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.) Das Maß der Bündelung unterliegt im Tonstudio verschiedenen Empfehlungen. Sie soll nicht zu gering ausfallen.

Zielsetzung und Grenzen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Das Grundproblem der HiFi-Reproduktion können auch Omnidirektionale Lautsprecher nicht lösen: Die Gestaltung der Wiedergabe beginnt bereits bei der Aufnahme, spätestens aber bei der Abmischung des Tonmaterials im Studio. Eine Kopie des originalen Schallfeldes in den Hörraum hinein ist grundsätzlich nicht möglich. Alle bislang kommerzialisierten Formate unterliegen starken, sehr prinzipiellen Beschränkungen. Deshalb sollte das vom Toningenieur im Studio in einem gestalterischen Prozess hergestellt Klangbild als „gut und richtig“, als das Original betrachtet werden. Demnach ist dann für eine originalgetreue Wiedergabe auch die Lautsprecheranlage im Studio der Maßstab.

Vielfach sind die Konsumenten der Schallaufnahme jedoch weniger an einer eigentlich originalgetreuen Wiedergabe interessiert, welche von ihnen die Einhaltung bestimmter Verfahren einfordert. Insbesondere die Beschränkungen des Stereo-Formats können – zum Beispiel wegen des systemisch gegebenen „sweet spot“, bekannt als „man muss genau in der Mitte sitzen“, die Aufmerksamkeit ablenken.

Eine stark gestreute Wiedergabe durch omnidirektionale Lautsprecher widerspricht dann wohl den Studiostandards deutlich. Sie verwischt aber die auftretenden Fehler des Stereoverfahrens, wenn der Zuhörer den Regeln nicht (mehr) folgen möchte. Hierbei werden hauptsächlich Kriterien wie „Abbildungsschärfe“ aufgegeben. Eine etwa genau in der Mitte abgemischte Stimme kippt bei Verlassen des Stereodreiecks üblicherweise schnell auf eine Seite. Im omnidirektionalen Fall würde sie einerseits auch im Stereodreieck eher diffus im Raum stehend erscheinen, bleibt aber auch dann dort, wenn der „sweet spot“ verlassen wird.

Der in der Aufnahme vorhandene Hallanteil wird bei der Wiedergabe stärker überdeckt. Denn die Grenzflächen des Hörraumes reflektieren den Schall – in unterschiedlicher Form, je nach ihrer Distanz und ihren Dämpfungseigenschaften. Je mehr nun der Hörraum-Nachhall die entsprechenden Informationen des Originalsignales überlagert, desto mehr verfälscht er das Raumgefühl, wie es im Tonstudio als richtig eingestellt wurde.

Die Reflektionen im Hörraum können auch zu einer Änderung der Klangbalance führen. Je nach Ausgestaltung des Rundumstrahlens, im Zusammenspiel mit der Inneneinrichtung, der Aufstellung und der Hörposition werden Frequenzbereiche betont oder abgeschwächt. Solche Probleme treten auch mit konventionellen Lautsprechern auf, mit Rundstrahlern jedoch vermehrt. Besonders auch deshalb, weil eine Aufstellung in gewohnten Positionen, etwa im Regal kaum sinnvoll ist.

Omnidirektionale Lautsprecher werden deshalb bevorzugt in großen, eher wenig möblierten Räumen eingesetzt. Mit neuzeitlichen Techniken im Tonstudio, etwa digitalem, vielfach verstärktem Hallanteil, und durch Verwendung immer kleinerer, mithin intrinsisch rund strahlender Lautsprecher tritt die Bedeutung von Sonderkonstruktionen zurück.

Bauformen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

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

Das theoretisch einfachste Fall liegt mit einer punktförmigen Schallquelle, die frei und gleichmäßig in alle Richtungen schwingt vor. Andererseits strahlen Lautsprecher und Lautsprecherboxen ohnehin nach allen Seiten, nicht zuletzt aufgrund von Beugungseffekten. Lediglich die Lautstärke nimmt, streng proportional zur Größe des Lautsprechers außerhalb der Richtungsachse mit steigender Frequenz ab. In der Praxis im Bereich Heimphono konzentriert man sich bei der Konstruktion von Lautsprechern allgemein auf die Hörebene, also die Horizontale, wie sie durch das Stereoverfahren und abgeleitete Verfahren definiert ist.

Rundstrahlende Lautsprecher[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Der einzige Wandler, der einem Kugelstrahler nahe käme, 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 kugelrundes 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 in Phase angesteuerten Membrankegel kreisförmig seitwärts 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