik viel mehr Arbeit verrichten muß, um die wesentlich höheren Innenunter- und -überdrücke ausgleichen zu können, was dann freilich in höherem elektrischen Leistungsbedarf mündet.

Anders gesagt, Ihre aus dem Video beispielhafte nuboxx B40 bräuchte für die selbe Bassleistung bei geschlossener Bauweise wohl ein Innenvolumen, welches noch weit größer als das der nuBox 383 wäre, und auch mehr Antriebsleistung.

Und lapidar ausgedrückt, ist der Druckausgleich bei belüfteten Systemen zu groß dimensioniert, hat man einen Lautsprecher, bei dem "kein Druck dahinter" ist; andersrum, nämlich zu klein dimensioniert, bekommt man dagegen ein hörbares "Schnauferl", dem jegliche Kraft fehlt.

Richtig, falsch?

[TBien]

@TBien
Meines sparsamen Wissens ist es ja auch so, dass dem geschlossenen Gehäuse der Druckausgleich, wie er bei belüfteten Systemen ja durch die jeweiligen Kanäle bewerkstelligt wird, völlig fehlt.
Aufgrund dessen müssen solche Gehäuse bei gleichem Chassis mit wesentlich mehr Innenvolumen ausgestattet werden als belüftete Systeme (Faktor 1,5 war früher mal die Faustformel, wenn ich es recht erinnere).
Dazu kommt noch, dass die Lautsprechermechanik viel mehr Arbeit verrichten muß, um die wesentlich höheren Innenunter- und -überdrücke ausgleichen zu können, was dann freilich in höherem elektrischen Leistungsbedarf mündet.

Ja und nein. Beim Chassis mit den gleichen TSP wie der B-40-Tieftöner käme man nie auf die -3dB-Grenzfrequenz von 41 Hz, egal wie groß das Nettovolumen gewählt würde. Die Mechanik des Treibers muss jedoch bei Bassreflex weit mehr Arbeit verrichten als im geschlossenen Gehäuse. Dies zeigten immer wieder Versuche in unserem Labor, als wir mechanische Stresstests von neu entwickelten Chassis durchgeführt haben. Der mechanische Gegendruck auf die Membrane ist speziell bei der Tuningfrequenz des Helmholtz-Resonators extrem hoch.

Anders gesagt, Ihre aus dem Video beispielhafte nuboxx B40 bräuchte für die selbe Bassleistung bei geschlossener Bauweise wohl ein Innenvolumen, welches noch weit größer als das der nuBox 383 wäre, und auch mehr Antriebsleistung.

Ich habe das mal durchsimuliert. Die B-40 bräuchte bei einem Tieftöner mit angepassten TSP für die 41 Hz ca. 50 Liter netto - wenn man den Tieftöner einfach so "durchlaufen" lässt. Mit einem großen Hochpasskondensator vor dem Tieftöner würden aber bereits 20 Liter genügen. In beiden Fällen müsste man aber den Magnetantrieb schwächer gestalten und der Wirkungsgrad wäre insgesamt um 3 dB geringer. Die B-40 hätte dann also 79,5 dB Gesamtwirkungsgrad (bei 1W/1m).

Und lapidar ausgedrückt, ist der Druckausgleich bei belüfteten Systemen zu groß dimensioniert, hat man einen Lautsprecher, bei dem "kein Druck dahinter" ist; andersrum, nämlich zu klein dimensioniert, bekommt man dagegen ein hörbares "Schnauferl", dem jegliche Kraft fehlt.
Richtig, falsch?

Da weiß ich jetzt nicht genau, was sie meinen. Wenn das BR-Rohr im Durchmesser größer dimensioniert ist, muss für die selbe Tuningfrequenz die Länge größer werden (im Verhältnis der größeren Austrittsfläche). Bei einem zu kleinen Rohrdurchmesser kommt es dann zu hörbaren Blasgeräuschen, welche auch mit einem Pegelverlust verbunden sind. Auch wenn die Enden nicht trompetenförmig geformt sind, kann es zu Strömungsverlusten kommen. All diese Nebeneffekte müssen selbstverständlich immer Berücksichtigung finden.

[Wete]

Ist Ihre Frage damit hinreichend beantwortet?

