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Focal Technik
Die Frequenzweichen
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Die Frequenzweiche ist das Schlüsselelement bei der Konstruktion eines Lautsprechers. Ihre Rolle und ihre Entwicklung sind sehr kompliziert. Der Charakter des Lautsprechers hängt davon ab.
Übersicht
OPC-Filter
Funktion der Frequenzweiche
Die Frequenzweiche verteilt das Signal vom Verstärker auf die verschiedenen Treiber-Einheiten eines Lautsprechers. Tief-, Mittel- und Hochtöner. Der kritischste Filterbereich für dieses Signal ist ohne Zweifel der Bereich zwischen den Mitten und den Höhen. Ein Tiefpassfilter dämpft die höheren Frequenzen des Mittenbereichs. Ein Hochpassfilter dämpft die tiefen Frequenzen des Hochtöners. Die Trennfrequenz befindet sich generell in dem Bereich zwischen 2 und 5 kHz. Damit wird ein grundlegender Faktor bei der realistischen Klangwiedergabe hervorgehoben: die „Richtwirkung“.
Die Richtwirkung beherrschen
Der Durchmesser einer Treibereinheit zur Wiedergabe von mittleren Frequenzen beträgt normalerweise zwischen 130 und 170 mm. Diese Abmessungen entsprechen einer Frequenz zwischen 2 und 2,6 kHz. Die Richtwirkung, d.h. der Winkel, über den eine Treibereinheit ihre Energie abstrahlt, verringert sich in dem Maße, wie die Frequenz ansteigt. Bei Frequenzen, deren Wellenlänge kleiner ist als der Membrandurchmesser, wird der Schall stark gerichtet. D.h. der Schall wird in zunehmend engerem Winkel abgestrahlt. Folglich ist auch die akustische Leistung, die der Lautsprecher abstrahlt, nicht gleichmäßig verteilt. Dies wäre aber die Voraussetzung für ein realistisches Klangbild im dreidimensionalen Raum. Hier bietet unsere Invers-Hochtonkalotte einen einzigartigen Vorteil: Durch ihren Aufbau und ihr Konzept kann sie sich auf Frequenzen einstellen, die niedrig genug sind, um die Abstrahlungseffekte im mittleren Bereich zu verhindern.
Im Bereich der Trennfrequenz erzeugt das Phasenverhältnis zwischen Hochtöner und Mittel-/Tieftöner gerichtete Schallkegel. Links ist die sehr verbreitete Butterworth-Frequenzweiche 3. Ordnung. Die Kegel überschneiden sich nicht. Rechts die OPC-Frequenzweiche mit perfekter Verschmelzung der Kegel.
Die Phase beherrschen
Zusätzlich zu den Beschränkungen, denen der Hochtöner bei niedrigen Frequenzen unterliegt, besteht noch ein weiterer kritischer Aspekt: das Phasenverhalten des Lautsprechers und die Frequenzweichen-Kombination in diesem kritischen Bereich. In dem Frequenzbereich 2 - 2,5 kHz sind Ohr und auditives System äußerst sensibel. Der Mitteltöner und seine Frequenzweiche müssen einen Amplituden-Frequenzgang aufweisen, der das „exakte Spiegelbild“ von Hochtöner und dessen Frequenzweiche darstellt. Um dieses Kriterium zu erfüllen, muss die Phase zwischen Mitteltöner und Hochtöner perfekt angepasst werden, so dass durch Überlagerung der beiden eine ausgeglichene Tonalität erzeugt wird. Die Phasendifferenz zwischen Hochtöner und Mitteltöner muss bei der Trennfrequenz Null betragen. Somit entsteht in diesem Bereich eine vollständige Summierung der beiden Emissionsquellen. Phasenverschoben sollte der Lautsprecher einen sehr tiefen und symmetrischen Einschnitt in der Frequenzkurve zeigen.
