Anatomie von Heimakustiksystemen: Materialien und akustisches Design

Dies ist eine neue Reihe von Beiträgen zu Lautsprechersystemen. Aufgrund der Tatsache, dass das Thema äußerst umfangreich ist, haben wir beschlossen, eine Reihe von Artikeln zu erstellen, die die Auswahlkriterien beim Kauf von Rednern widerspiegeln. Dieser Beitrag widmet sich den akustischen Eigenschaften von Körpermaterialien und dem akustischen Design. Der Beitrag ist besonders nützlich für diejenigen, die mit der Auswahl der Sprecher konfrontiert sind, und bietet Informationen für Personen, die im Rahmen ihrer DIY-Experimente ihre eigenen Sprecher erstellen möchten.



Es wird angenommen, dass einer der entscheidenden Faktoren, die den Klang von Lautsprechern beeinflussen, das Gehäusematerial ist. PULT-Experten glauben, dass der Wert dieses Faktors oft übertrieben ist, er ist jedoch sehr wichtig und kann nicht abgeschrieben werden. Ein ebenso wichtiger Faktor (unter anderem), der den Klang von Lautsprechern bestimmt, ist das akustische Design.

Ich warne Sie, im Material gibt es Links zu Waren, die nicht als offene Jeans dienen, sondern als Beispiele (ich hoffe, niemand wird verletzt), alles ist streng im Rahmen des Themas.

Material: von Kunststoff über Granit bis hin zu Glas

Plastik - billig, fröhlich, aber mitschwingend

Kunststoff wird häufig bei der Herstellung von Budgetlautsprechern verwendet. Das Kunststoffgehäuse ist leicht und erweitert die Fähigkeiten der Designer erheblich. Dank des Gusses kann nahezu jede Form realisiert werden. Verschiedene Arten von Kunststoffen unterscheiden sich stark in ihren akustischen Eigenschaften. Bei der Herstellung hochwertiger Hausakustik ist Kunststoff nicht sehr beliebt, während er für professionelle Muster gefragt ist, bei denen geringes Gewicht und Mobilität des Geräts wichtig sind.

(Für die meisten Kunststoffe liegt der Schallabsorptionskoeffizient zwischen 0,02 und 0,03 bei 125 Hz und zwischen 0,05 und 0,06 bei 4 kHz.)

Mit einer Wahrscheinlichkeit von 90% ist dies entweder eine Budgetoption für nicht allzu anspruchsvolle Benutzer oder eine Stichprobe, deren Kosten mit denen von Analoga aus MDF und Spanplatten vergleichbar sind, wenn Sie mit einer Heimakustik aus Kunststoff konfrontiert sind. Das Kunststoffgehäuse des Geräts mit unzureichender Dicke und Dichte beginnt zu schwingen und zu rasseln, wenn das Volumen auf 60 - 90% erhöht wird. Bei hochwertigen Lautsprechern werden mit der berechneten Dicke und den geeigneten akustischen Eigenschaften des Materials "störende" Mittelfrequenzresonanzen minimiert, jedoch sind die Kosten solcher Lautsprecher fast gleich hoch wie bei Analoga aus anderen Materialien. Selbst ein umwerfender Ausgleich hilft nicht, einen tiefen und angemessenen Boden aus einem preisgünstigen Plastiklautsprecher herauszuquetschen.


Typischer Vertreter der „Plastikbruderschaft“ in der Heimakustik mit anständigen Eigenschaften und attraktivem Preis: Regallautsprecher JBL Jembe schwarz

Holz - Vom Fällen bis zu den goldenen Ohren

Holz gilt aufgrund seiner guten Absorptionseigenschaften als eines der besten Materialien für die Herstellung von Säulen.

(Der Schallabsorptionskoeffizient von Holz liegt je nach Art zwischen 0,15 und 0,17 bei 125 Hz und 0,09 bei 4 kHz.)

Array und Furnier zur Herstellung von Lautsprechern werden relativ selten eingesetzt und sind im HI-End-Segment in der Regel gefragt. Allmählich verschwinden Holzlautsprecher aufgrund geringer Herstellbarkeit, Materialinstabilität und unerschwinglich hoher Kosten vom Markt.


