Als Subwoofer zu den ARCS bietet sich der SB18m mit einer 1 × 18″-Bestückung an. Die Gehäusebreite bzw. Höhe, je nach Aufstellung, entspricht der einer ARCS und das Rigging System ist zu den ARCS kompatibel. Der SB18m kann im Vierer-Cluster mit passendem Preset in der Endstufe auch in einer Cardioid-Anordnung betrieben werden.
In diesen diversen Konfigurationen eignet sich die ARCS für vielfältige Anwendungen von der Kompakt-PA über einzelne Fill-Systeme, Centercluster, Sidefill-Cluster bis hin zur Main-PA für mittelgroße Events. Nicht zu vergessen wären noch Spezialanwendungen wie 360° Cluster, die sich aus 12 Arcs Wide zusammenstellen lassen.
Messwerte
Die ARCS Wide und Focus sind im Gegensatz zur voll aktiven ARCS II mit einer passiven Weiche ausgerüstet. Man hat sich hier für den ökonomischen Ansatz mit passivem X-Over-Filter und aktiver Systementzerrung im Controller-Amp entschieden, wie es in letzter Zeit bei vielen Herstellern üblich geworden ist. Entsprechend stellt sich der Frequenzgang der ARCS ohne Controller dar, wo die Unterschiede in der Sensitivity der beiden Wege gut zu erkennen sind. Der Tieftöner agiert in der üblichen Kategorie von 95–100dB und der Hochtöner bei 110dB. Die Frequenzgänge der beiden Modelle Wide (blau) und Focus (rot) unterscheiden sich vor allem im HF-Bereich ein wenig, wo der enger abstrahlende Hochtöner der Focus ca. 1,5dB lauter ist. Die Unterschiede bei den tieferen Frequenzen dürften primär auf die etwas unterschiedlichen Gehäuseformen und das etwas geringere Volumen der Focus zurückzuführen sein.
Die Impedanzmessungen zeigen eine Abstimmfrequenz der Bassreflexgehäuse von 65Hz, womit die ARCS bis ca. 60Hz hinab gut einzusetzen sind. Das Impedanzminimum liegt bei 5,4 Ohm, was streng nach Norm (max. 20 % unter Nennwert) etwas zu wenig ist, aber hier nicht weiter relevant ist, da die ARCS mit zugehörigem Systemverstärker ausgeliefert wird.
Als zugehörige Systemverstärker können der LA4 oder LA8 verwendet werden. Beide Verstärker verfügen über Setups für die ARCS WiFo, die für beide Varianten identisch sind und sich nur in der Anwendung für ein Einzelsystem und für ein Array unterscheiden. Die beiden Kurven in Abbildung 3 zeigen den Unterschied, wo in der Array-Version (rot) die Höhen bis zu 6dB angehoben werden müssen, da die Tieftöner im Array durch die akustische Kopplung in der Sensitivity zulegen, die Hochtöner jedoch nicht. Bei den Hochtöner stellt sich die Arraybildung durch den vergrößerten Raumwinkel dar, der vom Array abgedeckt wird.
Wie sich das zusammen mit der Box auswirkt, zeigen die Frequenzgänge in Abbildung 4. Eine einzelne Wide mit dem Single Setup liefert wie erwartet einen linearen Frequenzgang. Für die Focus resultiert die gleiche Einstellung in einer geringfügigen Höhenanhebung, die für ein eng strahlendes System meist auch so gewünscht ist.
In der Einstellung Line-Source erzeugt das voreingestellte Filter die gewünschte Höhenanhebung für die Kompensation des Couplings bei den mittleren und tiefen Frequenzen. Je nach Array-Konfiguration ist diese Einstellung mehr oder weniger passend. Details sind dann über eine Messung oder Simulation zu ermitteln und entsprechend mit den weiteren Filtern im Amp einzustellen.
Das Spektrogramm aus Abbildung 5 lässt die eine oder andere schmale Resonanz in den Mitten erkennen, die sich in den hier nicht abgebildeten Nahfeldmessungen als Gehäuse- bzw. Tunnelresonanzen darstellen. Meist resultieren diese aus der Kompromissfindung zwischen Gehäusegröße, Platzierung der Komponenten auf der Front und der Menge des Absorbermaterials im Gehäuse. Die größte Resonanz im Spektrogramm bei 65Hz ist dagegen beabsichtigt – hier liegt die Abstimmfrequenz des Bassreflexresonators des ARCS-Gehäuses. Das Hochtonsystem in der ARCS arbeitet nahezu makellos, was speziell für ein Waveguide zur Umsetzung auf eine Linienquelle alles andere als selbstverständlich ist. Das DOSC-Waveguide, obwohl seine Erfindung schon 20 Jahre zurückliegt und seither viele Nachahmer gefunden hat, darf daher immer noch als Maßstab in seinem Segment gesehen werden.
