Bauformen bei Basslautsprechern

Bauformen bei Basslautsprechern
Das menschliche Gehör ist vorrangig auf den Frequenzbereich angepasst, in dem
Sprache übermittelt wird. Frequenzen unterhalb dieses Fensters werden bei
gleichem physikalischen Pegel deutlich leiser wahrgenommen. In der Praxis ergibt
sich so ein Bedarf nach mehr Leistung im Bassbereich, dem man entweder durch
stärkere Lautsprecher, eine größere Anzahl oder eine Mischform aus beidem
begegnen kann. Da Lautsprecher generell einen sehr niedrigen Wirkungsgrad
haben, der mit dem einer Glühlampe vergleichbar ist, ist man bedacht, den
Nutzbereich des Lautsprechers durch optimierte Gehäuseformen bestmöglich
auszureizen. Doch nicht jede Gehäuseform ist für alle Veranstaltungsorte und
Publikumsgrößen geeignet. Der folgende Artikel soll eine kleine Hilfe bei der
Auswahl des richtigen Subwoofers sein.
1. Einführung
Der Lautsprecher feierte im Jahr 2011 seinen 150. Geburtstag, wenn man die
Erfindung des Telefons durch Philipp Reis im Jahr 1861 als Grundlage herannimmt.
Bereits 1878 wurde der elektro-dynamische Lautsprecher patentiert, der auch heute
noch in den meisten Lautsprecherboxen zum Einsatz kommt.
Betreibt man einen solchen Lautsprecher ohne Gehäuse, so ergibt sich
ein akustischer Kurzschluss, da die von den beiden Membranseiten
ausgehenden Schallwellen sich zum Teil gegenseitig auslöschen. Der
Lautstärkepegel
sinkt
deutlich,
insbesondere
im
tieferen
Frequenzbereich. Ein sinnvoller Einsatz ist so nicht möglich, weshalb
man diverse Formen von Lautsprechergehäusen für unterschiedliche
Einsatzzwecke entwickelt hat.
Die einfachste Form, den akustische Kurzschluss zu vermeiden ist die (offene)
Schallwand. Setzt man einen Lautsprecher in eine ausreichend dimensionierte,
massive Platte ein, so können sich die abgestrahlten Schallwellen der beiden
Membranseiten nicht mehr auf direktem Wege gegenseitig auslöschen. Diese
Lösung ist allerdings wenig praxistauglich, weshalb man sie allenfalls bei
Installationen, bspw. in der ELA-Technik im Ansatz vorfindet.
Weit häufiger verwendet wird die gefaltete Schallwand, bei der in
der Regel die Rückseite, also die dem Lautsprecher gegenüber
liegende Wand zumindest teilweise fehlt. Bei alten Röhrenradios
war dies auch aus Temperaturgründen weit verbreitet und noch
heute sind viele Gitarrenverstärker so konstruiert. Bei PALautsprechern spielt diese Bauform jedoch keine Rolle.
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Das geschlossene Gehäuse ist eine weitere, sehr einfache Gehäuseform. Man
stelle sich einen Würfel oder Quader vor, bei dem sich auf
einer Seite eine Aussparung für den Lautsprecher befindet. Bei
einfachen HiFi-Boxen ist dies ebenso oft anzutreffen wie bei
kleinen Systemen für öffentliche Räume oder die Gastronomie.
In der Welt der Subwoofer hingegen spielt diese Gehäuseform
keine große Rolle, da der zu erzielende Wirkungsgrad viel zu
niedrig ist. Dies liegt in erster Linie daran, dass das elastische
Luftpolster im Gehäuse einen erheblichen Teil des
Schalldruckpegels schluckt. Dieser Effekt tritt bei niedrigen
Frequenzen umso stärker auf, da hier größere Membranauslenkungen vorkommen.
2. Bassreflex-Gehäuse
Ausgehend von der geschlossenen Box hat das Bassreflex-Gehäuse eine
zusätzliche Öffnung, die meist auf der Vorderseite in der Nähe des
Basslautsprechers angeordnet ist. Diese Kanal oder Port
genannte Öffnung setzt sich ins Innere des Gehäuses fort, ist also
kein bloßes „Loch“. Größe der Öffnung und Länge des Kanals
sind hierbei so gewählt, dass die darin befindliche Luftmasse mit
dem restlichen Gehäuse einen Resonator bildet. Im Bereich der
Resonanzfrequenz kann so ein höherer Schalldruckpegel erzielt
werden. Unterhalb dieser Resonanz wird durch den Kanal ein
akustischer Kurzschluss erzeugt, während oberhalb effektiv keine
positiven oder negativen Begleiterscheinungen auftreten. In der
Praxis wählt man die Resonanzfrequenz so, dass sie in den
Bereich fällt, in dem der verbaute Lautsprecher nach unten hin bereits einen
Pegelrückgang zu verzeichnen hat. So lässt sich die Bandbreite des Lautsprechers
um etwa eine Oktave erweitern.
