In der Struktur der Schallwand müssen Trägheits- und Dämpfungseigenschaften ideal aufeinander abgestimmt sein, damit ein guter Dynamikbereich garantiert ist und der Bass nicht verfärbt wiedergegeben wird.

Im Laufe der Geschichte hat Focal eine ausgeprägte technologische Identität entwickelt. Um eine optimale Leistung und technische Raffinesse zu erzielen, mussten beim Lautsprecherdesign technische Einschränkungen in Kauf genommen werden. Der Ansatz von Profile unterscheidet sich völlig von anderen Lösungen. Die allen Focal-Produkten eigene, weiter in Richtung „Soft-Tech” gehenden Varianten fügen sich dank eines fehlerfreien und innovativen Designs besser in die Umgebung ein und sind am Aufstellungsort weniger „aufdringlich“ und dominant. Zugleich wird Profile allen akustischen Anforderungen völlig gerecht.

-	Aufschnitt von Profile 918. Beide gebogenen Mäntel (HDF) sind am Rückgrat verbunden. Beachten Sie die inneren Strukturelemente, die die Lautsprecher-Stabilität noch verstärken.
-	Die verschiedenen Teile von Profile sind weder der Form noch des Volumens nach identisch. Sie verhindern damit die Innenresonanz und Verfärbungen im Zusammenhang mit stehenden Wellen.

Seines kreativen Ansatzes wegen ist Profile für Focal ein ehrgeiziges Vorhaben, da zum ersten Mal der Stil das Projekt bestimmt. In der Verschmelzung mit dem Objekt wird die Technologie zu einem weiteren Werkzeug im Designprojekt. Die Form insgesamt ist zweifellos kühn und komplex, dabei aber ausgewogen. Der Lautsprecher besteht in seiner ganzen Höhe aus zwei geschwungenen, an einem „Rückgrat“ befestigten Mänteln. Nur der Lautsprecherrahmen ist flach. Die traditionelle Biegetechnik, bei der die Formgebung durch sequentielle tiefe Schnitte erfolgt, musste sofort wieder aufgegeben werden, da die Struktur im Ergebnis nicht homogen war und weit verstreute Vibrationen die Klangwahrnehmung beeinflussten. In einer ungünstigen Lage zwischen technischen Einschränkungen und Geschäftsanforderungen, geriet das Profile-Projekt in eine Sackgasse. Unsere Ingenieure mussten technisch anspruchvollste Lösungen finden, um diesen Einschränkungen gerecht zu werden und entwickelten schließlich einen neuen, innovativen Fertigungsprozess, der Hürden im Design beseitigt und akustische Leistung auf höchstem Niveau liefert.

Die geschwungene Frontplatte (HDF) besteht aus sechs, kunstharzgebundenen MDF-Schichten (3 mm). Diese Sandwich-Struktur ist ihrer Natur nach steif und verhindert Vibrationsstreuung durch die Verwendung verschie-dener Dichtungsschichten. Das Ergebnis ist ein ausreichend flacher niedriger Frequenzgang.

Die HDF-Struktur wird duch Verbindung von sechs MDF-Schichten in der Stärke von 3 mm und ihr Andrücken gegen eine Form erzielt. So gelangt man zur gewünschten Lautsprecherform. Interessanterweise wird das „Schichtprinzip” hier wie bei der in die Profile-Lautsprecher eingesetzten „W”-Membrane aus Verbundmaterial eingesetzt.Mehrere, durch Kunstharzschichten getrennte Holzplatten verleihen dem Verbund äußerste Steifheit. Innere Kunstharzschichten spielen ebenfalls eine zentrale Rolle bei der Unterdrückung von Vibrationen. Beim Übergang von einer Dichtungsschicht zur anderen werden Vibrationen automatisch gedämpft. Unsere Verbundplattenstruktur genügt den höchsten Ansprüchen an Steifigkeit und Vibrationsunterdrückung. Die Lautsprecherform selber sorgt für ein optimales mechanisches Verhalten:
-	Dem Ei entlehnte Formen unterstützen die Steifigkeit. Profile widersteht starkem inneren Druck ohne Erzeugung von Verfärbungen oder parasitären Geräuschen.
-	Der eierförmige Lautsprecherabschnitt schützt vor Treppeneffekten. Diese treten auf, wenn ein Signal zwischen dem Treiber und der Rückwand mit einem leichten Verlust (1ms) erzeugt wird. Diese kurze Restverzögerung ist der Klangwahrnehmung abträglich. Die Profile-Form verhindert das Auftreten von Reflexionen im Gehäuse. Diese werden dann fast vollständig im Lautsprecher verstreut.
-	Der kantenlose Abschnitt verhindert auch Lautsprecherresonanz. Stationäre Klangwellen werden vollständig vom Lautsprecher getragen und absorbiert, und automatisch durch das Fehlen von steilen Winkeln gedämpft.

