So funktionieren Lautsprecher: Klangwiedergabe verstehen [Infografik]

Annika Wegerle · 1 Dec 2022 · 9 minute read

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Das Zugpferd eines jeden Studios, erklärt von den ExpertInnen von ORA.

Schaue dich in deinem Studio um.

Höchstwahrscheinlich gibt es ein eine Sache, die sich auch in jedem anderen Studio findet. Du denkst vielleicht an einen Laptop oder MIDI-Controller, oder auch an eine bestimmte DAW.

Die Antwort ist jedoch viel simpler. Es gibt sie schon seit Ewigkeiten. Schon bevor wir im Handumdrehen einen Audio-Clip öffnen und in Sekundenschnelle etwas aufnehmen konnten. Im Grunde nehmen wir sie als eine Gegebenheit hin…

Die allzeit zuverlässigen Lautsprecher.

Sie sind das essentiellste Zubehör eines jeden Studios – und die Feinde aller NachbarInnen.

Egal ob Kopfhörer oder Monitore, wir alle brauchen sie irgendwann, um Musik zu machen und zu genießen. Trotz der universellen Nützlichkeit von Lautsprechern ist nicht unbedingt allgemeinhin bekannt, wie sie eigentlich funktionieren.

Um ein wenig Licht ins Dunkel der Lautsprecher zu bringen, haben wir mit ORA Sound. Sie sind (genau wie LANDR!) in Montreal ansässig und ganz vorne mit dabei, wenn es um Klangwiedergabe-Technologie geht (sie sind also genau die Richtigen, um uns Lautsprecher genauer zu erklären).
Ihre innovative Herangehensweise an Klangwiedergabe und Lautsprecher-Technologie definiert alles, was du über Lautsprecher weist – oder gleich lernen wirst -, neu… Doch zur Zukunft der Lautsprecher kommen später.

Schauen wir uns zunächst an, wie Lautsprecher und Kopfhörer funktionieren, sodass du beim nächsten Mal, wenn dein gemasterter Track deine Ohren beschallt, genau weißt, wie er dahin gekommen ist.

Wie funktioniert Klang im Zusammenhang mit Lautsprechern?

Klang bewegt sich in Schallwellen. Wenn Luftpartikel schnell genug verdichtet und verdünnt werden, hören wir das als Klang.

Je schneller der Luftdruck sich verändert, desto höher ist die “Frequenz” des Klangs, den wir hören.

Klang bewegt sich in Schallwellen. Wenn Luftpartikel schnell genug verdichtet und verdünnt werden, hören wir das als Klang.

Wenn sich ein Lautsprecher vor und zurück bewegt, drückt das auf Luftpartikel, was den Luftdruck verändert und Schallwellen erzeugt.

Die verschiedenen Teile eines Lautsprechers

https://blog-dev.landr.com/wp-content/uploads/2017/10/how-speakers-work_body-1200x627.png

Die Teile eines Lautsprechers sind:

Die kegelförmige Membran (Konus) und die Staubschutzkappe (die Teile, die die Luft bewegen und Klang produzieren)
Die Zentrierspinne und die Rundaufhängung (auch Sicke genannt, sie sorgen dafür, dass die Membran beim Schwingen nicht verrutscht)
TDer Magnet und die Schwingspule (die Teile, die zusammen elektrische Energie in Bewegung verwandeln)
Der Korb
Die Pol- under obere Platte
Und zu guter letzt das Gehäuse, das alles zusammenhalt

Wie Lautsprecher funktionieren

Lautsprecher funktionieren, indem sie elektrische in mechanische Energie (Bewegung) umwandeln. Die mechanische Energie verdichtet die Luft und wandelt die Bewegung in Schallenergie oder Schalldruckpegel um.

Wenn Strom durch eine Drahtspinne geschickt wird, entsteht ein magnetisches Feld.

In Lautsprechern wird Strom durch die Schwingspule geschickt, was ein elektrisches Feld entstehen lasst, das mit dem Magnetfeld des im Lautsprecher eingebauten permanenten Magneten interagiert.

Gleiche Ladungen stoßen sich ab und unterschiedliche Ladungen ziehen sich an. Wenn ein Audiosignal durch die Schwingspule geschickt wird und die musikalische Wellenform sich nach oben und unten bewegt, wird die Schwingspule vom permanenten Magneten abwechselnd angezogen und abgestoßen.

