Wat is een subwoofer?

Doel en frequentiebereik

Elke luidspreker heeft een frequentiebereik dat hij goed weergeeft. Boven en onder dat bereik schiet de luidspreker tekort bij de geluidsweergave. Diepe tonen vallen bij kleine behuizingen als het ware in de minder belangrijke categorie. Precies hier vult een subwoofer het geluid aan. Alles boven zijn bereik laat hij dan weer over aan de overige luidsprekers. In audiosystemen voor de woonkamer is een subwoofer vaak een zinvolle aanvulling.

Het laagste deel van het frequentiebereik

Een subwoofer komt tot zijn recht op het gebied waar geluiden meer als gerommel dan als klank worden waargenomen. De behuizing is aanzienlijk groter dan die van een gewone luidspreker en ook het membraan heeft een grotere diameter. De reden hiervoor is vrij eenvoudig: lage frequenties hebben lange golven en hebben veel bewegende lucht nodig om überhaupt een hoorbaar geluidsniveau te bereiken.

Hoe ver dit bereik naar boven reikt, hangt af van het apparaat en de instelling. Het effectkanaal in meerkanaalsystemen dient als richtlijn. Hiervoor is grofweg 20 tot 120 hertz gereserveerd. Boven deze frequentie nemen de andere luidsprekers het over.

De Hertz-gegevens geven echter alleen aan in welk bereik het apparaat werkt, niet hoe gelijkmatig het dat doet. Een model dat theoretisch zeer lage tonen kan weergeven, kan in een kleine kamer toch nog steeds dreunen. Omgekeerd is een compacte behuizing vaak al voldoende, omdat de ruimte zelf de lage tonen versterkt.

Het vereiste geluidsniveau voor lage tonen

Het gehoor is niet over het gehele frequentiebereik even gevoelig. De luidheidscurven (volgens ISO 226) laten zien dat een lage toon een aanzienlijk hogere geluidsdruk nodig heeft dan een toon van gemiddelde hoogte, zodat beide even luid klinken. Naarmate de frequenties steeds lager worden, stijgt deze behoefte sterk.

Hieruit volgt een praktisch gevolg. Een luidspreker die de lage tonen moet weergeven, moet daar veel vermogen leveren. Hij wordt echter alleen ontlast als een crossover deze tonen daadwerkelijk van hem overneemt. Kleinere luidsprekers kunnen zich daardoor beperken tot het bereik dat ze beter beheersen.

Het effectkanaal in meerkanaalsystemen

Bij meerkanaalsformaten zoals 5.1 staat de aanduiding achter de punt voor het extra effectkanaal, in het Engels ‘Low Frequency Effects Channel’. Dit kanaal wordt los van de overige geluidssignalen verzonden en heeft bewust een smalle bandbreedte. Voor film en radio is bij het afspelen een niveauverhoging van 10 decibel ten opzichte van de hoofdkanalen voorzien. Goed om te weten: bij bepaalde muziekformaten wordt dit anders aangepakt.

Dit moet worden onderscheiden van aanduidingen als 2.1 bij luidsprekersystemen. Daar geeft de aanduiding meestal alleen aan dat er naast twee hoofdluidsprekers een subwoofer bij hoort. Hiermee wordt geen apart effectkanaal in het bronmateriaal bedoeld. Het effectkanaal is een signaalpad in de geluidsmix, terwijl de subwoofer een luidspreker in de ruimte is. Via het basbeheer neemt deze ook lage frequenties uit de normale geluidskanalen over.

Opbouw en bouwvormen

Van buitenaf ziet een subwoofer er meestal onopvallend uit, vaak als een eenvoudige kubus. Van binnen zit echter een hele reeks mechanismen die het geluidskarakter bepalen. Daartoe behoren de aandrijving, de versterker, de afstralingsrichting en de constructie van de behuizing.

