Omnidirektionaler Lautsprecher

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Unter einem omnidirektionalen Lautsprecher (auch Radialstrahler oder Rundumstrahler genannt) versteht man ein schallerzeugendes System, das im Gegensatz zu üblichen Lautsprechertypen seine Schallenergie kaum gerichtet abgibt, also im Idealfall gleichmäßig kugelförmig abstrahlt.

Meist handelt es sich dabei um eine Lautsprecherbox, bei der einzelne Bauelemente dafür sorgen, dass der Schall ihrer Lautsprecher horizontal kreisförmig verteilt wird. Es gibt jedoch auch Lautsprecher, die selbst multidirektional abstrahlen.

Technische Grundlagen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Der Grad der Schallbündelung hängt von der Tonfrequenz und der Fläche des Lautsprechers ab. So strahlen übliche Tieftöner den Schall unterhalb etwa 150 Hz ohnehin annähernd kugelförmig ab. Bei Hochtönern hingegen ist der Großteil der reproduzierten Wellenlängen kleiner als die Frontplatte: Dadurch werden sie reflektiert und nach vorn gebündelt. (Der Übergang zum akustischen Halbraum ist im Lautsprecherbau als baffle step bekannt.)

Zielsetzung und Grenzen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Im Sinne einer homogenen Wiedergabe des gesamten menschlichen Hörspektrums sollen omnidirektionale Systeme auch höhere Frequenzen möglichst kugelförmig abstrahlen. Weiters soll damit das Phänomen des sweet spot vermieden werden: der Effekt, dass sich ein ausgewogenes Klangbild nur an einer bestimmten Hörposition einstellt, einem begrenzten Ort vor und zwischen den Lautsprecherboxen.

Ein Grundproblem der HiFi-Reproduktion bleibt jedoch bestehen: Der Raum (das Zimmer), in dem die Lautsprecher spielen. Die Grenzflächen des Hörraumes reflektieren den Schall – in unterschiedlicher Form, je nach ihrer Distanz und ihren Dämpfungseigenschaften. Solche Reflexionen vermitteln dem menschlichen Gehör Informationen über Größe und Beschaffenheit des Raumes (man denke nur etwa an die Akustik in einer Kirche).

Je mehr nun der Hörraum-Nachhall die entsprechenden Informationen des Originalsignales überlagert, desto mehr verfälscht er den Klangeindruck. Omnidirektionale Systeme zeichnen sich daher zwar generell durch „Weiträumigkeit“ in der Wiedergabe aus, schwächeln jedoch bei der Abbildungspräzision.

Bauformen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Plasmahochtöner (ohne Schutzgitter)
„Rundum“-System mit zwei Lautsprechern

Das theoretische Ideal besteht in einer punktförmigen Schallquelle, die frei und gleichmäßig in alle Richtungen schwingt. Andererseits strahlen Lautsprecher und Lautsprecherboxen ohnehin nach allen Seiten, nicht zuletzt aufgrund von Beugungseffekten; lediglich die Lautstärke nimmt außerhalb der Richtungsachse mit steigender Frequenz ab. In der Praxis konzentriert man sich auf die für die menschliche Wahrnehmung entscheidende Hörebene, also die Horizontale.

Rundstrahlende Lautsprecher[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Der einzige Wandler, der dem Ideal nahekommt, ist der Plasmahochtöner: Zwischen zwei Kontakten wird durch Hochspannung ein Luftplasma erzeugt, das im Takt des Signales schwingt. Lediglich die „im Weg liegenden“ Teile der Konstruktion selbst limitieren sein fast perfektes Abstrahlverhalten.

