Klang+Ton 5/2024: "Klang-Tipp"

Genau wie Herbie Hancocks Musik, begeistert auch die HERBIE mit präzise herausmodellierten Klangfarben und dynamisch groovendem Bass. Herbie – die ideale Standbox für nicht zu große Räume.

Einer meiner Lieblingsbausätze ist die Ari 800. Mit ihrem soliden Bass und ausgeglichenen Klangcharakter begeistert sie seit mehreren Jahren viele Selbstbauer. Schon mehrfach habe ich versucht, eine vergleichbare Qualität mit einem geringeren Budget zu erreichen – jetzt hat es geklappt! Die HERBIE hat das Licht der Welt erblickt.

Konzept:

Relativ neu im ari acoustics shop sind die Chassis von SB-Acoustics. Der SB17NAC35-4 überzeugt mit einem perfekten Frequenzgang bis über 3 Khz und sehr geringen Verzerrungen. So habe ich diesen Tiefmitteltöner als Dreh- und Angelpunkt für die Herbie gewählt. Die Gehäusegröße bleibt in etwa gleich. Die HERBIE sollte ja auch im Bass eine reelle Chance gegen die Ari 800 bekommen.

Idealer Partner ist der recht neue, „kleine“ Wavecore Hochtöner TW022WA09 - nicht wegen des Preises sondern wegen des besseren Rundstrahlverhaltens bei hohen Frequenzen.

So viel zum Konzept –allerdings war dann viel Feinarbeit notwendig – bis der Klang wirklich überzeugte.

Special Features:

Die Werbung der Industrie ist voll von toll klingenden Kürzeln. Das kann ich auch: NRB, IHR und IBSC sind die „special features“ der HERBIE – und hinter jedem steckt ein technischen Kniff.

Die Chassis:

SB-Acoustics liefert den Tiefmitteltöner SB17NAC35-4 der durch sensationell geringe Verzerrungen im gesamten Mitteltonbereich und einen großen linearen Hub im Bassbereich überzeugt. Die leichte Membran besteht aus Aluminium und ist durch eingeprägte Sicken verstärkt. Angesichts der geboten Qualitäten ist der günstige Preis kaum zu glauben.

Von Wavecor kommt mit dem TW022WA09 der passende Hochtöner. Mit seiner 22 mm Gewebekalotte bietet er ein hervorragendes seitliches Abstrahlverhalten und den zum Tiefmitteltöner passenden Frequenzumfang. Das weiterentwickelte Neodym-Magnetsystem ermöglicht hervorragend geringe Klirrwerte. Speziell die besonders klangschädlichen 3. Harmonischen konnten auf exzellent geringe Werte abgesenkt werden.

Das Gehäuse:

Das Bassreflex-Gehäuse mit seinem Innenvolumen von 28l bietet dem Tiefmittel-töner exzellente „Arbeitsbedingungen“. So kann er sein Tiefbasstalent voll auszuspielen. Dabei wird er von einem großzügig dimensionierten Downfire -Bassreflexrohr wirkungsvoll unterstützt. Diese Kombination führt zum charakteristischen Klang eines „richtig großen“ Lautsprechers mit toller Tiefbasswiedergabe und einer Grenzfrequenz von ca. 30 Hz (-6dB).

Die Hochtöner sind aussermittig angeordnet um Kanteneffekte zu minimieren und das Rundstrahlverhalten zu verbessern. Die Lautsprecher sollten daher als linke und rechte Variante aufgebaut werden. Um Fragen vorzubeugen - Ja, man kann auch die Hochtöner ganz konventionell mittig auf der Front zu plazieren. Die Frequenzweiche funktioniert trotzdem, die klanglichen Unterschiede sind im Bereich von Nuancen.

NRB - Non Resonant Bassreflex:

Groß dimensionierte Bassreflexrohre sind toll für den Bass, können aber im Mitteltonbereich wie Orgelpfeifen resonieren. Diese Resonanzen müssen gezielt bedämpft werden ohne den Tieftonbereich zu beeinflussen. KEF nutzt hierfür nachgiebige Materialien für den Reflexkanal.

