Produkt: Sound & Recording 06/2019 Digital
Sound & Recording 06/2019 Digital
MIXPRAXIS: Hip-Hop-Produzent Leslie Brathwaite +++ PODCAST SPECIAL: So entsteht der Sound&Recording-Podcast +++ IN MEMORIES OF SCOTT WALKER – Ein Mann mit außergewöhnlicher Stimme +++ CHANDLER TG-MICROPHONE – Großmembran-Kondensatormikrofon +++ MIXING TUTORIAL: Backing Vocals
Subwoofer mit DSP-System

Neumann KH 750 DSP – Subwoofer mit DSP-System im Test

(Bild: Georg Neumann GmbH)

Mit dem KH 750 DSP bringt der Berliner Hersteller Neumann seinen ersten Subwoofer mit integriertem DSP-System auf den Markt. Streng nach der Devise »Was lange währt, wird endlich gut« verfügt der neue Sub über einige Besonderheiten und Alleinstellungsmerkmale, die hier etwas näher betrachtet werden sollen.

Als primäres und auch von Sennheiser/Neumann patentiertes Alleinstellungsmerkmal wäre vor allem die Möglichkeit zu nennen, die am KH 750 DSP angeschlossenen Monitore über ein FIR-Filter im Subwoofer phasenlinear zu entzerren. Passende Filtersets dazu gibt es für die Neumann-Monitore KH 120, KH 310 und KH 420. Auch die nur mit analoger Filtertechnik arbeitenden Modelle, das sind bislang alle mit Ausnahme der KH 80 DSP, können so in den Genuss eines weitgehend phasenlinearen Frequenzgangs kommen.

Anzeige

Eingesetzt werden kann der KH 750 DSP zur Ergänzung und Entlastung der Monitore in einer Stereo-Anordnung oder auch zur Wiedergabe des LFE-Kanals im Filmton. Um den Subwoofer möglichst flexibel sowie ein integriertes Bassmanagement mit vier Modi für den Betrieb in einem 2.0-Stereo-Setup oder für drei Varianten zur gemeinsamen Nutzung des Subwoofers sowohl für den LFE wie auch für das Signal eines weiteren Kanals. Die Einstellung »LFE Fullrange« umgeht alle internen Tiefpassfilter und ermöglicht den Betrieb über ein externes Bassmanagement. Weitere Einstellmöglichkeiten betreffen den Subwoofer-Pegel, einen Low-Cut, eine Phasenanpassung in 45°-Schritten sowie einige periphere Funktionen wie Auto Standby, Ground Lift und Bassmanagement Disabled. Letzteres ermöglicht es, für einen direkten Vergleich den Subwoofer zu deaktivieren und die normalen Stereo-Monitore fullrange ohne Subwoofer zu betreiben. All diese Einstellmöglichkeiten beziehen sich auf den Standallone-Betrieb im Back-Plate-Mode. Ein weiterer Schalter ist mit »Control Mode Local/Network« beschriftet und ermöglicht es, alle bislang beschriebenen Einstellungen und viele zusätzliche Funktionen via Netzwerk einzustellen. Die Schalter und Potis auf der Rückseite werden dann deaktiviert. Der Netzwerkanschluss ist eine Standard-Ethernetverbindung, über die der Subwoofer mit dem Hausnetz verbunden wird. Konsequenterweise wird dann auch bald das Audiosignal in einem der üblichen Formate für Audionetzwerke über den Ethernetanschluss kommen. Für die Bedienung über das Netzwerk stellt man bei Neumann eine iPad-App im App Store kostenlos bereit. Aktuell gibt es die App nur fürs iPad, was in Anbetracht der weiten Verbreitung des iPads jedoch kein echtes Problem sein sollte. (Details zur App findest du unten unter “Ipad-App”.)

