Subwooferbau für Dummies

[wolfmunich]

Das Anschlagen ist nur durch herabsetzen des Pegels zu verhindern oder durch Vervielfältigung der Membranfläche sprich für den Pegel ohne Anschlagen des Chassis sind mehrere Subs dieser Baureihe nötig.

Um einen berühmten Österreicher zu zitieren: "ja das stiiiiimt" ... zumindest allgemein, aber auch in meinem Fall?

Ich könnte mir noch vorstellen das deine Gehäuseberechnung fehlerhaft war.

[gusi]

Das Anschlagen ist nur durch herabsetzen des Pegels zu verhindern oder durch Vervielfältigung der Membranfläche sprich für den Pegel ohne Anschlagen des Chassis sind mehrere Subs dieser Baureihe nötig.

Um einen berühmten Österreicher zu zitieren: "ja das stiiiiimt" ... zumindest allgemein, aber auch in meinem Fall?

Ich könnte mir noch vorstellen das deine Gehäuseberechnung fehlerhaft war.

Ja, das könnte ich mir auch vorstellen - war es aber nicht . Die Berechnung und auch die Umsetzung war OK.

[myhomecinema]

Hallo,

ich hiefe meine WinISD Sims auf dem Nachbarpost hoch und hier ist spannenden Lehrstunde. Aber so konnte ich direkt in Kapitel 4 einsteigen. Super Schreibstil und diese Erfahrung ist es die keine Sim ersetzen kann . Danke

[wolfmunich]

Ja, das könnte ich mir auch vorstellen - war es aber nicht . Die Berechnung und auch die Umsetzung war OK.

Dann bleib ich bei meiner ersten Einschätzung, allerdings aber auch unter der Voraussetzung das normal eingemessen wurde und du den Sub nicht mit abnormen Pegel gefahren hast.

[gusi]

Ja, das könnte ich mir auch vorstellen - war es aber nicht . Die Berechnung und auch die Umsetzung war OK.

Dann bleib ich bei meiner ersten Einschätzung, allerdings aber auch unter der Voraussetzung das normal eingemessen wurde und du den Sub nicht mit abnormen Pegel gefahren hast.

Wenn Du unter "normalem Einmessen" die Einmessprozedur meines Onkyo AV Receivers meinst, dann: ja. Und der Pegel, der zum Anschlagen des Chassis geführt hat, war -10 dB laut Anzeige des Onkyos.

Ich notiere mal Deine Vermutung .

Mensch ist das spannend. Ihr lauft alle genauso im Kreis rum, wie ich damals .

[Ralph_1407]

Dann vermute ich auch mal was: du hast eine gewaltige Auslöschung und der Onkyo versucht das zu kompensieren. Dadurch wird bei Deiner Auslöschungsfrequenz abnormal viel Leistung auf den Sub gegeben, der dann natürlich auch zu weit ausschlägt.

Liege ich richtig?

[gusi]

Dann vermute ich auch mal was: du hast eine gewaltige Auslöschung und der Onkyo versucht das zu kompensieren. Dadurch wird bei Deiner Auslöschungsfrequenz abnormal viel Leistung auf den Sub gegeben, der dann natürlich auch zu weit ausschlägt.

Liege ich richtig?

Hey, das ist ein interessanter Ansatz! Stimmt, was Du da beschreibst, könnte wahrscheinlich wirklich zum Anschlagen eines Subwoofers führen. Aber ob das auch in meinem Fall der Grund war?

[heidax]

Ich hatte ja auch mal Onkyo. Der hat beim autom Einmessen bei Irgendeiner Bassfrequenz damals glaub ich 30DB angehoben, meine bei 60Hz. Hab dann manuell eingemessen und alles war gut. Kein Wunder das was anschlägt....

[Oleeinar]

Moin Moin, echtester interessant aber mich würde mal interessieren was für Pegel da so gefahren worden sind, konnte "Mann" überhaupt noch ohne bleibende Schäden im Raum bleiben?