Bei der HERBIE wird das Bassreflexrohr durch gezielte Bohrungen modifiziert. So werden Resonanzen auf unter ein Zehntel ihres ursprünglichen Wertes abgesenkt und haben keine Chance, die Mitteltonwidergabe zu stören. Ich nennen das „NRB-System“.

Bedämpfung:
Wegen der leichten Membran des Tiefmitteltöners (40% geringere bewegte Masse als der Wavecore Bass der Ari 800) und seiner sehr weichen Membraneinspannung machen sich alle Resonanzen im Innern des Gehäuses recht deutlich als Klangverfärbungen bemerkbar. Auswahl und Position des Dämpfungsmaterials ist daher besonders wichtig. Polyesterwatte, verdichtete Polyesterwatte (Bondum) und ein Stückchen Schafswollvlies kommen gezielt zum Einsatz. Gerade so viel wie absolut notwendig ist, denn zu viel Dämpfungsmaterial macht den Bass lahm und flau

IHR - Interner Helmholz Resonator:
Jedes hohe und schlanke Gehäuse neigt zu Resonanzen durch stehende Wellen - so auch das der HERBIE. Insbesondere die erste Längsresonanz kann alleine mit Dämpfungsmaterial kaum gebändigt werden ohne die Basswidergabe zu beeinträchtigen. Bei der HERBIE wird sie daher gezielt ruhig gestellt – und zwar durch einen speziell auf deren Resonanzfrequenz angepassten IHR, einen internen Helmholzresonator. Damit wird die Resonanz um gute 10dB (auf ein Zehntel) reduziert und hat somit keine Chance sich nach außen bemerkbar zu machen.

Frequenzweiche:
Die leichte Membran des Tiefmitteltöners führt zu einem hohen Wirkungsgrad – allerdings fällt der Bass dann früh ab. Versuche mit einer konventionellen Beschaltung – egal ob 6dB, 12dB oder 18dB/Oktave Flankensteilheit ergaben ein mehr oder minder mittenbetontes Klangbild. Ziel war aber das Klangbild eines großen und tiefbassstarken Lautsprechers! Eine neue Weichentopologie musste her!

IBSC- Independent Baffle Step Compensation:

Nach vielen Versuchen ergab sich eine einfache Lösung: Ein klassisches Filter wird ergänzt durch die Spule L_IBSC und den Widerstand R_IBSC..

IBSC bedeutet „Independent Baffle Step Compensation“ und der Name sagt es schon: Der Baffle-Step wird sehr exakt und unabhängig von der Trennung zum Hochtöner korrigiert. OK, die zusätzlichen Bauteile kosten Geld und etwas Wirkungsgrad – aber was soll‘s? So überzeugt der Klang durch Volumen und Tiefgang.

Die Frequenztrennung erfolgt mit einer Flankensteilheit von 18 dB/Oktave. Dies erhöht die Belastbarkeit des Hochtöners und reduziert die Verzerrungen durch die unvermeidlichen, restlichen Membranresonanzen des Tiefmitteltöners.

Bauteilgüten:

Das Bessere ist des Guten Feind - das gilt natürlich auch für die verwendeten Frequenzweichenbauteile. Aber natürlich muss man dabei die Kosten im Auge behalten und einen angemessenen Kompromiss finden.
Vor dem Hochtöner sorgen die klassischen Folienkondensatoren von Mundorf für den feinen Klang. Sie überzeugen durch bestes Preis-Leistungs Verhältnis. Möchte man einen Klangzuwachs erreichen muss man mindestens das Dreifache (oder Zehnfache!) ausgeben und rutscht damit in Preiskategorien die dem Projekt nicht mehr angemessen sind. Im Tieftonbereich könnte man gut einen Elektrolyt-Kondensator verwenden, ich verwende aber einen langzeitstabilen MKT Kondensator und begebe mich damit auf die absolut sichere Seite.
Als Induktivitäten kommen ausschließlich verbackene Luftspulen vom Edelhersteller Mundorf zum Einsatz. Luftspulen fügen dem Signal keine Verzerrungen hinzu und das Verbacken der Windungen dämpft wirkungsvoll alle Resonanzen in der Spule. Die Drahtstärken sind optimiert, so dass sich ein ausgeglichenes Klangbild ergibt. Insgesamt entsprechen die Bauteile einem Qualitätsniveau, das auch Fertigboxen der 10.000€ Klasse gut zu Gesicht steht.
Erstes Update: Im Testlautsprecher der Klang&Ton 5/24 kam als L-IBSC Induktivität eine Bassspule mit Ferritkern zum Einsatz. Aktuell habe ich beschlossen, bei allen Zwei-Wege Systemen von ari acoustics nur noch die beschriebenen hochwertigen Luftspulen einzusetzen. Der Mitteltonbereich klingt damit noch einen Tick präsenter und offener. Bis Ende 2024 gibt es dieses Update ohne Mehrkosten - ein Einführungsbonus sozusagen!

