Subwoofer

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Bodenstrahler-Subwoofer; hier Yamaha YST-800SW

Ein Subwoofer (englische Aussprache [ˈsʌbˌwʊfə(ɹ)] für Bassbox, im Deutschen meist [ˈsʌbˌwuːfɐ]) ist eine spezielle Lautsprecherbox, die von ihrer Konstruktion her für die alleinige Wiedergabe tieffrequenter Schallwellen, dem so genannten Bass oder sogar nur Tiefbass, konzipiert ist. Eine abgesetzte Aufstellung ist möglich, weil die Quelle tiefer Frequenzen für das menschliche Gehör nicht zu lokalisieren ist.

Subwoofer kommen vorwiegend bei Beschallungsanlagen auf Großveranstaltungen, in Diskotheken, im Kino, in PKW-Audioanlagen und als Komponenten von Hi-Fi- sowie Heimkinoanlagen zum Einsatz, zumal bei besonders kompakten Hauptlautsprechern, oft als Satellitenboxen bezeichnet.

Allgemeines[Bearbeiten]

Abgesehen von der eigentlichen Bauform unterscheidet man zwischen aktiven Subwoofern, die mit einer eingebauten Endstufe betrieben werden und passiven Subwoofern, die, wie übliche (passive) Lautsprecherboxen, von einem externen, separaten Verstärker angetrieben werden. Letztere finden eher bei Public Address und im automobilen Hi-Fi Verwendung. Im Hi-Fi- bzw. Heimkinobereich sind aufgrund der kompakten Bauweise und einfacheren Handhabung aktive Subwoofer gebräuchlich.

Der Verstärker eines aktiven Subwoofers mit Einstellern für die Lautstärke, Trennfrequenz, Phasenlage und diversen Ein- und Ausgängen; Typ Detonation DT 500 von RCM Technology
Subwoofer mit 24-Zoll-Lautsprecher (ca. 61 cm)

Signalversorgung[Bearbeiten]

Der Subwoofer kann auf zwei Arten mit Signalen versorgt werden:

  • Über eine Frequenzweiche, die aus den Signalen für die restlichen Lautsprecher die niederfrequenten Anteile für den Subwoofer filtert und den anderen Lautsprechern die restlichen Anteile weiterreicht. Aktive Subwoofer haben meistens eine integrierte Frequenzweiche, an der die Einstellung der Trennfrequenz vorgenommen werden kann. Eine typische Übergangsfrequenz im Heimkino-Bereich liegt hier zwischen 80 und 100 Hz, da Frequenzen unter dieser Grenze nicht lokalisierbar sind.
  • Der Subwoofer bekommt ein dezidiertes, bereits aufbereitetes Signal geliefert. So bieten die aktuellen Mehrkanal-Tonsysteme wie zum Beispiel Dolby Digital oder DTS nicht nur fünf oder mehr Raumklang-Kanäle, sondern auch einen separaten Low-Frequency-Effects-Kanal, genannt LFE, für den Subwoofer.

Konstruktionsprinzipien und Bauformen[Bearbeiten]

Was umgangssprachlich als Chassis des Subwoofers bezeichnet wird, ist eigentlich der feststehende Teil des Lautsprechers. Durch verschiedene – zum Teil recht aufwändige – Gehäuseprinzipien können klanglich vollkommen unterschiedliche Systeme entworfen werden, obwohl immer derselbe Lautsprecher verwendet wird.

Um tiefe Töne zu erzeugen, muss eine möglichst große Menge Luft bewegt werden, was auf zwei Arten erreicht werden kann:

  • Einen Lautsprecher mit einer großen Membranfläche einsetzen, der aufgrund der Größe viel Luft bewegt, oder
  • Einen kleineren Lautsprecher verwenden, der seine Membran möglichst stark auslenken kann, wodurch ebenfalls viel Luft bewegt wird (man nennt diese Eigenschaft Hub).

