Intermodulationsverzerrungen gehören zu den Störfaktoren, die bei der Optimierung von ­Audiosystemen oft eine schwierige Rolle einnehmen. Der Frage, welche auditiven Auswirkungen sie mit sich bringen, ging ich in meiner Bachelorarbeit nach. Was sie so schwer greifbar macht, beschäftigt mich auch weiterhin.

Wo kommt er her, dieser eine tiefe Ton, der da leise mitschwingt? Entsteht er durch eine Intermodulation im Lautsprecher vor mir oder sogar doch im eigenen Ohr? Eigentlich sind es nur Verzerrungen, aber warum nimmt man sie als so viel unangenehmer wahr, wenn man sie erst bemerkt hat?

Intermodulationen sind ein wenig kalkulierbarer als irreguläre Verzerrungen. Wie der Name schon sagt, moduliert hier das Audiosystem zwischen mehreren Schwingungen und produziert dabei tonale Produkte. Dies ist relativ gut berechenbar, wenn lediglich die Amplitude einer Frequenz die Schwingung der anderen Frequenz beeinflusst. Man stelle sich hierbei den Antrieb eines Lautsprechers vor: die Spule im Magnetfeld. Bei einem lauten, tiefen Ton schlägt die Spule stark aus, ihre Aufhängung wird dabei gespannt und zieht sie zurück in Richtung der Ruheposition. Die Nachgiebigkeit der Aufhängung verhält sich nicht mehr linear. Soll nun auch noch ein höherfrequenter Ton dargestellt werden, so agiert die Spule anders als sie es in ihrer Ruheposition bei frei beweglicher Aufhängung tun würde. Diese Amplitudenmodulation oder -multiplikation provoziert dann weitere Töne. Mathematisch lassen sich deren Frequenzen mit der Formel leicht berechnen – zumindest, solange man einen Überblick über das anregende Frequenzspektrum (einschließlich der THD) behält. Entstehen die Intermodulationen durch Phasen- oder Frequenzmodulationen, zum Beispiel durch den Dopplereffekt der Membran, ist die Berechnung ihrer Frequenzen zwar nicht mehr ganz so einfach, mithilfe der Bessel-Funktionen aber möglich. Übrigens können auch im Gehörorgan Intermodulationsverzerrungen entstehen, zum Beispiel durch die nicht rein sinusförmige Schwingung der Basilarmembran.

Intermodulationen verursachen nicht nur schlecht maskierbare, höherfrequente Störkomponenten, sondern auch Schwingungen, die teilweise unterhalb ihrer Anreger liegen. Somit werden sie noch schlechter verdeckt. Der Lautsprecherhersteller ist natürlich wenig begeistert, wenn er eine Menge IMD misst. Aber wie empfindet das der Hobby-Hörer?

In meinen Untersuchungen stellte ich mir die Frage nach der auditiven Wahrnehmung von IMD. Da Amplitudenmodulationen den größeren Anteil an IMD in Lautsprechersystemen bedingen, konzentrierte ich mich in meinen Experimenten ausschließlich auf diese Komponenten.

Mit einer Hörschwelle von 0,1 % Verzerrung werden Intermodulationsverzerrungen etwa drei Mal früher als harmonische Verzerrungen wahrgenommen, zumindest in Zweitonsignalen mit wenig Maskierung. Spannend ist auch, dass IMD bei kleineren Frequenzabständen einen positiven Effekt auf die Klangwahrnehmung haben. Werden die Abstände größer, nimmt dieser ab, was wiederum für das Konzept von Mehrwege-Lautsprechern spricht. Deutlich interessanter wäre allerdings die Betrachtung von spektral komplexen Signalen und die Untersuchung, inwiefern verschiedene Maskierungseffekte die Hörschwelle beeinflussen. Die aussagekräftige Gestaltung von solchen Versuchen ist jedoch nicht einfach. Jedenfalls möchten Hersteller ohnehin eine gute Klangqualität bieten und versuchen dafür ihre Systeme im nichtlinearen Bereich zu optimieren. Vielleicht geht der Trend ja künftig dahin, häufiger psychoakustische Faktoren in diese Optimierung einzubeziehen.

Sicher ist, dass ein schlechtes Messergebnis nicht zwangsläufig ein unbrauchbares Resultat bedeutet. Wie immer in der Audiobranche sollten zuerst die Ohren gespitzt werden, ­bevor man an einer Optimierung der Messwerte bis zum Maximum verzweifelt.