Bowers & Wilkins

Aluminium-Hochtöner: Wiedergabe von Frequenzen jenseits des menschlichen Hörvermögens.

Um die feinsten Nuancen der Musik wiedergeben zu können, benötigt der Hochtöner eine Kalotte, die steif bleibt und sich im gesamten Einsatzbereich wie ein perfekter Kolben bewegt. In den Hochtönern der meisten Bowers & Wilkins-Lautsprechern werden Kalotten aus einer Metalllegierung eingesetzt. Bei unseren neuesten Hochtönern – wie denen in der Serie 800 – helfen die Silberbeschichtung des Magnetpols und Optimierungen des Schwingspulenträgers, wie beispielsweise das Einbiegen der Oberkante entlang des Kalottenprofils (oft als "Crowning bezeichnet), bei der Erweiterung der Hochtonwiedergabe. Die erzeugten hohen Frequenzen liegen in einem Bereich, den das menschliche Ohr nicht mehr wahrnehmen kann, so dass kein zusätzlicher „Superhochtöner“ erforderlich ist.

Es ist eine geläufige Erkenntnis, dass die besten Materialien für Lautsprechermembranen, seien es Konusse oder Kalotten, jene mit der höchsten Steifigkeit sind. Prinzipiell zeigt die Membran dann eine perfekte kolbenförmige Bewegung und leidet nicht unter den „zeitverschmierenden“ Problemen, die mit dem Breakup-Effekt der Membran einhergehen. Wie viele Dinge im Leben hat dieser vereinfachende Denkansatz eine ganze Menge Wahrheit in sich, ist aber mitnichten ein Patentrezept. Kein Material besitzt unendliche Steifigkeit. Letzten Endes wird es also eine Frequenz geben, bei der die Membran aufhören wird, sich perfekt kolbenförmig zu bewegen. Weil sehr steife Materialien auch dazu neigen, eine geringe innere Dämpfung zu besitzen, kann der entstehende Breakup-Effekt der Membran sehr schwerwiegend sein. Die entstehenden Resonanzen besitzen einen hohen so genannten Q-Faktor.

Der Buchstabe Q hat in der Akustik zweierlei Bedeutungen. Er kann sich auf das Abstrahlverhalten eines Lautsprechers beziehen – je höher der Wert für Q, desto enger ist die Schallabstrahlung – und dies ist die Bedeutung von Q, die oft im Rahmen der technischen Angaben in Broschüren zu finden ist. In diesem Fall jedoch geht es um die zweite Bedeutung des Buchstaben Q, die Schärfe von Resonanzspitzen – je höher der Wert von Q (der so genannte Q-Faktor), desto enger ist die Energie der Resonanz um eine bestimmte Frequenz herum konzentriert, womit eine hohe schmale Spitze im Frequenzgang entsteht. Eine Resonanz mit hohem Q-Faktor wird wie eine Glocke noch lange nachklingen, nachdem das anregende Signal aufgehört hat. Das ist natürlich nicht gut. Die Entwickler müssen also sicherstellen, dass der Treiberfrequenzgang im Bereich dieser Resonanzen von der Frequenzweiche wirkungsvoll bedämpft wird. In der Praxis heißt das: Die Nenn-Grenzfrequenz des Frequenzweichenfilters sollte wenigstens anderthalb, besser zwei Oktaven unterhalb der niedrigsten Resonanzfrequenz des betreffenden Chassis liegen.

Ein anderes potentielles Problem steifer Membranen betrifft ihre Richtwirkung – in welchem Maß unterscheidet sich die Wiedergabe auf der Achse mit jener außerhalb der Achse. Die Breite der Schallabstrahlung hängt vom Verhältnis der Wellenlänge des Tons zum Durchmesser der Membran ab. Je höher die Frequenz, desto kleiner ist ihre Wellenlänge, und desto schmaler wird der abgestrahlte Klangkegel. Wenn die Klangabstrahlung bei verschiedenen Frequenzen zu stark variiert, werden Hörer, die außerhalb des zentralen „Hot Spot“ (der idealen Hörposition) sitzen, eine andere tonale Balance und veränderte Charaktere bei Instrumenten wahrnehmen. Und auch die räumliche Abbildung ist beeinträchtigt. In schweren Fällen wird sich die Position eines Instruments scheinbar mit der Tonhöhe verändern. Wie löst der Entwickler also diese Probleme? Eine Verkleinerung der Membran wird sowohl die erste Resonanzfrequenz nach oben verschieben als auch die Abstrahlung verbreitern. Unglücklicherweise müssen sich kleinere Membranen stärker als große bewegen, um einen bestimmten Schallpegel zu erzeugen. Deshalb neigen sie dazu, mehr harmonische Verzerrungen sowie stärkere Intermodulationsverzerrungen zu erzeugen. Die Lösung hierfür ist es, eine höhere Anzahl an Treibern einzusetzen, von denen jeder nur ein ziemlich enges Frequenzband bearbeiten muss. Damit können höhere Ausgangspegel, eine gleichmäßigere Schallabstrahlung und niedrige Verzerrungen erreicht werden. Wie viele Treiber? Um die Arbeit im gesamten Audio-Frequenzbereich sauber zu erledigen, sind tatsächlich mindestens vier Stück notwendig. Es ist also kein Zufall, dass unser NautilusTM-Lautsprecher, bei dem alle Membranen aus Aluminium gefertigt sind, eine 4-Wege-Konstruktion ist.

Für andere Lautsprecher in unserem Programm ist der Einsatz von Aluminium generell auf Hochtöner und Basschassis begrenzt. Ein steifes Material ist unumgänglich, wenn man danach strebt, einen Hochtöner mit bewegter Spule zu bauen, dessen Wiedergabe bis in den Ultraschallbereich reicht. Im Bass ist ein steifes Material besser in der Lage, den Deformationskräften durch die hohen Drücke im Gehäuse und die Stoßkräfte der Schwingspule zu widerstehen – dies ermöglicht bestes dynamisches Verhalten. Im Mitteltonbereich, wo ein einziger Treiber einen großen Frequenzbereich abdecken muss, bleibt ein flexibleres Material wie Kevlar® mit besonders kontrolliertem Breakup-Verhalten der Membran die bessere Wahl. Bei kombinierten Tief-/Mitteltönern muss den Erfordernissen des Mitteltonbereichs, wo das Ohr am empfindlichsten ist, der Vorzug gegeben werden.