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Warum funktioniert Stereo überhaupt und warum braucht man dazu exzellente Boxen
- muss es unbedingt Aktivtechnik sein
Mit Stereofonie (griechisch: stereos = räumlich, ausgedehnt) werden Techniken bezeichnet, die mit Hilfe von
zwei Schallquellen (im Gegensatz zum Surroundsound mit 6 und mehr Schallquellen) durch Überlagerung der
abgestrahlten Schallsignale einen räumlichen Schalleindruck erzeugen. Im einfachsten Fall mit zwei
Lautsprechern erfolgt die horizontale Abbildung hauptsächlich durch Pegel- und Laufzeitunterschiede der
beiden über die Lautsprecher wiedergegebenen Kanäle. Vertikal- und Tiefenabbildung beruhen auf
Klangverfärbungen (Blauertsche Bänder) und dem Verhältnis von Direktschallanteilen und Diffusschallanteilen
des Aufnahmeraumes.
Dies kann man anhand eines Beispiels verdeutlichen:
Während beim natürlichen Schallereignis die Schallwellen das Ohr überwiegend auf direktem Weg erreichen,
existieren bei der Wiedergabe über ein Stereoboxenpaar zwei Schallquellen, nämlich die Lautsprecher. Die
Summation des linken und rechten Lautsprechersignals am Abhörplatz ergibt dabei das Abbild des
Schallereignisses irgendwo zwischen den Lautsprechern. Dieses Abbild nennt man Phantomschallquelle,so
genannt, weil sie erst durch die Summation der beiden realen Schallquellen (linker und rechter Lautsprecher)
am Abhörplatz entsteht. In der Psychoakustik ist dieses erstaunliche Phänomen bekannt unter dem Namen
„Summenlokalisation“. Diese meint, dass ein Hörereignis durch mehrere sehr ähnliche Schallereignisse, in
diesem Fall zwei Lautsprechersignale, entsteht. Bis heute ist, trotz einer großen Anzahl an
Erklärungsmodellen, nicht zufriedenstellend erklärt, warum das Ohr so reagiert. Aus diesem Phänomen der
Summenlokalisation lässt sich auch das bekannte ‚Stereodreieck’ zur Aufstellung der Lautsprecher und der
idealen Sitzposition erklären.
Stereodreieck

Findet ein natürliches Schallereignis genau vor dem Hörer statt, muss es bei Wiedergabe über Lautsprecher
ebenso genau in der Mitte zwischen den Lautsprechern stattfinden. Das kann nur ideal gelingen, wenn der
Hörer den gleichen Abstand zu beiden Lautsprecherboxen einnimmt. Psychoakustische Untersuchungen
ergaben, dass die Basisbreite des Stereodreiecks am besten ähnlich dem Abstand Box zu Hörer ist. Eine
Verbreiterung lässt die Phantomschallquelle nach oben wandern wird die Basisbreite zu klein, wird die
Abbildung der Phantomschallquelle als zu klein empfunden.
Neben der korrekten Lautsprecheraufstellung im genannten Stereodreieck spielt der Abhörraum eine
ebenso entscheidende Rolle. Dieser verfärbt durch seinen Nachhall und durch Reflexionen der Schallwellen
an Decke, Wänden und Böden den Klang des wiedergegebenen Signals. Auch die Schärfe der Lokalisation
der Phantomschallquelle, also den Ort, an dem wir das Schallereignis zwischen den Boxen lokalisieren, wird
verschlechtert. Dennoch funktioniert die Stereofonie, mit Einschränkungen auch unter nicht idealen
Bedingungen, dann zwar nicht mehr ganz ideal, aber eben immer noch sehr beeindruckend. Was sind nun
aber „sehr ähnliche Schallereignisse“ die die Voraussetzung für die Summenlokalisation bilden
Summenlokalisation im Stereodreieck und damit die Ortung von Phantomschallquellen im Stereobild
funktioniert dann, wenn die Signale, die von den beiden Lautsprechern abgestrahlt werden, entweder:
identisch sind, oder
gleich, aber verschieden laut, oder
identisch, aber minimal zueinander verzögert sind.
