Moderner Sound im Auto - Das Bose® Prinzip

Guter Klang basiert auf umfangreicher Forschung und Entwicklung

Der Autor erinnert sich noch gut an die Zeiten des Kassettenrekorders in seinem erstem Auto, einem VW Käfer und 2 Lautsprechern auf der Hutablage. Das Rauschen gehörte ganz einfach dazu und von Klangerlebnis konnte da natürlich noch keine Rede sein. Heute ist das schon anders. Wer guten Sound zu günstigen Preisen möchte, kann auf diesen Vergleichsseiten einen Preisvergleich für Auto-Lautsprecher anstellen. Aber wer den Klang eines Konzertsaals im Auto hören will, ist im Prinzip auf eine speziell maßgeschneiderte Original Soundanlage vom Hersteller angewiesen.

Kfztech.de möchte am Beispiel Audi Q7 zeigen wie viel Technik und Forschung in der Soundanlage von heute stecken. Bose als Soundpartner von Audi steht bekanntermaßen für maßgeschneiderten Sound ab Werk. Bose Sound-Systeme erheben den Anspruch, Musik so wiederzugeben wie sie ursprünglich aufgenommen wurde: klar, kraftvoll und voller Emotionen. Um dieses anspruchsvolle Ziel zu erreichen, kooperiert Bose stets eng mit jedem Hersteller. Dabei nutzen beide Partner die Möglichkeiten der frühzeitigen Integration während der Entwicklungsphase. Doch diesem Schritt gehen andere voraus.

Audi Q7 mit Bose Soundanlage (für Details Anklicken)

Aber was macht guten Klang eigentlich aus?

Um einen lebensechten Musikgenuss im Auto erleben zu können, muss ein Soundsystem den Passagieren die Musik möglichst natürlich wiedergeben. „Natürliche Wiedergabe“ heißt für die Entwickler von Bose, die Intention des Künstlers umzusetzen. Keine einfache Aufgabe. Schließlich will jeder Musiker mit der Art und Weise, wie er seine Stücke aufnimmt, etwas Bestimmtes ausdrücken, Emotionen wecken. Diese Intention soll durch die Reproduktion über das Soundsystem in ihrem Kern unverändert bleiben, so dass jedes einzelne Musikstück die Kontaktaufnahme zwischen Künstler und Zuhörer in ihrer ganzen Eindringlichkeit ermöglicht. Nur durch eine natürliche Wiedergabe ist es möglich, dass beispielsweise bei klassischer Musik die Interpretation des Künstlers bis ins Detail erlebbar bleibt – eine wichtige Voraussetzung für einen ungetrübten Hörgenuss. Aus diesem Grund arbeitet Bose mit vielen internationalen Musikern eng zusammen. So hat Bose den „direkten Draht“ zur Quelle. Durch den Dialog mit den Künstlern erhält das Unternehmen Input und Feedback bei der Erforschung und Entwicklung künftiger Soundsysteme. Um ein hochwertiges Soundsystem zu kreieren, ist letztlich die enge Kooperation mit Hersteller und Musikern unerlässlich.

Natürliche Wiedergabe – die Kunst, den Charakter der Musik zu erhalten

Der Begriff „natürliche Wiedergabe“ hat für die Entwickler von Bose eine klare, definierte Bedeutung. Die Hauptaspekte Tonalität, Räumlichkeit und Dynamik bestimmen im Wesentlichen die natürliche Wiedergabe.

Tonalität

Tonal ausgewogen bedeutet, dass alle Frequenzbereiche gleichmäßig wiedergegeben werden. Die Auswirkungen einer falschen Tonalität werden von den meisten Hörern – selbst wenn nur unbewusst – empfunden. Überbetont eine Soundanlage die Höhen, klingt die Musik spitz und schrill. Bleiben die Höhen dagegen unterbetont, wirkt das System dumpf – es verliert an Brillanz. Nicht anders beim Bass. Ist er auf ein Minimum reduziert, bricht das Fundament des Musikstücks förmlich weg. Rückt der Bass zu sehr in den Vordergrund, unterdrückt er völlig unangemessen alle anderen Frequenzbereiche. Das Resultat einer falschen Tonalität: Die Empfindung eines Klangs als lebensecht bleibt unter Umständen aus, Assoziationen werden getrübt. Die Intention des Künstlers geht verloren.