Angesichts von DSP-Technik, Netzwerk, iPad Apps und Bassmanagern könnte man geneigt sein, die eigentliche Kernkompetenz des KH 750 DSP, die Tieftonwiedergabe, nicht hinreichend zu beachten. Selbstverständlich hat man sich jedoch bei Neumann speziell dieser Stelle mit größter Aufmerksamkeit gewidmet. Der eigens für den KH 750 DSP entwickelte 10″-Treiber mit ELFF-Technologie (Extremely Linear Force Factor) arbeitet in einem geschlossenen Gehäuse, das besonders massiv und resonanzarm mithilfe moderner Entwurfsmethoden konstruiert wurde. Grundsätzlich bedeutet ein geschlossenes Gehäuse bei Tieftönern zumindest partiell immer etwas Verlust im Maximalpegel. Demgegenüber stehen weniger Phasendrehungen und ein weniger schnell abfallender Verlauf des Frequenzganges zu den tiefsten Frequenzen hin. Ein geschlossenes Gehäuse agiert als akustisches Hochpassfilter 2. Ordnung (12 dB/Oct) und ein Bassreflexgehäuse als Hochpassfilter 4. Ordnung (24 dB/Oct).

Hinzu kommt bei Bassreflexgehäusen unterhalb der Abstimmfrequenz der nahezu völlige Verlust der Bedämpfung des Treibers durch das Gehäuse. Möchte man, wie im Falle des KH 750 DSP, ein kleines Gehäuse mit einer tief reichenden Basswiedergabe realisieren, dann ist aus den vorab genannten Gründen das geschlossene Gehäuse für den Tieftöner die erste Wahl. Der Treiber selbst ist ein extremes Langhubchassis moderner Bauart, der in Zusammenarbeit mit Neumann entwickelt wurde und auch nur für Neumann gebaut wird. Die Membran kann dank einer riesigen Sicke und des optimierten Antriebs (Klippel sei Dank) einen sehr großen linearen Hub ausführen. Letzteres geht zwar in der Regel auf Kosten der Sensitivity, was aber durch eine hinreichende Verstärkerleistung wieder kompensiert werden kann. Im KH 750 DSP kommt dazu als Verstärker eine Class-D-Endstufe mit 250 W Leistung zum Einsatz. Endstufe, Netzteil und DSP befinden sich komplett auf der Innenseite des Rückwandbleches und können servicefreundlich mit wenigen Handgriffen ausgebaut werden. Ein eigenes Innengehäuse für die Elektronik gibt es jedoch nicht, was vermutlich ein Kompromiss hinsichtlich der Gehäusegröße war. Um sicher jegliches Mitschwingen der Rückwand zu verhindern, ist diese daher nicht als einfaches Alublech, sondern als massives abgekantetes Stahlblech ausgeführt. Zudem werden alle Lautsprecher in der QC auf absolute Dichtigkeit der Rückwand und Klapperfreiheit der Bedienelemente geprüft.

Der 10″-Treiber wurde eigens für den KH 750 DSP entwickelt. (Bild: Anselm Goertz)

DSP und FIR-Filterung

Beim Thema Messwerte widmen wir uns zunächst der Filterung für die angeschlossenen Topteile. Handelt es sich dabei um eines der oben genannten Modelle von Neumann, dann gibt es für diese vorgefertigten FIR-Filter, die den Amplitudenverlauf völlig unberührt lassen und nur die Phase entzerren. Möglich wird das dank der Eigenschaft von FIR-Filtern, Amplitude und Phase unabhängig voneinander definieren zu können. Grenzen sind dem nur durch die Länge bzw. Latenz des FIR-Filters gesetzt. Möchte man so z.B. einen Lautsprecher in der Phase entzerren, der durch seine Phasendrehung bei tiefen Frequenzen einen Anstieg der Latenz auf 30 ms verursacht, dann geht das nur mit einem FIR-Filter, das alle anderen Signalanteile auf diesen Wert verzögert und somit eine Latenz von min. 30 ms herbeiführt. Aus genau diesem Grund hat man bei Neumann auf die Phasenentzerrung bei sehr tiefen Frequenzen verzichtet, womit eine Gesamtlatenz durch das DSP-System inklusive ADC und DAC von nur 3,15 ms möglich wurde.

Unweigerlich kommt jetzt die Frage auf, warum nur die Phase entzerrt wird und nicht die Amplitude, wenn man schon die Möglichkeit dazu hat. Die zunächst vielleicht etwas überheblich klingende Antwort ist, dass man es nicht braucht. Alle genannten Monitore haben einen perfekt geraden Frequenzgang, der sich kaum noch verbessern lässt.