OPC-Technologie
Die zuvor erläuterten Aspekte sind die Grundlage der OPC-Technologie. Es wäre allerdings naiv zu glauben, dass dieses Ideal einfach durch Weiterentwicklung der Frequenzweichen erreicht wird. Darüber hinaus ist es notwendig, den Frequenzgang und die Leistung der Lautsprecher selbst vollständig zu kontrollieren. Das ist nur wenigen Herstellern möglich, die wie JMlab ihre eigenen Treibereinheiten entwickeln: für jeden einzelnen Produkttyp wird eine spezielle Treibereinheit gefertigt. Es ist unrealistisch anzunehmen, dass der mechanische Defekt elektrisch korrigiert werden kann. Mit der OPC-Technologie verwenden wir eine akustische Dämpfung von 36 dB/ Oktave für die Flankensteilheit zwischen Mittel- und Hochtöner. Zudem wird die Phase perfekt ausgerichtet. Dieses Konzept erzeugt einen extrem kohärenten Ton mit natürlichem Timbre. Das Klangbild ist äußerst präzise und gleichzeitig breit gestreut, so dass das Resultat über einen weiten Hörbereich genossen werden kann. OPC-Frequenzweiche. Die Frequenzweiche ist das Schlüsselelement bei der Konstruktion eines Lautsprechers. Ihre Rolle und ihre Entwicklung sind sehr kompliziert. Der Charakter des Lautsprechers hängt aber von ihnen ab.
Optimized Phase Geometry
Der Electra CC 1000 Be bietet einen neuen Ansatz in der Konstruktion von Center-Lautsprechern. Nach dem Grundprinzip der Ton- und Phasenkohärenz innerhalb einer Lautsprecherreihe, gestattet es dieser Ansatz, die praktischen Aspekte der konventionellen Center-Lautsprecher beizubehalten und dabei die Leistung zu verbessern.
In klassischen Center-Lautsprechern wird in der Regel immer dieselbe Struktur verwendet. Diese umfasst eine gestreckte Form und 3 Treiber, bestehend aus 2 Woofern, die einen Hochtöner entlang einer horizontalen Achse umgeben. Diese Konfiguration wird aus praktischen und ästhetischen Gründen meistens verwendet. Sie führt einfache Konzeptionen wie den Einsatz identischer oder sehr ähnlicher Lautsprecher fort. Daraus resultieren eine kohärente 3D-Ausgabe und ein glatter Klang des gesamten Systems. Dennoch hat auch diese Struktur gewisse Einschränkungen. So funktioniert dieser Lautsprechertyp der sog. Appolito-Struktur entgegengesetzt. Diese Konfiguration basiert auf klar identifizierten Strukturen. Sie lässt eine hohe horizontale Richtwirkung für den Erhalt des Hörkomforts und eine enge vertikale Richtwirkung zur Verringerung von Echos zu, die von Decke und Boden mit der Folge von Veränderungen von Klangbild und Ton erzeugt werden könnten. Dieses Setup funktioniert allerdings nur bei bestimmten Parameterwerten, so z. B. des Filtertyps, der Treiberspalte und vor allem der Treiberintegration auf vertikaler Achse (Hochtöner zwischen zwei identischen Woofern). Die klassische Konfiguration der Center-Lautsprecher ist genau entgegengesetzt, da die Treiberintegration einer Horizontalen folgt. Ein großer Teil der erzeugten Energie wird von Boden und Decke reflektiert, was für die Kohärenz von entscheidender Bedeutung ist. Darüber hinaus wird die Richtwirkung durch scharfe Gangvariationen beeinträchtigt, wenn man sich vor dem Lautsprecher bewegt.
Der Center-Lautsprecher, seine Funktion und sein ideales Profil
Die elementare Funktion eines Center-Lautsprechers ist, sicherzustellen, dass alle Hörer in einer gegebenen Umgebung dasselbe hören. Wenn sich die Richtwirkung ändert, wird dieses Ziel nicht erreicht und die nebeneinander sitzenden Hörer nehmen nicht denselben Klang wahr. Im Ergebnis können sehr große Abweichungen auftreten. Diese beträchtliche Störung der Richtwirkung ist mit der Anwesenheit von 2 Woofern verknüpft, die den Mitteltonbereich typischerweise bis zu 4 oder 6 kHz wiedergeben. Bewegt man sich von der Zentralachse fort, verändert sich der Ausgabewinkel des Woofers.
