GutJan 19 - Die Lautsprecherform bestimmt den Klang

GutJan 19
Von der außergewöhnlichen Idee zum innovativen High-End-Produkt.
Im Laufe der Entwicklung kamen immer wieder neue Erkenntnisse hinzu, die das
Gesamtprojekt einzigartig machen. Es wurde versucht, das Gemessene richtig zu
interpretieren, um eine mathematisch-physikalische Beschreibung der Konstruktion zu
ermöglichen.
Mit der Gehäuse-Innen-Geometrie GIG im schmalen Gehäuse.
Mit der besonderen Bassreflexrohrabstimmung an der Frontseite:
Minimale Strömungsgeräusche, geringe Kompression bei höheren
Schallpegeln und kein Druckstau an der Rückwand..
Mit Noppenschaum nur an den berechneten Stellen.
„Zum wirkungsvollen Hohlraumresonanz-Filter“
Mit GIG,
sind die Gehäusewände wirkungsvoll stabilisiert (resonanzarmes
Gehäuse), so dass durch den entstehenden Wechselschalldruck, sie zu
Eigenschwingungen nur schwach angeregt werden, das wirkt sich positiv auf
einen Druckwechsel zwischen Lautsprechergehäuse und Außenraum aus.
Da in der Gehäusewand die gespeicherte Schallenergie jetzt schneller
abklingt, verbessert sich das Ein- und Ausschwingverhalten des TMT-Chassis,
im Besonderen wird die Wiedergabe impulsförmiger Töne verbessert.
Mit GIG,
wird der hintere TMT-Schallanteil wirkungsvoll umgelenkt, so dass an der
Rückseite der Membran keine Reflexionseffekte auftreten.
Ausgewählte Chassis, wo ihre Phasenbezüge durch die perfekte Chassis-Konstruktion für
Abstrahl- und Energieverhalten, Frequenz- und Phasengang unentbehrlich sind.
Es gibt sehr wenige langhubige TMT-Chassis mit kräftigen Antrieb, die eine lineare
Auslenkung von +-6.5mm haben und mit ihren optimalen Thiele-Small-Parametern sich in
diesem BR-Gehäuse, als auch im CB-Gehäuse wohlfühlen.
Das MHT-Chassis im geschlossenen Gehäuse für den gesamten kritischen
Frequenzbereich.
Die Simulation
Mit zueinander passenden Chassis und ihrer Positionierung auf der Schallwand, mit den
Meß-Daten aus der externen Messung (Akustik-Labor-Feucht) und der Frequenzweiche
mit wenigen hochwertigen Bauteilen.
2 * Luftspule 1.4mm, 1 * Luftspule 1.0mm, 1 * Luftspule 0.71mm
9 * MKT-Kondensatoren (davon 3 in Parallelschaltung, wegen den Zwischenwerten)
6 * MOX-Widerstände (10W). Ohne Impedanz-Korrektur.
hier zum Ergebnis:
Bild 1
Bild 2
Bild 1, Bild 2 und Bild 3
Bild 3
Akustische Phase, blau = TMT, grün = MHT
Außergewöhnlich ist, dass die Boxsim-Simulation mit der Messung im Messtechnik-LaborFeucht wie im Bild 4, übereinstimmt. Die Phasenbeziehung zwischen Simulation und Realität
ist sehr genau.
Externe Messdatenaufnahme im Messtechnik-Labor-Feucht mit der Frequenzweiche
Bild 4
Frequenzgang + Akustische Phase, die ab der Abstimmfrequenz (30Hz) keine
Phasensprünge aufweist. Ab 145 Hz ein minimalphasiges System, d.h. wenn Amplitudenund Phasengang in fester Beziehung zueinander stehen. Die Gruppenlaufzeit (-dφ(ω)/dω)
ab 145 [Hz], wenn der Phasengang sich mit sinkender Frequenz ändert (Steigung).
Bild 5
Frequenzgang + Minimalphase (rot), die ab 145 Hz um den Nullpunkt schwingt.
Musik besteht aus Impulsen, deren Ein- und Ausschwingvorgänge für die Klangfarbe von
Musikinstrumenten wie auch von Stimmen verantwortlich sind. Eine Musikwiedergabe ist
authentischer, wenn Phasenfehler über das gesamte Wiedergabespektrum so gering wie
möglich bleiben. Ob die Entzerrung auf minimalphasige Phasenfrequenzgänge für den
Höreindruck unerheblich ist, sollte jeder für sich beantworten.
