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Wissen: Wozu braucht man einen Subwoofer?

3. Juni 2021

Warum Subwoofer den Auftritt deutlich verbessern

Wissen: Wozu braucht man einen Subwoofer?

Subwoofer gibt es in unterschiedlichen Ausführungen. Wir gehen der Frage nach: Wozu braucht man einen Subwoofer?

„Mein Nachbar hört den ganzen Tag geile Rockmusik – ob er will oder nicht.“ Diese in der Realität häufig anzutreffende Situation basiert hauptsächlich auf der Wiedergabe basslastiger Frequenzen. Womit wir auch schon beim Thema sind. Wir betrachten die Funktion tiefer Frequenzen für die Musikübertragung des Musikprogramms auf der Bühne. Ihr erfahrt, warum ihr meist besser mit einem separaten Subwoofer fahrt und welche Auswahlmöglichkeiten es gibt. Einige für die Bühne gültige Fakten lassen sich auch auf den Einsatz im Studio oder bei der heimischen Musikanlage übertragen.

Dieses Tutorial habe ich folgendermaßen untergliedert

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  • Wozu braucht man einen Subwoofer?
  • Mechanische und logistische Vorteile
  • Wie verschiedene Aufstellungen die Sound-Performance verbessern
  • Unterschiedliche  Subwoofer Typen und deren Einsatzmöglichkeiten

Warum tiefe Frequenzen?

Bässe sind der Motor für Tanz und Bewegung. Sie sind in der Lage, unsere Emotionen über die Ausschüttung von Hormonen zu steuern und unser Verhalten nachhaltig zu beeinflussen.

Ein paar Beispiele sind

  • Märsche und große Trommeln stimulieren die Motorik und synchronisieren Menschenmengen
  • Harte treibende Rhythmen (z. B. Rammstein) erzeugen Aufmerksamkeit und bringen uns auf Touren
  • Filmmusik sorgt für Angst und Spannung (Zimmer)
  • Tiefe ruhige Töne in passenden Intervallen untergebracht, beruhigen uns (Meditation, Trance)
  • Infraschall kann zu Krankheiten oder auch physiologischen Schäden führen

Nicht umsonst nennt man diese Bereiche, die bis ca. 100 Hz gehen, auch das „Körperliche Element“ in der Musik, das erkennt man auch an entsprechenden lautmalerischen Beschreibungen wie „Fetter Bass“, „voll in den Magen“ etc. Die Bereiche ab ca. 100 Hz nach oben werden gerne als der Melodiebereich bezeichnet, hier spielen sich hauptsächlich die Harmoniestrukturen ab.

Wie wichtig eine gute Tieftonwiedergabe ist, lässt sich einfach feststellen. Hört euch mal eine richtig gute, fette Aufnahme für einige Zeit an und dreht dann mal komplett den Bassregler runter, klingt ganz schön mager, oder?

Optimale Musik, um Bässe zu testen, gibt es übrigens in den Trentemøller Chronicles.

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Wozu braucht man einen Subwoofer?

Grundsätzlich kann man sagen: je tiefer und lauter der Ton, desto größer wird das Lautsprechergehäuse für eine vernünftige Wiedergabe sein. Bass und den Mittelhochtonbereich in getrennten Gehäusen zu verpacken bringt in der Bühnenpraxis eine Menge an Vorteilen. Um die Verhältnisse zu verdeutlichen, schauen wir uns ein Beispiel an. Nehmen wir uns ein Sub-Sat System, mit dem man in einem Club schon anständig Rabatz machen kann. Das wäre im Idealfall ein 18“ Bass und getrennt davon als eigene Einheit eine leistungsfähige 8“/1“ Mittel-Hochton Lautsprecherbox.

Gut ist es, zur Verdeutlichung auch direkt eine passende Grafik vor Augen zu haben.

Wissen: Wozu braucht man einen Subwoofer?

