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Phasenlage

Was bedeutet "Phasenlage" bzw. "Phasendrehung"?

In einem Mehrkanalsystem spielen meistens mehrere Lautsprecher gleichzeitig. Mitunter strahlen zwei Lautsprecher das gleiche Signal als Schallwelle ab. Das Abstrahlen einer Schallwelle wird bei einem dynamischen Lautsprecher durch ein Vor- und Zurückschwingen der Membran erzeugt, was sich in einer wellenähnlichen Änderung des Luftdrucks auswirkt. Diese Welle kann man z.B. folgendermaßen darstellen:

phase1

Als Phasenlage bezeichnet man nun die Lage zweier solcher Schalldruckverläufe zueinander. Wenn also beide Lautsprecher gleichzeitig den höchsten Luftdruck erzeugen (weil Sie genau gleichzeitig die Bewegung nach Vorne vollführen), beträgt die Phasenlage (auch Phasenverschiebung genannt) 0°.

Generiert der eine Lautsprecher den höchsten Luftdruck, während der andere Lautsprecher gerade den niedrigsten Luftdruck produziert, beträgt die Phasenverschiebung zwischen den beiden 180°.

phase2

Dies könnte zum Beispiel dadurch hervorgerufen werden, dass hier zwei Lautsprecher spielen, von denen einer verpolt ist. Das würde bedeuten, dass einer bei Einsetzen des Signals die Membran nach vorne schiebt, der andere nach hinten. Die Phasenverschiebung könnte aber auch genau dadurch verursacht werden, dass der zweite Lautsprecher einfach später anfängt zu spielen, als der erste:

phase3

Der Effekt, dass aus Sicht des Hörers einer der beiden später anfängt zu spielen, kann nun aber auch dadurch zustande kommen, dass er einfach weiter vom Hörplatz entfernt steht, als sein Kollege. Dadurch benötigt der Schall länger, um zum Hörer zu gelangen, was das gleiche ist, als würde er einfach später beginnen zu spielen.

Welchen Effekt haben Phasenverschiebungen auf die Wiedergabe des Systems?
Dummerweise addieren sich zwei verschiedene Luftdruckveränderungen in einem Raum. Dadurch ergeben sich Verstärkungen oder Auslöschungen eines der beiden Signale. Wenn also beide Lautsprecher ein gleichphasiges Signal abgeben, die Phasendrehung also 0° beträgt, dann ist das Signal deutlich lauter hörbar, als wenn nur einer der Lautsprecher spielen würde. Bei einer Phasendrehung von nahezu 180° produziert der eine Lautsprecher hohen Luftdruck, während der andere zum gleichen Zeitpunk niedrigen Druck produziert und quasi den hohen Druck seines Kollegen wieder “wegsaugt”. Das ungüngstige Ergebnis ist, dass das Signal deutlich leiser oder sogar überhaupt nicht mehr hörbar ist. (Die beiden oben dargestellten Kurven würden sich z.B. gegenseitig auslöschen und zu 0 addieren.)

Dieses Prinzip der Auslöschung wird zum Beispiel in “lärmreduzierenden” Kopfhörern eingesetzt, die seit neuestem angeboten werden. Bei diesen Kopfhörern nimmt ein Mikrofon die Umgebungsgeräusche auf und addiert das gleiche Geräusch um 180° phasenverschoben zum Nutzsignal hinzu. Der Effekt ist, dass dadurch die Umgebungsgeräusche nicht mehr hörbar sind und lediglich das Nutzsignal wahrgenommen wird.

Auslöschungen und Additionen durch Phasenverschiebungen sind umso stärker wahrnehmbar, je tiefer die Frequenz ist, die abgegeben wird. Besonders kritisch wird der Sachverhalt also bei der Übergangsfrequenz zwischen Subwoofer und Satelliten, weil hier beide Lautsprecher die gleichen (tiefen) Frequenzen reproduzieren, aber nicht notwendigerweise am gleichen Ort stehen.

Alle Teufel Lautsprechersysteme sind so entwickelt worden, dass die einzelnen Komponenten “in Phase” spielen. Wenn also die Satelliten und der Subwoofer gleich weit vom Hörplatz wegstehen, ist die Phasenlage absolut korrekt, die Phasendrehung beträgt also 0° und die Signale addieren sich.

Was kann man gegen Auslöschungen durch Phasenverschiebungen tun?
Steht der Subwoofer nicht in gleicher Entfernung vom Hörplatz wie die Satelliten, muss die Phasenlage eventuell ausgeglichen werden um Auslöschungen zu umgehen. Dazu besitzen Teufel-Subwoofer die Möglichkeit über einen Schalter die Phase des Subwoofers um 180° zu drehen oder über einen Regler die Phase stufenlos zwischen 0° und 180° anzupassen. Um die richtige Einstellung herauszufinden, ist nur wenig Aufwand und Zeit nötig. Allerdings sollten Sie eine weitere Person zur Verfügung haben, auf deren Hilfe Sie zurückgreifen können.

Zur Einstellung der Phase sitzen Sie auf Ihrem bevorzugten Hörplatz und spielen Musik oder Filmmaterial mit einem hohen Bassanteil ab. Nun dreht die andere Person den Bassregler langsam von 0° nach 180 ° (bzw. legt den Kippschalter um, je nach Subwoofermodell). Dabei werden Sie im oberen Bassbereich eine Veränderung feststellen können. Da unsere Systeme so entwickelt sind, dass sich im Idealfall die beiden Signale zu einem glatten Frequenzgang addieren, ist die Einstellung die beste, bei der Sie am meisten Bass hören!

Alternativ bzw. ergänzend bieten moderne Heimkino-AV-Receiver über Ihre Einmess-Software die Möglichkeit, die ideale Phasenlage zu bestimmen.