Der Sound & Recording Studiomonitor-Test

In einem beispiellos angelegten Testverfahren deckt SOUND & RECORDING konstruktive Stärken und Schwächen durch umfangreiche Hörversuche und wegweisende Messtechnik auf: Wie tauglich sind die Lautsprecher für den Studioeinsatz?

Abhörlautsprechern kommt beim Recording eine zentrale Rolle zu: Sounds können nicht nur „auf Sicht” gestaltet, Mikrofone nicht nur nach Lehrbuch positioniert, Klangbearbeitungen nicht nur nach Skala vorgenommen werden. Nur über den Monitor erhält man die akustische Rückkopplung des kreativen Tuns, werden Grooves erfahrbar und Aufnahmefehler entdeckt. Kein Wunder, dass an ihn höchste Anforderungen gestellt werden, die aufgezeichneten akustischen Schwingungen mit höchstmöglicher Ehrlichkeit und Präzision ans Ohr des Musikers, Produzenten, Toningenieurs oder auch Kunden zu bringen. Unverzichtbar sind bei der Entwicklung eines Monitors daher Verständnis für die Bedürfnisse beim Recording und höchste Ingenieursfähigkeiten, die modernsten akustischen Erkenntnisse in ein mit heutigen Materialien produzierbares (und bezahlbares) Produkt umzusetzen. Erfindungsreichtum der Entwickler, Budget und mögliche Fertigungsverfahren setzen dabei die Rahmenbedingungen, ob und wie das Ziel erreicht wird.

SOUND & RECORDING geht den umgekehrten Weg bei dieser Testreihe: Die Monitore werden unter standardisierten, extrem anspruchsvollen, aber genau praxisgerechten Bedingungen gehört und dann in einer Art „Monitoring deconstructed” mit den gleichen (oder gar besseren) Tools auf Herz und Nieren geprüft. Als Ergebnis erhält man eine sehr detaillierte Analyse über Stärken und Schwächen eines Produkts und die (nie ganz vermeidbaren) Kompromisse, die bei seiner Gestaltung eingegangen wurden.

Testfeld

In dieser Testreihe werden kompakte Nearfield- Studio-Monitore betrachtet, unabhängig von deren Konzept (Koax, Breitbandchassis, 2-Wege-System, Kalottenhochtöner, Air- Motion-Transformer etc.). Es werden sowohl voll aktive Systeme wie auch Selfpowered- Lautsprecher mit passiver Weiche berücksichtigt. Ebenso spielt der Preis keine Rolle bei der Auswahl des Testfeldes. Einziges Kriterium soll die Größe der Lautsprecher, d. h. deren Außenabmessungen sein. Mit diesen Auswahlkriterien lassen sich auch sehr verschiedene Lautsprechertypen vergleichen und für den eigenen Einsatzbereich bewerten. Die große zugelassene Preisspanne soll zudem aufzeigen, wie sich eine Mehrinvestition in ein Modell der Profi-Oberklasse in akustische Gegenleistung auszahlt.

Alle Lautsprecher werden als Stereo-Sets getestet. Kombinationen mit Subwoofer finden in diesem Test keine Berücksichtigung. Auf Hörversuche mit Surround-Sound-Sets wird verzichtet, da unsere Erfahrung der letzten Jahre gezeigt hat, dass die einfache Stereo-Konfiguration im Hörtest das härtere und besser zu beurteilende Kriterium ist.