Phase: Möglichkeiten und Lösungen
Ein 2-Wege-System wie das ARCS mit einer kombinierten Bestückung mit einem Direktstrahler für die Tiefen und einem Hornsystem für die Höhen birgt in sich das grundsätzliche Problem, dass das akustische Zentrum des Hochtöners zwangsläufig etwas weiter hinten in der Box liegt als das des Tieftöners. Wird eine solche Box voll aktiv mit einem DSP-System betrieben, dann kann durch ein entsprechendes Delay im Tieftonweg eine Anpassung erfolgen und das Problem ist gelöst. Erfolgt die Trennung jedoch passiv, wie hier in den ARCS Wide/Focus, dann gibt es nur die Möglichkeiten der mechanischen Anpassung, d.h. den Tieftöner im Gehäuse nach hinten zu verschieben, was bei einer kompakten 12/2- Box keine wirkliche Option ist, oder mit einem passiven Allpassfilter eine Laufzeitkorrektur vorzunehmen. Letzteres ist auch weniger elegant und wegen des damit einhergehenden Bauteilgrabes auch eher unbeliebt. L-Acoustics lässt daher wie viele andere Hersteller auch den kleinen Laufzeitversatz auf sich beruhen und kompensiert ihn nicht. Eine Korrektur ist auch mit einem vorgeschalteten DSP selbst mit FIR-Filtern nicht möglich. Ein FIR-Filter, das in einer passiv getrennten 2-Wege-Box immer nur für beide Wege zusammen wirken kann, könnte zwar die Laufzeit für eine Position korrigieren, was aber keinen weiteren Einfluss auf die Auswirkungen in der Directivity und für Positionen außerhalb der Mittelachse hätte.
Abbildung 6 zeigt die Zusammenhänge in der Impulsantwort, wo der Einsatz des weiter vorne liegenden Tieftöners (blauer Pfeil) ca. 0,6 ms vor dem des Hochtöners (roter Kreis) kommt.
Bezieht man jetzt die Phasendarstellung so wie in Abbildung 7 auf den Einsatzzeit- punkt des Hochtöners, dann entsteht ein Artefakt in Form einer ansteigenden Phase im Übergangsbereich, wie es hier zwischen 500 und 800Hz zu erkennen ist. Anschaulich würde das bedeuten, das Signal eilt voraus und kommt zu früh, was aus Sicht des Hochtöners für den Tieftöner in der Tat auch so ist. Würde man die Darstellung der Phase auf den Einsatz des Tieftöners beziehen, dann würde daraus eine starke Phasendrehung im gesamten Frequenzbereich des Hochtöners resultieren, da die 0,6 ms Versatz für hohe Frequenzen mit kurzen Wellenlängen bereits eine erhebliche Phasendrehung bedeuten.
Die Darstellung der Phase ist ein Aspekt. Wichtiger dürfte für den Anwender aber sein, wie sich der Versatz hörbar bemerkbar macht. Hier zeigt die Erfahrung, dass unter den typischen Einsatzbedingungen einer PA-Box die hörbaren Auswirkungen zwischen vernachlässigbar klein und nicht wahrnehmbar liegen. Anders würde es vermutlich unter Idealbedingungen z. B. im Studio oder im reflexionsarmen Raum ausfallen. Was dann noch bleibt, sind mögliche Asymmetrien in den vertikalen Isobaren im Übergangsbereich. Diese sind für die ARCS um 1kHz herum in Abbildung 10 und 12 in der Tat auch zu erkennen. Diesem eher kleineren Nachteil steht jedoch der große Pluspunkt der einfach gehaltenen passiven Weiche mit wenig Verlusten und geringen Kosten gegenüber.