Bassreflex-Subwoofer eignen sich vorrangig für kleine bis mittlere Räume oder
überschaubare Open-Air-Veranstaltungen. Sie reagieren sehr schnell und präzise,
haben aber bezüglich Maximalpegel und Tragweite ihre Grenzen. Aufgrund ihrer
klanglichen Eigenschaften sind sie besonders für die Übertragung von Live-Musik
geeignet.
Omnitronic bietet innerhalb seiner Lautsprecher-Serien eine Vielzahl von BassreflexSubwoofern an. Die AZ-Serie beinhaltet mit dem AZ-112, dem AZ-115 und dem AZ118 drei verschiedene Lautsprechergrößen mit je einem verbauten Speaker. In der
PAS-Serie gibt es die entsprechenden Pendants PAS-121, PAS-151 und PAS-181.
Außerdem erhältlich ist der PAS-151S mit schräg sitzendem Woofer und somit
verringerter Gehäusegröße sowie der PAS-152 mir zwei Lautsprechern.
Die Subwoofer des Compact Line Arrays von PSSO sind ebenfalls BassreflexSysteme. Der CLA-115 kann geflogen wie stehend betrieben werden, während der
CLA-118 nur für den Bodeneinsatz gedacht ist. Auch der CSA-112 von PSSO hat ein
Bassreflex-Gehäuse.
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Tipps:
Der Omnitronic PAS-151S eignet sich sehr gut für den Einsatz in der Gastronomie
und in kleineren Veranstaltungsräumen. Aufgrund seiner vergleichsweise geringen
Bauhöhe kann er unauffällig platziert werden und erreicht dank seiner DoppelSchwingspule einen beachtlichen Schalldruck.
Der Omnitronic PAS-121 überzeugt insbesondere als Cluster mit vier oder mehr
Boxen. Der geringe Membrandurchmesser der Lautsprecher ermöglicht eine sehr
schnelle Reaktionszeit und somit eine sehr klare Wiedergabe. Der verringerte
Tiefgang des Lautsprechers wird durch die Koppel-Effekte im Cluster ausgeglichen.
So lassen sich mit vier PAS-121 im Cluster zum Beispiel deutlich bessere
Ergebnisse erzielen als mit zwei auseinander stehenden PAS-152.
3.Bandpass-Gehäuse
Konstruktionsbedingt sind Bandpässe gerade im Bereich
der Basslautsprecher sehr beliebt. Wie der Name bereits
andeutet, haben Bandpass-Subwoofer einen besonders
guten Wirkungsgrad innerhalb eines bestimmten
Frequenzbandes, das in der Regel nicht viel mehr als eine
Oktave
umfasst.
Bandpässe
lassen
sich
auf
unterschiedliche Weise konstruieren: Üblicherweise verfügen Bandpässe über zwei
Kammern, wobei eine den Lautsprecher beherbergt. Diese kann geschlossenen sein
oder ein Bassreflex-Gehäuse ventilliertes Ba. Der Bandpass-Effekt wird durch die
zweite Kammer erzielt, die vor der Lautsprecheröffnung liegt.
Diese weitere Kammer verfügt über eine Bassreflex-Öffnung.
Bei doppelt ventilierten, also der Kombination zweier
Bassreflex-Kammern,
kann
durch
unterschiedliche
Abstimmung der Übertragungsbereich erweitert werden.
Die Stärken des Bandpasses liegen in seinem höheren Wirkungsgrad gegenüber
Bassreflex-Gehäusen sowie in der kleineren Baugröße gegenüber Hornkonstrukten.
Bandpässe eignen sich für kleine bis mittlere Räume, wo hohe Schalldruckpegel
benötigt werden.
Die Omnitronic PAS-Serie bietet mit dem PAS-15 und dem PAS-18 zwei doppelt
ventilierte Bandpässe. Von PSSO gibt es den CSA-115.
Tipp:
Der PSSO CSA-115 bietet sich in Verbindung mit den passenden Hoch-MitteltonLautsprechern CSA-218 und CSA-228 als mobile Beschallungsanlage für kleine bis
mittlere Veranstaltungen an, wenn anspruchsvolle Hintergrundbeschallung
gewünscht ist. Zusammen mit einer Endstufe aus der HDA-Serie von Omnitronic
lassen sich auch wirkungsvolle 2.1-Systeme realisieren, wobei die Endstufe auch die
Aufgabe einer aktiven Frequenzweiche übernimmt.
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4. Horngehäuse
Hörner lassen sich auf sehr unterschiedliche Weise konstruieren, wobei allen
gemein ist, dass an die Lautsprecher eine Art Trichter, das Horn, angesetzt ist.
Ähnlich einem Papiertrichter vor dem Mund bündelt das Horn den Schall und
steigert so den Wirkungsgrad. Im einfachsten Fall ist dem, in einem geschlossenen
Gehäuse befindlichen Lautsprecher direkt ein Horn vorangesetzt. Man spricht hier
von einem Front-Loaded-Horn. Auf diese Weise sind relativ viele Hochtonhörner und
auch die Druckkammerlautsprecher der ELA-Technik konstruiert. Bei Subwoofern
hat diese Variante eher ein Dasein als Exot, wird aber auch in der Form des
Exponentialhornes durchaus angewendet.