[gusi]

Kapitel 4: Null Ahnung von Akustik ...
... oder: des Rätsels Lösung Teil 1

Tja, ich war am Boden zerstört. Himmelhoch jauchzend und dann zu Tode betrübt. Jetzt schlägt der AW-3000 also auch an . Ich hätte wieder im Forum (Anm. der Redaktion: damit ist nicht das Forum hier im HCM gemeint) posten können, aber ich hatte vorher schon viele (auch gut gemeinte) Tipps und Ratschläge bekommen, aber nichts hat geholfen. Warum sollte es jetzt anders sein?

Es half alles nichts. Ich mußte den Sherlock Holmes in mir wecken. Ich brauchte jetzt den Spürsinn eines Profis .

Bis zu diesem Zeitpunkt hatte ich mich nie um die Akustik gekümmert. Wenn ich einen Tipp aus dem Forum bekommen habe, habe ich ihn umgesetzt und das Ergebnis berichtet, in der Hoffnung mir hätte jemand helfen können. Ich hab diese Tipps oft nicht hinterfragt, sondern einfach umgesetzt. Und mit dem einen oder anderen Tippgeber hatte ich auch schlechte Erfahrungen gemacht, weil wenn ich mal einen Tipp hinterfragt habe, dann kam (wenn überhaupt) nur eine patzige Antwort zurück und ich wurde gleich als "beratungsresistent" abgestempelt. Damit war jetzt Schluß. Holmes (oder besser ich) wollte alles genau verstehen. Er wollte wissen, warum ich an bestimmten Schrauben drehen sollte und warum ich andere gar nicht angreifen durfte. Langer Rede kurzer Sinn: ich wollte wissen, was ich tu .

Was mir bis zu diesem Zeitpunkt klar war: der Subwoofer schlägt an. Und das tut er, weil mehr Leistung abverlangt wurde, als dieser zur Verfügung stellen konnte. Die Frage war jetzt: warum war das so? Das Anschlagen ging ja auch weg, wenn ich leiser drehte ... also alles deutete darauf hin. Das Anschlagen passierte nur bei lauten Szenen (z.B. Explosionen), aber nicht jede Explosion hat auch gleich den Subwoofer halb mitgerissen. Ich hab also angefangen alles zu hinterfragen.

Am Anfang stand der Soundtrack auf der BluRay. Wie kommt der Ton von der BluRay bis zu meinen Ohren. Welchen Weg durchläuft er und wo bzw. wie wird er verändert? Meine damalige Vermutung war, dass irgendwie die Mischung aus Consumer Geräten (Onkyo) und "Pro" Geräten (t.amp) der Grund für das Anschlagen war. Es war da im Forum von unterschiedlichen Pegeln die Rede, die aneinander angepaßt werden müßten. Man hat mir auch mal einen Pegelkonverter (S-Convert) empfohlen, um die Signale anzupassen. Brav wie ich war, hab ich mir so ein Teil besorgt, und nach ein paar Tagen testen auch gleich wieder verworfen.

Wenn man da anfängt zu forschen, dann stolpert man gleich mal über Maßeinheiten wie dbFS, dBu, dBv usw. Es geht da immer um dB (Dezibel) aber nie um die gleichen. Immer dem jeweiligen Umstand entsprechend angepaßt. Es war auch gleich mal vom "Bezugspegel" die Rede. Alles verwirrend und alles dazu geeignet, mich stunden- bzw. tagelang zu beschäftigen . Ich will hier jetzt nicht ins Detail gehen. Ich will absichtlich etwas oberflächlich bleiben, damit mir die Anfänger hier auch folgen können, und hier jetzt nicht aussteigen. Für alle, die Details wollen, gibt es hier ein paar Hintergrundinfos.

Ich werde vereinfacht jetzt nur noch vom "Digitalpegel" dBFS (= dezibel full scale) in der digital Welt sprechen und von "dB" wenn es um die analoge Welt geht. Digital ist alles, was auf einer BluRay, DVD, CD gespeichert ist, und analog ist alles, was schließlich ans bzw. ins Ohr gelangt (damit meine ich natürlich Schallwellen, und keine Käfer und so ).

Also was ist passiert? Auf der BluRay sind die Tonspuren digital abgespeichert. In diesen Tonspuren sind natürlich auch Informationen über die jeweilige Lautstärke enthalten. Man spricht hier von dBFS. Der lauteste mögliche Pegel entspricht hier "0 dBFS". Lauter geht nicht. Es gibt also kein +10 dBFS oder +20 dBFS. 0 dBFS ist das Maximum. Es geht nur leiser als das Maximum also z.B. - 30 dBFS, was soviel bedeutet wie 30 dB leiser als das Maximum.