Dadurch wird die Membran, die an der Schwingspule befestigt ist, vor- und zurückbewegt. Dieses Hin-und-Her-Bewegen erzeugt Schallwellen in der Luft, die wir als Klang wahrnehmen.

Was unterscheidet den besten von einem durchschnittlichen Lautsprecher?

http://blog-dev.landr.com/wp-content/uploads/2017/07/parts_of_aspeaker-2-1200x627.jpg

Das ultimative Qualitätsmerkmal eines Lautsprechers besteht darin, wie ähnlich sich die Wellenform in der Luft (die Schallwelle) und das elektronische Signal (der Tonaufnahme), das in den Verstärker geschickt wurde, sind.

Wenn alle Frequenzen akkurat an den oder die ZuhörerIn wiedergegeben werden, ohne dass irgendwelche Informationen entfernt oder hinzugefügt werden, ist der Lautsprecher exzellent.

Wenn alle Frequenzen akkurat an den oder die ZuhörerIn wiedergegeben werden, handelt es sich um einen exzellenten Lautsprecher.

Es gibt mehrere Faktoren, die bestimmen, wie akkurat die Erfahrung beim Zuhören ist, unter anderem der Frequenzgang, die Menge an Verzerrung und die Richtcharakteristik (Streuung) des Lautsprechers.

Was ist der Frequenzgang und warum ist er so wichtig?

Der Frequenzgang beschreibt, wie laut die Ausgabe eines Lautsprechers bei verschiedenen Frequenzen ist.

Bei einem typischen Test des Frequenzgangs schickt man einen ganzen Schwung Frequenzen vom Bass übers Mittelfeld bis in den Hochtonbereich durch den Lautsprecher, um festzustellen, ob der Klang vom Lautsprecher in allen Bereiche derselbe ist.

Der ideale Frequenzgang eines Lautsprechers ist ziemlich flach.

Der ideale Frequenzgang eines Lautsprechers ist ziemlich flach. Das heißt der Lautsprecher hat den gleichen Pegel (Lautstärke) in den niedrigen Frequenzen wie in den mittleren oder hohen Frequenzen.

Das Ziel eines flachen Frequenzgangs liegt darin, deine ZuhörerInnen deine Musik genauso wahrnehmen zu lassen, wie du es beabsichtigst. Wenn dein Track gut gemastert wurde und auf Lautsprechern mit einem flachen Frequenzganz gut klingt, kannst du dir sicher sein, dass er er auf jedem Abspielsystem bestens klingen wird.

Flache Lautsprecher vs. alles andere

Viele Lautsprecher sind nicht flach. Einige geben zu wenig vom Hochtonbereich oder Bass wieder oder sie haben Spitzen und Einbrüche im Frequenzgang, bei denen bestimmte Frequenzbereiche überbetont und andere versteckt oder maskiert werden.

Wenn das der Fall ist, kann es vorkommen, dass manche Instrumente lauter oder leiser sind als von dir beabsichtigt und der Mix, an dem du so hart gearbeitet hast, nicht adäquat wiedergegeben wird.

Für hohe Frequenzen müssen sich Lautsprecher sehr schnell bewegen. Für niedrigere Frequenzen müssen sie viel Luft bewegen. Aus diesem Grund sind Hochtonlautsprecher (Tweeter) typischerweise kleine Kuppeln und Tieftonlautsprecher (Woofer) normalerweise große Kegel.

Wir können 10 Oktaven (20hz-20kHz) hören, was ein ziemlich breites Spektrum ist (zum Vergleich: Wir können noch nicht einmal eine komplette Oktave an Licht sehen).

Wir können 10 Oktaven (20hz-20kHz) hören, was ein ziemlich breites Spektrum ist (zum Vergleich: Wir können noch nicht einmal eine komplette Oktave von Licht sehen).

Es ist ein ziemlich hoher Anspruch, von einem Lautsprecher zu verlangen, dass er ein solch breites Spektrum akkurat wiedergibt, und meisten sind 2 (Woofer + Tweeter), 3 (Woofer + mittlere Frequenzen + Tweeter) oder 4 (Subwoofer + Woofer + mittlere Frequenzen + Tweeter) Treiber nötig, um dieses breite Spektrum gut abzudecken.

