ÜBER DEN TELLERRAND. RiPol -Basslautsprecher von Axel Ridtahler

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1 SERIE ÜBER DEN TELLERRAND RiPol -Basslautsprecher von Axel Ridtahler Von Fabian Reimann Normalerweise beschäftigt sich tools 4 music nicht mit Hi-Fi-Lautsprechern. Im vorliegenden Fall jedoch lohnt es sich, dem Produkt unabhängig von Herkunft und Zielgruppe Aufmerksamkeit zu zollen. Wo zur Reproduktion tiefer Frequenzen nach gängiger Auffassung immer ein das Lautsprecherchassis umschließendes Gehäuse nötig ist, zeigt der Karlsruher Ingenieur Axel Ridtahler mit seinen patentierten RiPol -Konstruktionen, dass es neben dem Mainstream auch weniger ausgetretene Pfade gibt. In gewohnter Art und Weise haben wir diese ungewöhnliche Lautsprecherbauform im reflexionsarmen Raum gemessen und im Hörtest beurteilt. Der allergrößte Teil der heutzutage gebräuchlichen Basslautsprecher arbeitet mit geschlossenen oder ventilierten (also mit einer Bassreflexöffnung ausgestatteten) Gehäusen. Diesen Lautsprechern ist gemein, dass sie tiefe Frequenzen ungerichtet abstrahlen. Da die Wellenlängen des Schalls im Bassbereich sehr groß sind, werden sie um das Gehäuse herum gebeugt und in alle Richtungen mit derselben Amplitude und Phase abgestrahlt. Diese kugelförmig abstrahlenden Lautsprecher finden ihre Bezeichnung als Druckwandler, da sie dem Schallfeld bei dessen Druckmaxima (wie etwa den Ecken eines Raumes) die größtmögliche Energie zuführen. Im Kontrast zu diesen als Monopolen bezeichneten Lautsprechern stehen Dipole. Sie arbeiten nicht als Druck-, sondern als Schnellewandler, sodass sie bei einer Aufstellung mittig im Raum am besten funktionieren, jedoch von einer Eckaufstellung (im Gegensatz zu normalen, sprich als Monopol abstrahlenden Basslautsprechern) nicht profitieren. Prinzipiell lässt sich ein Dipol als eine Anordnung zweier Punktschallquellen beschreiben, welche gegenphasig Schall abstrahlen. Somit ergibt sich das Richtverhalten einer Acht, bei welcher entlang der Dipolachse kein Schall mehr abgestrahlt wird. Im einfachsten Fall trifft dies auf ein Lautsprecher- Chassis ohne Gehäuse zu, bei wel- 110 tools4music

2 chem die Vorder- und Rückseite der Membran phasenversetzt als Schallwandler wirkt. Im Alltag des Musikers oder Tontechnikers lassen sich viele Beispiele finden, die dieses Verhalten dokumentieren wenn auch nicht im Bassbereich, sondern bei höheren Frequenzen. So könnte man beispielsweise eine Flöte (mit Berücksichtigung des Mundlochs) als Dipol einordnen. Noch etwas anschaulicher ist die Bodenplatte eines Flügels, welche in Schwingung versetzt wird und bei geöffnetem Deckel nach oben und unten schwingend Schall abstrahlt, aber auf einer seitlichen Abhörposition bereits deutlich leiser wird. Der hier gezeigte RiPol - Basslautsprecher (Abb. 1) stellt dabei eine Sonderform des Dipols dar. Konstruktionsprinzip Der dem Namen des Erfinders Axel Ridtahler angepasste RiPol wird in der Patentschrift als gefalteter Montagerahmen beschrieben, welcher ein Lautsprecherchassis einfasst. So ergibt sich ein Gehäuse aus mindestens zwei Kammern, wobei die Kammern voneinander getrennt die Vorder- und Rückseite der Membran umschließen sollen. Die gespiegelt symmetrische Variante, die auf den Fotos zu sehen ist (Abb. 