Gehäuse- Kistenklang

[nk]

Ich habe mal Kurts Idee aufgegriffen und einen neuen Thread eröffnet.

Immer wieder hört man ja vom sog. Kistenklang, von der Gehäuseresonanz usw.

Was ist das eigentlich?
Beide Begriffe stehen im ganz engen Zusammenhang. Klitzekleines Beispiel, was JEDER kennt. Schnippt mal mit dem Finger an ein dünnes Trinkglas. Deutlich kann jeder die Schwingung hören. Vom Prinzip her ist es das Gleiche wie bei einer LS-Box. Nur, dass dort natürlich diese Schwingung nicht ganz so einfach zu hören ist und natürlich nicht durch einen Fingerschnipp erzeugt wird.

Die Anregung der Schwingung erfolgt natürlich durch die einzelnen LS-Chassis. Sie kann sehr ausgeprägt sein, wenn das verwendete Gehäusematerial sich leicht anregen lässt oder aber, wenn diese Schwingung in einem bestimmten Frequenzbereich sehr stark ausgeprägt ist. Die Neigung zum "Kistenklang" ist also stark materialabhängig. Siehe auch:

http://www.piega.info/showthread.php?t=314

Was passiert durch die Resonanz?
Klar, die Resonanz (Schwingungen) des Gehäuses überlagern (vermischen) sich mit dem "Nutzsignal" und sorgen so für eine Verfälschung. Je nach Intensität der Schwingung kann sogar die Box selbst einen Ton abgeben, die von Kurt genannte Phantomschallquelle. Weiterhin übertragt sich - zusätzlich zum Direktschall aus der Luft - diese Gehäuseschwingung in den Boden. Siehe hierzu

http://www.piega.info/showthread.php?t=537

Im Ergebnis wird der Klang an Präzison und "Luftigkeit" verlieren. Oftmals enststeht so ein leicht "verwischter" Ton und natürlich kann sich der Klang nicht vom LS lösen, da ja das Gehäuse selbst mitschwingt und eine Schallquelle darstellt.


Wie kann das alles verhindert werden?
Ganz simpel...man verzichtet auf das Gehäuse. Einige Elektrostaten funktionieren ganz gut ohne Gehäuse. Insbesondere wird bei ihnen ja immer diese freie Klangentfaltung frei vom Gehäuseklang beobachtet. Allerdings entsteht so in der Regel ein Dipol-LS, die sehr schwer aufzustellen ist.

Der Konstrukteur behandelt die Resonanz als Teil der "Tonentwicklung". Das ist - nun ja - grenzwertig. Es gibt und gab immer wieder Kosntruktionen, die stark rumzittern. Meine Erfahrungen gehen aber dahin, dass diese LS keine sehr gute räumliche Abbildung haben und das die Präzision fehlt.

Der nächste Möglichkeit ist natürlich ein resonanzfreies Gehäuse. Das ist sehr schwer. Die Konstrukteure versuchen durch Materialmixe, Gehäuseformen usw. die Probleme zumindest drastisch zu mildern. Hinzu kommt, dass große Gehäuse anfälliger sind, als kleine Gehäuse. Insgesamt keine leichte Aufgabe. Die Resonanzarmut erreicht man durch z. B. doppelwandigem Aufbau wie bei der TC70. Durch die Doppelwand ensteht eine Hohlkammer, die mit Sand gefüllt wird. Dieser Sand wandelt die Resonanz durch Reibung in Wärme. Natürlich erreicht man auch durch entsprechende Wandstärken eine gewisse Resonazarmut, die aber durch entsprechende Abmessung und Gewicht erkauft wird. Ein weiterer Weg sind im Innern Verstrebungen. Oder aber Metrialien, die die Resonanz "schlucken". Oftmals werden auch viele Lösungen kombiniert. Im Ergebnis aber ist ein (fast) resonazfreies Gehäuse auf keinen Fall billig.

Also, es gibt einige Denkansätze, die aber alle zum Ziel haben, dass NUR die Membran "zittert".


Ich vermute (hoffe) mal, Kurt wird hier noch einiges aus der Hexenküche seines Labors berichten

[Samba]

Original von Norbert
Allerdings entsteht so in der Regel ein Dipol-LS, die sehr schwer aufzustellen ist.

Ist das wirklich so oder hält sich dies einfach in den Köpfen?