Bei einem üblichen Lautsprecher trifft die vom Treiber generierte hintere Welle die Rückenver-kleidung und wird mit leichtem Verlust durch die Membrane zurückgeworfen. Dies kann zu unerwünschten Resonanzen führen. Bei Profile wird diese Welle durch den Lautsprecher verstreut.

Unter Berücksichtigung dieser Merkmale erweist sich Profile als geeignet auch für das kritische Hören. Die Omega-Struktur markiert einen tatsächlichen Fortschritt was Wahrnehmung und Transparenz anbelangt. Der Mitteltonbereich ist klar, voll und verfeinert.Die stereophone Bildgenauigkeit und ihre Reichweite sind erstaunlich. Es ist allerdings der Niederfrequenztreiber, der noch spektakulärere Ergebnisse erzielt und eine völliges Fehlen von Verfärbungen erreicht. Das Ergebnis ist ein brillianter und zugleich tiefer Hochpräzisionsbass mit einem äußerst feinen Pulsen und lebendigem Klang.

Ein Lautsprecher ist ein elektro-mechanischer Wandler. Er versetzt die Luftmoleküle unter dem Einfluss von Schwingspule und Membrane in Schwingungen. Die musikalischen Informationen werden als Änderungen im elektrischen Stromfluss ausgedrückt und stimulieren auf diese Weise die Schwingspule, die sich im magnetischen Feld im „Rhythmus“ des Musiksignals bewegt. Die elektrische Energie wird in akustische Energie umgewandelt. Das ist das Prinzip. Um den Klang mit dieser Umwandlung so originalgetreu wie möglich zu reproduzieren, muss sich allerdings im realen Betrieb die Membrane in Bezug auf eine perfekt fixierte Referenz bewegen. Wenn die Membrane schwingt, darf sich das Chassis nicht im geringsten bewegen. Die Beschleunigung muss gleich Null sein. Das Chassis sollte eine vollkommen träge mechanische Referenz darstellen.

Ein Lautsprecher ist ein elektro-mechanischer Wandler. Er versetzt die Luftmoleküle unter dem Einfluss von Schwingspule und Membrane in Schwingungen. Die musikalischen Informationen werden als Änderungen im elektrischen Stromfluss ausgedrückt und stimulieren auf diese Weise die Schwingspule, die sich im magnetischen Feld im „Rhythmus“ des Musiksignals bewegt. Die elektrische Energie wird in akustische Energie umgewandelt. Das ist das Prinzip. Um den Klang mit dieser Umwandlung so originalgetreu wie möglich zu reproduzieren, muss sich allerdings im realen Betrieb die Membrane in Bezug auf eine perfekt fixierte Referenz bewegen. Wenn die Membrane

Auf die membrantreibende Kraft A reagiert die Schallwand mit der Reaktionskraft R gleicher Amplitude.		schwingt, darf sich das Chassis nicht im geringsten bewegen. Die Beschleunigung muss gleich Null sein. Das Chassis sollte eine vollkommen träge mechanische Referenz darstellen.

