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Analyse der Mordaunt-Short MS908


"Spieglein, Spieglein an der Wand . . .

. . . wer hat den schönsten Lautsprecher im ganzen Land?" Für die meisten Leute ist die Optik eines Lautsprechers ein wichtiges Kaufargument - das Auge hört halt mit! Welchen Typ Lautsprecher die meisten Leute gut finden unterliegt auch Modeerscheinungen. Seit einiger Zeit schon sind schlanke, nicht zu hohe Standboxen en vogue - weil sie von vorne so schön klein aussehen und keinen extra Boxenständer brauchen . . .

Ein Vertreter dieser Kategorie ist auch die MORDAUNT SHORT MS908. Wieso gerade die? Na, weil ein Kunde das Teil mitbrachte und mal gegen unsere Trio hören wollte. Er war schon seit einiger Zeit nicht mehr soooo zufrieden mit seinen Boxen, wusste aber nicht ob das am neuen Raum lag oder an den Lautsprechern selbst. Damals beim HiFi-Händler hatten sie doch viiiiiel besser geklungen . . .

Und wo kann man schon seine bisherigen Boxen beim Hörtermin mitbringen? Tja, da standen sie nun - und waren wirklich hübsch anzusehen:

 


die MS908 neben der Take:Seven

Zwei 13er Alu-Chassis für den Bass- und Mitteltonbereich und eine Metallkalotte sind chic in eine Metallplatte eingelassen. Die Box ist gerade mal 18 cm breit und einen knappen Meter hoch, sieht also recht klein aus. Na ja, knapp 40 cm Gehäusetiefe sind für die beiden kleinen Bässchen vielleicht doch etwas viel, oder? Ah ja, seitlich unten gibt es noch einen 25er Bass:

Ganz dem Trend der Zeit entsprechend handelt es sich auch um eine Bassreflexbox, wobei das knapp 4 cm durchmessende Röhrchen wohl etwas zu heiß gebadet wurde und sich eine Fotografie wegen der peinlichen Erscheinung verbietet. Ansonsten ist der Lautsprecher aber wirklich schön verarbeitet, wie die Detailfotos zeigen.

Nach kurzem Anspielen unserer üblichen Teststücke konnte wir nur bestätigen, dass mit der Box was nicht stimmte:

  • Der Grundtonbereich war sehr schlank
  • Die Ortung eines Solosängers in der Breite gelang kaum (sollte exakt in der Mitte stehen)
  • Der Klangeindruck war sehr stark von der Ohrhöhe abhängig (+/- 10 cm)
  • Der Bassbereich ging nicht sehr tief und grummelte wenig kontouriert vor sich hin
Neben diesen Schwachpunkte gab es aber auch Positives zu vermelden:
  • Frauenstimmen klangen recht klar und luftig
  • Becken und Triangel kamen gut rüber
Dummerweise gefiel dem Kunden die Trio von der Optik nicht, und sie entsprach auch nicht ganz seinem Klangideal, obwohl der überaus sauberen Mitten und Höhen zu gefallen wussten. Aber im Grundton war sie ihm etwas zu schlank und überhaupt - die Optik.

Nun wusste der Kunde, dass es die MS908 einige Zeit später mit einer modifizierten Frequenzweiche gab. Diese hatte dann keine 6 dB-Filter mehr sondern trennte mit 12 dB/Oktave. Das sollte laut der einschlägigen Presse auch eine deutliche Verbesserung gebracht haben. So lag die Frage nahe: "Kann man da nicht was mit der Weiche machen?" Man hatte sich doch schon so an die gefällige Optik gewöhnt . . .

Na klar kann man, aber erst mal muss man gucken (bzw. messen) ob sich das lohnt. Dazu muss man nicht einmal die Box zerlegen: man kann auch ohne das viel über einen Lautsprecher lernen. Aber ein paar Tricks muss man schon anwenden.

