Nuberts mit Superhochtöner?

[Frank Klemm]

Hallo Frank,

in diesem Zusammenhang eine Frage an dich: In den 80ern waren Dreiwegboxen mit Tieftöner, Kalotten-Mitteltöner und Kalotten-Hochtöner recht verbreitet, Kalotten-Mitteltöner sind heute aber eher selten geworden. Was könnten die Gründe hierfür sein?

Stichwortsammlung:

Die Tieftöner sind deutlich besser geworden (Membranmaterialien, Computersimulation der Wellenausbreitung auf der Membran).
Die Hochtöner sind dank moderner Klebetechnik und auch durch Ferrofluid belastbarer geworden und haben dank NbFeB einen höheren Wirkungsgrad. Weichen können einfacher optimiert werden (Computersimulation).
Antriebssysteme snd deutlich linearer geworden (Computersimulation, bessere Ferromagnetika).
Kostenfrage (Kalottenmitteltöner sind verhältnismäßig teuer).
Vermeidung von Intermodulation (heutige Chassis schaffen z.T. den 4- bis 5-fachen Hub wie damals, so daß das unkritischer geworden ist).
Teilweise der Zeitgeist (je mehr Chassis, um so besser sind die Chassis an ihr Arbeitsbereich angepaßt).

Teilweise waren Vierwegekonstruktionen in den 80er im Einsatz, wo heute Zweiwegesysteme verwendet werden.
In der Funktechnik (Zeitschrift, die nicht mehr existiert) waren einige solcher Konstruktionen beschrieben.
Jedes Chassis arbeitete auf gerade reichlich zwei Oktaven. Die Weichen waren meist ziemlich einfach gestrickt.

BTW gibt es immer noch diese klassischen Dreiwegekonstruktionen bei K&H.
Auch im Urlaub habe ich solche Konstruktionen häufig in Kneipen! rumstehen sehen.

[OL-DIE]

Hallo Frank,

vielen Dank für deine sachkundige Antwort. Das sind einleuchtende Argumente. Ich wünsche dir noch einen schönen Tag!

Gruß
OL-DIE

[US]

Hallo Ol-die,

deine Frage zur Akzeptanz von Kalottenmitteltönern ist durchaus zu erweitern auf Mitteltöner generell.
Warum gibt es heute kaum mehr gute Mitteltöner?

Hr. Nubert führte einmal die Problematik der sich gegenseitig beeinflussenden Weichenzweige bei "echten" Dreiwegern an; also Lautsprechern, bei denen der Mitteltöner nur rund 3 Oktaven überträgt. Dies betrifft allerdings nur passive Schaltungen.

Ich denke aber, daß noch ein weiterer Punkt momentan gegen kleine Mitteltöner spricht: Aufgrund der kleinen Membranfläche besitzen diese ein außerordentlich gutes Abstrahlverhalten bis zur Trennfreqeunz zum Hochtöner.
Eine 50mm-Kalotte läuft bis gut 3000 Hz einwandfrei, ohne Abfall der Amplitude unter Winkeln.
Bei Ankopplung eines üblichen Hochtöners bei 3kHz stellt sich damit im gesamten Mitteltonbereich und Hochton (bis 8kHz) ein ausgesprochen neutrales Diffusfeldverhalten ein.
Nicht jedermanns Sache; denn gerne wird der Präsenzbereich etwas zurückgenommen, um den Klang etwas zu soften. Durch die üblichen 17cm-TMT gelingt das sehr gut, wenn diese bis 3kHz hochgezogen werden.
Trotz linearem Freqeunzgang bleibt so die Neutralität aber leider auf der Strecke.

So weit ich es beurteilen kann, werden die Nubert-Hochtöner aus diesem Grund auch so tief wie möglich angekoppelt.

Gruß, Uwe

[G. Nubert]

Hallo,

Drei-Wege-Boxen können bei extremen Lautstärken im Vergleich mit Zwei-Wege-Boxen Vorteile im Klirrverhalten haben und ein "konsequenteres" Bündelungsmaß aufweisen (das aber nicht immer als "klanglich besser" empfunden wird).

Es gibt aber noch ein Argument (vielleicht das wichtigste überhaupt?) gegen Mitteltöner in HiFi-Boxen, das in diesem thread noch nicht angesprochen wurde.