Tut mir leid, wenn es hier jetzt gleich von Theorie und Mathematik nur so wimmeln wird. Ich werde versuchen, es so einfach wie möglich zu machen. Wir können später auch gerne darüber diskutieren und ich werde natürlich auch Fragen dazu beantworten.

Also was passiert? Das digitale Signal wird vom BluRay Player zum AV-Receiver geschickt. Dieser wandelt es in ein analoges Signal um. Es findet also (vereinfacht) eine Wandlung von dBFS nach dB (analog) statt. In der analogen Welt gibt es eigentlich keinen Maximalpegel. Irgendwann fängt mal ein Gerät an zu verzerren, weil zuviel Energie im Spiel ist, und irgendwann platzt dann auch mal ein Trommelfell, aber es geht trotzdem noch lauter.

Um diese Wandlung durchführen zu können, schickt der AV-Receiver das Signal durch einen sog. "Digital/Analog Wandler". Jetzt ist unser Signal in der analogen Welt angelangt. Dieses analoge Signal wird jetzt noch verändert, z.B. wird es lauter oder leiser gemacht. Das hängt von der Einmessung ab. Wenn wir eine Einmessung durchführen, dann stellt der AV-Receiver z.B. fest, wie weit entfernt eine Schallquelle vom Mikro ist und er sorgt auch durch Pegelanpassungen dafür, dass alle Lautsprecher in der gleichen Lautstärke spielen. Bei mir hat die Einmessung ergeben, dass das Subwoofer Signal um +8 dB angehoben werden muss, um den ominösen 75 dB zu entsprechen, von der die halbe Welt spricht.

Aber es findet noch eine Pegelanpassung statt: jetzt kommt der Lautstärkeregler des AV-Receivers im Spiel. Denn damit bestimmen wir, wie laut wir den Film uns ansehen bzw. anhören wollen. Mein Onkyo zeigt mir die Lautstärke relativ zu den 75 dB an. Wenn der Onkyo 0 dB anzeigt, dann sind 75 dB gemeint. Werden -10 dB angezeigt, dann sind 65 dB gemeint. Diese 75 dB oder auch 65 dB beziehen sich dann auf die Lautstärke von normalen Unterhaltungen im Film ab. D.h. unterhalten sich 2 Menschen in einem Film, dann entspricht die Lautstärke dieses Gesprächs im Schnitt 75 dB. Explosionen sind natürlich lauter, und flüstert jemand, dann ist das eben leiser als 75 dB.

Bei der Einmessung sorgt der AV-Receiver dafür, dass die -30 dBFS in der digitalen Welt, den 75 dB in der analogen Welt entsprechen. Das lauteste digitale Signal, also die 0 dBFS entsprechen demnach 105 dB in der analogen Welt (75 + 30 = 105). Übrigens legt ein AV-Receiver für den Subwoofer noch 10 dB mehr drauf, damit es auch ordentlich rummst, d.h. der Maximalpegel für den Subwoofer ist 115 dB wenn korrekt eingemessen wurde.

Nach diesem Ausflug in die Theorie, kommen wir zurück zu dem Problem in meiner realen Welt. Ich nehme mal an, ich habe eine Filmszene mit einer Explosion, die mit 0 dBFS abgespielt werden soll. Bei meinen Ohren sollten dann also 115 analoge dB ankommen. Naja, nicht ganz, ich hab den Receiver bei Filmen auf -20 dB eingestellt, weil ich ja noch Nachbarn habe, und die will ich (noch) nicht vergraulen . D.h. bei mir am Ohr sollten maximal 95 dB (115 - 20 dB) ankommen.

