Bei Konzerten und im Club sind sie unverzichtbar: Subwoofer, Bass-Lautsprecher also, die für das Wummern im Bauch zuständig sind und das Klangbild nach unten hin abrunden. Was das nun mit trockener Physik zu tun hat? Eine ganze Menge, denn ohne ein grundlegendes Verständnis der Physik hinter dem Konzerterlebnis kann der Sound ganz schön leiden. Schauen wir uns zusammen einmal die Hintergründe an.
Inhalt
Abstrahlverhalten bei tiefen Frequenzen
Durch ihre tiefen Wiedergabefrequenzen haben Subwoofer standardmäßig eine nahezu kugelförmige Schallabstrahlung. Das bedeutet, dass sich der Schall um den Subwoofer herum in alle Richtungen gleichmäßig wie eine Kugel ausbreitet, egal in welche Richtung die eigentliche Membran zeigt. Für viele Anwendungszwecke ist diese Kugelförmige Abstrahlung aber von Nachteil – um die Energie des Basslautsprechers optimal zu nutzen, müsste man den Subwoofer in die Mitte des Publikums stellen. Um dieses Problem zu umgehen, kann man sich bei der Verwendung mehrerer Subwoofer die physikalischen Effekte der Wellenlehre gezielt zunutze machen und den Schall genau an die Stelle lenken, an der er auch benötigt wird. Was bedeutet das jetzt also in der Praxis?
Durch die gezielte Aufstellung von Subwoofern können folgende Vorteile entstehen:
- • Weniger Schall gelangt auf die Bühne, dadurch sinkt das Risiko für Rückkopplungen und der Mix bei Bands wird durch weniger Diffusschall sauberer
- • Mehr Schall gelangt bei gleichem Materialaufwand ins Publikum
- • Der Schall reicht bei gleichem Materialaufwand weiter, d.h. es können größere Flächen bespielt werden
- • Bei Bedarf können bestimmte Bereiche außerhalb des Zuhörerraums gezielt leiser gestaltet werden, um beispielsweise bei nahen Anwohnern, auf anderen Bühnen oder im nahen Sanitätszelt vorhandene Lautstärkegrenzwerte nicht zu überschreiten
Die nachfolgenden Möglichkeiten der Aufstellung kommen in der Praxis zum Einsatz:
1. Links-Rechts-Aufstellung
In der Simulation wird deutlich, dass die typische und oft genutzte Links-Rechts-Aufstellung der Subwoofer neben der Bühne nicht ideal ist. Es bilden sich große Bereiche im Publikumsraum, bei denen deutlich weniger Schalldruck ankommt (hier in lila dargestellt). Zudem gibt es keine wirkliche Dämpfung nach hinten, d.h. auf der Bühne herrscht ein ähnlicher Schalldruck wie im Publikumsbereich.
2. Mono-Aufstellung
Als Alternative lässt sich statt der Links-Rechts-Aufstellung ohne großen Aufwand meist auch eine Mono-Anordnung realisieren. Dazu werden alle vorhandenen Subwoofer zusammen als eine große Einheit mittig vor die Bühne gelegt. Je nach Anzahl der Subwoofer entsteht hierbei schon eine geringe Richtwirkung und eine sehr gleichmäßige Abstrahlung. Auch bei dieser Aufstellung wird aber noch eine große Menge Schall nach hinten abgegeben.
3. Anordnung als Zeile oder auch „Zahnlückenaufstellung“
Bei der Zahnlückenanordnung werden die Subwoofer mit etwas Abstand zueinander, idealerweise über die gesamte Bühnenbreite verteilt, aufgestellt. Hierbei entsteht eine gleichmäßige Pegelverteilung im Zuhörerraum und eine gute Dämpfung zu den Seiten. Der Abstand der einzelnen Subwoofer zueinander darf dabei die halbe Wellenlänge der höchsten Wiedergabefrequenz nicht überschreiten, da ansonsten Interferenzeffekte und Auslöschungen auftreten. Sollen die Subwoofer also Frequenzen bis 100 Hz abspielen, so darf der Abstand von Lautsprechermittelpunk zu Lautsprechermittelpunkt maximal ca. 1,7 m betragen.
Um den Schall breiter abstrahlen zu lassen, kann die Lautsprecherzeile auch physikalisch „gecurved“ werden, also in einem leichten Bogen aufgestellt werden.
4. Anordnung als Cardioid Subwoofer Array (CSA)
Um den Bass nach hinten effektiv zu dämpfen, nutzt man häufig die CSA-Aufstellung. Hierbei werden im Verbund immer 2-3 Bässe nach vorne gerichtete und ein um 180° nach hinten gedrehter Bass verwendet. Der gedrehte Bass wird dabei in seiner Phase invertiert und um den Abstand der Lautsprechermembranen verzögert. Dadurch löscht der gedrehte Subwoofer den nach hinten abgestrahlten Schall effektiv aus. Für diese Aufstellung braucht man jedoch mindestens 2 Controller/DSP-Kanäle, um das Signal für die gedrehten Subwoofer separat bearbeiten zu können.
Für eine noch stärkere Bündelung kann diese Aufstellung beispielsweise mit der Zahnlückenaufstellung kombiniert werden.
5. Anordnung als End Fire Array (EFA)
Beim sogenannten End Fire Array werden mindestens 2 Subwoofer bzw. 2 Zeilen an Subwoofern hintereinander aufgestellt. Der Abstand der Lautsprecher beträgt dabei idealerweise ¼ der Wellenlänge der mittleren Frequenz. Die hinterste Reihe gibt den Schall zuerst ab, die Reihe davor wird jeweils um den Abstand und die Laufzeit des Schalls verzögert. Dadurch entsteht eine sehr präzise Richtwirkung und eine extrem gute Dämpfung nach hinten. Diese Art der Anordnung ist sehr effektiv, allerdings auch aufwändig umzusetzen. Auch für diese Anordnung werden mindestens 2 Controllerkanäle benötigt.
Damit die verschiedenen Anordnungen ideal funktionieren, sollten immer nur baugleiche Subwoofer verwendet werden. Das Abstrahlverhalten kann sich zudem je nach örtlichen Gegebenheiten (Wände, Luftfeuchtigkeit, Temperatur) deutlich ändern. Deshalb sollte vor Ort immer überprüft werden, ob die tatsächlichen Ergebnisse mit den Erwartungen und den vorher unternommenen Berechnungen übereinstimmen.
6. Fazit
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die korrekte Positionierung von Subwoofern bei Konzerten und Festivals entscheidend für die Klangqualität und das Hörerlebnis ist. Ein grundlegendes Verständnis der Physik und Schallwellenlehre ist dabei hilfreich, um die Energie des Basslautsprechers optimal zu nutzen und möglichst präzise auf das Publikum zu lenken.
Obwohl die Links-Rechts-Aufstellung häufig verwendet wird, zeigt sich, dass alternative Aufstellungen wie die Mono-Anordnung, die Zahnlückenaufstellung oder die Verwendung von Cardioid Subwoofer Arrays und End Fire Arrays oft zu einer besseren Schallverteilung und Rückdämpfung führen. Daher ist es wichtig, verschiedene Aufstellungen zu testen und zu überprüfen, welche am besten zur jeweiligen Situation passt.
