Technologieträger

Mit dem Main-Monitor-System O 500 C inklusive Subwoofer O 900 und den Powerendstufen Pro A 2000 der Firma Klein + Hummel, haben die Entwickler in Punkto perfekter Tonwiedergabe das Bestmögliche realisiert. Wir hatten den Technologieträger und den Chefentwickler bei uns zu Gast.    

Von Michael Nötges  

Seit nunmehr fast 20 Jahren hinterlässt Markus Wolff seine Spuren im professionellen Audio-Geschäft. Zunächst übernimmt er 1987 und 1988 Aufgaben als Entwickler bei HK-Audio und Hughes & Kettner. Dann heuert er Ende der 1990er mit abgeschlossenem Studium der Nachrichtentechnik bei der renommierten deutschen Firma Klein + Hummel an. Als Chefingenieur der Lautsprecherentwicklung bringt er neue Innovationen auf den Weg. 2001 ist es soweit: der O 500 C ist fertig gestellt. Wolff und sein Team haben über drei Jahre auf diesen Punkt hin gearbeitet und den ersten vollständig digitalen und FIR-kontrollierten Main-Monitor konzipiert.

Die Zielsetzung war so einfach wie kompromisslos. Wolff sollte einen Monitor entwickeln, und dabei einzig und allein auf die Qualität der unverfälschten Wiedergabe achten. Dabei dient das Projekt O 500 C als Referenz und Maßgabe dessen, was mit moderner Technik machbar ist. Es handelt sich um einen Technologieträger, der versucht das Ende der Fahnenstange zu markieren und dabei ökonomische Gesichtspunkte zunächst außen vor lässt. Allerdings fließen die gewonnenen Erkenntnisse in kleinere Modelle und in zukünftige Entwicklungen des Portfolio von Klein + Hummel ein. Entstanden ist ein aktiver, beeindruckend vulominös geratener 3-Wege-Monitor, der über einen Digital-Controller mit integrierten FIR-Filtern entzerrt und damit optimal auf den jeweiligen Raum angepasst werden kann. Die Neuentwicklung strotzt nur so von Besonderheiten: die Schallführung ist durch die Wave-Guides der einzelnen Chassis bis aufs Äußerste optimiert, ein aufwändiges digitales Signalmanagement und ein Werkstoff namens LRIM  sollen unter anderem dafür sorgen, dass die O 500 C klanglich neue Maßstäbe unter den Studiomonitoren setzen. Doch der Reihe nach. Die Zielsetzung für die O 500 C war bestmögliche originalgetreue Wiedergabe und perfektes Zusammenspiel zwischen Monitor und Abhörraum. Aber in diesen muss man das rund 30.000 Euro kostende System (je zwei O 500 C, O 900 Subwoofer und PRO A 2000 Endstufen) erst einmal hinein bekommen.

Eigentlich hätte uns die Tatsache schon stutzig machen müssen, dass das angeforderte Monitor-System mit der Spedition geliefert werden sollte. Die Nachfrage, ob die Redaktion des Professional Audio Magazins über eine Laderampe verfüge, führte zwar zu kurzfristiger Irritierung, ließ uns dann aber, wie immer zuversichtlich in die Zukunft schauen. Wir waren bereit und vor allem Willens, die Anzeichen des nahenden Unheils zu ignorieren. Als der Fahrer des LKWs leicht verspätet, dafür aber heftig transpirierend die letzten Stufen zur Redaktion hinauf keuchte und nach Hilfe verlangte, war uns klar: das sind keine halben Sachen die uns aus der Wedemark bei Hannover geliefert werden. Einzig die Augen von Markus Wolff – der bereits eingetroffen und sich über das Ausmaß der Aktion völlig im Klaren war – traten nicht sichtbar hervor als die Palette mit 800 Kilogramm Equipment auf die Hebebühne manövriert wurde. Fünf Flight-Cases und ein Karton mit Zubehör türmten sich vor uns auf und galt es nun in den dritten Stock zu schaffen. Sichtlich erleichtert und deutlich weniger schwitzend, konnte wenigstens der Überbringer der schweren Nachrichten die Hauptstraße – zur Erleichterung aller Verkehrsteilnehmer –wieder frei geben.

Da wir zwar nicht über eine Laderampe, dafür aber über einen Aufzug verfügen und die Cases glücklicher Weise mit Rollen ausgestattet waren, entpuppte sich der restliche Weg in die Redaktion als ein Kinderspiel.

