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Frage zu 1-Weg-Lautsprechern

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Willi.E
Stammgast
#1 erstellt: 23. Jun 2014, 18:11
Guten Tag Leute,

ich habe da eine wahrscheinlich etwas dämliche Frage.

Also, bei mir zuhause habe ich eine kleine Komplettanlage und die hat eben 1-Weg-Lautsprecher. Ich glaube da ist nur ein Mitteltöner drin, ich weiß es nicht. Auf jeden Fall liegt der Frequenzbereich bei 80 ~ 20000 Hz und hier kommt die Frage.
Wie kann ein 1-Weg-Lautsprecher solche hohen Frequenzen abspielen?
Also ganz tiefe gehen ja nicht, das wundert auch nicht, da es kleine Lautsprecher sind.
Aber wie kommen die Lautsprecher zu solchen Höhen?
Passat
Moderator
#2 erstellt: 23. Jun 2014, 22:31
Hohe Frequenzen sind auch für große Lautsprecher kaum ein Problem.
Das Problem ist eher die Bündelung.
Je höher die Frequenz, desto weniger breit strahlt ein Lautsprecher ab.
Und je größer ein Lautsprecher, desto früher setzt diese Bündelung ein.

Grüße
Roman
Mickey_Mouse
Inventar
#3 erstellt: 24. Jun 2014, 14:31
mit der Bündelung hat Roman auf jeden Fall schon mal Recht!
Allerdings ist hier auch die Frage, wie "schlimm" das denn überhaupt ist?!? Wenn man die LS z.B. auf dem Schreibtisch am Computer verwendet und ordentlich ausrichtet (da sitzt man ja meist sehr fix an einem Punkt), dann ist das kein so großes Problem. Im Gegenteil, es kommt halt in erster Linie Direkt-Schall am Ohr an und nicht noch viele Reflexionen von den Seitenwänden oder anderen "reflektierenden" Flächen, die von breit abstrahlenden LS angestrahlt werden.

Eine andere Frage ist dann aber auch noch, wie die Angabe 80-20.000Hz zustande kommt. I.d.R. wird der Punkt angegeben, bei dem der Pegel um -3dB abgefallen ist. Allerdings legen das einige Hersteller auch sehr vorteilhaft aus und geben den -6, -8 oder gar -12dB Punkt an.
D.h. also, dass der LS zwar bei 20kHz noch etwas von sich gibt, aber dabei wesentlich leiser ist als bei z.B. 1kHz mit derselben elektrischen Leistung.
arg0
Schaut ab und zu mal vorbei
#4 erstellt: 04. Jul 2014, 22:30
So mal ganz als unerfahrener: Wie groß ist der Einfluss der Trägheit der Membrane eines relativ großen Schallwandlers auf die Wiedergabe von Hochfrequenzen? Ist das ein entscheidender Faktor bei 1-Weg Wandler?
Mickey_Mouse
Inventar
#5 erstellt: 04. Jul 2014, 22:43
natürlich!
da muss dann auch ein Kompromiss gefunden werden. Auf der einen Seite brauchst du viel Fläche (um bei tiefen Frequenzen viel Luft bewegen zu können), auf der anderen Seite soll das so leicht wie möglich sein.

Du wirst keinen 1-Wege LS finden, der 20Hz mit >>100dB pustet und gleichzeitig bei 30kHz noch nicht um -3dB abgefallen ist. Das ganze klappt nur mit einem eingeschränkten Frequenzgang und Pegel.
Mwf
Inventar
#6 erstellt: 04. Jul 2014, 23:00
Hi,
arg0 (Beitrag #4) schrieb:
... Wie groß ist der Einfluss der Trägheit der Membrane eines relativ großen Schallwandlers auf die Wiedergabe von Hochfrequenzen? Ist das ein entscheidender Faktor bei 1-Weg Wandler?

...zunächst nein,
und zwar so, wie auch hohes Gewicht beim Auto gute Beschleunigungswerte nicht ausschließt
-- kann durch entsprechend stärkeren Antrieb, Bremsen .. ausgeglichen werden --

Die grosse Membran wird (bei nicht-flächigem Antrieb) natürlich bei hohen Frequenzen irgendwenn nur noch schwach mitspielen.
Die Schallwandlung konzentriert sich dann auf die nähere Umgebung der Schwingspule.
Aber auch diese ist i.d.R. größer, schwerer als die eines dezidierten Hochtöners,
sodass
letztlich die Größe doch einen Einfluss auf die HF-Wiedergabe hat -- jenseits der stärkeren Bündelung.

Die Herausforderung für zufriedenstellende Musikwiedergabe über Breitbänder liegt darin, realistische 10 - 12 kHz noch mit ausreichendem Pegel wiedergeben zu können.

