Sind Breitbänder optimal?

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Ein Breitbänder ist im Vergleich mit Mehrwege-Konstruktionen eher ein Schmalbänder. Denn er ist zwar ein Minimalphasensystem, aber eines mit einem sehr schmalen quasi-linearen Übertragungsbereich. Und er ist auch - zumindest bei grober Betrachtung - zwar eine Punktschallquelle, aber eine mit oft sehr ungleichmäßigem Abstrahlverhalten. Ein Breitbänder ist aber frei von den üblichen Phasen- und Impulsproblemen, die sonst in den Übergangsbereichen der Chassis auftreten. Einschränkungen gibt es:

  • beim Maximalschalldruck
  • im Hochtonbereich (Grenzfrequenz / Feinauflösung)
  • im Bassbereich (Grenzfrequenz / / Hub / Klirr)
  • bei der Impulswiedergabe (Der Strahlungswiderstandsverlauf bedingt schwache erste Halbwellen im Grundton- und besonders im Bassbereich.)

Breitbänder haben gerade an den Enden des Übertragungsbereichs große Schwierigkeiten. Sie sind keine echten leistungsstarken Basslautsprecher. Der beschränkte lineare Hub und die relativ kleine Membranfläche erlauben selten eine nennenswerte Erweiterung der Basswiedergabe bei tiefen Frequenzen, vor allem nicht, wenn man die Zimmerlautstärke überschreitet.
Die Verwandschaft zu anderen "zeitrichtigen" Konzepten besteht messtechnisch in der zeitsynchronen Spielweise. Innerhalb des Übertragungsbereichs spielt alles auf den Punkt zusammen. Es entsteht das Gefühl von Natürlichkeit beim Hören. Die höchste Empfindlichkeit unseres Hörorgans liegt in der Mitte des Hörspektrums und bei den Transienten und kann daher mit einem Breitbänder sehr gut bedient werden. Dabei endet der nutzbare Übertragungsbereich oft bei deutlich weniger als 10 kHz. Die Amplitudenwerte im höheren Frequenzbereich sind dann nur eine Überlagerung von Membranresonanzen auf den Tiefpass des Chassis, welche nicht durch Filter korrigierbar sind.
Gelegentlich werden Breitbänder mit einem weiteren Hochtöner kombiniert, um die Hochtonwiedergabe zu verbessern. Doch dies ist zeitrichtig prinzipiell nicht möglich, da bei dem chaotischen Amplituden- und Phasenverhalten im oberen Übertragungsbereich eines Breitbändes die Addition und Subtraktion der Schallwellen ebenfalls zufällig und nicht gemäß dem Musiksignal erfolgt. Sogenannte "Superhochtöner" oder angekoppelte Bässe zerstören die Eigenschaft der Punktschallquelle, sofern diese nicht schon durch Partialschwingungen eingeschränkt wird.

Myro.jpg

Wild Thing

Breitbänder haben meist nicht nur einen starken Antrieb, sondern auch sehr leichte Membranen. Daraus resultiert der angegebene, sehr hohe Wirkungsgrad bei einer bestimmten Frequenz. Über die gesamte Bandbreite betrachtet, fällt der Wirkungsgrad aber bereits deutlich geringer aus! Hoher Wirkungsgrad durch oftmals kurze Schwingspulen und leichte Papiermembranen führt außerdem zu nichtlinearem Hub mit starken Verzerrungen und membranbedingt zu frühzeitig ungleichmäßigem Abfall der dynamischen Phase.
Leichte Membranen sind auch nicht sehr steif, damit entstehen die sogenannten Partialschwingungen. Sie sind das Resultat partieller Membranschwingungen, bei denen die Membran in viele kleine Teilflächen zerfällt, die jede für sich schwingen. Sie besitzen alle jeweils ihr eigenes akustisches Zentrum. Es ist also kein reiner Punktstrahler. Aufgrund dieser auf der Membran verteilten akustischen Zentren, die zudem noch zeitlich variieren, werden zeitversetzte, chaotische Schalladditionen und -subtraktionen erzeugt, welche als Interferenzen zu Unebenheiten im Frequenzgang führen.
Flachmembranlautsprecher wie in der Myro Spirit IV eignen sich noch am ehestens für eine breitbandige Anwendung. Die Resonanzerscheinungen liegen im oberen Hochtonbereich und werden von den Zuhörern oft "nur" als lebendige Höhen wahrgenommen. Dafür überwiegen die Vorteile einer viel tieferen Ankopplung an die Mitteltieftöner als bei den üblichen Hochtönern, was für ein gutmütigeres vertikales Abstrahlverhalten des Gesamtsystems sorgt.

