Avantgarde Acoustic Uno XD Messungen

Avantgarde Acoustic Uno XD Messungen

Avantgarde Acoustic Uno, Duo, Trio

Avantgarde Acoustic aus dem Odenwald hat sich von Beginn an auf die Entwicklung und Fertigung hochwertiger Hornlautsprecher spezialisiert. Inhaber und Geschäftsführer Holger Fromme setzt dabei nach eigenen Worten auf „multisensuelles Design“. Abgesehen vom olfaktorischen Teil des Multisensuellen – die Testmodelle verhielten sich hier neutral – zeigt die Produktpalette von Avantgarde Acoustic klar und deutlich, was damit gemeint ist: beeindruckende Hörner, in höchster handwerklicher Qualität gefertigt und mit edlen Komponenten bestückt. Einem Lautsprecher von Avantgarde Acoustic sieht man an, wofür er gebaut wurde, nichts wird versteckt oder möglichst diskret verpackt. Es geht um dynamische und hochwertige Musikwiedergabe, und das darf bzw. soll man auch optisch erkennen.

Unlängst schaffte es das größte Modell der Manufaktur sogar als Nebendarsteller bis in den Frankfurter Tatort, wo ein hipper Jungunternehmer aus der IT-Branche dem ehrfürchtig staunenden Kommissar Brix seine Avantgarde Acoustic Trio vorführte. Geschicktes Product-Placement? Sicherlich auch das, aber kann man edles HiFi in einem Film besser darstellen als mit markantem Design?

Zum hohen Qualitätsanspruch von Avantgarde Acoustic gehört neben gutem Handwerk auch eine gewisse Produktkonstanz, die heute in vielen Branchen abhandengekommen zu sein scheint. Das beruhigende Gefühl, eine „Anschaffung fürs Leben“ getätigt zu haben, wird dem Käufer nur noch selten gegeben. Und mit dem Einzug der Digitalisierung in allen Bereichen geht der Werteverfall der Produkte umgekehrt proportional zum technischen Fortschritt einher. Das betrifft die Audiotechnik ebenso wie die Fotografie oder andere Bereiche des täglichen Lebens.

Der Lautsprecher als solcher wurde von dieser Entwicklung bislang nur ansatzweise tangiert – zum Glück. Als Wandler zwischen den Welten, der elektrischen und der akustischen, ist bei Lautsprechern das grundsätzliche Prinzip unverändert geblieben. Klar, die eingesetzten Materialien haben sich geändert und teilweise verbessert, die Entwicklungswerkzeuge machten riesige Fortschritte – trotzdem wurden auch schon vor 40 Jahren Lautsprecher gebaut, die kaum den Vergleich mit aktuellen Modellen zu scheuen brauchen. Legendäre Chassis von Tannoy, Altec, JBL, EV und vielen mehr genießen heute nicht ohne Grund einen gewissen Kultstatus.

Zurück zu Avantgarde Acoustic. Auffällig ist eine fast schon extreme Konstanz im Produktprogramm. Die Modelle Uno, Duo und Trio werden bereits seit über 25 Jahren gebaut. Änderungen bei Treibern und Bauteilen hat es natürlich gegeben, das Konzept jedoch blieb unangetastet. Vor einigen Jahren wurde das Portfolio noch um die vollaktive – und für Avantgarde Acoustic eher kleine – Zero 1 ergänzt, die sich nicht zuletzt auch aufgrund ihres Preises zum Verkaufsschlager entwickelte. Potenzielle Käufer, die sich zuvor noch durch Preis und/oder Größe vom Kauf einer Avantgarde Acoustic abhalten ließen, können sich mit der Zero 1 ihren lang gehegten Wunsch leichter erfüllen.