Um zu prüfen, wie gut diese Phasenlinearisierung im KH 750 für die angeschlossenen Lautsprecher umgesetzt ist, wurde das schon etwas ältere Pärchen KH 310 aus dem Laborbestand herangezogen. Abb.1 zeigt dazu zunächst den Frequenzgang der KH 310 ohne und mit Filterung aus dem Subwoofer. Die Kurven sind bis auf den Abfall oberhalb von 20 kHz völlig identisch. Interessant wird es nun bei den zughörigen Phasengängen in Abb.2. Während die ungefilterte KH 310 als 3-Wege-System die bekannten 270°+2×360°-Phasendrehung aufweist, bleiben zusammen mit der Filterung nur die 270°-Phasendrehung am unteren Ende des Übertragungsbereiches, die aus den schon genannten Gründen der daraus resultierenden Latenz nicht entzerrt werden. Oberhalb von 200 Hz arbeitet der KH 310 jetzt annähernd perfekt phasenlinear. Kommt der Subwoofer in Abb.3 und 4 mit ins Spiel, dann verursacht der Übergang mit entsprechenden Hoch- und Tiefpassfiltern weitere 360° Phasendrehung. Der Gedanke, hier phasenlineare FIR-Hoch- und Tiefpässe einzusetzen, drängt sich zwar auf, scheitert aber auch an der damit einhergehenden Latenz. Der Frequenzgang der Kombination aus KH 310 und KH 750 DSP zeigt sehr schön, wie sich die untere Eckfrequenz von 34 Hz für die KH 310 allein auf ca. 18 Hz nach unten verlagert. Ob man das braucht, hängt auch viel vom bearbeiteten Tonmaterial ab. Für Filmton oder EDM dürfte die eine Oktave mehr nach unten hin relevant sein. Unabhängig von der unteren Eckfrequenz gibt es aber noch andere wichtige Argumente für den Subwoofer, der die Topteile von den tiefen Frequenzen entlastet und damit für weniger Verzerrung sorgt respektive höhere Pegel ermöglicht. Hinzu kommt noch der generelle Vorteil des größeren Freiheitsgrades bei der Positionierung von Monitoren und Subwoofern im Raum.

Weitere Messwerte

Eine weitere Labormessung des KH 750 DSP in Abb.5 zeigt den KH 750 DSP im Fullrange-Modus ohne Tiefpassfilter. Für diese Messung wurde das LFE-Setup mit externem Bassmanagement gewählt. Der Kurvenverlauf spricht ohne Frage für sich. Nahezu perfekt gerade reicht der Frequenzgang von 18 Hz bis knapp über 700 Hz, wenn man einen ±3-dB-Toleranzschlauch zugrunde legt; zwischen 20 Hz und 150 Hz käme man sogar mit einem ±0,8-dB-Toleranzschlauch aus. Die Frequenzgänge der Filterfunktionen für die Trennung zwischen Subwoofer und Topteilen bei 80 Hz finden sich in Abb.6. Die Maximalpegelmessung für den KH 750 DSP erfolgte zum einen mit 680 ms langen Sinusburst-Signalen von 20 Hz bis 200 Hz und in einer zweiten Messung mit einem speziellen Multitonsignal für Subwoofer. Das Messsignal wird dazu aus 40 Sinussignalen von 20 Hz bis 200 Hz in 1/12-Oktave-Abstand mit Zufallsphase zusammengesetzt. Der Crestfaktor dieses Multitonsignals beträgt ca. 12 dB und kommt somit einem realen Musiksignal bereits recht nahe. Bei der klassischen Maximalpegelmessung mit Sinusburst erreicht der KH750 DSP 100 dB bezogen auf 1 m Entfernung im Freifeld unter Vollraumbedingungen. Auf dem Boden stehend und damit im Halbraum werden 6 dB höhere Werte erreicht. Die Kurven aus Abb.7 zeigen, dass die 100 dB für höchstens 10 % THD ab 38 Hz und für höchstens 3 % THD ab 50 Hz erreicht werden. Die Multitonmessung liefert bei 10 % Gesamtverzerrungen einen Spitzenpegel Lpk von 105 dB, ebenfalls bezogen auf 1 m Abstand im Freifeld unter Vollraumbedingungen. Vergleicht man diese Werte mit denen der Neumann-Monitore, dann ist der KH 750 DSP eine gut passende Ergänzung zu den Modellen KH 80 DSP, KH 120 und KH 310. An das Maximalpegelniveau der großen KH 420 kann der KH 750 DSP jedoch nicht ganz heranreichen.