Van de bewegende spoel tot de bewegende lucht

Binnenin bevindt zich de woofer, dat wil zeggen de eigenlijke luidsprekerunit met een spreekspoel in een magnetisch veld. Wanneer er stroom door de spoel loopt, ontstaat er een kracht en beweegt de spoel heen en weer. Daaraan is het membraan bevestigd, dat daarbij lucht verplaatst en zo geluidsgolven produceert. Twee onderdelen houden het membraan daarbij op zijn plaats, namelijk de centreerring binnenin en de rand aan de buitenkant.

Omdat lage frequenties grote uitslag vereisen, zijn deze onderdelen bij een subwoofer robuuster uitgevoerd dan bij een tweeter. In de specificatiebladen van de apparaten staan hierover gegevens zoals impedantie, belastbaarheid en frequentiebereik. Deze waarden beschrijven de “grenzen” van het apparaat.

Actieve en passieve uitvoeringen

Een actieve subwoofer heeft al een ingebouwde versterker en heeft daarom een eigen stopcontact nodig. Je sluit hem aan via een signaalkabel, meestal op een daarvoor bestemde uitgang van de versterker of de soundbar. Dit type is de norm en kan zonder extra accessoires worden gebruikt.

Een passieve subwoofer bestaat daarentegen alleen uit de driver en de behuizing. Deze heeft een externe eindversterker nodig die voldoende vermogen levert in het lage frequentiebereik. Dergelijke oplossingen komen vooral voor in professionelere installaties. Voor aansluiting op een tv spelen ze nauwelijks een rol.

Veel actieve apparaten hebben inmiddels geen signaalkabel meer nodig. De overdracht verloopt dan via een eigen draadloze verbinding tussen de soundbar en de subwoofer, en in zeldzame gevallen via Bluetooth. Het apparaat heeft echter wel stroom nodig, dus helemaal draadloos is het nooit. Bij vast gekoppelde sets kan de subwoofer bovendien meestal niet worden vervangen door een ander model.

Stralingsrichting en opstellingsmogelijkheden

Een ander verschil betreft de richting waarin het chassis werkt. Bij een ‘frontfire’-model is het membraan naar voren gericht, de ruimte in, terwijl het bij een ‘downfire’-model naar beneden, richting de vloer, is gericht. Voor een optimale geluidsweergave zijn echter vooral de opstelling, de afstand tot de muren en de wisselwerking met de ruimte bepalend.

Daarom is ook de ondergrond van praktisch belang. Een downfire-behuizing heeft voldoende lucht nodig tussen het membraan en de vloer, waardoor een tapijt met een hoge pool hier ongeschikt kan zijn. Hetzelfde geldt voor de reflexopening van een basreflexbehuizing, die eveneens niet mag worden geblokkeerd.

Gesloten, basreflex en banddoorlaat

Een gesloten behuizing is luchtdicht. De ingesloten lucht fungeert daarbij als extra veer voor het membraan. Deze constructie vereist meer vermogen voor hetzelfde geluidsniveau, maar vertoont buiten het werkbereik een vlakkere afname.

Een basreflexbehuizing heeft een afgestemde opening, de zogenaamde buis of poort. De lucht daarin trilt mee en versterkt een bepaald frequentiebereik, wat bij hetzelfde vermogen een hoger geluidsniveau oplevert. Onder de afstemfrequentie daalt het geluidsniveau echter sneller. De constructies verschillen dus vooral in rendement, in de onderste grensfrequentie en in het gedrag daaronder.

Plaatsing en afstelling in de woonkamer

Bij een subwoofer speelt de plaatsing in de ruimte een belangrijkere rol dan bij welke andere luidspreker dan ook. Hetzelfde apparaat kan op de ene plek dreunen en twee meter verderop nauwelijks hoorbaar zijn. De reden hiervoor ligt in de fysica van lange golven, die in de luisterruimte tegen muren en het plafond botsen.

Ruimtelijke patronen en ongelijke basverdeling

Lage tonen hebben golflengten van enkele meters en liggen daarmee in de orde van grootte van een woonkamer. Tussen tegenoverliggende muren ontstaan daardoor staande golven, die men ruimtemodi noemt. Op sommige plaatsen versterken de golven elkaar en wordt de bas luid, op andere plaatsen heffen ze elkaar gedeeltelijk op.