 


 

Fertig aufgebaute Lautsprecher analysieren für Dummies

Da die Stereoortung nicht so gut funktionierte wurde zuerst der Impedanzverlauf gemessen. Falls die Impedanzverläufe beider Boxen voneinander abweichen ist wahrscheinlich eine Weiche fehlerhaft oder ein Chassis "angeknackst":


-> die Impedanzverläufe sind weitgehend identisch

Wir haben zwar keinen Hinweis auf die mangelnde Stereoortung gefunden, aber in einem Aufwasch einiges über die Box erfahren:

  • Die Bassreflexöffnung ist sehr tief abgestimmt (ca. 20 Hz) und das untere Impedanzmaximum ist sehr klein. Das lässt darauf schließen, dass das Rohr im "üblichen" Nutzbereich >= 40 Hz nicht wirkt und mehr aus Marketing- bzw. kosmetischen Gründen eingebaut wurde.
  • Die Trennfrequenz zwischen dem Seitenbass und den beiden Bass-/Mitteltönern ist ca. 150 Hz (1. Impedanzmaximum oberhalb der beiden Impedanzüberhöhungen, die für eine Bassreflexbox charakteristisch sind)
  • Die Trennfrequenz zwischen den beiden Bass-/Mitteltönern und dem Hochtöner ist ca. 2.7 kHz (nächst höheres Impedanzmaximum)
  • Es handelt sich um eine 4 Ohm Box. Die beiden Bass-/Mitteltöner haben wahrscheinlich 8 Ohm und sind über den gesamten Frequenzbereich parallelgeschaltet (sehr gleichmäßiger Verlauf). Allerdings erreicht die Impedanz niemals die 4 Ohm Marke -> sie werden nach unten hin wahrscheinlich bereits recht früh aus dem Rennen genommen und ggf. durch einen Widerstand "eingebremst". Das würde zusammen mit der Trennfrequenz von 150 Hz zum Bass den fehlenden Grundtonbereich erklären.
Das Impedanzmaximum bei 2.7 kHz ist sehr breit. Das lässt darauf schließen, dass beide Zweige mit nur 6 dB/Oktave getrennt sind. Da es sich um Mitteltöner mit Metallmembranen handelt dürfte das nicht ausreichen um die Membranresonanzen (irgendwo zwischen 5 und 10 kHz) effektiv zu unterdrücken. Als nächstes wurde daher der Schalldruck in 1 m Entfernung auf Höhe des Hochtöners (90 cm) sowie +/- 10 cm vertikal gemessen:


-> ab 2.5 kHz gibt es einen starken Einfluss der Messhöhe; besonders unterhalb des Hochtöners lugt die Membranresonanz der Mitteltöner bei knapp 5 kHz hervor

Hinweis: Trotz eines 15cm hohen Schaumstoffblocks zwischen Box und Mikrofon verfälscht die Bodenresonanz das Ergebnis unterhalb von 500 Hz, so dass die Werte ausgeblendet wurden.

Das stark schwankende vertikale Rundstrahlverhalten und die "durchscheinende" Resonanz der beiden Mitteltöner (die sicher nicht 100% identisch ausfällt) kann eine Ursache für die diffuse Räumlichkeit sein.

Als nächstes würde man gerne jedes Chassis einzeln mit und ohne Weicheneinfluss messen. Dafür müsste man aber schon mal die Box öffnen und den Seitenschneider bzw. Lötkolben ansetzen. Näherungsweise kann man die Abstrahlung nur eines Chassis auch dadurch erfassen, dass man mit dem Mikrofon sehr nah (z.B. 2-3 cm) an das Chassis geht. Dadurch wird das gewünschte Chassis lauter, die anderen Chassis aber leiser -> man misst fast nur noch das gewünschte Chassis (zumindest in dem Bereich, in dem es am meisten abstrahlt). Man spricht hier auch von einer Nahfeldmessung. Diese ist übrigens in dem Frequenzbereich, in dem sich das Chassis kolbenförmig verhält, weitgehend identisch mit der Fernfeldmessung in unendlicher Schallwand - nur lauter ;-). Gesagt, getan:

  • beide Mitteltöner laufen im gesamten Frequenzbereich parallel
  • am unteren Frequenzende übertragen sie noch bis knapp 100 Hz, zeigen jedoch vorher schon eine ausgeprägte Grundtonsenke
  • am oberen Ende geht es ab 1 kHz sanft bergab; bei knapp 5 kHz bäumt sich aber noch einmal die Membranresonanz auf
  • der Hochtöner steigt kontinuierlich an, ab 5 kHz verliert er deutlich an Pegel, läuft jedoch nur mit ca. 6 dB/Oktave aus
  • der Hochtöner "spuckt" dem oberen Mitteltöner (schwarze Kurve) oberhalb von 1.5 kHz mehr ins Geschäft als dem unteren (rote Kurve); hier ist die gegenseitige Trennung durch die Nahfeldmessung nicht mehr gut genug

Diese Methode der Nahfeldmessung hat übrigens einen gravierenden Nachteil: bei geringfügig anderem Messabstand (z.B. 2.5 cm statt 2 cm) ändert sich der Pegel deutlich um 1.9 dB. Da der "Nullpunkt" (= virtueller Schallenstehungsort) vom Chassistyp abhängt ist ein Pegelvergleich mit einer hohen Unsicherheit behaftet.