Bewertung

Die Bewertung des Testfeldes, das in unserm ersten Durchgang für die kommenden Ausgaben von SOUND & RECORDING aus zwölf Lautsprechermodellen bestand, fand unter den Gesichtspunkten „Höreindruck”, „Messwerte” und „Ausstattung/Allgemeines” statt. Unsere interne Gewichtung dabei war 55 % Messwerte, 35 % Höreindruck und 10 % Allgemeines. Nach allen Auswertungen zeigte sich dann außerdem eine weitgehende Korrelation zwischen der Bewertung des Höreindrucks und den entsprechenden Messwerten. Für die Bewertung des Höreindrucks wurde ein eigenes, studiorelevantes Standardverfahren entwickelt, das auch beim Hören der Monitore radikal die Stärken und Schwächen aufdeckt. In der Position „Allgemeines” fand primär die Ausstattung mit verschiedenen Eingängen, das Vorhandensein von Anpassungsfiltern für die Aufstellung, freien EQs und die Möglichkeit der Fernsteuerung Berücksichtigung.

Für die Einzelpositionen in der Rubrik „Messwerte” wurden die folgend erläuterten Parameter zu insgesamt elf gleich gewichteten Kriterien herangezogen. Die Messungen ermittelten wir unter „amtlichen” und professionellen Bedingungen, mit denen wir in den letzten Jahren Tausende von Messungen durchgeführt und interpretiert haben und die in der Branche als Quasi-Standard gelten. So kommt beispielsweise eine 1/4″-Kapsel von B&K des Typ 4135 zum Einsatz, sie ist schon alleine für die Messungen bis 40 kHz unverzichtbar.Wie empfindlich und kostspielig dieses Material ist, wird übrigens spätestens beim Blick in die extrem besorgten Gesichter der Messtechniker deutlich, wenn unbekannte Besucher, über deren feinmotorische Begabungen man sich noch im Unklaren ist, die Räume betreten …Weiter finden sich in der Messstrecke ein Preamp Falcon 2669 und ein Messverstärker B&K 2610. Vor und nach den Tests wurde die ganze Messkette außerdem mit einem B&K 4228 Pistonphon kalibriert. Als A/D- und D/AWandler für das Messsystem MF kam ein RME Multiface II (bei 96 kHz Abtastrate und 24 Bit Auflösung) zum Einsatz.

Frequenzgänge

Der Frequenzgang ist die wohl bekannteste und auch wichtigste Messung eines Lautsprechers. Fällt die Kurve zum Beispiel an den Rändern, also zu den tiefen und hohen Frequenzen hin, stark ab, dann wird der Lautsprecher dumpf und zu dünn klingen. Ein Anstieg bei den Höhen bedeutet dagegen einen unter Umständen schrillen oder aggressiven Klang. Eine Überhöhung der tiefen Frequenzen wird in gewissen Grenzen als angenehm fetter Klang empfunden, kann aber schnell zu einem lästigen Dröhnen werden. Die untere und obere Grenzfrequenz (also dort, wo der Pegel gegenüber einem Mittelwert um einen bestimmten Betrag abgefallen ist) sollte außerdem an die geplante Anwendung und das abzuhörende Programmmaterial angepasst sein. Die Grafiken sind so normiert, dass der Mittelwert der Kurve zwischen 100 Hz und 10 kHz genau 0 dB entspricht. Die –6 dB Eckfrequenzen können bei dieser Normierung direkt abgelesen werden. Alle Monitore wurden besonders weitreichend über den Frequenzbereich bis 48 kHz gemessen, sodass man sich auch einen Eindruck davon verschaffen kann, was der Lautsprecher mit Signalanteilen jenseits der 20 kHz macht, die ja zumindest bei DVD-Audio- oder SACD-Produktionen im Quellmaterial vorhanden sein können.

Ein wichtiges Augenmerk gilt auch den Welligkeiten im Frequenzgang, die so gering wie möglich sein sollten. Stechen in der Mitte einige Spitzen heraus, oder gibt es weit reichende Einbrüche, so kann dieses klanglich zu unschönen Verfärbungen führen. Die Welligkeit wird im Frequenzbereich zwischen 100 Hz und 10 kHz gemessen, und als Differenz zwischen dem höchsten Peak und dem tiefsten Einbruch berechnet.