Wie entstehen nun diese 95 dB? Dafür war in meinem Fall der t.amp S-150 verantwortlich. Das Subwoofer Signal kommt aus dem AV-Receiver raus und gelangt (über den Umweg DCX, den ich jetzt mal der Einfachheit halber außer Acht lasse) zum t.amp. Dort wird es verstärkt und zum Subwoofer geschickt. Dort wird die Membrane in Schwingung versetzt und der Schalldruck erzeugt, der bei mir im Ohr landet. Schauen wir uns nochmal die Simulation meines ersten Subwoofers, des SPH-250KE an:

sph250.png

.
Na das sollte eigentlich kein Problem sein, oder? Laut Simulation kann der 99 dB! Und die maximale Lautstärke ist bei dieser Explosion 95 dB. Das sind 4 dB Spielraum.

Ich mach hier mal eine Pause und will Euch die Gelegenheit dazu geben Fragen zu stellen. Ist alles klar soweit? Konntet ihr mir bisher folgen? Bevor ich zur Lösung komme, würde ich gerne sicherstellen, dass mir alle folgen können (und das mir keiner hier abhaut) .

[Oleeinar]

Check......noch ist es verständlich denke ich weiß auch woran es liegt

[HomerJS]

Servus,

Wirklich sehr schön und unterhaltsam geschrieben!

Und ja, ich denke auch als Einsteiger wird man dir folgen können, alles sehr anschaulich.

Ich bin schon auf den nächsten Teil gespannt!


PS: meine Vermutung zum jetzigen Stand: Audissey hat noch irgendwo ordentlich was draufgehauen und du hast den Verlust über die Entfernung nicht bedacht

[Ralph_1407]

PS: meine Vermutung zum jetzigen Stand: Audissey hat noch irgendwo ordentlich was draufgehauen und du hast den Verlust über die Entfernung nicht bedacht

Dieser Vermutung schließe ich mich auch an. Und Dein Sub hat das dann einfach nicht mehr gepackt

[pebo_muc]

Ich vermute, daß die Resonanzfrequenz abgespielt wurde und sich die Membran "aufgeschaukelt" hat...

Heiteres Rätselraten...

Bei der geschlossenen Version wurde der Effekt durch den Luftdruck im Gehäuse abgeschwächt/gebremst...

[gusi]

Servus,

Wirklich sehr schön und unterhaltsam geschrieben!

Das zu lesen freut mich! Es war auch meine Absicht, nicht alles trocken runterzuschreiben. Ich hoffe wirklich, dass sich Anfänger dadurch ein bisserl leichter tun, wenn es ums Fehlersuchen bzw. Planen von Subwoofern geht.

Zu

PS: meine Vermutung zum jetzigen Stand: Audissey hat noch irgendwo ordentlich was draufgehauen und du hast den Verlust über die Entfernung nicht bedacht

Dieser Vermutung schließe ich mich auch an. Und Dein Sub hat das dann einfach nicht mehr gepackt

und

Ich vermute, daß die Resonanzfrequenz abgespielt wurde und sich die Membran "aufgeschaukelt" hat...

Heiteres Rätselraten...

Bei der geschlossenen Version wurde der Effekt durch den Luftdruck im Gehäuse abgeschwächt/gebremst...

Watsons, das sind doch alles nur Vermutungen. Wo sind die Beweise? Ein Sherlock Holmes gibt sich mit Vermutungen nicht zufrieden, Beweise sind gefragt !

[pebo_muc]

Wahrscheinlich hast Du nur den Anschlussterminal nicht richtig verschraubt und der hat geklappert

[gusi]

Wahrscheinlich hast Du nur den Anschlussterminal nicht richtig verschraubt und der hat geklappert

Stop! Du kannst ruhig da bleiben ... kein Grund wegzulaufen . Ich hatte tatsächlich so ein ähnliches Problem. Das Anschlußkabel im Gehäuse war ein kleines bisserl zu lang, und so hat es genug Spielraum gehabt, um sich zu bewegen und bei größeren Lautstärken gegen eine Innenverstrebung zu schlagen. Das Geräusch war zwar nicht so laut wie das "Tock" aber man konnte trotzdem ein deutliches Klappern hören. Aber dieses Problem hatte ich ziemlich schnell herausgefunden und gelöst.

[flinke flasche]

ich würde sagen du erzählst die Geschichte weiter

[HomerJS]

Watsons, das sind doch alles nur Vermutungen. Wo sind die Beweise? Ein Sherlock Holmes gibt sich mit Vermutungen nicht zufrieden, Beweise sind gefragt !