Bei einem tonal ausgewogenen Soundsystem klingen Musikinstrumente wie Stimmen gleichermaßen lebhaft – natürlich echt. Zarte Frauenstimmen werden ebenso präzise dargestellt wie rauchige Männerstimmen. Details bleiben erhalten: das Atmen des Sängers, das Anreißen der Saiten, das Anspielen von Tasten. Intervalle, Rhythmus und Dynamik eines Musikstücks sind stets in ihrer ganzen Intensität wahrnehmbar.

Räumlichkeit

Neben den tonalen Eigenschaften hat der Künstler auch die Freiheit, die räumlichen Eigenschaften der Aufnahme zu beeinflussen. Das Spielen mit Effekten – der Sound wandert beispielsweise von links nach rechts – ist eine solche Möglichkeit. Dieser Aspekt ist selbst von wenig geübten Hörern nachvollziehbar. Ein Live-Mitschnitt bei einem Konzert sollte letztlich das Geschehen exakt widerspiegeln – selbst die Bewegungen des Musikers auf der Bühne.

Bei der Wiedergabe muss das Bühnenbild sowohl in der Breite (links-rechts) als auch in der Tiefe (vorn-hinten) erhalten bleiben. Zum Beispiel steht der Sänger deutlich in der Mitte, der Bassist links, das Saxophon rechts und das Schlagzeug hinten links. So entsteht das gewisse „Feeling“ – live in Concert. Hautnah dabei. Wird die Räumlichkeit dagegen nicht natürlich wiedergegeben, ist der Charakter des Stückes verfälscht. Auch hier kommt die Intention des Künstlers abhanden.

Dynamik

In der Musik bezeichnet Dynamik das Verhältnis zwischen den lauten und leisen Passagen eines Musikstücks. Hohe Dynamik stellt an ein Soundsystem große Herausforderungen, da sowohl die sehr lauten als auch die sehr leisen Abschnitte verzerrungsfrei wiedergegeben werden müssen. Entsprechend leistungsstarke Lautsprecher und Verstärker kommen zum Einsatz. Nur solche hochwertigen Bauteile können die niedrigen und hohen Pegel der Musik sehr genau abbilden.

Berücksichtigen die Entwickler bei der Konzeption eines Soundsystems diese Bestandteile der „natürlichen Wiedergabe“, haben sie bereits zu Beginn der Entwicklung eines neuen Soundsystems einen wesentlichen Schritt auf dem Weg zu einer lebensechten Musikwiedergabe – zu einem guten Klang – gemacht.

Die Integration in das Fahrzeug – der Innenraum als Herausforderung

Die Herausforderungen, einen guten Klang zu erzeugen, sind allgemeingültig – ob zu Hause oder im Auto. Ziel ist die natürliche Wiedergabe.

Allerdings sind die Bedingungen im Auto deutlich schwieriger. Während im Home-HiFi-Bereich bereits zwei Lautsprecher genügen, um den Klang eindrucksvoll in Szene zu setzen, müssen im Fahrzeuginnenraum deutlich mehr Lautsprecher untergebracht werden. Beim neuen Audi Q7 sind es beispielsweise deren 14. Der Hintergrund: Im Interieur eines Fahrzeugs gilt es, zwei bis drei Sitzreihen zu beschallen. Idealisiert betrachtet, benötigt man also ein System für jede Reihe.

Die Lautsprecher in den Boxen der Home-HiFi-Anlage sind nach verschiedenen Frequenzbereichen aufgebaut (Höhen, Mitten, Tiefen). Nicht anders im Auto. Allerdings lassen sie sich nicht in einem Gehäuse unterbringen. Dafür ist der Bauraum in modernen Autos zu knapp. Beim Q7 haben die Entwickler vorn ein so genanntes Dreiwege-System integriert – macht in Summe sechs Lautsprecher. In der zweiten Reihe agiert ein Zwei-Wege-System mit insgesamt vier Lautsprechern. Macht bereits zehn Lautsprecher plus eine Bassbox. Die Realisation von Surround-Sound bedingt zusätzlich einen Center-Speaker vorn sowie zwei Surround-Lautsprecher, die hinter den Fond-Passagieren platziert werden (s. Systemdetails Audi Q7).