Typische kleine Sub-Sat Anlage

 

Sehen wir uns die Volumenverhältnisse an:

Der Subwoofer hat mit den Maßen 460 x 630 x 610 mm gleich mal 90 Liter. Der 8/1 Speaker benötigt, um gut arbeiten zu können, mit den Maßen 280 x 250 x 415 mm gerade mal 29 Liter. Weiter geht es mit den Gewichten: Subwoofer 40 kg, Topteil 9 kg

Stellen wir uns vor, wir würden Bass und Mittelhochton in ein einziges Gehäuse bauen, hätten wir schon drei Probleme

  • Das Teil müssten wir auf den Hochständer heben. Mit  fast 50 kg kaum möglich
  • Hält ein Hochständer 50 kg bei einer Auszugshöhe von 2 m aus? Wohl eher nicht und wenn ja, wäre die Konstruktion sehr kippgefährdet
  • Die Optik: hätte man auf einer üblichen Clubbühne die Lautsprecher links und rechts stehen, würde das nicht besonders elegant aussehen und außerdem dem außen stehenden Publikum die Sicht versperren

Schon hier wird klar, dass Bass und Hochton besser ein getrennten Gehäusen sitzen. Das sind aber nicht die einzigen Vorteile.

In puncto Basswiedergabe beschert uns die Trennung  in Einzelgehäuse gleich mehrere handfeste Vorteile.

Zu Beginn etwas praktisch angewandte Physik. Grundsätzlich breiten sich Bassfrequenzen um den Subwoofer kugelförmig aus. Hätten wir den Bass frei schwebend in der Luft, heißt das, dass der Bass hinter dem System genauso laut ist wie vorne, oben und unten. Stellen wir den Bass jetzt auf den Boden, wird die normalerweise nach unten abgestrahlte Leistung mit zum oberen Bassanteil addiert und beschert uns praktisch die doppelte akustische Leistung, ohne dass wir einen zweiten Subwoofer gekauft haben.

Bässe auf dem Boden funktionieren aus zwei weiteren Gründen gut:

  1. Sind sie kaum ortbar, deswegen ist der Aufstellungsort variabel wählbar
  2. Kann man mit 2 Topteilen und einem Subwoofer schon vernünftig ein kleineres Set-up betreiben

Wenn ihr zwei oder mehr Subwoofer habt, dann seid ihr, was die Flexibilität angeht, auf der Gewinnerseite. Dazu bekommt ihr sofort ein paar Tipps und Aufstellungsvarianten.

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Wie hat ein Subwoofer richtig zu stehen?

Bei der Aufstellung von Subwoofern habt ihr folgende Möglichkeiten

  • Rechts + links. Das ist die übliche Aufstellung
    Vorteil: sieht symmetrisch aus.
    Nachteil: durch Interferenzen ist die Bassverteilung im Raum sehr unterschiedlich
  • Bässe an einem Punkt gestapelt
    Vorteile: Weniger Interferenzen, deutlich erhöhter Output durch die sog. „Strahlungskopplung“. Das heißt, dass der Output von 2 nebeneinander stehenden Bässen der akustischen Leistung von ca. 3 Bässen entspricht. Also wieder ein Gewinn, was Pegel und Headroom angeht.
    Nachteil: Vor den Bässen ist es laut, nach hinten wird relativ schnell leise.
  • Erweiterte Möglichkeiten mit mehr als zwei Subwoofern
    Eine besonders homogene Bassverteilung im Auditorium erreicht ihr, indem ihr die Bässe in einer sogenannten „Zahnlücke“ im Abstand von ca. 1,5 m nebeneinander vor der Bühne positioniert.

Es gibt noch diverse Tricks, mit denen die Basswiedergabe alleine durch die Aufstellung und Ansteuerung der Subwoofer deutlich verbessert werden kann. Das würde hier allerdings zu weit führen. Als Stichwörter möchte ich euch allerdings hier „Cardoid-Subwoofer“ oder End-Fire-Array“ mit auf den Weg geben, googelt das gerne oder schaut in die gut gemachten Video-Tutorials von Volker Holtmeyer rein, die er für Audiopro Heilbronn ins Netz stellt. Kommen wir zum nächsten Punkt.

Besserer Sound und mehr Output mit Subwoofern

Je nach Musikstil wird mehr oder weniger Bass Output benötigt. In den tiefen Frequenzen muss durch den Subwoofer vor allen Dingen viel Luft bewegt werden. Das erreichen wir durch eine hohes VD = Luftverschiebevolumen. Das ist die Membranfläche x dem Hub. Bleiben wir beim normalen Lautsprecher, heißt das, dass eine große Membran genau soviel Luft bewegt wie einige kleinere, deren aufsummierte Membranflächen identisch sind. So lassen sich entweder große quadratische oder schlanke längliche oder viele einzelne kleinere Bässe bauen und ermöglichen uns so die passende Auswahl für unsere Anwendung.

Fullrange-Lautsprecher werden mit Subwoofer Erweiterung zur PA-Anlage

Dazu muss man wissen, dass die meisten Fullrange-Lautsprecher deutlich sauberer und lauter spielen, sobald sie keine tiefen Frequenzen übertragen müssen.