Bei identischen Signalen am linken und rechten Lautsprecher spricht man von „monauraler Wiedergabe“
und kurz „mono“. Das uns bekannte Stereobild ergibt sich also entweder durch unterschiedliche Pegel der
wiedergegebenen Schallereignisse im linken und rechten Lautsprecher oder durch eine Laufzeitdifferenz
desselben Signals zwischen linker und rechter Box oder durch eine Kombination beider Effekte. Eine gewisse
Vorstellung der Genauigkeit unseres Gehörs erhält man durch psychoakustische Untersuchungen, die zeigen,
dass Laufzeitdifferenzen von 140 Mirkosekunden oder Pegelunterschiede von nur 3 dB die
Phantomschallquelle schon zu 25% aus der Mitte herausschieben. Insofern erklärt sich auch die
Notwendigkeit hochwertiger Lautsprecherboxen zur Wiedergabe sehr komplexer Musiksignale mit all ihrer
Information an Räumlichkeit, Anordnung, Lautstärke und Klang. Ist nämlich bei der Wiedergabe des
Schallereignisses eine Box etwas lauter als die andere, zum Beispiel durch fertigungsbedingte Toleranzen in
den Chassis, den eingesetzten elektronischen Bauteilen für Frequenzweiche oder Verstärker, so bedeutet
dies eine Verschiebung der Phantomschallquelle in Richtung der lauteren Box. Dies gilt auch, wenn nur ein
bestimmter Tonbereich (Frequenzbereich) in einer Box lauter erscheint. Instrumente, die hauptsächlich diese
Töne abstrahlen, verschieben sich dann in der Abbildung und werden u.U. sogar deutlich schlechter
wahrnehmbar. Die räumliche Tiefe sowie die Tiefenstaffelung der Instrumente im Raum wird entscheidend
durch die korrekte zeitliche Wiedergabe aller von den Lautsprechern abgestrahlten Töne beeinflusst.
Wodurch entsteht eigentlich die Räumlichkeit bei der Aufnahme und Wiedergabe
Stereoaufnahme Setup mit Wegdifferenzen zwischen Klangerzeuger und Stereomikros
Jedes Instrument im Orchesters hat seinen speziellen Abstand vom linken wie vom rechten Mikrophon.
Spielt das Orchester ein Tutti, das heißt alle Instrumente spielen gleichzeitig, so braucht der Schall eines

jeden Instruments eine gewisse Zeit zu den Mikrophonen. Diese Zeit ist aber je nach Entfernung des
Instruments vom Mikrophon mal größer, mal kleiner. Der Schall der Pauke, die weiter weg vom Mikro steht als
die Geige, braucht dementsprechend länger. Und genau in diesen Zeitzusammenhängen steckt die
Rauminformation. Das menschliche Hirn ist seit Urzeiten trainiert zu erkennen, welche Informationen an
welchem Ohr wann ankommen und kann kleinste Zeitunterschiede zwischen linkem und rechtem Ohr als
auch von annähernd gleichzeitigen Geschehnissen an einem Ohr sehr fein auflösen. Ganz wesentlich bei der
Wiedergabe ist also, dass diese Zeitinformationen möglichst erhalten bleiben. Lautsprecher herkömmlicher
Technik, egal ob aktiv oder passiv, verzerren diese Zeitinformation mehr oder minder stark. Bei
Mehrwegesystemen wird der gesamte Tonumfang (Frequenzbereich) auf mehrere Lautsprecherchassis
aufgeteilt. So kann jedes Chassis den Bereich wiedergeben, für den es aus physikalischen Gründen am
besten geeignet ist. Es ist einsichtig, dass zur Wiedergabe von Bässen größere Lautsprecher gebraucht
werden als für hohe Töne. Hohe Töne bestehen aus schnellen Schwingungen (z.T. bis 1000 mal so schnell
wie tiefe Töne), was bedeutet, das Membrane, die diese wiedergeben sollen sehr leicht und schnell sein
müssen. Insofern macht eine Aufteilung der Musik in verschiedene Wege Sinn. Bei dieser Auftrennung
werden aber die oben beschriebenen Zeitinformationen verfälscht. Deshalb sprechen viele Highend Puristen
Breitbandlautsprechern (das sind Lautsprecher ohne diese Aufteilung in verschiedene Wege) überragende
Klangeigenschaften zu. Allerdings handeln sich diese durch ihre Abmessungen bedingt Nachteile ein - eine
Membran muss sowohl Tiefbass wiedergeben können als auch höchste Höhen (und kann beides eigentlich
nicht zufriedenstellend).
