In seiner „AV Installation Speaker Series“ bietet der finnische Hersteller Genelec jetzt auch zwei voll IP-basierte Modelle an, die sowohl ihre Stromversorgung als auch die Audiosignale im Dante-Format über die Netzwerkverbindung erhalten. Was damit alles möglich ist und wie komfortabel sich die Einrichtung und Bedienung mit IP-basierten Lautsprechern gestaltet, soll dieser Testbericht der Genelec 4430A aufzeigen.
Genelec aus dem in der Mitte Finnlands gelegenen Iisalmi wurde in den zurückliegenden Jahrzehnten mit seinen Studiomonitoren bekannt und zu einem der führenden Hersteller weltweit. Über die Jahre kamen weitere Produkte für den HiFi-Consumer und Home Cinema Markt sowie für AV-Installationen hinzu. Gemein ist allen Genelec Lautsprechern die voll aktive Betriebsart und die konsequente Umsetzung akustisch relevanter Details wie integrierte Waveguides, optimierte Gehäuseformen oder strömungstechnisch verbesserte Bassreflexports. Hinzu kommen eine ganze Reihe von elektronischen Features in der Signalverarbeitung und zur Anpassung der Lautsprecher an die Betriebssituation.
Speziell für AV-Installationen wurden zur diesjährigen ISE in Amsterdam die beiden neuen Modelle 4420A und 4430A vorgestellt. Die Besonderheit dieser beiden „Smart-IP“-Lautsprecher liegt darin, dass nicht nur Audio- und Steuersignale über das Netzwerk zugespielt werden, sondern auch die Stromversorgung über das Netzwerkkabel erfolgt. Der Hintergrund ist naheliegend, da in modernen Gebäuden Netzwerkkabel und Anschlüsse meist reichlich in allen Bereichen vorhanden sind und die Möglichkeit, dort einen Lautsprecher mit nur einem einfachen Netzwerkkabel anzuschließen, verlockend einfach ist.
Wer jetzt einwendet, dass das mit klassischen 100V-Lautsprechern ebenso und schon lange möglich ist, mag prinzipiell recht haben, nur dass hierfür eine komplett separate Verkabelung und eine zugehörige Zentralentechnik erforderlich ist. Das alles brauchen Genelecs „Smart-IP“ Lautsprecher nicht. Die Elektronik für den aktiven 2-Wege-Betrieb inklusive aller Filter, Raumanpassung, Delay und Pegeleinstellung ist bereits komplett integiert und das Audiosignal kann aus einem der vielen Signale im Netzwerk ganz nach Bedarf ausgewählt werden.
Das einfache Anschlussfeld der 4430A mit einer Netzwerkbuchse und einem Hilfseingang für symmetrische analoge Signale (Bild: Dieter Stork)
Die beiden neuen Smart-IP Modelle 4420A und 4430A entsprechen vom Gehäuse und der Treiberbestückung den normalen Installationsmodellen 4020C und 4030C. Der Anschluss für das Kaltgerätekabel fehlt jedoch, dafür gibt es dann die zusätzliche Netzwerkbuchse. Der symmetrische analoge Eingang mit einem Euroblock-Anschluss ist auch bei den Smart-IP-Modellen vorhanden und bietet hier neben dem Audionetzwerk noch eine zweite Möglichkeit der Signalzuspielung. Das hier vorgestellte Modell 4430A ist mit einer 3/4″-Hochtonkalotte und einem 5″-Tieftöner bestückt. In der etwas kleineren 4420A kommt ein 4″-Tieftöner zum Einsatz. Die Verstärkerleistung der beiden Class-D-Endstufen für Hoch- und Tieftöner beträgt in beiden Modellen jeweils 50 W.
Unter dem Begriff des IP-basierten Lautsprechers vereinen sich drei Funktionen. Die Stromversorgung über das Netzwerk mit PoE (Power over Ethernet), die Konfiguration und Überwachung der Lautsprecher über das Netzwerk mithilfe einer in diesem Fall proprietären Software sowie die Zuspielung des Audiosignals über ein Audionetzwerkprotokoll, das hier Dante oder AES67 bzw. ST2110-30 sein kann.
Schauen wir zunächst auf die Stromversorgung via PoE. Definiert ist PoE im IEEE-Standard 802.3. Basis des Verfahrens ist eine Art Phantomspeisung, um hier einen Begriff aus der Audiotechnik zu verwenden, wo eine Gleichspannung von maximal 57 V (in der Regel 48 V) durch Übertrager entkoppelt zusammen mit dem Datenstrom auf den Leitungen übertragen wird. Bei den Verbrauchern unterscheidet man zwei Klassen mit einer Leistungsaufnahme am Gerät von maximal 12,95 W oder 25,5 W. Letzteres nennt sich dann PoE+.