Für die Installation des Abhörsystems in unserem Messlabor werden die Monitore auf einem dazugehörigen Subwoofer montiert. Ein Stativneigeadapter am Boden des Monitors ermöglicht die Einstellung eines maximalen Neigungswinkels von 13 Grad, wobei der Schwerpunkt durch das Kippen des Monitors nicht verändert wird und das System damit in sich immer statisch stabil bleibt. Vor uns erheben sich mannshoch die grauen Riesen. Im Sweetspot sitzend, richtet sich der Punkt zwischen Hoch- und Mitteltöner genau auf unsere Ohren und eröffnet uns den Blick auf die eindrucksvolle Chassi-Skyline. Beim Aufstellen erweisen sich die Bassreflexöffnungen, die optisch der Schallwand den goldenen Schnitt verleihen, als sehr hilfreiche Griffmöglichkeiten. Die abgerundeten dreieckigen Öffnungen stellen die Mündungen der im Innern nach oben gebogenen Kanäle (siehe Bild Seite 62) dar und vermeiden das Auftreten von Strömungsgeräuschen und Kompressionen. Form, Geometrie und Position der Röhre und deren Enden sind ein ausgeklügeltes System, das zum einen stehende Wellen im Innern des Gehäuses nicht nach außen treten lässt und zum anderen Eigenschwingungen der Röhre unmöglich macht. Nähere Details sind Firmengeheimnis. Die Öffnungen grenzen wie zwei gespitzte Ohren an den Schallführungswall des Gehäuses rund um das Tieftonchassis an. Beim Zwölf-Zoll-Tieftöner sollen Aludruckgusskorb und hinterlüftete Schwingspule die Maximalbelastbarkeit verbessern, wodurch effektiv einem Temperaturanstieg der Schwingspule und somit der Powerkompression entgegengewirkt wird. Dadurch behält selbst bei hohen Belastungen das Chassis seinen hohen Wirkungsgrad und es kommt nicht zu tonaler Balanceverschiebung. Die doppelseitige Beschichtung der Membran, die über eine hohe innere Dämpfung verfügt, soll das Aufbrechen der Membrane und somit Partialschwingungen und damit einhergehende Verzerrungen vermeiden. Wie ein künstlich angelegter flacher Teich, dessen Grundriss aus zwei sich überlappenden Ellipsen besteht, präsentiert sich das Wave-Guide für Mittel- und Hochtöner. Im Zentrum des großen Ovals befindet sich die eindrucksvolle Mitteltonkalotte mit einem Durchmesser von sage und schreibe drei Zoll. Erheblich teurer und deutlich schwieriger zu handhaben als vergleichbare Konuschassis, zeichnet sich der Kalottenmitteltöner laut Wolff durch bessere Klirrfaktorwerte aus, und die verzerrungsfreie Wiedergabe war ein erklärtes Ziel. Da Kalottentreiber in dieser Größe aber prinzipbedingt zum Taumeln neigen, wird ein kompaktes Führungssystem mit effektiven Magneten und starkem Antrieb zur linearen Führung benötigt: aufwendig aber höchst wirkungsvoll. Durch das rückseitig geschlossene Chassis werden außerdem Nasen im Zerfallsspektrum vermieden und optimale Impulstreue garantiert.

Hinter einem Gitter am Grund des kleinen Ovals verborgen, liegt die Titan-Gewebe-Kalotte des Hochtöners: bereit, auch bei hohen Leistungen nur geringe Verzerrungen zuzulassen. Bei der Konzeption der Schallwand mit den integrierten Schallführungselementen hat Wolff und sein Team von vorne hinein berücksichtigt,  dass das Lautsprechersystem über den Digitalcontroller sowohl in Bezug auf den Amplituden- als auch Phasenverlauf zusätzlich entzerrt wird. Mögliche Wechselwirkungen der Lage der einzelnen Chassis und deren Wave-Guides zueinander und daraus resultierende Interferenzen konnten vernachlässigt werden, so dass zunächst nur das Abstrahlverhallten und die Ankopplung der Chassis an das Luftvolumen der Schallführungselemente zur Perfektion gebracht wurde. Die Problematik: große Lautsprechermembranen bündeln das abgegebene Signal bei steigender Frequenz zunehmend. Der Abstrahlwinkel eines Tieftöners bei der oberen Trennfrequenz ist deutlich verengt, wo hingegen der Mitteltöner an dieser Stelle auf 180 Grad aufbricht. Die beiden Systeme geben also in einem frequenzmäßig benachbarten Bereich um die Trennfrequenz deutlich unterschiedlich viel Energie in den Raum ab. Durch die, abhängig von der Nachhallzeit des Raumes, nun wieder zur Abhörposition zurückreflektierten Schallanteile, die sich mit dem Direktschall des Monitors addieren, ergibt sich eine unerwünschte tonale Färbung. Deswegen sind die elliptischen Wave-Guides so aufgebaut, dass dieser so genannte Tannenbaumeffekt weitestgehend eliminiert wird und das Abstrahlverhalten einen kontinuierlichen Verlauf nimmt. Die einzelnen Niveaus des Abstrahlverhaltens an den Punkten der Übernahmefrequenzen werden damit homogenisiert. Das führt zu einem gleichmäßig gebündelten Abstrahlverhalten und damit zu gesteigerter Raumunabhängigkeit. Diese kompromisslose Konstruktion der Schallwand ist aber nur durch den Einsatz der digitalen FIR-Filtertechnologie möglich, da ansonsten die entstehenden Interferenzen nicht ausgeglichen werden könnten.