  • Uups! Der Bass macht ja nur einen Ton!!! Das steht aber so nicht im Lehrbuch . . .
  • Der Bass ist ca. 6 dB lauter als EIN Mitteltöner -> das ist in Ordnung so, denn beide Mitteltöner zusammen sind ja 6 dB lauter als nur einer (phasengleiche Überlagerung)
  • Der Output des Bassreflexrohres wurde IM BR-Rohr und damit ca. 6 bis 10 dB zu laut gemessen. Trotzdem sieht man, wie der 70 Hz-Peak des Basses das Messergebnis des BR-Rohres verfälscht (und der 15 Hz Output des BR-Rohres das Messergebnis das Basses).
  • Von 500 bis 700 Hz ergeben sich stehende Wellen im Gehäuse, die über das BR-Rohr nach draußen telefonieren. Sie sind aber über 20 dB gegenüber dem Nennpegel reduziert und richten keinen Schaden mehr an.
Das mit den 70 Hz wollten wir dann aber doch genau wissen und haben kurzerhand die Rückwand abgenommen und den Spannungsverlauf am Bass gemessen:

  • bei tiefen Frequenzen bleiben ca. 2.5 dB in der Weiche hängen -> die Spule vor dem Bass hat einen relativ hohen Innenwiderstand!
  • bereits der Spannungsverlauf zeigt eine Überhöhung von 4.5 dB (gegenüber dem Pegel bei 20 Hz) - allerdings bei gut 50 Hz, da das Gehäuse ja jetzt offen ist -> die Überhöhung kommt durch die Kombination Chassis/Gehäuse + Weiche!

Die anderen Chassis waren leider nicht so einfach zugänglich, so dass die kurze Analyse an diesem Punkt abgebrochen wurde. Was sind die Erkenntnisse nach 40 Minuten messen?

  • Der Hochtöner sieht gut aus; er wird ab ca. 5 kHz sanft ausgeblendet mit ca. 6 dB/Oktave -> die Weiche besteht aus einem Kondensator vor dem Hochtöner
  • Die Mitteltöner laufen im gesamten Frequenzbereich parallel; die "inneren" -3 dB-Punkte liegen bei ca. 200 und 1000 Hz, die "äußeren" -3 dB-Punkte bei 90 Hz und 5 kHz -> die Weiche funktioniert nicht lehrbuchmäßig. Dadurch kommt es zu einen breiten Überlagerung zwischen den Mitteltönern und dem Hochtöner. Ab 1 kHz ergeben sich durch den Abstand der beiden Mitteltöner Kammfiltereffekte, d.h. unter bestimmten Richtungen löscht sich die Abstrahlung weitgehend aus. Dies führt zu einem ungleichmäßigen Diffusschall, was insbesondere in weniger bedämpften Räumen problematisch sein kann. Der Übergang der Mitteltöner zum Hochtöner ist nicht unter allen Aspekten gelungen.
  • Die Mitteltöner laufen bis 100 Hz mit vollem Pegel. Das ist der Belastbarkeit und dem Klirrfaktor nicht unbedingt zuträglich. Allerdings liegt dadurch der Übergang zum seitlich angebrachten "Subwoofer" sehr niedrig. Durch die einfache Filterung (vermutlich nur ein Kondensator als Hochpass) ergibt sich zunächst ein Abfall im Grundtonbereich um 200 Hz bevor der Pegel dann wieder ansteigt. Durch die schmale Schallwand kommt noch ein Pegelabfall unterhalb von ca. 500 Hz hinzu, was die "Grundtonarmut" erklärt. Auch der Übergang der Mitteltöner zum Bass ist nicht unter allen Aspekten gelungen.
  • Der Bass selber spielt eigentlich nur einen Ton und der heißt 70 Hz. Das Bassreflexrohr ist nur Kosmetik und trägt kaum zur Schallabstrahlung bei, da der maximale Output erst unterhalb von 20 Hz stattfindet, wo der Pegel der Box schon um 20 dB abgefallen sein dürfte. Die Trennung nach oben erfolgt relativ steil, hier hat man wohl neben der Spule noch einen Kondensator samt Widerstand als Impedanzentzerrung spendiert, denn die Flanke beträgt ziemlich genau 6 dB/Oktave. Der Bass unterstützt die Mitteltöner im Grundtonbereich überhaupt nicht. Wirklichen Tiefbass dürfte man auch vergeblich suchen. Viele Räume haben zwar ein "Loch" um 80 Hz und einen Anstieg um 40 Hz, aber diese Charakteristik dürfte selbst für solche Räume etwas zuviel der Kompensation sein.