Klar sind das alles nur Vermutungen, deswegen sind wir ja so gespannt, wies weitergeht!


Damit auch noch was konstruktives kommt: Sherlock würde meine Vermutung natürlich widerlegen oder bestätigen, indem er einmal das Ausgangssignal des AVR/der DCX misst und zum anderen den Subwoofer im Nahfeld, wenn möglich im Freien. aber jetzt spann uns nicht so auf die Folter!

[gusi]

Oh Mann, ich hab ja auch noch was anderes zu tun, muss noch ein paar Dinge besorgen, denn immerhin steht bei mir ein Heimkinoumbau an und am Wochenende soll es los gehen. Ich kann doch nicht nur "Gschichtln druckn" wie wir bei uns so sagen . Also gut, dann setzen wir mal fort ...

Kapitel 4: Null Ahnung von Akustik ...
... oder: des Rätsels Lösung Teil 2

Also kommen wir nochmal zurück zum SPH-250KE. Laut Simulation liefert er 99 dB und die von mir gewählte Lautstärke fordert 95 dB ein. Das heißt, der SPH sollte eigentlich laut genug spielen. Den ersten Hinweis auf die Lösung bekam ich durch Lesen des Buches "Lautsprecher Handbuch - Theorie und Praxis des Boxenbauens" von Berndt Stark. Dort steht nämlich etwas darüber geschrieben, wie sich Schallwellen im Raum ausbreiten, und dass dabei der Pegel des Signals abnimmt.

... und du hast den Verlust über die Entfernung nicht bedacht

Genau. Ich hatte das nicht bedacht - woher denn auch? Ich hatte ja keine Ahnung von Akustik .

Also: wie groß ist dieser Verlust? Dieser nimmt pro Entfernungsverdopplung um 6 dB ab. Hmmm. Gut. Welche Entfernungsverdopplung mag sich jetzt der geneigte Leser fragen? Welche Entfernung und welche Verdopplung? Kommen wir wieder zu unserer WinISD Simulation zurück. WinISD simuliert den Lautsprecher und errechnet die SPL Kurve für die Entfernung von 1 m von der Membran. Wenn man genau schaut, dann kann man bei WinISD auch die Entfernung der Sitzposition eingeben, nur wird diese in der Beta Version nicht für die Berechnung berücksichtigt. D.h. die Kurve zeigt wirklich nur den Pegel in 1 m Entfernung vom Subwoofer an.

In meinem Fall hatte ich da 99 dB. Meine Sitzposition befindet sich ca. 3,5 m vom Subwoofer entfernt. Damit es einfacher wird, nehmen wir mal an, ich sitze 4 m vom Subwoofer entfernt. Also rechnen wir mal: in 1 m Entfernung haben wir 99 dB. In 2 m Entfernung bleiben davon noch 93 dB über (2 m entspricht der doppelten Entfernung von den 1 m). In 4 m (also wieder eine Verdopplung) gehen noch mal 6 dB verloren und so kommen bei der Sitzposition nur noch 87 dB an. Bingo! Ich wollte 95 dB aber der Subwoofer konnte maximal 87 dB liefern. Gott sei Dank kam da nicht gleich die ganze Membran geflogen .

Doch nein, Mooooment, wartet. Wir sind noch nicht am Ziel. Denn ich hatte ja noch einen 2. Subwoofer, und der spielte ja zur gleichen Zeit auch mit. Also sollten schon etwas mehr dB ankommen. Und zwar doppelt so viele. Hmmm, was ist eigentlich doppelt so viel? 2 x 87 dB ist eine Rechnung die hier nicht gilt. Wir müssen mit Logarithmen umgehen um richtige Ergebnisse zu erzielen, denn "Dezibel" ist eine logarithmische Einheit. Details zur Berechnung erspare ich Euch wieder, wenn Ihr wollt, können sie hier nachgelesen werden. Wir begnügen uns mal damit, dass zwei Subwoofer, die das gleiche Signal bekommen, einen gemeinsamen Pegel erzeugen, der um 6 dB höher ist als ein einzelner Subwoofer erzeugt.

