Eine  HiFi-Übertragungskette ist ein extrem sensibles und komplexes Gebilde, das vielen äußeren Einflüssen unterliegt. Die mögliche klangliche Qualität wird mitunter durch vernachlässigte Fehlerquellen drastisch eingeschränkt.

Während die Sensibilität hinsichtlich der zu verwendenden Bauelemente, der Schaltungstechnik, der Stromversorgung (Netzstörungen) und der Störeinstrahlungen gestiegen sind, werden die klangverschlechternden mechanischen Störungen weitestgehend ignoriert, oder falsch angegangen. 

Unter mechanischen Störungen versteht man die Beeinflussung der Übertragungskette durch Schwingungen. Diese entstehen natürlich zwangsläufig wenn sich die HiFi-Geräte und die Schallquelle im gleichen Raum befinden.
Jede Komponente der Kette (Geräte, Stellfläche, LS-Boxen und Raum) ist dem Schallfeld ausgesetzt. Ein Teil der Schallenergie wird reflektiert oder absorbiert, ein großer Teil führt aber zwangsläufig zum anregen von mechanischen Schwingungen. 

Diese Vibrationen sind überall spürbar: An Möbeln, auch an  den „Tonmöbeln bzw. Phonomöbeln“,  selbst an einem massiven Fußboden (schwimmender Erstrich), an den Lautsprechergehäusen und natürlich an den HiFi-Geräten.
Im schlimmsten Fall werden Geräte und auch der Raum in ihrer Eigenfrequenz angeregt und es entstehen ausgeprägte Resonanzen bzw. Raumresonanzen (Stehende Wellen). 

Es handelt sich hier um ein rückgekoppeltes System bei dem der von den Lautsprechern abgestrahlte Schall zeitverzögert von den Geräten aufgenommen wird (Mikrofonie) und das elektrische Signal beeinflußt (Musikprogramm-Induzierte Störungen). 

Da die meisten Bauelemente reversibel sind (Ursache und Wirkung sind umkehrbar) entsteht zwangsläufig durch mechanische Resonanz auch eine elektrische Beeinflussung und umgekehrt. Diese Modulation äußert sich durch Klirr (überwiegend unharmonisch). Betroffen davon sind Halbleiter, Röhren, Widerstände, Spulen, Kondensatoren, Schalter, Relais, Platinen, CD-Abtastung, Lautsprechermembranen usw.

Zudem spielt Raumakustik bei einer highendigen Wiedergabe eine entscheidende Rolle. Der Hörraum und die Aufstellung der Anlage ist ebenso mitendscheident wie der Rest der Kette.
 
 

Es können verschiedenen Problembereiche unterschieden werden:

• Elektrische Übertragungskette (Musikquelle, Verstärker, Signalkabel)
• Im Schallwandler (Lautsprechersystem)
• Im Raum (Stehende Wellen, Reflexionen)

Bei denen zwischen folgenden Arten unterschieden werden kann:

• Direkte Schallabstrahlung und Beeinflussung
• Mechanische Störmodulation
• Störmodulation durch elektromechanische Wechselwirkung

1. Resonanzstörungen in der Übertragungskette:
 

1.1 Durch direkte Schallabstrahlung:

• Laufwerksmotor- und Laufwerks- Geräusche.

• Trafobrummen (50 Hz Brumm).

• Ev. Lüftergeräusche zur Kühlung der Endstufe.

• Abgestrahlte Gehäuseschwingungen.

Maßnahmen:

• Gute Mechanik zur Vermeidung der Lagergeräusche (Plattenteller-Lager, Riemen, Antrieb, Motorvibrationen). Externe Antriebsmotoren mit gekapselten Gehäuse.

• Trafo vergießen und vom Gehäuse entkoppeln (Spezielle Schaumstoffe oder Filz). Vermeidung von unsymmetrischer Netzbelastung. Dies führt zu Gleichspannungsoffset, der den Trafo in die Kernsättigung treibt (Besser eigene Audio-Steckdose). Trafo in externes Gehäuse mit guter Schalldämmung (verhindert Schallabstrahlung).

• Keine, oder nur Lüfter mit gutem Lager und wenig Strömungsgeräuschen verwenden.

• Kleine, stabile Gehäuse. Die Gehäuse zusätzlich mit Bitumenplatten dämpfen, so das die Geräusche unhörbar werden. 

