Wie können Lautsprecher die genaue Stimme eines Menschen wiedergeben?

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6 Antworten

Hallo Sidyman,

die unterschiedlichen Stimmfarben der Menschen kommen ja durch Ihre unterschiedlichen Resonanzräume zustande. Ich kann den gleichen Ton wie meine Freundin ins Mikrofon singen, aber trotzdem klingt es natürlich anders, weil unsere Stimmen sich unterscheiden.

Teilweise richtig, es sind nicht nur unterschiedliche Resonanzräume, sondern auch individuelle organische Unterschiede (Unterschied in dem Schwingverhalten der Stimmbänder, sie sind unterschiedlich lang und die Muskulatur, die die Stimmbänder bewegt, funktioniert von Mensch zu Mensch je nach Trainingszustand unterschiedlich gut).

Aber es ist zum Verständnis eigentlich vollkommen egal, wie die Klangfarben entstehen, also Schwingungsverhalten und Frequenzspektrum (Obertöne usw.), sondern wie diese Schwingungen, die sehr komplex sind, perfekt aufgenommen und in elektrische Schwingungen umgewandelt werden, dann transportiert und anschließend durch die Kombination von Verstärker und Lautsprecher wieder perfekt wiedergegeben werden.

Meine Frage ist aber wie es sein kann, dass ein Lautsprecher das exakt wiedergibt?

Deine Frage ist genau die Frage, die jeden Lautsprecherentwickler während seines ganzen Berufslebens beschäftigt und manchmal vor beinahe unlösbare Aufgaben stellt. Und die Antwort lautet:

exakt macht das kein Lautsprecher, jeder Lautsprecher verändert ein kleines bisschen, je besser ein Lautsprecher, umso geringer sind dies Verfälschungen.

Es beginnt mit dem Mikrofon:

Ist das Mikrofon bereits nicht in der Lage, die Schallschwingungen perfekt in elektrische Schwingungen zu wandeln, ist es bereits vorbei mit der perfekten Wiedergabe über den Lautsprecher. Deshalb werden sehr hohe Anforderungen an Studio-Mikrofone gestellt, was sie sehr teuer macht. Ein gutes Mikrofon zu bauen ist mindestens genau so schwer wie die Konstruktion eines guten Lautsprechers. Außerdem wird je nach Aufnahmesituation immer ein dafür  besonders gut geeignetes Mikro eingesetzt, es gibt also keine Mikrofone, die für alles geeignet sind.

Das Mikro erzeugt also eine Tonfrequenz-Wechselspannung, die proportional zum Schall ist. Diese Spannung wird in moderner Studiotechnik in ein digitales Signal umgewandelt, bearbeitet, z.B. auf eine CD gepresst, im CD-Player wieder ausgelesen und in ein analoges Signal zurückgewandelt, verstärkt und einem Lautsprecher zugeführt.

Wenn auf diesem Weg alles so gut wie unverändert bleibt, versetzt die Membran eines Lautsprechers die Luft in Schwingungen, die sich nicht davon unterscheiden sollten, als wenn  Whitney Houston mit Band im gleichen Raum musizieren würde.

Das wäre der Idealfall und es funktioniert schon ganz gut, aber nicht perfekt. Es entstehen immer Veränderungen des Signals, seien sie auch noch so klein, und auch ein zig-tausend Euro kostender Lautsprecher macht den Job nicht perfekt.

Ursachen:

Alles was schwingt, neigt dazu, mitzuschwingen, also in Resonanz zu geraten. Eine Lautsprechermembran, die die Luft in Schwingung versetzen soll, wäre ideal, wenn sie sich 0,0 Prozent verformen würde, aber das tut sie nicht. Sie verformt sich selbst immer ein kleines bisschen (die sogenannten Partialschwingungen einer Membran), bei einem guten Lautsprecher aber nur ganz wenig.

Das Lautsprechergehäuse ist das nächste Problem. Wäre an der Gehäuseoberfläche keine Vibration festzustellen, wäre es hervorragend...aber alle Gehäuse schwingen mehr oder weniger mit und verfälschen das abgestrahlte Signal. Außerdem hat ein Lautsprechergehäuse ebenfalls einen Resonanzfrequenz mit einem Grundton und sehr vielen Oberschwingungen. Diese Resonanzen müssen bekämpft werden (Dämmmaterial, optimale Gehäuseform usw.), je weniger, umso besser

An dieser Stelle höre ich mit der Auflistung aller Phänomene , die den Klang verändern, auf, denn es sind noch sehr viele, die ich dir erklären müsste.