Messwerte:

Der Frequenzgang ist schlicht und ergreifend perfekt (Bild 1). Über das Hörfenster von +/- 30° gemittelt beträgt die Abweichung gerade einmal +/- 1 dB. Auch unter Winkeln zeigen sich nur geringe Abweichungen. Es reicht also, die Lautsprecher um ca 10° einzuwinkeln. Bild 2 zeigt die Nahfeldmessung im Bassbereich, wobei der Direktschall der Lautsprechermembran (blau) und der Schall aus dem Bassreflexrohr (grün) zum Gesamtschall (gelb) aufaddiert werden. Im Fernfeld (nach Baffle-Step Kompensation) ergibt sich eine untere Grenzfrequenz von 30 Hz (-6dB) bezüglich des Schalldrucks bei 1kHz. Im Hörraum werden noch tiefere Grenzfrequenzen möglich. Die Impedanz zeigt einen sehr gutmütigen Verlauf mit einem Minimalwert von ca. 5 Ohm bei 120 Hz (Bild 3).

Ein Highlight der HERBIE sind die rekordverdächtig geringen Verzerrungen. Insbesondere die klangschädlichen K3 Verzerrungen sind oberhalb 100 Hz praktisch nicht mehr relevant (Bild 4). Relevante Verzerrungen treten nur im Bassbereich auf. Hier kommt die HERBIE bei Lautstärken deutlich über 90 dB am ehesten an ihre Grenzen. Ein 17 cm Bass kann eben keine Wunder vollbringen.

Aufstellung:

Die HERBIE geht linear bis in den Tiefbass hinunter. Mit ihrem Downfire- Bassreflexrohr kann sie gut vor einer Wand platziert werden. Sie liebt aber etwas Platz nach links oder rechts. Wird sie in eine Ecke verbannt, so regt sie die unvermeidlichen Raumresonanzen gnadenlos an. Im Bass wird es dann schnell des Guten zu viel. Aber das ist das Schicksal jedes tiefbassstarken Lautsprechers.

Eine seitliche Anwinklung ist nicht unbedingt erforderlich. Perfekt sind 10° nach innen. Der Hochtöner sollte dabei innen liegen (mit dem kurzen Abstand zur Seitenwand).

Klang:

Zur Beurteilung der Natürlichkeit und der Raumabbildung höre hier gerne Aufnahmen das Leipziger Vokalensemble "AMARCORD". Wie die Messwerte es erahnen lassen - die Stimmen werden außeroderdentlich rein und klar wiedergegeben. Herausragend ist auch der weite Raum in dem das musikalische Geschehen präzise und plastisch dargestellt wird. Im direkten Vergleich zur Ari 800 klingt die HERBIE, weiter, luftiger, die Ari 800 etwas fokussierter, konzentrierter. Diese Klangcharaktersitik setzt sich auch bei stärker elektronisch orientierter Musik durch - je nach Mix mal mehr, mal weniger. Offensichtlich liegt dies an dem kleineren Hochtöner mit seiner breiteren Abstrahlung im obersten Frequenzbereich. Dabei werden auch schwierige Frauenstimmen transparent und ohne Schärfe wiedergegeben.

Der Mittel- und Hochtonbereich ist absolut ohne Fehl und Tadel. Er öffnet einen weiten Raum und überzeugt mit sehr präzisen Details und seidigem Klang.

Ehrlich gesagt habe ich diese Klangcharakteristik erwartet und das Ergebnis hat mich nicht wirklich überrascht. Richtig überrascht hat mich jedoch der besonders tiefe und konturierte Bass der HERBIE.

Richtiger Tiefbass macht richtig Spass, wirklich!