Bose Surround-Sound im Audi Q7

Die Positionierung der Lautsprecher erfolgt nach akustischen Gesichtspunkten und wird in enger Zusammenarbeit mit den Entwicklungsingenieuren der Hersteller realisiert. Generell gilt es dabei ein paar grundlegende Probleme zu lösen:

Abstand der Lautsprecher

Im Fahrzeuginnenraum sind die Lautsprecher asymmetrisch zu den Sitzplätzen angeordnet. Die Passagiere sitzen dicht an einem Kanal und verhältnismäßig weit entfernt von dem zweiten Kanal. Folge: Die Insassen lokalisieren die Musik primär auf einem Kanal, weil der Schall bedingt durch die Laufzeit aus dem weiter entfernten Lautsprecher verzögert eintrifft. Das Klangbild wird verfälscht.

Ausrichtung der Lautsprecher

Lautsprecher haben eine frequenzabhängige Abstrahlcharakteristik. Der Zuhörer sitzt in einem anderen Winkel zum rechten wie zum linken Türlautsprecher. Die Folge davon ist, dass die beiden Lautsprecher klanglich unterschiedlich wahrgenommen werden.

Akustik der Materialien

Unter akustischen Gesichtspunkten besteht ein Fahrzeug aus extremen Materialien. Glas reflektiert Schall sehr stark, Dachhimmel und Verkleidungen hingegen schlucken Schall aufgrund ihrer weichen und dämpfenden Struktur. Diese Materialien berücksichtigen die Ingenieure von Bose® bei der Abstimmung des Sound-Systems. Ein Beispiel: Ein Fahrzeug mit Lederausstattung erhält eine andere Abstimmung als eine Variante mit Stoffbezügen.

Die Integration einer Bassquelle

Bass gibt der Musik ihr Fundament. Das Problem: Um tiefe Frequenzen zu erzeugen, muss viel Luft bewegt werden. Da der Bauraum im Fahrzeug aber sehr knapp ist, lassen sich in manchen Modellen die bekannten, tief bauenden Basslautsprecher nur sehr schwer integrieren. Aus diesem Grund hat Bose einen Lautsprechertyp entwickelt, der erheblich flacher und leichter ist als ein konventioneller Basslautsprecher, aber die gleiche Performance bietet. Den patentierten Nd® Tieftöner. Die Innovation: Der Antrieb sitzt direkt vor der Membran – und nicht wie bei konventionellen Konstruktionen hinter dem Gehäuse. Selbst der eigene Verstärker kann mitsamt den Kühlrippen auf der Membranseite untergebracht werden. Vorteil: Die Membran erzeugt nicht nur kraftvolle, bissige Bässe, sie übernimmt zudem durch die Luftbewegung eine Kühlfunktion für den Verstärker. Dank dieser effizienten Lösung gelingt es, auch einen 30 Zentimeter großen Tieftöner durch die geringe Bautiefe problemlos in ein Fahrzeug zu integrieren.

Auch interessant: Die Evolution des Auto-Audios: Wie Subwoofer die Klangqualität im Fahrzeug revolutionieren

Bose PowerNd® Tieftöner

Im Audi Q7 beispielsweise setzt Bose® mit dem Packaging auf eine weitere innovative Technologie: den Richbass® mit Bassreflexgehäuse. Dieser passt sich ideal an die Räumlichkeiten des Q7 an. Er baut tiefer, verfügt aber über einen geringeren Durchmesser. Die Membran arbeitet entsprechend mit mehr Hub. Bose bietet also zwei Lösungen, um den knappen Bauraum jederzeit optimal zu nutzen.

