Einleitung
Ein Digitaler Signalprozessor, kurz DSP, ist das zentrale Werkzeug zur klanglichen Abstimmung eines modernen Soundsystems im Fahrzeug.
Er wird zwischen der Audioquelle (meistens ist das die Head Unit) und den Verstärkern beziehungsweise Lautsprechern eingesetzt. Dort bearbeitet er das Audiosignal gezielt, bevor es wiedergegeben wird.
Mit einem DSP lassen sich unter anderem:
- Ausgangskanäle den richtigen Lautsprechern zuordnen,
- Frequenzbereiche aufteilen,
- unterschiedliche Lautsprecherentfernungen ausgleichen,
- Lautstärken anpassen,
- und störende Unregelmäßigkeiten im Frequenzgang korrigieren.
Ein DSP verbessert den Klang jedoch nicht automatisch durch seinen Einbau. Entscheidend ist, wie seine Funktionen eingesetzt und auf das Fahrzeug abgestimmt werden.
Warum wird im Fahrzeug überhaupt ein DSP benötigt?
Die Hörbedingungen in einem Fahrzeug sind deutlich schwieriger als beispielsweise in einem Wohnzimmer.
Der Fahrer sitzt nicht mittig zwischen den Lautsprechern. Der linke Lautsprecher befindet sich wesentlich näher am Hörplatz als der rechte. Weitere Lautsprecher sitzen in den Türen, im Armaturenbrett, in den A-Säulen oder im Heck.
Hinzu kommen zahlreiche Reflexionsflächen:
- Windschutzscheibe
- Seitenscheiben
- Armaturenbrett
- Türverkleidungen
- Sitze
- Dachhimmel
Dadurch erreichen die Schallanteile der verschiedenen Lautsprecher den Hörplatz zu unterschiedlichen Zeiten, mit unterschiedlichen Pegeln und mit einem veränderten Frequenzgang.
Der DSP ermöglicht es, diese Unterschiede gezielt zu beeinflussen.
Die wichtigsten Funktionen eines DSPs
Routing
Das Routing bestimmt, welches Eingangssignal an welchen Ausgang weitergegeben wird.
So kann beispielsweise festgelegt werden, dass:
- der linke Eingang den linken Hochtöner und Tieftöner versorgt,
- der rechte Eingang die entsprechenden rechten Lautsprecher versorgt,
- und aus beiden Eingangskanälen ein gemeinsames Subwoofersignal erzeugt wird.
Das Routing ist damit der Signalplan des gesamten Systems.
Frequenzweichen
Nicht jeder Lautsprecher soll den vollständigen Frequenzbereich wiedergeben.
Ein Hochtöner ist für hohe Frequenzen vorgesehen. Ein Subwoofer übernimmt dagegen den Tiefbass. Hochpass- und Tiefpassfilter begrenzen deshalb den Arbeitsbereich jedes Lautsprechers.
Dadurch werden:
- Lautsprecher vor Überlastung geschützt,
- Verzerrungen reduziert,
- und die verschiedenen Lautsprecherbereiche miteinander verbunden.
Entscheidend ist dabei nicht nur die eingestellte Frequenz im DSP, sondern der tatsächlich gemessene akustische Verlauf.
Laufzeitausgleich
Die Lautsprecher besitzen unterschiedliche Entfernungen zum Hörplatz.
Der nähere Lautsprecher wird deshalb elektronisch verzögert, damit sein Schall zusammen mit dem weiter entfernten Lautsprecher am Hörplatz eintrifft.
Der Laufzeitausgleich ist eine wichtige Voraussetzung für:
- eine stabile Phantommitte,
- eine präzise Frontbühne,
- und eine korrekte Summierung der Lautsprecher.
Er ist jedoch kein beliebiger Regler zum Verschieben einer Stimme. Auch Pegel, Frequenzgang und Phase müssen zwischen den Kanälen zusammenpassen.
Pegelanpassung
Jeder Ausgangskanal kann individuell lauter oder leiser eingestellt werden.