1.2 Durch mechanische Störmodulation:

• Die Abtastmechanik des Platten- oder CD-Laufwerks ist ein sensibles mechanisches Schwingungs-System (System, Tonarm, Teller, Subchassis), das einer gezielten Resonanz-Abstimmung bedarf ansonsten werden Vibrationen mit in das Nutzsignal moduliert.

• Beim Plattenspieler können Motor-Laufwerksgeräusche durch Körperschall-Übertragung das Musiksignal modulieren.

• Trittschall:  Niederfrequente-Schwingungen werden über den Fußboden bzw. das Gebäude auf den Plattenspieler übertragen. 

• Auf Grund der hohen Drehzahl und unsauberer Lagerung kann die CD in feine Schwingungen versetzt werden, was sich negativ auf die Laser-Abtastung auswirkt.

• Auf Grund von elektromagnetischen Kräften wird ein Trafo und damit die Platine und das Gerät zum Schwingen angeregt (elektro-mechanische Störmodulation). 

• Resonanzabstimmung von Schwingungssystemen (Verschiebung und Dämpfung der Resonanz). Abstimmung der Antriebs- und Abtast-Regelung: Die Resonanz (Tonabnehmer + Tonarm oder Lasereinheit + Halterung) wird auf Frequenzen außerhalb des Hörbereiches abgestimmt (< 5 Hz)

• Verminderung der Schalleitung durch geeignete Materialien des Plattentellers (Materialien mit guter innerer Dämpfung), zusätzlich Plattentellermatte mit Magic-Disc-LP (Dämpfung und Entkopplung),  leichter und stabiler Tonarm.

• Ankopplung an große Masse (Betonstein, Granit) als Stellfläche. Anschrauben an eine massive Wand.

• Gute Antriebsmechanik (geringe Rundlauf- und Planlaufabweichung). Entkopplung des Antriebes vom Gehäuse. CD-Partialschwingungen durch Auflagescheibe dämpfen (Magic-Disc).

• Trafo wirkungsvoll entkoppeln oder besser auslagern.

1.3 Durch elektromechanische Wechselwirkung:
 

• Die Geräte „empfangen“  den gerade von den Lautsprechern abgestrahlten Schall (Luftschall) und werden in Vibrationen versetzt. Die Bauelemente werden durch diese Mikrophonie über das Gehäuse und die Platine mechanisch angeregt (Mechanische Kopplung) und erzeugen elektrische Störmodulation (Die elektrischen Daten ändern sich im Takt des empfangenen Signals).

• Auf Grund des musiktypischen impulsförmigen elektrischen Signalverlaufes werden elektronische Bauelemente durch elektromagnetische und elektrische Felder ständig zu mechanischen Schwingungen angeregt (Resonanzen durch elektrische Signale). Diese geben die Schwingungsenergie über Koppelstellen (Anschlussdrähte) an die Platine und das Gehäuse weiter. Durch die Internen Bauteileschwingungen (Kondensator- und Widerstands- Reonanzen) wird zudem das Musiksignal direkt gestört.

• Beeinflussung der Geräte untereinander (Körperschall-Kopplung über die Stellfläche).

Maßnahmen:
 

• Auf Resonanzarmut ausgesuchte Bauelemente (Kritisch sind insbesondere Röhren, Quarze, Widerstände, Spulen, Kondensatoren, Schalter und Relais). Entkopplung der Platine vom Gehäuse (Wonder-Slices). Kleine, Stabile mikrophoniearme Gehäuse,  kleine Leiterplatten, vergossene Schaltungen.

• Entkopplung der Geräte von der Stellfläche durch dämpfende Füße (Resonanzabstimmung und Dämpfung). Ableitung der Resonanzenergie und Umwandlung in Wärme (Schalldämpfung durch Schallabsorbierende Stellfläche). Verschiebung bzw. diffundieren der Resonanzfrequenzen durch geeignete Kunstoff- und Lackbeschichtung. (Thema C37).