Wie können Lautsprecher verbessert werden? Sind die meisten Lautsprecher unzureichend?

Die meisten Lautsprecher, die wir verwenden, haben einen begrenzten Frequenzgang. Zum Beispiel: Versuch’ mal, den Bass über deine Laptop-Lautsprecher wummern zu hören? Klappt nicht, richtig?

Die meisten Lautsprecher haben außerdem eine niedrigere Ausgabeleistung. Hast du jemals versucht, eine Party mit Musik über dein Smartphone zu versorgen? Das war nicht die wildeste Party nehme ich an.

Hast du jemals versucht, eine Party mit Musik über dein Smartphone zu versorgen? Das war nicht die wildeste Party nehme ich an.

Viele Lautsprecher erzeugen zudem Verzerrung, d.h. sie fügen der Musik Frequenzen hinzu, die es in der Originalaufnahme vorher nicht gab.

Obwohl Verzerrung auch ihren Platz hat (wie im Werk Eddie Van Halens), klingt Lautsprecher-Verzerrung meistens schlecht, sofern das Ganze nicht beabsichtigt ist.

Und wenn du so viel Zeit mit dem Aufnehmen und Mischen eines Songs zugebracht hast, willst du bestimmt nicht, dass Leute Dinge in deiner Musik hören, die da nicht hingehören.

Große Lautsprecher sind im Schnitt um einiges besser, was Frequenzgang und Verzerrung anbelangt, es wäre jedoch ein großer Schritt nach vorne für die Musikproduktion, wenn man auch von kleineren Lautsprechern akkuraten Klang bekommen könnte.

Die Zukunft der Lautsprecher: Was ist Graphen und warum verbessert es die Leistung von Lautsprechern?

Graphen ist ein cooles neues Material, das 2004 erstmals entdeckt wurde. Es verbessert die Leistung von Lautsprechern drastisch.

Graphen ist das stärkste und leichteste Material, das es gibt. Da es leicht ist, kann es sich sehr schnell bewegen, was insbesondere für hohe Frequenzen gut ist.

Das Team von ORA hat sein eigenes Graphenoxid-Material mit dem Namen GrapheneQ entwickelt, das speziell für Anwendungen im Tonbereich gedacht ist. Durch seine Starke verformt es sich beim Hin-und-Her-Bewegen nicht und liefert somit Klang mit noch höherer Wiedergabetreue aus Lautsprechern, die kleiner und effizienter sein können.

Herkömmliche Lautsprecher sind tatsächlich weniger effizient als herkömmliche Glühbirnen, und die sind immerhin mittlerweile ziemlich geachtet!

Herkömmliche Lautsprecher sind tatsächlich eine der am wenigsten effizientesten Technologien, die wir nach wie vor benutzen.

Herkömmliche Lautsprecher sind tatsächlich eine der am wenigsten effizientesten Technologien, die wir nach wie vor benutzen. Weniger als 1% der Energie, die einem Lautsprecher zugeführt wird, wird in Klang umgewandelt.

Der Großteil der Energie wird in Wärme umgewandelt. Herkömmliche Lautsprecher sind tatsächlich weniger effizient als herkömmliche Glühbirnen, und die sind immerhin mittlerweile ziemlich geachtet!

Da Graphen so leicht ist (es ist lediglich so breit wie ein Atom!) wird viel weniger Energie benötigt, um es zu bewegen.

Das heißt: Wenn du die Membran eines schnurlosen Kopfhorers oder Lautsprechers, den es aktuell auf dem Markt gibt, mit GrapheneQ ersetzen wurdest, wurde das die Laufzeit der Batterie umgehend um 70% verlängern.

Der Einsatz neuer Materialien bildet die Zukunft der Lautsprecher-Technologie. So können Probleme bezüglich Effizienz und Klang, die Lautsprecher seit Jahrzehnten aufweisen, endlich gelöst werden.

Du kannst ORA Sound unterstützen, indem du dich über ihre ORA GQ Lautsprecher informierst und auf ihrer Kickstarter-Seite. vorbeischaust. Durchstöbere ihre Webseiteund erfahre alles über GraphneQ und die Geschichte hinter ORA Sound. Besonderer Dank gebührt Ari Pinkas und Robert-Eric Gaskell, die ihr Wissen mit uns geteilt haben.