Interessanterweise müssen Technologen, um wirklich hochwertige Lautsprecher dieses Typs zu schaffen, die den Anforderungen der anspruchsvollsten Hörer entsprechen, Material in der Schneidphase auswählen, wie bei der Herstellung von akustischen Musikinstrumenten. Letzteres hängt mit den Eigenschaften von Holz zusammen, bei denen alles wichtig ist, von dem Bereich, in dem der Baum gewachsen ist, bis hin zur Luftfeuchtigkeit des Raums, in dem er gelagert wurde, der Temperatur und der Dauer des Trocknens usw. Der letztere Umstand erschwert die DIY-Entwicklung. In Ermangelung spezieller Kenntnisse ist der Amateur, der einen Holzlautsprecher herstellt, dazu verdammt, durch Versuch und Irrtum zu handeln.


In der Tat und ob die beschriebenen Bedingungen erfüllt sind, berichten Hersteller einer solchen Akustik nicht, und dementsprechend erfordert jedes Holzsystem vor dem Kauf ein sorgfältiges Abhören. Mit hoher Wahrscheinlichkeit unterscheiden sich zwei Lautsprecher desselben Modells derselben Rasse geringfügig im Klang, was besonders für einige anspruchsvolle Zuhörer mit goldenen Ohren und großem Geld wichtig ist.


Säulen aus einer Reihe wertvoller Arten stehen Einheiten zur Verfügung, ihre Kosten sind astronomisch. Alles, was dein bescheidener Diener gehört hat, klingt großartig. Meiner subjektiv pragmatischen Ansicht nach ist es jedoch unverhältnismäßig wertvoll. Manchmal haben gut gestaltete Gehäuse aus Sperrholz und MDF nicht weniger Musikalität, aber für viele Audiophile ist „kein Baum“ = „kein echtes Hi-End“, und für einige ist der Status „kein Baum“ einfach nicht zulässig oder die Innenausstattung verdirbt.


Ich glaube, dass eines der besten Holzsysteme in unserem Katalog Folgendes ist:
Standlautsprecher Sonus Faber Stradivari Homage Graphit (Preis entsprechend)

Sperrholz - fast ein Baum, wenn nicht über Peking fliegen

Das für die Herstellung von Akustikgehäusen verwendete Sperrholz hat 10 bis 14 Schichten und ist in seinen akustischen Eigenschaften, insbesondere in der Schallabsorption, fast so gut wie Holz, während es etwas billiger als Holz, technologischer in der Verarbeitung, einfacher als Spanplatten und MDF ist. Mehrschichtiges Sperrholz dämpft unerwünschte Vibrationen aufgrund der Materialstruktur gut.

(Der Schallabsorptionskoeffizient von 12-lagigem Sperrholz liegt zwischen 0,1 und 0,2 bei 125 Hz und 0,07 bei 4 kHz.)

Sperrholz wird wie Holz in recht teuren und manchmal auch in hochwertigen Stückprodukten verwendet. Die Kosten für Sperrholzlautsprecher sind nicht viel niedriger als die aus dem Array hergestellten und von vergleichbarer Qualität.


In einigen Fällen bestehen die vom Hersteller als „Sperrholz“ deklarierten Gehäuse aus Spanplatten und MDF. Daher sollten niedrige Preise für Lautsprecher mit einer Sperrholz- oder Holzkiste alarmieren. Eine Reihe kleiner asiatischer Hersteller, die regelmäßig ihre Namen ändern und hauptsächlich im Netzwerk handeln, stellen kombinierte Gehäuse her, darunter mehrere kleine, aber auffällige Sperrholzelemente (Holz). Der Hauptteil besteht aus Spanplatten.


Unter den Lautsprechern aus Sperrholz kann ich dies besonders hervorheben: Regallautsprecher Yamaha NS-5000

Spanplatten - Dicke, Dichte, Luftfeuchtigkeit

Spanplatten sind im Preis mit Kunststoff vergleichbar, weisen jedoch keine Nachteile auf, die Kunststoffgehäusen inhärent sind. Das bedeutendste Problem von Spanplatten ist die geringe Festigkeit bei einer ausreichend hohen Materialmasse.


Die Schallabsorption in einer Spanplatte ist heterogen und in einigen Fällen können nieder- und mittelfrequente Resonanzen auftreten, obwohl die Wahrscheinlichkeit ihres Auftretens geringer ist als die von Kunststoff. Durch die effektive Unterdrückung von Resonanzen können Platten mit einer Dicke von mehr als 16 mm die erforderliche Dichte erreichen. Es ist zu beachten, dass wie im Fall von Kunststoff die Eigenschaften einer bestimmten Spanplatte von großer Bedeutung sind. Es ist wichtig, die Dichte und Feuchtigkeit des Materials zu berücksichtigen, da sich verschiedene Spanplatten in diesen Parametern unterscheiden. Es ist nicht ungewöhnlich, dass dicke, dichte Spanplatten zur Herstellung von Studiomonitoren verwendet werden, was auf den Materialbedarf bei der Herstellung professioneller Geräte hinweist.