Controller und Amping
Bei L-Acoustics setzt man bereits seit langer Zeit auf Systemverstärker und Controller, die fest zu den Lautsprechern gehören, womit ein hohes Maß an Kompatibilität und auch Betriebssicherheit erreicht werden kann. In früheren Zeiten waren das Lab.gruppen-Endstufen und Lake- bzw. XTA-Controller. Heute bietet L-Acoustics die eigenen Controller-Endstufen LA4 und LA8 mit integrierten DSP-Systemen an, die typischerweise zu dritt mit Stromverteilung und Patchfeld in einem standardisierten 9U-Systemrack eingesetzt werden.Der Gedanke des System-Racks wird bei L-Acoustics schon lange praktiziert und sorgt für ein einfaches Zusammenspiel der Anlagen unterschiedlicher Herkunft, wenn Systeme zugemietet und kombiniert werden sollen.
Beide Verstärker sind vierkanalige System-Amps mit DSP-Technik und Leistungen von 1.000 W bzw. 1.800 W pro Kanal, womit alle Lautsprecher im Programm von L-Acoustics betrieben werden können. Die Signalzuspielung kann analog über gestackte AD-Umsetzer oder digital via AES/EBU erfolgen. Für die Filter gibt es IIR- und FIR-Topologien, die auf einem Sharc-DSP mit 96kHz Abtastrate ausgeführt werden. Die Schutzschaltungen werden unter dem Begriff „L- Drive System Protection“ zusammengefasst, sie überwachen sowohl die thermische Belastung der Treiber wie auch deren Auslenkung. Die vierkanaligen Endstufen sind intern als 2in4-System aufgebaut, wobei das Eingangssignal entweder analog oder digital eingespeist werden kann. Bei der LA8 gehören die digitalen Eingänge zur Standardausstattung, bei der LA4 sind sie optional.
Die analogen Eingänge können dabei als Fallback für die digitalen Inputs genutzt werden, auf die die Endstufe automatisch umschaltet, falls es auf dem digitalen Signalweg zu einer Störung in der Signalübertragung kommen sollte.
Network Manager
Die Konfiguration der Endstufen und deren integrierte Controller kann über das einfache User Interface an den Endstufen selber erfolgen oder über den Networkmanager. Die Verbindung zwischen dem PC und den Endstufen erfolgt über Standard-Netzwerkkomponenten. Jede Endstufe verfügt zudem über einen eigenen integrierten Switch, sodass auch von Endstufe zu Endstufe durchverkabelt werden kann. Auch größere Netzwerke lassen sich so recht einfach in gemischten Strukturen mit Stern- und Reihenschaltungen aufbauen.
Alle Endstufen sind komplett mit Presets für alle L-Acoustics-Lautsprechermodelle ausgerüstet. Der Anwender kann so einfach das passende Preset auswählen und sich dann in weitgehender Sicherheit wägen, dass das System korrekt arbeitet. In großen Systemen bietet der Network Manager zudem die Möglichkeit, Gruppen zu bilden und die Anlage als Ganzes zu überwachen und deren Reserven zu kontrollieren. Die gesamte Bedienung ist für einen Tablet-PC optimiert, so dass man auch auf dem Weg durch die Reihen einer Halle alles noch gut bedienen kann.
Directivity: vorbildlich
Für die beiden ARCS-Modelle gibt es die Einsatzmöglichkeiten sowohl als Einzelsysteme wie auch in Arrays verschiedener Ausdehnung.Beide Typen Focus und Wide wurden daher zunächst solo auf dem Drehteller vermessen. Die Focus wird mit einem nominellenAbstrahlwinkel von 15 × 90 Grad (H × V) angegeben. Die Angabe horizontal und vertikal bezieht sich dabei auf die aufrecht stehende Box. Die zugehörigen Isobarenkurven in Abbildung 9 und 10 lassen beide Werte plausibel erscheinen. Die engen 15° werden verständlicherweise erst für höhere Frequenzen erreicht. Zu den Tiefen weiten sich die Kurven kontinuierlich aus. Bei 1.250Hz ist zudem eine leichte Knickstelle in den Isobaren auszumachen, die sich vermutlich durch den Übergang vom Hochtöner auf den direkt strahlenden 12″-Tieftöner ergibt.
