Tieftöner

Ein Subwoofer [ˈsʌbˌwuːfə(ɹ)] ist ein spezieller Lautsprecher, der von seiner Konstruktion her für die alleinige Wiedergabe tieffrequenter Schallwellen, dem so genannten Bass, konzipiert ist.

Subwoofer kommen vorwiegend bei Beschallungsanlagen auf Großveranstaltungen, in Diskotheken, im Kino, in PKW-Audioanlagen und als Komponenten von Heimkinoanlagen zum Einsatz.

Downfire-Subwoofer; hier Yamaha YST-800SW

Allgemeines

Abgesehen von der eigentlichen Bauform unterscheidet man zwischen aktiven Subwoofern, die mit einem eingebauten Verstärker-Endstufe betrieben werden und passiven Subwoofer, die wie übliche Lautsprecher 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 Einstellungen für die Lautstärke, Frequenzweiche, Phasenlage und diverse Eingänge

Ein Subwoofer mit 24 Zoll Chassis

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 weiter reicht. Aktive Subwoofer haben meist 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 ortbar 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 Surround-Kanäle, sondern auch auch einen separaten Low-Frequency-Effect-Kanal, genannt LFE für den Subwoofer.

Was umgangssprachlich als Lautsprecher des Subwoofers beizeichnet wird, ist eigentlich das sogenannte Chassis. Durch verschiedene - zum Teil recht aufwändige - Gehäuseprinzipien können klanglich vollkommen unterschiedliche Systeme entworfen werden, obwohl immer dasselbe Chassis verwendet wird.

Um tiefe Töne zu erzeugen muss eine möglichst große Menge Luft bewegt werden, was auf 2 Arten erreicht werden kann:

• Ein Chassis mit einer großen Membranfläche einsetzen, das aufgrund der Größe viel Luft bewegt, oder
• Ein kleineres Chassis verwenden, das seine Membran möglichst stark auslenken kann, wodurch ebenfalls viel Luft bewegt wird (man nennt diese Eigenschaft "Hub")

Üblicherweise hat das Chassis eines Subwoofers einen Durchmesser von wenigstens 16 cm, obwohl dies 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 Chassis beeinflusst.

Große, marktübliche, Chassis haben Durchmesser von 38 bis 45 cm (15 bis 18 Zoll). Eines der größten Subwoofer Chassis aus dem Hifi-Bereich ist das 80cm-Chassis (31,5 Zoll) FW800N von Fostex (Datenblatt, pdf). 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

Tieftöner in gleich großem Bass Reflex (grau) und 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.

Aufstellung

Tieffrequente Schallwellen unterhalb etwa 80 Hz sind vom menschlichen Gehör schwer lokalisierbar. Der Subwoofer kann daher theoretisch an beliebigen Stellen im Hörraum positioniert werden und harmoniert im Idealfall dennoch mit dem Geschehen auf der Leinwand oder dem Bühneneindruck der Musik.

Da Subwoofer in der Praxis in Abhängigkeit von der Flankensteilheit (typisch: 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. Bassreflex Gehäuse werden oft zu Unrecht 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

Es gibt besondere Verbundaufstellungen mehrerer Subwoofer, um störende Reflexionen im Hörraum auszuschalten. Häufig genannte Beispiele 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 Absorption vor.

Literatur

• 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

• Wie unterscheiden sich passive und aktive Subwoofer? Was ist ein Subwoofer-Satelliten-System?