Es ist bemerkenswert, dass Kameraden aus der DIY-Bruderschaft Spanplatten mit einer Dichte von mindestens 650-820 kg / m³ (mit einer Plattendicke von 16-18 mm) und einer Luftfeuchtigkeit von nicht mehr als 6-7% verwenden können, um Lautsprecher herzustellen. Die Nichteinhaltung dieser Bedingungen beeinträchtigt die Klangqualität und Zuverlässigkeit der Lautsprecher erheblich.


Unter den würdigen Chipoptionen für Heimlautsprecher unterscheiden unsere Experten: Cerwin-Vega SL-5M

MDF: Von Möbeln bis zur Akustik

Heute wird MDF (Medium Density Fiberboard, Medium Density Fiberboard) überall eingesetzt, unter anderem ist MDF eines der am häufigsten verwendeten modernen Materialien für die Herstellung von Akustik.


Der Grund für die Beliebtheit von MDF sind die physikalischen Eigenschaften des Materials, nämlich:

• Dichte 700 - 800 kg / m³
• Schallabsorptionskoeffizient 0,15 bei 125 Hz - 0,09 bei 4 kHz
• Luftfeuchtigkeit 1-3%
• Mechanische Festigkeit und Verschleißfestigkeit

Das Material ist billig herzustellen, hat akustische Eigenschaften, die mit den Eigenschaften von Holz vergleichbar sind, während die Beständigkeit der Platten gegen mechanische Beschädigungen etwas höher ist. MDF hat eine ausreichende akustische Steifigkeit des Lautsprechergehäuses und die Schallabsorption entspricht den Parametern, die zur Erzeugung der HI-FI-Akustik erforderlich sind.


Der visuelle Unterschied zwischen MDF und Spanplatte


Unter den MDF-Akustikern sind meiner Meinung nach viele großartige Systeme hinsichtlich Preis / Qualität optimal:

Yamaha NS-BP182 Klavier schwarz - Bücherregal
→ Focal Chorus 726 - Etage

Aluminiumlegierungen - Design und Präzisionsdesign

Das häufigste Metall bei der Herstellung von AS ist Aluminium sowie darauf basierende Legierungen. Einige Autoren und Experten glauben, dass das Aluminiumgehäuse Resonanzen reduzieren und die Übertragung hoher Frequenzen verbessern kann. Der Schallabsorptionskoeffizient von Aluminiumlegierungen ist nicht hoch und liegt bei etwa 0,05, was jedoch viel besser ist als der von Stahl. Um die Vibration des Gehäuses zu verringern, die Schallabsorption zu erhöhen und schädliche Resonanzen zu vermeiden, verwenden Hersteller Sandwichplatten, bei denen eine Schicht aus Polyethylenharzen mit hohem Molekulargewicht oder anderen Materialien mit niedriger Dichte, wie z. B. viskoelastisch, zwischen zwei Aluminiumblechen angeordnet ist.


Bei preisgünstigen Aluminiumlautsprechern verlassen sich Hersteller nicht selten auf das Design, was sich nachteilig auf den Klang auswirkt: Infolgedessen lassen die akustischen Eigenschaften zu wünschen übrig. Manchmal klagen Benutzer einer solchen Akustik über harten, verzerrten Schall, der durch eine unzureichende Schallabsorption des Gehäuses verursacht wird. Aufgrund der Tatsache, dass die Wellen gut reflektiert und schlecht absorbiert werden, sind eine genaue Berechnung des Gehäusedesigns, die Auswahl der Emitter, der verwendeten Filter und auch die Qualität der Verbindungen einzelner Teile für die metallische Akustik von großer Bedeutung.


Bei den anständig klingenden Aluminiumlautsprechern hat mich der Klang besonders beeindruckt:

→ Canton CD 310 weiß Hochglanz (der Preis ist beeindruckend, aber nicht unerschwinglich)

Stein - Granitplatten zum Preis von Goldbarren

Stein ist eines der teuersten Materialien für die Herstellung von Schallschutzgehäusen. Die einwandfreie Reflexion und die praktische Unmöglichkeit des Auftretens von Schwingungsresonanzen machen diese Materialien bei besonders anspruchsvollen Zuhörern beliebt.



Die meisten Gesteine ​​haben einen stabilen Schallabsorptionskoeffizienten, der beispielsweise für Granit für das gesamte Spektrum der Schallfrequenzen 0,130 und für Kalkstein 0,264 beträgt. Hersteller schätzen besonders das poröse Gestein, bei dem die Schallabsorption höher ist.