Aktuell zum Test gestellt wurde das Modell Uno in der Version XD mit erneuerter Elektronik. Die Treiberbestückung der Uno XD umfasst zwei 10″-Tieftöner als Direktstrahler, ein großes Mitteltonhorn und ein Hochtonhorn. Ähnlich aufgebaut sind die etwas größeren Duo-Modelle mit zwei oder vier 12″-Treibern im Bass und einem noch kräftigeren Mitteltontreiber mit AlNiCo-Magnet. Das Topmodell Trio schließlich bietet ein durchgängiges Hornkonzept mit drei großen Hörnern und einem riesigen Basshorn als viertem Weg (siehe FIDELITY Nr. 30). Alle Avantgarde-Acoustic-Modelle verfolgen in ihrer jeweiligen Größenklasse konsequent und so weit wie möglich den Gedanken des Hornlautsprechers. Schauen wir uns dazu jetzt etwas näher die Uno XD an, denn hier gibt es einige Besonderheiten zu entdecken.

Aktiv, passiv oder beides?

Ein erster unvoreingenommener Blick auf die Uno XD lässt zunächst Fragen aufkommen. Es gibt Lautsprecher-Anschlussklemmen am Gehäuse des Mitteltontreibers, ein Endstufenmodul mit DSP, ebenfalls mit Lautsprecheranschlüssen, und auch noch symmetrische Line-Pegel-Eingänge mit XLR-Buchsen. Wie passt das alles zusammen?

Am besten erklärt sich das Konzept „aus der Mitte heraus“. Das große Mitteltonhorn deckt einen Frequenzbereich von 300 bis 2000 Hz ab. Als Antrieb wird ein kräftiger 13-cm-Konustreiber eingesetzt, der als Fullrange-tauglich gelten kann. Die Bandbreite dieser Einheit aus Horn und Treiber wird primär durch das Horn und dessen untere Eckfrequenz definiert. Für das Horn als akustischen Wellenleiter bestimmt sich die untere Eckfrequenz über die Parameter Länge, Mund- und Halsöffnungen sowie das Wuchsmaß. Unterhalb dieser Eckfrequenz verhält sich das Horn wie ein akustisches Hochpassfilter. Zusammen mit dem Hochpassverhalten des Treibers entsteht so ein Hochpassfilter 3. Ordnung. Am oberen Ende des Übertragungsbereiches zeigt der Treiber einen gewissen Pegelabfall, der durch eine spezielle akustische Filterkammer zwischen Treiber und Horn noch verstärkt wird. Die Kammer wirkt dabei als akustischer Tiefpass. Diese auch von klassischen Basshörnern bekannte Konstruktion wurde bei Avantgarde Acoustic für das Mitteltonhorn der Uno XD optimiert. Über alles betrachtet agiert das Mitteltonhorn so als eine Art Bandpass für den Frequenzbereich von 300 Hz bis 2 kHz.

Traut man dem Treiber die Belastung zu, dann kann man auf eine weitere elektrische Hoch- und Tiefpassfilterung verzichten und weitere Wege als Erweiterung des Übertragungsbereiches einfach dazuschalten. Da der Mitteltöner sehr laut ist und somit nur wenig Leistung benötigt und der Treiber zudem auf ein kleines geschlossenes Volumen arbeitet, womit große Membranauslenkungen vermieden werden, ist das an dieser Stelle ein gangbarer Weg. Hochtöner und Tieftöner werden dann passend dazu mit elektrischen Hoch- und Tiefpassfiltern angekoppelt.

Für den Hochtöner gestaltet sich das recht einfach. Der Hochpass 2. Ordnung ist passiv mit einer Spule und einem Kondensator aufgebaut und steigt damit im Amplitudenverlauf passend bei 2 kHz ins Geschehen ein. Für den Tieftöner ist die Sache etwas komplizierter. Die Sensitivity ist hier im Vergleich zu den beiden Hörnern deutlich niedriger. Wollte man alle drei Wege zusammen an einem Verstärker betreiben, dann müssten der Mittel- und Hochtonweg über Vorwiderstände kräftig bedämpft werden. Genau das möchte man aber nicht. Die Tieftöner erhalten daher eine eigene starke Endstufe mit ca. 1000 W Leistung, die ihr Eingangssignal vom Lautsprechersignal der beiden anderen Wege abgreift. Im Signalweg befindet sich ein Übertrager, der für eine saubere galvanische Trennung sorgt und Brummprobleme vermeidet. Für die Filterung des Tieftöners wird ein integriertes DSP-System eingesetzt, in dem bei Bedarf auch noch Filter zur Kompensation von Frequenzgangschwankungen durch Raummoden eingesetzt werden können.

