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High Fidelity, ein ungelöstes Problem



Vom 19. bis 22. Mai findet in Műnchen die HiFi-Messe "High End 2011" statt. Hierzu ein paar kritische Gedanken.

In den fűnfziger Jahren standen in den Rundfunkstudios riesige Kästen, Abhörschrank genannt (jeweils nur einer, denn es gab noch kein Stereo), beispielsweise ein Gerät von Isophon mit einem damals berűhmten 30 cm-Koaxialchassis namens "Orchester" und einem horizontalen Fächer von Hochtonhörnern darűber. Imposant und garnicht schlecht.

Warum so gross?

Die Ingenieure besassen damals ein Wissen, das später im Zuge der Wohnraumanpassung der Elektroakustik (ELA) an die neue High Fidelity-Mode verloren ging: dass man einen Lautsprecher nicht in eine kleine Box sperren darf.

Nicht nur wegen der Tiefe der Basswiedergabe, sondern wegen des Problems des Rűckschalls.

Es ist rűhrend, heutzutage die Beműhungen der Hersteller um eine möglichst stabile, schalldämmende Box zu beobachten. Da werden Boxen aus Stein, aus Gussmetall, aus dickem Sperrholz gebaut, damit die Wände ja nicht vibrieren oder Schall durchlassen. Das Vorgehen ähnelt dem Versuch, in eine Hauswand ein schalldämmendes, doppelt oder dreifach verglastes Fenster einzubauen, und dann in das Fenster ein grosses rundes Loch zu schneiden. Effekt der Schalldämmung? Nahe null.

Ein Chassis in einer Box schreit nicht nur hinaus, sondern ebenso stark hinein. Ein Teil dieser Rűckabstrahlung wird in der Box von Dämmmaterial absorbiert (so vorhanden), ein anderer Teil wird von den Wänden reflektiert und dringt durch das Loch und die notwendigerweise dűnne Membran des Chassis hinaus, wo es sich mit dem nach vorne abgestrahlten Schall phasen- und laufzeitverändert vermischt. Das Ergebnis: Verzerrungen, die den Wirkungsgrad erhöhen. Je kleiner die Box, je geringer die Dämmung, desto schlimmer das Problem.

Die Ingenieure der fűnfziger Jahre wussten sich zu helfen: sie bauten Schränke als akustischen Sumpf. Das war fűr HiFi nicht akzeptabel. Also erfand eine amerikanische Firma, Acoustic Research, einen geschlossenen Regallautsprecher, den AR3, dessen dichte Fűllung mit Dämmmaterial und weich eingespannte Membran eine halbwegs akzeptable Wiedergabe aus einer Wohnraum-tauglichen Box ermöglichte.

Seitdem beherrschen Regal- und kleine Standlautsprecher den Markt so sehr, dass "Box" und Lautsprecher in der deutschen Umgangssprache zu Synonymen wurden. Alle möglichen Gehäuseformen mit inneren Verschachtelungen und exotischen Dämmmaterialien wurden erprobt.

Das Problem konnte aber in keiner Preislage wirklich gelöst werden. Nicht nur blieb das akustische Leck der Membran erhalten; ein weiteres Leck in Form eines Bassreflex-Kanals, einer Transmission Line-Öffnung oder einer passiven Membran wurde hinzugefűgt, um den Boxen bessere Basswiedergabe zu entlocken.

Was tun? Zurűck zum geschlossenen Schrank, der so dicht mit schallschluckendem Material gefűllt ist, dass die Rűckabstrahlung des Chassis weitgehend absorbiert wird? Dann wűrde auch gute Dämmung der Schrankwände Sinn machen.

Oder die Flucht in den Dipol. Seit wenigen Jahren sind gehäuselose Dipole wieder Mode geworden, weil bei ihnen das Box-Problem entfällt und sie daher eine prinzipiell verzerrungsärmere Wiedergabe ermöglichen. In eine offene Schallwand unterschiedlicher Form und Grösse wird ein Chassis eingelassen, das nach vorne und hinten gleich stark strahlt.

Wenn man so will, ist der Dipol ein Lautsprecher, der den Wohnraum als Box benutzt und den Hörer von aussen nach innen, nämlich in die Box, transportiert. Tatsächlich ist beim heutigen Stand der Technik der Dipol-Lautsprecher die einzige wohnraumtaugliche Form der Wiedergabe, die qualitativ akzeptabel ist, weil kein Rűckschall — koloriert durch das Innenleben einer Box — durch die Membran nach vorne dringt.

Doch auch der Dipol hat seine Schwächen. Um das zu erfahren, genűgt es, sich einen hochwertigen Dipol-Kopfhörer aufzusetzen, wie sie beispielsweise die Firma Stax herstellt. Solange der Kopfhörer frei auf den Ohren sitzt, ist die Wiedergabe einwandfrei. Bewegt man die Hände zum Kopf und kommen sie in die Nähe der Hörer — etwa um sie zu verschieben — so ändert sich sofort der Klang. Im grossen Format lässt sich ähnliches erleben, wenn man einen Flach-Dipol-Lautsprecher, etwa der Marke Magnepan, vor eine Rűckwand stellt und den Abstand verändert. Ja näher der Lautsprecher an die Wand rűckt, desto schwächer wird die Basswiedergabe.