Durch die Subwoofer O 900 wird das System pro Seite um jeweils zwei weitere 12-Zoll-Treiber erweitert. Der Frequenzbereich des Gesamtsystems reicht nun bis in den Bereich von 17 Hertz hinab. Auffallend ist die polimerimprägnierte Nomex-Kevlar-Composite Membran des Gusschassis, der strömungsoptimierte Aludruckgusskorb der Tieftöner und der Demodulationsring zur Entzerrung und besseren Wärmeableitung. Das Gehäuse, besteht im Gegensatz zu dem des O 500 C nicht aus dem Komposit-Werkstoff LRIM, der eine gute Durchgangsdämpfung, sowie ein geringes Mitschwingverhalten bietet. Hier wird ein vielfach verstrebtes Gehäuse aus 19 Millimeter starkem MDF (medium density fiberboard) verwendet. Als Dämmmaterial der Lautsprecher dient Schafwolle, die auch unter ständiger physikalischer Belastung ihre akustischen Eigenschaften und ihre Formstabilität behält. Der gefürchtete Faserbruch ist für sie ein Fremdwort – Langzeit-Stabilität ist garantiert. Der Subwoofer ist rein passiv aufgebaut und besitzt deshalb auf seiner Rückseite zwei Speakon Anschlüsse: eine Input- und eine Through-Buchse. Dort werden die eigens entwickelten Leistungsendstufen Pro A 2000 angeschlossen. Wandern wir weiter hoch zur Rückseite der O 500 C erreichen wir in etwa auf halber Höhe des Monitors dessen Anschlussmöglichkeiten. Von links nach rechts entdecken wir als erstes einen analogen XLR-Eingang, der durch einen Schalter zwischen elektronisch- und trafosymmetriert umgeschaltet werden kann. Eine serielle Schnittstelle, ein BNC-Input, jeweils ein digitaler Ein- (XLR-F) und Ausgang (XLR- M), sowie ein weiterer analoger Ausgang für den Subwoofer sind weitere Anschlussmöglichkeiten. Die beiden Pro A 200 Endstufen versorgen die passiven Subwoofer übrigens mit einer Sinusleistung von bis zu 2200 Watt in gebrücktem Zustand. Neben hohen Leistungsreserven war vor allem Betriebssicherheit erklärtes Ziel der Entwicklung. Die Entwickler spendierten den beiden Kraftwerken umfangreiche Steuer- und Diagnoseanzeigen, sowie intelligente Erweiterungsoptionen. Grundlegende Bestandteile dieser Technik befinden sich auch in den drei Leistungsverstärkern des O 500 C v on H+K.