Gruss,
Michael
Klyner
Stammgast
#7 erstellt: 05. Jul 2014, 09:08
Die Frage ist, ob es wirklich 1-Wege Lautsprecher gibt.

Bei Breitbändern werden bei hohen Frequenzen die Wellenlängen des Schalls deutlich kleiener als die Membran, dementsprechend fängt die Membran an in sich selbst zu schwingen (Biegeschwingungen, Partialschwingungen). Bei tiefen Frequenzen schwingt die Membran dagegen fast kolbenförmig.

Während bei "normalen" Mehrwegelautsprechern die Frequenzanteile über elektronische Frequenzweichen auf mehrere Chassis (Hochtöner, Mitteltöner, Tieftöner,...) verteilt werden, passiert der gleiche Effekt bei 1-Wegern mechanisch über die Partialschwingungen.

Sogesehen sind die 1-Wege Lautsprecher auch Mehrweger mit "Wabbelweichen". Die Kunst des Herstellers ist es jetzt, bei hohen Tönen nur bestimmte Gebiete der Membran zur Abstrahlung zu nutzen - und somit ein halbwegs passables Abstrahlverhalten zu realisieren. Das im Hochton aktive Zentrum ist in der Regel der mittlere Teil um die Schwingspule herum, teilwese wird sogar noch eine (mitschwingende ) Schallführung auf der Membran spendiert.

Nachteile gibt es zuhauf: Dopplerverzerrungen, zu starke Bündelung, welliger Frequenzgang,...

Bei den Vorteilen fällt mir eigentlich nur der Preis ein - als erstes Selbstbauprojekt für Bastler sind Breitbänder sicherlich ein guter Anfang.

Die Punktschallquelle kann man auch mit Koaxchassis realisieren.

Ein angeblicher Vorteil von Breitbändern ist es, dass auf Frequenzweichen verzichtet werden kann. Da es zu keinen Phasendrehungen kommt, ist der Lautsprecher zeitrichtig und somit besser als Mehrwegelautsprecher. Leider ist es der Physik völlig egal, ob die Frequenzweiche durch elektrische Spulen&Kondensatoren oder über die Wabbelweiche realisiert wird. Jegliche Art von Filterung erzeugt Phasendreher.
Mwf
Inventar
#8 erstellt: 05. Jul 2014, 15:03

Klyner (Beitrag #7) schrieb:
...Ein angeblicher Vorteil von Breitbändern ist es, dass auf Frequenzweichen verzichtet werden kann. Da es zu keinen Phasendrehungen kommt, ist der Lautsprecher zeitrichtig und somit besser als Mehrwegelautsprecher. Leider ist es der Physik völlig egal, ob die Frequenzweiche durch elektrische Spulen&Kondensatoren oder über die Wabbelweiche realisiert wird. Jegliche Art von Filterung erzeugt Phasendreher.

So sehr deine Feststellungen allgemein zutreffen, so gehen sie doch beim Vergleich Breitbänder vs. Mehrwegesystem (mit Crossover im mittleren Frequenzbereich) am Kern vorbei.

Eine Filterung mind. 2. Ordnung (>=12 dB/Okt.) führt in der Summe idealerweise zu einem Allpassverhalten, d.h. das System produziert in der Summe eine Phasendrehung (>=180°), obwohl der Amplitudengang linear ist bzw. mit einfacher analog-EQ dahin gebracht werden kann.

Die sukzessive, sanfte Abkopplung äußerer Membranbereiche eines Breitbänders stellt kein solches Tief- + Hochpass (Allpass-haltiges) Filter dar,
die Impulswiedergabe im Mitteltonbereich ist per se besser,

Damit will ich ausdrücklich nicht sagen, dieser Effekt sei Gehörmäßig relevant, es ist nur eine Klarstellung messtechnisch leicht überprüfbarer Grundlagen.


[Beitrag von Mwf am 05. Jul 2014, 15:38 bearbeitet]
Klyner
Stammgast
#9 erstellt: 06. Jul 2014, 09:27
Bei Breitbändern wird deutlich "flacher" getrennt als bei herkömmlichen Mehrwegern. Aber die Filterwirkung hat die gleiche Auswirkung auf das Impulsverhalten - und es gibt auch flach trennende Mehrweger.

Jede Beule und jede Abschwächung des Amplitudenfrequenzgangs siehst du in der Phase. Egal ob durch Partialschwingungen, Resonanzen oder was auch immer entstanden.