So kann man grundsätzlich viele 8″,  10″ oder 12″ Lautsprecher, die im Bass nicht sehr leistungsfähig sind, durch die saubere Kombination mit Subwoofern zu einer Fullrange PA erweitern. Dabei gilt: Je größer die Membranfläche der „Topteilpappe“, desto tiefer darf die Trennfrequenz liegen, z. B. bei 15“ = 80 Hz, bei 12“ = 100 Hz, bei 8“ = 120 Hz

Wie funktioniert ein Subwoofer? Welche Bauformen gibt es?

Subwoofer gibt es, unabhängig vom Funktionsprinzip, als aktive oder passive Variante. Dabei verfügt die aktive Variante eine eingebaute Endstufe, die passive Variante wird von externen Verstärkern betrieben. Es gibt zig verschiedene Methoden, um aus Lautsprecherchassis in Kisten tiefe Töne zu erzeugen. Für unsere Anwendungen im kleinen und mittleren Venue-Bereich kommen fast ausschließlich zwei Typen in Frage.

Bassreflexkonstruktionen

Wissen: Wozu braucht man einen Subwoofer?

Das Bassreflexsystem beim Subwoofer

Diese zeichnen sich durch einen relativ einfachen Aufbau aus. Im Prinzip werden ein oder mehrere Lautsprecher in ein definiertes Gehäuse gebaut. Während der Lautsprecher selbst die mittleren und oberen Bassanteile überträgt, übernimmt ein speziell getunter Tunnel die untersten Basslagen. Klanglich sind Bassreflextypen überall einzusetzen.

Bandpass- Subwoofer

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Links ein einfach-, rechts ein doppelt ventilierter Bandpass Subwoofer

Hier sieht man die Lautsprecher von außen nicht. Der Schall wird nicht direkt durch den Lautsprecher an die Umgebung abgegeben, sondern über ein oder mehrere angekoppelte Luftmassen, die durch Tunnel an die Außenwelt geführt werden. Richtig gebaut, kann ein solches Konstrukt gut klingen, schlecht konstruierte Bandpässe neigen zu einer schleppenden, dröhnigen Wiedergabe. In der Endlautstärke kann ein Bandpass etwas lauter sein als ein Bassreflex Subwoofer.

Aktive und passive Subwoofer

Grundsätzlich können Basslautsprecher als Ergänzung zu jeder bestehenden Anlage dazu gestellt werden. Allerdings sollte das nur eine Notlösung sein, da so kaum eine gute Gesamtwiedergabe möglich ist.

Die Basis für guten Sound ist die konsequente Trennung der Übertragungsbereiche der einzelnen Lautsprecher und getrennte Verstärker für die Einzelbereiche. Das heißt, dass idealerweise eine aktive Trennung der Frequenzbereiche VOR den jeweiligen Endstufen stattfindet. So können die Einzelkomponenten frequenz- und pegelmäßig ideal eingestellt werden. Dazu gibt es mehrere Möglichkeiten.

Passive Lautsprecher mit aktiver Ansteuerung

Wissen: Wozu braucht man einen Subwoofer?

Amp-Rack mit Controller und Anschlussfeld zur Ansteuerung passiver Lautsprecher

Arbeitet man modular und die Lautsprecher haben keine eingebauten Endstufen, ist es sinnvoll, ein Verstärker-Rack mit separaten- oder in den Amps eingebauten Frequenzweichen zu nutzen. Diese Variante ist besonders für Verleiher interessant, deren Set-ups häufig variieren.

Komplett aktive Lautsprecher-Systeme mit eingebauten Amps

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Aktiver Bass mit Monosummierung und aktivierbarer Weiche für aktive Topteile

Haben sowohl die Topteile als auch der Bass eingebaute Amps, dann kann man sämtliche Komponenten auch standalone nutzen. Wichtig ist auch hier in der Kombination eine definierte Trennung. Viele aktive Bässe haben dazu einen aktiven Ausgang, an dem das bassbefreite Signal für den Mittelhochton anliegt. Oft sogar mit einstellbarer Übergangsfrequenz. Manche Topteile verfügen über einen extra Modus, der im Subwoofer Betrieb die Bässe kappt.

Aktiver Subwoofer, passive Satelliten

Wissen: Wozu braucht man einen Subwoofer?

