Warum funktioniert Stereo überhaupt und warum braucht man dazu exzellente Boxen?

Mit Stereofonie (griechisch: stereos =räumlich, ausgedehnt) werden Techniken bezeichnet, die mit Hilfe von zwei Schallquellen(im Gegensatz zum Surroundsound mit 6 und mehr Schallquellen) durch Überlagerung der abgestrahlten Schallsignale einen räumlichen Schalleindruck erzeugen. Im einfachsten Fall mit zwei Lautsprechern erfolgt die horizontale Abbildung hauptsächlich durch Pegel- und Laufzeitunterschiede der beiden über die Lautsprecher wiedergegebenen Kanäle. Vertikal- und Tiefenabbildung beruhen auf Klangverfärbungen (Blauertsche Bänder) und dem Verhältnis von Direktschallanteilen und Diffusschallanteilen des Aufnahmeraumes.

Während beim natürlichen Schallereignis die Schallwellen das Ohr überwiegend auf direktem Weg erreichen, existieren bei der Wiedergabe über ein Stereoboxenpaar zwei Schallquellen, nämlich die Lautsprecher. Die Summation des linken und rechten Lautsprechersignals am Abhörplatz ergibt dabei das Abbild des Schallereignisses irgendwo zwischen den Lautsprechern. Dieses Abbild nennt man ´Phantomschallquelle', so genannt, weil sie erst durch die Summation der beiden realen Schallquellen (linker und rechter Lautsprecher) am Abhörplatzentsteht. In der Psychoakustik ist dieses erstaunliche Phänomen bekannt unter dem Namen "Summenlokalisation". Diese meint, dass ein Hörereignis durch mehrere sehr ähnliche Schallereignisse, in diesem Fall zwei Lautsprechersignale, entsteht. Bis heute ist, trotz einer großen Anzahl an Erklärungsmodellen, nicht zufriedenstellend erklärt, warum das Ohr so reagiert. Aus diesem Phänomen der Summenlokalisation lässt sich auch das bekannte ‚Stereodreieck' zur Aufstellungder Lautsprecher und der idealen Sitzposition erklären.

Findet ein natürliches Schallereignis genau vor dem Hörer statt, muss es bei Wiedergabe über Lautsprecher ebenso genau in der Mitte zwischen denLautsprechern stattfinden. Das kann nur ideal gelingen, wenn der Hörer den gleichen Abstand zu beiden Lautsprecherboxen einnimmt. PsychoakustischeUntersuchungen ergaben, dass die Basisbreite des Stereodreiecks am besten ähnlich dem Abstand Box zu Hörer ist. Eine Verbreiterung lässt diePhantomschallquelle nach oben wandern - wird die Basisbreite zu klein, wird dieAbbildung der Phantomschallquelle als zu klein empfunden.
Neben der korrekten Lautsprecheraufstellung im genannten Stereodreieck spielt der Abhörraum eine ebenso entscheidende Rolle. Dieser verfärbt durch seinen Nachhall und durch Reflexionen der Schallwellen an Decke, Wänden und Böden den Klang des wiedergegebenen Signals. Auch die Schärfe der Lokalisation der Phantomschallquelle, also den Ort, an dem wir das Schallereignis zwischen den Boxen lokalisieren, wird verschlechtert. Dennoch funktioniert die Stereofonie, mit Einschränkungen auch unter nicht idealen Bedingungen, dann zwar nicht mehr ganz ideal, aber eben immer noch sehr beeindruckend.

Was sind nun aber "sehr ähnliche Schallereignisse", die die Voraussetzung für die Summenlokalisation bilden? Summenlokalisation im Stereodreieck und damit die Ortung von Phantomschallquellen im Stereobild funktioniert dann, wenn die Signale, die von den beiden Lautsprechern abgestrahlt werden, entweder:
- identisch sind, oder
- gleich, aber verschieden laut, oder
- identisch, aber minimal zueinander verzögert sind.
Bei identischen Signalen am linken und rechten Lautsprecher spricht man von "monauraler Wiedergabe" und kurz "mono". Das uns bekannte Stereobild ergibt sich also entweder durch unterschiedliche Pegel der wiedergegebenen Schallereignisse im linken und rechten Lautsprecher oder durch eine Laufzeitdifferenz desselben Signals zwischen linker und rechter Box oder durch eine Kombination beider Effekte.
Eine gewisse Vorstellung der Genauigkeit unseres Gehörs erhält man durch psychoakustische Untersuchungen, die zeigen, dass Laufzeitdifferenzen von 140 Mirkosekunden oder Pegelunterschiede von nur 3 dB die Phantomschallquelle schon zu 25% aus der Mitte heraus schieben. Insofern erklärt sich auch die Notwendigkeit hochwertiger Lautsprecherboxen zur Wiedergabe sehr komplexer Musiksignale mit all ihrer Information an Räumlichkeit, Anordnung, Lautstärke und Klang. Ist nämlich bei der Wiedergabe des Schallereignisses eine Box etwas lauter als die andere, zum Beispiel durch fertigungsbedingte Toleranzen in den Chassis, den eingesetzten elektronischen Bauteilen für Frequenzweiche oder Verstärker, so bedeutet dies eine Verschiebung der Phantomschallquelle in Richtung der lauteren Box. Dies gilt auch, wenn nur ein bestimmter Tonbereich(Frequenzbereich) in einer Box lauter erscheint. Instrumente, die hauptsächlich diese Töne abstrahlen, verschieben sich dann in der Abbildung und werden u.U. sogar deutlich schlechter wahrnehmbar. Die räumliche Tiefe sowie die Tiefenstaffelung der Instrumente im Raum wird entscheidend durch die korrekte zeitliche Wiedergabe aller von den Lautsprechern abgestrahlten Töne beeinflusst.