Mir sind die unterschiedlichsten Meinungen zur Hörbarkeit von "group delay" und Phasendrehungen bekannt.
Trotzdem gibt es einen gewissen Konsens darüber, dass irgendwo oberhalb 1 kHz oder 1,5 kHz die "Sensibilität" des menschlichen Ohres gegenüber diesen (überwiegend) von den Frequenzweichen erzeugten "Störungen" gegen null geht. (Zumindest bei Weichen, die nicht steiler als 24 dB/okt trennen.)

Das heißt also, dass eine saubere Trennung zwischen zwei Chassis oberhalb 1,5 kHz in diesen Punkten klanglich "unschädlich" ist.

Bei typischen 3-(oder Mehr-)Weg-Boxen liegt aber die Trennfrequenz in einem Bereich, wo diese Problematik zumindest im Direktvergleich (bei allen Passiv- und Aktiv-Boxen ohne FIR-Filter-DSP) eindeutig nachteilig hörbar ist. Hier geht es seltsamerweise nicht nur um "Homogenität" und "Plötzlichkeit", sondern auch um Effekte, die man in die Kategorie "Näseln" einsortieren muss.

Diese Effekte sind durch den Einsatz von DSP-Technik im Direktvergleich "hörtechnisch nachweisbar":

Wenn man bei einer gut gemachten Zweiwege-Box mit z.B. 2 kHz Trennfrequenz (durch ein DSP-System mit FIR-Filtern) das "group delay" zwischen 250 und 20000 Hz linearisiert, ohne in den Frequenzgang einzugreifen, gibt es keine eindeutige Verbesserung des Klanges.
Wenn man das aber bei einer Drei-Wege-Box mit Trennfrequenzen bei 500Hz und 3 kHz macht, verbessert sich der Klangeindruck deutlich hörbar. - "Gehässigerweise" kann man sagen, dass diese Drei-Wege-Box mit FIR-Filter Linearisierung dann zu einer guten Zwei-Wege-Box "aufschließt".
Bei relativ schlechter Raum-Akustik kann man durch das konsequentere "Bündelungsmaß" damit Zwei-Wege-Boxen auch klanglich überholen.

Diese "3-Weg-Signalverzögerung" beträgt bei einer Passiv-oder Aktivweiche mit 24 dB/oct bei 500 Hz Trennfrequenz etwa 0,9 bis 1,1 ms (vom Tiefbass-Bereich bis 500 Hz).
Das heißt also, dass Signale unter 500 Hz um etwa 30 bis 35 cm "Schall-Weg" verzögert werden, was durchaus nachteilig hörbar ist. In Vergleichstests konnte das sofort heraus gehört werden und die Trefferquote betrug annähernd 100%.

Vielleicht gibt es ja auch Fälle, wo das höhere und konsequentere Bündelungsmaß von 3-Weg-Boxen in Räumen mit schlechter Akustik klanglich eine größere Bedeutung hat als die Auswirkungen dieser Laufzeit-Nachteile.

Das heißt also, dass sich (meiner Meinung) die wichtigsten Drei-Wege-Nachteile wohl nur durch den Einsatz größerer DSP-Systeme verhindern lassen.

Gruß, G. Nubert

[Frank Klemm]

Mir sind die unterschiedlichsten Meinungen zur Hörbarkeit von "group delay" und Phasendrehungen bekannt.
Trotzdem gibt es einen gewissen Konsens darüber, dass irgendwo oberhalb 1 kHz oder 1,5 kHz die "Sensibilität" des menschlichen Ohres gegenüber diesen (überwiegend) von den Frequenzweichen erzeugten "Störungen" gegen null geht. (Zumindest bei Weichen, die nicht steiler als 24 dB/okt trennen.)

Das heißt also, dass eine saubere Trennung zwischen zwei Chassis oberhalb 1,5 kHz in diesen Punkten klanglich "unschädlich" ist.

Bei typischen 3-(oder Mehr-)Weg-Boxen liegt aber die Trennfrequenz in einem Bereich, wo diese Problematik zumindest im Direktvergleich (bei allen Passiv- und Aktiv-Boxen ohne FIR-Filter-DSP) eindeutig nachteilig hörbar ist. Hier geht es seltsamerweise nicht nur um "Homogenität" und "Plötzlichkeit", sondern auch um Effekte, die man in die Kategorie "Näseln" einsortieren muss.