Zur konkreten Beurteilung des Frequenzganges gibt es daher bei den Tests von SOUND & RECORDING zum einen die Kurve selber, zusätzlich die Eckwerte der oberen und unteren Eckfrequenz (bei –6 dB, also der Halbierung des Pegels) sowie einen weiteren Dezibel-Wert für die von uns festgestellte Welligkeit zwischen 100 Hz und 10 kHz. So und in ähnlicher Weise lässt sich der Frequenzgang, der im Idealfall möglichst gerade und weit ausgedehnt sein sollte, deuten: Der Lautsprecher muss das ihm elektrisch zugespielte Signal neutral in Schall umwandeln.

Unser Beispiel zeigt einen typischen Verlauf für einen Studiomonitor mit einer insgesamt relativ geraden Kurve ohne signifikante Tendenzen zur Bass-, Mitten- oder Höhenlastigkeit. Die –6 dB Eckfrequenzen liegen bei diesem Beispiel bei 40 Hz und 24 kHz.

Spektrogramme

Das Spektrogramm (auch Zerfallsspektren genannt) zeigt ebenfalls Frequenzgänge, aber dieses Mal in einer von „oben” beobachteten dreidimensionalen Darstellung mit einer zusätzlichen Zeitachse. Der Pegel wird im Spektrogramm als Farbverlauf über der Frequenz-Zeit-Ebene dargestellt. Über der Zeitachse lässt sich so in Abhängigkeit von der Frequenz das Ausschwingverhalten eines Monitors beurteilen. Dieses sollte so kurz und gleichmäßig wie möglich sein. Aus dem Diagramm herauslaufende Nasen oder Gebirgszüge weisen auf Resonanzen hin, die den Klang mehr oder weniger stark verfälschen können: Ein Lautsprecher ist kein Musikinstrument, bei dem diese Resonanzen gewollt sind, sondern ein Wandler, der elektrische Signale unverfälscht in Schall umsetzen soll. Es gilt demnach darauf zu achten, dass in einem solchen Zerfallsspektrum möglichst wenige nachschwingende Resonanzen zu erkennen sind. Bei tiefen Frequenzen unterhalb von 100 Hz ist allerdings häufig ein sehr breites Nachschwingen zu beobachten, was darauf zurückgeht, dass der Lautsprecher selber zusammen mit seinem Gehäuse auch ein Resonator ist, der auf seiner Resonanzfrequenz nachschwingt. Dies ist aber leider unvermeidlich und muss so erst einmal grundsätzlich hingenommen werden.

Interessant wird es dagegen bei den mittleren Frequenzen, bei denen nachschwingende Resonanzen besonders schnell zu unschönen Verfärbungen des Klangs führen können, die im normalen Frequenzgang erst einmal nicht erkennbar sind. Hier ist also ganz besonders auf ein sauberes und schnelles Ausschwingen zu achten.

Bei den höchsten Frequenzen jenseits der 10 kHz sind bei vielen Lautsprechern feine Resonanzen zu sehen, die damit zusammenhängen, dass die Membran des Hochtöners nicht mehr als eine Einheit schwingt, sondern Partialschwingungen ausbildet. Unsaubere oder aggressive Höhen stehen häufig mit solchen Partialschwingungen in direktem Zusammenhang. Das Beispiel zeigt ein Spektrogramm mit einer deutlichen Resonanz bei 600 Hz und einer etwas kleineren bei 1 kHz. Der Hochtöner verhält sich vorbildlich und läuft bis zur Darstellungsgrenze von 40 kHz sauber durch. Knapp unterhalb von 50 Hz ist das lange Nachschwingen des Bassreflexresonators zu erkennen.

