Open Baffle "Orchid"

1 Die Ideen dahinter

Hier spielen einige Ideen und und Überlegungen zusammen, so dass ich dieses Projekt wirklich in Angriff nahm.

1. Steht der Winter an und man muss sich ja auch irgendwie beschäftigen, statt nur die Zeit tot zu schlagen. Ein neues Lederprojekt kombiniert mit Lautsprechertechnik - was für eine geniale Kombination?
   
2. Reizte es mich schon seit einiger Zeit, zu meinen eigenen Wurzeln zurückzukehren. Die ersten Lautsprecher waren im klassischen Sinn offene Schallwände und die haben sich recht gut angehört. Lautsprecher mit hermetischen Gehäusen oder auch Bassreflexboxen konnte ich damals (da war ich ~10 Jahre alt!) mangels Werkzeug (und fachspezifischem Wissen) gar nicht bauen. Die ersten selbstgebauten Lautsprecher waren die, mit den Chassis aus der Röhrenmusiktruhe Blaupunkt Arizona. Die schraubte ich, als das Möbel entsorgt werden sollte,  in ein Brett mit Löchern, keine Kiste drumherum, kein Dämmung. Nicht hübsch, klangen aber recht ordentlich.
3. Ging mir der Plan meine Scalas zu aktivieren, partout nicht aus dem Kopf und plötzlich stellte ausgerechnet mein "Weichenpapst" Frank (Franks Werkstatt der Lautsprechertechnik) ein preiswertes DSP Modul von Hendrik (hs-sound) vor, welches es auch direkt komplett mit Digitalverstärkern gab. "Eierlegende Wollmilchsau" fällt einem spontan ein und platzte einfach in meine Open-Baffle Planung, die ursprüngliche noch eine passive Auslegung vorsah.
   
4. Liebe ich Bionik und alles was dazugehört. Da halte ich mich immer einigermaßen auf dem Laufenden. Nun legen aktuelle Forschungen den Grundstein für das neue Feld der Phytoakustik. Dieser Bereich ist so neu, dass man im Jan. 2025 dazu nicht mal einen wikipedia Artikel findet. Es gibt aber schon einige Publikationen und man findet hier und da etwas dazu. Da werden z.B. Fledermäuse durch speziell geforme Blätter zum Ziel geführt, (Spektrum), also Reflektion eigener Geräusche durch die Pflanze, aber Pflanzen können auch Insekten kommen hören und sich auf den Ankömmling vorbereiten, indem sie den Nektar süßer machen, (National Gegraphic). Und nicht zuletzt sind Pflanzen nur für uns "stumm". Ja, sie kommunizieren auch akustisch, bis hin zum Schreien. Wir hören das nicht, da sich das im Frequenzbereich von 40.000-80.000 Hz abspielt (scinexx). Viele Tiere können das aber durchaus hören und wenn Pflanzen hören und auch akustisch kommunizieren können, heißt das ja, dass die Blüten neben Farbe und Geruch auch eine akustische Präferenz für den jeweiligen Bestäuber haben. Ok, die Mittel dies nun auf wissenschaftlicher Basis in ein funktionierendes Lautsprecherdesign umzusetzen, habe ich natürlich nicht. Aber Lautsprecher sollten schon Menschen anziehen, um schöne Musik zu hören, das kann man auch optisch bewerkstelligen und gleichzeitig ausprobieren, inwieweit die Akustik von Blütenformen den Klang verändern. Leder, gerade in gehärteter Form, sollte zumindest für unseren Frequenzbereich geradezu ideal sein. (Natürlich kann das auch komplett misslingen.) Ich bin aber gespannt! Letztlich teile ich diese Meinung durchaus:

"Würden Pflanzen sich Geräusche überhaupt nicht zunutze machen, wäre das eine furchtbare Verschwendung."

Lilach Hadany, Universität Tel Aviv

2. Was brauche ich denn, außer Leder

Insgesamt brauche ich ein geeignetes Chassis, am Besten: total guter Klang und Billig! Natürlich möglichst klein und dennoch Breitband. Klar gibt es das. TangBand ist da sicherlich eine gute Adresse, aber da gibt es auch schon rechte teure Chassis...

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Je kleiner, desto besser, der Breitbänder soll ja in den Blütenkelch passen, aber dennoch wirklich breitbandig spielen. Und wie gesagt: Low Budget bitte!

Geradezu winzig ist der Tangband W3-871S, ein kleiner und feiner Breitbänder aus gutem Hause, der auf seine Art legendär ist und nun tatsächlich wieder produziert wird.Die silberne Membran passt auch gut zu dem Projekt. Im Standar wird er um die 39,00 € angeboten. Als B-Ware (OEM-Rückläufer) bei omnes-audio (die im Januar 2025 wegen Trauerfall geschlossen wurden, ein herber Verlust für alle Selbstbauer) für 22,00€ je Stück ergattert.