 


Aus dem Messlabor …

… unter reflexionsfreien Bedingungen stammen die folgenden Messungen zum Frequenzgang, zum Abstrahlverhalten und zu den Verzerrungswerten. Der Klasse-1-Messraum erlaubt Messentfernung bis zu 8 m und bietet Freifeldbedingungen ab 100 Hz aufwärts. Alle Messungen erfolgen mit einem B&K 1/4″-4939-Messmikrofon bei 96 kHz Abtastrate und 24 Bit Auflösung mit dem Monkey-Forest Audio-Messsystem. Messungen unterhalb von 100 Hz erfolgen als kombinierte Nahfeld-Fernfeldmessungen.

01 Frequenzgang einer KH 310 direkt (blaue Kurve) und über den KH 750 DSP gemessen (rote Kurve). Im Amplitudenverlauf gibt es keine Veränderung.
02 Phasengang der KH 310 direkt (blaue Kurve) und über den KH 750 DSP gemessen (rote Kurve). Mithilfe des FIR-Filters wird der Phasengang der KH 310 linearisiert. Die Latenz des FIR-Filters mit ADC und DAC insgesamt beträgt nur 3,15 ms.
03 Frequenzgänge der KH 310 (blau) und KH 750 DSP (rot) im Zusammenspiel mit einer Trennfrequenz von 80 Hz. Die grüne Kurve zeigt die Summenfunktion.
04 Phasengänge der KH 310(bl) in Kombination mit dem KH 750 DSP (rot) als Subwoofer. Die grüne Kurve zeigt die Summenfunktion.
05 Frequenzgang der KH 750 DSP ohne Tiefpassfilter. Die untere –3-dB-Eckfrequenz liegt bei beeindruckenden 18 Hz. Die blauen Kurven zeigen den als Bell-Filter ausgeführten Low-Cut für Einstellungen von –3 bis –12 dB.
06 Filterfunktionen im KH 750 DSP. Das Tiefpassfilter für den Subwoofer (rote Kurve), die Hochpassfunktion für die Topteile (dunkelblaue Kurve) und die Filterfunktion für die Topteile im Fullrange-Modus ohne Subwoofer. Die Trennung zum Subwoofer erfolgt bei 80 Hz mit Linkwitz-Riley-Filtern 4.Ordnung. Im Fullrange- Modus beeinflusst das Filter für die Topteile deren Amplitude nicht.
07 Maximalpegel der KH 750 DSP gemessen mit Sinusburst für maximal 1 % (grün), 3 % (blau) und 10 % (rot) Verzerrungen (THD). Der Pegel bezieht sich auf 1 m Entfernung im Freifeld unter Vollraum (4π) Bedingungen.
08 Messung der Intermodulationsverzerrungen mit einem Multitonsignal mit 12 dB Crestfaktor für maximal 10 % Verzerrungsanteil. Auf 1 m im Freifeld bezogen wird dabei ein Pegel von 105 dB als Lpk erreicht. Die rote Kurve zeigt den Gesamtpegel, die blauen Kurven die Verzerrungsanteile als FFT-Linien und für 1/12 Oktaven Bandbreite aufsummiert.
09 Gemittelte Frequenzgangmessung über je 30 Position für den linken und rechten Lautsprecher um den Hörplatz. Nicht geglätteter Verlauf ohne EQ (grün) und mit EQ (blau). Die rote Kurve zeigt den Frequenzgang der Filtereinstellung.