Die Einspeisung der PoE-Gleichspannung kann entweder durch einen PoE-Switch (Endspan) erfolgen oder durch einen zwischengeschalteten Injector (Midspan). Um eine Beschädigung nicht-PoE-geeigneter Geräte zu vermeiden, prüft die PoE-Quelle zunächst mit einer geringen Spannung, ob sich am anderen Ende der Leitung ein PoE-fähiges Gerät befindet und wartet dann auf ein Signal, zu welcher Leistungsklasse (0 bis 4) das Gerät gehört. Da Datenleitungen oft lang sind und nur einen geringen Leiterquerschnitt aufweisen, gilt es, mögliche Verluste auf den Leitungen zu beachten. Hinweise dazu finden sich im Manual der 4430A.
Möglich wird die PoE-Versorgung von Lautsprechern höherer Leistung, wie bei der hier vorgestellten 4430A, dadurch, dass Musik- und Sprachsignale zwar hohe Signalspitzen enthalten, der Effektivwert und damit die im Mittel aufgenommene Leistung jedoch deutlich geringer ist. Beschrieben wird das Verhältnis der Spitzenwerte zum Effektivwert in einem Signal mit dem Crestfaktor, der bei Sprache und Musik meist bei 4 (12 dB) oder darüber liegt. Würden im Extremfall mit einem solchen Signal beide Endstufen in der 4430A in den Spitzen voll ausgesteuert, dann würde der Spitzenwert der Leistung in der Summe kurzzeitig zwar 200 W betragen, der Mittelwert läge jedoch nur bei 12,5 W.
Bei einem geschätzten Wirkungsgrad der Endstufen von 80 % zuzüglich einer Grundlast von 10 W würde das noch genau in die PoE+-Leistungsklasse fallen. Durch entsprechende Puffer im Netzteil der Lautsprecher kann der kurzzeitig höherer Leistungsbedarf abgefangen werden. Steht nur eine einfache PoE(ohne +)-Versorgung zur Verfügung, dann versucht der Puffer im Netzteil, ebenso kurzzeitig hinreichend Energie für hohe Signalspitzen bereitzustellen. Erst wenn der Mittelwert der Leistungsaufnahme die mit PoE möglichen 12,95 W überschreitet, kommt es zu Einschränkungen im Maximalpegel.
ABB. 01: Matrix mit Sendern und Empfängern im Dante- Controller. Die beiden 4430A werden hier von der Virtual Sound Card im X1-Notebook gespeist. (Bild: Anselm Goertz)
Die Übertragung des Audiosignals zu den Smart-IP-Lautsprechern erfolgt basierend auf dem Dante-Standard. In den Lautsprecher ist ein Audinate UltimoX2-Modul verbaut, das neben dem normalen Dante-Standard auch eine Zuspielung gemäß AES67 bzw. ST2110-30 ermöglicht. Das Signalrouting im Netzwerk erfolgt in bekannter Form über die Dante-Controller-Software von Audinate (ABB. 01).
In das Dante-Netzwerk können alle Geräte mit Dante-Interface eingebunden werden und, wie im unten stehenden Beispiel, auch Rechner mit einer „Dante Virtual Sound Card“. Voraussetzung dafür ist, dass alle Geräte mit der gleichen Abtastrate arbeiten und per Kabel im Netzwerk sind. WLAN-Verbindungen können zwar für den Dante-Controller zur Konfiguration eingesetzt werden, ermöglichen aber keine Übertragung der Audiosignale.
Die Einstellung und Überwachung der spezifischen Lautsprecherfunktionen übernimmt die Genelec-hauseigene Smart-IP Manager Software. Die Software ist primär für die Anwendung während der Installation gedacht und ermöglicht neben der akustischen Anpassung auch die Erstellung von Setups und die Anbindung des Systems in die allgemeine Gebäudesteuerung und Automation. Dem End-User kann so der einfache Zugriff auf die Lautstärke, die Auswahl der Zonen und das Signalrouting eingerichtet werden.
ABB. 02: Genelecs Smart-IP-Manager-Software zur Konfiguration aller IP-basierten Lautsprecher im Netzwerk (Bild: Anselm Goertz)
ABB. 02 zeigt die Oberfläche der Software mit dem kleinen Test-Setup, bestehend aus zwei 4430A. In der linken Hälfte findet sich eine Übersicht aller Smart-IP-Lautsprecher im Netzwerk. In der rechten Hälfte können für die ausgewählten Lautsprecher die Einstellung vorgenommen werden. In ABB. 02 sind das Gain, Delay und eine Auswahl aus bis zu 20 Filtern, mit denen eine Anpassung an das jeweilige Umfeld möglich ist.
