Raumakustik

Raumeinmessung - was nutzt elektronische Raumkorrektur?

Manche elektronische Raumkorrekturen versprechen wahre Wunder. stereoplay hat sie im Laufe der Zeit fast alle ausprobiert. Was lässt sich wirklich elektronisch korrigieren oder feinabstimmen und was nicht? Eine Übersicht.

Messmikrofon

© Hersteller

Für genaueste Ergebnisse auf der Zeitachse wird für den AudioVolver exakt am Punkt des Hörplatzes gemessen.

Schon manch ein Frequenzgang-Verbieger verspricht eine wundersame Verbesserung des Klangs oder gar der Raumakustik im Prospekt. Doch was leisten die Korrekturen wirklich und was ist lediglich Marketing? Kann die elektronische Korrektur wirklich den Raum verbessern?

Hierzu muss man einmal genau betrachten, was eigentlich passiert. Im Grunde gibt es drei Teilabschnitte bei dem, was wir heute unter Musikwiedergabe verstehen. Von hinten betrachtet, ist das die Bauakustik, gefolgt von der Raumakustik, und ganz vorne steht die Klangerzeugung, realisiert durch den Lautsprecher mit seiner ihn antreibenden Elektronik. Auf die Bauakustik, also Schallschutz etc. hat die elektronische Korrektur de facto keinen Einfluss. Die Raumakustik und der Lautsprecher wechselwirken allerdings direkt, und so ergeben sich schnell Konsequenzen, die sehr gut hörbar sind.

Direkte Wechselwirkung

Bis auf eine Ausnahme nehmen allerdings alle Korrekturen nur Einfluss auf den Direktschallanteil, also den Lautsprecher als Schallquelle. Am Raum selbst ändert eine elektronische Korrektur unmittelbar nichts. Was diese Schaltungen nicht können, ist, den akustischen Charakter eines Hörraums verändern: weder sein Resonanzverhalten, also die Raummoden und auch nicht seine Nachhallzeit. Auch Asymmetrien, wenn sich etwa links eine Fensterfront und rechts ein Bücherregal befindet, lassen sich nur geringfügig kompensieren.

In der Profiwelt der Tonstudios geht man heute beim Erzeugen guter Klangqualität von der Faustregel aus, dass man klanglich 80 Prozent mit raumakustischen Maßnahmen erreicht und die restlichen 20 Prozent mit elektronischen Mitteln feinabstimmt. Das ist effizienter und vor allem preiswerter, als 100 Prozent mit akustischen Maßnahmen erreichen zu wollen.

Hier kommen unsere elektronischen Helfer ins Spiel. Bei der Feinabstimmung können sie fast wie Wunderheiler wirken. Die hier genannten Verfahren und Produkte erheben keinen Anspruch auf Vollständigkeit, sondern stehen als rein subjektive Auswahl exemplarisch für die verschiedenen Typen möglicher elektronischer Einflussnahme auf die Klangcharakteristika in Relation zu einem gegebenen Raum.

AudioVolver II

© audiodata

audiodata ist bekanntermaßen eigentlich ein Lautsprecherhersteller, und das schon seit über 30 Jahren. Gründer und Chef Peter Schippers kennt daher die Wechselwirkung zwischen Schallwandler und Raum genau. Da bei breitbandiger FIR-Filterung der Signalverarbeitung eine merkliche Verzögerung entsteht, lässt sich per "Video"-Taste auf schnellere IIR-Filter umschalten, damit Bild und Ton wieder synchron laufen (oben). Der AudioVolver II bietet eine extrem feinfühlige Korrektur auf der Zeit- und Amplitudenachse und wird nach maschineller Grobkorrektur stets mit viel Erfahrung manuell feinkalibriert (unten).

Wohl jeder, der einen AV-Receiver besitzt, kennt wenigstens einen Einmessautomaten, sei es das verbreitete Audyssey oder eines der proprietären Verfahren wie YPAO von Yamaha, MCACC von Pioneer oder eines der vielen anderen. Sie funktionieren bis auf Ausnahmen alle ähnlich und leisten auch Ähnliches. Mit einem automatisierten Messdurchlauf analysieren sie, was von jedem Lautsprecher an Pegel und Frequenzgang und wann es am Hörplatz ankommt. Damit stellen die Automaten das Bassmanagement ein, legen die Verzögerung und Pegel aller Kanäle fest und egalisieren per Equalizer den Frequenzgang aller Boxen. Das ist alles sehr hilfreich. Aber wer einen Hörraum mit ordentlicher Akustik betreibt, wird feststellen, dass es oft mit abgeschaltetem Equalizer besser klingt: Denn einen gut klingenden Filter, gar einige kaskadierte Filter zu programmieren ist kniffelig und technisch anspruchsvoll.