 

Hörtest

Für den Hörtest wurde der KH 750 DSP zusammen mit den beiden KH 310 eingesetzt. Alle Einstellungen dazu erfolgten mithilfe der iPad App. Das Alignment wurde im manuellen Modus mit Unterstützung durch ein Messsystem erstellt. Die aus der Messung abgeleiteten Filtereinstellungen zeigt Abb.9. Bei der Messung wurde so vorgegangen, dass zunächst für jeden Lautsprecher 30 Messungen im Umfeld des Hörplatzes gemacht und anschließend energetisch gemittelt wurden. Bei einer hinreichenden Übereinstimmung der Kurven für den linken und rechten Lautsprecher können die Kurven dann zusammen für die Filtereinstellungen genutzt werden. Bei größeren Abweichungen kann auch eine individuelle Filterung notwendig sein, die aber immer mit einer gewissen Vorsicht umzusetzen ist. Falls große Unterschiede zwischen links und rechts auftreten, wäre zunächst zu prüfen, wo die Ursache liegen könnte und ob man diese nicht beseitigen kann. Da sich die Filter im KH 750 DSP in den Ausgängen befinden, sollte man möglichst alle Filter der Topteile bei tieferen Frequenzen (<800 Hz) identisch auch für den Subwoofer einstellen.

Beim Probeaufbau führte der Subwoofer zu einem klaren Zugewinn in der Qualität der KH 310, die im Bass entspannter und präziser wurden und zusätzlich mit dem Subwoofer auch noch tiefer hinab reichte, was sich natürlich nur dann bemerkbar macht, wenn auch entsprechend tieffrequente Anteile im Signal vorhanden sind. Unabhängig von der Basswiedergabe profitieren die KH310 auch von der Phasenentzerrung durch die FIR-Filter im KH 750 DSP, die den Monitor in puncto Abbildungsschärfe noch etwas zulegen lässt.

Die Einstellmöglichkeiten und Anschlüsse auf der Rückseite des KH 750 DSP (Bild: Anselm Goertz)

Fazit

Mit dem KH 750 DSP stellt Neumann einen Subwoofer vor, der über sehr gute akustische Eigenschaften als Subwoofer verfügt, zusätzlich aber auch noch durch seine Filterfunktionen und das Bassmanagement einen erheblichen Mehrwert bietet. Alle aktuellen Neumann-Monitore können über die Filter im KH 750 DSP linearphasig entzerrt werden. Zusammen mit der Neumann.Control-App wird dank des DSP-Systems im Subwoofer auch das Setup des Abhörsystems erleichtert und die Möglichkeit zur individuellen Filterung und Einstellung gegeben. Der KH 750 DSP wird damit zusätzlich zu seinen guten Eigenschaften als Subwoofer speziell für alle Anwender der aktuellen Neumann-Monitore zu einer ganz klaren Empfehlung.

In Anbetracht dessen, was ein KH 750 DSP aufbieten kann in Kombination mit der von Neumann bekannten Perfektion in Entwicklung und Fertigung, ist der Listenpreis von 1.495 Euro daher ein Angebot, das man kaum ablehnen kann, vor allem dann nicht, wenn man schon eines der genannten Neumann-Monitormodelle benutzt.

Weitere Möglichkeiten ergeben sich mit dem aktuell neu vorgestellten System MA 1 zur automatischen Einmessung der Filter im KH 750 DSP. Das MA 1 Set für 249 Euro umfasst die zugehörige Software für macOS oder Windows 10 und ein Messmikrofon. Zusammen mit einem PC und einer hochwertigen Soundkarte lassen sich damit individuelle Einmessungen durchführen.

(Bild: Georg Neumann GmbH)

Hersteller: Neumann

UvP/Straßenpreis: 1.495,– Euro / ca. 1.270,– Euro

Internet: www.neumann.com

Unsere Meinung:
+++ Messwerte
+++ Klangqualität
+++ Einsatzmöglichkeiten
+++ Verarbeitung und Wertigkeit
+++ Preis/Leistungs-Verhältnis

Profil: Neumann KH 750 DSP

Frequenzbereich: 18 Hz – 732 Hz (±3 dB)
Welligkeit: 1,4 dB (20 Hz – 200 Hz)
Basstauglichkeit: 100,6 dB (10 % THD 50 – 100 Hz) 4π
Maße/Gewicht: 330 x 383 x 383 mm (BxHxT) / 19,5 kg


Ipad-App

Zur vollständigen Konfiguration des KH 750 DSP steht die Neumann.Control iPad-App zur Verfügung. Befindet sich der Subwoofer im Network-Control-Mode, können mithilfe der App alle Einstellungen vorgenommen werden. Das betrifft nicht nur die Zusammenstellung der Komponenten, sondern auch deren komplette Ortsanpassung mit Pegel, Delay und diversen Filter. Der Anwender wird dazu mithilfe der App Schritt für Schritt durch die Parametrierung geführt. Falls erforderlich, zeigt die App auch an, welche Einstellungen an den angeschlossenen Monitoren vorgenommen werden müssen und welche Aufstellung der Lautsprecher günstig ist.

