Da nun wieder in einigen Beiträgen das Stichwort Laufzeitunterschiede und daraus resultierende Phasendrehungen erwähnt wurde, möchte ich dazu noch mal was Grundlegendes sagen.

Leider bestehen bei dem Thema immer noch einige Mißverständnisse und Fehlmeinungen.



Zur Theorie:

Signal-Ausbreitungsgeschwindigkeit:

Ein Signal hat in seinem Übertragungsmedium eine definierte Ausbreitungsgeschwindigkeit. Diese hängt von verschiedenen physikalischen Eigenschaften des Mediums und des Signals ab.

Die Schallgeschwindigkeit in der Luft (+22.0 °C) liegt bei 344.59 m/s.
Im Wasser ist sie etwa 1.400 m/s, in Holz etwa 3.300 m/s.

Elektrische Signale breiten sich in einem elektrischen Leiter etwa mit Lichtgeschwindigkeit aus. Das ist nicht zu verwechseln mit der Reisegeschwindigkeit der Elektronen, die deutlich darunter liegt.
Die tatsächliche Ausbreitungsgeschwindigkeit der Signale hängt auch hier von gewissen Bedingungen im Leiter ab.
Man geht von etwa 0,5 - 0,8 -facher Lichtgeschwindigkeit aus. Die Lichtgeschwindigkeit ist eine Naturkonstante. Sie beträgt im Vakuum 299.792.458 m/s.
Für unser elektrisches Signal können wir also von einer Ausbreitungsgeschwindigkeit von etwa 220.000.000 m/s ausgehen.

Laufzeit:

Die Laufzeit eines Signals ist von der Ausbreitungsgeschwindigkeit und der zu überbrückenden Distanz abhängig. Hier für gilt die Formel:

Laufzeit (t) = Entfernung (x) / Ausbreitungsgeschwindigkeit (v)
t = x / v



Die Praxis:

Für Schallwellen in der Luft gilt demnach auf einer Strecke von 1 Meter folgendes:

t = 1m / 344 m/s = 1/344 s = 0,0029 s = 2,9 ms

Eine Schallwelle legt also in 2,9 ms einen Meter zurück. Anders rum ausgedrückt kommen zwei Schallereignisse, deren Quellen um 1 Meter unterschiedlich vom Hörer entfernt sind mit einer Zeitdifferenz von 2,9 ms an.

Für elektrische Signale auf Leitungen gilt demnach analog:

t = 1m / 220.000.000 m/s = 1/220.000.000 s = 0,000000004,5 s = 4,5 ns

Man sieht also sehr deutlich, daß zwischen der Signalausbreitung in Luft und auf dem Kabel ein extremer Unterschied besteht.



Die Auswirkungen auf die Phase beim Lautsprecher:

Was hat das nun in der Praxis zu bedeuten?

Bei Lautsprechern wird ja immer gesagt, die Entfernung der Speaker zum Hörer soll für alle Speaker gleich sein. Das hat zur Folge, daß alle gleichzeitig erzeugten Schallereignisse auch zeitgleich beim Hörer ankommen.

Da das Gehör die räumliche Ortung durch Laufzeitunterschiede eines Schallereignisses zu den beiden Ohren bestimmt, ist das ein wichtiger Faktor.
Stimmt also die Laufzeit von einem Lautsprecher nicht mehr, geht die Räumlichkeit im Schallbild verloren.

Ein anderer Punkt sind phasenverschobene Überlagerungen von Schallwellen.

Eine Schallwelle ist sinusförmig und hat eine gewisse Periodendauer, die von der Frequenz abhängt. Dabei gilt:

Periodendauer (T) ) = 1 / Frequenz (f)
T = 1 / f

Legt man zwei Sinusschwingungen gleicher Frequenz übereinander bildet sich eine Addition.
Sind die Schwingungen synchron, also phasengleich, bildet sich eine Schwingung mit doppelter Amplitude (Intensität).
Sind die Schwingungen um eine halte Periode zueinander verschoben, also phasenverschoben um 180°, entsteht durch die Überlagerung eine Auslöschung auf Null.
Zwischen 0 und 180° Phasenverschiebung sind somit alle Zwischenstufen möglich.

