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Aktivierung von dem Lautsprecher Zaurak mit dem AMP-4250 (DSP)


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Zaurak ist ein 3-Wege-Standlautsprecher mit einer vorzüglichen Wavecor Bestückung. Der aktive Lautsprecher ist mit einem audaphon AMP-4250 Verstärkermodul ausgestattet. Das Verstärkereinbaumodul besitzt einen 4-Kanal-DSP und vier Verstärker mit 1000 Watt Gesamtleistung.

Chassis:

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Der Hochtöner TW030WA11 von Wavecor hat eine besonders tiefe Resonanzfrequenz von 410 Hz, ein Waveguide und eine große Membranfläche von 11,5 cm². Der Treiber kann schon ab 1000 Hz eingesetzt werden. Die Kalotte wird in Deutschland von der Firma Dr. Kurt Müller in Krefeld hergestellt und besitzt vorzügliche akustische Eigenschaften. Die große Schwingspule hat einen Durchmesser von 30 mm und ermöglicht eine hohe Belastbarkeit. Ein Koppelvolumen verringert die Verzerrungen und ermöglicht die tiefe Resonanzfrequenz. Die maximale Auslenkung von +/- 0,4 mm gestattet hohe Pegel und die spezielle Membrangeometrie sorgt für einen sehr linearen Frequenzgang bis über 20 kHz.


 


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Die Mitteltöner WF120CU08 von Wavecor haben eine Papier-Membrane mit Glasfaser verstärkt. Die Chassis sind aus der "Exclusive-Line" von Wavecor und sind mit der Balanced-Drive-Technologie und Phase-Plug ausgerüstet. Wavecor optimiert bei der Balanced-Drive-Serie die Symmetrie vom Magnetfeld und der Mechanik. Somit sinken die Verzerrungen und die mechanischen Verluste. Das aus Aluminium gedrehte Phase-Plug sieht nicht nur schön aus, sondern optimiert das Abstrahlverhalten vom Chassis. Das Phase-Plug ist auch für weniger Kompressionseffekte im Inneren des Chassis verantwortlich. Der Lohn für diese Mühe, ist eine außergewöhnlich gute Detailauflösung und eine hohe Pegelfestigkeit mit geringen Verzerrungen. Die mechanischen Verluste sind unter 0,4 Rms und somit auf erfreulich niedrigem Referenzniveau. Alle Detaillösungen und die hohe Verarbeitungs- und Wiedergabequalität machen diese Mitteltöner zu Chassis mit hervorragendem Preis- / Leistungsverhältnis. Das geringe Membrangewicht von weniger als 6 Gramm und der starke Motor (hohes B x L 5,9 N / A) sorgen für mehr Details bei der Musikwiedergabe.


 


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Der Tieftöner WF223BD02 von Wavecor hat eine leichte mit Glasfaser verstärkte Papiermembrane (unter 33 g). Das Chassis besitzt einen starken Antrieb und ist mit der Balanced-Drive-Technologie ausgestattet. Wavecor optimiert bei der Balanced-Drive-Serie die Symmetrie vom Magnetfeld und der Mechanik. Somit sinken die Verzerrungen und die mechanischen Verluste. Der Treiber hat eine lineare Auslenkung von +/- 6,5 mm und kann somit auch bei hohen Pegeln verzerrungsarm spielen. Die mechanischen Verluste sind unter 0,5 Rms und somit auf erfreulich niedrigem Referenzniveau.
 

Verstärker audaphon AMP-4250 für die Zaurak


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Für die Aktivierung von einem Lautsprecher braucht man:

  • ein Messsystem
  • eine aktive Frequenzweiche (in diesem Fall ein DSP)
  • für jeden Kanal einen Verstärker

Bei der Zaurak benötigt man also für jeden Lautsprecher 3 Endstufen. Der audaphon AMP-4250 verbindet DSP und vier Verstärker in einem Modul. Man braucht für jeden Lautsprecher nur einen AMP-4250 . Dieses Modul ist für den Einbau in einem Lautsprecher konstruiert. Es kann aber auch separat in ein Gehäuse eingebaut werden.
 


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Für die Messungen von der Zaurak wurde Clio Pocket von Audiomatica verwendet. Das Messsystem wird per USB-Kabel mit einem Computer verbunden und liefert durch die einfache Handhabung schnell die passenden Ergebnisse für die Einstellung der DSP-Parameter. Die Mess- und die DSP-Software können parallel laufen und ermöglichen somit eine komfortable Entwicklungsumgebung.