 

Was haben sich die MORDAUNT SHORT-Leute dabei gedacht?

Wenn man die obigen Zeilen so ließt könnte man meinen, die Leute bei MORDAUNT SHORT hätten "Mist" gebaut. Aber was ist da eigentlich passiert?

Die Kunden wollen eine kleine, feine Standbox - also kriegen sie eine! Maximal 100 cm und allerhöchstens 20 cm breit soll sie laut Umfrage sein, und eine Frontbespannung soll sie auch noch haben (damit sie nicht so zustauben und damit die Membranen nicht immer eingedrückt werden). Laut hören muss auch mal sein (wenn man den Nachbarn beeindrucken will) und natürlich soll es eine High-Tech-Konstruktion sein mit der "richtigen" Klangphilosophie! Wie muss so eine Box dann aussehen?

  • Basswiedergabe mit hohem Pegel - dafür braucht man einen großen Basslautsprecher (z.B. 25er Bass). Der passt aber nicht auf die schmale Front, also setzt man ihn auf die Seite. Damit muss die Trennfrequenz relativ tief sein (damit man nicht hört, dass der Bass auf der Seite sitzt).
  • Mittenwiedergabe verzerrungsarm - wegen der Gehäusebreite von maximal 20 cm und der Forderung nach einer Frontbespannung passen eigentlich nur 13er Chassis auf die Front. Wegen der tiefen Trennung (s.o.) braucht man 2 Stück davon
  • High-Tech Konstruktion - das geht am einfachsten mit leicht erkennbaren Materialien wie Metallmembranen oder offensichtlichen Features wie Bassreflexrohren. Dummerweise sind die Metallmembranen etwas teurer als Papier, und dass, wo wir auch noch 2 Mitteltöner brauchen . . . Da müssen wir woanders sparen wo man es nicht so sieht . . .
  • Klangphilosopihie - 6 dB-Weichen sind besser (und billiger ;-) ). Jeder hat schon mal irgendwo gehört, dass 6 dB-Weichen "ideal" sind. Was die wenigsten wissen ist, dass dies nur für Lautsprecher mit linearem Impedanzverlauf, linearem Frequenzgang und der Größe eines Stecknadelkopfes gilt! Sobald die benachbarten Chassis nicht mehr von einem Punkt aus abstrahlen ist es mit dem Ideal vorbei und man handelt sich ein mieses vertikales Rundstrahlverhalten ein. Aber wer spricht schon von vertikalem Rundstrahlverhalten . . .
    Netterweise hat eine 6 dB-Weiche auch noch maximal wenige Bauteile, die sich auf eine kleine Platine direkt hinter dem Anschlussfeld platzieren lassen -> minimaler Verdrahtungsaufwand -> minimale Kosten! So kann man ohne Reue Geld sparen, denn es sieht ja keiner und man kann es auch noch als Philosophie verkaufen . . .
Tja, so macht man eine trendige Box am grünen Schreibtisch. War da irgendwo die Rede von gutem Klang? Ach so, das stand nicht so weit oben im Lastenheft des Kunden . . .

