Basswiedergabe ohne Raum

Einen Bassfrequenzverlauf ohne Raum zu messen, ist eine aufwändige Angelegenheit, welche im (grossen) schalltoten Raum möglich ist oder in einer sehr grossen Halle, in welcher eine grosse Distanz zwischen Direktschall und Reflexion beim Messen möglich ist. Bei geschlossenem Gehäuse können Frequenzgänge auch im Nahfeld gemessen werden, d. h. nur wenige Zentimeter von der Membran entfernt.

Bei Bassreflexlautsprechern ist das etwas schwieriger, da dort der Schallanteil der Membran und des Reflexrohrs vom Betrag und der Phase her korrekt addiert werden müssen. Sind allerdings die Chassisparameter sowie Gehäusevolumen und Abmessungen des Reflexrohrs bekannt, hilft vielfach auch schon eine Simulation weiter.

Doch warum wollen wir überhaupt wissen, wie der Frequenzverlauf aussieht ohne Raumeinfluss? Wir hören ja immer im Raum. Wenn wir den Verlauf ohne Raumeinfluss kennen, dann können wir aus Erfahrung sagen, in welcher Umgebung der Lautsprecher am besten spielt. Folgende Eigenschaften des Frequenzverlaufs sind wichtig. Bis zu welcher Frequenz hinunter verläuft dieser in etwa linear, wie steil fällt der Verlauf unterhalb dieser Frequenz ab und sind Überhöhungen in diesem Bereich vorhanden?

Da der Raum meistens in den untersten Frequenzlagen den Schall verstärkt, ergeben in der Praxis bei tiefen Frequenzen flach verlaufende Kurven mit einem lineareren Verlauf am Hörplatz. Weiter zu unterscheiden ist, ob es sich um anpassbare oder um fix eingestellte Lautsprechersysteme handelt. In der ersten Kategorie befinden sich Aktiv-Subwoofer und in der Regel allgemein aktive Lautsprechersysteme. In der zweiten Kategorie finden sich Vertreter der passiven Art.

Beispiele von Bassfrequenzverläufen. Grün und türkis: bassreflex sowie rot und blau: geschlossen.

Aufstellung im Raum

Warum es wichtig ist, diese zwei Kategorien gesondert zu betrachten, hat folgenden Grund: Passive Lautsprecher werden normalerweise so platziert, dass der Bass vom Pegel her zum restlichen Übertragungsbereich passt. Kurz gesagt, wenn der Lautsprecher näher zur Rückwand bzw. zur Ecke hin platziert wird, macht das den Bass dominanter.

Es stehen also nicht viele Möglichkeiten offen. Mit modernen Einmesssystemen bzw. dem Bass-Regler kann ein nicht optimal positionierter Lautsprecher in einem gewissen Bereich korrigiert werden. Aktive Subwoofer und Lautsprecher bieten meistens mindestens die Möglichkeit, den Pegel und Übergangsfrequenz anzupassen. Wenn ein DSP involviert ist, stehen weitere Optionen offen.

Neben den Raummoden spielen die Begrenzungsflächen als Solches eine Rolle, da diese das kugelförmige Abstrahlen der tiefen Frequenzen beeinflusst. Steht ein Lautsprecher (gemessen von der Lautsprecherfront) z. B. 2 Meter von der Rückwand entfernt, kommt es zwangsläufig zu Interferenzen bei verschiedenen Frequenzen. Der Schall wird physikalisch bedingt zu gleichen Teilen nach vorne und hinten abgestrahlt.

Der nach hinten abgestrahlte Schall wird an der Rückwand reflektiert und folgt nun phasenverschoben um 4 Meter (2 Meter hin und 2 Meter zurück) dem nach vorne abgestrahlten Schall. Jetzt tritt bei einer Frequenz Folgendes auf: Es gibt eine Verdoppelung, bedingt durch den um 4 Meter versetzten Indirektschall von der Rückwand – und zwar bei der Frequenz, welche die halbe Wellenlänge von 4 Meter hat, nämlich 2 Meter. Das ist in diesem Fall bei rund 86 Hz der Fall.

Wenn nun der rückwärtig abgestrahlte Schall nur eine halbe Wellenlänge später folgt, entsteht eine Auslöschung. Bei unverändert 2 Metern Abstand wäre das 1/4 Wellenlänge später, was rechnerisch 43 Hz wären. Je weiter der Lautsprecher von der Rückwand entfernt ist, desto tiefer sind beide Frequenzen; je näher zur Rückwand, desto mehr verschiebt sich diese zu hohen Frequenzen hin. Bei z. B. 3 Meter Abstand liegen diese bei 58 (Verdoppelung) und 29 Hz (Auslöschung), bei nur 0.5 Meter bei rund 344 bzw. 172 Hz.

Nebst diesen beiden Grundfrequenzen sind auch noch jeweils höhere Frequenzen vorhanden, nämlich immer die jeweils ganze, anderthalb-, zweifache etc. Frequenz bei den Verdoppelungen und die dreiviertel-, eindreiviertelfache etc. Frequenz bei den Auslöschungen. Vor allem die tiefsten zwei bis drei Frequenzen sind in der Praxis relevant. Damit wird auch schnell ersichtlich, dass schon ein Verschieben von einigen 10 cm hin oder weg zu Wand sich im Bassbereich ziemlich stark auswirken kann.

Im besten Fall platziert man den Lautsprecher so weit von der Wand weg, dass die erste Auslöschung auf eine Raummode fällt. Oder, wenn ein Subwoofer sehr nah an der Wand aufgestellt wird, verschieben sich störende Auslösungen und Anhebungen in einen höheren Bereich, in welchem er gar keinen Schall mehr abstrahlt und somit keinen Schaden anrichtet.

Durch die Wand hinter dem Lautsprecher wird der Schall reflektiert, was bei bestimmten Frequenzen zu Interferenzen führt (Auslöschungen und Anhebungen im Frequenzverlauf). In der Grafik ist die Situation der Auslöschung dargestellt.