Im Großen und Ganzen ja.
Mir ging es hauptsächlich um diese Darstellung:

Sprungantwort.png

Die Y-Achsen sind mit Pegel beschriftet, Sie sagen, der Pegel ist proportional zur Beschleunigung der Membran, die Darstellung der Beschleunigung müsste also gleich sein, im Video sagen Sie ja auch "Membranbeschleunigung". Nach meinem Verständnis müsste bei einer (idealisiert) unendlich steilen Signalflanke die Membran zwar aprupt auslenken, die Beschleunigung aber doch zunächst stetig zunehmen um dann, wenn die Maximalauslenkung erreicht ist, stetig wieder abzunehmen (inkl. Über-/Unterschwinger). Die senkrechte Flanke irritiert mich da, vielleicht interpretiere ich das Diagramm aber auch falsch?

[Paffi]

Ich häng noch an der "Gruppenlaufzeit" und dem "Impulsverhalten" bzw. dem Unterschied zwischen den beiden Begrifflichkeiten. Ich habe beides bisher mit "Schnelligkeit" assoziiert, aber da war ich vermutlich auf dem Holzweg...

Impulsverhalten war nach meinem Verständnis die Schnelligkeit der Membran (wie schnell reagiert sie auf elektronische Impulse, wie schnell kommt sie in ihre Ausgangsposition zurück).
Gruppenlaufzeit war für mich die Dauer, welche die akustische Information bis zu ihrem Empfänger (Mikrofon) benötigt. Also wenn das Mikrofon am Hörplatz steht, entsprechend länger (und neben der Distanz abhängig von der raumakustischen Umgebung), als wenn direkt an der Membran gemessen, jedoch abhängig vom Impulsverhalten.

Also falsch?

[schlosserrichi]

@TBien
Vielen Dank für Ihre Antwort.
Allerdings bin ich nun mehr verwirrt als vorher, was aber freilich nicht Ihre Schuld ist.
Ihre Darstellung zeigt mir halt schonungslos, dass ich bis dato in der Hinsicht völlig falschen Annahmen hinterhergerannt bin.
Insofern lediglich eine Gegenfrage, und zwar zur Grenzfrequenz von 41Hz bei geschlossener B-40:
Dieser von Ihnen beschriebene Hochpasskondensator würde wohl dazu führen, dass eine solche Box unterhalb der 41Hz fast nicht mehr hörbar wäre, nehme ich an. Ganz im Gegensatz zu den Bassreflexboxen, die zwar unterhalb der Grenzfrequenz deutlich leiser, aber dennoch hörbar (z.B. 36Hz bei -6dB bei der B-40) spielen würden.
Ist zumindest diese meine Annahme richtig?

Unabhängig vom Strangthema:
Sehr beeindruckend übrigens, dass der -3dB-Punkt dieser Kompaktbox lediglich 6Hz über dem der Standbox (!) 483 (eben 35Hz) liegt. Dies noch dazu mit kleinerem Chassis.
Das schreit ja förmlich nach einer Frontreduktion in meinem Wohnzimmer

[TBien]

Nach meinem Verständnis müsste bei einer (idealisiert) unendlich steilen Signalflanke die Membran zwar aprupt auslenken, die Beschleunigung aber doch zunächst stetig zunehmen um dann, wenn die Maximalauslenkung erreicht ist, stetig wieder abzunehmen (inkl. Über-/Unterschwinger). Die senkrechte Flanke irritiert mich da, vielleicht interpretiere ich das Diagramm aber auch falsch?

Vielleicht, ja. Ich hoffe, ich habe diese Frage richtig verstanden. Also: Bei einer unendlich steilen Signalflanke lenkt die Membrane nicht abrupt aus. Die Membranauslenkung s(t) ist ja nicht gleichzusetzen ist mit der Membranbeschleunigung a(t). Dieser Denkfehler wird gerne gemacht, vor allem in der Sekundärliteratur. Wenn die Membranbeschleunigung a(t) abrupt auf den Bezugswert schnellt, dann bedeutet das ja nur, dass ab diesem Zeitpunkt die Membranauslenkung s(t) anfängt, immer weiter zuzunehmen. Wenn Auto abrupt anfängt zu beschleunigen, bedeutet das ja auch nicht, dass es plötzlich anfängt, von einem Ort zum anderen zu springen.

[TBien]

Impulsverhalten war nach meinem Verständnis die Schnelligkeit der Membran (wie schnell reagiert sie auf elektronische Impulse, wie schnell kommt sie in ihre Ausgangsposition zurück).

