Eine kleine Zusammenfassung von Teil 1 und Teil 2 zur Reise in Samsungs Audio-Lab in Kalifornien: In der Nähe von Los Angeles hat Samsung 2015 ein Audio-Entwicklungslabor unter der Leitung einer absoluten Koryphäe auf dem Gebiet eröffnet – inklusive einer sich drehenden Wand und schalltoten Räumen.
Eine der komplizierten Entwicklungen ist etwa die Möglichkeit zur nichtlinearen Anti-Verzerrung. Kompliziert – wo aber gibt es weitere Ergebnisse des Labors?
Disclosure: Die Pressereise nach Los Angeles erfolgte zusammen mit einigen anderen Journalisten und Medien auf Einladung von Samsung.
In Teil 2 habe ich versucht, vereinfacht zu erklären, wie ein HiFi-Lautsprecher aufgebaut ist und wo ein Problem liegt: im Platz. Mit nichtlinearen Algorithmen kann man sich (beziehungsweise die Membran und somit Luft) hier allerdings nun etwas mehr bewegen. Tatsächlich kann man so ohne riesige Tieftöner einen Bass erzeugen, der deutlich über dem liegt, was man sonst auf dem limitierten Platz einer Soundbar veranstalten könnte.
Director of Development Bill DeCanio erklärt, mit welchen Größen man in einer Soundbar arbeitet
Bass ist einer der Punkte die sich relativ schnell bemerkbar machen, bei der Soundqualität allerdings eben nur einen Teil ausmachen. Klare Sprache, klare Gesänge und dennoch voller Ton – hier wird es dann kompliziert. Daher auch hier wieder ein kleiner Erklärbär: Warum unterschiedliche Lautsprecher in HiFi-Boxen zum Einsatz kommen ist klar. Das Problem ist aber manchmal auch das „Wie“. Woher „weiß“ der Lautsprecher, ob jetzt gerade Tief-, Mittel- oder Hochtöner tönen? Das entscheidende Bauteil ist hier eine Frequenzweiche. Diese erkennt das elektrische Signal und welche Frequenz hierdurch am Ende erzeugt werden soll und leitet das Signal dem entsprechenden Wandler (Hoch-/Mittel-/Tieftöner) zu.
Unschwer zu erkennen, wie viel größer der Wandler eines Subwoofers im Vergleich zu einem Mitteltöner einer Soundbar ist.
Die Grenzen wo dies passiert sind anhand der Baugröße der verschiedenen Driver bei den meisten Herstellern relativ ähnlich: bei etwa 200 Hz wird von Tieftöner auf Mitteltöner umgeschaltet, bei 2.000 Hz dann wiederum von Mittel- auf Hochtöner. Hier gibt es bei Soundbars allerdings ein Problem: bei einzelnen Lautsprechern kann man abschätzen wie sich die Schallwellen ausbreiten für einen Zuhörer vor der Tonquelle. In der Regel sind dort die drei Wandler (Woofer für Tief- und Mitteltöne, der Tweeter für hohe Töne/also die für den Frequenzbereich zuständigen Lautsprecher) übereinander angeordnet. Unten der Bass, darüber der Mitteltöner und oben dann der Hochtöner – fertig. Sofern ich mich nun auf einer Höhe vor der Tonquelle bewege, haben meine Ohren den gleichen Abstand zum Lautsprecher und das Ergebnis ist gleichbleibend. Würde ich vor dem Lautsprecher dagegen hüpfen, wären die Klangunterschiede hörbar, da die unterschiedlichen Frequenzen unterschiedlich am Ohr ankommen. Das passiert allerdings recht selten – kein Problem also?
Das Problem fängt dort an, wo Lautsprecher nicht mehr vertikal, sondern horizontal aufgebaut sind, der Lautsprecher also seitlich liegt – und das ist bei Soundbars der Fall. Kaum ein Nutzer möchte eine besonders hohe Soundbar, stattdessen sollen diese so klein, flach und/oder dünn wie möglich sein. Die verschiedenen Woofer und Tweeter werden dafür also nicht übereinander, sondern nebeneinander angeordnet.
Mitteltöner und Tweeter nebeneinander – das führt für den Zuhörer schnell zu Problemen.