Alle Amps im Subwoofer, passive Topteile werden mit Speakon-Kabeln angeschlossen

Das ist eine sehr beliebte Kombination, weil nur einmal Strom gelegt werden muss und der Aufbau sehr schnell von der Hand geht. Diese Kombination besteht aus dem Subwoofer, der sämtliche Elektronik an Bord hat und damit auch die passiven Topteile versorgt. In diesem Segment findet man auch die meisten der beliebten Säulen-Systeme, teilweise auch mit eingebauten Mischpulten und APP-Steuerung. Es gibt hier sehr günstige Kombinationen, angefangen bei den betriebsbereit abgestimmten Sub-Sat-Anlagen, allerdings auch recht aufwändiges Nobelbesteck, wo dann alleine der Bass schon einige tausend Euro kosten kann.

Hilfen zur Dimensionierung

Als kleine Orientierung hier noch einige Szenarien und die MINDEST-Bestückung im Bass dazu.

Kleinere Räume mit bis zu 80 Personen
Leisere Musik: da reicht ein 10“ Bass
Club Musik: 1x 15“ Bass
Rockmusik: 2x 15“ Bass

Mittlere Räume bis zu 300 Personen
Leisere Musik: 2x 15“ Bass
Clubmusik oder Rock: 6x 15“ oder 4x 18“ Bass

Eine kleine Checkliste, wenn es an die Auswahl des passenden Subwoofers geht

Die Entscheidungskriterien sind

  • Pegel/Wirkungsgrad
  • Frequenzumfang
  • standalone oder skalierbar
  • aktiv oder passiv
  • Wenn aktiv: Mit oder ohne eingebauter Aktiv-Weiche für Tops? Mit eingebauten Endstufen für passive Topteile? Monosummierung?
  • flugtauglich
  • stangentauglich (M-20 Gewinde)
  • Oberflächenstabilität
  • Größe, Gewicht
  • Transport
  • Preis
  • Wiederverkaufswert

ACHTUNG bei gebrauchten Subs: Speziell Basslautsprecher unterliegen erhöhtem Verschleiß und können richtig „runtergerockt“ sein. Im Zweifelsfall immer durch einen Experten prüfen lassen.

Die Vorteile von Anlagen mit Subwoofer-Betrieb im Überblick

Günstigeres Verhältnis von Volumen zu Output

  • besserer Sound
  • mehr Variabilität, bessere Aufstellmöglichkeiten
  • günstigere Bühnenoptik

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Forum
  1. Profilbild
    [P]-HEAD  AHU

    Der Punkt, wozu braucht man einen Subwoofer, hat mir echt ein paar ganz neue Infos beschert. Manches wusste ich gar nicht. Danke für den Artikel!

    • Profilbild
      Jörg Kirsch StageAID  RED

      Freut mich, wenn dir das gefallen hat, obwohl das nur das absolute Bsisbesteck ist, und das auch noch vereinfacht. Im Frequenzkeller ist es oft interessanter, als man so vermutet.
      Bei immer mehr Anwendungen kommt ja auch noch der Aspekt „Lärmschutz“ und Pegelbegrenzung dazu….ab da wirds richtig interessant mit gerichteter Abstrahlung und Auslöschungen. Simulationen und Beispiele unterschiedlicher Spezialapplikationen finden sich einige in Netz.
      Wenn du dich dort selbst mal versuchen möchtest: Prediktionsprogramme findest du bei vielen Companies, z.B MAPPS von Mayer oder Ease Focus.

  2. Profilbild
    Armin Bauer  RED

    Hallo Jörg,

    auch von mir erst mal ein Lob für die fundierte Zusammenstellung.
    Trotzdem noch ein paar Anmerkungen:
    In deiner Aufzählung sind größere Speaker für größere Locations nutzbar. Das ist so nicht richtig. Es kommt auf die Membranfläche an. So hat z.B. KS Audio seit Ewigkeiten den T Sub im Angebot, der mit 8×10″ als reiner Sub bis 70 Hertz bei großen Events eingesetzt wird.
    Kleine Membranen sind einfach schneller und können deshalb musikalischer agieren.
    Ein weiterer Punkt ist Ferrodit gegen Neodym. Speaker mit dem zweitgenannten sind leichter und spielen schneller und knackiger.
    Ganz schwierig sind Bandpass Subwoofer. Die sind zwar lauter als Bassreflex-Systeme, können aber nur eine Frequenz wirklich gut darstellen und sind deshalb für Livemusik mit Vorsicht zu geniessen.
    Satelliten-Systeme sind immer die einfachste und im Club am besten zu kontrollierende Lösung. da dann den einzelnen Bass nach den eigenen Anforderungen wählen.
    Ich habe inzwischen alle meine Subs ( 2×15″ Neodym, 1x 18″ Doppelspule, 2×10″ aktiv) durch ein halbes Dutzend HK Audio L Sub 1200 Linear 5 ersetzt, die mit 2×10″ pro Stück 600 Watt machen, relativ leicht und handlich sind und in der Stückzahl die gesamten hier aufgeführten Szenarien ermöglichen. Gepowert mit Camco D-Power 3 und BSS Minidrive.