• Kein Übereinanderstapeln von Geräten (Gekoppeltes Schwingungssystem). Resonanzarme Gerätestellfläche. Entkopplung der Geräte von der Stellfläche durch dämmende und dämpfende Füße (Resonanzabstimmung,  Dämpfung oder Diffussion)

2. Resonanzprobleme bei Schallwandlern:
 

2.1 Durch direkte Schallabstrahlung:

• Die durch die Lautsprecher in die Gehäusewände eingeleitete Schwingungsenergie muß möglichst gut absorbiert werden (Schalldämpfung), damit möglichst wenig Gehäuseresonanzen entstehen, die dann als Schall abgestrahlt werden. Hinweis: Die Gehäuseoberfläche ist um ein vielfaches größer (ca. 25mal) wie die Membranfläche !

• Die Lautsprecher strahlen (180° phasenverschoben) die gleiche Schallenergie in das relativ kleine Gehäuse ab, wie in den Hörraum. Der Schalldruck im Gehäuse ist dementsprechend deutlich höher. Der Schall im Gehäuse muß möglichst absorbiert werden, der Schalldurchgang zum Hörraum durch Schalldämmung unterdrückt werden. Bei vielen schlecht konstruierten Lautsprechersystemen erzeugt das Gehäuse mehr Schalldruck als der Lautsprecher!

• Im Gehäuse können durch ungeschickten Aufbau „Stehende-Wellen“ angeregt werden. Diese regen die Gehäusewände zum schwingen an.

• Wird wie bei einem Lautsprecher die Membran mit unterschiedlicher Frequenz hin und her bewegt, so neigt der Konus ab einer bestimmten Frequenz nicht mehr gleichförmig wie aus einem Stück zu schwingen, sondern er bricht in seiner Bewegung auf. Sogenannte Partialschwingungen entstehen. Diese erzeugen unterschiedliche Schallzentren, die sich teils überlagern, auslöschen und verstärken (Modulation, Interferenz).

Maßnahmen:
 

• Körperschalldämpfung durch Verwendung von Gehäusematerialien mit hoher innerer Dämpfung wie z.B.: Spanplatte und MDF (dafür aber geringe Steifigkeit) und extern aufgebrachten Dämpfungsbelägen. Sehr Wirkungsvoll ist ein Sandwichaufbau z.B. MDF mit Birkensperrholz und/oder Bitumenplatten. Dies ist besonders Wichtig bei der Schallwand, da hier die Kräfte entstehen. Da die größten Kräfte im Bassbereich auftreten ist eine Push-Push-Anordnung sehr wirkungsvoll. Hier arbeiten zwei gegenüberliegende Basslautsprecher gleichphasig (beide bewegen sich gleichzeitig nach innen, bzw. nach außen). Dynamische Kräfte heben sich somit weitestgehend auf und das Gehäuse bleibt ruhig.

• Der Schalldurchgang muss durch Schalldämmung unterdrückt werden. Dies geschieht durch große Masse, kleine Flächen und hohe Steifigkeit der Wände. Eine Verdopplung der Masse führt zu 6dB mehr Schalldämmung. Naheliegend, aber auch teuer und unpraktisch (große Masse) ist es Gehäuse aus Beton oder speziellen Naturstein (Schiefer oder Speckstein) zu bauen. Sehr wirkungsvoll aber auch Aufwendig sind Doppelwandsysteme (zweilagig mit Sandfüllung). Auch aufgeklebte Bitumenplatten zur Erhöhung der Masse und Steifigkeit sind sinnvoll. Die Steifigkeit wird wirkungsvoll durch Versteifungsringe und, noch besser, durch Matrixverstrebung erhöht. Ziel ist es die Resonanzfrequenz des Gehäuses nach höheren Frequenzen, also außerhalb des Bassanregungsbereiches, zu verschieben und möglichst gleichmäßig zu verteilen. Durch Schallabsorptionsmaterialien an den Wänden (Bassreflexgehäuse) und im ganzen Gehäuse (geschlossene Box) wird die im Gehäuse befindliche Schallenergie zum (größten) Teil in Wärme umgewandelt. Dazu werden poröse Absorber wie Polyesterwatte, (Noppen-)Schaumstoff, Schafwolle, Glaswolle, Mineralwolle, Steinwolle oder Filz verwendet.

• Stehende Wellen können durch geschickte Schallführung, Bedämpfung (Absorption), durch Push-Push-Baßanordnung, durch geschickte Wahl der Gehäuseproportion (der goldene Schnitt) und natürlich durch nicht-parallele Wände unterdrückt werden. Da die stehende Welle direkt an der Wand keine Bewegungsenergie besitzt (Schallschnelle=0) kann hier auch keine Bedämpfung erfolgen. Es ist also notwendig in einem gewissen Abstand zur Wand die Absorbermaterialien anzubringen.