Die Probleme mit der Gruppenlaufzeit kann ich nicht nachvollziehen.

Ich hatte Ende der 90er Jahre mal (Selbst-)Versuche betreffs Hörbarkeit von Phasenfehler durchgeführt.
Am einfachsten waren diese über Kopfhörer bei Verwendung von synthetischen Signalen zu hören.
Bei Musik und Sprache war die Hörbarkeit dieser Phasenfehler deutlich schwächer ausgeprägt, auch bei Verwendung von Lautsprechern war die Wahrnehmungsschwelle deutlich höher.

Als Signale wurden kurze Gauss-Bursts verwendet. Die Tests wurden zwischen 100 Hz und 5 kHz durchgeführt.

U(t) = sin (wt) * exp (-a*t*t)

a wurde so gewählt, daß die -6 dB-Punkte im Leistungsspektrum bei etwa f +/- 1,2 * ERB(f) lagen, was in Versuchen die größte Empfindlichkeit ergeben hatte.

Die Empfindlichkeit sinkt zwar mit steigender Frequenz, aber ich konnte keine größeren Sprünge oder Inhomogenitäten der Empfindlichkeit feststellen. Bei der Verwendung von gemäßigten Filtern (kein Tschebyschew) sollten die Fehler der Gruppenlaufzeit bei Filtern 2. oder 3. unhörbar bleiben.
Problematisch wird das Ganze erst weit unterhalb von 1 kHz. Dort fällt die Empfindlichkeit gegenüber Laufzeitfehlern nicht mehr so stark ab und es können schon Filter 2. Ordnung hörbar werden.

Diese "3-Weg-Signalverzögerung" beträgt bei einer Passiv-oder Aktivweiche mit 24 dB/oct bei 500 Hz Trennfrequenz etwa 0,9 bis 1,1 ms (vom Tiefbass-Bereich bis 500 Hz).
Das heißt also, dass Signale unter 500 Hz um etwa 30 bis 35 cm "Schall-Weg" verzögert werden, was durchaus nachteilig hörbar ist. In Vergleichstests konnte das sofort heraus gehört werden und die Trefferquote betrug annähernd 100%.

Was ist bei einer Trennung zwischen Tief- und Mitteltöner mit 12 dB pro Oktave?
Wenn man Zweiwegesysteme mit Dreiwegesystemen vergleicht, sollte man vielleicht nicht gerade eine 12 dB-Zweiwege- mit einem 24 dB-Dreiwege-System vergleichen und dann das 24 dB-Dreiwege-System wegen wahrnehmbaren Phasenverzerrungen als schlecht hinstellen.

Die O-500C weist übrigens Laufzeitfehler von knapp 2 ms im Bereich um die 500 Hz auf, die laut akribischen Hörtests unhörbar sind.

[AH]

Hallo,

zur Hörbarkeit von Phasenverzerrungen siehe z.B. folgende Dissertation an der RWTH Aachen:

D. Leckschat, Verbesserung der Wiedergabequalität von Lautsprechern mit Digitalfiltern, Aachen, 1992.

Leckschat fand im reflektionsarmen Raum eine Hörschwelle von 2ms Gruppenlaufzeitverzögerung im Bereich mittlerer Frequenzen. Demnach sind die Laufzeitverzerrungen eines Filters 4. Ordnung bei 500Hz noch unkritisch.

Beim genannten K+H O500C liegt ein Filter 8. Ordnung (520Hz) vor, welches auf Knopfdruck linearphasig gemacht werden kann. Bei kritischen Signalen (z.B. Applaus) konnte ich geringfügige Unterschiede festmachen, bei Musik sind aber die Laufzeitverzerrungen sogar eines Filters 8. Ordnung bei 520Hz kaum hörbar.

Lautsprecherbau ist immer ein Kompromiß und meines Erachtens bzw. meiner Erfahrung überwiegen die Vorteile der Einfügung eines dritten Weges (Diffusfeld-Frequenzgang, nicht-harmonische Verzerrungen) dessen Nachteile (Laufzeitverzerrungen) bei weitem.