Die Verwendung von Steinplatten zur Herstellung von DIY-Akustik ist nahezu unmöglich, da dies nicht nur bemerkenswerte Kenntnisse in Akustik und Steinbearbeitung erfordert, sondern auch extrem teure Geräte (noch bringt niemand 3-D-Steinfräsmaschinen nach Hause).


Für die Herstellung von Serienlautsprechern werden Gesteine ​​wie Granit, Marmor, Schiefer, Kalkstein und Basalt verwendet. Diese Gesteine ​​haben ähnliche akustische Eigenschaften und werden bei entsprechender Verarbeitung zu echten Kunstwerken. Nicht selten werden Steinkästen verwendet, um eine Landschaftsakustik zu erzeugen. In solchen Fällen wird im Rohstein ein Hohlraum geschaffen, um den Emitter aufzunehmen, in dem die Befestigungselemente installiert sind (normalerweise auf Bestellung).

Stein hat 2 Hauptprobleme: Kosten und Gewicht. Der Preis eines Steinlautsprechers kann höher sein als jeder andere, der ähnliche Eigenschaften aufweist. Das Gewicht einiger Proben von Bodensystemen kann 40 kg oder mehr erreichen.

Glastransparenz und Klangqualität

Eine originelle Lösung besteht darin, Lautsprecher aus Glas herzustellen. Nur zwei Unternehmen, Waterfall und SONY, haben dies ernsthaft geschafft. Das Material ist aus gestalterischer Sicht interessant, akustisch schafft Glas bestimmte Probleme, hauptsächlich in Form von Resonanzen, die die oben genannten Unternehmen zu lösen gelernt haben, es gibt sogar Referenzoptionen.


Die Preise für ein transparentes Wunder sind ebenfalls schwer als erschwinglich zu bezeichnen. Letzteres ist mit einer geringen technologischen Effektivität und hohen Produktionskosten verbunden.

Von den beeindruckenden Glasproben kann ich empfehlen: Wasserfall Victoria Evo

Akustisches Design - Boxen, Röhren und Hörner

Nicht weniger wichtig für die genaue Übertragung von Schall im Lautsprecher ist das akustische Design. Ich werde über die gebräuchlichsten Typen sprechen (es ist natürlich, dass bestimmte Typen abhängig von einem bestimmten Modell kombiniert werden können, z. B. ist der Phasenwechselrichterteil der Säule für den Nieder- und Mittelfrequenzbereich verantwortlich und ein Horn ist für hohe Typen gebaut).

Phasenwechselrichter - Hauptsache die Rohrlänge

Ein Phasenwechselrichter ist eine der häufigsten Arten der akustischen Auslegung. Diese Methode ermöglicht es, mit der korrekten Berechnung der Rohrlänge, des Lochabschnitts und des Körpervolumens einen hohen Wirkungsgrad, das optimale Frequenzverhältnis zu erzielen und die niedrigen zu verstärken. Das Prinzip der Phasenumkehrung besteht im Wesentlichen darin, dass auf der Rückseite des Gehäuses ein Loch mit einem Rohr angebracht wird, mit dem Sie niederfrequente Schwingungen in Phase mit den von der Vorderseite des Diffusors erzeugten Wellen erzeugen können. Am häufigsten wird der Phasenwechselrichtertyp beim Erstellen von 2.0- und 4.0-Systemen verwendet.


Um die Berechnungen beim Erstellen eines eigenen Lautsprechers zu erleichtern, ist es zweckmäßig, spezielle Taschenrechner zu verwenden, von denen einer bequem ist, zitiere ich aus dem Link .

In der HI-END-Philosophie gibt es äußerst radikale, kompromisslose Urteile über Phasenwechselrichtersysteme. Ich zitiere eines davon ohne Kommentar:

„Feind Nr. 1 besteht natürlich aus nichtlinearen Verstärkungselementen im Schallpfad (im weiteren Sinne versteht jeder im Bildungsbereich, welche Elemente linearer und welche weniger sind). Feind Nummer 2 ist ein Bassreflex. Der Bassreflex ist so konzipiert, dass er sich verwöhnt. Er sollte es einem kleinen, billigen Lautsprecher ermöglichen, 50 ... 40 ... 30 in den Pass zu schreiben, und was bei 20 Hz sogar Kleinigkeiten in Bezug auf -3 dB bedeutet! Aber der untere Frequenzbereich des Bassreflexes ist für die Musik nicht mehr relevant, oder vielmehr ist der Bassreflex eine Pfeife, die ihre eigene Melodie singt. “