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Er glänzt aber nicht nur vom Preise her. Seine akustischen Qualitäten sind mehr als überdurchschnittlich und sollten auch für verwöhnte Ohren ausreichen. Viele Projekte mit Open baffle, geschlossenen Boxen oder auch Bassreflex und Transmissionline können das belegen. Allerdings ist physikalisch bedingt, dass sie eher als Nahmonitore taugen, denn zur Beschallung von Festsälen. Eine normale Zimmergröße, also 15- 20 m² sollten aber genau ihr Ding sein, denn Open Baffle brauchen ja auch etwas Abstand zur Rückwand. Nicht als Partybeschallung, aber doch zum qualitativ hochwertigen Hören Musik aller Art. Dieser Zwerg soll einen Frequenzgang von 110 Hz bis 20kHz aufweisen. Na ja, die Resonanzfrequenz liegt bei 110Hz, also müsste man schon ehrlicherweise als untere Trennfrequenz schon mal eine halbe Oktave höher ansetzen... Und nach oben? Ok, alles über 13.000 Hz interessiert in meinem Alter ohnehin nicht mehr. Es bleibt, diese Winzlinge im unteren Bereich auf jeden Fall großzügig zu entlasten...

Zunächst hatte ich geplant, hierzu zwei 16" Bässe aus meinen Kenwood KL888x zu nehmen, aber letztlich sprach dagegen, dass ich außer der Herstellerangabe auf dem Chassis von "8 Ohm" und der  Seriennummer T10-0105-05 überhaupt nichts zu diesem Bass herausfand. Klar, die Gesamtbelastbarkeit und den angeblichen Schalldruck des Konglomerats von 5 Wandlern je Gehäuse ist bekannt, auch die recht großzügige Bassreflexauslegung in dem eher kleinen Gehäuse fiel auf. Dass der Bass dort völlig ohne Weichenbauteile Fullrange lief, (d.h. eine Vierwegweiche für 5 Lautsprecher), machte es nicht besser. Da hier aber auch kaum vernünftiger Ersatz zu bekommen war, stellte sich die Frage, warum ich zwei gut funktionierende Lautsprecher auseinanderreißen sollte... 

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Das wäre wirklich unvernünftig, also ging ich auf die Suche eines adäquat passenden Basses. FS möglichst niedrig und QTS > 0,6 sollte es sein, und wie zuvor: Bitte bezahlbar.

Und nach einiger Recherche wurde ich bei thomann fündig. Hier wird ein 15 Zoll Bass angeboten der laut Datenblatt ideal zu sein schien und dessen Preis von 43,00€ inkl. Versand sensationell erschien. Ein Versuch kann zu dem Preis jedenfalls nicht wehtun.

Wie erwähnt, platzte auch noch Frank mit der TinySine TSA7800B  in die Planung und ein 2.1 System sollte so viel komfortabler abstimmbar sein. Zwar sind angeblich ja Frequenzen über 80Hz ortbar, aber bei einem solchen System mit so nahen Abständen dürfte der Bass in der Mitte durchaus höher laufen können ohne sofort das Klangbild zu zerstören. 

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Genug Power um die Frequenzen beider Kanäle zu übernehmen brachte sowohl der Lautsprecher, als auch der Verstärker (2x 50W + 1 x 100 Watt) locker mit. Es muss halt nur von Anfang an gemeinsam abgestimmt werden... Das heißt die Anpassung des Basspegels und die Übergangsfrequenz sind zunächst die "echte" Herausforderung.

Gleichzeitig lief der Suche nach der idealen Blüte. Die Montage im Blütenkelch sollte möglichst senkrecht auf Achse erfolgen und ein leicht konischer Blütenkelch könnte gar wie ein Minihorn bzw. Waveguide die dB Ausbeute der Breitbänder etwas erhöhen. Diese Abstimmung kann natürlich erst dann erfolgen, wenn auch die Lederblüte fertig und montiert ist. Die Auswahl ist nun auf eine Orchideenblüte gefallen. Sie erfüllt meine Präferenzen einfach am Besten. Sie ist wunderschön, besitzt eine Blütenöffnung fast wie ein Waveguide mit vorgelagertem Diffusor  und wird auch nicht so groß, dass sich die Lederteile nicht mehr im Backofen härten lassen. Hier eine Fotomontage in der Blüte und ...