Üblicherweise hat der Lautsprecher eines Subwoofers einen Durchmesser von wenigstens 16 cm, obwohl dieses für normale Räume oft schon zu wenig ist, um noch nutzbaren Pegel zu erzeugen. Die maximale Wiedergabelautstärke wird also wesentlich von der Größe und dem Hub des Lautsprechers beeinflusst.

Große marktübliche Lautsprecher haben Durchmesser von 38 bis 45 cm (15 bis 18 Zoll). Einer der größten Subwoofer-Lautsprecher aus dem Hi-Fi-Bereich ist der 80-cm-Lautsprecher (31,5 Zoll) FW800N von Fostex. Natürlich gibt es Einzelstücke, die noch größer sein können, allerdings ist es zum Teil sehr schwer, so große Membranen zu konstruieren, die die nötige Stabilität aufweisen. Es ist deshalb in der Regel praktikabler, mehrere Subwoofer einzusetzen, um einen höheren Maximalpegel zu erreichen.

Bauformen[Bearbeiten]

Frequenzgang eines Tieftöners in Bassreflex- (grau) und gleich großem geschlossenem (gelb) Gehäuse

Nach Konstruktions-Prinzipien werden Direktstrahler-Subwoofer (auch Frontfire-Subwoofer genannt) und Bodenstrahler-Subwoofer (auch Downfire-Subwoofer genannt) unterschieden.

Direktstrahler-Subwoofer haben die Membran an der Vorderseite. Sie geben den Schalldruck primär an die Raumluft des Hörraums ab. Hochwertige (Frontfire-)Subwoofer oder Standlautsprecher haben oft mehrere (Bass-)Chassis übereinander, um eine homogenere Anregung des Raumes zu bewirken. Bei Frontfire-Subwoofern mit nur einem Chassis, das in Bodennähe arbeitet, finden sich ähnliche Verhaltensweisen wie bei Downfire-Subwoofern.

Die am häufigsten verwendeten Gehäusearten sind die geschlossenen Gehäuse sowie das Bassreflex-Gehäuse. Das Bassreflex-Gehäuse bietet höheren Pegel im Bassbereich, während das geschlossene Gehäuse ein besseres Impulsverhalten aufweist.

Es gibt passive Subwoofer mit zwei separaten Schwingspulen, die das Signal zweier Kanäle eines Stereosignals erst auf akustischer Ebene zu einem Monosignal zusammenführen. Diese können mit zwei passiven Satelliten an einer herkömmlichen Stereoendstufe betrieben werden. Zu beachten ist hierbei die Impedanz der Spulen, wenn diese parallelgeschaltet an einer Anlage mit einer eigenen (einzelnen) Endstufe für den Subwoofer betrieben werden sollen. Bei zwei Spulen mit 4 Ohm beispielsweise ergibt sich eine Impedanz von 2 Ohm, die die Endstufe so manches 5.1-Verstärkers überlasten würde. Als Alternative in diesem Fall können die beiden Spulen in Reihe geschaltet werden.

Auf ein Brett geschraubter Körperschallwandler mit zwei Spulen

Kein Subwoofer im eigentlichen Sinne, aber dennoch verwandt, ist der Körperschallwandler. Er besteht aus einem oder mehreren schwingend gelagerten Gewichten und einer bzw. mehreren Spulen, welche die Gewichte zum Schwingen anregen. Körperschallwandler werden angewendet, um z. B. im Kino Explosionsszenen noch ‚lebendiger‘ zu gestalten, indem die Sitze zum Schwingen gebracht werden. In Heimkinos ist der Körperschallwandler noch wenig verbreitet. Der übliche Frequenzgang liegt bei 5 bis max 45 Hz. Im Fahrzeugtuning werden Körperschallwandler unter dem Sitz angebracht, um vorhandene Subwoofer durch Vibrationen zu unterstützen.