Das führt zu dem einfachen Problem, dass sich Frequenzen überschneiden und quasi gegenseitig dämpfen oder aufheben können.Minus mal Minus gibt Plus – naja nicht ganz, Wellental plus Wellental verstärkt sich und Wellental und Wellenberg löschen sich aus (Danke Florian), was wiederum vereinfacht ausgedrückt den gehörten Ton ändert.
Bei 2000 Hz beeinflussen sich Midrange-Woofer und Tweeter und die Soundausbreitung wird gestört. Wer nicht perfekt gerade vor der Soundbar sitzt (sondern in den Korridoren) hört teilweise qualitativ anders…
… schaltet man aber bei „längeren“ Wellen und 700 Hz von Mittel- auf Hochtöner, sind die Überschneidungen und Dämpfungen viel geringer. Das Ergebnis bleibt überall homogen(er)
Wer dann nicht gerade vor einer Soundbar im perfekten Punkt sitzt hat ein Problem. Oder wer ein breites Sofa hat. Oder wer eine Party im Zimmer laufen lässt, mit vielen Zuhörern in einem breit gefächerten Raum.
Links: nur gerade gibt es guten Ton. Rechts (mit dem entwickelten Wide-Range-Tweeter) darf man auch etwas abseits vom Optimum sitzen und hört dennoch gut.
Der Trick besteht hier nun in einer Menge Ingenieursarbeit wie im Audio-Lab der Systemingenieur und „Director of Development“, Bill DeCanio, erklärte. Bill DeCanio hat unter anderem 16 Jahre bei Harman als System-Ingenieur vorzuweisen und wurde von Allen Devantier in Samsungs Audio-Lab geholt – erneut also eine Koryphäe auf dem Gebiet.
Mit viel Entwicklungsarbeit ist es dem Team gelungen, den Hochtöner so zu gestalten, dass dieser nicht wie üblich den Frequenzbereich von 2-20kHz abdeckt, sondern mit 700-20.000 Hertz ein deutlich breiteres Spektrum abdeckt.
Das wiederum hat den Vorteil, dass die Frequenzweiche viel früher den Ton statt an den Mitteltöner an den Hochtöner übergeben kann. Das wiederum sorgt dafür, dass Interferenzen zwischen Hoch- und Mitteltöner aufgrund der längeren Wellen deutlich weniger ins Gewicht fallen. Das Ergebnis ist ein Ton, welcher sich auch für den abseits des perfekt, gerade vor dem Lautsprecher befindlichen optimalen Hörpunktes noch gut anhört.
Erreicht wird das eben über viel Ingenieursarbeit bei der Entwicklung des dann sogenannten Wide-Range-Tweeters, also eines einen großen Frequenzbereich abdeckenden Hochtöners.
Ein Wide-Range-Tweeter auf dem Prüfstand – hier wird das Membranverhalten untersucht…
…mit viel Equipment werden so auch Mittel- und Tieftöner untersucht…
… ein Ergebnis sieht man hier (für einen Mitteltöner): so verhält sich die Membran bei einem bestimmten Signal…
… mit derartigen Messungen kann man erstmal den perfekten Wandler entwickeln, der sich möglichst homogen verhält.
Eine kleine Membran, die sich dann relativ langsam bewegen muss für einen tieferen Ton (700 statt 2.000 Hz) bedeutet wiederum, dass es mehr Platz für die Membran braucht, was dann wiederum zur Arbeit von Dr. Pascal Brunet aus dem zweiten Teil führt: nichtlineare Algorithmen.
Viel Theorie gepaart mit viel Entwicklung – was wiederum lange dauert in einer Branche, in welcher bestenfalls jedes Jahr ein neues Gerät kommt. Das Ergebnis nennt Samsung dann Sound+, eben vernünftige Bässe aus Teil 2 und einen überall guten Klang im Raum über den Wide-Range-Tweeter. Was man sich aber hat einfallen lassen, um die Entwicklung viel schneller zu ermöglichen ist dann Gegenstand in Teil 4 aus dem Audio-Lab.
Wellental plus Wellental verstärkt sich und Wellental und Wellenberg löschen sich aus
unscharfes Beispiel mit Minus mal Minus gibt Plus 😉 habe einfach deinen Satz dort eingefügt, Danke dir!