HiFi-Grundlagen – Horn-Prinzip erklärt - Frequenzaufbau, Schallwelle - Vorteile natürlicher Verstärkung

Ich denke, es ist sinnvoll, etwas zu erläutern, warum gerade das Horn-Prinzip bei der Musik-Wiedergabe am geeignetsten ist.  Ich versuche hier das Wichtigste leicht verständlich zusammenzufassen. 😊

Zum Einstieg:   

Manche kennen vielleicht noch ein Grammophon – oder zumindest von Bildern:

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Bei dieser Technik gab es noch keine elektronischen Verstärker, wie wir sie heute kennen. Damit dennoch eine gewisse Lautstärke erzeugt werden konnte, wurden mit Hilfe eines Horns (dieser Trichter) sich physikalische Eigenschaften, wie Reflexion und Bündelung, zunutze gemacht. Durch dieses Horn wird das Signal also rein analog durch die Physik akustisch verstärkt.

Frequenzaufbau:

Schauen wir uns zuerst mal an, wie so ein Musik-Signal grob aufgebaut ist:

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Das Signal lässt sich also in Frequenzen (Hz) einteilen – dabei geht man meistens vom für den (jungen) Menschen hörbaren Bereich von 16 bis 20.000 Hz aus.

Diesen Bereich kann man nun noch einteilen in Tief-, Mittel- und Hochton. Die genaue Stelle der Einteilung variiert.   

Für diese unterteilten Bereiche verwendet man dann meistens einen eigenen Lautsprecher-Treiber, der diesen Bereich am besten darstellen kann. Je größer der Treiber bzw. seine vorhandene Membrane ist, desto leichter können tiefe Frequenzen übertragen werden. Beim Hochton ist es genau andersrum – je kleiner die Membrane, desto leichter lassen sich hohe Töne übertragen. Aus diesen Gründen sind Hochtöner meistens klein und Tieftöner (für den Bass) groß. 😉 Der Mittelton liegt also von der Größe dazwischen, weshalb dieser zum Verständnis nun vernachlässigt werden kann.     

Schallwelle:   

Nun ist es so, dass das akustische Signal als Schallwelle ausgegeben wird – und diese Schallwelle ist wieder kleiner, je höher die Frequenz ist und somit auch andersrum größer, je tiefer die Frequenz ist. 😉

Das bedeutet, dass wir für den Hochton kleine Wellen und für den Tiefton große Wellen haben.

Akustische Verstärkung durch ein Horn:

Diese Schwallwellen können wir nun, wie eingangs erwähnt, mit Hilfe eines Horns durch Reflexion und Bündelung akustisch verstärken, um mehr Lautstärke zu erreichen.   

Nun können wir das oben gelernte kombinieren und vom Prinzip um die letzte Komponente – das Horn – ergänzen:   

Je tiefer die Frequenz ist, desto größer ist die Schallwelle und desto größer muss auch das Horn sein, damit die Schallwelle überhaupt in das Horn passt. Das bedeutet umgekehrt, dass wir für den Hochton zur Verstärkung nur ein kleines Horn benötigen. 😉     

Auch unser Mund ist wie ein Trichter bzw. Horn und nutzt diese Technik zur Schall-Verstärkung:

Die Vorteile:   

Der Hauptvorteil ist, dass sich die Lautsprecher-Membrane weniger bewegen muss, um die Schallwelle in einer gewissen Lautstärke wiederzugeben. Durch diese vorhandene geringe Bewegung, entstehen auch weniger Verzerrungen. Dadurch erhöht sich nebenbei auch der maximal mögliche Pegel.

Die geringen Bewegungen und Verzerrungen führen aber zu weiteren Vorteilen: Die Membrane kann dem Signal enorm schnell folgen und somit das Signal genauer bzw. detaillierter abbilden. Das Klangbild wirkt dadurch enorm „entschlackt“ – die Töne sind schnell im Raum projiziert, wodurch es live bzw. echt und dynamisch klingt.   
Ein Indiz für diese Eigenschaften ist der so genannte Wirkungsgrad eines Lautsprechers.

Ein Schlagzeug, welches mitunter sehr schnell gespielt wird, hört sich dadurch zum Beispiel besonders echt an – ein Schlag sollte schließlich eher als schneller „Knall“ zu hören sein, anstatt ein langsames und bedecktes „Blub“.     

Schlussfolgerung – Anwendung auf meine Anlage:   

Mit diesem Wissen können wir nun auch verstehen, weshalb das von mir verwendete Eckhorn eine so geniale Idee ist. Da tiefe Frequenzen (= große Schallwellen) also zur Verstärkung ein großes Horn benötigen, würde diese Größe die normalen Wohnverhältnisse übersteigen.

Aus diesem Grund handelt es sich beim Eckhorn um ein mehrfach gefaltetes Horn, welches durch mehrere Faltungen insgesamt eine Länge von 2,65 Metern erreicht. Die letzte Faltung wird durch die Raumwände erreicht, indem das „Eckhorn“ in die „Ecke“ des Raumes gestellt wird – daher auch der Name.

Diese Faltungen des Eckhorns habe ich hier nun als Seitenansicht skizziert, um das Prinzip zu verdeutlichen (dieses Prinzip wurde von Paul Klipsch 1941 erfunden und findet sich auch heute noch im so genannten Klipschorn wieder):

Der Bass-Treiber befindet sich also in der Mitte in einer geschlossenen Kammer, auch Druck-Kammer genannt. Der Schall wird dann nach oben und unten aufgeteilt, so dass er nach hinten zur Wand geht und von dort wieder nach vorne zur Front – wo dann auch der Sitzbereich des Hörers liegt.

Ich hoffe, ich konnte es euch leicht verständlich etwas näher bringen. 😊

Musikalische Grüße,

TheDende - Dennis