Richbass® Tieftöner im Bassreflexgehäuse

Ein Gehäuse ist allerdings generell notwendig, da vor allem bei Bassquellen ein so genannter akustischer Kurzschluss auftritt, wenn der Lautsprecher nicht in einer eigenen Box agiert. Ein Auslöschen des Schalldrucks – der vor und hinter der Membran durch die Schwingungsbewegung erzeugt wird – ist die fatale Folge einer fehlenden Kapselung. Der Klang entfaltet sich nicht.

Dafür benötigen Bassmodule bekanntermaßen keinen speziellen Platz, um ihre Performance in vollem Umfang zu entfalten. Allerdings kann durch eine gezielte Auswahl der Anregungspunkte der Schalldruck einer Bassquelle deutlich gesteigert werden. Eine Bassquelle, die in einem Eckpunkt platziert wird, realisiert bis zu 18 dB (Faktor 8) mehr Schalldruck als dieselbe Bassquelle mitten in einem Raum. Deswegen ist bei der Integration eine enge Kooperation mit dem Hersteller notwendig. Erstens, um einen solch idealen Platz im Fahrzeuginnenraum zu definieren. Zweitens, um ein an den Bauraum angepasstes Gehäuse zu konstruieren, das sich optimal in das Packaging einfügt und viel Volumen bietet. Die Folge: Bassmodule verfügen deswegen mitunter über durchaus skurrile Formen.

Bose Qualitätsstandards – die Basis für die individuelle Klangabstimmung

Die oben ausgeführten Herausforderungen – die natürliche Wiedergabe sowie die Anforderungen im Innenraum – sind in der Entwicklungsphase eines spezifischen Soundsystems frühzeitig anzupacken. Dafür bedarf es einer besonderen Prozesssteuerung.

Bose vereint das Fachwissen von Akustikern, Psychoakustikern und Elektronikspezialisten. Als Customer Engineer sind die Ingenieure jeweils einem bestimmten Kunden sowie einem bestimmten Projekt zugeordnet. Sie leiten das Projekt von der Konzeptentwicklung bis zur letzten Abstimmung im Fahrzeug. So werden wichtige spezifische Kenntnisse über Kundenfahrzeuge, deren Technik und Entwicklung von einem Team – und letztlich einem Ingenieur – verarbeitet und kontinuierlich gesammelt. Diese Daten fließen wiederum in die Entwicklung neuer Systeme ein. Als Resident Engineer arbeiten zusätzlich Spezialisten bei den Kunden vor Ort. Sie bilden die Schnittstellen zwischen den Teams. Diese Fachleute nutzen dabei nicht nur ihr Fachwissen im Car-Entertainment, sie profitieren auch vom Know-how des Unternehmens im Home-Entertainment.

Bei den Akustiktools und der Software setzt Bose auf die eigenen Qualitätsstandards – zum Beispiel auf selbst entwickelte und programmierte DSP-Algorithmen (Bose Digital Signal Processing) – mit denen eine besonders hoch auflösende Equalization erreicht werden kann. Bose ist somit unabhängig von der Standard-Software auf dem Markt und kann dem Kunden eine individuelle Klangabstimmung aus einer Hand anbieten.

Dank dieser speziellen Voraussetzungen nähern sich die Forscher, Entwickler und Ingenieure der natürlichen Wiedergabe. Schritt für Schritt.

Equalisation – die intelligente Lösung für eine optimale Integration

Die Aufgabe der Ingenieure besteht im Detail darin, für jeden Lautsprecher einen idealen Frequenzgang – im Idealfall linear – zu finden. Technisch bedeutet das: Die einzelnen Lautsprecher müssen mittels Equalisation so beeinflusst werden, dass sich deren akustische Energie im Fahrzeug an den relevanten Stellen optimal addiert und nicht subtrahiert. Jeder Sitzplatz wird letztlich einer eigenen Analyse unterzogen.

Vermessung der Akustik des Fahrzeuginnenraums in Abhängigkeit des Sitzplatzes mit Bose eigener Messtechnik und eigenem Messverfahren

In Folge müssen dann die Lautsprecher miteinander gekoppelt werden. Also: links vorn mit rechts vorn ... und alle wiederum untereinander. Störungen wie Interferenzen werden durch eine komplexe Abstimmung vermieden. Zusätzliche Technologien wie Centerpoint® und Surround-Sound, die ein Live-Erlebnis perfekt abbilden, setzen die Experten dann noch als Spitze oben drauf – im Idealfall für jede Sitzreihe eine eigene Hörzone.