der erste Entwurf des Gesamtsystems, wobei der Bass schlicht bespannt und mit Moos beklebt wird. Die Absorption bei den von ihm ausgetrahlten Frequenzen darf man da getrost vernachlässigen:

3. Das Provisorium

Dann wurden die Lautsprecherteile und der DSP Verstärker, nebst dem unabdingbaren USB-Programmieradapter bestellt, denn mit der Standardsoftware wird mein System nicht wirklich zurechtkommen.. Hendrik liefert das Board mit einer bereits vorgefertigten 2.1 Software aus. Trennfrequenz liegt bei 150Hz und getrennt über eine virtuelle Linkwitz-Riley Weiche mit 24 db. Ja, diese Steilheit wird heutzutage gerne bei 2.1 Systemen ohne Rücksicht auf die verwendeten Chassis verwendet, aber genauso hören sie sich ja dann leider auch an. Selten hat man dabei einen wirklich angenehm zu hörenden, homogenen Übergang der Satelliten auf den Sub. Aber heute ist es wohl wichtiger, eine Badewannenabstimmung zu kreieren um mit dem druckvollen Bass zu beweisen, wie toll die Lautsprecher sind. Dass sie aber bei längeren Hörsessions anstrengen und nerven, merken viele erst einige Zeit nach dem Kauf. Überhaupt kann man meiner Ansicht nach der Industrie heute vorwerfen, dass Massenware schnell "gerechnet" wird, statt sich die produzierten Teile auch mal anzuhören. Sagt der Rechner die Kiste muss so groß sein und das Bassreflexrohr so lang, dann wird das gar nicht mehr hinterfragt, sondern sogleich so produziert. Ich halte von solch steilen Weichen gar nichts, lieber "weichere Weichen" und ein wenig mehr Arbeit investieren. Auch passiv liegen mir 6dB Weichen erster Ordnung einfach besser. Frei nach dem Motto: "So wenig Bauteile wie möglich und so viele Bauteile wie nötig." Schon im Vorfeld habe ich mit der DSP Software SIGMA 4.7 von Analog Devices rumgespielt, die man sich, wie etliche Presets, bei Hendrik schon vor dem Kauf herunterladen kann. So hatte ich die unterschiedliche Konfiguration bereits im Vorfeld konfiguriert.

An dieser Stelle erst mal Respekt vor meinen Lieferanten. Ich habe die Teile bestellt am 18. und 19.12.2024 und rechnete gar nicht damit, dass sie vor Weihnachten ankommen könnten. Da war ja auch noch ein Wochenende dazwischen. Aber am 20.12. hatten alle drei Lieferanten tatsächlich bereits geliefert und ich konnte über Weihnachten anfangen zu Basteln und die Systeme in ihre vorläufigen Schallwände einbauen. Der Bass kam auf solide Füße, mit dem 3D Drucker druckte ich mri noch zwei Keile die es erlaubten die Schallwand um 2,5° nach hinten geneigt zu montieren, die Breitbänder versah ich mit einer Aufnahme für meine Lichtstative, so konnten sie flexibel und perfekt in Höhe, Abstand und Winkel ausgerichtet werden. Das Budget lag bis hierhin (ohne Leder) bei unter 250€ Gesamt. Das ist für Lautsprecher, DSP Verstärker, Kleinteile, Programmieradapter und Schallwände durchaus vertretbar. Die Lautsprecher selbst kamen auf ganze 87,00 €. Das muss man mal im Hinterkopf behalten...

4. Programmierung, Messen und Hören

Hier erstmal die aufgespielte Konfiguration (150Hz bei 24dB/Oktave)  out of the box:

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Vorab: Die Messungen sind lediglich ein Anhalt, an welchen Stellen man etwas ändern kann oder muss. Das letzte Wort haben aber immer die subjektiven Bewertungsinstrumente: Die eigenen Ohren. Man hört direkt, ob es gefällt oder nicht, und störende Aspekte kann man dann ggf. durch Messungen verifizieren. Natürlich muss man aber einräumen, dass es zusätzlich auch eine gewisse Artder  "Langzeitentwicklung" gibt. Einerseits spielen sich nagelneue Lautsprecher immer erst noch ein und andererseits fallen einem manche Defizite erst beim Dauerhören auf. Und klar, dann geht man nochmal dran. Das ist aktiv viel leichter als später nochmal dieeine passive Weiche zu ändern. Da haben dann minimale Anpassungen eine erhebliche Wirkung.