Aufstellung[Bearbeiten]

Tieffrequente Schallwellen unterhalb etwa 80 Hz sind vom menschlichen Gehör schwer lokalisierbar. Aufgrund dessen können Subwoofer theoretisch unabhängig von den Lautsprecherboxen für höhere Frequenzen (den Satelliten) aufgestellt werden. Der meist klobige Subwoofer kann theoretisch an beliebigen Stellen im Hörraum positioniert werden; dennoch harmoniert der Höreindruck im Idealfall mit dem Geschehen auf der Leinwand oder dem Bühneneindruck der Musik. Weiterhin werden die Satelliten von der Übertragung der Bässe befreit, wodurch diese kleiner konstruiert werden können. Dadurch wird deren – für den Höreindruck wichtige – Platzierung vereinfacht. Ebenfalls aufgrund der fehlenden Lokalisierbarkeit reicht prinzipiell ein Subwoofer aus, auch wenn die Wiedergabe stereophon oder mehrkanalig erfolgt.

Da Subwoofer in der Praxis in Abhängigkeit von der Flankensteilheit (typisch sind 6 bis 24 dB/Oktave) der verwendeten Frequenzweiche aber auch höhere Frequenzanteile abstrahlen, sollte ein Subwoofer zwischen den vorderen Satellitenboxen in ungefähr gleichem Abstand wie diese zum Hörplatz aufgestellt werden, um ein optimales Klangbild zu erreichen.

Bei bestimmten räumlichen Gegebenheiten oder Aufstellorten können bei diskreten Frequenzen so genannte stehende Wellen entstehen. In diesem Fall heben sich z. B. die aus dem Subwoofer austretende Schallwelle und die von der Rückwand des Hörraumes reflektierte Schallwelle beim Aufeinandertreffen in bestimmten Zonen des Raumes gegenseitig auf bzw. verstärken sich an anderen Plätzen. Dieses Phänomen ist etwas zu vermindern, indem man die Aufstellung des Subwoofers verändert. Aktuelle Heimkinoverstärker verwenden deshalb oftmals eine Einmessautomatik, die den Raum mittels eines Mikrofons analysiert und problematische Frequenzen absenkt, was – zumindest am Hörplatz – zu einer erheblich besseren Wiedergabe führt, ohne die Tiefbasswiedergabe zu beeinträchtigen.

Pauschale Aussagen zur Aufstellung lassen sich nicht treffen, da Größe und Format des Raumes, Einrichtung und nicht zuletzt die Bauform des Subwoofers den Klang maßgeblich beeinflussen. Bassreflexgehäuse werden oft als „Dröhnkisten“ bezeichnet, obwohl das natürlich nicht stimmt. Würde man dem geschlossenen Gehäuse mittels eines Equalizers denselben Frequenzgang wie dem Bassreflex aufzwingen, wäre das Dröhnverhalten völlig gleich.

Subwoofer im Verbund[Bearbeiten]

Es gibt besondere Verbundaufstellungen mehrerer Subwoofer, um störende Reflexionen im Hörraum auszuschalten. Häufig genanntes Beispiel ist das Single Bass Array (SBA), das durch eine spezielle Anordnung Quer- und Vertikalmoden im Raum umgeht, dafür aber die Längsmode voll anregt. Das Double Bass Array geht noch weiter und nimmt durch eine zweite Subwooferanordnung eine aktive Auslöschung vor.

Literatur[Bearbeiten]

  • Vance Dickason: Lautsprecherbau. 4. Auflage, Elektor-Verlag, Aachen, 2007, ISBN 978-3-89576-116-4
  • Götz Schwamkrug, Reiner E. Römer: Lautsprecher Dichtung und Wahrheit. 3. Auflage, Elektor-Verlag, Aachen, 1989, ISBN 3-921608-83-X
  • Berndt Stark: Lautsprecher Handbuch. 7. Auflage, Richard Pflaum Verlag GmbH & Co.KG, München, 1999, ISBN 3-7905-0807-1

Weblinks[Bearbeiten]

 Commons: Subwoofer – Album mit Bildern, Videos und Audiodateien