Anwendung
Wer bei IP-basierten Lautsprechern primär an kleine Decken- oder Wandlautsprecher denkt, wie sie in der Gebäudeinstallation oder in Hausnetzwerken vorkommen, bringt diese zunächst einmal nicht mit besonderen akustischen Qualitäten und guten Messwerten in Verbindung. Im Fall der 4430A liegt man damit jedoch falsch. Hier sprechen wir von echten Studiomonitoren entsprechender Güte, die um ein Dante-Interface und die PoE+-Versorgung erweitert wurden.
Dazu kommt unvermeidlich der Gedanke auf, für welche Anwendungen solche doch relativ hochpreisigen Lautsprecher konzipiert wurden. Im Studio wird man keine PoE-gespeisten Monitore einsetzen, und ein Dante-Interface ist bei kurzen Distanzen und einfachen Zuordnung der Lautsprecher zu den Quellen auch nicht unbedingt erforderlich.
Ganz anders sieht es jedoch in öffentlichen oder halböffentlichen Räumen aus, wo mehr als nur eine einfache Beschallung gewünscht ist. Das kann die gehobene Gastronomie sein oder auch Ladenlokale, wo Beschallung nicht nur zur Erzeugung eines irgendwie gearteten Hintergrundgeräusches dienen soll, sondern mit zum Konzept gehört. Wer gutes Essen und Getränke für gutes Geld zu schätzen weiß, wird mit plärrender Musik aus der Decke nicht froh werden, und ein Geschäft, das sich über ein spezielles multisensuelles Design identifizieren möchte, benötigt dazu ebenfalls eine hochwertige Beschallung. Genau auf diese Art der Anwendung setzt man auch bei Genelec.
Passend dazu wird das Thema mit einem zweiteiligen Webinar „Akustik in der Gastronomie – Verstehen und Einsetzen“ von Eric Horstmann (Regional Business Development Manager bei Genelec) mit Unterstützung durch den Architekten und Bauakustiker Benjamin Christian Koziczinski und den Raum akustik Experten Karlheinz Stegmaier ausführlich erläutert. So sollten die Räume eines Restaurants keinesfalls zu hallig sein, was den Lärmpegel schnell steigen lässt und die Verständigung merklich erschwert.
Auf der anderen Seite wäre ein akustisch völlig trockener Raum aber auch nicht die Lösung, weil dieser schnell zu steril wirkt und eher die Atmosphäre eines Großraumbüros vermittelt. Die eingespielte Musik steht dabei zwar nicht im Vordergrund, kann aber für eine gewissen Grundstimmung sorgen und bei geringer Besetzung durch (akustische!) Maskierung auch zur Schaffung der Privatsphäre beitragen, was auch wieder auf die raumakustischen Verhältnisse abgestimmt sein will. Voraussetzung dafür ist in jedem Fall eine hochwertige und gleichmäßige Beschallung, die sich ganz nach Bedarf und möglichst auch in Zonen anpassen lässt. Wie man schon an diesen kleinen Beispielen sieht, gibt es hier ein großes Betätigungsfeld.
Trotz aller Diskussionen über die Aussagekraft von Messwerten bei Lautsprechern darf guten Gewissens behauptet werden, dass ein Lautsprecher, der über alle Disziplinen betrachtet gute Messwerte liefert, in jedem Fall ein verlässliches Handwerkszeug ist und die Basis für ein gutes Gesamtergebnis einer Beschallung bietet.
ABB. 03: Perfekter Frequenzgang der 4430A mit einem Übertragungsbereich (–6 dB) von 47 Hz bis über 20 kHz. Die Schwankungsbreite der Kurve zwischen 100 Hz und 10 kHz beträgt nur ±1 dB. (Bild: Anselm Goertz)
Genau das hat man auch bei Genelec verinnerlicht, wie die nachfolgende Ergebnisse aus dem Messlabor in beeindruckender Weise zeigen. Beginnt man mit dem Frequenzgang in ABB. 03, dann bedarf diese Kurve kaum eines weiteren Kommentars. Der Verlauf mit einer Schwankungsbreite von gerade einmal 1 dB ist nahezu perfekt. Die untere Eckfrequenz liegt bei 47 Hz und damit für eine Box dieser Größe im üblichen Rahmen. Die obere Eckfrequenz knapp unterhalb von 24 kHz ist durch die bei der Messung eingestellte Abtastrate von 48 kHz bedingt.