Maximal möglicher Abhörpegel

Die Maximalpegelmessung gehört mit zu den schwierigsten Kriterien bei der Prüfung eines Lautsprechers. Die resultierende Kurve gibt an, welchen Schalldruck ein Lautsprecher in 1 m Entfernung zu erzeugen vermag, ohne dabei einen definierten Verzerrungsgrenzwert zu überschreiten. Für die Tests von SOUND & RECORDING wurden die Kriterien recht streng und anspruchsvoll gesetzt. Für den Frequenzbereich von 50 Hz bis 10 kHz wurde einmal der maximal mögliche Pegel bei höchstens 3 % Verzerrungen bestimmt (rote Kurve). In einer zweiten Messreihe wurden die Werte für maximal 10 % Verzerrungen gemessen (blaue Kurve). Dies aber nur von 50 Hz bis 150 Hz, da sich Verzerrungen im Bassbereich weniger kritisch bemerkbar machen und dort höhere Werte akzeptiert werden können. Aus beiden Kurven werden als Mittelwerte der logarithmischen Darstellung in dB-Werten die maximale Nutzlautstärke zwischen 100 Hz und 10 kHz bei 3 % Verzerrungen und die Basstauglichkeit von 50 Hz bis 100 Hz bei 10 % Verzerrungen gewonnen. Da auch hier nicht nur der Mittelwert wichtig ist, sondern auch ein gleichmäßiger Verlauf ohne lokale Schwachstellen, wird auch noch die Schwankungsbreite bestimmt und bewertet.

Für den Beispiellautsprecher ergeben sich nach dieser Auswertemethode Werte für die maximale Nutzlautstärke von 103,3 dB und für die Basstauglichkeit von exakt 100 dB. Die Schwankungsbreite der 3 %-Kurve liegt bei 13,8 dB. Diese Werte liegen im oberen Drittel des gesamten Testfeldes der nächsten Ausgaben von SOUND & RECORDING.

Räumliche Abstrahlung

Die Directivity beschreibt das räumliche Abstrahlverhalten eines Lautsprechers. Eine (in der Realität nicht existierende) ideale Punktquelle würde den Schall ja für alle Frequenzen in alle Richtungen rundum gleich abstrahlen. Ein Lautsprecher zeigt dagegen immer ein mehr oder weniger ausgeprägtes Richtverhalten, das zudem auch noch sehr stark frequenzabhängig ist. Geht man um einen Lautsprecher herum oder bewegt sich vor ihm, fällt natürlich sofort auf, dass die mittleren und hohen Frequenzen bevorzugt nach vorne abgestrahlt werden, die tiefen Frequenzen aber rundum vorhanden sind. Je nach Verwendung eines Lautsprechers wünscht man sich auch ein bestimmtes Richtverhalten, womit z. B. ein definierter Raumbereich abgedeckt oder ausgeblendet werden soll. Zu unterscheiden ist zwischen dem horizontalen und dem vertikalen Abstrahlwinkel, die (beabsichtigt oder auch konstruktiv bedingt) sehr unterschiedlich ausfallen können. Für Abhörmonitore sind die Erwartungen von der konkreten Aufstellung und Umgebung abhängig. Einerseits wünscht man sich einen relativ breiten horizontalen Abstrahlwinkel bis zu den höchsten Frequenzen, um auch an nicht exakt mittigen Plätzen (z. B. bei sehr breiten Pulten) noch eine gute Wiedergabe zu erzielen, andererseits möchte man aber auch vermeiden, dass um die Abhörposition herum stehende Geräte störende Reflexionen verursachen – was wiederum ein enges Abstrahlverhalten erfordern würde. In der vertikalen Ebene ist ein eher engerer Abstrahlwinkel von Vorteil, um Reflexionen von der Mischpultoberfläche in Grenzen zu halten.