In kleinen Räumen wird der Mittel-Hochtonteil in 1 m Entfernung gemessen und der Bass wird im Nahfeld gemessen. Clio Pocket hat eine Fensterfunktion, d. h. man kann ein Signal an den Lautsprecher senden und die "Antwort" vom Chassis mit einem Mikrofon messen und den Zeitbereich (Zeitfenster) der Messung genau definieren um die Reflektionen vom Raum auszublenden. Durch das Fenstern, kann man aber nicht mehr den vollen Frequenzumfang messen. Somit muss man den Messvorgang in zwei Arbeitsschritte aufteilen, nämlich in eine Fernfeldmessung für den Mittel- und Hochtonbereich und eine Nahfeldmessung für den Bassbereich. Alle Zweige (Hoch-, Mittel- und Tieftonzweig) werden einzeln nacheinander gemessen und eingestellt. In diesem Beispiel wird mit dem Hochtöner begonnen. Das Messmikrofon wird in 1 m Abstand genau in Höhe von dem Hochtöner positioniert. Auch die Mitteltöner werden mit dieser Mikrofonpositionierung gemessen. Man mutet (stumm schalten) die Tief- und die Mitteltöner und startet mit der ersten Messung vom Hochtöner. Im folgenden Bericht, wird die Aktivierung von dem Standlautsprecher Zaurak erläutert.
 


Zaurak Einstellungen am audaphon DSP und Messungen mit Clio Pocket

In den folgenden Schritten wird die Programmierung vom audaphon AMP-4250 erläutert. Die Messungen werden mit Clio Pocket immer vor und nach der Änderung am DSP erstellt. Die orange Kurve ist immer vor der DSP Einstellung und die blaue Kurve ist immer nach der DSP Einstellung.
 

Zaurak Hochtöner Hochpassfilter

Die erste Messung (orange) zeigt den Hochtöner ohne Filter. Bei der Zaurak ist das Ziel, den Hochtöner mit einer Übernahmefrequenz von ungefähr 1 kHz in das System einzubinden. Die zweite Messung (blau) zeigt den Hochtöner mit dem Hochpassfilter. Der Hochtöner der Zaurak wird wegen der tiefen Trennfrequenz von 1 kHz mit einem steilflankigen Filter beschaltet. Somit ist der Hochtöner auch bei höheren Pegeln vor Überlastung geschützt.
 

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In der linken Abbildung ist die Bedienoberfläche der Software vom audaphon AMP-4250 zu sehen. Die Software erkennt automatisch das angeschlossene audaphon Gerät und passt die Filter und Oberflächen an die entsprechende Hardware an. Der Hochtöner wird in diesem Beispiel auf Kanal 4 (CH 4) angeschlossen. Der Hochpassfilter wird mit 1,1 kHz und 24 dB / Oktave eingestellt. Es wird eine Linkwitz-Riley Charakteristik verwendet. In der zweiten Messung (blau, siehe Abbildung oben) kann man das akustische Ergebnis nachprüfen.
 

Zaurak Hochtöner EQ1

Jetzt kann man den Hochtonfrequenzgang linearisieren. Dazu wird eine weitere Messung gemacht. Bei dieser Messung (orange) kann man eine leichte Überhöhung im Hochtonfrequenzgang im Bereich von 1 kHz bis 15 kHz erkennen. Jetzt werden die passenden Einstellungen in der Software vorgenommen und eine weitere Kontrollmessung wird durchgeführt. Bei der Kontrollmessung (blau), nach dem Einstellen von einem passenden parametrischen Equalizer, ist die Überhöhung egalisiert.
 

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Um die Überhöhung zu beseitigen wird beim EQ1 eine breitbandige Absenkung von -1,5 dB eingestellt. Die Mitte der Überhöhung ist bei 4,8 kHz und der Gütefaktor wird auf 0,75 eingestellt. Mit der Güte wird die Dämpfung bestimmt. In diesem Fall wird der Gütefaktor hoch eingestellt, d. h. es handelt sich um eine geringe Dämpfung. Der Equalizer wirkt somit über eine große Bandbreite. Durch die einfache Überprüfung mit Clio Pocket kann man auch mit empirischen Versuchen schnell zu einem sehr guten Ergebnis gelangen.
 