Richtig aufgestellt unterfüttert die HERBIE das Klanggeschehen mit einem sehr soliden und kontourierten Fundament. Besonders deutlich wird dies bei Instrumenten die tief in den Bass hinunter reichen - wie Beispielweise Herbie Hancocks Klavier oder Synthesizer. Aber auch tiefe Männerstimmen profitieren davon. Die Herbie steht hier der Ari800 - und die ist absolut herausragend in diesem Bereich - nicht nach.

Dieser Tiefbass bringt die Musik zum Leben und dazu bedarf es keiner besonderen Lautstärke. Auch beim leisen Musikhören wird das ganze musikalische Geschehn transportiert. Wenn man die Augen schließt hat man sie direkt vor sich: Die richtig große Bühne.

Das funktioniert besonders bei kleinen, mittleren bis hin zu gehobenen Lautstärken. Hier bleiben keine Wünsche offen - in Sachen Dynamik liefert die Herbie ganz ordentlich ab. Nur wenn es laut wird – also ich meine so richtig laaauuut! – dann kommt der 17er Bass an sein Grenzen.* Die Ari 800 hat hier etwas mehr Reserven. Der teurere Wavecor Tieftöner bietet Präzision bei noch größeren Lautstärken. Aber für alle Lautsprecher gilt die gleiche Physik: Entweder richtig laut auf Kosten des Tiefbasses oder aber - wie bei der HERBIE - mehr Tiefbass auf Kosten des maximalen Schalldrucks. Beim „normalen“ Musikhören ist das aber graue Theorie. So mit 87 dB an der Hörposition ist die HERBIE voll in ihrem Element, überzeugt mit Punch und bietet den tiefbassstarken Klang eines richtig großen Lautsprechers. Wirklich cool!

Fazit:

Tonal ausgewogen, transparent, mit präziser Abbildung und erstaunlichem Tiefbass. Der Klang eines richtig großen Lautsprechers aus einem eher kleinen Gehäuse - das ist die HERBIE! Das Beste dabei: Den großen Klang gibt es für kleines Geld.

*Hier hilft dann ein Subsonic-Filter oder die Unterstützung durch einen Subwoofer. DIe Maximaldynamik ist auch der größte Unterscheid zur Ari 800. Der Wavecor Bass und auch der große Hochtöner spielten bei hohen Dynamikanforderungen ihre besondere Stärken aus und bleiben noch länger straff und unangestrengt.

NRB-Details

Der Zweck einer Reflexionsöffnung ist es, als akustische Masse zu wirken die zusammen mit der Nachgiebigkeit des eingeschlossenen Luftvolumens einen akustischen Resonator bildet. Allerdings müssen in einem praktischen Lautsprecher noch eine Reihe weiterer Aspekte berücksichtigt werden.

Erstens darf die Luftströmung bei hohen Pegeln nicht turbulent werden, da dies zu Störgeräuschen, Verzerrungen und Leistungskompression führt. Turbulenzen sind in erster Linie eine Folge von hohen Luftgeschwindigkeiten. Die offensichtlichste Methode Luftgeschwindigkeit zu reduzieren, ist die Verwendung eines großen Durchmessers und entsprechend längere Bassreflexrohre.

Zweitens, wenn die Wellenlänge des Schalls ein Vielfaches der halben Öffnungslänge ist, treten Längsresonanzen auf, die unerwünschte akustische Leistung abstrahlen. Diese Schallabstrahlung liegt tendenziell im Mitteltonbereich und verursacht ähnliche Färbungs- und Maskierungseffekte wie die Boxenschwingung. Kurze Längen, bei denen die Längsresonanzen ausserhalb des Übertragungsbereichs liegen sind daher vorteilhaft.

Vor allem Zwei-Wege Lautsprecher bei denen der Tieftöner auch den gesamten Mitteltonbereich widergibt leiden unter dem folgenden Dilemma: Die Reduzierung von Turbulenzen erfordert einen großen Durchmesser und große Länge, die Forderung die Längsresonanz oberhalb des Arbeitsbandes des Tieftöners zu legen erfordert einen kleinen Durchmesser und kleine Länge. Diese widersprüchlichen Anforderungen verlangen nach einer Lösung für die Kontrolle der Resonanzen des Bassreflexrohres.

