GRUNDLAGEN DER LAUTSPRECHER

Transkript

1 Dipl.-Ing. oec. Wolfgang Tenbusch GRUNDLAGEN DER LAUTSPRECHER Der Klassiker Nach 26 Jahren wieder erhältlich. Völlig neu bearbeitet auf dem aktuellen Stand. Mit einem Vorwort vom Vater der Lautsprecher KLANG+TON EDITION

2 Dipl.-Ing. oec. Wolfgang Tenbusch GRUNDLAGEN DER LAUTSPRECHER KLANG+TON EDITION Michael E. Brieden Verlag

3 Impressum Herausgeber: Michael E. Brieden Verlag: Michael E. Brieden Verlag GmbH Gartroper Straße 42, D Duisburg Telefon: +49 (0) Autor: Dipl.-Ing. oec. Wolfgang Tenbusch Artdirection, Graik und Layout: Markus Bethke, Heike Jans, Claudia Hurtienne, Anna Immig Titelbild: Thiel & Partner GmbH Druck: Druckerei Himmer, Augsburg Bestell- und Versandservice: Michael E. Brieden Verlag GmbH Telefon: +49 (0) , Fax: +49 (0) Aulage by Michael E. Brieden Verlag GmbH Alle Rechte der Veröffentlichung und Vervielfältigung nur mit schriftlicher Genehmigung erlaubt. Einige Beiträge enthalten ohne besonderen Hinweis Produkte, die unter das Waren- oder Patentschutzgesetz fallen. Werden technisches Know-how oder Rechte Dritter gewerblich genutzt, ist die Genehmigung des jeweiligen Inhabers einzuholen. Keine Kaufberatung durch die Redaktion. Funktionsgarantie für technische Hinweise wird nicht übernommen. Höhere Gewalt entbindet den Verlag von der Lieferungsfrist = AD Ersatzansprüche können in solchen Fällen nicht anerkannt werden. Alle Rechte vorbehalten. ISBN

4 1 Vorwort zur dritten Aulage Fast schon ein wenig im Dornröschenschlaf versunken, erlebt die Akustik eine erfreuliche Renaissance. Im Rahmen der allgemeinen Digitalisierung und Dynamikreduzierung ergibt sich schon fast automatisch das Bedürfnis nach einem warmen, natürlichen Klangerlebnis. Dies ist aber über die meisten Dockingstations in der MP3-dominierten Reproduktionswelt nicht immer ohne Weiteres zu erreichen. Deshalb macht es Sinn, aktualisiert mit den neuesten Erkenntnissen, sich wieder mit dem Thema der kreativen Gestaltung seiner eigenen Klangwelt zu beschäftigen. Mithilfe von Softwareprogrammen, basierend auf physikalischen Blockschaltbildern, können Entwickler, aber auch wissenschaftlich interessierte Laien nun das Verhalten von Lautsprechern schon vor dem ersten praktischen Handgriff hinreichend genau vorausberechnen. Ebenfalls zugenommen haben die Erkenntnisse in jener Vielzahl von Randbereichen wie der Psychoakustik, die die Beschäftigung mit Lautsprechern wieder zu einem so spannenden und übergreifenden Thema werden lassen. Die Flut an Informationen, die jetzt aus Gründen berulicher oder rein hobbymäßiger Natur erfasst werden wollen, setzt einen umsichtigen und dennoch tiefer greifenden Einstieg in die Materie voraus. Die Beschäftigung mit Lautsprechern gehört eben nicht nur in die wissenschaftliche Schublade der Akustik, sondern betrifft auch viele verwandte Wissenschaften. Und noch immer ist nicht alles bis zum Letzten erforscht. Insbesondere in den Bereichen, wo die rein physikalische Schwingung auf den menschlichen Körper trifft und dort ein jeweils individuelles Klangerlebnis erzeugt. Dies alles in eine leicht verständliche Form zu bringen, die sowohl Laien als auch Fortgeschrittene anspricht, ist die besondere Leistung dieses Buches! Dipl.-Ing. W. J. Tenbusch Duisburg, 2013