Das Lautsprecherchassis ist fest mit der Schallwand der Lautsprecherfront verbunden. Das Massenverhältnis zwischen der mobilen Anordnung (Schwingspule und Membrane) und dem Gehäuse (Chassis plus Frontabdeckung) sollte so groß wie möglich sein. Das ist eine Anwendung des fundamentalen Prinzips im Dynamikbereich: F = m γ . Die „γ“ (Gamma-) Beschleunigung des Chassis, die der Kraft „F“ der bewegten Membrane unterliegt, ist im Idealfall gleich Null. Folglich muss die Masse „m“ so groß wie möglich sein. Sie muss gegen unendlich streben. Unabhängig von dem Material, das für die Festigkeit der Lautsprecherfront gewählt wird, darf auch die Masse nicht vernachlässigt werden. Es lässt sich leicht vorstellen, dass eine stark gedämpfte Schallwand die Fremdvibrationen durch „Rückpralleffekte“ hervorragend eliminieren kann – allerdings auf Kosten der Dynamik. Nur eine hohe Masse kann die Übergänge garantieren. Dämpfung ist nie ein Ersatz für Masse.

Die Schallwand mit Gamma-Struktur, aus 50 mm starker Hartfaserplatte mittlerer Dichte gefertigt, liefert die mechanische Referenz. Die ultimative Lösung besteht in der Verwendung eines separaten Schranks für jede Treibereinheit. So werden alle Intermodulationen zwischen den Treibern vermieden.

Die höchste Energie ergibt sich auf dem untersten Frequenzbereich. Die Tieftöner induzieren Vibrationen in der Schallwand, die mit den Mittel- und Hochtonchassis interagieren und so Intermodulationsverzerrungen hervorrufen, vornehmlich im oberen Frequenzspektrum, wo die Bewegungsskala der Chassismembran besonders niedrig ist. Die präzise Reproduktion kleiner Details wird maskiert. Die übernommene endgültige Lösung besteht darin, jedes Chassis seine eigenes Gehäuse zu geben. Diese liegt in einer komplexen Fertigung vor, der teuer in der Herstellung ist, dafür aber eine vollständige mechanische Entkopplung der Chassis sicherstellt.

Die Schallwandlösung im Utopia Beryllium bietet eine sehr hohe Trägheit. So kann das Basschassis die detailreichen Informationen der unteresten Frequenz mit all seinen Einflüssen reproduzieren. Die Schallwand besteht aus einer massiven Struktur aus 50 mm-starkem MDF. Die Frontverkleidung erhält dadurch eine sehr hohe Masse. Um die Massenverhältnisse darzustellen, sei darauf verwiesen, dass die Grande-Utopia-Beryllium 210 kg wiegt, während das Gewicht der Originalversion bei 186 kg lag. Die neue Version ist frei von allen verzerrenden Vibrationen und das Massenverhältnis von beweglichen Elementen zu Rahmen + Box des neuen Utopia ist den traditionellen Lösungen mit geschwungenen Seiten um das 10fache überlegen.

Die „Kolbenfunktion“ der TieftönerSomit arbeitet die Membrane wie ein echter „Kolben“ und wird nicht von den Wellen aus dem Gehäuseinneren aufgehalten, die auftreffen und durch Torsions- und/oder Verschiebungseffekte Verzerrungen verursachen können. Im Idealfall wird die Wiedergabe der Basslautsprecher nicht durch Verzerrungen beeinträchtigt, die von mechanischen Beschränkungen hervorgerufen werden.

Die Antriebssysteme der Treiber sind mit den inneren Rahmen mechanisch gekoppelt. Das optimierte Profil dient als perfekte Führung für die Membrane, die wie ein Kolben arbeitet. Diese Funktion wird durch die Turbulenzen der hinteren Welle nicht beeinträchtigt.

Die einzige Möglichkeit einer originalgetreuen Wiedergabe des Signals ist die Aufteilung der Frequenzen auf einzelne Lautsprecher, deren Durchmesser für die Wiedergabe der jeweiligen Frequenzbereiche optimiert sind, damit eine konstante Richtwirkung der entsprechenden Frequenzen gewährleistet ist. Wegen der offensichtlichen Größenbeschränkungen wäre es für Basslautsprecher unpraktisch, metergroße Durchmesser zu verwenden. Glücklicherweise ist die Richtwirkung bei den großen Wellenlängen im Bassregister kein kritischer Faktor. Im Bereich der Mitten und Höhen hat die Richtwirkung jedoch einen wichtigen Einfluss, so dass hier mehrere Treibereinheiten erforderlich sind.Obwohl diese Vervielfältigung der Quellen zur klanggetreuen Wiedergabe der einzelnen Frequenzbereiche ideal ist, stellt sie ein Problem bei der Kohärenz dar. Der Schall aus den einzelnen Treibereinheiten muss das Ohr des Zuhörers zeitgleich erreichen. Wenn Mitten, Höhen oder Tiefen vor den anderen Registern das Ohr erreichen, entsteht natürlich der Eindruck, dass der Ton verzerrt ist. Die klanggetreue Wiedergabe des Original-Tonsignals erfordert, dass alle Frequenzen den Hörer zur gleichen Zeit erreichen und perfekt synchron sind.