Bevor ich die Piega kaufte, hatte ich ein Relco-Bändchen zum Ausprobieren zu Hause. Es ist schon so, dass dieses erst bei gehörigem Abstand von der Rückwand (ca 1,2m) "einrastete", weshalb ich angesichts meiner beschränkten Raumverhältnisse überhaupt erst auf die Idee von "Boxenbändchen" wechselte. Erstaunlich ist jedoch, dass die Piega trotz des Gehäuses immer noch für jeden cm Abstand dankbar ist.

Gruss

Rolf

Ansonsten freue ich mich trotz leichtem Offtopic auf die Ausführungen von Kurt.

[nk]

Zum Offtopic.
Ich persönlich sehe die gelegentlichen Abschweifungen als größtes Lob für Kurt und sein Team an. Ganz offensichtlich ist doch Kritik oder Zweifel bei den Piegas die absolute Ausnahme. Im alten Accuphase-Forum war's sehr ähnlich, die Geräte boten kaum Anlass zur Kritik, also wurde auch mal abgeschweift. Es war im Accuphase-Forum und ist bei "uns" - glaube ich - auch mit ein Grund, für den überaus angenehmen Umgangston.

Zum Dipol
Die sind wirklich "beschäftigungsintensiv". Der Schall wird ja auch nach hinten abgestrahlt und von der Rückwand reflektiert, der reflektierte Schall ist also ganz erheblich am Endergebnis beteiligt. Ein großes Regal, ein asymetrischer Schrank, ein kleiner Erker, ein Fenster oder eine Tür in der Rückwand wird das Ergebnis beeinflussen. Der Abstand zur Rückwand muss in bestimmten Spielregeln erfolgen, damit der Bass stimmt. In Extremfällen kann sich der Bass sogar auslöschen, wenn der Abstand zur Rückwand nicht stimmt. Dipole sind - nach meiner Meinung - wirklich nur etwas für Leute, die ein spezielles Hörzimmer haben.


Das Piega-Bändchen reagiert einen Tick sensibler auf Aufstellung als viele andere LS. Aber, JEDER LS reagiert auf Veränderungen beim Standort. Peter (ps) hatte sich mit seiner B&W auch zentimeterweise an den optimalen Standort herangerobbt. Einfach irgendwie hinstellen und genießen funktioniert wohl nur in der Werbung oder bei amerikanischen Kleinstlautsprechern

[kds]

Wie Norbert bereits richtigerweise ausgeführt hat, ist die Resonanzfreiheit eines Gehäuses eminent wichtig für eine hochstehende Musikwiedergabe. Die einzigen Teile eines Lautsprechers welche Schall abstrahlen sollen, sind die Membranen.

Was geschieht nun, wenn ein Gehäuse „vibriert“ und somit Schall abstrahlt? Damit entsteht eine sogenannte „Phantom-Schallquelle“, welche absolut unkontrolliert Schall abstrahlt. Diese Quelle ist zudem räumlich nicht definiert und „wandert“ als Funktion der Frequenz auf der Oberfläche des Gehäuses hin und her. Leider entstehen dadurch natürlich zur eigentlichen Schallquelle (der Membran) Interferenzen und somit Auslöschungen und Überhöhungen im Frequenzgang. Bedingt durch die Tatsache, dass schlecht konstruierte Lautsprechergehäuse nicht nur an einem Punkt, sondern praktisch verteilt über die gesamte Oberfläche vibrieren, entsteht ein eigentliches Chaos welches eine präzise Musikwiedergabe gänzlich verhindert.

Zudem werden die Vorteile eines z.B. koaxialen Wandlers durch diese Phantom-Schallquellen drastisch reduziert. Die Punktförmige Abstrahlung wird durch die sekundären Schallquellen verwässert und es entstehen zusätzlich sogenannte time-smear Effekte welche das Klangbild „verschleiern“.

Ein weiterer negativer Punkt ist, dass Gehäuseresonanzen immer in zeitlicher Abfolge „ausklingen“. Dadurch wird Energie quasi gespeichert und nach und nach abgegeben. Durch dieses Verhalten sind natürlich alle Zusammenhänge in Amplitude, Frequenz und Zeit aufs gröbste in Frage gestellt.