Betrachten wir nun die Laufzeit für unsere Schallwelle bei 1 Meter von 2,9 ms, so entspricht das analog einer Frequenz mit einer Periode T = 2,9 ms, also 345 Hz. Das liegt also voll im hörbaren Bereich. Jeder kann sich nun die Frequenzen für verschiedene Entfernungen selbst ausrechnen.

Es ist also wichtig, mit welchem Laufzeitunterschied die Schallereignisse beim Hörer ankommen. Es spielt aber keine Rolle, wie weit die Lautsprecher absolut entfernt sind. Nur die Differenz.

Das alles ist bekannte Akustik-Theorie.

Was aber hat das nun mit Lautsprecherkabeln zu tun?

Die Antwort ist ganz einfach: Überhaupt rein gar nichts.

Nehmen wir mal an, wir hätten zwei Lautsprecherkabel, eines 1 Meter lang, das zweite 300 Meter lang. Den Innenwiderstand lassen wir für die Laufzeitbetrachtung mal außer Acht.
Somit wäre die Längendifferenz also 300 - 1 = 299 Meter.
Mit 299 x 4,5 ns ergibt das eine Laufzeitdifferenz von 1.346 ns also 1,3 µs. Das entspricht einer Frequenz von 770 kHz. Das ist akustisch nun wirklich völlig irrelevant. Bei 1 Meter Längendifferenz liegt die relavente Frequenz schon bei 222 MHz.

Fazit:
Bei NF-Signalen ist die Signallaufzeit im Kabel völlig unbedeutend.
Also selbst eine Längendifferenz von 300 Metern wäre beim Lautsprecherkabel in Bezug auf die Laufzeit des Signals völlig egal.
Wie gesagt, der Innenwiderstand ist eine andere Sache.

Das alles gilt natürlich nicht nur für Lautsprecherkabel, sondern auch für NF-Kabel zwischen den Geräten.

Laufzeitunterschiede aufgrund von Abstandsdiffernezen der Speaker hingegen sind sehr problematisch.


Wie ist es mit Videosignalen?

Bei Videosignalen spielt die Laufzeit schon eine Rolle, weil die Signale ja viel höherfrequenter sind und somit auch geringere Periodendauern haben.

Die Laufzeit von 1 Meter mit 4,5 ns entspricht einer Frequenz von 222 MHz.

Es wird daher einleuchtend, daß z.B. 3 Stück 75 Ω Kabel für RGB alle gleich lang sein müssen, weil sonst die Farbdeckung nicht mehr stimmt.

Aber ein anderer Aspekt ist bei den Videoleitungen in Bezug auf die Laufzeit sehr wichtig: Reflektionen.
Ist eine Videoleitung am Sender oder Empfänger nicht richtig abgeschlossen (terminiert), bilden sich Signalreflektionen in der Leitung, die über die Leitungsstrecke zurücklaufen und sich mit dem Nutzsignal überlagern.

Ein Beispiel aus der Praxis:
Nehmen wir ein hochauflösendes Signal (XGA) mit 1024 x 768 x 50Hz, so liegt dessen Pixelclock bei etwa 48 MHz. Die Periodendauer für ein sichtbares Pixel ist dann (berechnet aus einer ON/OFF-Periode mit halbem Clock) 42 ns.
Hat man nun ein 10 Meter Kabel, hat das Kabel eine Laufzeit von etwa 45 ns.
Das liegt also in ähnlicher Größenordnung. Somit wird es verständlich, daß solche Reflektionen immer knapp neben einem Pixel liegen und zu diesen unschönen Doppelkonturen führen.
Bei größerer Auflösung oder Bildfrequenz steigt der Pixelclock, die Pixel selbst werden schmäler, bzw. kürzer. Die Kabellaufzeit bleibt aber konstant. Somit entfernt sich der Reflektionsschatten mit zunehmender Auflösung immer weiter vom eigentlichen Bildereignis. Die Schatten werden also stärker.

Fazit:
Bei Videosignalen ist die Signallaufzeit im Kabel sehr wichtig.





Ich hoffe, daß nun nicht wieder irgend jemand mit einer Argumentation von Laufzeitunterschieden bei Audiosignalen durch unterschiedlich lange Kabel daherkommt.
Das ist im Klartext gesagt nicht mal mehr Voodoo, sondern nur noch kompletter Blödsinn.

