Als Streaming-Box bezeichnet man ein audiovisuelles Gerät der Unterhaltungselektronik, das an die heimische Stereoanlage angeschlossen wird und diese mit einem Personal Computer vernetzt; u.a. streamen die meisten dieser Boxen Audio- oder Videodaten von einem Server-PC auf den Fernseher.
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Übersicht
Neben Software-Clients für Streaming Media gibt es mittlerweile auch einige streamingfähige Hardware, die unabhägig von einem Personal Computer arbeitet; ältere Produkte dieser Art vom Ende der 90er Jahre sind beispielsweise WebTV-Boxen sowie die Streaming-Clients von Navio und der Audible-Handhelds. Auch Linux-basierte Embedded-Geräte und PDAs lassen sich mit dem Open Palmtop Integrated Environment (Opie) seit Mitte 2003 streaming-fähig machen.
Den ersten Rundfunkapparat mit Netzanschluss stellte Philips im Januar 2001 mit der Internetradio-Anlage FW-i1000 vor; ist das Gerät an eine Breitbandverbindung mit dem Internet verbunden, lässt sich ein individuelles Wunschprogramm aus weltweit über tausend Internetradiosendern zusammenstellen; für die Programminformationen ist das Portal iM Networks (vormals Sonicbox) zustaändig ([1]). Das Nachfolgemodell MC-i200 aus dem Jahr 2002 verfolgte dieses vergleichsweise offene Konzept nicht weiter, sondern unterstützte nur noch die sieben vorkonfigurierten Online-Musikdienste MP3.com, AOL Music, Andante, Musicmatch, Radio Free Virgin, iM Networks und Launch.
Auch Microsofts Xbox lässt sich mit Hilfe des Xbox Linux-Projektes in einen relativ preiswerten Streaming-Client umwandeln.
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Multimedia-Streaming im Wohnzimmer
Ebenfalls seit etwa 2003 etablieren sich auch zunehmend streamingfähige "Stereoanlagen" für das Wohnzimmer, die so genannten AV-Streaming-Boxen, teilweise in Kombination mit WLAN-Technik. Beispiele für solche Streaming-Boxen sind das ShowCenter von Pinnacle Systems, MediaMVP von Hauppauge sowie der Audio-Server MS 300 von Pontis; diese Systeme nehmen über ein PC-Netzwerk gestreamte Daten entgegen, decodieren sie und bieten die entsprechenden Schnittstellen zur Anbindung an die Heimelektronik. Die einfachen Geräte sind reine Clients und können selbst weder CDs abspielen noch Musik oder Videos aufnehmen.
Pinnacle Systems ShowCenter bringt Videodateien vom PC über ein drahgebundenes 10/-MBit-Ethernet auf den Fernseher im Wohnzimmer und Audiodateien in den Formaten MP3, WAV und WMA via Streaming auf die Stereoanlage; ein WLAN-Adapter lässt sich über einen PC Card-Slot nachrüsten; in jedem Fall muss auf dem PC eine Server-Software laufen, welche die Multimedia-Dateien verwaltet. Ein ähnliches Konzept verfolgt Hauppauges MediaMVP. Pontis Audio-Server MS 300 unterstützt ausschließlich das Streaming von Audiodaten und nutzt den heimischen Fernseher nur zur Darstellung von Navigationsmenüs zur Steuerung.
Sony bemüht sich mit Produkten wie seinem Hifi Network Media Receiver (z.B. STR-LV700R) um eine besonders enge Verzahnung von konventioneller Unterhaltungselektronik mit PC-Technik; von einem Home-Server (z.B. Vaio PCV-RZ504) aus werden drahtlos oder drahtgebunden die dazugehörigen Endgeräte mit Musik, Fotos oder Videos versorgt. Vergleichbare Funktionalitäten lassen sich preiswerter auch im Eigenbau konstruieren – entsprechende PC-Kenntnisse und genügend Zeit vorausgesetzt; verschiedene PC-Fachzeitschriften haben entsprechende Bauanleitungen mit passender Software veröffentlicht (c't, PC Professionell u.a.).
Ein Beispiel für stärker an PC-Technik orientierten Angeboten ist Devolos Microlink-Produktfamilie. An den PC wird der Micolink dLAN Ethernet/USB-Adapter angeschlossen, dessen Signale vom Microlink dLAN Audio-Adapter drahtlos an einem anderen Standpunkt empfangen werden. Die Endgeräte benötigen nur einen Stromanschluss und empfangen beispielsweise gestreamtes Audio. Im Gegensatz zu einem normalen WLAN-Access Point bieten sie jedoch direkte Schnittstellen wie Cinch- oder Klinkenstecker zu anderen Audio-Endgeräten wie Aktivboxen, Subwoofersystemen oder Stereoanlagen.
Vergleichbare vom PC entkoppelte Streaming-Clients bieten beispielsweise auch Apple (AirPort Express, eine WLAN-Basisstation nach dem Standard 802.11g mit analogem und digitalem Audio-Ausgang; [2]) oder Creative (SoundBlaster Wireless Music) an.