Signalanalyse

So analysieren die integrierten Einmessautomaten in der Regel auch nicht das gesamte Signal des Messmikrofons, sondern nur punktuelle Werte, schon weil in den kleinen Chips der Receiver weder Speicher noch Rechenpower ausreichen, um das gesamte Messsignal zu verarbeiten. Deshalb gibt es von Audyssey eine professionellere Variante, die man von einigen Fachhändlern mieten kann. Fast alle größeren Receiver und Vorverstärker mit Audyssey besitzen eine entsprechende Schnittstelle. Audyssey MultEQ Pro misst und analysiert alles im Windows-Laptop und überträgt die fertigen Filterkurven in den Verstärker. Zwischen den klanglichen Ergebnissen liegen, wegen der Laptop-Rechenpower für die Berechnungen Welten.

Das hebt einen der Kernpunkte für eine erfolgreiche Korrektur hervor: die ihr vorausgehende Analyse. Hier gibt es Verfahren, die nur eine Stelle im Raum messen: typischerweise genau am Hörplatz, wie das beispielsweise bei AudioVolver geschieht. Das ist perfekt für alles, was mit Pegel- und Timing-Analyse zusammenhängt. Praktisch alle anderen Verfahren starten zumindest mit genau dieser Messung.

Dann kommen bei anderen Systemen oft oder optional weitere Messungen auf weiteren Hörplätzen hinzu, die in der Regel aber nur dazu dienen, das Equalizing abzuschwächen, um eine falsche Kompensation für weitere Hörer zu mindern. Lyngdorf etwa interessiert sich vor allem für die Raummoden, weshalb an Grenzflächen und in Ecken gemessen wird. Trinnov verwendet ein 3D-Mikrofon-Array, um per Richtungsanalyse Direktschall (die Lautsprecher) und verschiedene raumakustische Anteile separieren und getrennt bearbeiten zu können. Immer wichtig: exakt nach Anleitung messen.

Anpassung des Signals

Nach der Analyse folgt entsprechend die Synthese, also die Anpassung des Signals für den Lautsprecher. Auch hier gibt es mehrere Herangehensweisen, Möglichkeiten und Fähigkeiten. Die einfachsten Korrekturen sind Pegelunterschiede und Laufzeitdifferenzen; beides ist insbesondere bei der Abstimmung von Subwoofern sensibel und entscheidend für das nahtlose Zusammenspiel.

Dann folgt der Frequenzgang. Hier kommt der Hörraum selbst stark ins Spiel, denn dessen Reflexion des vom Lautsprecher emittierten Schalls stimuliert gemeinsam mit dem Direktschall die Ohren. Im Beispiel mit Fensterfront und Bücherwand lässt sich eben nur der Direktschall elektronisch beeinflussen und der helle Sound der Scheiben und der klanglich deutlich stumpfere Eindruck der diffusen Bücherrücken nur ansatzweise kompensieren. Man kann eben nicht den Lautsprecher neben dem Glas in den Höhen bedämpfen und den anderen anheben: Das würde die Abbildung zerreißen.

Trinnov Amethyst

© Trinnov

Trinnov = 3D Innovation. So setzt sich der Firmenname zusammen und nimmt Bezug auf die 3D-Raumanalyse des Optimizer genannten Entzerrers, der auch im hier abgebildeten Vorverstärker/Streamer Amethyst seinen Dienst verrichtet und Frequenz-, Zeit- und Phasenverhalten feinfühlig korrigiert.

Tieffrequentere Probleme, die sich aus der Raumgeometrie ergeben, die Raumresonanzen, die der Fachmann Moden nennt, lassen sich besser kompensieren, aber eben auch nicht beseitigen. Sie prägen sich typischerweise im Intervall zwischen 15 und 200 Hertz als einzelne Resonanzen mit lästigem Dröhnen aus. Mit entsprechend exakt abgestimmten Filtern kann man diese Frequenzen aus der Musik subtrahieren und so das Dröhnen eliminieren, denn die Frequenz, die die Resonanz anregt, fehlt nun.

Filter richtig dosieren

Doch so einfach ist es nicht. Schließlich will man ja alle Töne weiterhin hören. Die Kunst besteht also darin, die Filter so zu dosieren, dass der reduzierte Direktschallanteil und die geringer angeregte Mode in etwa die gleiche Energie am Hörplatz haben, so als gäbe es die Resonanz nicht. Dann kostet das die Wiedergabe nur ein wenig Präzision.

Genau auf diese Art Korrektur haben sich die Finnen von DSPeaker spezialisiert, weshalb die Produkte auch den verräterischen Namen "Anti-Mode" tragen. Auch hier gilt: Perfekt klingt es mit guter akustischer Dämmung, und dann muss per Filter die verbliebene ohnehin gedämpfte Resonanz dosiert gemindert werden.

