D'Appolito-Anordnung (MTM)

Bei der D'Appolito-Anordnung sitzt der Hochtöner zwischen zwei gleichen Mitteltönern, die dasselbe Signal bekommen — von oben nach unten also Mittelton, Hochton, Mittelton, woraus die geläufige Abkürzung MTM stammt. Die Anordnung ist symmetrisch zur Achse des Hochtöners, und genau darauf kommt es an.

Ausführliche Erklärung

Das Problem, das die Anordnung löst, hat Joseph D'Appolito 1983 für die Audio Engineering Society beschrieben — damals bei der Analytic Sciences Corporation im US-amerikanischen Reading. Sein Ausgangspunkt: In einem mehrwegigen Lautsprecher sitzen die Treiber räumlich getrennt, und in dem Bereich, in dem zwei von ihnen gleichzeitig arbeiten, hängt ihre Summe von der Richtung ab. Die Hauptabstrahlrichtung kippt aus der Waagerechten weg, und im Winkel darunter und darüber entstehen Einbrüche.

Seine Beobachtung war, dass sich dieser Fehler durch eine geometrische Anordnung dreier Treiber beseitigen lässt — und zwar unabhängig davon, in welcher Phasenlage die Treiber zueinander stehen. Das ist der eigentliche Beitrag: Der Keulenfehler ist damit keine Frage der Frequenzweiche mehr, er fällt aus deren Auslegung heraus.

Warum das funktioniert, lässt sich ohne Rechnung sehen. Bei zwei Treibern übereinander gibt es eine bevorzugte Richtung, weil der eine Weg kürzer ist als der andere. Bei zwei gleichen Mitteltönern symmetrisch um den Hochtöner gibt es diese Bevorzugung nicht: Für jeden Punkt oberhalb der Mittelachse, an dem der obere Mitteltöner näher ist, liegt spiegelbildlich ein Punkt unterhalb, an dem der untere näher ist. Auf der Symmetrieachse selbst sind beide Wege exakt gleich lang, und darum liegt die Hauptabstrahlrichtung dort und nirgendwo sonst.

Was die Anordnung allein nicht leistet

Symmetrie beseitigt die Verkippung, nicht die Interferenz. Zwei Mitteltöner in einem gewissen Abstand erzeugen weiterhin ein Muster aus Verstärkung und Auslöschung über den vertikalen Winkel — es liegt jetzt nur symmetrisch statt schief. Wie eng dieses Muster ausfällt, hängt vom Abstand der beiden Mitteltöner im Verhältnis zur Wellenlänge ab, und das ist genau die Frage, die der Kammfiltereffekt beschreibt.

Daraus folgt die Bedingung, ohne die MTM nicht funktioniert: Die Trennung zum Hochtöner muss steil genug sein, damit die Mitteltöner dort, wo ihr Abstand gegenüber der Wellenlänge groß wird, bereits abgeregelt sind. D'Appolito hat dafür eine Flankensteilheit von 18 dB je Oktave vorgeschlagen. Eine flache Trennung lässt die beiden Mitteltöner zu weit nach oben mitspielen, und dann ist die Abstrahlung zwar symmetrisch, aber in der Senkrechten stark eingeschnürt.

Der zweite Preis ist die Bauhöhe. Drei Treiber übereinander machen das Gehäuse länger, und zwei Mitteltöner statt einem verdoppeln die Membranfläche — was für den Maximalpegel gut ist und für die Aufstellung im Wohnraum weniger.

Der Sonderfall Center

Fast jeder Center-Lautsprecher unter einem Bild ist liegend gebaut, und sehr viele sind mit zwei Tieftönern und einem Hochtöner dazwischen bestückt — äußerlich eine MTM-Anordnung, um 90 Grad gedreht.

Damit kehrt sich die Wirkung um, und zwar in die ungünstigste Richtung. Symmetrisch und breit strahlt die Anordnung jetzt in der Senkrechten ab, wo im Kino niemand sitzt; eingeschnürt und mit Interferenzmuster in der Waagerechten, also genau dort, wo die Zuschauer nebeneinandersitzen. Ein liegender MTM-Center klingt deshalb für die Plätze links und rechts anders als für den mittleren — und das ist bei Dialogen der hörbarste Fall.

Das ist kein Konstruktionsfehler der Hersteller, sondern die Folge einer Bauhöhe, die unter ein Bild passen muss. Es ist aber ein Grund, bei der Center-Wahl auf horizontale Winkelmessungen zu achten und liegende Dreiwege-Center oder koaxiale Bauformen ernsthaft zu prüfen.