Auf einer herkömmlichen Schallwand sind die verschiedenen Lautsprecher vertikal angeordnet. Die Entfernungen zwischen den Abstrahlungzentren der einzelnen Lautsprecher und dem Ohr des Hörers sind nicht identisch.	Die Focus Time-Struktur: Alle Lautsprecher sind in einem Halbkreis angeordnet. Im Zentrum befindet sich das Ohr des Hörers.

Wenn die verschiedenen Lautsprecher auf einer ebenen Schallwand montiert sind, führt dies unweigerlich zu Verzerrungseffekten. Zuerst werden Höhen gehört, dann die Mitten und am Ende der Bass. Diese Zeitverzögerung wird als Verwaschen der Übergänge wahrgenommen. Natürlich ist es möglich, mit der entsprechenden Position der Lautsprecher zu experimentieren, um den Effekt auszugleichen. Allerdings ist offensichtlich, dass der Hochtöner, der die kürzesten (und direktesten) Wellenlängen aussendet, auf einer Achse mit dem Ohr des Hörers (in derselben Höhe) positioniert werden muss. Damit die Mitten und Bässe zeitgleich mit den Höhen ankommen, müssen die Treiber für diese Frequenzen Idealerweise in einem Halbkreis angeordnet werden, dessen Zentrum sich in Ohrhöhe des Hörers befindet. Das ist das Focus Time-Prinzip, bei dem alle Frequenzen auf den Hörer „fokussiert“ werden und unabhängig vom Register, seien es Bässe, Mitten oder Höhen, dieselbe Zeit benötigen, um die Entfernung zwischen Lautsprecher und Hörer zu überwinden.

Wie bereits erwähnt stößt das Ideal von lokalisierten Quellen unweigerlich auf physikalische Einschränkungen. Das wird noch deutlicher, wenn Sie den Aspekt der Richtwirkung von Lautsprechern (siehe OPC-Filter) und den Aspekt der Energiereproduktion am Tieftöner hinzuziehen. Diese Effekte entstehen aus der Bewegung der Membrane und nehmen in dem Maße zu, wie sich der Membrandurchmesser verringert. Das Focus Time-System bietet durch die Verbindung von zeitlicher Kohärenz und verbessertem Dynamikbereich eine intelligente Antwort auf alle diese Probleme. Das erzeugte Klangbild ist unabhängig von der jeweiligen Amplitude durch hervorragende Stabilität charakterisiert. Dies ist die beste Lösung, um Ton, Dynamikbereich und Klangbild optimal miteinander zu verbinden. Focus Time erzeugt eine besondere virtuelle Quelle, die einen kohärenten Klang ohne Verlust an Audioqualität liefert.

Focal-JMlab hat die Vorzüge und Nachteile der Bassreflex-Lautsprecher voll im Griff. Über die üblicherweise vom Hersteller vorgenommene Einrichtung hinaus stellt diese Art des Tunings einen hervorragenden Frequenzgang am unteren Spektrum sicher. Voraussetzung hierfür ist der korrekt eingestellte Resonator, dessen Energie mit der Energie des Lautsprechers zusammenwirkt. Diese Lösung wurde daher für den Sub Utopia Be übernommen, um die bestmögliche Leistung zu erzielen, dies insbesondere im Bassfrequenzbereich. Zugleich ist wohlbekannt, dass bei Subwoofern oft ein wiederkehrendes Problem auftritt: eine wahrnehmbare Verzerrung, die von Luftstrom-geräuschen innerhalb des im Vergleich zum Treiber oft viel kleineren Rundports induziert wird. Der induzierte Überdruck wird zur Quelle von Verzerrungen und unerwünschten mechanischen Geräuschen.