Soweit das Funktionsprinzip der Avantgarde Acoustic Uno XD. Etwas anders könnte man es auch so beschreiben, dass ein Lautsprecher mit einem sehr lauten Mittel- und Hochtöner mit einem Tieftöner ergänzt wird, dessen Sensitivity durch die eigene Endstufe aktiv erhöht wird. Der Lautsprecher kann so auch mit kleinen Verstärkern passend zur Sensitivity der Hörner gut betrieben werden.

Der pure Lautsprecher

Kommen wir zu den Messergebnissen. Zunächst wurden hier die drei Wege separat und ohne jegliche Elektronik gemessen. Die zugehörigen Impedanzkurven aus Abb. 1 liefern schon erste interessante Ergebnisse. Die beiden parallel geschalteten 8-Ω-Tieftöner arbeiten auf ein geschlossenes Gehäuse bei einer Resonanzfrequenz von 65 Hz. Der Mitteltöner ist ein 16-Ω-System mit einer Grundresonanz bei 89 Hz, der Hochtöner wiederum ein 8-Ω-Treiber, dessen Impedanzverlauf hier mit und ohne vorgeschalteten passiven Filter abgebildet ist.

Abb. 2 zeigt die zugehörigen, ebenfalls noch ohne Elektronik gemessenen Frequenzgänge. Alle Kurven beziehen sich auf eine Klemmenspannung von 2,83 V, entsprechend 1 W an 8 Ω. Möchte man daraus die übliche 1-W/1-m-Sensitivity ableiten, dann liegt diese für den 4-Ω-Tieftöner 3 dB niedriger und für den 16-Ω-Mitteltöner 3 dB höher. Wie die Kurven zeigen, passen die Verläufe des Mitteltöners und des Hochtöners mit dem zugehörigen passiven Hochpassfilter bereits gut zusammen. Die Tieftöner fallen dann vor allem zu den tieferen Frequenzen hin deutlich ab.

Dieser Pegelabfall wird durch das aktive Filter zusammen mit der Endstufe kompensiert. Abb. 3 zeigt dazu die Filtermessungen für alle drei Wege. Der Tieftonweg wird mit der tatsächlichen Verstärkung inklusive der nachfolgenden Endstufe gezeigt. Bei 300 Hz liegt die Verstärkung bei 0 dB und steigt dann bis auf +21 dB knapp unter 30 Hz an. Zur Verdeutlichung: +21 dB bedeutet die 125-fache Leistung, womit spätestens jetzt klar wird, wofür die 1000-Watt-Endstufe der Tieftöner benötigt wird.
Ebenfalls in Abb. 3 findet sich noch die Filterkurve des passiven Hochpassfilters für den Hochtöner. Auch hier gibt es noch eine kleine Spezialität: Neben einer Flachdrahtspule kommt für das passive Filter noch ein spezieller bipolarer Kondensator zum Einsatz, der mit einer hohen Gleichspannung über seine Mittelanzapfung vorgespannt wird, womit Verzerrungen im Nulldurchgang verringert werden. Die Gleichspannung wird mit Hilfe einer Spannungskaskade aus dem Audiosignal erzeugt. Um Rückwirkungen zu vermeiden, ist die Kaskade über einen relativ hochohmigen Übertrager angekoppelt. Das Verfahren wird bei Avantgarde Acoustic als CPC (Capacitor Polarisation Circuit) bezeichnet.

Betrachtet man die drei Wege inklusive ihrer Filter und der Endstufe für den Tieftöner, dann stellen sich Verläufe entsprechend Abb. 4 ein. Zu erkennen ist ein Dreiwege-System mit Trennfrequenzen bei ca. 300 Hz und 2 kHz mit ausgeglichenen Pegelverhältnissen.