• Membranmaterialien mit guten Dämpfungseigenschaften und/oder Dämpfungsbeschichtung (spezielle Kunststoffe und Lacke, z.B. auch C37 und andere Audio-Lacke) einsetzen. Hier muss ein guter Kompromiss zwischen geringer Masse, hoher Steifigkeit und hoher innerer Dämpfung des Materials gefunden werden. Steifigkeit wird im Bassbereich durch die sogenannte Nawi-Membran ermöglicht. Diese Membran ist kein Konus (Kegel), sondern hat einen hyperbolischen Membranquerschnitt. Im Hochtonbereich ist die Kallottenform sinnvoll. Leichte Materialien mit hoher Steifigkeit aber geringer innerer Dämpfung wie Alu und Titan neigen zum Aufbrechen bei hohen Frequenzen. Diese ausgeprägte Resonanzstellen können nur mit viel konstruktivem Aufwand (Mechanisch und Elektrisch) verschoben oder unterdrückt werden, so daß sie „vielleicht“ nicht mehr stören. Es wird ein scheinbar impulsives aber unnatürliches raues und verfärbtes metallisches Klangbild erzeugt. Materialien wie die Kunststoffe Polypropylen oder Bextrene haben zwar eine hohe innere Dämpfung aber geringere Steifigkeit und höhere Masse. Gut geeignet für Baß- und Baßmitteltöner ist getränktes, beschichtetes (Dämpfungsbeschichtung) und geschäumtes Papier (Zellulosemischung ). Hier wird geringe Masse, hohe innere Dämpfung und gute Steifigkeit im richtigem Verhältnis vereint. Bei Kallottenhochtönern ist unserer Erfahrung nach Gewebe mit spezieller Beschichtung ideal (Leicht, Stabil und hohe innere Dämpfung). Der Eigenklang einer Membran kann, bedingt durch das verwendete Material oder die Beschichtung, dramatische Klangveränderungen bewirken !!         (Siehe auch Materialklang)

2.2 Durch mechanische Störmodulation:
 

• Die Bewegungen der Lautsprechermembranen erzeugen durch Rückstellkräfte (Impuls und Massenträgheit) Kippbewegungen, die zu Modulationseffekten (Der Hochtöner wird bewegt) führen. Die Wirkung ist eine unscharfe räumliche Abbildung.

• Steht das Lautsprechersystem direkt auf einer Stellfläche oder einem Ständer so werden Schwingungen in beiden Richtungen übertragen (Vom Lautsprechergehäuse zum Boden und umgekehrt).

• Der Korb eines Lautsprecher-Chassis kann zu Resonanzen angeregt werden, bzw. sich durch die dynamischen Kräfte verformen.

• Steht ein Lautsprecher auf einem Ständer gilt ebenfalls Nr. 1 (Kippmoment), zusätzlich wirkt sich die Resonanzeigenschaft des Ständers aus. Da dieser, je nach dem wie er mit dem Lautsprecher und dem Boden gekoppelt ist (gekoppelte Schwingung), Körperschallenergie aufnimmt und somit zum schwingen angeregt wird und diese auch wieder später an das Lautsprechergehäuse abgibt. 

Maßnahmen:
 

• Hohe Masse verbunden mit hoher Steifigkeit des Lautsprechers und/oder Ankopplung mit Spikes (einer vorne in der Mitte, zwei hinten) an eine große Masse. Insbesondere bei Teppichboden ist dies wichtig. Eine Ankopplung macht nur Sinn an einen massiven Fußboden oder an eine schwere Steinplatte. Prüfen sollte man bei letzteren auch den Einsatz von Wonder-Pads an Stelle von Spikes. Eine positive Überraschung ist meist garantiert. Bei einer schrägen Schallwand wirkt ein Teil der Bewegungsenergie schräg in Richtung Boden und führt nicht zu Kippbewegungen.

• Die Lautsprechersysteme mit Dämpfungs- bzw. Dämm- Pads (z. B. Wonder-Pads) vom Untergrund entkoppeln.

• Chassis mit Aludruckgusskorb verwenden. Das Chassis muß immer gut mit dem Gehäuse verschraubt sein. An Stelle von Holzschrauben sollten Einschlagmuffen oder Ramba-Muffen mit Maschinenschrauben (M4, M5) verwendet werden.