Geschlossene Schublade - Sarg für extra niedrig

Eine klassische Option für viele Hersteller ist eine reguläre geschlossene Box mit Lautsprecherkegeln, die an die Oberfläche gebracht werden. Diese Art der Akustik ist für Berechnungen einfach genug, während die Effizienz solcher Geräte nicht glänzt. Die Boxen empfehlen auch keine Liebhaber von deutlich ausgeprägten niedrigen, da in einem geschlossenen System ohne zusätzliche Elemente, die den Boden verstärken können (Phaseninverter, Resonator), das Frequenzspektrum von 20 bis 350 Hz schwach ausgedrückt wird.


Viele Musikliebhaber bevorzugen den geschlossenen Typ, da er sich durch einen relativ flachen Frequenzgang und eine realistische „ehrliche“ Übertragung von reproduziertem Musikmaterial auszeichnet. Die meisten Studiomonitore werden in diesem akustischen Design erstellt.

Band-Pass (geschlossene Resonatorbox) - Hauptsache nicht summen

Band-Pass wurde beim Erstellen von Subwoofern verbreitet. Bei dieser Art der akustischen Gestaltung ist der Emitter im Gehäuse verborgen, während das Innere der Box durch Rohre von Phasenwechselrichtern mit der Außenumgebung verbunden ist. Die Aufgabe des Emitters besteht darin, niederfrequente Schwingungen anzuregen, deren Amplitude dank der Rohre von Phaseninvertern um ein Vielfaches zunimmt.


Bei einem korrekt gestalteten Design dieses Typs sollten keine parasitären Echos wie geringes Brummen, Summen usw. auftreten, was für Budgetsysteme dieses Typs nicht ungewöhnlich ist.

Offenes Gehäuse - keine zusätzlichen Wände

Eine relativ seltene Art der akustischen Gestaltung heute, bei der die Rückwand des Gehäuses wiederholt perforiert ist oder vollständig fehlt. Diese Art der Konstruktion wird verwendet, um die Anzahl der Gehäuseelemente zu verringern, die den Frequenzgang des Lautsprechers beeinflussen.


In einer offenen Schublade hat die Vorderwand den größten Einfluss auf den Schall, wodurch die Wahrscheinlichkeit von Verzerrungen durch den Rest des Körpers verringert wird. Der Beitrag der Seitenwände (falls vorhanden in der Struktur) ist, wenn sie nicht breit sind, minimal und beträgt nicht mehr als 1-2 dB.

Horn Design - gestörte Champions in Volumen

Das akustische Horndesign wird häufig in Kombination mit anderen Typen verwendet (insbesondere für das Design von Hochfrequenzemittern), es gibt jedoch auch originale 100% Horndesigns.


Der Hauptvorteil von Hornlautsprechern ist die hohe Lautstärke in Kombination mit empfindlichen Lautsprechern.


Die meisten Experten stehen der Hornakustik aus mehreren Gründen nicht skeptisch gegenüber:

• Konstruktive und technologische Komplexität und entsprechend hohe Montageanforderungen
• Es ist fast unmöglich, einen Hornlautsprecher mit einheitlichem Frequenzgang zu erstellen (mit Ausnahme von Geräten mit Kosten von 10 Kilobax oder mehr).
• Aufgrund der Tatsache, dass das Horn kein Resonanzsystem ist, ist es unmöglich, den Frequenzgang zu korrigieren (minus für Heimwerker, die das Hi-End-Horn kopieren wollten).
• Aufgrund der Besonderheiten der Hornakustikwellenform ist die Lautstärke recht gering
• Die überwiegende Mehrheit des relativ niedrigen Dynamikbereichs
• Gibt eine große Anzahl charakteristischer Obertöne (einige Audiophile gelten als Tugend).

Die Hornsysteme wurden gerade inmitten von Audiophilen, die auf der Suche nach einem „göttlichen“ Klang waren, am gefragtesten. Der tendenziöse Ansatz ermöglichte es dem archaischen Horndesign, ein zweites Leben zu erhalten, und moderne Hersteller konnten originelle Lösungen (effektiv, aber extrem teuer) für häufig auftretende Hornprobleme finden.

Das ist alles für jetzt. Die Fortsetzung folgt wie üblich, aber der "Showdown" wird definitiv zeigen ... Für die Zukunft werde ich ankündigen: Emitter, Leistung / Empfindlichkeit / Lautstärke des Raumes.