Meist jedoch wird das Horn bei Subwoofer auf die eine oder
andere Weise „gefaltet“, um die Ausmaße des Gehäuses
noch einigermaßen im Rahmen zu halten. Denn ein
wichtiges Merkmal von Hornkonstrukten, nämlich die untere
Grenzfrequenz, ergibt sich aus der Größe der Hornöffnung.
Da die grundsätzliche Form des Hornes mathematisch
vorgegeben ist (bei Bässen meist anhand der ExponentialFunktion), ergibt sich bei tiefen Frequenzen auch eine bestimmte Länge des Hornes.
In den Anfangstagen der Beschallungstechnik, als die Leistungswerte der
verfügbaren Treiber noch sehr begrenzt waren, wurden teils bizarr große
Hornkonstrukte für die Verwendung in Kinosälen gebaut.
Früher waren Subwoofer beliebt, bei denen die Lautsprecher direkt nach
vorne abstrahlen, wo aber rückseitig ein gefaltetes Horn angesetzt ist.
Diese Rear-Loaded-Hörner sind die umgangssprachlich „Bassrutschen“
genannten Systeme. Etwas kompakter lassen sich Folded-Hörner
realisieren, bei denen der Lautsprecher entgegen der Abstrahlrichtung
eingebaut ist und in der Regel zwei gefaltete Hörner gleichzeitig zum
Einsatz kommen.
Hornkonstrukte beeindrucken in erster Linie durch ihre schiere Kraft. Aufgrund der
Richtwirkung des Hornes „werfen“ sie auch weiter als andere Gehäuseformen. Dies
macht sie zu beliebten Vertretern bei großen Open-Air-Veranstaltungen. Ihr enormer
Bassdruck ist aber auch in Diskotheken und auf Tanzveranstaltungen gefragt.
Nachteilig bei gefalteten Hörner ist ihre relative Trägheit gegenüber anderen
Konzepten.
Die beiden Hörngehäuse in der PAS-Serie von Omnitronic haben gefaltete Hörner in
klassischer
Folded-Horn-Anordnung.
PAS-118
und
PAS-218
sind
konstruktionstechnisch identisch, wobei der PAS-218 im Grunde eine doppelte
Variante des PAS-118 darstellt.
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Tipp:
Auch Hörner sind Rudeltiere, alleine fühlen sie sich eher selten wohl. Die untere
Grenzfrequenz von PAS-118 und PAS-218 lässt sich optimieren, wenn man sie
zusammenstellt. Stereo ist im Bassbereich ein Luxus, den man nicht unbedingt
haben muss, da das menschliche Ohr Bassfrequenzen relativ schlecht orten kann.
Zudem werden tiefe Frequenzen grundsätzlich ungerichteter abgestrahlt als das
mittlere und hohe Spektrum – auch bei Hörnern. Es ist also durchaus eine
Alternative, alle Subwoofer zusammen zu stellen und mono zu betreiben.
5. Hybrid-Gehäuse
Alle Bauformen haben ihre Vor- und Nachteile, besseren Wirkungsgrad und höhere
Wurfweite erkauft man sich in der Regel mit trägerer Reaktion und somit
schlechterem Klang. Ein Weg, diesem Problem einigermaßen Herr zu werden, war
die Entwicklung von Hybrid-Gehäusen, bei denen die Stärken von zwei
verschiedenen Bauformen maximal ausgenutzt werden und die Schwächen
größtenteils in den Hintergrund treten. Beliebt sind Kombinationen aus Bassreflex
und Horn, wie sie sich bei PSSO als SUB-2150 und SUB-2180 finden. Mit ihnen kann
eine im Vergleich zu Hörnern deutlich bessere Klangtreue erreicht werden, wobei
der Wirkungsgrad nicht wesentlich niedriger liegt. Auch die Wurfweite ist
entschieden besser als bei Bassreflex-Gehäusen.
Tipps:
Die Subwoofer der SUB-Serie von PSSO können gelegt werden, um den
Wirkungsgrad zu erhöhen (Koppeln mit dem Boden). Aufgrund der schräg sitzenden
Lautsprecher macht es aber einen Unterschied, auf welche Seite man die Subwoofer
legt. Deshalb: Ausprobieren!
Aufgrund der geringeren Membranfläche bietet sich der SUB-2150 besonders für
Live-Anwendungen an, bei denen eine sehr schnelle Reaktionszeit gefragt ist. Der
SUB-2180 hingegen ist die erste Wahl bei Tanzveranstaltungen, bei denen ein
imposantes Bassvolumen im Vordergrund steht.
6. Überblick
Bassreflex
Bandpass
Horn
Hybrid
Klang
++++
++
+
+++
Wirkungsgrad
+
++
++++
+++
5
Größe/Gewicht
++++
++
+
+++