Dafür, dass es diese Schwierigkeiten gibt, klingen sehr gute Lautsprecher aber tatsächlich hervorragend und mit äußerst geringer Verfälschung, die nur ein sehr geübtes Gehör wahrnimmt und die der erfahrene Lautsprecherentwickler manchmal sogar der Ursache zuordnen kann.

Wenn dich die anderen Ursachen, die eine Verfälschung hervorrufen können, wissen möchtest, dann melde dich, ich kann sie dir verständlich mit Beispielen erklären.

Grüße, Dalko

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Kommentar von darkhouse
29.10.2015, 09:20

Mir ist schleierhaft, wie man einer solchen Antwort ein "Down" drücken kann...

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Die Mikrofone können eine extrem hohe Bandbreite von Frequenzen (eigentlich so gut wie alle) aufnehmen. Für jede so kleine Membranbewegung wird elektrische Impulse generiert und wie du sicher weißt, sind elektrische Impulse unbeschreiblich winzig und können dementsprechend extrem dicht gruppieren.

Bildlich vorstellen musst so ungefähr, dass Umwandeln in atomaren Zustand stattfindet und daher auch jeden winzigen Bit erfassen kann.

Etwa so:

A, B, C, D, E, .... = normaler Ton"puls"

Die elektrische Übertragungen können aber noch mehr Informationen aufnehmen, weil die Kapazität vorhanden ist:

Für ein Ton"puls" A können noch "Unterpulse" A1, A2, A3, A4, etc. erfasst werden.

Die elektrische Ladungen können 'ne Menge anstellen. Das ist vergleichbar, wie wir auf ein winziger USB-Stick hunderte von GBytes speichern können.

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Kommentar von Sidyman
27.10.2015, 09:52

Also das bedeutet, wenn ich ein A singe und meine Freundin singt ein A dann singen wir beide zwar den gleichen Ton, aber wir erzeugen aufgrund unserer unterschiedlichen Resonanzräume unterschiedliche Untertöne die unsere Stimme jeweils individuell klingen lassen. Und all diese kleinen Untertöne kann die Membran aufnehmen und umwandeln in elektrische Impulse (beim Mikrofon), und der Lautsprecher dann wieder in Schall.

Hab ich's richtig verstanden? :D

P.S.: Ich dachte erst es hat was dann auch mit den Resonanzräumen in nem Lautsprecher zu tun.

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Einfach einmal das Physikbuch an der richtigen Stelle aufschlagen.

Ein Teilbereich heißt da Akustik, dort sollte Dir die Verarbeitung von Schallwellen in elektrische Impulse und deren Rückverwandlung in Schwingungen, erklärt werden.

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Entscheidend ist: Wenn du einen Ton singst, singst du nicht nur diesen einen Ton, sondern auch unzählige andere Töne (Oberschwingungen). Diese machen die Stimmfarbe aus. Die Oberschwingungen in den Tönen unterscheiden sich je nach Stimme des Menschen. Deshalb klingt die Stimme bei verschiedenen Menschen verschieden.

Mit einem Mikrofon können nicht nur die Grund- sondern auch die Oberschwingungen aufgenommen werden. Der Lautsprecher gibt dann ebenfalls die Oberschwingungen wieder. Dadurch klingen verschiedene Stimmen auch aus einem Lautsprecher verschieden.

Das ist übrigens auch der Grund, warum verschiedene Instrumente verschieden klingen, obwohl sie den gleichen Ton spielen.

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Kommentar von Sidyman
27.10.2015, 09:58

Hab deine Antwort zu spät gelesen;). Super danke jetzt hab ich's verstanden.

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Es geht darum, wie exakt die Frequenzen wiedergegeben werden. Ich verstehe deine Frage leider nicht ganz. Wenn die Frequenzen exakt wiedergegeben werden, klingt die Stimme natürlich genau gleich.

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Es liegt am Mikrofon wie gut die Stimme aufgenommen wird

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