Ein diffiziler Prozess, bei dem jeder Toningenieur zahlreiche Arbeitstage im Kundenfahrzeug verbringt. Dabei werden nicht nur Messungen durchgeführt, der zuständige Entwickler verlässt sich dabei auch auf sein geschultes und trainiertes Gehör. Referenzmusik bildet die Grundlage der Abstimmung – sie minimiert die individuelle Note. In einem speziellen Hörraum können die Toningenieure ihre Ergebnisse im Auto jederzeit überprüfen. Sie hören sich dazu ausgewählte Referenztitel unter Idealbedingungen an. Die Kombination aus technischen Verfahren und dem Faktor Erfahrung ermöglicht es letztlich, Soundsysteme mit Surround-Technologie für höchste Ansprüche wie im Audi Q7 zu entwickeln.

Einzelmessung eines Türlautsprechers

Klangerlebnisse – Bose® Technologien zaubern faszinierenden Surround-Klang

Guter Klang – vor allem, wenn es sich um Surround-Sound handelt – bedarf vieler Detailarbeit und neuester Technologien. Bose setzt bei der Entwicklung neuer Surround Sound-Systeme auf eigene Innovationen und Patente. Sie sind der Garant für ein unvergleichliches Hörerlebnis. Besonders hervorzuheben sind:

Centerpoint® Signalverarbeitung

Diese Technologie wandelt auch konventionelle Stereo-Aufnahmen auf CDs in fünf separate Audiokanäle um. Bose entwickelte dazu einen speziellen Algorithmus für die besondere, räumlich begrenzte Hörumgebung in Fahrzeugen.

Centerpoint® Signalverarbeitungstechnologie

SurroundStage® Signalverarbeitung

Mit dieser exklusiven Bose Technologie erlebt der Zuhörer einen ausgewogenen Surround-Sound. Abgestimmt auf die Platzierung der Lautsprecher und Sitzplätze wird jeder der von Centerpoint® generierten Audiokanäle an eine sorgfältig ausgewählte Kombination von Lautsprechern gesendet.

SurroundStage® Signalverarbeitung

Centerfill

Der Centerfill-Lautsprecher, platziert in der Mitte des Instrumententrägers, ermöglicht eine optimale Bühnennachbildung. SurroundStage® steuert den Centerfill so an, dass dieser Lautsprecher sowohl für den linken als auch für den rechten Fahrzeugbereich Audio-Informationen erhält. Alle Passagiere haben auf diese Weise die Bühne stets direkt vor sich. Die Wiedergabe ist noch natürlicher.

AudioPilot® Noise Compensation Technology

Der AudioPilot® regelt automatisch die Musikwiedergabe in Abhängigkeit von störenden Einflüssen wie Wind- und Abrollgeräuschen. Das System misst alle auftretenden Einflussgrößen und unterscheidet zwischen Musik und Störgeräuschen. Entsprechend passt das System Klang und Lautstärke der ursprünglich eingegebenen Einstellung an. Selbst bei einem Cabrio kann es zwischen geschlossenem und geöffnetem Verdeck unterscheiden. Ein ständiges Nachjustieren wird damit überflüssig.

AudioPilot® Noise Compensation Technology

Viel Erfahrung, Forschung, Entwicklung und Know-how stecken in einer solch modernen Soundanlage wie hier am Beispiel von Audi Q7 und Bose beispielhaft dargestellt wurde. Das Ergebnis kann sich dann aber auch sehen, respektive hören lassen.

Wer seine eigene Car-HiFi-Anlage verbessern will, sollte hier nachlesen. Über den Kauf und Einbau von Subwoofern finden sie hier etwas.

Quelle Pressetext und Bilder: Bose

Folgen Sie kfztech auf Twitter
Besuchen Sie kfztech auf Facebook

Lesen Sie auch den Blog von kfztech.de