Also mit REW und kalibriertem Mikrofon mittig in Achse des Basslautsprechers. im Abstand von rund 1,0m zu allen Lautsprechern (RE / LI / SUB) gemessen. Bitte daran denken, durch diese Art Messung des Gesamtsystems laufen die Signale der Breitbänder dann in einem Winkel von rund 30° zum Mikrofon! Das ergibt durch die zu höheren Frequenzen hin stärkere Bündlung eine dann immer stärker abfallende Kennlinie, sofern der Frequenzgang einigermaßen linear ist. Das hört sich zunächst unverständlich an, aber ich persönlich halte dieses Vorgehen für die Anpassung von 2.1 Systemen für die Methode, die am schnellsten zu wirklich angenehm hörbaren Ergebnissen führt und echte Probleme im Übernahmebereich deutlich anzeigt. Hier die erste schnelle Messung rechts / links / Stereo.

Dann Musik, zum Klang kann man sagen: Prinzipiell ganz passabel, aber die Töne kleben regelrecht am Lautsprecher, keinerlei Tiefe oder was man "Bühne" nennt. Zugleich ein extrem helles Klangbild ohne Volumen im unteren Mittenbereich. Stimmen blutleer und dünn. Das kannte ich von offenen Schallwänden so gar nicht. Sollte ich mich bei der Auswahl der Lautsprecher wirklich so vertan haben?

Schnell meine Variante mit Trennfrequenz 300Hz aufgespielt. Zusätzlich hatte ich hier bereits Limiter vor die Breitbänder gesetzt und in jeden Kanal einen paramterischen Equalizer eingefügt.

Mit dieser Variante spielte ich zunächst etwas herum. Ja, es wurde besser, und man erreichte schon ein recht annehmbares Niveau, zumindest präziser als die meisten PC Lautsprecher im vergleichbaren Preissegment. Aber immer noch: Viel zu hell und Tiefe / Bühne war nicht vorhanden, es wirkte immer noch völlig zweidimensional und man ortete jeden Ton im Lautsprecher, da wollte sich so gar nichts lösen. OK, die Stimmen waren schon voller, aber der Bass und der Rest gehörte nicht wirklich zusammen, eben genau wie bei den o.a. PC Lautsprechern.

Der Tag neigte sich dem Ende zu und ich räumte erst mal wieder alles recht zufrieden zusammen und vertagte den Test mit der 6dB Weiche.

Meine Variante mit einer mit 6dB aufgebauten Weiche erforderte schon einige Änderungen der gesamten Konfiguration im Sigma Studio. Allerdings flogen die Limiter, die gar nicht benötigt wurden, erst mal wieder raus, die Kanäle behielten zwar ihren EQ, mussten aber separat für Highpass und Lowpass zunächst gesplittet werden, bevor das Bassignal wieder in ein Summensignal gewandelt werden konnte. Um bei der Abstimmung eine bequeme Möglichkeit zu haben, die Balance zwischen Breitbändern und Bass zu regulieren, erhält der Summenweg des Basses noch einen zusätzlichen (aber eigentlich überflüssigen) Lautstärkeregler. So konnte ich auch direkt die einghestellten Werte in der Übersicht sehen.

Und was soll ich sagen, selbst ohne jegliche Filter in den EQs zu setzen, gab es einen "Aha" Effekt, der auch meine persönlichen Erfahrungen erneut bekräftigte. Dank der "weicheren Weiche" spielte das ganze System direkt auf einem viel höheren Level. Auch meine Herzdame notierte ein "Viel besser."

Man darf ja auch nicht vergessen, dass wir durch die La Scalas mit den großen SM120A Hörnern wirklich sehr verwöhnt sind. Klar fehlt einem da was: Man sitzt ja im gewohnten Raum und zieht unwillkürlich einen (völlig ungerechten) Vergleich. Achtung Sarkasmus: Wer würde denn auch vermuten, dass Lautsprecher für ~90€ nicht mit 2 modifizierten La Scala und hochwertigem Class A Verstärker mithalten können...?

Diesesmal arrangierte ich die Lautsprecher aber direkt vor dem Bildschirm, so war ich beim Positionieren viel freier und es gab weniger Stolperfallen im Raum. 

Hier die stromlose TSA7800B beim Überschreiben des EPROM. im Vordergrund sieht man den mittels Kabel und Briefklammer gebrückten AUX / Bluetooth Schalter, da hier leider kein Jumper im Lieferumfang ist. Aber das ist Meckern auf hohem Niveau!

Und der Messaufbau, ganz links ist das Messmikrofon zu sehen

Hier der Vergleich der letzten Variante mit 24dB des ersten Testtages mit der jungfräulichen Variante in 6dB. Jetzt passt auch die vom Signalwinkel von 30° je "Satellit" produzierte, abfallende Kennlinie zum Höreindruck. Nicht mehr so hell und dünn. Vor allem: Die Musik löste sich endlich vom Lautsprecher und erschuf im Kopf tatsächlich ein dreidimensionales Abbild mit Ortbarkeit einzelner Instrumente vor und hinter den Lautsprechern.