Hinsichtlich des Balance-Reglers hat Elmar die Frage schon beantwortet. So ein Delay müßte natürlich phasenstabil sein. Ich kenn aber kein Gerät, das sowas als Balance-Regler macht.

Die Lautsprecherkabel sind im weitesten Sinne und krass ausgedrückt nichts anderes, als ein komplexer Filter mit frequenzabhängigen Dämpfungseigenschaften.

Nur sind diese Eigenschaften bei annähernd gleicher Kabellänge für alle Lautsprecher gleich, so daß sie keine relativen Einflüsse auf die Speaker untereinander haben, die die Ortung stören könnten.

Andererseits sind die absoluten Einflüsse so marginal, daß sie allenfalls an extremst high-endigen Anlagen überhaupt hörbar werden.
Laborversuche haben gezeigt, daß da Beeinflüssungen im 0,5-dB-Bereich oberhalb von 10kHz nachweisbar sind. Auch die Phasendrehungen sind minimalst, weil die Induktivitäten im µH-Bereich und die Kapazitäten im pF-Bereich an einer niederohmigen Last nicht viel bewirken.

Hätte so ein Kabel hohe Induktivitäten und Kapazitäten, würde sich auch die Signallaufzeit im Kabel vergrößern. Das wäre dann eine Delay-Line...

Der wichtigste Parameter beim Lautsprecherkabel ist nach wie vor der Innenwiderstand. Aber das ist ja nicht Thema dieses Threads.
Das können wir ja nochmal separat angehen...

Original geschrieben von Pit Flick
müssen bei hörnern die mundöffnungen in einer ebene liegen oder auch die antriebe sprich schwingspulen ?

Grundsätzlich muß die Laufzeit des Schallsignales vom Zeitpunkt der Erzeugung bis zum Ohr für alle Einzellautsprecher einer Box identisch sein.

Bei Mittel- und Hochtönern bedeutet das, daß die Membranen in einer senkrechten Ebene liegen müssen. Ob das nun Kalotten, Bändchen oder Hörner sind ist dabei egal.

Beim Bass ist das nun nicht so einfach, aber wegen der größeren Wellenlänge auch nicht so kritisch. Hat man ein gerades oder gefaltetes Horn, so müßte das theoretisch so plaziert werden, daß die Laufzeiten wieder stimmen, wobei auch je nach Horn die Schallgeschwindigkeit innerhalb des Hornes minimal variiert.

Ein gerades Horn müßte somit in etwa so plaziert werden, daß der Treiber auf der Achse der MHTs ist. Ein gefaltetes Horn müßte so plaziert werden, daß die Mundöffnung um so weit vor den MHTs liegt, wie die effektive Länge des Horns ist.

In der Praxis macht das aber bei Bässen und Subwoofern keiner, weil es eben nicht so kritisch ist. Hat man allerdings die Möglichkeit, die Position oder Phase des Bass zu optimieren, kann das in hochwertigen Gesamtsystemen die Ortungspräzision schon noch verbessern.

Original geschrieben von Pit Flick
ich habe mal eine schaltung gesehen, die eine einstellbare phasenverschiebung produzierte

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, um Phasenverschiebungen von Audiosignalen zu erreichen. Die klassische und einfach Methode ist das analoge Allpassfilter. Diese Filter sind jedoch in ihrer Charakteristik immer frequenzabhängig. Will man frequenzunabhängige stabile Phasenverschiebungen, so muß man das mittels DSPs machen, was recht aufwendig ist.

Original geschrieben von Pit Flick
da hat mal jemand die meinung vertreten, dass bei hörnern eben doch alles ganz anders sei, weil die luftsäule im horn als ganzes angetrieben wird.

das würde bedeuten, dass in dem moment, wo die schwingung im hals angeregt wird, die anregung ohne einen wesentlichen zeitverlust auch im mund aktiv ist.

was wiederum bedeuten würde, dass die mundöffnungen von hörnern in einer ebene mit dem antrieb von normalen mitteltönern liegen müsste.

Das habe ich so noch nicht gehört und erscheint mir auch nicht logisch.

1. Der Speaker bewegt direkt nur ein sehr geringes Luftvolumen (Membranfläche x Hub). Umgerechnet auf die Mundöffnungsfläche bleibt da praktisch nichts mehr an Hub für eine direkte Wirkung übrig.