• Ständer müssen für den Lautsprecher einen stabilen resonanzarmen Stand bieten. Dies bedingt eine große Masse, insbesondere einen tiefliegenden Masseschwerpunkt. Die Ständer müssen möglichst Schalltot sein. Naheliegend ist der Einsatz von Ton- Beton- oder Ytong –Steinen. Üblicherweise werden aber Stahlrohrständer verwendet. Diese sollten unbedingt mit Quarzsand gefüllten werden. Ev. ist auch das Ausschäumen mit PUR (Polyuhrethan) zur Bedämpfung möglich. Bei Einsatz von Quarzsand reicht eine 2/3-Füllung, so das der Schwerpunkt tief genug liegt. Die Masse erhöht sich zudem deutlich. Ein Liter Quarzsand (0.1-0.4mm Körnung) hat etwa eine Masse von 1.6 kg.

2.3 Durch elektromechanische Wechselwirkung:
 

• Die Schwingungen des Gehäuses werden auf die interne Frequenzweichenbauteile übertragen und beeinflussen dadurch die elektrische Signalverarbeitung. Das gleiche gilt natürlich für Aktivboxen bei denen die Elektronik im Gehäuse integriert ist !

• Die elektrischen Signale (insbesondere in den Spulen) erzeugen mechanische Kräfte, die wiederum Schwingungen erzeugen.

Maßnahmen:
 

• Entkoppelte, oder ausgelagerte Frequenzweiche bzw. Elektronik. Ausgesuchte schwingungsarme Spulen, Kondensatoren und Widerstände verwenden.

• D.t.o.

3. Raumresonanzen und Raumakustik:
 

• Durch den Raumschall (Luftschallübertragung) werden zwangsläufig Möbel, Racks und Gerätegehäuse zum Mitschwingen angeregt. Durch falsche Aufstellung der Boxen sowie falscher Bassabstimmung werden Raumresonanzen angeregt, die zu einer verstärkten akustischen Rückkopplung oder zu Mitkopplung führen.

• Durch Reflexionen von mittleren und hohen Frequenzen an den Wänden bzw. der Decke und dem Boden wird die räumliche Abbildung gestört (Raumakustik).

• Das gleiche Problem verstärkt: Durch verspätete Reflexionen (Echos, Flatterechos) 

Maßnahmen:

• Vermeidung von ausgeprägten Raumresonanzen durch geschicktes Konzept (Subwoofer-Satellitensystem), und richtige Aufstellung der Lautsprecher. Richtige Aufstellung der Anlage unter Vermeidung von Direktschallaufnahme und möglichst nicht in einem Resonanzmaxima. Mitschwinggeräusche von Möbeln unterbinden. 

• Luftschallbedämpfung durch Einrichtungsgegenstände (Schallabsorption) wie Sessel, Gardinen, Teppich, Bücher- und Plattenregale. Zu frühe Seitenwandreflexionen vermeiden. Bei rechteckigen Räumen die Lautsprecher immer an der breiten Seite aufstellen, bzw. genügend Luft zu den Seitenwänden halten. 

• Diffusion (Brechung und Zerstreuung) des Schalls durch Regale, Tisch, Pflanzen. 

Aufstelltipps

• Geräte niemals direkt aufeinander positionieren (Gekoppeltes Schwingungssystem)

• Jedes Gerät sollte einzeln mit Dämpfungspads von der Stellfläche (Rack) entkoppelt werden. Eine spezielles Stellboard ist dann nicht unbedingt erforderlich.

• Wenn irgend möglich, die Anlage nicht zwischen den Lautsprechern, erst recht nicht genau in der Mitte aufbauen. Gerade dort ist sie beim Hören den meisten Erschütterungen ausgesetzt.

Die Musikalische Wirkung bei Beachtung der Maßnahmen

• Bässe wirken trockener, präziser, pointierter.
• Der Grundton straffer, schlanker, durchhörbarer.
• Die Mitten körperhafter, eindringlicher, selbstverständlicher, griffiger.
• Die Höhen sauberer, ausgedehnter, detailreicher, luftiger.
• Die Raumabbildung plastischer, realistischer, transparenter.
• Dynamik und Impulsverarbeitung im Groben wie im Feinen spannender, mitreisender, dramatischer.