5 Vorwort Die wissenschaftliche Erforschung der Elektroakustik hat in den letzten Jahren geradezu rasante Fortschritte gemacht. Mithilfe von Ersatzschaltbildern können Forscher, aber auch wissenschaftlich interessierte Laien nun das Verhalten von Lautsprechern schon vor dem ersten praktischen Handgriff hinreichend genau vorausberechnen. Ebenfalls zugenommen haben die Erkenntnisse in jener Vielzahl von Randbereichen, die die Beschäftigung mit Lautsprechern zu einem so fruchtbaren und übergreifenden Thema werden lassen. Die Flut an Informationen, die aus Gründen berulicher oder rein privater Natur erlernt werden wollen, setzt einen umsichtigen und vorbehaltlosen Einstieg in die Materie voraus. Lautsprecher gehören eben nicht nur in die wissenschaftliche Schublade der Akustik, man muss hier auch etwas von Mechanik, von der Chemie und nicht zuletzt von der Psychologie hinter dem Thema verstehen. Es ist sicherlich kein leichtes Unterfangen, hier eine Systematik zu inden und den Stoff so aufzubereiten, dass er exakt dargestellt wird, aber dennoch für den vorgebildeten Laien verständlich bleibt. Ob dieses Vorhaben gelungen ist, darüber können nur Sie als Leser eine Aussage treffen, nachdem Sie das Buch bis zur letzten Seite gelesen haben. Mir bleibt es, Wolfgang J. Tenbusch die notwendige Portion Glück zu wünschen, die man zur Erlangung dieses Zieles braucht. Richard Small, Maidstone im Herbst 1988

6 Zu diesem Buch Der Autor hat sich der großen Aufgabe angenommen, nicht nur eine Zusammenfassung über den aktuellen Wissensstand in der Akustik und im Lautsprecherbau zu liefern, sondern sowohl den Kreis der wissenschaftlich Interessierten als auch den der Selbstbauer damit anzusprechen. So reicht die Thematik von den Grundlagen und Berechnungsformeln in den einzelnen Bereichen sowie den neuesten Detailinformationen bis hin zu Ratschlägen, denen man anmerkt, dass sie in der Praxis selbst erlebt worden sind. Der Fortgeschrittene indet hier ein in die Tiefe gehendes Wissen vor, das aber auch für den Anfänger so aufbereitet ist, dass dieser nicht gleich mutlos das Buch zur Seite legen muss. Es ist aber nicht nur das unbedingt Notwendige, was Wolfgang Josef Tenbusch in die-sem Buch vermitteln will. Die praktische Beschäftigung mit dem Thema HiFi stellt eine der anspruchsvollsten und erfüllendsten Formen der Freizeitgestaltung dar, die es gibt. Wer sich dafür interessiert, der will einmal umfassend, in bestimmten Gebieten aber auch sehr eingehend und speziell informiert werden. So wird einerseits selbst dem Bereich der Wohnraumakustik und Saalbeschallung ein Kapitel gewidmet. Wer auf der anderen Seite zum ersten Mal eine Box selber bauen möchte, indet selbstverständlich entsprechende Informationen und im gesamten Buch wertvolle Hinweise und Hilfen. Der gesamte Themenkreis ist sicherlich zu umfangreich, um in allen Details in einem einzigen Buch abgehandelt zu werden. Alle wirklich wichtigen Stichwörter von Abstrahlverhalten bis Zubehör werden aber in diesem Buch in eingehender und dem heutigen Wissensstand entsprechender Weise behandelt. Raymond E. Cooke, Maidstone im Winter