    Grüße Armin

    • Profilbild
      Jörg Kirsch StageAID  RED

      Hallo Armin,
      danke für deine Ergänzungen, die alle richtig sind.
      Speziell die Abteilung Kleinpappen ist sehr interessant. Ich habe Subwoofer mit 2×8 und 2×10 “ Lautsprechern, die im Rahmen ihrer Anwendung anständig spielen.

      Ansonsten hatte ich das Thema resultierende Membranfläche im Text angesprochen, Zitat:

      “ Das erreichen wir durch eine hohes VD = Luftverschiebevolumen. Das ist die Membranfläche x dem Hub. Bleiben wir beim normalen Lautsprecher, heißt das, dass eine große Membran genau soviel Luft bewegt wie einige kleinere, deren aufsummierte Membranflächen identisch sind. So lassen sich entweder große quadratische oder schlanke längliche oder viele einzelne kleinere Bässe bauen und ermöglichen uns so die passende Auswahl für unsere Anwendung.“

      Der T-Sub, den ich von K&S kenne, das ist doch auch ein doppelt ventilierter Bandpass, oder hat sich da was geändert?

      • Profilbild
        Umusasa

        Hallo Jörg,
        auch der BOSE ‚Panaray MB 4‘ (‚Modular Bass Loudspeaker‘ – passiv !) arbeitet nicht mit einem Chassis, sondern mit 4 solchen – allerdings Chassis mit nur 13 cm Durchmesser. Der Schalldrück einer solchen 4er-Anordnung ist mit nur 87 db (W/m) recht gering … aber in einer 4er-Konfiguration solcher Module (insgesamt dann 16 solcher Chassis mit nur 13 cm DM) gibt BOSE einen maximalen Schalldruck von immerhin 122 dB (ab 40 Hz / – 3 dB) an.
        4 solcher BOSE Subwoofer (20 kg pro Stück) sind schon sehr teuer – so dass gegenüber einem einzigen sehr leistungsfähigen, großen und schweren Subwoofer einzig der Vorteil der besseren Transportierfähigkeit bleibt.
        Mit zunehmender Leistungsfähigkeit auch kleiner Lautsprecherchassis sind solche kleinere Subwoofer vielleicht eine Alternative für die großen und auch schon mal 50+ kg schweren Brummer mit 15er oder auch 18er Lautsprechern; allemal interessant, dass mit solch kleinen Tieftonlautsprechern auch Subwoofer innerhalb schlanker Lautsprecherzeilen hergestellt werden können, die in Ecken (z.B. in Kirchen oder Veranstaltungsräumen) aufgestellt werden können – zumal viele solcher im Handel erhältlicher ‚Linienstrahler‘ erst ab 80 bis 150 Hz wiedergeben, weil sie primär für Stimmenwiedergabe entwickelt wurden.
        Für Rockkonzerte & Open-Air-Veranstaltungen ist aber nichts besser als die großen Boxen …

  3. Profilbild
    Armin Bauer  RED

    Hallo Jörg,

    das mit der Membranfläche hattest du erwähnt. Ich kann nur empfehlen, es mal mit kleinen Speakern in ausreichender Stückzahl zu versuchen. Ich bin mit meiner Lösung sehr zufrieden, da ich damit alles, inkl. die von dir angesprochenen Verfahren Zahnlücke und Cardio, abdecken kann und die Kisten einfach handlicher sind.

    Richtig, der T Sub ist ein Bandpass, bei dem je 2 Speaker zusammen in einer Kammer sitzen und Push-Pull laufen, d.h. ein Speaker pro Kammer ist in Einbau und Phase um 180° gedreht.
    Er ist gut als reiner Infra bis 70 Hz, drüber wird er indifferent.
    Die aktive Version, der TPD Sub geht auch höher, braucht aber Drehstrom.

    Grüße Armin

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