Das erklärt die meisten "Schwächen" der Box - bis auf die 70 Hz "Monokultur" des Basslautsprechers. Aber auch dafür gibt es "gute" Gründe. Bei teuren HiFi-Lautsprechern ist es üblich, dass man die Boxen nicht direkt an der Wand sondern schön "frei" aufstellt. So etwa 80 bis 100 cm von der Rückwand und möglichst weit von den Seitenwänden entfernt ist die "übliche" Empfehlung. Neben dem Direktschall treffen noch die energiereichen Reflexionen von Boden, Decke, Seiten- und Rückwand beim Hörer ein. Nehmen wir mal an der Bass ist in 30 cm Höhe und die Ohrhöhe ist 100 cm. Dann trifft die Deckenreflexion bei einem Hörabstand von 2.5 m und einer Deckenhöhe von 2.6 m knapp 2 m "später" ein als der Direktschall. Dasselbe gilt für die Reflexion an der Rückwand, wenn der Bass der Box 1 m von der Rückwand entfernt ist. Beide Effekte addieren sich und führen dazu, dass eine Frequenz mit der Wellenlänge von 4 m (= 343 / 4 = 86 Hz) fast ausgelöscht wird, da die o.g. Reflexionen etwa 180° phasenverschoben und fast gleich laut sind. Da man die ungefähre Aufstellung der Boxen im Raum weiß (der Abstand zur Rückwand wurde ja entsprechend enpfohlen, die Raumhöhe ist üblicherweise 260 cm) macht es durchaus Sinn, diesem Effekt durch eine lautere Wiedergabe des Bereiches um 86 Hz entgegen zu steuern.
Neben dieser Auslöschung gibt es aber auch Bereiche, in den es zu Überhöhungen kommt. Bei den "typischen" Raumabmessungen von 4 x 6 m wären dies die Bereiche um 28, 43 und 57 Hz. Hier sollte die Box eher etwas weniger laut sein, damit diese Raumresonanzen nicht zu stark angeregt werden. Beide "Problemzonen" wurden übrigens bei der "komischen" 70-Hz-Bassabstimmng der MS-908 tendenziell entschärft - gar nicht mal so dumm, gell?

Dies ist nur eine vereinfachte Betrachtung der komplexen realen Verhältnisse. Sie zeigt jedoch, dass ein linearer Frequenzgang im Bassbereich in typischerweise "fehlerbehafteten" Wiedergaberäumen nicht immer "richtig" sein muss. Weitere Details zu dieser Problematik kann man im Grundlagenteil unter Raumakustik finden.


 

Fazit:

Folgende Messungen wurden innerhalb von 40 Minuten durchgeführt:
  • Messung des Impedanzverlaufs -> Paargleichheit, ungefähre Übernahmefrequenzen, BR-Abstimmfrequenz etc.
  • Messung des vertikalen Rundstrahlverhaltens in 50 cm Abstand -> Schalldrucküberlagerung von Mittel- und Hochtöner in verschiedenen Höhen -> Rückschlüsse auf stabile Ortung
  • Messung des Schalldruck in 2 cm Abstand von jedem Chassis -> was trägt das einzelne Chassis zum Gesamtfrequenzgang bei (wo wird getrennt und wie steil)
Dafür benötigt man keinen schalltoten Raum und kein teueres Messequipment. Zum Teil kann man mit dieser Strategie auch "Altersschwäche" erkennen (Verhärtung von Gummisicken etc.) oder eine einseitige Überlastung während der letzten Party.

Eine Überarbeitung der Weiche erscheint zu diesem Zeitpunkt vielversprechend. Mit einer aufwändigeren Weiche dürfte der Mangel an Grundtonwärme behebbar sein. Dazu müsste die Trennfrequenz auf ca. 200 Hz und die Flankensteilheit von 6 auf 12 dB/Oktave erhöht werden. Der Bass würde dann höher laufen, womit man den Pegel zwischen 100 und 200 Hz dosieren könnte. Durch bessere Bauteile (Spule mit niedrigerem Innenwiderstand) sowie einer Entzerrung des oberen Impedanzmaximums kann die "One-Note-Samba"-Charakterisitk entschärft werden.

Der Übergang zwischen Mittel- und Hochtonbereich wird ebenfall steiler ausgeführt um die Resonanzen der Metallmembranen effektiver zu unterdrücken. Dadurch wird die Überlagerung zwischen Mittel- und Hochton weniger abhängig von der Ohrhöhe und die räumliche Abbildung dürfte stabiler werden.

Die nächsten Schritte wären:

  1. Ausbau aller Chassis und Vermessung in unserem Podest
    Dadurch wären die TSPs bekannt sowie das Rundstrahlverhalten und der Klirrfaktor. Aus diesen Größen lassen sich Erkenntnisse über die optimale Trennfrequenz gewinnen.
  2. Erstellung eines Boxsim-Modells
    Damit kann man die Weiche virtuell verändern und den Einfluss auf die Impedanz, den Energiefrequenzgang und den maximalen Schalldruck abschätzen. Sollte zur Ausweitung des Bassbereich der Einfluss eines Aktivmodul oder eines größeres Gehäuse studiert werden wäre auch dies möglich
Genau das haben wir auch gemacht. Über die weitere Entwicklung dieses Projekts werden wir in einem Folgebeitrag berichten.

Umbau der Mordaunt Short MS908
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