Doch die wirklich highendigen Lösungen können klanglich noch viel mehr bewirken, denn sie sind in der Lage, Probleme, die durch die Lautsprecher selbst entstehen, zu kompensieren. Das betrifft die bei MehrWege-Konstruktionen unvermeidbaren Phasen- und Gruppenlaufzeit-Abweichungen.

Solche Probleme kennt ein Mikrofon nicht und bewirkt daher eine Verfälschung des Originals schon im Schallwandler. Besonders hochwertige Studiomonitore, etwa von KS-Digital oder Neumann, korrigieren das daher aktiv bereits in ihrer digitalen Frequenzweiche mittels FIR-Filter. Diese lassen sich nicht nur so programmieren, dass sie - im Gegensatz zu den üblichen IIR-Filtern - selbst keine eigenen Phasenfehler verursachen, sondern so kalibrieren dass sie die Zeitfehler des Lautsprechers mit kompensieren. Da das aber sehr speicher- und rechenintensiv ist, bleibt dies meist sehr teuren oder rechnergestützten Geräten vorbehalten: etwa AudioVolver. Und wer einmal eine derart entzerrte Anlage eine Weile gehört hat, wird es nie wieder missen wollen. Denn das Klangbild wirkt, in Phase und Gruppenlaufzeit korrigiert, derart entspannt und stressarm, dass man es kaum glauben mag - zumindest bis zu dem Moment, in dem man die Korrektur abschaltet.

DSPeaker

© DSPeaker

Die Entzerrungsspezialisten DSPeaker aus Finnland haben mit dem kleinen Anti-Mode 8033s ein Subwoofer-Vorschaltgerät gebaut, das sich komplett selbst einmisst und samt Mikrofon nur 375 Euro kostet. Für 875 Euro gibt es das hier abgebildete Anti-Mode 2.0, das zwei Lautsprecher oder Subwoofer entzerrt oder sich zu einer Sat/Sub-Kombi kaskadieren lässt.

Hat man sich erst an die zeitrichtige Wiedergabe gewöhnt, klingt eine unentzerrte Box zunächst defekt. Eine komplette FIR-Korrektur auf der Zeitachse und in Sachen Frequenzgang erlaubt eine wunderbar fließende, entspannte, weil quasi schlackefreie Musikwiedergabe.

Doch auch hier gibt es ein Aber. Die Berechnung der Filter dauert abhängig von der Wellenlänge sehr lange. Wer sich also gnadenlos bis in den tiefen Bass vorwagt, erzeugt eine Verzögerung, die sogar Bild und Ton auseinanderdriften lässt. Daher lässt sich der AudioVolver wie die meisten FIR-Filter-basierenden Korrekturen auf einen IIR-Filter-Betrieb umstellen. Diese Filter beeinflussen zwar das Zeitverhalten nicht, sondern nur den Frequenzgang, dafür nimmt man deren Latenzzeit selbst mit Bildwiedergabe nicht wahr.

Einige der komplexeren Raumkorrekturen, etwa der Optimizer von Trinnov, erlauben daher einen Mischbetrieb, bei dem nur der kurzwellige Mittel- und der Hochtonbereich per FIR-Filter bearbeitet werden und der Bassbereich mit seinen langen Latenzen mit den flotten IIR-Filtern glatt gebügelt wird. Immerhin die akustische Phase kann er stets bis unten hin begradigen und erlaubt damit einen fast beispiellos nahtfreien Übergang zwischen Lautsprechern und Subwoofer.

Ein weiterer Trick der Franzosen: Durch die Richtungsanalyse des 3D-Mikrofons weiß der Optimizer, welcher Schallanteil direkt vom Lautsprecher und welcher reflektiert über den Raum kommt und erlaubt dafür getrennte Korrekturen, die entsprechend kleiner und dosierter ausfallen können, anstatt wie alle anderen schlicht mit dem Summensignal zu rechnen.

Der Optimizer bietet auch die zu Beginn angesprochene Ausnahme, was den Einfluss auf den Raum selbst angeht. Mittels eines rekursiven Filters ist er in der Lage, zumindest bis in den Grundtonbereich hinein erste Reflexionen am Hörplatz weitgehend auszulöschen: gerade so, als gäbe es neben oder hinter dem Lautsprecher keine Wand. Damit lassen sich beispielsweise Räume, die neben einem Lautsprecher eine Wand und neben dem anderen einen Durchgang haben, erstmals akustisch symmetrisch erleben. Eine nicht ganz artefaktfreie aber faszinierende Korrektur, die vor allem auf dem zentralen Hörplatz begeistert.