Wodurch entsteht eigentlich die Räumlichkeit bei der Aufnahme und Wiedergabe?

Stereoaufnahme Setup mit Wegdifferenzen zwischen Klangerzeuger und Stereomikros

Jedes Instrument im Orchesters hat seinen speziellen Abstand vom linken wie vom rechten Mikrophon. Spielt das Orchester ein Tutti, das heißt alle Instrumente spielen gleichzeitig, so braucht der Schall eines jeden Instruments eine gewisse Zeit zu den Mikrophonen. Diese Zeit ist aber je nach Entfernung des Instruments vom Mikrophon mal größer, mal kleiner. Der Schall der Pauke, die weiter weg vom Mikro steht als die Geige, braucht dementsprechend länger. Und genau in diesen Zeitzusammenhängen steckt die Rauminformation. Das menschliche Gehirn ist seit Urzeiten trainiert zu erkennen, welche Informationen an welchem Ohr wann ankommen und kann kleinste Zeitunterschiede zwischen linkem und rechtem Ohr als auch von annähernd gleichzeitigen Geschehnissen an einem Ohr sehr fein auflösen. Ganz wesentlich bei der Wiedergabe ist also, dass diese Zeitinformationen möglichst erhalten bleiben. Lautsprecher herkömmlicher Technik, egal ob aktiv oder passiv, verzerren diese Zeitinformation mehr oder minder stark. Bei Mehrwegesystemen wird der gesamte Tonumfang (Frequenzbereich) auf mehrere Lautsprecherchassis aufgeteilt. So kann jedes Chassis den Bereichwiedergeben, für den es aus physikalischen Gründen am besten geeignet ist. Es ist einsichtig, dass zur Wiedergabe von Bässen größere Lautsprecher gebraucht werden als für hohe Töne. Hohe Töne bestehen aus schnellen Schwingungen (z.T.bis 1000 mal so schnell wie tiefe Töne), was bedeutet, das Membrane, die diese wiedergeben sollen sehr leicht und schnell sein müssen. Insofern macht eine Aufteilung der Musik in verschiedene Wege Sinn. Bei dieser Auftrennung werden aber die oben beschriebenen Zeitinformationen verfälscht. Deshalb sprechen viele Highend - Puristen Breitbandlautsprechern (das sind Lautsprecher ohne diese Aufteilung in verschiedene Wege) überragende Klangeigenschaften zu. Allerdings handeln sich diese durch ihre Abmessungen bedingte Nachteile ein - eine Membran muss sowohl Tiefbass wiedergeben können als auch höchste Höhen (und kann beides eigentlich nicht zufriedenstellend).

Zusätzlich zu der Frequenzweiche arbeiten in einer Lautsprecherbox noch weitere Filterelemente, die Schwächen der verwendeten Chassis ausgleichen sollen. Alle diese Filter verzerren das Zeitverhalten der Box.
Natürlich ist dies alles den Lautsprecherentwicklern schon lange bekannt und es gab immer schon Entwicklungen, die eine möglichst lineare Phasenwiedergabe
(gleichbedeutend mit korrektem Zeitverhalten) anstrebten. Ein solche Entwicklung ist der eben angesprochene "Breitbänder", eine andere der "Elektrostat" mit seinem problematischen Abstrahlverhalten. 
Herr Friedrich Müller hat mit seiner Firma Backes & Müller Ende der 1970er - Jahre einen anderen Weg gefunden. Hier wird die Membranbewegung in ihrem zeitlichen Verlauf kontrolliert und so geregelt, dass sie exakt das Musiksignal nachbildet. Dadurch erübrigen sich alle korrigierenden Filter. Diese Herangehensweise führt automatisch zu einer korrekten Wiedergabe zeitlicher Feinstrukturen, also auch zur korrekten Wiedergabe der Räumlichkeit und Tiefenstaffelung der Instrumente im Klangbild. Zudem werden Resonanzen der Chassis, also ihr  "Eigenklang" unterbunden.

Einen anderen Weg ging Herr Manger. Er hat in den 1970er Jahren den Biegewellenwandler entwickelt, der dem Ideal eines Breitbänders sehr nahe kommt und zudem keinen "Eigenklang" besitzt.

Man sieht also, welchen Aufwand man treiben muss, um eine Stereoaufnahme so wiederzugeben, dass die Fülle an Informationen und Feinstrukturen letztlich die Emotionalität wiedergibt, die Toningenieure und Tonmeister bei der Aufnahme angelegt haben. Wenn wir uns nun abschließend die Antwort zur Frage aus der Überschrift überlegen, wird klar, dass eine "stereotaugliche Box" keinen "Boxenklang" haben darf, sondern auch unbedingt ein korrektes Laufzeitverhalten, also ein korrektes zeitliches Übertragungsverhalten braucht. Unter diesen Kriterien wird klar, warum die Regelungstechnik von Herrn Müller und der Biegewellenwandler von Manger so herausragend stereo tauglich sind.