Die in Abbildung 9 bei +125° zu erkennenden kleinen Inseln in den Isobaren liegen bei –20dB oder weniger im Pegel und gehen aus Störungen aus dem Messraum hervor, die nichts mit dem Lautsprecher zu tun haben: Bei besonders eng abstrahlenden Lautsprechern fallen selbst einzelne kleine reflektierende Gegenstände im ansonsten reflexionsfreien Umfeld auf. Schaut man sich die vertikalen Isobaren an, dann kommt in Relation zur Größe des Hochtonhorns Erstaunen auf. Der Hochtöner erreicht hier über seinen gesamten Arbeitsbereich die angekündigten 90° in höchster Perfektion, wie man es sonst nur von wesentlich größeren Hörnern kennt. Um die Übernahmefrequenz kommt es dann zu den unvermeidlichen Interferenzeffekten zwischen den beiden Wegen, die aufgrund des Laufzeitversatzes die schon erwähnte lokale Asymmetrie erzeugen.
Die ARCS Wide verhält sich in der Directivity ähnlich perfekt wie die Focus, was dann auch keine so große Überraschung mehr ist. Vertikal sind die Isobarenkurven nahezu identisch und horizontal werden die nominellen 30° ebenfalls sehr schön eingehalten. Auch in Abbildung 11 sind übrigens die Störungen aus dem Messraum bei +125° wieder zu erkennen.
Im nächsten Schritt wurden beide Modelle jeweils im 3er-Array auf dem Drehteller montiert und vermessen. Rechnerisch sind für die 3er-Arrays 45° bzw. 90° horizontaler Gesamtwinkel zu erwarten. Wo man sonst gerne schon einmal versuchen muss, den nominellen Abstrahlwinkel irgendwo in das Isobarendiagramm hinein zu interpretieren, stellt es sich für die ARCS-Arrays in höchster Perfektion dar: Die drei ARCS Focus ergänzen sich exakt zu einem 45° Array, das diesen Winkel schon ab 400Hz aufwärts perfekt einhält. Bedenkt man dabei noch die kompakten Abmessungen des Systems, dann ist die Sache noch erstaunlicher. Die drei ARCS Wide agieren ähnlich gut für einen Summenwinkel von 90°. Lediglich im Bereich der 500-Hz-Oktave bündeln die drei Tieftöner ein wenig zu kräftig für die perfekten 90°. Alles in allem erfüllen die ARCS damit in puncto Directivity alle Versprechungen in fast idealer Form.
Maximal möglicher SPL
Für die Verzerrungsmessungen wurden die beiden üblichen Messverfahren mit Sinusbursts und einem Multisinussignal angewandt. Wir betrachten dazu zunächst eine Messreihe aus Abbildung 15, bei der Verzerrungsgrenzwerte von 3 % und 10 % vorgegeben und dann ermittelt wurde, welchen maximalen Schalldruck der Lautsprecher dabei bezogen auf 1 m Entfernung unter Freifeldbedingungen erreicht. Die Messung erfolgt mit 185 ms langen Sinusburst-Signalen bei einer Messentfernung von 6 m. Die Pegelwerte werden von der Messsoftware anschließend auf 1 m umgerechnet. Die sonst übliche zusätzliche Leistungsbegrenzung gab es hier nicht, da bei einem Lautsprecher mit Systemamp und Controller davon auszugehen ist, dass das System durch Limiter vollständig geschützt wird. D.h. dort, wo beide Kurven zusammenfallen, wurde die Messung durch den Limiter begrenzt und nicht durch Verzerrungen. Gemessen wurde zunächst eine einzelne ARCS Focus und anschließend ein Array aus drei Systemen mit insgesamt 45° Öffnungswinkel.
Abbildung 15 zeigt hier für die Tieftöner einen bereits recht früh einsetzenden Limiter. 118dB bei 100Hz in Relation zu einer Sensitivity von 94dB bedeuten einen Limitereinsatz bei ca. 250 W. In den Mitten steigt die Kurve dann auf 130dB und separiert sich typisch für einen Kompressionstreiber in die 10 %- und 3 %-Kurve mit 10dB Abstand. Ein solches Verhalten deutet auf einen k2 dominierten Klirr hin, was ein gutmütiges klangliches Verhalten bei hohen Pegeln vermuten lässt.