Die herkömmliche Lösung zur Kontrolle akustischer Resonanzen ist die Verwendung absorbierender Materialien. Allerdings würde ein einfaches Füllen der Öffnung mit Akustikschaum die Leistung im Bassbereich erheblich reduzieren. Eine alternative Methode zur Kontrolle der Längsresonanz musste daher entwickelt werden.

Ein solch neuer Ansatz wurde von der Firma KEF für die LS50 entwickelt. Hier wurde das Bassreflexrohr mit flexiblen Wänden ausgerüstet. Der mittlere Teil des Bassreflexrohrs ist aus geschlossenzelligem Schaumstoff geformt. Bei mittleren Frequenzen lassen die Wände des Bassreflexrohres genügend Schall entweichen, um die Resonanz um bis zu 15 dB zu reduzieren. Die Auswirkungen bei niedrigen Frequenzen sind erfreulicherweise gering. Dieser Ansatz wurde von KEF zum Patent angemeldet.

Ein vergleichbares Ergebnis lässt sich erreichen, wenn die Schalldruckverluste nicht durch eine nachgiebige Wandung erzeugt werden, sondern durch gezielte Undichtigkeiten. Diese werden am einfachsten durch eine Reihe von Bohrungen erzeugt. Sie müssen dort eingebracht werden, wo bei der Längsresonanzfrequenz des Bassreflexrohres der maximale Druck entsteht. Das ist beim beidseitig offenen Resonanzrohr immer genau im Bereich der halben Länge. Die Position der Bohrungen ist also klar. Die Anzahl und der Durchmesser der Bohrungen – und damit die gesamte Öffnungsfläche - muss experimentell ermittelt werden. Ist die Öffnungsfläche zu klein, so wird die Resonanz nicht wirkungsvoll unterdrückt, ist sie zu groß, so leidet auch die Basswidergabe. Bei geeigneter Öffnungsfläche können die Resonanz um bis zu 15 dB reduziert werden und das bei einer zu vernachlässigenden Abweichung im Bassbereich (< 0,5 dB). In Versuchen konnten keine zusätzlichen Störgeräusche wahrgenommen werden. Mit ein bisschen Optimieren kann also die Längsresonanz des Bassreflexrohres effektiv gedämpft werden. Der Verwendung großzügig dimensionierter Bassreflexrohre steht also auch bei Zwei-Wege Systemen nichts im Wege.

HERBIE

Technische Daten:

• Funktionsprinzip: Standbox, Bassreflex Downfire

• Nennimpedanz: 5 Ohm
  
• Abmessungen (HxBxT):
  930 mm x 200 mm x 260 mm
  Gehäusevolumen: 28 l
  
• Übertragungsbereich: 30Hz - 27 kHz -6db

• Trennfrequenz: 2200 Hz 24 dB/Oktave akustisch
• Maximaler Schalldruck: 101 dB*, 60 Hz - 22.000 Hz,
  * 1m Entferung linker und rechter Kanal gemeinsam, unkorreliertes Rauschen
• Empfohlener Hörabstand: 0,4 m bis 3,0 m
• Empfohlene Raumgröße: bis 40 qm

Inhalt Technikbausatz:

• Lautsprecherchassis:
  Tiefton: SB-Acoustics SB17NBAC35C-4, 1 Stk
  Hochton: Wavecor TW022WA09
• Montagematerial:
  Schrauben Pan,
• Kabel: 1,5 m CC225 2,5 mm2 Kupferkabel
• Terminal: TO82
  
• Dämpfungsmaterial:
  Bondum 800, 1 Stk
  Polyester-Vlies: 1,5Stk,
  Schafswoll-Viles, Wollfilz
  
• Bassreflex: 2 x HP70
  
• Sonstiges: Bauplan
• Frequenzweiche

Frequenzweichenbauteile:

L-IBSC: BL140 Backlack-Luftspule, Mundorf (Update zum Klang&Ton Test)
R-IBSC: 2 x 10W MOX10, Mundorf

L1, L2: BL100 Backlack-Luftspule, Mundorf
L3: BL71 Backlack Luftspulen, Mundorf

C1: MKT, Audaphon

C2, C3: MCap250, Mundorf

R1, R2: Mox10, Mundorf