Allen Geräten gemeinsam ist die Möglichkeit, den Frequenzgang nicht nur gegen einzelne isolierte Probleme abzustimmen, sondern ihn auch global zu beeinflussen und damit den Charakter der Wiedergabe an sich zu trimmen. Was zunächst bedrohlich klingt, ist notwendig, denn auch ein Instrument, das live in einem Raum spielt, verändert aus Sicht des Zuhörers mit zunehmendem Abstand seinen Frequenzgang. Ein Extrembeispiel: Ein Düsentriebwerk klingt aus der Nähe wie ein Kreischen, ein entferntes Flugzeug grummelt nur noch. Entsprechend ist ein perfekt amplitudenlinearer Frequenzgang nur für Nahfeld- Wiedergabe, also Lautsprecher die kaum mehr als eine Armlänge entfernt stehen, wünschenswert.

MultEQ Pro

© Audyssey

MultEQ Pro heißt der Messkoffer von Audyssey. Engagierte Händler, überwiegend aus der Heimkinoszene, bieten die professionelle Kalibrierung der Entzerrung an, manche vermieten das Set sogar.

Für Großraumbeschallungen, etwa Konzerthallen oder kommerzielle Kinos, gibt es genaue Vorschriften mit der sogenannten X-Curve, ein Frequenzgang mit einer definierten Hochtondämpfung. Im für den Wohnraum üblichen Midfield mit einstelligen Metern als Hörabstand gibt es das kaum. Der typische HiFi-Lautsprecher wird im reflexionsarmen Raum linear abgestimmt und dann muss man mehr oder weniger schauen, was im realen Hörzimmer an Dämpfung resultiert.

Verschiedene Zielkurven

Bei fast allen professionellen Equalizern gibt es verschiedene Zielkurven, die meist zwischen Linear und X-Curve liegen. Mit der Frequenzgang-Justage kann man den Charakter eines Lautsprechers erheblich verändern, wenn man nicht aufpasst. Man kann damit aber auch seinen Charakter sanft betonen oder kompensieren. Krass verändern kann man ihn damit nicht: Ein eher analytischer Lautsprecher wird nie warm klingen, egal wie weit man die Höhen dämpft.

Welche Lösung aber ist nun wofür die richtige? Ein richtiges akustisches Problem kann man nur akustisch lösen. An ausgeprägten Raummoden, langem oder unausgewogenem Nachhall, Flatterechos oder asymmetrischer Umgebung können die elektronischen Helfer wenig ändern. Hier helfen Akustik-Spezialisten wie Fast Audio, RTFS oder MB-Akustik.

Ist der Raum passend, bringt einen die Investition in Entzerrung auf elektronischer Seite deutlich weiter als etwa ein teures Kabel. Wer hauptsächlich mit Dröhnen, also Raummoden zu tun hat, dem ist oft mit einem Subwoofer geholfen, selbst bei großen Lautsprechern. Denn unabhängig von der Stereobühne kann man ihn dort platzieren, wo er die Resonanzen am geringsten anregt. Dann filtert man den Rest über eine integrierte Entzerrung oder etwa den sich zuverlässig selbst einmessenden DSPeaker Anti-Mode als externe Lösung.

Wer einen AV-Verstärker mit Audyssey besitzt, sollte sich nach einem Händler, der Audyssey Professional anbietet, erkundigen. Eine Einmessung und Feintuning damit sind oft preiswerter und erfolgreicher, als einen teureren Verstärker zu kaufen.

Ultimativ sind Lösungen, mit denen man auf die akustischen Gegebenheiten und die Lautsprecher-Charakteristik Einfluss nehmen kann. Hierzu zählen im High-End-Bereich Lösungen wie DNA und DNP von Audionet mit ausgefuchstem Bassmanagement und hervorragend klingendem, fein justierbarem parametrischen Equalizer. Wer es automatischer und preiswerter mag, für den beginnen Lösungen wie die Basisversion des digitalen Equalizers miniDSP schon unter 150 Euro. Das höherwertige Anti-Mode2 kann man auch als Vollbereichs-Entzerrung einsetzen.

Schon Dirac Live entzerrt neben dem Frequenzgang die Zeitachse. Das ist die hohe Kunst von AudioVolver, Trinnov und Co., die ebenso wie die Verstärker von Audionet den Streamer mit an Bord haben, was sich perfekt ergänzt. Mit der Phasen- und Gruppenlaufzeitentzerrung verbessert sich der Klang selbst sehr highendiger Lautsprecher oft erheblich, denn zuvor fürs Ohr maskierte Details werden plötzlich hörbar und die Abbildung wird plastischer, fast greifbar, und Instrumente werden besser separiert.

Fazit

Man darf keine kompletten Wunder erwarten und sich auch nicht "kaputt tunen". Dann sind die genannten Helfer, vor allem im Zusammenhang mit raumakustischen Maßnahmen, ein Segen und steigern die Wiedergabe in neue Höhen. Man muss sich aber mit den Lösungen beschäftigen oder einen erfahrenen Fachhändler engagieren.

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