Addiert man die drei Wege auf, dann entsteht daraus eine Summenfunktion entsprechend Abb. 5. Die Addition in den Übergangsbereichen gelingt dabei nicht ganz perfekt. Wie sich aus Abb. 6 ableiten lässt, liegt die Ursache in den Phasengängen. Im Bereich der Übergänge sollte die Phase der betroffenen Wege möglichst weit deckend verlaufen. Zwischen Tief- und Mitteltöner passt es ab 300 Hz aufwärts gut, darunter laufen die Phasen jedoch auseinander. Mittel und Hochtöner liegen bei 2 kHz in der Phase ca. 100° auseinander, sodass es auch hier zu einer nicht ganz perfekten Addition kommt. Da der Phasenversatz auch durch die geometrischen Positionen der Wege zueinander bedingt ist, muss man – bei gleichzeitigem Wunsch einer möglichst minimalistischen passiven Weiche – dieses kleine Handicap in Kauf nehmen.

Das zeitliche Zusammenspiel der drei Wege spiegelt sich auch in der Sprungantwort in Abb. 7 wider. Die drei Wege separieren sich deutlich.

Spektrogramm

Das Spektrogramm liefert wichtige Zusatzinformationen zum Frequenzgang, ob z. B. Einbrüche im Verlauf ihre Ursache in Resonanzen haben. Für die Berechnung des Spektrogramms wird ein kurzes Zeitfenster über die Impulsantwort geschoben und Schritt für Schritt via FFT in den Frequenzbereich transformiert. Entsprechend diesen Schritten im Zeitbereich werden dann die Frequenzgänge nebeneinander aufgetragen. Der Pegel wird dazu über die Farbe dargestellt. Mögliche Resonanzen sind so im Spektrogramm als Ausläufer über der Zeitachse gut zu erkennen.
Für die Uno XD mit zwei Hornsystemen könnte man hier einige Problemstellen erwarten, wenn man Hornskeptikern glauben will oder sich die Spektrogramme des einen oder anderen Hornlautsprechers ins Gedächtnis ruft. Dem ist jedoch nicht so. Die Uno XD zeigt sich im Spektrogramm weitgehend gutmütig. Natürlich gibt es einige Resonanzstellen, und das Bild insgesamt erreicht auch nicht die Perfektion eines Studiomonitors. Dafür stößt die Uno XD in Pegelregionen vor, die sonst nur großen Kino- und PA-Systemen vorbehalten sind.

Eine oft nicht beachtete, dennoch wichtige Messung betrifft die Paargleichheit der Lautsprecher eines Stereosystems. Nur wenn diese hinreichend gut ausfällt, gelingt dem Lautsprecher auch eine präzise und stabile Quellenabbildung.
Abb. 9 zeigt dazu die Differenzfunktion der beiden Uno XD. Bedingt durch die Größe der Lautsprecher und einiger Interferenzeffekte in den Übergangsbereichen ist die Messung nicht ganz unproblematisch. Geglättet mit ⅓ Oktave liegt der Wert bei akzeptablen maximal 1,45 dB.

Die beiden Isobarendiagramme aus Abb. 10 und Abb. 11 bilden das räumliche Abstrahlverhalten des Lautsprechers für die horizontale und vertikale Ebene ab. Mit etwas Aufwand gelang es, die Uno XD auf der Drehvorrichtung stabil zu platzieren. Der Abstrahlwinkel fällt erwartungsgemäß recht eng aus, was den Lautsprecher für schwierige raumakustische Verhältnisse prädestiniert. Wichtig in diesem Zusammenhang ist auch der über einen möglichst weiten Frequenzbereich konstante Verlauf der Isobaren. Dank der durchaus stattlichen Abmessungen des Mitteltonhornes kann man bei der Uno XD schon ab 400 Hz aufwärts von einem weitgehend konstant engem Abstrahlverhalten sprechen. Die Vorzüge liegen auf der Hand, da durch das konstant enge Abstrahlverhalten über einen weiten Frequenzbereich ein günstiges Verhältnis zwischen Direkt- und Diffusfeldanteilen im Raum entsteht.

