Kays Senf

Vor einem Jahr (Oktober 2005) habe ich beschlossen mein Auto zu Dämmen und Musik einzubauen.

Als Sound-Prozessor habe ich mir einen Alpine-PXA-H700 gekauft, weil der laut Datenblatt alles Notwendige beherrscht und man ihn als Auslaufmodell für nur 400 Euronen erstehen konnte.

Nach dem Einbau der Komponenten habe ich grob die Laufzeit korrigiert und danach mit einem Sinus-Sweep die einzelnen Lautsprecherfrequenzgänge gemessen um die gröbsten Resonanzen zu unterdrücken.

Nach der „Einspielzeit“ der Lautsprecher wollte ich nun alles noch mal „perfekt“ einstellen. Dabei fand ich heraus, dass der PXA-H700 nicht so funktioniert, wie ich es dachte:

• Die Mittenfrequenzen des (Grafik-)Eqalizers sind nicht die, die angezeigt werden
• Der parametrische Equalizer verursacht starkes Rauschen!
• Die Trennfrequenzen der Frequenzweichen sind falsch
• Die Frequenzweichen sind nicht linearphasig
• Ab Lautstärke-Pegel „28“ (von 35) höre ich die Lautsprecher sogar während der Fahrt rauschen

Alpine schweigt leider über technische Details der verwendeten Filter. Deshalb habe ich selbst durch Messen einiges herausgefunden.

Eine hervorragende Seite mit allen möglichen Tipps für den PXA-H700 gibt’s bei Steffen unter „Technik“. Dort sind auch die Filterfrequenzen untersucht worden. Das hat mir viel Zeit gespart.

Allerdings hat Steffen nichts über die Phasenfrequenzgänge geschrieben. Also mach‘ ich das hier. 😉

Das Thema Audio und Lautsprecher ist ziemlich komplex und je mehr man sich damit beschäftigt, desto mehr Schwierigkeiten bei der Musik-Reproduktion im Auto entdeckt man. 😕
Hier geht es zunächst nur um die Problematik von Frequenzweichen.

Nehmen wir mal an, wir haben sehr gute Lautsprecher, die wir weit oberhalb deren (eingebauter) Resonanzfrequenz betreiben. Nehmen wir auch an, dass alle Lautsprecher perfekt in deren Laufzeit korrigiert wurden und die Schallwellen aller Wandler gleichzeitig das Ohr erreichen. So müssen wir nur noch die Bandbreite richtig verteilen.

Da Filter bedämpfte schwingende (L-C-R) Gebilde sind, werden unterschiedliche Frequenzen anders verzögert (Gruppenlaufzeit). Dadurch bekommt man natürlich auch unterschiedliche Phasen für unterschiedliche Frequenzen. Da das alles nicht leicht verständlich ist, verweise ich hier exemplarisch auf die WikiPedia und Herrn Nubert.

Die gebräuchlichsten Filter für Audio-Technik sind Butterworth- und Bessel-Filter. Butterworth hat einen glatten Frequenzgang und Bessel eine möglichst konstante Gruppenlaufzeit. Eine Spezialform von Butterworth ist das Linkwitz-Riley Filter bei dem Hochpass und Tiefpass zu jeder Frequenz in Phase sind und sich die Leistung aller Zweige zu eins summiert.

Was hat das alles mit dem PXA-H700 zu tun? Der ist doch digital!

Alpine hat die Filter in den Frequenzweichen teilweise nach analogen Vorbildern gebaut, und zwar so:

Was hat das denn jetzt praktisch zu bedeuten?

Man sollte mit dem PXA-H700 nicht jede beliebige Kombination als Frequenzweiche verwenden!

Die plausibelsten High/Mid/Sub-Kombinationen:

• 24dB/oktave mit allen Lautsprechern in Phase:
  Alle Lautsprecher spielen zu jeder Frequenz in Phase.
  Bei der Übernahmefrequenz ist alles um 180° Phasenverschoben.
• 12dB/Oktave mit Tiefmitteltönern um 180° gedreht:
  Alle Lautsprecher spielen zu fast jeder Frequenz in Phase. (Fast, weil die Filter Butterworth Filter sind)
  Der Mittentonbereich ist zum Grund- und Hochtonbereich um 180° verschoben.

Bei anderen Kombinationen bekommt man es IMHO immer mit Problemen mit der korrekten Räumlichkeit zu tun.