Akustisches Konzept des neuen Labline twoeight Line-Arrays von Westlab

Auf den ersten Blick hat das neue Line-Array von Westlab eine sehr eigenständige Optik – genauer gesagt, so ein bisschen bleibt man mit dem Auge an der Gestaltung der Arrayelement-Fronten hängen: „Sind da bei anderen Lautsprechern nicht normalerweise Löcher, wo der Schall rauskommen kann?” fragt man sich fast, denn auf der Frontfläche des neuen Line-Arrays sind eigentlich mehr geschlossene Metallflächen als Lochgitter zu sehen.

Nun kennen wir den Lautsprecherentwickler Chris Speth gut genug, um zu wissen, dass er da ganz bestimmt nicht in der Eile etwas vergessen hat. Vielmehr ist die fast durchgehende Metallfläche sozusagen Programm, wie sich in einem etwas tiefer gehenden Gespräch zur akustischen Konstruktion des Systems bestätigt. Fangen wir einmal mit dem unmittelbar Sichtbaren an, nämlich mit der scheinbar fast geschlossenen Frontfläche des Westlab Audio Labline twoeight Arrays:

Der Mittenbereich ist von außerordentlich großer Bedeutung für die Durchsetzungsfähigkeit eines Lautsprechersystems und für die erzielbare Sprachverständlichkeit. Um dies unter allen Umständen für das Labline twoeight System zu garantieren, ging Chris Speth an dieser Stelle zwei Kompromisse nicht ein, die man bei anderen Systemen hin und wieder findet:

Erstens wird für den Mittelhochtonbereich beim Westlab Audio Labline twoeight ein Planar-WaveTreiber in koaxialer 2-Weg-Bauweise eingesetzt, der den Vorteil bietet, bereits ab ca. 300 Hz einsetzbar zu sein. Durch den separaten Hochtonweg muss man in den oberen beiden Oktaven keine Kompromisse eingehen, wie das bei klassischen 2″-Treibern häufig der Fall ist, damit überhaupt eine obere Grenzfrequenz oberhalb von 16 kHz erreicht werden kann.

Im Koaxialtreiber arbeiten zwei koaxial angeordnete Ringmembranen – mit 3,5″ Schwingspulendurchmesser für den Antrieb des Mittenweges und einer 1,75″-Schwingspule für den Hochtonweg. Die integrierte Schallführung setzt den von den Ringmembranen erzeugten Schallfluss auf eine rechteckige Schallaustrittsöffnung von 125,6 mm x 19 mm um. Diese arbeitet als Beugungsspalt in einem sich anschließenden Horn, das den horizontalen Abstrahlwinkel von 100° definiert.

Der Einsatz dieses koaxialen Mitten-/Hochtontreibers beim Westlab Audio Labline twoeight hat gleich zwei Vorteile: Durch den separaten Mittenweg kann erstens der Treiber sehr tief angekoppelt werden, wobei Chris Speth hier die unterste Oktave von 300 bis 600 Hz gar nicht nutzt, sondern erst bei 720Hz ankoppelt – unter anderem, um die Verzerrungen gering zu halten. Zweitens wird der Hochtonweg dadurch von der Pflicht entbunden, auch Mitten wiedergeben zu müssen, was den geradezu unschätzbaren Vorteil hat, dass der Hochtontreiber kompromisslos für einen Übertragungsbereich oberhalb von 6 kHz ausgelegt werden kann. Durch die Ringform der Hochtonmembranen können diese sehr leicht ausgeführt werden, was wiederum kompressionstreibertypische Probleme beim Betrieb im Bereich der Massenhemmung (oberhalb der mass breakup frequency) drastisch reduziert. Im Endeffekt sorgt das für einen sehr verzerrungsarmen Klang, dem man die Herkunft von einem Kompressionstreiber praktisch nicht mehr anhört. Das dürfte beispielsweise Anwender im Bereich Theater, Musical und Klassik-Open-Air sehr freuen, denn dort liegt man großen Wert auf eine hohe Klangqualität und fordert, dass man möglichst nicht hören soll, dass überhaupt Lautsprecher im Spiel sind.

Um die Vorteile des Koaxialtreibers zu bewahren, so Chris Speth, sollte die anschließende Schallführung ebenfalls kompromisslos ausgelegt sein. Das bedeutet insbesondere eine nicht durch Schallaustrittsöffnungen unterbrochene Hornkontur vom Beugungsspalt bis zum äußeren Rand der Schallführung, die so auf eine bestmögliche Abstrahlung von Mitten und Höhen ab 720 Hz ausgelegt ist.

Was aber passiert unterhalb der Trennfrequenz?

Die Mitten unterhalb von 720Hz werden ungewöhnlicherweise gar nicht direkt abgestrahlt! Das könnte man normalerweise als problematisch auffassen, das ist es im vorliegenden Fall aber nicht.