Häufiges Missverständnis

„Zwei Tieftöner und ein Hochtöner in der Mitte — das ist D'Appolito." Die Bestückung allein macht es nicht. Zur Anordnung gehören die Symmetrie und eine Trennung, die steil genug ist, damit die beiden äußeren Treiber oberhalb ihres nutzbaren Bereichs schweigen. Fehlt die zweite Bedingung, bleibt eine symmetrische Anordnung mit stark eingeschnürter vertikaler Abstrahlung. Der Name wird trotzdem verwendet, weil er sich verkauft.

„MTM klingt besser." Die Anordnung verbessert das Verhalten außerhalb der Achse, nicht den Klang auf der Achse. Wer auf einem einzigen, richtig eingemessenen Platz sitzt, hört den Unterschied kaum. Wer mit mehreren Personen auf verschiedenen Höhen sitzt — zweite Reihe auf einem Podest, Kinder auf dem Boden, jemand steht an der Bar —, hört ihn deutlich. Die Bauform ist eine Antwort auf eine Nutzungssituation, nicht auf eine Klangfrage.

„Koaxial und MTM sind zwei Wege zum selben Ziel, also ist einer überflüssig." Sie lösen dasselbe Problem und tun es verschieden, mit verschiedenen Nebenwirkungen. Das Koaxialchassis beseitigt den Treiberabstand und handelt sich dafür den Konus als Trichter und die Modulation durch den Hub ein. MTM lässt den Abstand bestehen, macht seine Folgen aber symmetrisch, und braucht dafür Bauhöhe und eine steile Weiche. Welcher Weg passt, hängt am Raum und an der Einbausituation — nicht daran, welcher der elegantere ist.

Nicht zu verwechseln mit

• Koaxialchassis: Gemeinsames akustisches Zentrum statt Symmetrie um eine Achse.
• Zwei Tieftöner ohne Symmetrie: Ein Lautsprecher mit zwei Tieftönern untereinander und dem Hochtöner obendrauf ist kein MTM, auch wenn die Treiberzahl stimmt.
• Line Array: Viele gleiche Treiber in einer Linie, um die Abstrahlung in einer Ebene gezielt einzuschnüren. Verwandte Physik, anderes Ziel.
• Liegender MTM-Center: Dieselbe Bestückung, um 90 Grad gedreht — und damit mit vertauschten Vor- und Nachteilen.

Aus der Praxis

Ein Kino mit zwei Sitzreihen, die zweite auf einem Podest 40 cm höher. Die Front steht fest, für den Center gibt es unter der Leinwand 20 cm Bauhöhe. Angeboten ist ein liegender Center mit zwei Tieftönern und einem Hochtöner dazwischen — dem Datenblatt nach ein sauberer Frequenzgang auf Achse.

Zu klären ist hier zuerst, in welcher Richtung dieser Raum Winkeltoleranz braucht. Vertikal sind es zwei Ebenen mit 40 cm Unterschied, horizontal drei Plätze nebeneinander — und für den Center gilt das doppelt, weil auf ihm die Dialoge liegen. Ein Lautsprecher, der in der Waagerechten einschnürt, trifft damit genau die kritische Richtung.

Für die Bauform folgt daraus, dass die liegende MTM-Bestückung hier die falsche ist, so gut der Frequenzgang auf Achse auch aussieht. Die Alternativen sind ein koaxialer Center, der in beiden Richtungen gleichmäßig abstrahlt, oder ein liegender Dreiweger, bei dem der Mittelton über dem Hochtöner sitzt und die kritische Ebene damit wieder senkrecht liegt. Beide brauchen mehr Bauhöhe oder mehr Breite als angeboten — das ist die eigentliche Nachricht an die Planung, und sie kommt besser jetzt als nach dem Leinwandeinbau.

Erst danach lohnt der Vergleich konkreter Geräte, und dafür ist genau eine Angabe nötig, die selten veröffentlicht wird: die horizontale Winkelmessung. Wo sie fehlt, sagt die Bauform mehr als das Datenblatt.

Verknüpfte Inhalte

Die andere Antwort auf dasselbe Problem ist das Koaxialchassis. Warum zwei Quellen in einem Abstand ein Muster aus Verstärkung und Auslöschung erzeugen, erklärt der Kammfiltereffekt; wie steil getrennt wird, entscheidet die Frequenzweiche bei der Übergangsfrequenz. Wie sich das Ergebnis über den Winkel beschreiben lässt, steht beim Bündelungsmaß, und was es für die Zuschauer bedeutet, bei der Sitz-zu-Sitz-Varianz und beim Sweet Spot.

Quellen

Autor, Wirkungsstätte, Jahr und die Kernaussage der Veröffentlichung sind über den Katalog der Audio Engineering Society nachgewiesen. Die geometrische Begründung der Symmetrie folgt daraus und ist Standard der Lautsprecherentwicklung.