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Güte:

Die Güte, auch Resonanzschärfe oder Q-Faktor genannt, ist in der Filtertechnik (DSP) ein Maß für die Dämpfung. Ein hoher Gütefaktor (Q) von einem Filter besagt, dass der Filter schmalbandig wirkt oder anders ausgedrückt: ein geringer Gütefaktor lässt den Filter breitbandig arbeiten. Wenn man im audaphon DSP einen EQ (Equalizer) mit einem Gütefaktor von 10 einstellt, ist der Filter sehr schmalbandig. Der Filter wirkt nur auf einen kleinen Bereich vom Frequenzgang. In der Abbildung links ist die Bandbreite mit einem grünen Pfeil dargestellt. Es ist der Bereich von der unteren Grenzfrequenz f1 bis zur oberen Grenzfrequenz f2. Die Resonanzfrequenz f0 ist das Maximum vom eingestellten Filter und wird zum Beispiel auf einen Frequenzgangeinbruch gelegt. Das Level vom Filter wird angehoben (+6 dB) und somit egalisiert der EQ den Frequenzgang. Der Vorteil von aktiven Lösungen liegt primär in der Anhebung von Frequenzgängen. Wenn also das Chassis bei einer bestimmten Frequenz zu leise ist. Man sucht das Zentrum der "Untertreibung" und hebt es mit dem entsprechenden Equalizer auf das gewünschte Niveau. Mit passiven Weichen ist eine Anhebung von Frequenzbereichen sehr aufwendig und geht meist mit einer signifikanten Impedanzverringerung vom Lautsprecher einher.
 


Zaurak Hochtöner EQ2

Der zweite Equalizer hebt eine Senke (orange Messung) im Superhochtonbereich an. Der Hochtöner spielt ab 16 kHz ungefähr 2,5 dB leiser. Die blaue Kurve zeigt den Hochtöner mit der entsprechenden Anhebung. An diesem Beispiel kann man die Vorteile der DSP-Verstärker erkennen. Unebenheiten im Frequenzgang können mit wenigen Mouseklicks beseitigt werden und erfordern kein komplexes analoges Korrekturnetzwerk.
 

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Mit einer Anhebung bei 17.200 Hz um +2,5 dB und einem Gütefaktor von 4 (schmalbandiger Wirkungsbereich) wird der Pegel auf das durchschnittliche 95 dB Niveau vom Hochtöner angehoben.
 

Zaurak Hochtöner EQ3

Der dritte Equalizer senkt eine Überhöhung (orange Messung) im Übernahmebereich ab. Wenn die Flanke vom Hochtöner sauber abfällt, gelingt die Ankoppelung an den Mitteltöner besser. In der Kontrollmessung (blau) kann man das Ergebnis sehen. Der einzustellende Equalizer ist immer das Negativ von der Überhöhung, d. h. die Grafik in der Software ist nicht identisch mit der linearen Zielfrequenzgangkurve von dem Chassis. Man braucht also immer ein Messsystem, das die Frequenzgangkurve vom Chassis bzw. Lautsprecher prüfen kann. Frequenzgangeinstellungen mit Musik sind nicht zu empfehlen, da Musikstücke selten alle Frequenzen gleichmäßig reproduzieren. Der Lautsprecher wird oftmals nicht linear abgestimmt.
 

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Bei 1.050 Hz ist eine schmalbandige (hoher Gütefaktor von 4) Absenkung von -3,5 dB eingestellt. In der Kontrollmessung (blau siehe oben) kann man die Wirkung vom Filter sehen. Die Flanke ist gleichmäßig und die Spitze ist verschwunden.
 

Zaurak Hochtöner EQ4

Der vierte Equalizer wird zur Egalisierung von einer Überhöhung (orange Messung) zwischen 2 kHz und 3,5 kHz verwendet. Die blaue Messung zeigt den geglätteten Frequenzgang vom Hochtöner.
 

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Der EQ4 wird bei 2.600 Hz mit einem Gütefaktor von 6 und einem Level von -1,5 dB eingestellt. Wie man in der linken Abbildung sehen kann, entsteht eine leichte Senke.
 

Zaurak Hochtöner EQ5

Den fünften Equalizer verwendet man um eine kleine Überhöhung bei 1,75 kHz zu egalisieren. Die orange Messung zeigt einen kleinen Peak von ca. 1 dB. Die zweite blaue Messung mit eingestelltem DSP zeigt den korrigierten Frequenzgang.
 