Bevor das Signal aber über die Leistungsverstärker für den Hoch-, den Mittel- und den Tieftonbereich die einzelnen Treiber erreicht, wird es durch die verschiedenen Instanzen des Digitalcontrollers geführt. Im ersten Abschnitt werden zunächst die Anpassungen für das Gesamtsignal, im weiteren Verlauf dann – nach Auftrennung in die einzelnen Wege – die Konfigurationen für die unterschiedlichen Frequenzbereiche vollzogen. Erst dann geben die D/A-Wandler das bearbeitetet Signal an die Endverstärker und die Treiber weiter. Sämtliche Einstellungen lassen sich über eine Infrarot-Fernbedienung bequem aus einiger Entfernung vornehmen. Das hinter Plexiglas verborgene VF-Display zeigt in blauer Schrift die Menüs und die jeweiligen Parameter an. Mit Ausnahme der Leistungsverstärkung werden alle Audiosignale digital verarbeitet. Zwei 24 Bit Delta-Sigma-A/D-Wandler bereiten das Signal für die digitale Weiterverarbeitung vor. Das so genannte Gain Ranging-Verfahren ermöglicht durch den doppelten Wandlereinsatz eine Maximierung der möglichen Eingangsdynamik. Der erste Wandler wird durch das Audiosignal gespeist, der zweite mit einer verstärkten Kopie, so dass die Eingangsdynamik um den Betrag des Pegelunterschieds zwischen den beiden Signalen erhöht wird. Ein in der folgenden Signalverarbeitung implementierter Algorithmus schaltet rechtzeitig vor der Übersteuerung des zweiten Wandlers auf den ersten um. Die absolute Übersteuerungsgrenze ist erst dann erreicht, wenn der unverstärkte Pegel einen bestimmten Wert übersteigt. Anschließend erfolgt die Bearbeitung und Auftrennung in die einzelnen Wege auf DSP-Ebene. Das digitale Signal durchläuft zunächst die IIR-Sektion (Infinite Impulse Response) [[g]]. Hier lassen sich über einen digitalen vollparametrischen 10-Band-IIR-EQ beide Lautsprecher getrennt voneinander entzerren. Ein zusätzlicher IIR-EQ mit vier Bändern ist ausschließlich für die Kompensation von aufstellungsbedingten Unlinearitäten im Frequenzgang zuständig: Low-Cut verändert die untere Grenzfrequenz, Low-EQ korrigiert das Signal bei Wand-, Kanten- und Eckaufstellung, der Mid-EQ kompensiert Boden und Mischpultreflexionen und der High-EQ dient zum Ausgleich unterschiedlicher Bedämpfungen des Abhörraums im Hochtonbereichs. Der letzte Baustein in der Signalkette, bevor die Wege aufgetrennt werden, ist das Master Delay, zur Verzögerung des Signals im Millisekunden-Bereich. Um die Rechenleistung des DSPs optimal nutzen und die Frequenzauflösung gleichzeitig erhöhen zu können, werden für die Lautsprecherwege unterschiedliche Samplingfrequenzen verwendet. Hintergrund: Die höchste so genannte Nyquist-Grenzfrequnenz liegt grundsätzlich bei der Hälfte der jeweiligen Samplingfrequenz. Für den Hochton-Weg bleiben bei der hier verwendeten Abtastrate von 44,1 Kilohertz, 22 Kilohertz obere Grenzfrequenz erhalten. Für den Mittelton-Weg erfolgt ein Downsampling um den Faktor vier, also eine Samplingfrequenz von 11,025 Kilohertz und einer oberen Grenzfrequenz von 5,5125 Kilohertz. Analog dazu kann für den Tiefton- und den Subwoofer-Weg ein Downsampling-Faktor von 16 angesetzt werden. Die resultierende Grenzfrequenz von 1,378 Kilohertz liegt immer noch weit über der höchsten vom Tieftöner abzustrahlenden Frequenz. Vor der abschließenden D/A-Wandlung wird das Downsampling durch ein inverses Oversamplingfilter wieder rückgängig gemacht. Nach der Frequenzaufteilung auf die einzelnen Wege folgt die jeweilige Entzerrung der Chassis per FIR-Digitalfilter. Diese komplexe Entzerrung bezieht sich sowohl auf den Frequenz-, als auch auf Phasengang und berücksichtigt dabei nicht nur das akustische Verhalten des Lautsprechersystems, sondern auch das elektrische Verhalten der Endstufen und des Digitalcontrollers selbst. Um diese Filtersektion zu konfigurieren muss ein vorher erstellter Lautsprecherparametersatz geladen werden.

Je ein Peak-, RMS- und Thermolimiter pro Weg schützt das System vor Verzerrungen und Zerstörungen. Die Begrenzung erfolgt dabei vorausschauend und nicht erst beim Überschreiten eines bestimmten Signalpegels. Der ausgeklügelte Algorithmus nutzt dabei eine Taktverzögerung von zwei Millisekunden und regelt zu hohe Pegel im Vorfeld herunter. Um die Chassis zusätzlich vor thermischer Überlastung zu schützen folgt der Thermo-Limiter. Die Signalüberschreitung wird hier auf die maximale Dauerbelastbarkeit des jeweiligen Chassis begrenzt. Ausreichend vor jeglicher Art der Verzerrung geschützt, werden die Signale jetzt mit 24 Bit D/A-gewandelt und erblicken über die jeweiligen Chassis wieder das analoge Tageslicht: Zeit sich den gespitzten Ohren der Redaktionsmitglieder während des Hörtests zu stellen.