Bild 6
F-Gang-Richtungen 0 , 30 , 45 Es ist wichtig, dass ab der Trennfrequenz 370Hz die
Welligkeit zwischen den 3 Amplitudenfrequenzgängen sich nicht stark ändert.
Bild 7a
Bild 7b
Das komplexe Ergebnis der Sprungantwort, beschreibt das Übertragungsverhalten dieses
Lautsprechers mit kontrollierten Zeitverhalten.
Punkt 1
Die Minischwingungen am Anfang, deuten auf eine leichte Verzögerung
der Energiezufuhr hin. Der MHT ist nicht verpolt angeschlossen und somit
"zeitrichtig", sein steiler Anstieg deutet auf eine hohe Grenzfrequenz hin .
Punkt 2
Die beidseitig beschichtete, schwarze Glasfasermembran zeigt fast
keine Membranresonanzen, sie ist frei von Nachschwingern. Keine
spitzen Schwinger sind zu erkennen, die einer langen niederfrequenten
Schallwelle voranklingen.
Punkt 3
Das Ausschwingverhalten des MHT ist sehr gut bedämpft. Nach einem
geringen Einbruch und minimalsten Zeitversatz ist der TMT zu sehen.
Hier reagieren beide Chassis gleichzeitig.
Punkt 3-4
Ein Ausschwingverhalten dem exponentiellen Ideal. Symmetrische
Auslenkung im TMT- Bereich, für ein einschwingen der Membran in die
Nulllage.
Punkt 4
Bei einer 3-Wege-Box mit zueinander passenden Chassis schneiden
der Mitteltöner nach einem gedämpften Überschwinger und der
Tieftöner vom Anfang in Punkt 1 aufsteigend, ab dem Scheitelpunkt in
Punkt 5 wieder fallend, hier die Nulllinie. Der Mitteltöner sollte am
Punkt 6 den Ausschwingvorgang beendet haben.
Punkt 5-6
Ein gedämpftes Überschwingen, dass auf ein sehr gutes Impulsverhalten
hindeutet.
Punkt 6-7
Ein schnelles Ausschwingverhalten des TMT-Chassis mit gedämpftem
Überschwinger im Bereich 3.7-8.5 [ms], sind Beweise auf ein
Feder-Masse-System niedrigwertiger Ordnung (Gehäuse + Chassis).
Bei Analog-Aktiv mit hohem Verstärker-Dämpfungsfaktor (>=1000,
kleine Ausgangsimpedanz des Verstärkers), sollte der gedämpfte
Überschwinger mustergültig zwischen 2.0 - 6.0 [ms] liegen. Inwieweit sich
dieser Dämpfungsfaktor auf die Basswiedergabe auswirkt, kann spekuliert
werden.
Bild 8
Impulsantwort, die Ableitung der Sprungantwort nach der Zeit. Exponentiell abklingende
Sinusschwingungen bis 0.60ms deuten auf minimalste Membranresonanzen hin, sehr
schnelles Ausschwingverhalten. Jedem Bändchensystem das schneller und sauberer auf
Impulse reagiert, kann dieses Konussystem Paroli bieten.
Bild 9
Frequenzgang mit Ausblendung der Raummoden, aussagekräftig ab 200 Hz. Klangliche
Details treten bei einer Pegelanhebung zwischen 7-10 [kHz] hervor, dagegen bei einer
Senke wirkt das Klangbild diffus.
Bild 10
Polung negativ, größtmöglichste Auslöschung liegt bei der Trennfrequenz 370Hz, damit
immer noch außerhalb des Bereichs, in dem das menschliche Ohr besonders empfindlich ist.
Bild 11
Mit Frequenzweiche grün = MHT abgeklemmt, blau = TMT abgeklemmt.
Die außergewöhnliche breite Überlappung um 300 Hz ist:
"Das besondere Merkmal der selbstentwickelten Frequenzweiche"
Bild 12
Wasserfalldiagramm
Bild 13
Messung direkt am BR-Rohr, grün ohne Frequenzweiche, schwarz mit Frequenzweiche.
Außergewöhnlich ist der Schalldruck bei 16 und 80 [Hz] von 110dB
Mit GIG soll nur der Bereich bis zu der Frequenz 650 Hz abgedeckt werden. Mit 4 Streifen
Noppenschaum 4*19*(25+31+40+20) [cm] [Dicke*Höhe*(Länge)] an den berechneten Stellen
nimmt die Dämpfung zu.
