REWIND erklärt: So wichtig sind Gehäuse bei Lautsprechern für den Klang (am Beispiel der Yamaha NS-5000)

Gehäuseresonanzen – Gift für den Klang

Nur noch mal zur Erinnerung: Hier geht es nur um „herkömmliche“ Lautsprecher mit dynamischen Treibern und Gehäusen. Nicht um andere Bauarten, wie Elektrostaten, Magnetostaten, Rundumstrahler u.s.w. Auch nicht um Konstruktionsmerkmale wie Bassreflex, Transmission Line oder geschlossene Gehäuse. Es geht einzig und allein um die Bemühungen, Lautsprechergehäuse so resonanzarm und akustisch transparent wie möglich zu bauen, und warum das so schwer ist.


Ein Urahn der Yamaha NS-5000 ist das in den Siebzigern vorgestellte Modell NS-1000M. Ein typischer Drei-Wege-Lautsprecher seiner Zeit, dessen Bauform auch von vielen anderen Herstellern geteilt wurde und die bis in die späten Achtziger stilbestimmend für viele HiFi-Lautsprecher der gehobenen Klasse waren: Rechteckige, aufrecht stehende Kiste mit meist drei übereinander angeordneten Chassis. Prominente Beispiele wären die Magnat Mig Ribbon 10 oder auch die Technics SB-10, die zwar mit ihren weißen Flachmembranen aus der Rolle fiel, aber ebenfalls über die typische Kistenform verfügte.



Stehende Wellen

Der Vorteil der eckigen Bauform: Sie ist einfach und kostengünstig herzustellen, hat aber einige entscheidende Nachteile, die gutem Klang entgegenwirken. Da wären zunächst die parallel zueinander stehenden Flächen der Gehäusewände. Im Inneren der Box entstehen dadurch sogenannte stehende Wellen:

Tante Wiki sagt dazu: „Eine stehende Welle, auch Stehwelle, ist eine Welle, deren Auslenkung an bestimmten Stellen immer bei Null verbleibt. Sie kann als Überlagerung zweier gegenläufig fortschreitender Wellen gleicher Frequenz und gleicher Amplitude aufgefasst werden.“ – Anders ausgedrückt: Zwischen den parallelen Gehäusewänden entsteht eine Eigenresonanz. Diese lässt die Gehäusewände mitschwingen, wodurch sie zu einer eigenen Schallquelle werden, die sich dem von den Treibern abgestrahlten Schall überlagert. Dadurch wird der Ton verfälscht. Ziel ist, dass ausschließlich die Schallwandler (die Membranen) Schall abstrahlen und sonst nichts.

Stehende Wellen zu vermeiden ist zumindest theoretisch ganz einfach. Man muss lediglich parallele Gehäusewände vermeiden. Und das ist auch der Hauptgrund, warum die meisten Lautsprecher gehobener Klassen heute keine einfache Kistenform mehr haben, sondern zum Beispiel lautenförmige Gehäuse (ursprünglich von Sonus faber patentiert) oder nicht-parallel angeordnete flache Gehäusewände. Man kann auch im Inneren der Gehäuse asymmetrische Strukturen verbauen, die stehende Wellen unterbinden. Das alles hat jedoch zur Konsequenz, dass der Fertigungsaufwand und damit der Preis deutlich steigt. So ist es beispielsweise sehr aufwändig Holz (manchmal in Kombination mit anderen Materialien) in eine exakt definierte und formstabile Rundung zu biegen, wie es beispielsweise B&W es bei der 800-Serie macht.


Yamahas Ziel bei der Entwicklung der NS-5000 entsprang aller Wahrscheinlichkeit nach dem Wunsch der Marketingabteilung nach Lautsprechern mit einem gewissen Retro-Design der 70er/80er Jahre, das gerade schwer angesagt ist. Aber eine simple Kiste wie früher kann klanglich kaum mit modernen, aufwendigeren Gehäusekonstruktionen mithalten und die NS-5000 sollte ein Lautsprecher auf allerhöchstem Klangniveau nach heutigen Maßstäben werden. Daher bekämpft Yamaha das Problem der stehenden Wellen in den NS-5000 auf andere Weise und zwar mit speziell konstruierten Resonanzröhren im Inneren, „Acoustic Absorber“ genannt. Diese löschen stehende Wellen mit bestimmter Frequenz nahezu komplett aus, sodass sie die Gehäuse nicht in unerwünschte Schwingungen versetzen können. Und das funktioniert so:



Verstrebungen und Versteifungen

Ein anderes gängiges Mittel, um resonierende Gehäusewände zu vermeiden, ist, diese möglichst steif zu bauen und Material mit hoher innerer Dämpfung zu verwenden. Dem Forschungs- und Experimentiertrieb sind da nahezu keine Grenzen gesetzt. Manche Hersteller, wie beispielsweise Magico, schöpfen dabei derart aus dem Vollen, dass ihre Lautsprecherkonstruktionen gerne mal ein sechsstelliges Preisschild haben. (Nicht nur wegen der Gehäuse, aber zu einem sehr großen Teil.)