Gesamt wurden heute dann rund 18 echte Varianten getestet, gemessen und gehört. Dann verließ mich irgendwie die Motivation. Letztlich ohnehin noch eine reine Spielerei, werden doch durch das Leder fast alle parameter neu geprüft und eingestellt werden müssen. Aber ich bin schon sehr zufrieden...

Der Vergleich der letzten beiden Messungen (mit psychoakustischer Bewertung) sind zwar sehr ähnlich, aber Variante 18 hört sich wirklich nochmals ausgewogener an, beide mit Trennfrequenz jetzt bei 350 Hz...

und einige EQ Filter gesetzt, wobei ich hier auch mit Gain und Boost sowie der Bandbreite der Filter gespielt habe, es ist echt ein Traum, was man da alles machen kann und das ist bei den Möglichkeiten die vorhanden sind, alles nur an der Oberfläche gekratzt. 

Warum habe ich da so intensiv gespielt? Nun das hat einen ernsten Hintergrund: Kann man diese preiswerte Lösung wirklich verwenden um meinen dicken Parasound Verstärker in die vorübergehende Rente zu schicken und die 3 Scalas alle mit einem solch billigen DSP Verstärkermodul ernsthaft verbessern? Oder verwendet man doch ein reines DSP Board wie das TSA 1701 und geht dann über klassische Verstärker? Ursprünglich sollte das ja mal passiv betrieben und von meinen Röhren gespeist werden. Von den GM70 habe ich mich aber auch schon wieder getrennt. 

Die speziellen, systembedingten Nachteile der früher mal vorgesehenen Behringer ULTRADRIVE PRO DCX2496 weist dieses DSP jedenfall nicht auf. S/NR ist hier weit besser und man braucht keine Kunstgriffe um ein normales RCA Signal auf XLR Niveau zu heben und die Problemstellung der Lautsärkeanpassung nach dem Wandler entfällt ebenfalls. Zumal man auch hier das Eingangsignal auf Wunsch via Toslink-Eingang oder mit S/PDIF einspeisen kann. Dies wird durch das steckbare Bluetooth Modul ermöglicht, welches je nach Wunsch gegen einen aufsteckbaren entsprechenden Eingang getauscht werden kann.

Nach dem heutigen Abschluß der Einstellarbeiten habe ich noch einige Zeit Musik gehört und bin wirklich begeistert. Am sweetspot, zugegeben dieser ist schon recht klein, es kann also immer nur von einer Person auf diesem hohen Niveau gehört werden, aber: auf diesem Sweetspot hören sich diese billigen Lautsprecher jetztwirklich nach einem richtig guten Kopfhörer an:

Die einzelnen Chassis sind nicht mehr als solche zu orten. Alle Töne sind  vollständig von den Wandlern gelöst, sind in der Tiefe auf einer extrem breiten Bühne gut zu lokalisieren und gerade im Bassbereich sind die klassischen Open Baffle Qualitäten vertreten: schneller Impuls, schnelles Ausschwingen, kein Dröhnen, keine Raummoden.

Zum Schluss stand noch aus, den Bluetooth 5.0 Eingang zu testen. Direkt positiv fiel auf, wie sanft das Board umschaltet, kein knacken, nichts, ein völlig sanftes Aus- und Einblenden. Großes Kino. Da wunderte mich auch nicht, dass mein Handy sofort ohne jegliche Einstellung verbunden war. Als ich in die Einstellungen ging, stand dort direkt: "HS-sound verbunden". Die Klangqualität war ebenfalls für eine solche Funkstrecke hervorragend und es gab zu keiner Zeit Unterbrechungen oder irgendwelche Störungen. Also Chapeau!

Nun muss das Leder designt und gehärtet werden, dass das Leder beim Härten teilweise bis zu 1/3 schrumpfen kann, macht es bei der weiteren Planung nicht leichter, aber danach wird das hier fortgesetzt bis zur wirklich finalen Abstimmung...

Und das Design für den Bass steht ebenfalls noch nicht wirklich fest, vielleicht bekommt der Bass statt einer lediglich bemoosten Schallwand auch noch ein florales Design...

Da ich aber letztlich keinen Platz für dieses System habe, und ohnehin schon viel zu viele Lautsprecher ungenutzt besitze, werde ich es nach Fertigstellung entweder verschenken oder je nach Arbeitsaufwand für viel Geld verkaufen. ;-)

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