Zusätzlich zu der Frequenzweiche arbeiten in einer Lautsprecherbox noch weitere Filterelemente, die
Schwächen der verwendeten Chassis ausgleichen sollen. Alle diese Filter verzerren das Zeitverhalten der
Box.
Natürlich ist dies alles den Lautsprecherentwicklern schon lange bekannt und es gab immer schon
Entwicklungen, die eine möglichst lineare Phasenwiedergabe (gleichbedeutend mit korrektem Zeitverhalten)
anstrebten. Eine solche Entwicklung ist der eben angesprochene „Breitbänder“, eine andere der „Elektrostat“
mit seinem problematischen Abstrahlverhalten.
Wenn wir uns nun abschließend die Antwort zur Frage aus der Überschrift überlegen, wird klar, dass eine
„stereotaugliche Box“ nicht nur natürlich klingen muss, sondern auch unbedingt ein korrektes
Laufzeitverhalten, also ein korrektes zeitliches Übertragungsverhalten braucht.
Räumliches Hören
Die übliche Art und Weise der Signalbearbeitung bei einem Lautsprecher beschäftigt sich mit der Korrektur
des Betragsfrequenzganges. Einbrüche und Überhöhungen der Frequenzübertragungskurve, ursächlich
erzeugt durch die physikalischen Vorgaben der Lautsprecher, werden elektronisch, durch den Einsatz
mehrerer Filter, korrigiert. Dabei wird der Betragsfrequenzgang mit analogen Filtern geglättet. Diese können
allerdings das Impulsverhalten erheblich verschlechtern.
Die zeitliche Abfolge eines Signals als einzig reales Ereignis
Die Arbeitsweise mittels der KSdigital - FIRTEC Technologie beruht auf der Erkenntnis, dass das
menschliche Ohr weder in Betrag noch Phase hört, sondern lediglich eine zeitkontinuierliche Information.
Luftdruck - Schwankungen, in zeitlicher Abfolge an den beiden Trommelfellen eintreffend, bilden die komplette
Information des akustischen Ambientes. Darin enthalten sind Lautstärke, sowie Richtungs- und
Rauminformationen.
Betrags- und Phasenbedeutung
Die übliche Beschreibung des Zeitsignals durch die Transformation in Betrags- und Phasengang
visualisiert lediglich das Klangereignis und trifft bildlich eine Aussage über die spektrale Zusammensetzung,
das heißt über das Verhältnis der Lautstärke der verschieden hohen Töne zueinander. In der analogen
Signalverarbeitung gibt es nun die Möglichkeit, die Übertragungseigenschaften eines Schallwandlers durch
Filter, die den Amplitudengang linearisieren, zu beeinflussen (dies ist in geringem Maß auch für den
Phasengang durch frequenzselektive Allpässe möglich). Allerdings wirken sich solche Korrekturen
hauptsächlich im Amplitudenfrequenzgang positiv aus, die Impulsübertragung wird nicht zwangsläufig
verbessert, oft sogar verschlechtert. Diese Art der Klangkorrektur verbessert also den übertragenen
Frequenzbereich auf Kosten der Impulstreue. Ein zeitliches Verzerren des Impulses bedeutet aber eine
Zerstörung der korrekten zeitlichen Zusammenhänge im wiedergegebenen Zeitsignal.