Relativ preisgünstig kann man innere Verstrebungen zur Versteifung anbringen. Ihr Nachteil: Sie kosten Platz und damit wertvolles Gehäusevolumen. Der Lautsprecher muss dadurch größer als eigentlich nötig gebaut werden. Yamaha hat deswegen bei der Konstruktion der NS-5000 auf Computerunterstützung zur Berechnung der bestmöglichen Versteifung mit minimalem Platzbedarf gesetzt. Herausgekommen sind innere Verstrebungen mit recht ungewöhnlicher Verteilung. Die NS-5000 sind zwar mit ihren Volumen von 65 Litern alles andere als kompakt, stellen aber annähernd die kleinstmögliche Größe für den Einsatz eines 30 cm Tieftöners in einer Drei-Wege-Konfiguration dar. Zumindest ohne andere akustische oder elektrische Tricks einzusetzen.



Kommentare

Thurubal29.07.17 11:43
Danke, ein guter Einblick in ein fast grenzenloses Thema.

Seit Ende der Achtziger Jahre bin ich von einem Konzept überzeugt, das die Lautsprecher fast unhörbar macht: die Bipol- Technik von Rowen . Zusammen mit den elektronischen Komponenten und dem eigenen Hochtöner ergeben sie einen Eindruck, der auch nach Jahren nicht nachlässt.
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Bitsurfer29.07.17 12:22
Gehäusebau ist ordentlich kompliziert.

Ich habe in den 80er Jahren eine Dynaudio Boxe 1:1 nachgebaut. Die Gehäusekonstruktion habe ich sehen können weil eine Boxe ohne Treiber bei einem befreundeten Dynaudio Händler stand. Mein Vater war Möbelschreiner, und so war es möglich das Ding genauso nachzubauen. Die Treiber hatte mir der Händler besorgt. Dazu die Schaltpläne der Weiche. Ein befreundeter Elektrowickler hat mir die Spulen dazu gefertigt, aber nicht mit Klingeldraht gefertigt sondern in richtig! Dazu vergossene High-End Kondensatoren die nicht austrocknen. Die Weiche hat so alleine ein Gewicht von 4 Kg pro Boxe auf die Waage gebracht.
Da sind unterm Strich dann 110x30x35 cm grosse Dinger entstanden. Diese haben das aus meiner Sicht beste Bassystem enthalten. Das legendäre Compound System. Aussen ein 9" Treiber mit 4" Spule, innen im getrennten Gehäuse ein zweiter fast Identischer, nur anderer Impedanz. Der innenliegende Bass ist ausschliesslich für den Druckausgleich zum äusseren Bass. Diese Konstruktion ergibt keinerlei stehende Wellen und extreme Kontrolle des Bassbereiches. Das grösste Problem wenn solche Analytische LSP hat. Man sucht einen Nachfolger und läuft meist aus Hörvergleichen in HiFi Studios konsterniert davon.

Nicht umsonst gibt es den Grossen Bruder heute immer noch. Wer sie einmal gehört hat vergisst sie nie mehr.
https://www.dynaudio.de/home-audio/consequence
+2
TorstenW29.07.17 14:10
Ich gebe Thurubal Recht, dass das Thema sehr weit ist.
Dementsprechend kann der Artikel hier auch nur einige oberflächliche Themen anreißen.

Ich persönlich glaube, dass viele Gehäuse extreme Preistreiber ohne praktischen Nutzen sind.
Ja, natürlich mag man stehende Wellen im Gehäuse vermeiden, aber der Einfluss von mitschwingenden Gehäusen ist gegenüber den stehenden Wellen im Raum (auch der hat meist parallele Wände..) meiner Meinung nach vernachlässigbar gering.
Solange der Raum nicht sehr weit optimiert ist, kann man sich mMn einen Großteil von solchem Schnickschnack sparen.
Funfact am Rande: Die allermeisten Studiomonitore (da wo die Musik produziert wird..) sind kastenförmig..

Ansonsten hatte ich mal Einblick von einem Lautsprecherentwickler, der mir erzählte, welchen Anteil an Kosten da Gehäuse mit Edelhölzern und Klavierlack etc an Lautsprechern haben.. und ganz ehrlich: mir geht es dabei um den Klang, nicht um handpolierte Schönheiten.
Das mag jeder sehen, wie er will, aber wenn ich mehrere Tausend Euros für Lautsprecher ausgebe, möchte ich schon, dass die Technik einen Großteil des Preises ausmacht und nicht die Optik..

