Ratgeber

Subwoofer in Perfektion

Um einen sensationell präzisen und dabei homogenen Bass zu erzeugen, nutzen Profis ein Array. stereoplay erklärt, wie der Trick funktioniert.

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Internetforen diskutieren das Thema Array schon lange. Allerdings scheinen nur wenige Forenschreiber zu verstehen, wie so ein Array wirklich funktioniert. Und das geht so: Erzeugt man eine einzige Welle, etwa einen tiefen Ton, mittels Subwoofer, so verbreitet sich diese kugelförmig, bis irgend etwas sie reflektiert oder absorbiert.

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In diesem Beispiel addieren sich vier Wellen. Ab einem Abstand größer als die Distanz der Wellenursprünge addieren sich die Einzelwellen zu einer neuen, größeren Welle. Die resultierende Welle nimmt dabei die Form der Anordnung der Wellenursprünge an, in diesem Falle einen Zylinder. Das funktioniert auch mit einer Ebene.

Erzeugt man mehrere synchrone Wellen nebeneinander, summieren sich diese zu einem Zylinder; addiert man die Wellen einer Ebene, entsteht eine ebene Wellenfront. Die Einzelwellen summieren sich zu einer größeren Welle gleicher Frequenz. Auf diese Weise lassen sich Wellen in Form bringen, vorausgesetzt, die Konstruktion ist größer als die zu bündelnde Wellenlänge. 

Aus der Welt der Tonstudios nutzt man einen genialen Trick, wie man mit wenigen Subwoofern eine gigantisch große ebene Wellenfront erzeugt, als wandernde gleichförmige Druckänderung in einen normal großen Hörraum bekommt und damit auch zwei seiner Grundresonanzen (Moden) praktisch ausschaltet. Der Trick setzt einen quaderförmigen Raum und vier identische Subwoofer voraus.

Als nächstes muss man sich vergegenwärtigen, dass Schallwellen an Wänden reflektiert werden, genau wie Licht an einem Spiegel. Ähnlich einem optischen Spiegelbild entsteht auch ein akustisches Spiegelbild. Das lässt sich nutzen, um die Zahl der Subwoofer virtuell zu vervielfachen.

Der zu beschallende Raum muss fünf benachbarte schallharte Grenzflächen bieten, die alle im rechten Winkel zueinander stehen, also Boden, Decke, Seitenwände und Rückwand. Man platziert die Subwoofer an der Rückwand so, dass sie jeweils ein Viertel der Distanz von jeder horizontalen und vertikalen Grenzfläche entfernt an der Rückwand stehen. Der Abstand der Subwoofer untereinander beträgt dann eine halbe Raumdimension.

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Schallwellen werden an schallharten Grenzflächen reflektiert, genau wie Lichtwellen an einem Spiegel, und erzeugen ein akustisches Spiegelbild. Platziert man die Wellenursprünge so, dass sich eine Spiegelsymmetrie ergibt, gewinnt man die gleiche resultierende Welle wie von doppelt so vielen Quellen.

Und, genau das ist der geniale Trick, auch die Spiegelbilder der Subwoofer an den Grenzflächen befinden sich dank zwei Mal ein Viertel der Kantenlänge ebenfalls eine halbe Dimension entfernt.

So entsteht akustisch ein Array aus zwölf Subwoofern, die eine ebene Wellenfront erzeugen, deren Radius sogar nur teilweise in den Hörraum passt, weshalb auch die Hoch- und Quermoden des Raumes nicht mehr angeregt werden. Übrigens: An Pegel gewinnt man dadurch keine zwölf Subwoofer, nur deren Richtcharakteristik; akustische Wirkleistung kommt schließlich nur von vier physisch vorhandenen Basswürfeln.

stereoplays Tester beließen es wie immer nicht bei der Theorie und probierten das Ganze in einem von allen Absorbern befreiten Hörraum mit vier der genialen Subwoofer Velodyne MicroVee (2/08, 900 Euro) aus. Ein Regal an der Rückwand diente als Ständer, und die notwendige flexible Ansteuerung erledigte Pioneers High-End-Verstärker SC LX 90 (10/08) mit seinem Bassmanagement. Alle MicroVees wurden identisch eingestellt und mit demselben Signal angesteuert; der Versuch konnte beginnen.

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Ordnet man in einem Quader vier Subwoofer richtig an, erzeugt man acht akustische Spiegelbilder. Dieses Array aus zwölf Schallquellen erzeugt eine riesige ebene Wellenfront.

Und der ging mächtig los. Klangen die Boxen-Highlights Elac FS 68 (11/07) alleine eher dünn und fad (wegen des akustisch ausgeweideten Raums), änderte sich das Bild dramatisch mit Einsatz des Arrays im Bass. Dieser erhielt plötzlich spürbar mehr Schub - wohlgemerkt bei gleichem, messtechnisch überprüftem Basspegel -, die gesamte Wiedergabe gewann stärkere Kontur und trotzdem geschmeidigere Musikalität. Das klang - der Vergleich mit dem Auto sei erlaubt -, als tausche man einen per Turbolader aufgeblasenen 2-Liter-Motor gegen einen 4-Liter-V8-Sauger: gleiche Leistung, aber mehr Drehmoment und Kontrolle.

Störende Ortbarkeit im Bass? Fehlanzeige, man musste schon direkt vor einem der Velodynes stehen, um ihn als einzelne Schallquelle wahrnehmen zu können. Perfekt. Musikalisch jedenfalls war der Fortschritt unüberhörbar, wie jeder neu hinzugekommene Kollege auf Anhieb bestätigen konnte. Earth, Wind & Fires "Into The Groove" beispielsweise konnte man mittels Array praktisch zwischen tanzbar und unmusikalisch umschalten.

messung am hörplatz: mit array (grün, blau) verläuft der musikalisch entscheidende bass von 70 bis 120 hertz viel homogener. den harmonischen der längsmode (42 hz und 63 hz) lässt sich mit dämmmaßnahmen leicht beikommen.

© Messung am Hörplatz: Mit Array (grün, blau) verläuft der musikalisch entscheidende Bass von 70 bis 120 Hertz viel homogener. Den Harmonischen der Längsmode (42 Hz und 63 Hz) lässt sich mit Dämmmaßnahmen leicht beikommen.

Einzig die Längsmode des Hörraumes trat bei Array-Einsatz erwartungsgemäß als 1. und 2. Harmonische etwas nachwummernd in Erscheinung, Hoch- und Quermoden schwiegen. Diese einzelne stehende Welle lässt sich leicht mit Eck- oder Helmholtz-Absorbern zum Schweigen bringen. Noch besser: ein zweites Array auf der gegenüberliegenden Seite spiegelbildlich einsetzen, das genau in der Laufzeit des ersten phaseninvertiert die Mode praktisch wegsaugt. Dies erfordert aber einen quasi idealen quaderförmigen Raum von in der Praxis fast nie erreichbarer akustischer Symmetrie und acht gleiche Subs, weshalb Double-Bass-Arrays eine Ausnahme bilden.

Aber auch schon das einfache Array klingt schlichtweg überwältigend und ist jedem Einzelwoofer um Längen voraus. Und das Schönste ist: Die Subs müssen dafür weder groß noch teuer sein.

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