Da im Hause Nubert die Philosphie vertreten wird, den Hörraum in die Wiedergabe einzubeziehen, ist meines Erachtens ein möglichst perfekter Diffusfeld-Frequenzgang die Grundvoraussetzung hierfür. Dies ist mit einem Zweiwegesystem schwer zu erreichen, wenn man auf Waveguides zur Anpassung der Richtcharakteristik des Hochtöners an den Tiefmitteltöner verzichten möchte.
Meine eigenen aktiven Dreiwegesysteme nutzen eine "quasi unendliche" Schallwand sowie Kalottenmitteltonstrahler und weisen daher bis ca. 6,5kHz einen sehr ausgewogenen Diffusfeld-Frequenzgang auf. Die Klangfarbe im Hörraum ist deutlich unverfärbter (viel heller), als bei "Box" Lautsprechern, besonders, wenn diese aufgrund von Zweiwegebauweise zusätzlich selektiv die Mitten bündeln.

Ob die richtigere, hellere "mittenreichere" Klangfarbe von der Mehrzahl der normalen Käufer goutiert wird, steht auf einem anderen Blatt. Wenn man sich die Konstruktionen technisch hochkompetenter Anbieter (z.B. Canton) ansieht, dann fällt eine bewußte selektive Bündelung der oberen Mitten auf. Dabei werden zwei 180er Tieftmitteltöner parallel als D´Appolito-Anordnung bis 3,2kHz! betrieben. Früher gab es bei Canton auch Boxen mit 50mm-Kalottenmitteltönern, deren Freifeld-Frequenzgang dann eine Mittensenke aufwies. Dies bezeichnete man in Anbetracht der geographischen Lage des Herstellers als "Taunussound". Dieser Sound wird heutzutage eleganter bei gleichzeitig einwandfreiem Freifeld-Frequenzgang als "Diffusfeld-Taunussound" durch selektive Bündelung im Mitteltonbereich realisiert. So hat der Kunde alles, was er will: "Zisch Bumm Sound" bei gleichzeitig "linealglattem" Frequenzgang. Und eine gewisse Pseudoräumlichkeit (siehe richtungsbestimmende Blauertsche Bänder) kommt auch noch hinzu, die den sterilen Pop-Produktionen ein wenig Natürlichkeit verleiht.
Ein von mir geschätzter Chassis-Konstrukteuer sagte einmal: Früher waren die Höhen in Mode, heute sind die Bässe in Mode, nur die Mitten - die waren noch nie in Mode.


Gruß

Andreas

[US]

Ein von mir geschätzter Chassis-Konstrukteuer sagte mir einmal: Früher waren die Höhen in Mode, heute sind die Bässe in Mode, nur die Mitten - die waren noch nie in Mode.

Hallo Andreas,

doch; in den 50ern zur Zeit der Musiktruhen und Dampfradios waren deren Breitbänder sehr "mittig", was je nach Programmaterial nicht schlecht klang.
Leider hat mein Röhrenradio letztens den Geist aufgegeben

Bzgl. der Laufzeitverzögerungen habe ich keine systematischen Untersuchungen gemacht. Hierzu hätte ich selektiv den Mitteltonbereich hören müssen.
Bei einfachem Umschalten zwischen linear- und minimalphasig bei der O500 konnte ich bei Musikmaterial z.T sogar im Baß nur geringe Unterschiede ausmachen. Bei manchen Titeln wars zugegebenermassen aber schon deutlich.

Die von dir beschriebene helle, transparente Klangfarbe bei Systemen mit kleinem Mitteltöner bei sinnvoller Trennung, möchte ich auch nicht mehr missen.

Gruß, Uwe

[AH]

Hallo Uwe,

das kann ich bestätigen. Bei akustisch erzeugter Musik oder Sprache versagt so mancher hifi-LS gegen ein gut konstruiertes Kofferadio (gemeint sind ältere Modelle aus deutscher Fertigung).

akustisch erzeugte Musik und Sprache = fast nur Mitten

In diesem Fall ist es nicht so schlimm, wenn ein LS unter 100Hz oder oberhalb 4kHz versagt, während sich selbst geringfügige Schwächen im Mitteltonbereich subjektiv sehr negativ auswirken.

Ursprünglich hatte ich z.B. geplant, die 76mm-Gewebekalotte von 550Hz bis 2,8kHz einzusetzen, also den Tieftöner bei ka = 1 und den Mitteltöner bei ka = 2 zu trennen, aber die Trennung bei 2,8kHz klingt bereits etwas "dumpf". Eine einwandfreie Klangfarbe (d.h. einwandfreier Diffusfeld-Frequenzgang) stellte sich erst bei Trennung in der Nähe von ka = 1,5 (2250Hz) ein, wo der Mitteltöner noch nicht richtet.