7 S. 18 S. 38 Toller Hochtöner mit Waveguide Sehr kompakt dank Hochpassfilterung Alnico-Schwergewicht von Davis S. 50 S. 32 S. 12 Große Standbox mit separatem Bassabteil Bausatz für nur 333 Euro Ausgewogener Klang mit Pegelfestigkeit Souveräner Bass mit Mitteltonbereich Testmagazin Breitband-Exot S. 42 Vierzoll-Treiber mit Feldspulenantrieb Perfekt aufs Gehäuse einstellbar Zwölfzoll-Hochleistungskoax h von Beyma Unkaputtbarer Fünfzehnzöller von Sica 4,50 Deutschland 4,70 Ausland CHF 8,80 PLZ 30,80 DKK 39 SEK 62 6/2013 Oktober/November K Oktober/November Die Wunderkiste S. 12 Potente Aktivweichenlösung DSP-Signalverarbeitung plus 1,3 kw Leistung Extrem flexibel konfigurierbar Highend pur S. 16 Kompakte Abmessungen, Bass bis 30 Hertz Tolles Rundstrahlverhalten Edles Klangbild ohne Schwächen Multimedia- Spezialist S. 30 Vier Highlights aus der Beschallungstechnik S Watt! Geheimtipp S. 36 Ausgezeichnete Line-Röhrenvorstufe Minimalistisches Konzept mit einer halben Röhre pro Kanal Disziplinierter, strammer Sound Profi-Werkzeug Tolle Kompaktbox für wandnahe Aufstellung Perfekte Lösung für Fernsehton Klingt überaus frei und locker S. 36 Testmagazin S Euro-Kracher S. 60 Wahnwitz-Dynamik mit Billig-Breitbänder Klassisches Retro-Design Simples offenes Gehäuse 130 db max! Kompakte, hoch belastbare Monitorbox Sehr ausgewogene Wiedergabe Mit Subwoofer bedingungslos PA-tauglich S. 24 S. 52 Retro jetzt erst recht S. 56 Schallwanddesign beflügelt Hochtonkalotte Knackig und kernig mit geschlossenem Gehäuse Zeigenen Sie s den Profis Selbstbau mit Komponenten onenten aus Teufel-Referenzbox el eferen b 4,50 Deutschland 4,70 Ausland CHF 8,80 PLZ 30,80 DKK 39 SEK 62 1/2014 Dezember/Januar K Dezember/Januar SPEZIAL 17er Bass und 25er Hochtöner in 7 Varianten Klassiker Top-Teil mit Zukunft Kino kompakt Bewährte Seas-Bestückung Extrem neutrale Abstimmung Arbeitspferd nach britischem Vorbild S. 18 Der Lautsprecherwettberweb des Jahres S. 10 Technologieträger S. 38 High Tech-Bass mit gefräster Membran Trickreiche Serienweiche Konsequent auf Wohlklang getrimmt Nur 4 Liter Äußerst platzsparendes Mehrkanal-Setup Offener, klarer Klang mit Titan-Breitbänder Beste Linearität an modernen Surround-Receivern S. 20 Alles richtig S. 26 Bezahlbarer Bausatz mit Tang Band-Bestückung Präziser Bass mit geschlossenem Gehäuse Hoch belastbar dank Ferrofluid-Hochtöner Testmagazin Ein echter Monitor S. 32 4,50 Deutschland 4,70 Ausland CHF 8,80 PLZ 30,80 DKK 39 SEK 62 2/2014 Februar/März K Februar/März minidsp Untergebaut S. 12 High End für 600 Euro Feines, souveränes Klangbild Loire mit Bassergänzung komplettiert Squeezebox lebt! Monitor mit Wavecor-Bestückung Spielt präzise, schnell und aufgeräumt Mit Subwoofer zur Standbox erweiterbar S. 12 mit Subwoofer Grenzübergreifend S. 50 Edle Car-HiFi-Treiber im Heim-HiFi-Einsatz Zierliche Standbox mit Punch Durch Anwinkelung fein dosierbare Höhen Flexibler Subwooferbausatz für nur 130 Euro Ansteuerung mit bahnbrechendem DSP-Modul Klanglich in jede gewünschte Richtung trimmbar S Euro S. 58 Erstaunliche Standbox mit Billig-Breitbänder Echter Bass dank TQWT-Gehäuse Ausgewogener Klang dank aufwendiger Korrektur Drei Spezialchassis im Test S. 52 Edel-Dreizöller von Tang Band Nobler Alu-Koax von Seas Geht nicht gibt`s nicht S. 32 Raspberry Pi als Ersatz für den Streaming-Klassiker Squeezebox für 35 Euro nachgebaut Plug and Play: Auch für Ungeübte realisierbar S. 16 Monacor-Kombi aus Polypropylen-Bass und Metallkalotte Sattes Fundament aus nur 13 Litern Angenehmer, leicht englischer Klang Zweiteiliger Preisbrecher S. 38 Breitband vom Feinsten S. 22 Edler Alnico-Breitbänder im maßgeschneiderten Gehäuse Reflexabstimmung Extrem dynamischer Das Magazin für den Lautsprecher- Selbstbau seit Alle bereits erschienenen Ausgaben und die kommenden Ausgaben können Sie herunterladen: 6

8 2 Inhaltsverzeichnis 1 Vorwort 1 2 Inhaltsverzeichnis 6 3 Akustische Grundlagen Physikalische Akustik Schall Phase und Laufzeit Beugung Schwebung Schalldruck Strahlungswiderstand 16 Fragen zu den allgemeinen Grundlagen der Akustik Physiologische Akustik Das Ohr Isophonen Ortung Nebenwirkungen durch Beschallung Psychologische Akustik 27 Fragen zur Gehörphysiologie und -psychologie 29 4 Dynamische Lautsprecher Wirkungsweise Antriebssystem Membran Membranmaterial Membranverhalten Resonanzfrequenz Impedanzkurve Temperaturverhalten Wicklungsbreite 46 Fragen zum allgemeinen Teil über Lautsprecher Thiele-Small-Parameter Äquivalenzvolumen Wirkungsgrad Lautsprecherentwicklung/Messung Software 53 7