Nein, es ist eben nicht die Schnelligkeit der Membran, sondern die Schnelligkeit der Beschleunigung der Membran! Das ist etwas anderes. Siehe meinen Beitrag weiter oben.

Gruppenlaufzeit war für mich die Dauer, welche die akustische Information bis zu ihrem Empfänger (Mikrofon) benötigt. Also wenn das Mikrofon am Hörplatz steht, entsprechend länger (und neben der Distanz abhängig von der raumakustischen Umgebung), als wenn direkt an der Membran gemessen, jedoch abhängig vom Impulsverhalten.
Also falsch?

Nein, völlig richtig. Das zeigt sich auch bei der Messung. Misst man in größerer Entfernung, dann sieht man, dass die Gruppenlaufzeit über alle Frequenzen hinweg zunächst einen konstanten Wert (eine Art „Offset“) zeigt, jedoch im Tiefton dann zusätzlich auch noch ansteigt. Das ist etwa so, wie wenn der Tiefton mit tiefer werdender Frequenz etwas „weiter weg“ spielen würde. Jedoch ist dieser Effekt so gering, das man ihn (noch) nicht hört.

[TBien]

Insofern lediglich eine Gegenfrage, und zwar zur Grenzfrequenz von 41Hz bei geschlossener B-40:
Dieser von Ihnen beschriebene Hochpasskondensator würde wohl dazu führen, dass eine solche Box unterhalb der 41Hz fast nicht mehr hörbar wäre, nehme ich an. Ganz im Gegensatz zu den Bassreflexboxen, die zwar unterhalb der Grenzfrequenz deutlich leiser, aber dennoch hörbar (z.B. 36Hz bei -6dB bei der B-40) spielen würden.
Ist zumindest diese meine Annahme richtig?

Leider muss ich Sie enttäuschen, nein, denn es ist genau umgekehrt.
Eine geschlossene Box mit Hochpasskondensator hat unterhalb ihrer Grenzfrequenz eine Steilheit von 18 dB/Oktave. Eine bassreflex-unterstützte Box fällt unterhalb ihrer Grenzfrequenz sogar noch steiler ab, nämlich mit 24 dB/Oktave. Den flachsten Abfall unterhalb der Grenzfrequenz hat eine geschlossene Box ohne Hochpasskondensator (12 dB/Oktave) Dafür benötigt man aber für die gleiche Grenzfequenz auch ca. das dreifache Nettovolumen (und die doppelte Eingangsleistung, da der elektroakustische Wirkungsgrad um 3 dB geringer ist), aber das hatten wir ja schon.

[schlosserrichi]

Leider muss ich Sie enttäuschen, nein, denn es ist genau umgekehrt.
Eine geschlossene Box mit Hochpasskondensator hat unterhalb ihrer Grenzfrequenz eine Steilheit von 18 dB/Oktave. Eine bassreflex-unterstützte Box fällt unterhalb ihrer Grenzfrequenz sogar noch steiler ab, nämlich mit 24 dB/Oktave. Den flachsten Abfall unterhalb der Grenzfrequenz hat eine geschlossene Box ohne Hochpasskondensator (12 dB/Oktave) Dafür benötigt man aber für die gleiche Grenzfequenz auch ca. das dreifache Nettovolumen (und die doppelte Eingangsleistung, da der elektroakustische Wirkungsgrad um 3 dB geringer ist), aber das hatten wir ja schon.

Herrlich
Wenn Sie mir nun noch mitteilen, warum das so ist, sind alle meine Klarheiten beseitigt.
Genauer gefragt, wie kommt es dazu, dass ausgerechnet eine geschlossene Box im Vergleich derart flach abfällt?
Die Frage auch deshalb, da ich bis dato annahm, dass das andere Extrem, nämlich die große Abfallsteilheit der Nubertboxen, eher dem Ausreizen der physikalischen Grenzen geschuldet wäre als dem belüfteten Prinzip an sich.


Davon ab:
Dies ist glaube ich mitunter das, was am Anfang die Leute zu Herrn Nubert gebracht und dort gehalten hat.
Viele Andere stellen zwar auch gute bis hervorragende Produkte her, doch nur die wenigsten werden ihren Kunden erklären, was in ihren Produkten eigentlich drinsteckt und warum sie so funktionieren, wie sie funktionieren.
Wahres Marketing.