Die Laufzeitverzerrungen im Tieftonbereich fallen meiner Erfahrung nach insbesondere bei elektronisch erzeugten Bässen ins Gewicht. Akustische Baßerzeuger sind - mit Ausnahme von Percussion - von Natur aus bereits recht "langsam", da es sich meist um Resonatoren mit hoher Güte handelt. Da der O500 auf 30Hz getunt ist, stellen sich auch ohne Laufzeitentzerrung recht maßvolle Laufzeitverzerrungen im eigentlichen Nutzbereich oberhalb 40Hz ein, so daß die Laufzeitentzerrung bei der meisten Musik nicht mehr viel bringt. Manche Pop-Produktionen (z.B. die Madonna-Alben "music" oder "ray of light") machen jedoch erst mit einem "schnellen" Baß wirklich Spaß

Gruß

Andreas

[Frank Klemm]

Wenn man sich die Konstruktionen technisch hochkompetenter Anbieter (z.B. Canton) ansieht, dann fällt eine bewußte selektive Bündelung der oberen Mitten auf. Dabei werden zwei 180er Tieftmitteltöner parallel als D'Appolito-Anordnung bis 3,2 kHz! betrieben.

Die Konstruktionen mit 2x 180 mm Tiefmitteltöner arbeiten nicht als D'Appolito,
der untere Tieftöner wird schon im Grundtonbereich abgekoppelt.

Das Abstrahlverhalten hat sich spätestens seit der Canton Ergo 200/700/900/1000/1200-Serie
deutlich verbessert, der Diffusfeld-Einbruch im 2 kHz-Band liegt um die 2 dB und liegt damit
im Spitzenfeld. Die Vorgänger waren mit ca. 5 dB deutlich schlechter.
Siehe http://www.hunecke.de/calculator/hifi/r ... k-hifi.htm (Java muß eingeschaltet sein).

Früher gab es bei Canton auch Boxen mit 50mm-Kalottenmitteltönern, deren Freifeld-Frequenzgang dann eine Mittensenke aufwies. Dies bezeichnete man in Anbetracht der geographischen Lage des Herstellers als "Taunussound". Dieser Sound wird heutzutage eleganter bei gleichzeitig einwandfreiem Freifeld-Frequenzgang als "Diffusfeld-Taunussound" durch selektive Bündelung im Mitteltonbereich realisiert. So hat der Kunde alles, was er will: "Zisch Bumm Sound" bei gleichzeitig "linealglattem" Frequenzgang. Und eine gewisse Pseudoräumlichkeit (siehe richtungsbestimmende Blauertsche Bänder) kommt auch noch hinzu, die den sterilen Pop-Produktionen ein wenig Natürlichkeit verleiht.

Kenne diese Zeiten nicht. Die ersten Boxen von Canton, die ich kenne, sind die
Karat 920 und 930. Vorher war mir nur VEB Musikelektronik Geithain bekannt.

[AH]

Hallo,

Die Konstruktionen mit 2x 180 mm Tiefmitteltöner arbeiten nicht als D'Appolito,
der untere Tieftöner wird schon im Grundtonbereich abgekoppelt.

darauf habe ich keinen Hinweis gefunden. Bei der Ergo-Serie läuft nur ein 180er bis 3,5kHz, darauf bezog ich mich jedoch nicht. Bei der Karat-Serie mit Seitenbaß laufen zwei 130er oder 180er bis 3,2kHz parallel (Herstellerangabe).

Im Moment habe ich noch Zweifel an der Ehrlichkeit der Daten bei Hunecke, da z.B. das Modell Ergo 92 in etwa so aussieht, wie man es von der Konstruktion erwarten sollte, nicht jedoch z.B. das Modell Ergo 700.
Ich nehme an, Du gibst einfach einen Raum mit starkem Diffusfeld und halbwegs frequenzneutraler NHZ ein und schaust auf die Abweichungen zwischen Freifeldfrequenzgang und Frequenzgang im Raum (so habe ich es eben gemacht). Der Diffusfeld-Frequenzgang oder das Bündelungsmaß der LS scheint nicht direkt zugänglich.

Gruß

Andreas