SOUND & RECORDING stellt das Richtverhalten in Isobarenkurven dar, die durch ihre Farbe anzeigen, wie weit der Pegel gegenüber dem Wert auf der Mittelachse abgefallen ist. In den Diagrammen zeigt die x-Achse die Frequenz und die y-Achse den Winkel an. Der als Abstrahlwinkel angegebene Wert bezieht sich auf eine Halbierung des Pegels (–6 dB) gegenüber dem Wert auf der Mittelachse und ist als farblicher Übergang von dunkelgrün auf hellblau in den Isobaren zu erkennen. Das Isobarenbild eines typischen Monitors sieht so aus, dass bei den tiefen Frequenzen eine sehr breite Abstrahlung erfolgt, dann eine zunehmende Einschnürung einsetzt und die Isobaren ab einer bestimmten Frequenz beginnen, in einen (mehr oder weniger) geraden Verlauf überzugehen. Für den zuletzt genannten Bereich liest man dann den mittleren Abstrahlwinkel ab und gibt diesen als nominellen Öffnungswinkel für den Monitor an. Eine solche Messung wird für die horizontale und die vertikale Ebene gemacht.

Ob ein Abstrahlwinkel nun gut oder schlecht ist, kann nicht so einfach gesagt werden, da es primär darauf ankommt, dass er zum Einsatzort und zu den Randbedingungen passt. Ein weiterer sehr wichtiger Maßstab für die Bewertung der Directivity ist daher die Gleichmäßigkeit, mit der ein Abstrahlwinkel eingehalten wird. Starke Schwankungen in den Isobaren führen zu einem ungleichmäßigen Klangbild, je nach dem wo man sich vor einem Monitor befindet. Das sollte natürlich vermieden werden. Ebenso führt ein ungleichmäßiges Abstrahlverhalten dazu, dass der umgebende Raum frequenzabhängig mal mehr oder weniger mit einbezogen wird.

In der Bewertung des Abstrahlverhaltens werden aus den Isobarenlinien oberhalb von 1 kHz ein Mittelwert und die Standardabweichung berechnet. Die Standardabweichung könnte anschaulich auch als mittlere Schwankungsbreite interpretiert werden und sollte unabhängig vom Mittelwert möglichst gering sein. Neben den Isobaren-Diagrammen wird daher in der Messwerteübersicht die horizontale und die vertikale Standardabweichung für den Frequenzbereich von 100 Hz bis 10 kHz angegeben. Prinzipbedingt fällt die Standardabweichung bei einem klassischen 2-Wege-Monitor mit übereinander angeordneten Hoch- und Tieftönern in der vertikalen Ebene durch störende Interferenzeffekte besonders groß aus.

Paarabweichung und Störpegel

Neben den bereits erläuterten Parametern haben wir zwei weitere wichtige Werte ermittelt, die mit zusätzlichen Messungen in Verbindung stehen: Die Paarabweichung beschreibt die größte Abweichung zwischen zwei Boxen eines Pärchens im Frequenzbereich zwischen 100 Hz und 10 kHz. Damit kleine Peaks und Interferenzen nicht zu unsinnigen Angaben führen, wird die Differenzkurve der beiden Lautsprecher vor der Auswertung mit 1/3-Oktave Bandbreite geglättet. Im Testfeld unserer ersten zwölf Monitore reichten die Werte von niedrigen 0,5 dB bis zu 3 dB. Insgesamt schnitten die meisten Lautsprecher erfreulich gut ab, d. h. mit Werten unter 1,5 dB.

Den vom Monitor selbst erzeugten und abgestrahlten Störpegel haben wir in 10 cm Entfernung vor dem Hochtöner des Monitors gemessen und als A-bewerteten Schalldruck angegeben. Der Wert für 1 m Entfernung unter Freifeldbedingungen lässt sich daraus übrigens einfach durch das Abziehen von 20 dB errechnen. Beispiel: Ein Lautsprecher, der 26 dBA Störpegel in 10 cm Entfernung erzeugt, kommt in 1 m Abstand auf 6 dBA. Das wären 6 dB über der absoluten Hörschwelle in einer völlig ruhigen Umgebung – das wäre in einer ruhigen Studioumgebung so gerade noch hörbar. Die Werte im Testfeld reichten von extrem guten 18,8 dBA in 10 cm Entfernung bis zu eher bedenklichen 30,8 dBA, die vermutlich nicht mehr von allen Tonschaffenden akzeptiert werden.