Intel versucht, die verstreuten Initiativen der verschiedenen Hersteller in der Digital Home-Initiative zu bündeln ([3]); in Intel-Terminologie heißen die Endgeräte dann Digital Media Adapter (DMA; [4]).
Neben Streaming via WLAN existieren auch einige Lösungen, die Daten über Bluetooth übertragen; für derartige HiFi-Übertragungen wurde 2003 das Advanced Audio Profil (A2DP) spezifiziert. Erste marktreife Produkte wurden Mitte 2004 von den Unternehmen Air2U ([5]), Aiptek ([6]) und Sonorix ([7]) vorgestellt.
27 Jahre sollte es noch dauern, bis die erste Funkausstellung in Berlin im Jahre 1925 mit dem Blatthaller den ersten elektrodynamischen Lautsprecher präsentierte, eine abenteuerliche Konstruktion von gut einem Meter Länge, die ein feststehendes Magnetsystem und einen beweglichen stromdurchflossenen Leiter besaß. Im gleichen Jahr hatten Edward Kellog und Chester Rice von der amerikanischen Firma Western Electric den elektrodynamischen Lautsprecher entwickelt, wie er im Prinzip heute noch in weit über 90 Prozent aller Lautsprecherboxen eingebaut wird. Er besitzt eine bewegliche Schwingspule, die mit einer Konusmembran verbunden ist und sich im Takt des durch sie hindurchfließenden Stroms von dem sie umgebenden Magnetfeld gewissermaßen abstößt. Größtes Problem war in dieser Zeit der äußerst geringe Lautsprecher-Wirkungsgrad (Kennschalldruck), der riesige Hörner zur Schallverstärkung erforderlich machte. Bei der Kinobeschallung, für die diese Hornlautsprecher eingesetzt wurden, waren die enormen Abmessungen aber kein Problem.
Eine andere technische Klippe galt es erst noch zu umschiffen: Dauermagnete mit ausreichender Kraft (magnetischer Induktion bzw. magnetischem Fluss) gab es zu Anfang des 20. Jahrhunderts noch nicht, und deshalb erzeugten damals Elektromagnete das erforderliche Magnetfeld. Der Brite Paul G. A. H. Voigt zählt zu den Pionieren der Lautsprecher mit Permanentmagnet; nachdem er mit seiner 1927 gegründeten Firma Lowther Voigt Ltd. zunächst Schallwandler mit "Energized Magnet" hergestellt hatte, präsentierte er im Jahr 1936 den ersten Prototypen eines Lautsprechers mit "Permanent Magnet". Aber erst die Militärforschung des zweiten Weltkriegs erbrachte leistungsfähige Magnetmaterialien aus Legierungen von Metallen der Seltenen Erden, die ab 1945 die Lautsprecher mit Feldspule auf breiter Front verdrängten.
Die Ära des modernen Lautsprechers beginnt mit den Arbeiten des Australiers Neville Thiele und des Amerikaners Richard Small, die ab 1951 die Wechselwirkungen zwischen dem Lautsprecher und seinem Gehäuse auf eine theoretisch fundierte Grundlage stellten (Thiele-Small-Parameter) und die Voraussetzungen dafür erarbeiteten, dass relativ kleine Lautsprecherboxen heute erstaunlich tiefe Frequenzen abstrahlen können. So verwundert es nicht, dass die Mehrzahl der heute aktiven Lautsprecherhersteller sich erst in den sechziger und frühen siebziger Jahren gründeten.
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Antriebsformen
6,5"-Polypropylen- Chassis mit Aluguß-Korb und Kompensationsmagnet aus Nahfeldmonitor (Genelec 1030)
2,125"-Mitteltonkalotte mit Gewebemembran und kompaktem Neodymantrieb (Hersteller: Morel)Schallwandler können auf unterschiedliche Weise angetrieben werden. Die überwiegende Bauform ist dabei der elektrodynamische Lautsprecher mit zentralem Antrieb.
Elektrostatische und magnetostatische Lautsprecher werden auf Grund der großen strahlenden Flächen auch als Flächenstrahler bezeichnet. Deren Merkmale sind die bipolare Abstrahlung sowie hohe Bündlungsfaktoren schon bei mittleren Frequenzen.
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Elektrodynamischer Lautsprecher
Bei elektrodynamischen Lautsprechern wird die Membran durch die Wechselwirkung zwischen elektrischem Strom und einem magnetischen Gleichfeld angetrieben.
Elektrodynamische Lautsprecher nutzen als Kraftquelle die Lorentzkraft aus. Dazu bedarf es einem möglichst konstanten Statorfeldes, meist durch einen Permanentmagneten gebildet, mit der magnetischen Induktion und einer Leiterschleife der Länge , durch die der elektrische Strom fließt (Achtung: l und I nicht verwechseln!)