Einer der Woofer wurde mit einer leichten Verzögerung gegenüber den anderen Woofern konzipiert, was signalverändernde Phasendrehungen erzeugt. Diese können die Verzögerung in einem sich konstant verändernden Frequenzspektrum je nach Hörwinkel vollständig aufheben. Der Frequenzgang erfährt daher große Abweichungen, je nachdem
Einer der Woofer wurde mit einer leichten Verzögerung gegenüber den anderen Woofern konzipiert, was signalverändernde Phasendrehungen erzeugt. Diese können die Verzögerung in einem sich konstant verändernden Frequenzspektrum je nach Hörwinkel vollständig aufheben. Der Frequenzgang erfährt daher große Abweichungen, je nachdem
ob sich ein Hörer 5, 10, 15 oder 20° um die Lautsprecherachse bewegt.
Selbstverständlich muss der ideale Center-Lautsprecher mehreren Prinzipien genügen. Technisch gesehen muss er über eine niedrige und kohärente Richtwirkung verfügen. Praktisch gesehen, muss er Mehrfachkonfigurationen ohne jede Einschränkung zulassen. Subjektiv gesehen muss der Ton des Center-Lautsprechers so nah wie möglich beim Ton der anderen Lautsprecher liegen, um Systemkohärenz zu gewährleisten.
Selbstverständlich muss der ideale Center-Lautsprecher mehreren Prinzipien genügen. Technisch gesehen muss er über eine niedrige und kohärente Richtwirkung verfügen. Praktisch gesehen, muss er Mehrfachkonfigurationen ohne jede Einschränkung zulassen. Subjektiv gesehen muss der Ton des Center-Lautsprechers so nah wie möglich beim Ton der anderen Lautsprecher liegen, um Systemkohärenz zu gewährleisten.
Electra CC 1000 Be
Die für den CC 1000 Be gewählte Konfiguration besteht in einem 3-Wege-Lautsprecher mit 4 Treibern. Er ist horizontal ausgerichtet, womit die Raumintegration erleichtert wird. Die Struktur bleibt dabei grundlegend klassisch mit einem Beryllium-W-Membrane-Hochtöner über einem neuen W-Membrane-Mitteltöner (8 cm). Dieser bemerkenswerte Lautsprecher hat keine Richtwirkung über sein gesamtes Spektrum (500 bis 2600 Hz), während die Richtwirkung des Hochtöners dank seiner Invers-Kalotte sehr niedrig ist. In Verbindung mit der OPC-Filterung, bietet der CC 1000 eine niedrige Richtwirkung in einem weiten Frequenzbereich von 500 Hz an. Die beiden Woofer (6.5” / 16,5 cm), die für den Electra 1000 Be üblich sind, erzeugen ebenfalls keine Phaseninteraktion, da die Wellenlänge zur Definition der Spalten-Haltephase unter 500 Hz fällt, d.h. weit unter die der Basisanwendung.Die Richtwirkung wird regelmäßig, ähnlich wie bei einem 3-Wege-Säulenlautsprecher, der mit denselben Treibern ausgestattet ist.
Der Electra CC 1000 sorgt für tonale Ausgewogenheit und hält die Töne sehr nah bei den Tönen der übrigen Electra-Be-Lautsprecher. Für die Stunden kritischen Hörens bietet er ein kohärentes 3D-Klangbild mit herausragender und realistischer Raumfüllung.
Der Electra CC 1000 sorgt für tonale Ausgewogenheit und hält die Töne sehr nah bei den Tönen der übrigen Electra-Be-Lautsprecher. Für die Stunden kritischen Hörens bietet er ein kohärentes 3D-Klangbild mit herausragender und realistischer Raumfüllung.
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