Besonders kritisch: der Hörtest

Der Hörtest ist zweifelsohne das schwierigste Kapitel bei der Monitorauswahl. Es beginnt mit den Randbedingungen, dem akustischen Umfeld, den zuspielenden Geräten und endet mit der Auswahl des Musikmaterials. Im Vorfeld dieses Tests haben wir intensive Diskussionen über die teilweise sehr kontroversen Ansätze mit erfahrenen Studiobauern und Lautsprecherentwicklern geführt, die in das weitere Vorgehen von SOUND & RECORDING eingeflossen sind.

Zunächst zu den räumlichen Bedingungen. Alle Lautsprecher wurden als Stereo-Setups in 2 m Abstand gehört. Es wurde dabei ein typischer Aufbau mit einer Pultoberfläche und einer Lautsprecherposition in Ohrhöhe gewählt. Seitlich des Hörerplatzes befanden sich noch diverse Sideracks, um der Umgebung eines durchschnittlichen Studios recht nahe zu kommen. Das je nach Einsatzort stark differierende weitere akustische Umfeld und die Raumakustik lassen sich aber nur schwer exemplarisch darstellen und dann übertragen. Daher wurde der Entschluss gefasst, darauf gänzlich zu verzichten und nicht in unserem Hörraum zu arbeiten, sondern eine völlig neutrale (und extrem analytische) Umgebung zu wählen. Diese fand sich im großen reflexionsarmen Messraum, der auch für die Messung der Lautsprecher benutzt wurde. Es handelt sich hier um einen netto ca. 10 × 6 × 5 m großen Halbraum.

Alle Lautsprecher wurden penibel auf einen Pegel von 85 dB am Hörerplatz eingepegelt und anschließend mit einer immer gleichen Auswahl von zehn kritischen, bewährten Musikstücken und Signalen abgehört. Zum Abschluss wurde der Pegel dann um 10 dB erhöht und ein bestimmtes besonders kritisches Signal nochmals abgehört, um insbesondere Störungen durch Strömungsgeräusche der Tunnel, Verzerrungen durch große Auslenkungen u. ä. besser beurteilen zu können. Die Testhörer füllten dabei eine Liste mit sieben Kriterien aus, aus denen die Punkteverteilung berechnet wurde. Die Kriterien sind:

• Neutralität
• Pegelfestigkeit
• Basspegelfestigkeit
• räumliche Abbildung
• Basswiedergabe
• Mittenwiedergabe
• Höhenwiedergabe

Die Gunst der Stunde und die Anwesenheit der vielen verschiedenen Lautsprecher nutzend, wurden übrigens von allen Systemen auch noch – bisher nicht berücksichtigte – Messungen mit einem Kunstkopf am Hörerplatz gemacht. Die hierbei zu erkennenden Unterschiede deuten in unseren ersten Auswertungen bereits an, dass Kunstkopfmessungen am Hörerplatz eine ganze Reihe zusätzlicher Auswertemöglichkeiten und Bewertungskriterien liefern. Hierzu mehr zu einem späteren Zeitpunkt, wenn genauere und vollständige Auswertungen der Analysen vorliegen. Als Zuspielgeräte für die Lautsprecher wurde ein CD-Laufwerk C.E.C.TL5100 über den D/A-Wandler Benchmark DAC1 verwendet. Zur Kontrolle und für zwischenzeitliche Referenzen standen zudem zwei Kopfhörer STAX Lambda-Pro zu Verfügung. In dieser Ausgabe von SOUND & RECORDING präsentieren wir die Testergebnisse der ersten vier Monitor-Modelle. In einer Serie werden die Ergebnisse der weiteren Testkandidaten in den folgenden Ausgaben von SOUND & RECORDING veröffentlicht.