Darüber zu diskutieren kann auf Basis der geringen Hörbarkeit von Phasenfehlern natürlich etwas sinnlos erscheinen (wie du ganz richtig anmerkst). Und das bei Mehrwegern aus gutem Grund steil getrennt wird und die Phasenfehler insgesammt höher sind, ist auch klar.
Mwf
Inventar
#10 erstellt: 06. Jul 2014, 12:05

Klyner (Beitrag #9) schrieb:
Bei Breitbändern wird deutlich "flacher" getrennt als bei herkömmlichen Mehrwegern. Aber die Filterwirkung hat die gleiche Auswirkung auf das Impulsverhalten - und es gibt auch flach trennende Mehrweger....

Breitbänder trennen garnicht.
Im mittleren Frequenzbereich erwarte ich nach EQ auf flat auch einen linearen Phasengang.

Flache Mehrweger trennen elektrisch mit 0 - 6 dB /Okt., effektiv akustisch (über alles) mit 6 - 18 dB/Okt.
Normale Mehrweger trennen elektrisch mit 12 dB/Okt., effektiv mit 18 - 24 dB/Okt.
Klyner
Stammgast
#11 erstellt: 06. Jul 2014, 12:53

Breitbänder trennen garnicht.


Bei höheren Frequenzen sind nur noch einige Teile der Membran schallabstrahlend. Das ist auch eine "Trennung".


Im mittleren Frequenzbereich erwarte ich nach EQ auf flat auch einen linearen Phasengang.


Den wirst du nicht haben

Ein Breitbänder ohne BaffleStep, ohne Resonanzen, durchgängig klein gegen die Wellenlänge, ohne (Bassreflex-)Resonanzfrequenz,... ein solcher Breitbänder hat einen linearen Phasengang. Aber so einen Breitbänder habe ich noch nie gesehen.
Mwf
Inventar
#12 erstellt: 06. Jul 2014, 16:24

Klyner (Beitrag #11) schrieb:
...Bei höheren Frequenzen sind nur noch einige Teile der Membran schallabstrahlend. Das ist auch eine "Trennung"....

Nein, zumindest nicht im Sinne eines Fillters (Hochpass-/Tiefpass) mit Auswirkungen auf den Phasengang.


...Ein Breitbänder ohne ....,
... ein solcher Breitbänder hat einen linearen Phasengang. Aber so einen Breitbänder habe ich noch nie gesehen

Ist nicht so schwierig.
Normales (Minimumphasiges) Analog- EQ vorschalten, fertig. (*)
-- wir sprechen vom Mittelton-Übergangsbereich, also da, wo Mehrwegesysteme messtechnisch deutlichen Einfluss zeigen.

---------------------------------------
(*) "auf Achse" gemessen /gehört,
d.h. die Forderung nach "immer klein gg. die Wellenlänge" ist natürlich nicht erfüllbar.
Auch werden sich im Höchsttonbereich, z.B. durch einen kleinen Extrakonus, entsprechende Zeitfehler ergeben, die nicht via Analog-EQ ausgleichbar sind...


[Beitrag von Mwf am 06. Jul 2014, 16:27 bearbeitet]
Don-Pedro
Inventar
#13 erstellt: 06. Jul 2014, 20:25
Beim klassischen Sweet-Spot-Hören gehen Breitbänder - vor allem entzerrt - recht gut.
Problematisch werden diese wie schon erklärt außerhalb der Hauptachse. Die Höhen brechen weg, der Klang wird dumpfer.

Auch gesellen sich wohl angesprochene Effekte hinzu.
Will man einen 1-Weg Lautsprecher (je nachdem wie man 1-Weg definiert) möglichst optimal haben, so empfehlen sich Line-Arrays. Hier kann man zwei gegenläufige Bedingungen rel. gut kaschieren.

Normalerweise hat man entweder ein sehr kleines Chassis, das eben auch die hohen Frequenzen noch einigermaßen breit abstrahlt, oder ein größeres, da auch Pegel kann, aber sehr stark bündelt.
Bringt man nun viele kleine Chassis in eine senkrechte Anordnung, so bekommt man Membranfläche und geringe Bündelung.
Problematisch hierbei ist dann allerdings wieder, dass außerhalb der definierten vertikalen Abstrahlung die Effekte des Höhenabfalles noch stärker zum Tragen kommen.

Allerdings hat man ähnliche Probleme auch z.B. mit großen AMT Hochtönern. Steht man hier recht nah und oberhalb der Box bzw. des AMT Hochtöners, dann brechen die Höhen stark ein.

Einen gut rundstrahlenden Lautsprecher, der auch mit Hochton den Raum flutet, wird man ohne Kalotte oder recht kleinen AMT oder kurze Bändchen kaum bekommen.

Gruß
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