Ich hab die Gehäuse meiner Lautsprecher selbst gebaut. Sprich ich hatte die Auswahl an Material und da zu sehen, welche Range es gibt.. Mit MDF wäre man unter 100€ pro Box dabei + Furnier vllt 150€.. man kann aber auch für exotisches Massivholz das 20-fache ausgeben. Am Klang ändert das rein gar nix..
ABer ich käme mir einfach seltsam vor 1000€ Technik in ein 2000€ Gehäuse zu schrauben, wenn ein 200€ Gehäuse klanglich dasselbe tut.
Im HiFi-Sektor ist es aber Gang und Gäbe, dass die Gehäusematerialien den Preis teilweise massiv in die Höhe treiben. Auch oft ohne klanglichen Einfluss.
Das ist nicht schlimm, für optisch schöne Dinge kann man ja auch mal mehr Geld bezahlen.
Aber wenn in nem 3000€ Lautsprecher halt Technik für 800€ drin ist und 2000€ fürs Gehäuse draufgehen.. ich weiß nicht..
+2
nane
nane29.07.17 15:59
Toller Artikel! Danke sonorman +1*
Sehr interessante Einblicke, spannendes Thema, davon bitte mehr
Das Leben ist ein langer Traum, an dessen Ende kein Wecker klingelt.
0
barabas29.07.17 16:54
Das rein von den Matrialkosten die meisten Preise nicht gerechtfertigt sind, denke ich, wissen gerade auch Apple User.
Wer aber dies hier als alleinige Grundlage nimmt, vergisst das die Hersteller hier eine sicherlich nicht unerhebliche Anzahl an Ingenieuren beschäftigen, die immer wieder neues Ersinnen und bis zur Serienreife erproben. Heißt, Entwicklungskosten sind zunächst Unkosten die man später bei Serienreife natürlich auch wieder über den Produktpreis hereinholen muss.
+3
FoneBone
FoneBone30.07.17 04:47
TorstenW
ABer ich käme mir einfach seltsam vor 1000€ Technik in ein 2000€ Gehäuse zu schrauben, wenn ein 200€ Gehäuse klanglich dasselbe tut.

Nun ja, du kannst im Wohnzimmer auch eine simple Matratze auf eine Palette legen, anstatt 3000 Euro für ein schickes Sofa auszugeben. Ich meine, dass im Wohnbereich die Ästhetik, die meinen Geschmack trifft, durchaus seinen Preis haben kann. Schliesslich schätze ich an Apple ja auch, dass sie ihre tolle Software und die Elektronik nicht in billigstes Material hüllen.
+1
kerouak30.07.17 12:26
Sehr viel Hirnschmalz ist auch in die Entwicklung der KEF Blade Lautsprecher(gehäuse) eingeflossen. Mal ganz abgesehen von deren Uni-Q Lautsprecherchassis. Es gibt sehr interessante Artikel darüber zu lesen.
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R-bert30.07.17 12:37
Toller Artikel!
Meine Lautsprecher, die Mitte der 80er mit dem C64 eingemessen wurden, sind demnach wieder voll im Trend. Zum Glück waren die Vergleiche mit potentiellem Ersatz erfolglos
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TorstenW30.07.17 13:13
FoneBone
Nun ja, du kannst im Wohnzimmer auch eine simple Matratze auf eine Palette legen, anstatt 3000 Euro für ein schickes Sofa auszugeben.

Du wirst lachen.. das ist durchaus im Trend

War ja auch nur meine persönliche Meinung, kann jeder anders sehen.
Das Sofa-Beispiel trifft aber eigentlich nicht den Kern, weil da ja die Grundfunktion verändert wird (Matratze vs Sofa).
Es wäre mehr so:
Ledersofa in Schwarz kostet 2000€, dasselbe Ledersofa mit demselben Leder in Braun kostet 6000€.
Gleiche Grundfunktion, gleiche Bequemlichkeit, nur andere Optik kostet immensen Aufpreis, ohne wirklichen Mehrwert.
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apfelputzer
apfelputzer04.08.17 12:37
Es soll auch sehr gute Lautsprecher ohne Gehäuse geben .
Habe seit Anfang der 90er Jahre ausschließlich "Maggies" im Einsatz. Zuerst war es die 1.6er, seit acht Jahren die 3.6er.
Da ist man richtig in der Musik drin.
Nach meiner Meinung nur zu toppen durch Hornlautsprecher.
We gonna use what we got, to get what we want. Only  since 1984.
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AbuServer05.08.17 12:55
Hat jemand auch schon mal eine Hörprobe mit den Devialet Phantoms anstellen können, und mit welchem Eindruck oder Ergebnis?
Wir haben die Erde nur von unseren Kindern geborgt und nicht von unseren Eltern geerbt. Verhalten wir uns endlich auch so.
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sonorman
sonorman08.08.17 14:37
AbuServer
Hat jemand auch schon mal eine Hörprobe mit den Devialet Phantoms anstellen können, und mit welchem Eindruck oder Ergebnis?
Siehe Testbericht hier
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