Die Leistungsfähigkeit hochwertiger Chassis kommt somit erst beim Einsatz entsprechend hochwertiger Gehäuse zum tragen. Dasselbe gilt für akribisch entwickelte Frequenzweichen, welche ihre akkuraten Eigenschaften nur in einem resonanzfreien Lautsprechergehäuse ausspielen können.

Wie man es auch immer drehen mag, an einem guten LS-Gehäuse führt kein Weg vorbei.

Das ideale Lautsprecher Gehäuse sollte unendlich steif und eine unendlich hohe innere Dämpfung aufweisen, zudem sollte seine Masse (Gewicht) idealerweise Null sein. Dies sind leider gegensätzliche Anforderungen, welche sich in der Praxis nicht realisieren lassen. Aber mit dem Werkstoff Aluminium hat man konstruktiv die Möglichkeit eine sehr gute Näherung des Ideals zu erreichen.

Mit Aluminium lassen sich sehr steife Gehäuse realisieren, welche sich mit speziellen Dämmplatten äusserst effizient bedämpfen lassen. Diese Grundtechnik kommt mit grossem Erfolg bereits ab der TS Serie zum Einsatz. Bei den höherwertigen Modellen, variieren wir die Bedämpfung in Material und Applikation, bis hin zu mehrschichtigen Aufbauten verschiedener Dämmstoffe. Das Ziel ist dabei immer ein akustisch „totes“ Gehäuse.

Natürlich sind die Zusammenhänge noch weitaus komplexer, aber ich denke für`s Erste sollte das mal reichen. Zudem muss ich jetzt noch was arbeiten....

Grüsse
Kurt

[Samba]

Original von Kurt
Das ideale Lautsprecher Gehäuse sollte unendlich steif und eine unendlich hohe innere Dämpfung aufweisen, zudem sollte seine Masse (Gewicht) idealerweise Null sein.

Hallo Kurt

Ich konnte bisher deinen Ausführungen gut folgen. Vielen Dank.
Weshalb sollte die Masse eines Lautsprecher Gehäuses idealerweise 0 sein? Würde das nicht für einen Dipol mit quasi nicht vorhandenem Gehäuse sprechen?

Gruss

Rolf

[kds]

Hallo Rolf

Wenn ein Gehäuse eine Masse von Null hätte, könnte es auch keine Energie speichern, also auch nicht zeitversetzt wieder abgeben.

Grüsse
Kurt

[kds]

Achja, ein heikler Punkt bei Flächenlautsprechern ist, dass die Schallwand häufig eben zu Plattenresonanzen neigt. Dies gibt dann zwar keinen Kistenklang, dafür aber einen "Plattenklang". Gute Dipole haben eine sorgfältig bedämpfte Schallwand, welche beim Knöcheltest lediglich ein trockenes "Plock" abgibt.....

[kesi]

Hallo

Masse Null wird schwierig. Solche eigenschaften hat nur ein Vakuum.

Ich hab mal ne Frage:
Bei meinen Lautsprecher ist meistens so das die grösste Energie nicht durch den Schall (bzw. Resonazen) auf das Gehäuse übertragen werden sondern durch übertragung von Korb zum Gehäuse. Ein Dämpfungsband bringt nur was im Mittel und Hochton wo die Übertragung sowieso gering ist. Ich habe mal den Versuch gemacht das Dämpfungsband mit einem speziellen Bleidämpfband zuersetzen mit einem grossen erfolg. Das Gehäuse schwingt viel weniger. Habt ihr diese Probleme auch und habt ihr da schon Tests gemacht.

Gruss kesi

[nk]

@Kurt
Masse = 0 ist natürlich das theoretische Maximum. Aber wären dann nicht extrem leichte CFK dem Ideal schon recht Nahe? Zumindest im doppelwandigen Aufbau. Innenschale Alu mit Dämpfungsmatten, dann die Sandschicht in der Hohlkammer, als Außenhaut CFK im Sandwichprinzip um das Gewicht der Außenhaut noch weiter zu drücken, gleichzeitig aber eine sehr wiederstandfähige Außenschale zu erhalten (auch wenn Druckbelastung nicht unbedingt die Domäne von Sandwich-CFK ist).