Geht es um große Hornlautsprecher, ist die Assoziation einer besonders dynamischen Wiedergabe nicht weit. Um kurze Signalspitzen, die in der Musik die Dynamik ausmachen, umkomprimiert wiederzugeben, sind Lautsprecher mit einer hohen Sensitivity und auch entsprechende Verstärkerleistungen erforderlich. Möchte man in 4 m Abstand einen typischen Mittlungspegel von 85 dBA erreichen, dann liegen die Spitzenpegel bereits in einer Größenordnung von 100 dB und mehr. Bezieht man den Wert auf eine Entfernung von 1 m, dann sind das schon 112 dB. Für einen Lautsprecher mit einer Sensitivity von 100 dB wird dafür eine Verstärkerleistung von knappen 20 W benötigt, die auch von Röhrenendstufen locker aufgebracht werden. Hat der Lautsprecher jedoch eine eher HiFi-typische Sensitivity von 85 dB 1 W/1 m, so liegt die dafür notwendige Verstärkerleistung schon bei 500 W. Der eine oder andere Verstärker muss da bereits passen – und der Lautsprecher selbst unter Umständen auch.

Betrachten wir das Thema aus messtechnischer Sicht, dann zeigt zunächst Abb. 12 die für höchstens 3 % und 10 % Verzerrungen erreichbaren Pegelwerte für eine Messung mit Sinusburst-Signalen. Für den Mittel- und Hochtöner wird der Pegel durch das für die Messungen eingestellte Leistungslimit von 50 W begrenzt. Unterhalb von 250 Hz werden dann auch die 10 % Verzerrungen erreicht, da hier die Tieftöner in ihrer Auslenkung gefordert sind, was unweigerlich bei höheren Pegeln zu Verzerrungen führt. Bei 50 Hz werden noch 106 dB erreicht, wobei die Tieftontreiber an ihre Grenzen stoßen.
Für den alltäglichen Betrieb mit einem Musik- oder Sprachsignal ist es jedoch manchmal schwierig, aus dieser Art der Messung direkte Rückschlüsse auf die erreichbaren Pegelwerte zu ziehen, da bei Signalen mit Crestfaktoren von 10 bis 20 dB immer der Spitzenwert der limitierende Faktor ist, und nicht der Mittelwert der Leistung. Für die Praxis aussagekräftiger ist daher die Messung mit einem Multitonsignal. Die Basis des Anregungssignals besteht aus 60 Sinussignalen mit Zufallsphase, deren spektrale Gewichtung beliebig eingestellt werden kann. Für die in Abb. 3 und Abb. 14 dargestellte Messung wurde eine Gewichtung entsprechend eines mittleren Musiksignals (grüne Kurve) gewählt. Der Crestfaktor des so synthetisierten Messsignals, der das Verhältnis vom Spitzenwert zum Effektivwert beschreibt, liegt bei praxisgerechten 12 dB. Im Unterschied zu einer Messung mit einem einfachen Pink-Noise-Signal erlaubt diese Messmethode auch eine Auswertung der Verzerrungsanteile im Messsignal. Um den Verzerrungsanteil zu bestimmen, werden alle Spektrallinien aufaddiert, die nicht im Anregungssignal vorhanden sind, die also als harmonische Verzerrungen oder auch als Intermodulationsverzerrungen hinzugekommen sind.
Wichtig ist es, dabei zu beachten, die Frequenzen des Anregungssignals so zu generieren, dass sie nicht mit den harmonischen Verzerrungsanteilen zusammenfallen, da sie sonst nicht mehr ausgewertet werden könnten. Bei dieser Art der Messung wird der Pegel so lange erhöht, bis der Gesamtverzerrungsanteil einen bestimmten Grenzwert erreicht, der für Abb. 13 bei 3 % und für Abb. 14 bei 10 % festgelegt wurde. Unter diesen Bedingungen erreichte die Uno XD für ein typisches Musikspektrum nach EIA-426B (bezogen auf 1 m Entfernung im Freifeld unter Vollraumbedingungen bei höchstens 3 % Verzerrungen) einen Spitzenpegel von 113 dB. Der Mittlungspegel lag linear bewertet bei 101 dB, mit A-Bewertung bei 98 dB. Umgerechnet auf 4 m (−12 dB) sind das 86 dBA. Lässt man anstatt der 3 % dann doch 10 % Gesamtverzerrungen zu, steigen die erreichbaren Werte um weitere 9 dB an. Es gibt somit noch reichlich Reserven für kräftige Signalspitzen und/oder größere Hörentfernungen. Und da kaum jemand unter reflexionsfreien Vollraumbedingungen hören wird, kommt natürlich noch ein Zugewinn an Pegel durch die Aufstellung am Boden und durch das Diffusfeld im Raum dazu.