Ess ps61.jpg
ESS PS-61

Das Einschwingen
Ein Breitbänder vereint die Eigenschaften von Hoch- und Tieftönern. Sein Einschwingverhalten wird damit von einem Hoch- und einem Tiefpass an der unteren und oberen Grenzfrequenz bestimmt. Die Einschwingverzerrungen sind damit ebenso vorhanden wie bei getrennten Hoch- und Tieftönern.

Ein zeitrichtiger Lautsprecher sollte einen schnell einschwingenden Hochtöner haben, der bereits die erste Halbwelle korrekt reproduzieren kann. Dies erfordert eine hohe Resonanzfrequenz. Bisher bieten die Accuton Diamanthochtöner die besten Eigenschaften. Der Breitbänder verhält sich aber umgekehrt. Betrachtet man seinen Frequenzgang, so sieht man neben einem recht glatten Verlauf im Mitteltonbereich zu zunehmende Welligkeit im Hochtonbereich. Das sind Resonanzen, welche den Hochtonpegel erzeugen. Wie bei allen Resonanzen handelt es sich um unmodulierten Schall, der keine Musikinformation enthält. Breitbänder geben daher im Hochton kaum Musik wieder, sondern ein chaotisch erzeugtes Frequenzgemisch. Die für die Musik vorhandene Nutzbandbreite ist also sehr viel geringer als der Frequenzgang angibt! Entsprechend hat man den Eindruck, dass es zwar nicht an Hochtonpegel, aber an Auflösung fehlt. Es ist anzumerken, dass im Datenblatt dargestellte Frequenzgänge oft geglättet wurden, die Welligkeit bei der realen Messung also noch deutlich stärker ausfällt. Aufgrund der Trägheit der Membran und der Entstehung von Hochtonresonenzen ist im Hochton mit einer sehr schlechten Reproduktion der ersten Wellenfront rechnen.
Für den Tiefton fehlt es hingegen an der nötigen Membranfläche. Im Einschwingen wird aus dem Breitbänder also ein Chassis, das nur in einem schmalbandigen Bereich eine korrekte Reproduktion liefert.

Abstrahlung unter Winkel
Für Zeitrichtiges Hören im Raum sind nicht nur der Direktschall, sondern auch die Reflexionen an den Seitenwänden relevant. Denn auch Reflexionen sind von unterschiedlicher Authentizität und tragen ihren Teil zum Klangerlebnis bei. Breitbänder sind außerhalb der Achse in der Regel aber extrem nichtlinear und daher gibt es auch keine zeitrichtigen Reflexionen im Raum. Mit Filtern sollte man nur Nichtlinearitäten korrigieren, die nicht nur unter bestimmten Winkeln auftreten. Es gibt viele Resonanzen, die zum Beispiel auf Achse zu extremen Überhöhungen führen, aber unter einem Winkel, z.B. 30 Grad, eine Senke ausbilden, weil die Partialschwingungen sich unter diesem Winkel auslöschen. Gerade bei Chassis, die in ihrem oberen Übertragungsbereich offen betrieben werden, also bei Breitbändern, zeigen sich diese Probleme deutlich. Und sie werden auch nicht durch den Schallanteil eines Hochtöners überdeckt. Wenn Membranresonanzen den Frequenzgang bei höheren Frequenzen ausmachen und diese vor allem aus Partialschwingungen bestehen, dann funktioniert die Zeitrichtigkeit unter Winkel nicht.


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