Rein theoretisch und ohne Messungen oder Erfahrungen.....Die Dämmmatte auf Alu nimmt schon einen gewaltigen Anteil an Energie auf, der Rest wird im Sand in Wärme gewandelt. Sollte sich dann an den Verbindungsstegen zwischen den beiden Wänden Resonanzen "durchmogeln" nimmt das extrem leichte CFK diese Energie nicht/kaum auf, um es zeitversetzt abzustrahlen.

Ich weiß, ist ziemlich komplex der Aufbau, CFK ist nicht leicht zu bearbeiten, schwierig in der Herstellung und sehr teuer.


@kesi
In meiner aktiven Selbstbau-Verwirklichungsphase bin ich auch schon auf dieses Problem gestoßen. Habe aber keine vernünftige Lösung hinbekommen. Das Problem ist einfach, dass sich diese ganzen Dichtbänder mit der Zeit mehr oder weniger dauerhaft eindrücken und mehr oder weniger schnell ihre "federnde" Eigenschaft verlieren.

Eine mögliche Alternative wäre, das Chassis mit Sikaflex einzukleben. Sikaflex ist eine extrem haftstarke Dichtmasse, die ihre zähelastische Eigenschaft nicht verliert. Dabei ist die Haftkraft so extrem, dass praktisch eine unlösbare Verbindung entsteht. Mit Sikaflex wurden schon im Autobau tragende Teile der Karosserie verklebt. Weiterhin wird es im Bootsbau verwendet. Dort wird es u. a. dazu eingesetzt das Teakholzdeck auf dem GFK zu verkleben und es werden diese "schwarzen Nuten" im Stabdeck damit vergossen.

Aber wehe, Du willst das Chassis aus irgendwelchen Gründen ausbauen.......Dies kommt praktisch einer Zerstörung gleich.

[kds]

@Kesi
Bass-Chassis in eine Fuge mit Sikaflex 221 (wir brauchen das Zeugs tonnenweise...) quasi einzugiessen wäre sicherlich reizvoll. Allerdings sind elastisch montierte Bässe, zumindest theoretisch, der Dynamik nicht gerade förderlich.

@Norbert
Mit Karbonfaser liessen sich natürlich sehr gute Sachen realisieren. Auch Honeycomb-Platten aus Aluminium wurde ja schon von Celestion eingesetzt. In der Praxis ist die Geschichte aber sehr aufwändig und teuer. Zudem besteht das Risiko, bei einer schlechten Verklebung an beliebiger Stelle, von Klappereffekten, was auch nicht sehr lustig ist. Ich denke, dass der Verbund Aluminium mit Dämmmitteln eine sehr hohe Prozesssicherheit bietet und die Ergebnisse sehr nahe dem theoretischen ideal sind.

Als Beispiel die C40: Wie viel Schall quasi durch eine Gehäuse hindurch „sickert“ lässt sich über die Verlustgüte QL messen. Je höher der QL desto besser ist das Gehäuse. Eine sehr stabile Kompaktbox hat vielleicht ein QL von 15, eine mässig gute Standbox ein QL von vielleicht 7. Dies, weil die Fläche grösser ist und das Gehäuse eben mehr wackelt. Die C40 hat ein QL von 1000! Kein Witz, ich kann das eigentlich gar nicht mehr messen. Deshalb denke ich, machen Aluminiumkonstruktionen am meisten Sinn.

[nk]

Ein Thread der riesig Spaß macht.......

[Samba]

Original von Kurt
Dies, weil die Fläche grösser ist und das Gehäuse eben mehr wackelt

Dass ein grosses Gehäuse schwieriger ruhigzustellen ist, würde ja auch mithelfen, die mit der Grösse massiv steigenden Verkaufspreise zu verstehen ... oder ... dass eine gleich gute Qualität bei Verzicht auf die unterste Oktave sehr viel günstiger zu erreichen wäre.

In Bezug auf die 0-Massen-Theorie staune ich, dass die Brüllwürfel-Manufakturen dies nicht kräftig als Werbeargument einsetzen.

Gruss

Rolf

[nk]

Große Gehäuse müssen teurer sein, schon wegen des größeren Materialaufwandes und der Masse und Maße beim Versand. Ich weiß noch, dass mein alter Herr in seiner Tischlerei bestimmte Gehrungsschnitte nach Länge berechnet hat! Schlicht und ergreifend, weil auch die erforderlichen Werkzeuge sehr teuer waren.