Die Radialstrahler der Firma MBL basieren auf kreisförmig angeordneten, nach außen gebogenen Lamellen, welche durch vertikale Stauchung in Bewegung versetzt werden.[1]

Die Biegewellenwandler der Firma German Physiks ähneln vom Aufbau her Konuslautsprechern. Allerdings ist die Membran deutlich in die Länge gezogen, und das Chassis wird quasi liegend eingebaut. Man sieht von außen das, was bei gängigen Lautsprechern die Rückseite des Konus ist – und dieser bewegt sich kaum kolbenförmig, sondern schwingt durch Verformung.[2]

Gehäuse mit Diffusor-Elementen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Bei dieser weit verbreiteten Bauform werden „normale“ Lautsprecher liegend montiert. Der von der Membran ausgehende Schall wird von Gehäuseelementen umgelenkt und kreisförmig seitwärts reflektiert. Meist handelt es sich dabei um einen schlichten, geraden Kegel mit 90° Öffnungswinkel und einer Grundfläche ähnlich dem effektiven Membrandurchmesser; es kann aber auch ein vertikales Horn zum Einsatz kommen, das seitwärts abstrahlt.

Weiters gibt es Konstruktionen mit spiegelbildlich „gegeneinander“ strahlenden Lautsprechern, deren Schallwellen vom Gehäuse und den beiden Membrankegel entsprechend umgelenkt werden.[3]

Dipole und Bipole[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Lautsprechermembranen geben rückseitig ähnlich viel Schallenergie ab wie nach vorne – allerdings gegenphasig, was beim Betrieb ohne Gehäuse zu einem akustischen Kurzschluss führen kann. Dennoch nützen manche Boxen diesen Schallanteil gleichermaßen: Beispielsweise viele Magnetostaten, aber auch Hochtönerkonstruktionen, bei welchen hinten ein zweiter Wandler gegenphasig arbeitet. Der subjektive Eindruck eines „weiträumigen“ Klangbildes solcher Dipole resultiert, ähnlich wie bei Rundumstrahlern, aus der verstärkten Einbeziehung von Raumreflexionen.

Als hintere Schallquellen von Surroundsystemen (auch Effektlautsprecher genannt) kommen manchmal Bipole zu Einsatz: Boxen mit gegenüberliegenden, aber gleichphasig arbeitenden Lautsprechern, die für ein diffuses Klangbild sorgen.

Gehäuse mit versetzten Lautsprechern[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Dodekaeder-Messlautsprecher

Der Theorie omnidirektionaler Abstrahlung folgt auch das Modell einer möglichst kleinen Kugel, die mit möglichst vielen Lautsprechern bestückt ist. In der Praxis werden aktuell aber bloß mehrere Lautsprecher, die den gleichen Frequenzbereich abdecken, neben der Front auch in andere Wände der Box eingebaut. Solche Systeme (unter Bezeichnungen wie „3D-Lautsprecher“ im Handel) produzieren zwar so etwas wie „Raumklang“; Laufzeitdifferenzen und Kammfiltereffekte beeinträchtigen jedoch die präzise Wiedergabe.

Wichtig sind entsprechende Lautsprecher-Systeme vor allem in der bau- und raumakustischen Messtechnik. Hier kommen meist System mit zwölf Einzellautsprechern (Dodekaeder), seltener auch mit acht (Oktaeder) oder zwanzig (Ikosaeder) Lautsprechern, zum Einsatz. Dabei steht aber weniger der Klang im Vordergrund, sondern im Wesentlichen eine gleichmäßige Verteilung der Schallenergie in alle Abstrahlrichtungen. Zudem sind entsprechende Messlautsprecher auf den für Norm-Messungen erforderlichen Messbereich ausgelegt, weshalb die untere Grenzfrequenz meist knapp unterhalb der Terzen 100 bis 50 Hz liegt. Da entsprechende Messungen stets örtlich gemittelt werden, fällt die, durch die Überlagerung der Einzelschallfelder entstehende, Richtungsabhängigkeit bei höheren Frequenzen kaum ins Gewicht.

Literatur[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  • G. Schwamkrug, R. Römer: Lautsprecher – Dichtung und Wahrheit. Elektor Verlag, Aachen 1986, ISBN 3-921608-45-7.
  • Hans Herbert Klinger: Lautsprecher und Lautsprechergehäuse für HiFi. Franzis' Verlag, München 1981, ISBN 3-7723-1051-6.

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. Produktbeschreibung (PDF) auf der Homepage der Herstellerfirma
  2. Testbericht (PDF; 13,4 MB) in der Zeitschrift stereoplay, Ausgabe 9, 2010.
  3. Beispiel: Patent Nr. EP 0667730 B1