Der Dipol muss also frei stehen, was nicht immer mit dem Wohnraum vereinbar ist. Doch das grössere Problem des Dipols ist der Rűckschall. Nehmen wir wieder den Kopfhörer als Beispiel: durch seine Konstruktion, die das Ohr mit einer eng anliegenden Gummimuschel umschliesst, werden Frontschall und Rűckschall säuberlich getrennt. Nur der Frontschall gelangt ans Ohr, der Rűckschall wird vom Raum absorbiert. (Ausnahme: der Jecklin Float, ein elektrostatischer Kopfhörer, war als offener Dipol konzipiert)

Ein Dipol-Lautsprecher im Wohnraum hingegen kann Front- und Rűckschall nicht voneinander trennen. Vielfach reflektiert und mit unterschiedlichen Laufzeiten je nach Grösse und Beschaffenheit des Wohnraums, gelangt der Rűckschall ebenfalls ans Ohr des Hörers. Sind die Laufzeit- und Phasendifferenzen zum Frontschall kurz, so ergibt sich ein verzerrter Misch-Schall. Sind die Zeitunterschiede hingegen grösser, dann wirkt der Rűckschall als zusätzliche Rauminformation; er "bereichert" oder "vergrössert" den Klang. Das ist nicht immer unangenehm: es mag in akustisch besonders trockenen Wohnräumen helfen, die Illusion eines Konzertsaals zu erzeugen.

Der reflektierte Rűckschall wirkt wie ein Spiegel bei Kerzenlicht: statt dreier Kerzen sind sechs zu sehen. Statt zwei Dutzend Streichern glaubt man drei Dutzend oder mehr zu hören; statt hundert Applaudierenden vielleicht doppelt so viele. Das klingt eindrucksvoll, vor allem, wenn der Hörende den Originalklang nicht kennt, was in der High Fidelity fast durchweg der Fall ist.

Man mag einwenden, dass heutzutage die meiste Musik ohnehin sehr "trocken", das heisst in reflektionsarmen Studios produziert wird, weil die Toningenieure damit rechnen, dass die Unvollkommenheit der Wiedergabe kűnstliche Raumillusion beifűgen wird. Das ist zu kurz gedacht: echte Rauminformationen lassen sich nicht durch Verzerrungen, die als Folge von Lautsprecherwiedergabe in Wohnräumen entstehen, ersetzen. Dennoch ist die Strategie der Toningenieure berechtigt: jahrzehntelange Erfahrung hat gezeigt, dass eine "trockene" Aufnahme unter Wohnverhältnissen besser klingt, als eine mit Rauminformationen ausgestattete Aufnahme, die in Wohnräumen mit Verzerrungen zusätzlich angereichert und damit unerträglich wird.

Ausser im Nahfeldbetrieb sind längere Laufzeitdifferenzen der Normalfall in Wohnräumen. Mitunter wird der Rűckschall von Dipolen frequenz-selektiv bedämpft. Beispielsweise war der originale Quad-Elektrostat mit einer Matte bedämpft um die rűckwärtige Hochtonabstrahlung zu mindern, die der Konstrukteur Peter Walker als störend empfand.

Will man der Wiedergabe des Originalschalls noch einen Schritt näher kommen, so műsste man den Rűckschall wirklich vernichten. Das ist mit einer herkömmlichen Box nicht möglich. In gewissen Frequenzbereichen gelingen relativ gute Resultate mit schneckenförmigen Gehäusen (Nautilus), auch Kugelgehäusen wird Gutes nachgesagt. Je tiefer die Frequenz, desto schwieriger wird die Bedämpfung. Im Prinzip muss das Innere der Box ja ein schalltoter Raum werden. Wer mit Tonstudios vertraut ist, weiss, dass die Bedämpfung der schalltoten Räume in den Höhen und mittleren Frequenzen gut funktioniert, in den langwelligen Bässen aber meistens versagt. Aufnahmen, die in solchen Studios gemacht werden, klingen basslastig und wummerig.

Boxen, die Höhen und Mitten zwar gut bedämpfen, Bässe aber durchlassen, klingen daher muffig.

Ein wirklich űberzeugendes Resultat liesse sich nur auf elektrischem Wege erreichen. Bislang gibt es keinen Algorithmus, der die rűckwartig auf die Membran auftreffenden Reflexionen und stehenden Wellen einer Box herausrechnet und mit Hilfe einer Gegenkopplungsschleife verstärkerseitig eliminiert. Funktionieren könnte dies wohl nur bei einer möglichst regelmässigen Gehäuseform, etwa der einer Halbkugel.

Entsprechende Űberlegungen sind bei stentOre im Gange; wir werden darűber berichten.

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—— stentOre