Räumliches Hören und virtueller Konzertsaal
Genau in diesen zeitlichen Zusammenhängen steckt aber die Rauminformation, die Tiefe des
Konzertsaales, der virtuellen Bühne, kurz die Tiefenstaffelung.
Klar ist, dass die reinen Intensitätsunterschiede zwischen linkem und rechtem Stereosignal eine
Tiefenstaffelung bestenfalls suggerieren, es fehlt dabei aber eine wesentliche Information, nämlich die der
Zeitdifferenzen. Nur die korrekte zeitliche Information am Ohr, kann die zeitlichen Verhältnisse in der
Aufnahme vermitteln. Insofern wird klar, warum jeder High - End - Lautsprecherproduzent sich bemüht beste

Chassis einzusetzen, die konstruktionsbedingt schon optimale Übertragungseigenschaften bereitstellen, so
dass Korrekturen maßvoll ausfallen können. Allerdings muß in jedem Mehrwegesystem das Signal in die
einzelnen Frequenzbereiche - Bass -, Mittel -, Hochtonweg zerlegt werden - eine Filterung mit allen oben
angeführten Nachteilen. Zusätzlich werden Filter eingesetzt um Frequenzgangeinbrüche und Überhöhungen
auszugleichen.
FIR-Technologie
Genau da setzt die Arbeitsweise der FIR - Technologie an, die aus der Kombination einer FIR -
Differenzfrequenzweiche und einem Systemfilter besteht. Eine FIR - Differenzweiche trennt die Wege mit
einer Flankensteilheit > 90 dB/ Oktave und absolut linearer Phase. Die Impulsantwort eines Systems mit einer
derartiger Frequenzweiche enthält keine phasenverzerrten Anteile und ist dementsprechend extrem sauber
und ohne Überschwinger. Ebenso ist der geometrische Versatz des Schall - Entstehungsortes im einzelnen
Lautsprecher schon ausgeglichen. Der FIR - Systemfilter enthält dann
- Informationen über die geometrischen Abmessungen des Gehäuses,
- die physikalischen Parameter der eingesetzten Lautsprecherkomponenten und je nach Wunsch sogar
- Informationen über die Abhörposition im Raum.
Jeder Schallwandler mit FIR -Technologie wird individuell vermessen, so dass alle Fertigungstoleranzen
der eingesetzten Treiber in der Messung erfasst werden. Diese Systemantwort ist dann Grundlage für den
Datensatz des FIR - Filters. Dieser stellt das inverse akustische Verhalten zum realen Lautsprecher dar. Wird
ein Signal zuerst durch das FIR Filter geschickt und dann durch den Lautsprecher selbst, wird es idealerweise
wieder im Originalzustand von die Lautsprecherbox abgestrahlt. (Da es sich bei einer Box um einen elektrisch
- akustischen Wandler handelt gibt es noch ein paar andere Randbedingungen zu beachten). Das heißt, dass
mit der FIR - Technologie nicht mehr Betrag und Phase zu Optimierung der Übertragungseigenschaften der
Box herangezogen werden, sondern die Box wird auf die Wiedergabe des exakten Impulses optimiert.
Die Lautsprecherbox wird also per Digitaltechnik so entzerrt, dass der zeitliche Verlauf des Eingangssignals
möglichst naturgetreu abgestrahlt wird. Wandelt der Lautsprecher das anliegende Musiksignal korrekt in
seinem zeitlichen Verlauf in akustische Schallwellen, so ist der Frequenzgang automatisch in Betrag und
Phase ideal linear.
Fazit:
Insgesamt dürfte die Ausgangsfrage damit beantwortet sein: ohne Aktivtechnik ist eine zeit- und
phasenrichtige Abstrahlung nicht möglich.