Ein Nachteil jeder schmalen Box ist die erste stehende Welle bei Innenmaß der Boxenbreite,
die Spitze bei 900 Hz ist der Beweis. Alle klassischen Absorberlösungen verlieren ihre
Effektivität die Erhöhung zu unterdrücken, außer mit der Frequenzweiche ab der
Trennfrequenz 370 Hz (-6dB), wo die Gehäuse - und Hohlraum-Resonanzen nochmals
verstärkt unterdrückt werden.
Mehr Dämpfung beeinflusst:
1.
Die Steifigkeit des Luftpolsters im Gehäuse.
2.
Die bewegte Masse des Gesamtsystems.
3.
Die Dämpfung der Membranbewegung.
Den Klang.
Bild 14
Die Frequenzweiche, ohne Elko >= 100uF, Drahtwiderstand und Kernspule hoher
Induktivität, d.h. ohne Saugkreise, liegt im Einsatz frei zwischen dem Verstärker und der
GutJan 19, um einer verhältnismäßig stark resonierenden Umgebung (Innenraum der
Lautsprecherbox) zu umgehen.
Auf der Epoxy-Glasfaser-Laminat Leiterplatte 220 x 155 mm groß mit 35um Cu-Auflage sind
hochwertige Bauteile kompakt platziert. Kurze Verbindungen sauber verlötet bieten sicheren
Kontakt und geringen Übergangs-Widerstand. Die Frequenzweiche auch als "Kunstwerk der
klassischen Moderne" ist im flachen schwarz lackierten Holzgehäuse mit einem speziellen
Schutzmaterial für elektronische Bauteile überzogen.
Um die Magnetfelder der Spulen, die sich in komplexer Form gegenseitig beeinflussen zu
minimieren, sollten Spulen möglichst weit voneinander entfernt angeordnet werden. Auch die
unterschiedliche Ausrichtung der zueinander stehenden Spulenachsen, macht eine
möglichst große Distanz nicht überflüssig.
Für die GutJan-Frequenzweiche, ist diese Luftspulen-Anordnung mit Wicklungssinn und
Masseführung richtig.
Bild 15
Lautsprechergehäuse mit hochwertiger Lackierung in Weiß/matt
Diffusschallfeld >= Direktschallfeld Drehung der LSP zum Schnittpunkt hinter dem Kopf z.B.
an die Rückwand, wo abgestrahlte Direktschallfeld-Anteile wieder zum Hörer reflektiert
werden.
Es können Kammerfiltereffekte auftreten, wenn identische Schallanteile zeitversetzt am Ohr
ankommen.
Beim bestimmten Kopf - Wand - Abstand und dem Vorhandensein von seitlichen
Reflexionen, (ein echtes kleines Diffusfeld), kann unser Gehirn “Räumlichkeit” vermitteln.
Beim Hörvergleich mit ~15 am Hörer vorbei, erklang die zeitrichtige Aufnahme von der CD
PfleidRecording (Richard Wagner) mit mehr Detailvielfalt und Transparenz. Auch wenn man
nicht im Sweetspot sitzt, verändert sich der Klang kaum.
Direktschallfeld > Diffusschallfeld, Drehung der LSP zum Schnittpunkt Kopfmitte hat die
Eigenschaft, dass störende Raumeinflüsse viel weniger ins Gewicht fallen, dadurch entsteht
die andersartige Bühnenabbildung.
Bild 16
Mit der homogenen Abstrahl-Charakteristik, Büdelungsmaß und mit korrekter Sprungantwort,
wenn beide Lautsprecherchassis synchron in Phase einschwingen, bildet das exklusive
Lautsprecherkonzept ein ausgezeichnetes Ortungsverhalten und eine realistische
Wiedergabe von Stimmen und Instrumenten ab (Zeitrichtig).
Bass und Körper verschmelzen zu einer Einheit,
im Ausdruck bei Musik und Bewegung
Der tiefe-kräftige Bass spielt dabei ausgesprochen präzise, schnell ohne langen
Nachschwinger, entscheidend bei Rap und harter Pop-Musik und macht so den
aufgebauschten wabernden SUBWOOFER überflüssig.
Anhang:
Die sinnvollste Möglichkeit von Vielen, um die Raummoden schon im Ansatz zu
bekämpfen.
Beispiel:
L = 6.5m
B = 4.5m
H = 2.5m
f (res) = c/2 * ((1/L)^2) = 26.46 Hz
= c/2 * ((1/B)^2) = 38,22 Hz
= c/2 * ((1/H)^2) = 68.8 Hz
f (res) = (26.46^2+38.22^2+68.8^2) = 83.03 Hz
= c/ (4*f (res)) = 344/ (4*83.03) = 1.036m
Es ist vorteilhaft, die beiden Lautsprecher auf die längste Wandseite zu stellen. Die
Längsmode 1. Ordnung kann im Vorfeld wirkungsvoll entzerrt werden.