Bei 720Hz – also der höchsten Frequenz, die die Konuslautsprecher wiedergeben müssen – liegt die Schallwellenlänge bei ca. 48cm. Als Faustregel wird die Membran eines Konuslautsprechers etwa bis zu derjenigen Frequenz rein kolbenförmig schwingen, bei der die Schallwellenlänge in etwa dem Umfang der Membran entspricht. Das ist bei einem 8″-Chassis etwa bis zur genannten Trennfrequenz von 720Hz tatsächlich der Fall.

In der Labline twoeight schwingen die Membranen der 8″-Chassis also bis zur Trennfrequenz kolbenförmig und arbeiten zusätzlich ähnlich wie die Membran eines Kompressionstreibers auf einen Phase-Plug. Der sorgt dafür, dass zwischen Lautsprechermembran und Metallabdeckung keine unerwünschten Schallwege entstehen, sondern die Schallausbreitung nur in der gewünschten Form erfolgt. Gewünscht ist hier der Schallaustritt durch jeweils einen relativ schmalen, mit einer Lochplatte abgedeckten Schlitz am oberen und unteren Rand des Arrayelementes. Der Phase-Plug für jeweils einen 8-Zöller und die Außenkontur des Mittelhochtonhorns werden übrigens von einem einzigen 3D-Spritzgußformteil gebildet.

Der Schallweg von der Membranmitte zum oberen beziehungsweise unteren Schlitz ist mit ca. 10-12 cm nicht größer als eine Viertel Wellenlänge bei der höchsten Betriebsfrequenz (720Hz, entsprechend ë/4 = 12cm). Der Luftspalt zwischen Konusmembran und Phase-Plug ist deutlich kleiner. Das Ganze arbeitet also als Druckkammer. In den jeweils benachbarten Arrayelementen ist die Situation genau entsprechend. Das erklärt nun auch, warum zwischen den einzelnen Array-Elementen Gummidichtungen angebracht sind: An den Übergängen ist der Schalldruck im Betrieb sehr hoch, ohne die Dichtungen wäre die Druckkammer undicht und die abgestrahlte Schalleistung geringer. Zusätzlich sind die Öffnungsfläche der Schlitze und das Volumen der Druckkammer so abgestimmt, dass sich eine akustische Tiefpassfunktion ebenfalls etwa bei der Trennfrequenz ergibt. Die Tiefmitteltöner werden also oberhalb von 720 Hz auch rein akustisch abgeschwächt, so dass das FIR-Filter ein umso leichteres Spiel hat und so auch weniger Latenz erfordert.

De facto arbeitet das Ganze beim Westlab Audio Labline twoeight also so, dass die Konuslautsprecher quasi “nur” das Luftverschiebevolumen liefern, die Schallabstrahlung aber an den schmalen Schlitzen erfolgt, die zwischen den durchgehenden Hornkonturen des Mittelhochtonsystems eingearbeitet sind. Im Line-Array arbeiten die Tiefmitteltöner dann auch ziemlich genau bis an die Grenze, bis zu der aus geometrischen Gründen die gegenseitige Kopplung so funktioniert, dass das Array als Linienstrahler und nicht in eine Anzahl von Einzelquellen aufbricht. Die Schallstrahler (hier also die von je zwei benachbarten Arrayelementen gebildeten Doppelschlitze) dürfen dafür maximal einen Abstand haben, der der halben Schallwellenlänge entspricht. Dies entspräche bei einer oberen Grenzfrequenz von 720Hz einem Abstand von 0,25m – was wiederum dem Montageabstand der Labline twoeight Arrayelemente entspricht. Abmessungen, Trennfrequenzen und Arbeitsbereiche der Lautsprecherkomponenten sind also sehr genau aufeinander und auf eine möglichst kompromisslose Funktion abgestimmt. Die Bassreflexöffnungen liegen bei dieser Konstruktion ganz außen.

Die gesamte Konstruktion eines Arrayelementes ist beim Westlab Audio Labline twoeight also so aufgebaut, dass sich sozusagen eine koaxiale – oder sollte man hier besser sagen: kollineare – Anordnung der Lautsprecherwege für die verschiedenen Frequenzbereiche ergibt. Dieses Konzept sorgt erstens dafür, dass sich – ähnlich wie bei einem Koaxial-Lautsprecher – ein sehr unproblematisches Abstrahlverhalten auch in der Horizontalen ergibt, und sich das Abstrahlverhalten des Arrays so besser einem idealen Linienstrahler annähert. Zweitens ist eine Folge daraus, dass auch die FIR-Entzerrung für einen größeren horizontalen Abstrahlbereich funktioniert und nicht nur für genau die eine Richtung, in der das Messmikrofon gestanden hat.