2. Luft läßt sich sehr leicht komprimieren, so daß eine verzögerungsfreie Übertragung nicht möglich ist. Aus der Dichte der Luft resultiert ja auch zum Teil die Schallgeschwindigkeit.

3. Alle Berechnungen zu Hörnern gehen von einer leicht erhöhten Schallgeschwindigkeit im Horn aus. Wäre die Übertragungsgeschwindigkeit nahezu unendlich, wären sämtliche Berechnungen von Hörnern falsch.

4. Somit bleibt als logische Konsequenz eben auch im Horn nur die normale Schallleitung mit allen üblichen Eigenschaften übrig.

Ein Lautsprecher ist immer ein Kompromiss.

Mehrwegesysteme sind in Richtung Leitungsverteilung und Frequenzgang optimiert, haben aber durch die Aufteilung in mehrere Chassis natürlich gewisse Probleme im Bereich Gleichlaufcharakteristik.

Naturgemäß hat ein einzelner Lautsprecher (Breitband) bei der Thematik Laufzeitunterschiede, Impulsantwort und Phasenverhalten Vorteile.

Mit aktiven Korrektursystemen kann man solche Störungen im System teilweise kompensieren, muß aber darauf achten, daß nicht durch das aktive System wiederum andere Störungen neu ins System kommen (z.B. Pasenverschiebungen, Klirrfaktor). Rein analoge Aktivweichen sind da z.B. kaum eine Lösung.

Mehrwege-Aktivboxen mit aktiver Gegenkopplung und einer DSP Signalverarbeitung können imho dem Optimum sehr nahe kommen.
Oder man verwendet eben sehr viel Zeit und Aufwand in die Wahl der richtigen Chassis und Weichen bei passiven, bzw. analog-aktiven Boxen.

Hallo Jürgen S,

Du hast recht. Ich kaufe ein "S". -> Leistungsverteilung.
(Blöde Tippfehler - Da ärgert es mich wieder, daß man nicht mehr editieren kann.)



.... da Du mir ja nun Dein "S" verkauft hast, bist Du ab sofort nur noch der "Jürgen" (ohne S).

Die BM haben aber immer irgendwie "technisch" geklungen. Ich glaube, da war die Gegenkopplung zu extrem.

@ wingofwisdom

In Deinem Link steht so viel vollkommender Blödsinn, daß ich gar nicht darauf reagieren kann. Mit jede Menge pseudowissenschaftlichen Begründungen wird da eine Scheinkompetenz aufgebaut, die letztendlich aber nichts anderes, als bloße Show ist. Im Klartext: Das ist Schwachsinn.

Nur um diesen Schwachsinn schlüssig zu widerlegen, muß man sich die Mühe machen das alles noch fundierter zu begründen und dazu habe ich im Moment schleichtweg keine Zeit.

Alleine die Behauptung richtungsgebundener Kabel bei Lautsprechern ist an Idiotie nicht zu überbieten. Schließlich fließt da Wechselstrom. Wo also soll denn dann Anfang und Ende sein? Das ist wie der Anfang eines Kreises.

Wenn sich in einem Gebiet jede Menge selbsternannter Experten tummeln, die dann eine gläubige Schar von voodoo-besessenen Jüngern haben, dann ist der Nährboden für sowas natürlich perfekt. Wer möchte schon gerne des Umfeld der geheimnisvollen Mystik verlassen, wo man so schön mit Pseudowissen glänzen kann, wenn man auf dem Boden der Tatsachen doch nichts als ein Dampfplauderer ist? Wo uns die Geschichte die Geister und Dämonen genommen hat, schaffen wir uns halt neue, nicht wahr?

Wenn das, was in dem Artikel steht oder sonst wo über Kabel geschrieben und behauptet wird, alles stimmen würde, gäbe es kein Radio, kein TV, keine Computer, keine Raumfahrt, kein Telefon, keine Autos, keine Flugzeuge, keine Mikrowellentechnik, ja vielleicht nicht mal Licht aus der Glühbirne.

Das alles ist so dämlich, daß ich echt Geld dafür verlangen müßte, um darauf zu antworten.

Damit wir uns richtig verstehen: Das geht nicht gegen Dich, sondern gegen diese Theorien als Ganzes. Du bis auch nur ein Opfer.....