2), stellt nur die nächste Ausbaustufe dar und ist im Sinne der Abb 1: 3D-Explosionszeichnung des RiPol -Tieftonlautsprechers, dessen als Gehäuseteile fungierende äußere Aluwangen auf der künstlerischen Interpretation des BMW-Boxermotors basieren (ob Zwei- oder Vierventiler ließ sich bis Drucklegung nicht klären ; die Redaktion) Erfindung nicht unbedingt notwendig. Die Auslegung der Kammern wird als besonders wichtig dargestellt. Diese sind volumetrisch so auszulegen, dass die Einbauresonanz der Chassis abgesenkt wird. Dies stellt tatsächlich einen interessanten Effekt dar, da ein Einbau eines Lautsprechers in ein Gehäuse üblicherweise dazu führt, dass seine Resonanzfrequenz steigt und nicht sinkt. Das hängt damit zusammen, dass die hinter dem Chassis befindliche Luftfeder im Gehäuse eine Gegenkraft darstellt, was der Abstrahlung tiefer Frequenzen eher entgegensteht. Beim RiPol ist das Gehäuse jedoch als beidseitig offen zu betrachten. Die in den kleinen Kammern von der Membran befindliche Luftmasse wird direkt an die Membran gekoppelt, sodass man hier mit einer Erhöhung der bewegten Masse im zweistelligen Grammbereich rechnen kann (je nach dem konkreten Volumen der Konstruktion im vorliegenden Fall sinkt die Einbauresonanz um etwa 10 Hz gegenüber der Messung ohne Gehäuse!). Abb 2: Schematische Darstellung aus der deutschen Patentschrift (DE C2, Offenlegung im Jahr 2000) sowie ein Mustergehäuse aus durchsichtigem Material zur weiteren Veranschaulichung (die Abdeckung wurde für das Foto entfernt) Bei den üblichen RiPol -Konstruktionen fallen diese Kammern tatsächlich so klein aus, dass der Lautsprechermagnet sogar durch die Gehäusewände hindurchstößt in der hier gezeigten Variante mit den großen Wangenteilen aus Leichtmetalldruckguss (Abb. 3) wurde aus gestalterischen Gründen jedoch darauf verzichtet. Die symmetrische Anordnung der Basslautsprecher sorgt laut Herstelleraussage übrigens für eine Impulskompensation der Gehäuse, weshalb diese im Betrieb die unerwünschten Eigenschwingungen nur in stark verringertem Umfang zeigen. Ein weiterer wesentlicher Gesichtspunkt dieses Konstruktionsprinzips tools4music 111

3 SERIE Abb 3: Lautsprecher auf dem Drehteller im Messraum der TU-Berlin Abb 4: Detailfoto von hinten die massiven Aluwangen umschließen die Tieftonchassis auf der Rückseite Abb 5: Aktive Frequenzweiche, die speziell zur Entzerrung der RiPol -Tieftonlautsprecher (deren oberer Gehäuseresonanz) entwickelt wurde bezieht sich auf das Abstrahlverhalten. Je nach Gewichtung der Öffnungsflächen am Montagerahmen lässt sich ein Richtverhalten erzielen, welches nicht der für einen Dipol klassischerweise zu erwartenden Acht entspricht (bei dem gezeigten Beispiel sind die Öffnungsflächen allerdings fast gleich groß, Abb. 4), sondern nach Bedarf geformt werden kann. Als Nachteil dieser Konstruktion mit den sehr kleinen Kammern, die direkt an die Membranen koppeln, möchte ich auf die kräftigen Gehäuseresonanzen hinweisen, welche im Bereich zwischen 200 bis 300 Hz auftreten. Sie sind durch die Konstruktion unvermeidlich, müssen jedoch unbedingt mit geeigneten Filtern entzerrt werden. Dafür gibt es sowohl eine passende Aktivweiche mit Entzerrfunktionen (Abb. 5) als auch die Möglichkeit der passiven Entzerrung mit einem Sperrkreis (LCR- Glied). Messergebnisse Der RiPol wurde im reflexionsarmen Raum der TU-Berlin gemessen. Der Frequenz- und Phasenverlauf des Basslautsprechers ohne alle Filter wird in Abb. 6 gezeigt. Neben einer tiefen Eckfrequenz von etwa 35 Hz sticht vor allem die Überhöhung bei etwa 250 Hz ins Auge, welche auf die zuvor erwähnten bauartbedingten Gehäuseresonanzen zurückzuführen ist. Daher ist der RiPol nur in Kombination mit den passenden Filtern zu verwenden, was in Abb. 7 dargestellt ist. Hier greift ein schmalbandiger Kerbfilter bei etwa 250 Hz und beseitigt die unerwünschte Überhöhung. Die weiteren Einstellungen glätten den Frequenzverlauf zusehends und stellen zudem eine leichte Anhebung um die 40 Hz her die Anpassungsmöglichkeiten sind insgesamt vielfältig. In Abb. 8 werden die verschiedenen Schalterstellungen der Aktivweiche abgebildet, die die Tief- und Hochpassfilterungen ebenso wie die optionale Tiefbassanhebung beschreiben. Nach der Glättung des Frequenzgangs kann auch das Ausschwingverhalten betrachtet werden, welches im Rohzustand (also ohne die unbedingt benötigten Filter) natürlich wesentlich von den Gehäuseresonanzen dominiert und hier nicht abgebildet wird. Abb. 9 zeigt das Ausschwingverhalten mit Periodenskalierung. Im Gegensatz zu den sonst üblichen Studio- oder Beschallungslautsprechern, die in der untersten Oktave meist auf die Unterstützung durch einen Resonator setzen, ist das Ausschwingverhalten hier einwandfrei und 112 tools4music

4 ohne jede Verzögerung. Wie sich dieses Verhalten, das so gar nicht dem derzeitigen Mainstream entspricht, in der Praxis auswirkt, wird später noch thematisiert. Das Richtverhalten, in der Darstellung als Isobarendiagramm bis 150 Hz und als Polardiagramm bei 55 Hz, ist in Abb. 10 abgebildet. Erwartungsgemäß ergibt sich aufgrund des symmetrischen Aufbaus mit gegenüberliegenden Schallquellen eine nahezu perfekte Acht im Richtverhalten. Wie zuvor erwähnt ist es durch die Gewichtung der Austrittsflächen an den kleinen Kammern auch möglich, das Richtverhalten gezielt zu formen. Für die hier gemessene Variante wurde darauf jedoch verzichtet. Darüber hinaus habe ich die nichtlinearen Verzerrungen bei stetig gesteigertem Schalldruckpegel gemessen. Dabei zeigt sich der prinzipielle Nachteil der RiPol -Konstruktion besonders deutlich. Während die Verzer r- ungen bei einem Schalldruckpegel von etwa 95 db noch völlig unkritisch sind (Abb. 11), geraten sie schnell in kritische Bereiche, wenn die Membranen zu weit auslenken und die Schwingspule nur noch unzureichend vom Magnetfeld des Lautsprechers kontrolliert wird. Bei etwa 105 db SPL liegen die besonders angestrengt klingenden Komponenten dritter Ordnung (K3, grüne Kurve in Abb. 12) im Tiefbassbereich deutlich über 10 %, was ein untrügliches Zeichen dafür ist, dass die mechanischen Auslenkungsbegrenzungen des Lautsprechers überschritten wurden. Hör- und Praxistest Zunächst sollte man beachten, dass für das angewendete Konstruktionsprinzip ein im Vergleich hoher Aufwand betrieben wurde mal ganz abgesehen von der kostspieligen Ausführung mit den Aluwangen, da diese nur eine gestalterische Funktion haben und genauso gut wie das restliche Gehäuse aus MDF hätten gefertigt werden können. Es sind jeweils zwei Lautsprecherchassis von hoher Qualität und mit sehr hoher linearer Auslenkung nötig. Um den bei tiefen Frequenzen um 6 db pro Oktave schlechter wer- Abb 6: Frequenz- und Phasenverlauf des RiPol ohne Filter Abb 7: Frequenz- und Phasenverlauf des RiPol mit den herstellerseitig vorgeschlagenen Einstellungen der aktiven Frequenzweiche Abb 8: Einstellmöglichkeiten der aktiven Frequenzweiche mit durchstimmbaren Tief-/Hochpassfiltern und Tiefbassanhebung tools4music 113