Das ist notwendig, weil:
- Lautsprecher unterschiedliche Wirkungsgrade besitzen,
- ihre Einbaupositionen verschieden sind,
- und der Abstand zum Hörplatz unterschiedlich ausfällt.
Breitbandige Lautstärkeunterschiede werden zunächst mit dem Kanalpegel korrigiert. Erst danach sollte der Equalizer eingesetzt werden.
Equalizer
Mit dem Equalizer lassen sich bestimmte Frequenzbereiche anheben oder absenken.
Er wird beispielsweise verwendet, um:
- störende Überhöhungen zu reduzieren,
- breite tonale Unterschiede auszugleichen,
- und den Frequenzgang an eine Zielkurve anzunähern.
Der Equalizer kann jedoch nicht jedes Problem lösen.
Eine tiefe Auslöschung, die durch eine ungünstige Phasenlage oder Reflexion entsteht, lässt sich normalerweise nicht sinnvoll durch eine starke Anhebung korrigieren.
Deshalb gilt:
Der Equalizer korrigiert geeignete Frequenzgangabweichungen. Er ersetzt weder ein gutes Systemdesign noch eine korrekte Laufzeit- und Phasenabstimmung.
Phase und Polarität
Viele DSPs bieten zusätzlich Möglichkeiten zur Veränderung der Polarität oder der Phase.
Eine Polaritätsumschaltung dreht das Signal vollständig um. Eine variable Phasenregelung kann den Phasenverlauf dagegen frequenzabhängig verändern, beispielsweise mit einem Allpassfilter.
Diese Funktionen werden vor allem verwendet, um Lautsprecher im Bereich ihrer Trennfrequenz besser miteinander zu verbinden.
DSP, Verstärker und DSP-Verstärker
Ein DSP verarbeitet zunächst nur das Audiosignal. Für den Betrieb der Lautsprecher wird zusätzlich ein Verstärker benötigt.
Es gibt deshalb unterschiedliche Gerätekonzepte:
Separater DSP
Der DSP bearbeitet das Signal und gibt es an externe Verstärker weiter.
Verstärker ohne DSP
Der Verstärker erhöht lediglich die Leistung des Audiosignals. Seine Einstellmöglichkeiten sind meist begrenzt.
DSP-Verstärker
Hier sind Signalprozessor und Verstärker in einem Gerät kombiniert.
Das spart:
- Einbauplatz,
- Verkabelung,
- und zusätzliche Komponenten.
Die grundsätzlichen DSP-Funktionen bleiben bei allen Varianten vergleichbar.
Was ein DSP nicht kann
Ein DSP ist ein sehr leistungsfähiges Werkzeug. Er kann aber keine grundlegenden mechanischen oder konstruktiven Probleme beseitigen.
Nicht vollständig korrigierbar sind beispielsweise:
- defekte Lautsprecher,
- klappernde Verkleidungen,
- undichte Lautsprechermontagen,
- ungeeignete Lautsprecher,
- starke Abschattungen,
- fehlende Frequenzbereiche,
- oder ein ungeeignetes Eingangssignal.
Der DSP kann nur das vorhandene System optimieren.
Je besser Lautsprecher, Einbau und Signalqualität bereits sind, desto besser kann das Ergebnis der DSP-Abstimmung werden.
Zusammenfassung
Ein DSP übernimmt fünf zentrale Aufgaben:
- Er verteilt die Eingangssignale auf die richtigen Lautsprecher.
- Er begrenzt deren Frequenzbereiche.
- Er gleicht unterschiedliche Laufzeiten aus.
- Er passt die Lautstärke der einzelnen Kanäle an.
- Er korrigiert geeignete Frequenzgangabweichungen.
Der DSP erzeugt nicht selbstständig guten Klang. Er stellt die Werkzeuge zur Verfügung, mit denen ein Soundsystem gezielt gemessen und abgestimmt werden kann.
Ausblick
Im nächsten Artikel erfährst du, was DSP-Einmessen genau bedeutet, warum dabei gemessen wird und welche Rolle das persönliche Hörempfinden trotzdem spielt.