Sind alle Einstellung vorgenommen, kommt die Meldung »Setup done! For best results please align your system now«. Danach gibt es die beiden Möglichkeiten eines »Guided Alignment« oder eines »Manual Alignment«. Letzteres setzt die Möglichkeit zur Messung voraus. Im Guided Alignment werden zunächst die Raumabmessung, das Volumen, das akustische Verhalten (hallig, trocken, …) oder alternativ die mittlere Nachhallzeit eingegeben. Danach werden Parameter wie der Wandabstand, Abstand zum Hörplatz, die Aufstellung hinter oder auf einem Arbeitstisch und weitere  jedem Lautsprecher im Setup abgefragt und daraus die Filtereinstellung abgeleitet. Mit diesem Verfahren ermittelt die Software ein für das jeweilige Lautsprechermodell spezifische an die Abhörsituation angepasstes Alignment. Dieses kann dann bei Bedarf noch individuell bearbeitet werden, um z. B. Raumresonanzen konkret anzugehen.

Zur besseren Lesbarkeit im Druck sind die Screenshots hier farblich invertiert dargestellt.

Abfrage zur Aufstellung der Monitore durch die App im »Guided Alignment Modus«
Filtereinstellungen in der App im »Manual Alignment Modus«

Mit der Option »Manual Alignment« öffnet sich ein Controller-Fenster mit zunächst noch neutralen Einstellungen, in dem für alle beteiligten Lautsprecher Pegel, Delay und Filter eingestellt werden. Die Filterbank pro Weg besteht aus je einem Low- und High-Shelf sowie acht frei parametrierbaren Filtern, die als Bell, Shelf, Notch oder Hoch- bzw. Tiefpass definiert werden können. Die Eingabe der Filterparameter kann dabei leider nur über kleine Fader neben der Grafik erfolgen. Eine direkte Eingabe der Filterparameter als Zahlenwerte ist nicht möglich. Auch wenn das Hantieren mit Stift oder Finger auf dem Touch Display eines iPad modern ist, ist das für die Einstellung der Filter nach konkreten Zahlenwerten doch eher hinderlich. Bei der Filtereinstellung ist noch zu beachten, dass die Filter nicht als EQs in den Eingängen für links und rechts eingestellt werden, sondern in den Ausgängen für den Subwoofer sowie für den linken und rechten Monitor.

Ist das System komplett konfiguriert und das Alignment durchgeführt, wird das Setup im Lautsprecher und auf dem iPad gespeichert. Anschließend kann die App zur komfortablen Bedienung der Abhöre eingesetzt werden. Die Funktionen Dim, Mute, Solo, Bass Management aktiv und der Pegel lassen sich über die App einstellen. Da die Parameter dauerhaft im Subwoofer gespeichert sind, kann nach dem Alignment die Verbindung zum Netzwerk auch getrennt werden, denn die Einstellungen bleiben im Subwoofer erhalten.

Produkt: Sound & Recording 11/2019 Digital
Sound & Recording 11/2019 Digital
ANALOGVIBES: Analoge Hardware-Legenden als DIY-Nachbau +++ MIXPRAXIS: Louis Bell – Magie und Musikproduktion +++ SYLVIA MASSY - Die Session zu einem Event machen +++ PSI AVAA C20 - Aktiver Bass-Absorber

Kommentar zu diesem Artikel

  1. Hab ich ein Deja-Vue? Der Subwoofer ist doch 2 Jahre alt. Und Neumann entwickelt die Ipad-App zugunsten des MA1 soweit ich weiß nicht weiter.

    Auf diesen Kommentar antworten

Schreibe einen Kommentar

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht.

Das könnte dich auch interessieren