Wie sich die Schallwandbreite auf die Basswiedergabe auswirkt, wurde bereits in Kap. 2.4 dargestellt. Insbesondere die Kanten der Schallwand spielen aber auch über 300 Hz hinaus eine klangbestimmende Rolle. Ihre Auswirkungen müssen nicht dramatisch sein, sie sollten aber beim Bau einer Offenen Schallwand bekannt sein und ggf. berücksichtigt werden.
Wie Abb. 2.4 gezeigt hat, kann der symmetrische Einbau eines Lautsprechers auf einer rechteckigen Schallwand zu deutlichen Minima-Maxima-Schwankungen im Frequenzgang führen. L. Ferekidis hat nachgewiesen, dass diese Schwankungen nur zum Tragen kommen, wenn die Schallwandbreite größer wird als der 2,2-fache effektive Membrandurchmesser. Ich zitiere:
"...wurde ... die maximale Schallwandbreite D zum 2,2-fachen des effektiven Membrandurchmessers d bestimmt. Für diesen Wert ergänzen sich das dipolare Abstrahlverhalten bei tiefen Frequenzen, hervorgerufen durch die Schallwand, und das Bündelungsverhalten des Kolbenstrahlers optimal. Bei geschickter Wahl der Dimensionen kann ein solchermaßen konstruierter Lautsprecher den gesamten kritischen Mitteltonbereich mit einem nahezu konstanten Bündelungsmaß wiedergeben."
Die Abbildung zeigt diesen Unterschied (hier allerdings nur auf Achse) für einen Lautsprecher mit 3 cm (grün) und 15 cm (rot) Durchmesser.
L. Ferekidis gibt zu diesem Phänomen eine ausführliche Herleitung. Wer also aus ästhetischen Gründen eine symmetrische Anordnung des Lautsprechers auf der Offenen Schallwand bevorzugt, sollte hierauf Rücksicht nehmen.
Mit "Baffle Step" oder genauer "Baffle Step Diffraction (BSD)" wird die Schallbeugung an den Kanten von Lautsprecherboxen bezeichnet. Wir betrachten einen Lautsprecher im herkömmlichen geschlossenen Gehäuse, einen Monopol. Bei Wellenlängen, die sehr klein sind im Vergleich zu den Schallwandabmessungen, strahlt dieser praktisch nur in den 180°-Winkelraum vor der Schallwand. Bei Wellenlängen, die im Vergleich zu den Schallwandabmessungen sehr groß sind, strahlt er in alle Raumrichtungen, also in einen 360°-Winkelraum. Die gleiche Energie muss dann in das doppelte Volumen abgegeben werden. Das bedeutet zwischen 10 Hz und 10 kHz eine Lautstärkeabnahme um 6 dB. Abb. 4.2 zeigt dieses Verhalten in der grünen Kurve.
Was aber passiert im Übergangsbereich? Betrachten wir einen Ton, dessen Wellenlänge doppelt so groß ist wie der Abstand der Membranmitte zum Schallwandrand. Zum Zeitpunkt t0 erzeugt die vorschnellende Membran ein Druckmaximum vor dem Lautsprecher. Dieses wandert Richtung Schallwandkante und kommt dort zum Zeitpunkt t1 an. Beim Erreichen der 90°-Kante verdoppelt sich der Raum, in dem sich das Druckmaximum ausbreiten kann. Es entsteht ein Druckverlust, der sich als neue Welle von der Kante ausbreitet - auch in Richtung Hörplatz. Da die Zeit zwischen t0 und t1 einer halben Wellenlänge entspricht, bewegt sich die Membran zur Zeit t1 zurück und erzeugt ein Druckminimum, das ebenfalls Richtung Hörplatz wandert.
Der gleiche Mechanismus wirkt sinngemäß auch, wenn die Membran zum Zeitpunkt t0 zurückschnellt. In jedem Fall überlagern sich die gleichzeitigen Druckanteile von Lautsprechermembran und Schallwandkante am Ohr verstärkend und führen zu den grünen Maxima in Abb. 4.2.
Wenn wir uns aus Kap. 1.1.1 den Fall 1 in Erinnerung rufen, können wir sinngemäß auch die grünen Minima erklären. Sie treten bei allen Wellenlängen auf, die ein Vielfaches der halben Schallwandbreite sind.
An offenen Schallwänden tritt der Baffle Step gleichzeitig von der Frontseite und von der Rückseite auf. Das erklärt die doppelte Höhe der roten Dipolminima und -maxima in Abb. 4.2. Linkwitz liefert für diese Vorgänge eine noch differenzierte Erklärung.
Wir haben die Auswirkungen der Kantenbeugung so ausführlich geschildert, weil sie für Offene Schallwände mit nach hinten geklappten Flügeln Bedeutung hat. Nehmen wir als Beispiel folgende Schallwand:
An der linken Schallwandkante A tritt die normale Kantenbeugung eines Monopols ein, die entsprechende Beugung an Kante B ist aufgrund ihres kleineren Winkel nur zu einem Drittel ausgeprägt. Die Flügelenden C und D erzeugen zusätzlich Dipolbeugungen. Auf der rechten Seite kann die Beugung an Kante B gegenüber der an Kante D fast vernachlässigt werden. Die Beugungen an Kante A und C sind aber von vergleichbarer Größe. Außerdem ist Kante C gegenüber A deutlich zeitversetzt (vom Hörplatz aus gesehen). Am Hörplatz wird sich ein komplexes Beugungsmuster ergeben, das zu ebenso deutlichen Klangverfärbungen führen kann.
Nicht vergessen werden sollte, dass an den Kanten A und B natürlich auch Beugungseffekte auf der Rückseite der Schallwand entstehen und sich auf den Schall nach hinten auswirken.
Wie wir gesehen haben, wird jede Kante der Offenen Schallwand zu einem neuen Schallentstehungsort - mit zeitlicher Verzögerung zum Primärschall der Lautsprechermembran. Dadurch kann die Abbildung virtueller Klangkörper "verschmieren", denn räumlich verteilte Quellen werden nur bis 1 ms Verzögerung als Einheit wahrgenommen. Bis zu einer Verzögerung von ca. 5 ms (entspricht 1,7 m) "wächst" die Klangquelle im subjektiven Eindruck. Erst ab einer Verzögerung von 6 ms werden beide Klangquellen als getrennt empfunden. Siehe dazu Litovsky, dort Abb.2.
Diese Gefahr ist bei schmalen Schallwänden mit zurückgefalteten Flügeln deutlich geringer als bei breiten Schallwänden mit wenig gefalteten Flügeln.
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