Fazit

Mit der XD-Variante bietet Avantgarde Acoustic eine überarbeitete Version seines Modells Uno an. Die mit je einem großen Mittel- und Hochtonhorn und zwei 10″-Tieftönern als Direktstrahler bestückte Box bietet mit ihrer teilaktiven Betriebsart eine interessante Kombination für den Betrieb auch an kleineren Verstärkern an, die für die Hörner hinreichend Leistung zur Verfügung stellen können, für die Tieftöner bei adäquaten Pegeln jedoch zu schwach sind. Im Messlabor glänzt die Uno XD mit einem ausgeglichenen Frequenzgang, durch ein kontrolliertes Abstrahlverhalten und Verzerrungsarmut auch bei höchsten Pegeln. Unabhängig davon erhält man mit der Uno XD eine handwerkliche Glanzleistung, die rundherum und bis ins Detail hochwertige Qualität ausstrahlt. Wer die Kosten in der Fertigung und Entwicklung eines solchen Lautsprechers abzuschätzen weiß und die üblichen Spannen vom Hersteller bis zum Endkunden kennt, erlebt auch final noch eine mehr als angenehme Überraschung: Der Preis der Uno XD liegt bei 21 900 Euro für ein Pärchen.

Das Messlabor

Alle Messungen werden mit dem PC-basierten Messsystem „Monkey Forest“ mit einer Auflösung von 1 Hz oder kleiner bei einer Abtastrate von 96 kHz durchgeführt. Als Messmikrofon wird eine Brüel-&-Kjær-Kondensatorkapsel Typ 4939 (Membrandurchmesser ¼ Zoll) zusammen mit einem 2670er-Impedanzwandler eingesetzt. In Verbindung mit einer Kompensationsdatei erlaubt diese Kombination präzise Messungen bis 40 kHz. Verstärkt werden die Signale des Messmikrofons mit einem B&K-Messverstärker Typ 2610, bevor sie von einem hochpräzisen 24-bit/96-kHz-Messfrontend für die Messsoftware zugänglich gemacht werden. Auf der Ausgangsseite stehen zwei kleine Messverstärker mit 20 Watt Leistung für die Standardmessung zur Verfügung. Wenn es einmal ernst wird und Bedarf nach viel Leistung besteht, kommen eine Crown Reference I oder eine Crown IT 12000 HD zum Einsatz.
Der Messraum ist als reflexionsarmer Halbraum mit einem absolut schallharten Betontboden aufgebaut und ermöglicht Freifeldbedingungen ab ca. 100 Hz aufwärts. Das Messmikrofon wird dabei immer auf dem Boden platziert, sodass es für das Mikrofon keine sichtbaren Reflexionen von der Bodenfläche gibt. Messungen für den Frequenzbereich unterhalb von 100 Hz werden als Nahfeldmessungen direkt vor den Quellen durchgeführt und später in der Software mit der Fernfeldmessung automatisch kombiniert. Die Messentfernung sollte einer typischen Hördistanz entsprechen und kann maximal acht Meter betragen. Kleine Lautsprecher werden meist in 2 m Entfernung gemessen, größere in 4 oder 8 m Entfernung.

Avantgarde Acoustiv UNO XD großer Hörtest

www.avantgarde-acoustic.de