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EQ5 wird bei 1.750 Hz mit einem Gütefaktor von 6 und der Absenkung (Level) von -1 dB eingestellt. Das Ergebnis in der blauen Messung (siehe oben) ist sehr gut und man benötigt keinen weiteren EQ.
 

Zaurak Hochtöner High Shelf Filter

Der Hochtonpegel fällt vor 20 kHz leicht ab (orange Messung). Um diesen Abfall zu kompensieren kann man einen High Shelf Filter setzen. Die blaue Messung zeigt den korrigierten Frequenzgang.
 

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Ab 18 kHz wird mit einem High Shelf Filter der Frequenzgang angehoben. Der Filter wird mit einem Gütefaktor von 0,3 und einem Level von +6 dB eingestellt. In der blauen Messung kann man gut erkennen, dass der Hochtöner bis über 20 kHz sauber auf dem Referenzniveau spielt.
 

Zaurak Mitteltöner Hochpass

Beim Mitteltöner wird im ersten Schritt der Hochpassfilter bei 120 Hz eingestellt. Man trennt mit einer Flankensteilheit von 24 dB / Oktave um auch bei höheren Pegeln eine verzerrungsfreie Wiedergabe zu gewährleisten.

Es werden Kanal 4 (Hochtöner) und der Kanal 1 (Tieftöner) gemutet (stumm geschalten). Anschließend die Messung mit Clio Pocket vornehmen. Die orange Messung zeigt den unbeschalteten Frequenzgang vom Mitteltöner. Die blaue Messung ist mit dem Hochpassfilter.
 


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Der Hochpassfilter wird auf 24 dB / Oktave mit Linkwitz-Riley Charakteristik eingestellt. Der blaue Graph zeigt den Hochpassfilter und man kann anschließend den passenden Tiefpass Filter setzen. Es entsteht ein sogenannter Bandpassfilter für den Mitteltonzweig.
 

Zaurak Mitteltöner Tiefpassfilter

Der Tiefpassfilter wird bei 1.025 Hz mit einer Flankensteilheit von 24 dB / Oktave mit Linkwitz-Riley Charakteristik gesetzt. Durch die tiefe Trennfrequenz von ca. 1.000 Hz werden alle Unebenheiten im Frequenzgang vom Mitteltöner "abgeschnitten" und es ist kein weiterer Filter notwendig.
 

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An dem blauen Graph in der audaphon Software kann man die Bandpassfilterung für den Mitteltöner gut erkennen und der Mitteltöner hat eine perfekte Wiedergabekurve (blaue Messung).
 

Zaurak Mitteltöner Level

Die zwei Mitteltöner spielen im System etwas leiser als der Hoch- und die beiden Tieftöner. Bei einer passiven Schaltung, müsste man den Hoch- und die Tieftöner mit einer aufwendigen Schaltung leiser machen. Bei einem DSP kann man den leiseren Kanal einfach anheben. In der blauen Messung kann man die Anhebung sehen.
 

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Das Level vom Kanal 3 wird über das entsprechende Feld um +1,5 dB (siehe links) angehoben.
 

Zaurak Tieftöner Tiefpassfilter

Beim Tieftonzweig braucht man nur einen Tiefpassfilter einzustellen. Die orange Messung zeigt den Tieftöner unbeschaltet. Die blaue Messung ist mit dem Tiefpassfilter.
 

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Der Tiefpassfilter (LP) wird bei 116 Hz mit einer Flankensteilheit von 24 dB / Oktave und einer Linkwitz-Riley Charakteristik eingestellt.

Jetzt müssen nur noch alle Kanäle auf die rechte bzw. like Quelle eingestellt werden und das Setup ist fertig.
 


Zaurak Messungen Kreise

In dieser Abbildung sind alle Kreise der Zaurak gemessen. Rot ist der Tieftöner, Violett ist der Mitteltöner und Grün ist der Hochtöner. Die blaue Messung ist die Summe aus den einzelnen Kreisen. An der blauen Kurve kann man gut erkennen, dass die Zaurak sehr linear abgestimmt ist. Man kann den Frequenzgang an den Raum anpassen und die Klangcharakteristik ändern. Somit kann man die aktive Zaurak auf die individuellen Bedürfnisse optimieren.
 

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