H : L und B : L
0.385 : 1 : 0.692
S = /0.692 = 1.04/0.692 = 1.5 [m]
Y1 = H*0.385 = 0.96 [m]
A = L-2*S = 6.5-2*1.5 = 3.50 [m]
Y3 = A/1.618 = 3.5/1.618 = 2.16 [m]
Faustformel: Y1 = (21%-24%) * B
S = (21%-24%) * L
Y2 = B-(Y1+Y3) = 4.5 - 3.12 = 1.38 [m]
Das Seitenverhältnis A/Y3 sollte dem goldenen Schnitt entsprechen 1.618
Ohrhöhe = 0.92 ... 0.98 [m] = Abstand Boden zur Mitte des obersten Chassis.
Hätte der TMT zum Boden, zur Rück- und zur Seitenwand denselben Abstand, würde die
kugelförmige Druckwelle gleichzeitig an den angrenzenden Wänden reflektiert und ein
überbetonter Bass wäre die Folge.
Eine weitere sinnvolle Möglichkeit: Helmholtz-Resonatoren <= Raummodenresonanz, die
berechnet und nachgemessen in geeigneter Positionierung im Raum an die betreffende
Raummode (sie hat keine scharfe Begrenzung) angekoppelt, unterdrücken
erfolgversprechend die Schalldruckerhöhungen, die durch stehende Wellen verursacht
werden.
Ab der Schröderfrequenz sind stehende Wellen nicht mehr so bedeutend. Sparsam
eingesetzte Ecken- und Decken-Absorber mit definiertem Wandabstand für die breitbandige
Raumresonanzen-Bedämpfung.
Eine weitere vielversprechende Möglichkeit: Der Einsatz von programmierbarer
Elektronik (Anti-Mode), oder Double Bass Array, wo an der Front- und Rückseite des Raums
jeweils zwei Subwoofer zum Einsatz kommen, die über einen digitalen Prozessor
miteinander verbunden sind (die hinteren Subwoofer bekommen dasselbe Signal, allerdings
um 180 Grad phasenverschoben) .... usw. ...
Jede Bedämpfung oder Raumkorrektur hat eine Auswirkung auf den Klang.
Alles korrigieren zu wollen, kann zu unverwertbaren Ergebnissen führen.
Die Programmierung einer digitalen Raumkorrektur, ist technisch anspruchsvoll.
Ein Hörraum mit guter Akustik klingt ohne Equalizer oft besser.
Lautsprecherkabel bzw. "Kabelklang" das auch heute noch zu einer Glaubensfrage
mutiert.
In der analogen Audioentwicklung lassen sich die Unterschiede nicht immer über einfache
Frequenzgangänderungen beschreiben, sondern bei besseren Konstruktionen eher über ein
ausgezeichnetes Ortungsverhalten und eine realistische-räumliche Wiedergabe von
Stimmen und Instrumenten. Diese homogene Musikwiedergabe ist vom "Kabelklang
unabhängig", den das Schwingverhalten ist vom Gütefaktor des Systems aus Lautsprecher
und Gehäuse abhängig. Dabei ist die Summe aus mechanischer und elektrischer Dämpfung
entscheidend, auf die das Lautsprechergehäuse abgestimmt wird. Von großer Bedeutung
sind die Phasenfehler bei Lautsprechern, die bis heute die größte Hürde zur unverfälschten
Klangwiedergabe darstellen und die phasenoptimierte Frequenzweiche [poF], die
wirkungsvoll Interferenzen der benachbarten Chassis unterdrückt und zu einem
gleichmäßigeren Abstrahlverhalten führt.
"Solche emotional-gesteuerten Blindtests mit Kabeltausch sind NICHT aussagekräftig"
Für 2016 habe ich den Endpreis ermittelt:
Gutjan 19, RAL Lackierung seidenmatt, mit ausgelagerter passiven Frequenzweiche
(hochwertige Bauteile) wie im Bild 14 zu sehen ist + Anschlusskabel mit frei wählbaren
Länge + vergoldete Bananenstecker.
EURO 5400,00/ Paar, inklusive der gesetzlichen MwSt. von 19% und Selbstabholung.
Nach Terminvereinbarung, ist GutJan 19 bei mir zu Hause vorführbereit.
Nachgedanken:
Ist der hochwertige Hi-Fi-Markt, absolut tot?, in den Marktanteilen gesehen ein deutliches Ja.