Dabei entsteht eine Kraft von
Um die Kraft zu maximieren, muss man die drei Größen , und orthogonal (senkrecht) aufeinander stellen und sie müssen überall die gleiche Orientierung haben. ist eine wichtige Konstante, sie beschreibt das Umsetzungsverhältnis von Strom in Kraft, häufig als Bl bezeichnet.
Der klassische elektrodynamische Lautsprecher hat eine zentrale Schwingspule, andere Formen arbeiten mit dezentralen Antrieben. Diese werden als Magnetostaten bezeichnet und sind eine Form von Flächenstrahlern.
Schema eines dynamischen Lautsprechers (Konus-Bauform)Eine stromdurchflossene Spule (Schwingspule, engl. Voice coil) befindet sich im magnetischen Gleichfeld eines Permanentmagneten (oder Elektromagneten) (Magnet). Die Spule befindet sich auf einem Schwingspulenträger, der wiederum an der Membran (Cone) befestigt ist. Die Membran besteht aus äußeren Bereichen (fehlen weitgehend bei Kalotten) und inneren Bereichen (häufig als Abdeckkappe/Staubkappe (engl. Dust Cap) bezeichnet, obwohl dieser Bereich essentiell für die Wiedergabe am oberen Frequenzende ist). Spule und Membran können sich im Magnetfeld vorzugsweise in der Richtung senkrecht zur Membran hin- und herbewegen. Eine Zentrierspinne (engl. Spider) und die Sicke (engl. Surround) sind für die Rückführung der Membran in die Ruhelage sowie für die Zentrierung der Schwingspule verantwortlich. Die Sicke verhindert weiterhin einen direkten Luftaustausch zwischen Vorder- und Rückseite. Leitet man einen Wechselstrom durch diese Spule, so wird durch die Lorentzkraft eine Kraft auf die Membran ausgeübt, die diese zum Schwingen veranlasst.
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Magnetostatischer Lautsprecher
Unter Magnetostaten versteht man Lautsprecher, deren Antrieb nicht in Form einer Schwingspule lokal konzentriert ist, sondern auf der ganzen Membran verteilt ist (Folien-Magnetostaten) oder selbst die Membran (klassisches Bändchen) darstellt.
Magnetostatischer Lautsprecher finden vor allem im oberen Frequenzbereich als Hochtöner oder teilweise als Mitteltöner Anwendung (z.B. bei einigen Modellen der Firma Elac), es gibt aber auch schrankgroße Vollbereichsmagnetostaten (Lautsprecher(-gehäuse)) bei z.B. Magnepan bzw. Vollbereichsmagnetostaten mit zusätzlichem Subwoofer für die ganz tiefen Frequenzen.
Bändchen-Magnetostaten
Als Membranmaterial findet bei Bändchen meist Aluminium Anwendung. Es hat (abgesehen von einigen Alkali- und Erdalkali-Metallen) die höchste massespezifische elektrische Leitfähigkeit und weist durch die Bildung einer Oxidschicht einen gewissen Eigenschutz vor Umwelteinflüssen auf. Zusätzliche Beschichtungen können trotzdem sinnvoll sein. Entgegen allgemeiner Meinung kommt es bei Bändchen-Magnetostaten zu signifikanten Partialschwingungen, sobald die Wellenlänge des Schalls in Luft kleiner als der halbe Leiterbahnenabstand wird. Für 17 kHz sind daher maximal Abstände von 1 cm zulässig.
Zum Erreichen einer horizontalen Abstrahlung ist das Bändchen vertikal orientiert, dabei ist zum Erreichen einer breiteren Abstrahlung unter gleichzeitiger Reduzierung von Boden- und Deckenreflexionen deutlich höher als breit (Hochtöner 25 mm x 80 mm, Mitteltöner 60 mm x 200 mm) und häufig leicht konvex gekrümmt. Diese Krümmung sowie eine häufig anzutreffende leichte Strukturierung geben der sehr dünnen (ca. 10 µm, Schokoladenpapier ist dagegen schon Blech) und sehr empfindlichen Membran eine gewisse mechanische Stabilität.
Diese Folie wird vertikal von elektrischen Strom durchflossen und befindet sich in einem starken Magnetfeld (Statorfeld) eines Permanentmagneten, dessen Feldlinien horizontal verlaufen. Die resultierende Lorentzkraft bewegt die Membran vor und zurück und führt zur Schallabstrahlung.
Man unterscheidet Eintakt- und Gegentaktaufbau. Beim Eintaktaufbau weist das Statorfeld große Asymmetrien auf, die schon bei mittleren Schwingungsamplituden zu Nichtlinearitäten führen, beim Gegentaktaufbau ist allerdings auch der Frontschall durch den Magneten zu führen, was vor allem bei höheren Frequenzen zu Fehlern im Frequenzgang führt.
Blick von oben (# Magnetmaterial, N Nordpol, S Südpol, -- Bändchen) |
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