ABB. 04: Phasengang der 4430A mit einem weitgehend linearphasigen Verlauf ab 200 Hz aufwärts (Bild: Anselm Goertz)
Den zugehörigen Phasengang zeigt ABB. 04. Der Verlauf ist oberhalb von 200 Hz weitgehend linearphasig, was mithilfe eines speziellen Phase-EQ (FIR Filter) im DSP erreicht wird. Unterhalb von 200 Hz dreht sich die Phase dann zweimal um 360° durch das Hochpassverhalten des Bassreflexgehäuses und durch das zusätzliche elektrische Hochpassfilter. Theoretisch wäre auch hier eine Kompensation möglich, was jedoch eine zu lange Latenz des Filters nach sich ziehen würde.
ABB. 05: Das Spektrogramm der 4430A zeigt ein perfektes Ausschwingverhalten. (Bild: Anselm Goertz)
Das Spektrogramm aus ABB. 05 setzt den bisherigen Eindruck fort. Resonanzen gibt es hier quasi nicht. Lediglich am unteren Ende des Übertragungsbereiches entsteht ein längeres Nachschwingen durch den Anstieg der Gruppenlaufzeit, was sich prinzipbedingt jedoch nicht vermeiden lässt.
ABB. 06: Horizontale Isobaren mit einem Öffnungswinkel (–6 dB) von 100–120 oberhalb von 1 kHz (Bild: Anselm Goertz)
Setzen wir die Betrachtung der Messergebnisse mit den Isobarendiagrammen fort, dann zeigen die Verläufe in ABB. 06 und ABB. 07 einen sehr schön gleichmäßigen Verlauf mit einem Öffnungswinkel oberhalb von 1 kHz von 100°–120° horizontal und 100° vertikal. Der unvermeidliche Interferenzbereich in der Vertikalen beim Übergang vom Tieftöner zum Hochtöner bei 2,9 kHz fällt sehr schmal aus und dürfte sich in der Praxis kaum bemerkbar machen.
ABB. 07: Horizontale Isobaren mit einem Öffnungswinkel (–6 dB) von ca. 100 oberhalb von 2 kHz (Bild: Anselm Goertz)
Interessant wird es beim Thema Maximalpegel. Bei den dazu durchgeführten Verzerrungsmessungen wurden die beiden üblichen Methoden mit Sinusbursts und mit einem Multiton-Signal angewandt. Die Sinusburstmessung bestimmt, welcher Pegel in Abhängigkeit von der Frequenz bei einem definierten maximalen Verzerrungswert möglich ist. Gemessen wird jeweils bei einer Frequenz, bei der der Pegel so lange erhöht wird, bis der Verzerrungsgrenzwert erreicht ist. Die Pegelerhöhung erfolgt in 1 dB Stufen. Die Frequenzschritte betragen 1/12 Oktave.
ABB. 08: Mit Sinusburst-Signalen gemessener Maximalpegel für höchstens 3 % (rote Kurve) und höchstens 10 % (blaue Kurve) Verzerrungen. Bis auf einen kleinen Bereich unterhalb von 100 Hz steigen die Verzerrungen nicht über 3 % an, bevor der Limiter eingreift. (Bild: Anselm Goertz)
ABB. 08 zeigt das Ergebnis für die 4430A mit der roten Kurve, gemessen von 40 Hz bis 10 kHz für maximal 3 % Verzerrungen, und mit der blauen Kurve von 40 Hz bis 300 Hz für maximal 10 % Verzerrungen. Anhand dieser Messung würden sich mögliche Schwächen in bestimmten Frequenzbereich gut erkennen lassen, die es hier jedoch nicht gibt. Die Kurven verlaufen völlig gleichmäßig ohne Schwachstellen und werden primär durch den internen Limiter begrenzt. Die 10 %-Kurve separiert sich auch nur kurz von der 3%-Kurve, da höhere Verzerrungswerte als 3 %, wenn überhaupt, nur unterhalb von 100 Hz auftreten. Unabhängig davon liegen die erreichten Pegelwerte in einer Größenordnung, die für einen Monitor dieser Größe üblich sind. Einschränkungen durch die PoE-Stromversorgung sind nicht zu erkennen.