Wir füttern die beiden Klang-Tower von K + H mit Signalen verschiedener Stilrichtungen. Schonungslos bekommen wir das geliefert, was sich auf den kleinen schimmernden Kunststoffscheiben befindet und schnell wird klar, dass sich hier die Spreu vom Weizen trennt. In Wahrheit haben wir es mit einem fast schon brutal ehrlichen Lautsprechersystem zu tun, das ungeschminkt zu Werke geht. Schlechte Produktionen werden ohne Erbarmen entlarvt, gute hingegen erscheinen in einem neuen detailtreuen Gewand und offenbaren vorher nie gehörte Facetten. Impulsverhalten, Auflösung, Stereoortung und Tiefenstaffelung werden mit einer Selbstverständlichkeit präsentiert, wie es nur bei wirklich guten Lautsprechern der Fall ist. Selbst bei hohen Abhörpegeln von deutlich über 95 Phon liegt eine Gelassenheit im Raum, die selbst bei diesen Lautstärken den Hörgenuss nicht mindert. Das Abhören von unfertigen Rough-Mixen zeigt, dass wir es mit einem analytischen Profi-Instrument zu tun haben, dass uns alle Unzulänglichkeiten eines Mixes direkt und ohne Umschweife, buchstäblich um die Ohren haut. Unstimmigkeiten im Mix deckt die K + H-kombination schonungslos auf. Eine MTV-Unplugged CD mit ausgewählten Aufnahmen von etablierten Künstlern, wie Eric Clapton, Sting, Alanis Morissette, oder Paul Simon ist ein gefundenes Fressen für das K + H-System. Hier zeigt sich welcher Tontechniker sein Handwerk wirklich verstanden hat und welcher nicht. Tatsache ist, dass sich lediglich drei Aufnahmen als gute Produktionen erweisen, der Rest wird rücksichtslos bloß gestellt. War es die falsche Mikrofonwahl oder unglücklich eingesetzte Effekte, Tatsache ist, die Stimme von Sting ist kaum zu ertragen. Alanis Morissettes Intonation lässt stark zu wünschen übrig und Tears in Heaven von Eric Clapton klingt grundsätzlich gut und ausgeglichen, aber der Gesang ist leicht aus dem Stereozentrum verschoben: wer hat denn da nicht aufgepasst? Dass es auch anders geht zeigt Mrs. Robinson von Paul Simon. Hier zeigt sich die Klasse sowohl des Musikers, als auch der Techniker: so sollen Live-Aufnahmen klingen. Ehrlich, differenziert und natürlich zeigen sich die Stimmen- und Gitarrenabnahme. Völlig ausgewogen ist das Klangbild und das Stereopanorama. Es klingt so authentisch und hautnah, als säße man in der ersten Reihe und könnte Herrn Simon auf Finger und Lippen schauen, mit allen akustischen Zusatzinformationen, die bei Live-Mitschnitten zwangsläufig dazu gehören. Zu guter letzt bekommen wir die Raubtiere aber auch noch vollständig gezähmt und zwar durch eine Produktion, die sich auf allen Monitoren als gut heraus gestellt hat. Wir legen den Song Telegraph Road von den Dire Straits auf und hier bleibt nichts übrig, was entlarvt werden könnte. Im Gegenteil: was uns geboten wird, ist eine Klangerfahrung, die alles bisher Gehörte in den Schatten stellt, sowohl in Bezug auf Neutralität, Impulsverhalten und Detailtreue. Bei diesem atemberaubenden Klang erfreut uns der Blick auf die Rückseite des CD-Covers. Dort steht Telegraph Road (14:15).

Fazit

Markus Wolff und sein Entwicklerteam der Firma Klein + Hummel haben mit dem Main-Monitor 0 500 C Maßstäbe in der perfekten Tonwiedergabe gesetzt. Der Klang ist atemberaubend, die individuelle Anpassung an den Raum perfekt, die Tauglichkeit für den professionellen Einsatz aufgrund der analytischen Klarheit absolut gegeben. Das Ganze hat mit rund 30.000 Euro natürlich seinen Preis, der aber gemessen an dem Entwicklungsaufwand in jedem Fall gerechtfertigt ist. 

Erschienen in Ausgabe 12/2006

Preisklasse: Spitzenklasse
Preis: 12018 €
Bewertung: sehr gut – überragend
Preis/Leistung: sehr gut – überragend