Der Sub Utopia Be bietet ein exklusives Back-TFP-Port, das den Luftstrom im Port idealerweise begradigt. Verzerrungen sind stark reduziert und das Phänomen dynamischer Dekompression tritt dank des Bassreflex-Systems nur vermindert auf.

Eine herkömmliche Lösung bietet die Auswahl eines Rundports, wobei beide Extremitäten anders als beim geraden Port glockenförmig sind. Diese relativ einfach umzusetzende Form erleichtert die progressive Dekompression des im Port anwesenden Luftstroms, und vermindert damit auftretende Geräusche. Diese am weitesten verbreitete Lösung erwies sich als ungeeignet für den Sub Utopia Be, auch wenn sie den Anforderungen der meisten anderen Lautsprechern dank einer guten Verzerrungsminderung gerecht wird. Der kombinierte Einsatz von hocheffizientem 40 cm-Treiber und einem 1000 Watt RMS-BASH-Verstärker lässt bemerkenswert hohe Spitzen zu, so z. B. einen Druck von 128 dB pro Meter. Die Folge sind hoher innerer Druck und eine große Flussgeschwindigkeit, was für die aktuellen Lösungen ungeeignet ist.

Die erste Maßnahme zur Reduktion dieser Luftstromgeräusche liegt in der Verkleinerung des Ports. Die Auswahl eines rechteckigen Ports erweist sich als am besten angepasste Lösung, auch wenn ihre Implementierung recht aufwändig ist. Der Sub Utopia Be weist ein Öffnung von 50 dm2 auf (im Vergleich zu einer 17dm2-Öffnung bei einem Port von 15 cm Durchmesser. Eine weitere Lösung besteht in der Anbringung einer glockenförmigen Öffnung an diesem rechteckigen Port. Diese Lösung wurde bislang nicht umgesetzt. Nach mehreren Simulationen und erfolgreichen Experimenten wurde zuletzt das parabolische Port entwickelt. Das ausgewählte Design macht die Luftgeräusche unwahrnehmbar für das menschliche Ohr, und dies sogar bei der Nennleistung. Die Verzerrungsrate wurde über den gesamten Bassfrequenzgang des Subwoofers um mindestens 10 dB, d. h. um das 10fache gesenkt. Der verbesserte Luftstrom im Port sorgt für Reibungsminderung, diese führt zu einer bemerkenswerten dynamischen Kompression auf hoher Ebene, ein Phänomen, das beim Sub Utopia Be nicht ansatzweise auftritt.

Bei einem gewöhnlichen Port verlangsamen die verschiedenen Reibungen an den Wänden den Luftstrom: die Welle wird gekrümmt, was aufgrund extremer Dekompression weitere Verzerrungen und Turbulenzen hervorruft. Störgeräusche sind die Folge. Das TFP-Port stellt eine progressive Dekompression der Luft sicher. So erreicht man eine konstante Geschwindigkeit entlang des gesamten Ports und eine kohärente Wellenform bei der Ausgabe.

Die Subwooferleistung hängt noch von einem weiteren Faktor ab: der Mantelsteifigkeit. Die Mantelwände sind permanent großem inneren Druck ausgesetzt, wodurch sie sich verbiegen und große Mengen der vom Treiber erzeugten Energie absorbieren. Was den Sub Utopia Be anbelangt, so wurden einschneidende Maßnahmen ergriffen: die untere und obere Wand bestehen aus MDF von 30 mm Stärke, die Seitenwände aus MDF von 50 mm Stärke und die Frontverkleidung aus MDF von 65 mm Stärke. Ausgestattet mit zahlreichen Verstärkungen bietet der Sub Utopia Be eine vollkommen inerte mechanische Referenz, die sich nicht negativ auf die gute Leistung des Subwoofers auswirkt.

Die MDF-Wände der Frontverkleidung erreichen eine ungewöhnliche Stärke von nur 65 mm. Das TFP-Port, die internen Trägerteile und die Aufteilung gewährleisten eine bislang unerreichte Steifigkeit.