Für die Praxis noch etwas aussagekräftiger ist die Multitonmessung, bei der ein Testsignal verwendet wird, dessen Spektrum dem eines mittleren Musiksignals entspricht. Der Crestfaktor (Verhältnis Spitzenwert zu Effektivwert) des Testsignals kommt mit 12 dB ebenfalls einem nicht zu stark komprimierten Musiksignal recht nahe. Zusammengesetzt wird der Multiton aus 60 Sinussignalen mit zufälliger Phase und einem Frequenzabstand von 1/6 Oktave. Die Auswertung gestaltet sich mit einem FFT-Messsystem einfach, indem man alle nicht zum Anregungssignal gehörigen Anteile und somit die Verzerrungen in Relation zum Gesamtsignal setzt. Erfasst werden dabei sowohl harmonische Verzerrungen (THD) als auch Intermodulationsverzerrungen (IMD). Beides zusammen bezeichnet man auch als Total Distortions (TD). Der Verzerrungsgrenzwert wurde bei dieser Art der Messung zu 10 % definiert.
ABB. 09: Maximalpegelmessung mit einem Multitonsignal mit EIA-426B Spektrum (grüne Kurve) und einem Crestfaktor von 4 (= 12 dB). Bezogen auf 1 m Entfernung im Freifeld und Vollraum werden ein Mittlungspegel Leq von 94,4 dB und ein Spitzenpegel Lpk von 107 dB erreicht. Die Gesamtverzerrungen (TD), bestehend aus harmonischen Verzerrungen (THD) und Intermodulationsverzerrungen (IMD), erreichen dann einen Wert von –20 dB (=10 %). (Bild: Anselm Goertz)
ABB. 09 zeigt dazu jeweils in 1/6-Oktavbändern das Signalspektrum (grün), das wiedergegebene Gesamtsignal (rot) und dessen Verzerrungsanteile (blau). Bei 10 % Gesamtverzerrungen erreicht die 4430A mit dieser Messmethode einen Mittlungs pegel von 94,4 dB und einen Spitzenpegel von 107 dB, beides jeweils bezogen auf 1 m Entfernung im Freifeld unter Vollraumbedingungen. Beide Werte sind so auch im Datenblatt des 4430A zu finden. Die Messungen wurden an einem Standard PoE+- Switch durchgeführt, bei dem die 4430A die einzige PoE-Belastung war.
Zur Montage oder Aufstellung der 4430A gibt es mehrere Möglichkeiten und diverses Zubehör. Ganz ohne zusätzliche Teile lässt sich die Box direkt auf ein Stativ mit 3/8″-Gewinde schrauben. Mit einem Gewicht von 5,1 kg steht die Box damit auf einem soliden Stativ bei nicht komplett ausgefahrener Höhe recht sicher. Für die Befestigung an einer Wand liegt auch ein einfacher Wandhalter ohne Bewegungsmöglichkeit bei. Im reichhaltigen Zubehörkatalog finden sich dann noch diverse dreh- und schwenkbare Decken- und Wandhalter sowie Traversenklammern und Stative.
Der aktuelle Listenpreis für die 4430A beträgt 906,00 € als UVP inkl. MwSt. Das kleinere Modell 4420A ist für 785,00 € UVP inkl. MwSt. zu haben.
Genelec bringt mit den Smart-IP-Lautsprechern zwei Welten zusammen, die der einfachen IP-Lautsprecher aus der Gebäudetechnik und die der Studiomonitore. Wo man zunächst eine gewisse Unvereinbarkeit vermuten würde, wird man jedoch schnell vom Gegenteil überzeugt. Die beiden Modelle 4430A und 4420A sind von ihren akustischen und klanglichen Eigenschaften her lupenreine Studiomonitore, aber trotzdem auch IP-basierte Lautsprecher, die mit PoE+ gut versorgt werden können und ihr Audiosignal aus dem weit verbreiteten Dante Audionetzwerk empfangen. Einschränkungen gibt es daher weder auf der einen noch auf der anderen Seite.
Pärchen 4430A in Weiß mit den für Genelec typischen Aluminium-Druckgussgehäusen mit großzügig gerundeten Formen und einer strömungstechnisch optimierten Bassreflexöffnung auf der Rückseite (Bild: Dieter Stork)
Der Einsatz der beiden Smart-IP-Lautsprecher empfiehlt sich somit überall dort, wo in zukunftsorientierten modernen AV-Systemen nicht nur eine einfache Installation und Bedienung gefordert ist, sondern auch eine gehobene Audioqualität gewünscht wird. Das trifft auf Museen mit Klang- und Videoinstallationen ebenso zu wie auf anspruchsvolle Ladenlokale oder Räume in der Gastronomie. Weitere Beispiele für die Anwendung sind kleine Kinos, Heimkinos, Hotelbars und vieles mehr. Eine akzeptable Raumakustik vorausgesetzt, wird man in all diesen Fällen viel Freude mit den Smart-IP-Lautsprechern von Genelec haben.