Natürlich, ist die Power-Konserven-Musik (bis zum Exzess komprimierte Aufnahmen), für
junge Leute mit Smartphone-Erfahrung lukrativ, weil billig in uneingeschränkter Anzahl zum
downloaden vorhanden.
Aber, für mich bleibt nur noch das Lautsprecherkonzept eigener Entwicklung übrig, wo noch
die erhörbaren laut-leise-Unterschiede bei nicht übertriebener Dynamik, die Feinauflösung
und die Räumlichkeit, so wie in vielen Konzertsälen zu erfühlen sind.
Wenn aber in der Zukunft der Mensch sich dem Technologie-Wandel sehr stark unterwirft, so
wird sein Hörraum zu seiner Teilmenge. Hier in seiner nahen Umgebung zerstört die einfach
gestrickte Musikwiedergabe das gefühlvolle Lebewesen, das zu einem hochentwickelten
Roboter sich wandelt.
Ich fürchte den Tag,
an dem die Technologie unsere Menschlichkeit überholt.
Die Welt wird dann, eine Generation von Idioten sein.
Albert Einstein
Raum-Messung:
Boxenabstand jeweils TMT-Mitte
2.65m
Wand - Chassis Frontseite
0.66m
Boxenabstand mittig
2.65m zum Mikro vor der Couch
Abstand Boden - Mitte des MHT
0.84m = Abstand Boden Mikro
Ohrenhöhe
0.92m
Abstand Boden Mitte des TMT
0.98 m
ATB-Mess-Software mit Zubehör
Ohne Subwoofer
Ohne Ecken- und Decken-Absorber.
Ohne Abstimmbare Helmholtz-Resonatoren < = Raummodenresonanz f(res) = 88.5 Hz
Ohne programmierbarer Elektronik ....
.... Ausnahme: Schalldruckeinbruch um die 75/300 [Hz],
hier könnte der Einsatz von Anti-Mode, oder mit analogen 2 Band-PEQ im Signalzweig vor
der Endstufe und das vorhandene passive Frequenzweichenkonzept mit hochwertigen
Bauteilen weiterhin beibehalten, einen klanglichen Vorteil bringen.
Die Einbrüche bei 75 Hz (1.Harm.) und bei 300 Hz (4.Harm). Verantwortlich sind, Axialmode
bei 69.5 Hz und die Schallreflexionen an der Deckenlampe mit 5 Armen die über dem
Glastisch hängt. Zwischendrin und nach hinten versesetzt, das Mikro vor der Couch, dass
mit samt den Absorptionseigenschaften des Raumes, also hier mit Ledercouch in L-Form
Sessel und Teppich den Höhenabfall verzeichnet, der im Normbereich liegt. Die Diagonale
ab Mitte Boxenabstand und der Höhe 0.84m zur Unterkannte Deckenlampe mit 2.3m.
Bemerkenswert der Bassverlauf von 20-30 [Hz], wie in Bild 13 zu sehen ist. Der nicht
dröhnender- aber tiefer-kräftiger- Bass, dank nicht übertriebener Raummoden-Unterstützung
bei einer fast quadratischen Zimmergrundfläche. Druckkammereffekt unterhalb der ersten
Tangentialmode (Moden in zwei Richtungen gleichzeitig ausbreitungsfähig), im SchalldruckMittelwert von 69 dB.
Die wenigsten Räume sind nicht als ideal anzusehen, mit Tür und Fenster kann der
Druckkammereffekt wenig oder gar nicht wirksam werden.
Axialmoden in L : B : H
38.1 : 39.5 : 69.4 [Hz].
Fazit
Ist ein aktives Lautsprecher-Konzept mit digitaler Entzerrung (DSP), kombiniert mit einem
SUB, dem optimierten passiven Konzept wie hier beschrieben überlegen?
Ich bin kein Don Quichote, der gegen die aktiven Konzepte kämpft, aber wenn in der
passiven Technik noch Potential vorhanden ist, sollte man es ausloten, inwieweit die
Analogtechnik (Signalkorrektur in Echtzeit) noch Bestand hat. In vielen Hörvergleichen hat
meine analoge Lösung ihre musikalischen Fähigkeiten unter Beweis gestellt und manchen
noch so potentiellen Partner (digital-aktiv oder hochwertig-passiv) seine Grenzen aufgezeigt.
Mit diesem analogen PEQ könnte man die Schalldruckeinbrüche bei 75 und 300 [Hz]
verändern. Diese Variante der Raummoden-Verbesserung wäre "Das Sahnehäubchen".

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