Es gibt immer wieder die Aussage, lieber auf die letzte Oktave zu verzichten, um mehr "Sauberkeit" zu gewinnen. Kurt wird wahrscheinlich wieder im Sauerstoffzelt liegen, wegen Deines Vorschlages auf die unterte Oktave zu verzichten

Na klar, das würde einige Probleme weniger bedeuten, aber es bedeutet auch gleichzeitig, dass halt der Tiefbass "unterbelichtet" ist. Mit anderen Worten... eine Weltklassebox wie die C40 ohne die letzte Oktave?????? Dann dürfte ihr aber der Ruf einer absoluten Weltklassebox nicht zustehen. Genau bei der ganzen Problemanalyse und der -lösung zeigt sich das Können der Entwickler und die langjährige Forschungsarbeit, die sich letztlich auch auf die Kosten niederschlagen muss.

Allerdings, je mehr der Rotstift regiert, desto mehr müssen Kompromisse eingegangen werden. Und dann kann das Weglassen von "ein paar Frequenzen" durchaus legitim sein.

Aber es geht ja nicht nur um den Tiefbass, diese Gehäuseresonanzen sind sehr deutlich bei einigen Konstruktionen auch im sehr wichtigen Bereich bis ~600 Hz (und höher) vorhanden, also im Frequenzbereich der Stimmenwiedergabe und wo die meisten Instrumente ihren Grundton haben. Und da trennt sich eben die Spreu vom Weizen.



Diese Brüllwürfelmanufaktur setzt sowieso schon alle physikalischen Gesetze des LS-Bau außer Kraft, vielleicht haben die diese Probleme noch gar nicht erkannt, weil ihre LS mir einer anderen Physik arbeiten

Ach ja.....
Da schlurfe ich neulich durch einen Elektromarkt und bleibe genau vor so einer Anlage stehen. Da lief aber ein Konzertvideo was mich interesiert hat. Jedenfalls kommt da so eine Böse Propagandistin auf mich zu und sagt halb fragend, halb bestätigend: "Gut, nicht wahr?"
Ich: "Das Video ist gut!"
Sie: "Ich meinte den Sound"
Ich: "Ach so... der ist unterirdisch schlecht"
Sie: "Wie bitte"
Ich: "Na, da stimmt doch nichts."
Sie: "Ach, ihn fehlen wohl die Mitten"
Ich: "Bei einem angenommen Frequenzgang von 50 - 20.000 Hz mit einer Abweichung von 3 dB im Amplitudengang sind die Mitten so bei 10.000 Hz. Richtig?
Sie: "Genau"
Ich: "Hm, bei allen anderen Herstellern ist da aber der Hochtöner zuständig"
Sie: "???"
Ich: "Wo liegt denn die Trennfrequenz und mit welcher Flankensteilheit wird der Sub abgekoppelt, ist die Phasenlage zur Anpassung an die Satelliten anpassbar?"
Sie "???. Ich habe noch andere Kunden, halten Sie mich nicht auf"
Ich: "Sie haben doch angefangen."

Die hatte bestimmt einen Schei..feierabend.

[Samba]

Hallo Norbert

Na, baut das Sauerstoffzelt mal wieder ab und lasst die C40 so, wie sie ist, so war es nicht gemeint.

Ich habe mir nur Gedanken darüber gemacht, dass die unterste Oktave halt den Lautsprecher deutlich grösser macht und ihn dementsprechend extrem verteuert, wenn die Steifheit gegenüber einem kleineren Gehäuse erhalten bleiben soll.

Ein Beispiel wäre ein Preisvergleich zwischen einer C2 und einer C40. Ich habe einen Satz im Ohr, der in etwa aussagte: "Eine C2 plus Subwoofer kommt schon recht nahe an eine C40 ran". Selbst beurteilen kann ich das nicht, glaube auch nur halb.

Gruss

Rolf

PS: Sorry, wenn es wieder doppelte Einträge gibt, habe wieder massive Probleme mit dem Antworten, fliege immer raus.

[Samba]

Original von Norbert

Ich: Bei einem angenommen Frequenzgang von 50 - 20.000 Hz mit einer Abweichung von 3 dB im Amplitudengang sind die Mitten so bei 10.000 Hz. Richtig?
Sie: "Genau

Wenigstens ist der Stoff der Grundschule angekommen.

Gruss

Rolf