5 SERIE Abb 9: Periodenskaliertes Ausschwingverhalten des RiPol mit Filtern Abb 10: Messung des Richtverhaltens im Tieftonbereich bis 150 Hz als Isobarenflächen und Einzeldarstellung per Polardiagramm bei 55 Hz, wo sich die typische Acht entlang der Dipolachse gut erkennen lässt denden Kennschalldruckpegel eines Dipols auszugleichen, ist eine elektrische Kompensation notwendig, die einen tatsächlich sehr kräftigen Verstärker erfordert. Zudem wird eine Aufstellung mitten im Raum erforderlich, was bei begrenzten Platzverhältnissen eine schwer zu realisierende Bedingung sein kann im Vergleich zu einem herkömmlichen Monopol irgendwo in der Ecke. Zudem ist der Maximalpegel durch die fehlende Bedämpfung des offenen Gehäuses vergleichsweise gering, wie die Messungen gezeigt haben. Auf der Haben-Seite ist für den RiPol jedoch eine potenziell verringerte Moden-Anregung des Hörraums bei geeigneter Aufstellung zu verbuchen, auch das haben die Messungen des Richtverhaltens deutlich gemacht. Zudem sind ein sehr sauberes und störungsfreies Ausschwingverhalten und vor allem der geringe Platzbedarf der nahezu irrwitzig schmalen Gehäuse zu verbuchen. Wie stellen sich die Fakten beim Hörtest dar? Zunächst fällt auf, dass dieser Basslautsprecher mit vielen Hörgewohnheiten bricht es gibt weder den kräftigen Druck auf dem Brustbein noch gewaltige Show- Effekte im Tiefbassbereich. Wer das lange Nachschwingen der üblichen Bassreflex-Lautsprecher gewohnt ist, könnte tatsächlich etwas verwundert reagieren. Denn hier ist eine sehr saubere und tiefreichende Basswiedergabe festzustellen, die am ehesten an den Klang einer geschlossenen Box erinnert. Aber das Richtverhalten ist eben nicht kugelförmig, sodass sich seitlich neben der Hauptabstrahlachse Bereiche bilden, in denen kaum noch etwas wahrzunehmen bleibt. Schließlich koppelt der RiPol nicht an Raummoden, die im rechten Winkel zu seiner Achse liegen, was je nach den akustischen Bedingungen des zu beschallenden Raums ein wesentlicher Vorteil sein kann. Jedoch ist aufgrund seiner Eigenschaft als Schnellewandler immer eine andere Aufstellung als beim klassischen Monopol notwendig. Besonders in akustisch schwierigen Räumen kann man so durch geschickte Positionierung und Eindrehen der Lautsprecher eine gegenüber den üblichen Monopolen wesentlich verbesserte Wiedergabe erzielen. Es gilt zu bedenken, dass trotz all dieser nicht von der Hand zu weisenden Vorteile immer auch der erhöhte Materialaufwand und nicht zuletzt der vergleichsweise geringe Maximalpegel in der Praxis bedacht werden sollte für wirklich lautes Abhören eignet sich der Lautsprecher meiner Ansicht nach eher nicht. Finale Der RiPol bricht mit etlichen Konventionen. Wo sonst ein möglichst großes Gehäuse als notwendige Bedingung für tiefreichende Basswiedergabe gilt, wird beim RiPol aus einem sehr schmalen Gehäuse, welches nur unwesentlich größer ist als das Chassis selbst, per aktiver Entzerrung ein sehr neutral klingender 114 tools4music