In unserem Fall erzeugen beide Subwoofer zusammen 99 + 6 = 105 dB. Davon ziehen wir jetzt die Entfernungsverdopplungen ab und erhalten 105 - 12 = 93 dB. 95 dB ist unser Ziel, aber 93 dB kommen an. Bingo! Zuwenig! Der Subwoofer schlägt an! Tock, Tock, Tock .

Stooooopp! Tja, leider sind wir damit noch immer nicht ganz am Ziel . Warum? Nun ja, weil es da noch etwas zu berücksichtigen gibt. Meine Subwoofer stehen an der Wand und strahlen deshalb im Halbraum ab. Was soll das wieder heissen? Nunja, normalerweise handelt es sich bei einem Subwoofer um einen Rundstrahler. D.h. die Schallwellen breiten sich kugelförmig d.h. in allen Richtungen vom Subwoofer aus. Deshalb ist es auch nicht wichtig, wo die Membran eines Subwoofers hin zeigt. Steht der Subwoofer nun an der Wand, dann kann der Schall nicht nach hinten abgestrahlt werden, weil da die Wand ist. Das Ergebnis: der nach hinten abgestrahlte Schall wird sofort reflektiert und nach vorne abgestrahlt. Wir haben also einen Halbraumstrahler. Und: das verdoppelt natürlich auch wieder unseren Pegel. Yeah !

Stooooopp! Nicht vorschnell jubeln. Soviel ich weiß (ich hab keine Ahnung, ob das stimmt) simuliert WinISD die Lautsprecher/Subwoofer bereits im Halbraum und deshalb ist in den 99 dB diese Verdopplung bereits berücksichtigt. Ich hab diese Behauptung mal in einem Forenbeitrag von (ich glaub, schlagt mich bitte nicht, wenn es nicht stimmt) FoLLgoTT gefunden. Also es wird nix aus diesem Vorteil des Halbraumstrahlers.

Naja, nicht ganz. Denn es gibt noch einen Vorteil. Steht der Subwoofer an der Wand, so nimmt der Pegel bei einer Entfernungsverdopplung nicht um 6 dB ab, sondern nur um 3 dB! Wir hatten 2 x eine Entfernungsverdopplung und haben jetzt nicht mehr 12 dB Verlust, sondern es sind nur noch 6 dB. Also rechnen wir nochmal: beide Subwoofer zusammen erzeugen 105 dB. Davon ziehen wir jetzt die Entfernungsverdopplung von 6 dB ab und sind bei 99 dB. 95 dB wurden gefordert, 99 dB können geliefert werden. Alles im grünen Bereich! Mist .

Übrigens: das mit den 3 dB bzw. 6 dB pro Entfernungsverdopplung hab ich mal nachgemessen, weil ich wissen wollte ob es stimmt. Und: es stimmt wirklich .

Tja, es gibt eigentlich keinen Grund fürs Anschlagen, oder doch? Irgendwas hatte ich übersehen. Aber was?

Ich hab nochmal alles kontrolliert, nochmal alles durchgerechnet, aber gefunden habe ich nichts. Irgendwann aber bin ich noch mal alle Einstellungen durchgegangen und bin bei einer hängen geblieben: beim Einmessen meiner Lautsprecher hat der Onkyo beim Subwoofer den Pegel um +8 dB angehoben, damit am Hörplatz die 75 dB erreicht werden. Bingo! Rechnen wir nochmal: die BluRay liefert ein Signal mit 0 dBFS, das entspricht den 115 dB. Von diesen ziehen wir jetzt mal die Abhörlautstärke ab. In meinem Fall sind dass die bereits oben erwähnten -20 dB also landen wir bei 95 dB. Der Onkyo packt aber da nochmal 8 dB drauf, weil bei der Einmessung festgestellt wurde, dass die Subwoofer um 8 dB zu leise spielen. Wir sind also jetzt bei 103 dB. Und wir wissen aus unseren Rechnungen oben, dass die beiden SPH-250KE Subwoofer zusammen maximal 99 dB liefern können. Und diesmal wirklich: BINGO!

Das ist also die Lösung, warum der SPH nicht mehr mit konnte. Die Frage ist jetzt: warum aber hat der AW-3000 angeschlagen? Wenn wir uns die Simulation ansehen, dann kann der ja bis 108 dB spielen?

aw3000.png

Fortsetzung folgt!