Drei ARCS im Array können im Vergleich dazu natürlich kräftig zulegen. Im Bassbereich, wo die akustische Kopplung der drei 12″er wirkt, steigt der Pegel um knappe 10dB an. Abbildung 16 zeigt dazu im Vergleich die 10 %-Kurve für das 3er-Array und die Messung der einzelnen Box, wie man sie schon aus Abbildung 15 kennt. Zu den hohen Frequenzen hin steigt der Pegel im Array nicht mehr an. Die verdreifachte akustische Energie wird hier dazu genutzt, einen dreifach größeren Raumwinkel im Vergleich zu einem Einzelsystem abzudecken. Durch die unvermeidlichen Interferenzen sinkt der Pegel gegenüber einer einzelnen Quelle sogar noch etwas ab und die Kurve wird im Verlauf ungleichmäßiger.
Die zweite Messreihe zum nicht-linearen Verhalten des Lautsprechers beschäftigt sich mit den Intermodulationsverzerrungen. Der Lautsprecher wird dazu mit einem Multisinussignal, bestehend aus 60 Sinussignalen in 1/6 Oktave Abstand, belastet.
Die spektrale Zusammensetzung dieses Signal entspricht einem mittleren Musikspektrum nach EIA-426B und der Crestfaktor liegt bei praxisgerechten 12dB. Ausgewertet wird bei dieser Art Messung, welche nicht zum Anregungssignal gehörenden Komponenten, also Verzerrungen, der Lautsprecher für dieses Signal erzeugt hat. Erfasst werden dabei die harmonischen Verzerrungen der Sinussignale und alle Intermodulationsprodukte.
Die Messung wurde mit einem Mittlungspegel Leq von 90dBA in einer typischen Hörentfernung von 12 m durchgeführt. Umgerechnet entspricht das einem Pegel von 111,6dBA in 1m. Fährt man das System bis an die Limitergrenze aus, dann werden in 12 m 95dBA Leq und 132dB Peak bezogen auf 1 m erreicht. Für diese Messung wurde das Preset für ein Einzelsystem genutzt.
Benutzt man das Array-Preset mit der kräftigen Höhenanhebung, dann steigt der Wert um einige dB an, da der Hochtöner in der ARCS noch über Reserven verfügt, wenn der Tieftöner bereits limitiert. Der so zu ermittelnde Wert liegt dann bei ca. 137dB Peak in 1m Entfernung, was auch der Angabe aus dem Datenblatt entspricht.
Die Kurven der Intermodulationsmessung verlaufen dabei insgesamt erfreulich nied- rig und gleichmäßig. Für die erste Messung mit 90dBA Leq in 12 m Abstand liegen die Gesamtverzerrungen bei –28dB (4 %) und für die Messung an der Limiterschwelle mit 95dBA bei –20dB (10%).
Fazit
Die beiden neuen ARCS-Modelle Focus und Wide von L-Acoustics sind universell einsetzbare Line-Array-Elemente mit festem Winkel von 15° bzw. 30°, die sowohl für horizontale wie auch für vertikale Arrays und auch als Einzelsysteme genutzt werden können. Die interne passive Weiche und der zugehörige Systemamp mit DSP-Controller sorgen dabei für ein günstiges Preis-Leistungs-Verhältnis.
Beide Varianten erzielen sehr gute Messergebnisse, die vor allem bei der Directivity weit über das hinausgehen, was man von einer Box dieser Größenordnung erwarten würde. Die größte Stärke der ARCS dürfte jedoch ihre Flexibilität sein, die von der Einzelbox über Subwoofer-Kombination, Mini-Arrays bis hin zur PA für mittelgroße Locations reicht. Die ARCS beherrschen dabei in allen Fällen ihr Handwerk bestens und sind alles andere als eine von vielen Universalboxen, die immer nur irgendwie ein Kompromiss sind.
Eigentlich käme an dieser Stelle wie so oft der Satz, dass die Lautsprecher den in der professionellen Beschallungstechnik üblichen hohen Qualitätsanforderungen genügen. Für die ARCS reicht das aber nicht ganz. Wer die Produkte vonL-Acoustics kennt, der weiß, dass man hier noch mal eine weitere Stufe des Qualitätsanspruches betritt, die nur ganz wenige Hersteller weltweit erreichen, Investitionssicherheit und Werterhalt inbegriffen. Erfreulich sind auch die Preise, die weniger hoch als erwartet oder befürchtet sind und so auch kleineren Verleihern den Einstieg in die angesehene L-Acoustics-Produktpalette ermöglichen.
Literatur
[1] Urban,M., Heil,Chr., Bauman,P. Wavefront Sculpture Technology JAES Vol.51 No.10 Oct. 2003