6 Tieftonlautsprecher. Sein offenes Gehäuse ermöglicht nicht nur eine vorteilhaft einsetzbare Richtcharakteristik, sondern senkt zugleich die Einbauresonanz der Chassis effektiv ab. Auch wenn dieses sehr interessante Lautsprecherprinzip etliche Vorteile wie eine bedarfsweise sehr tiefe untere Grenzfrequenz, die Achter-Richtcharakteristik und eine hohe Wiedergabequalität für sich verbuchen kann, sind auf der Gegenseite der vergleichsweise hohe Aufwand bei Verstärkerleistung und Elektronik sowie der geringe Maximalpegel anzuführen. Wer Gelegenheit erhält, einen Basslautsprecher dieser Konstruktionsart zu hören, wird erstaunt sein im Einheitsbrei der Bassreflexboxen eine tatsächlich erfrischende Erfahrung, die mit vielen Hörgewohnheiten brechen dürfte. Abb 11: Nichtlineare Verzerrungen des RiPol -Tieftonlautsprechers bei etwa 95 db (SPL) Info NACHGEFRAGT Axel Ridtahler schickte uns folgenden Kommentar zu unserem Test: Vorab ein großes Dankeschön, dass wir mit unserem Exoten-Bass ein solches Interesse erweckten und mit unserem RiPol Hi-Fi-Lautsprecher in einem geradezu genrefremden Profiblatt eine solche Würdigung erfahren. Wie bei tools üblich, geschieht das messtechnisch fundiert und hochkompetent. Deshalb gibt es auch zur messtechnischen Analyse unsererseits nur einen Kommentar: saubere Arbeit, Herr Reimann! Abb 12: Nichtlineare Verzerrungen des RiPol -Tieftonlautsprechers bei etwa 105 db (SPL) Auch die Vor- und Nachteile unseres Bassprinzips sind treffend auf den Punkt gebracht: Ausschwingverhalten ohne jegliche Verzögerung vorteilhaft einsetzbare Richtcharakteristik potenziell verringerte Modenanregung geringer Platzbedarf der geradezu irrwitzig schmalen Gehäuse ein sehr neutral klingender Lautsprecher. Diesen Vorteilen stehen einige Nachteile gegenüber, die wir in der Hi-Fi-Praxis also nicht auf der Bühne oder im Studio, sondern in privaten Hörräumen so nicht erleben, denn hier werden die Pegelgrenzen praktisch nie oder nur in sehr großen Räumen erreicht. In solchen Fällen em-pfehlen wir, mehrere Basseinheiten einzusetzen. Auch hier reichen üblicherweise Leistungen von 100 Watt Reserven schaden aber nie. Es ist genauso richtig, dass man RiPole nicht direkt an die Wand stellen sollte. Aber mitten im Raum muss denn doch nicht sein. Bereits mit einem Abstand zur Rückwand von 30 bis 50 cm funktionieren die RiPole sehr gut. Aufstellungskritisch sind ja im Prinzip alle Bass-Lautsprecher. RiPole haben hier, aufgrund der geringeren Modenanregung, bereits Systemvorteile. Mittlerweile ist der D Appolito Mittel/Hochton-Aufsatz serienreif und auf Anfrage vorführbereit. Unsere Lautsprecher entstehen als Einzelfertigung in nur geringen Stückzahlen. So können wir auf Kundenwünsche individuell reagieren (das außergewöhnliche Design entstand in Zusammenarbeit mit der Firma Cognito). Die Entwicklung und Endfertigung machen wir selber und beziehen die für uns präzise gefertigten Einzelteile aus umliegenden Zulieferbetrieben aus dem Badener Land. Insbesondere möchte ich die Firma RMS-Akustik erwähnen, die unsere hochpräzise aktive RiPol-Weiche kongenial umgesetzt hat und auch herstellt. tools4music 115