Lage frequenties geven daarbij aanzienlijk minder duidelijke richtingsinformatie dan hogere frequenties. Een subwoofer met een sterke frequentiescheiding is daarom meestal moeilijker als afzonderlijke geluidsbron te lokaliseren. Dat biedt vrijheid bij de opstelling, waar je gebruik van moet maken. Het is minder van belang in welke richting de subwoofer is gericht, dan waar hij staat.

De locatie stap voor stap vinden

De beste manier om de juiste plek te vinden, is door te experimenteren. Zelfs kleine veranderingen in de positie kunnen een hoorbaar verschil maken in hoe gelijkmatig de bas in de ruimte klinkt.

1. Plaats de subwoofer tijdelijk op je eigen luisterplek.
2. Laat een filmscène of een muziekstuk met een gelijkmatige bas in een lus afspelen.
3. Luister achtereenvolgens naar de mogelijke opstellingsplaatsen in de ruimte en luister daarbij telkens dicht bij de vloer, ongeveer ter hoogte van de toekomstige locatie.
4. Kies de plek waar de bas gelijkmatig klinkt en afzonderlijke tonen noch te veel opvallen, noch verdwijnen.
5. Zet de subwoofer daar neer en controleer het resultaat nogmaals vanaf de normale luisterpositie.

Hoeken kunnen het basniveau aanzienlijk verhogen, maar versterken daarbij ook de ruimtemodi sterk. Het loont daarom de moeite om verschillende plaatsen uit te proberen, in plaats van het apparaat meteen in de dichtstbijzijnde hoek te zetten. Kleine verschuivingen van enkele centimeters hebben daarentegen weinig invloed bij golflengten van meerdere meters.

Scheidingsfrequentie, fase en niveau

Aan de achterkant zitten bij actieve apparaten meestal drie regelaars. Deze bepalen samen hoe goed de subwoofer in het overige geluid past.

• De scheidingsfrequentie, ook wel grensfrequentie genoemd, bepaalt tot welke frequentie de subwoofer werkt. Deze moet liggen op het punt waar de hoofdluidsprekers in de lage tonen afnemen. Hoe steil de overgang is, wordt bepaald door de crossover in het apparaat.
• De faseregelaar verschuift het signaal in de tijd. Als deze verkeerd is ingesteld, versterken de subwoofer en de hoofdluidsprekers elkaar in het overgangsgebied juist minder.
• De niveauregelaar bepaalt het volume in verhouding tot de rest. Een te hoge instelling hiervan is de meest voorkomende fout bij het instellen.

Als richtlijn geldt een bas die opvalt als hij ontbreekt, maar niet als afzonderlijke geluidsbron waarneembaar is. Als de subwoofer duidelijk te lokaliseren is, moet je naast het volume ook rekening houden met de scheidingsfrequentie. Veel versterkers beschikken bovendien over een automatische kalibratiefunctie, die een deels zeer bruikbaar uitgangspunt biedt.

Subwoofer en spraakverstaanbaarheid

Veel mensen schaffen een subwoofer aan omdat het geluid van de tv niet naar wens is. Wat betreft kracht en volheid werkt dat ook. Wie echter vooral dialogen en stemmen wil verbeteren, zal teleurgesteld zijn. In dat geval helpt een subwoofer niet.

Spreekverstaanbaarheid en frequenties

Voor een verstaanbare spraak zijn vooral de midden- en hoge frequenties belangrijk. Daar liggen veel van de klanken waarmee we woorden van elkaar kunnen onderscheiden. Een subwoofer werkt daarentegen in het lage frequentiebereik en draagt daarom maar weinig bij aan het duidelijker verstaanbaar maken van dialogen.

Te veel bas in het geluidsbeeld

Als de subwoofer te hard is ingesteld, kan de bas andere onderdelen van de geluidsmix overstemmen. Dat valt vooral op bij films met veel muziek, geluidseffecten en lage geluiden. Het volume gewoon harder zetten helpt dan meestal niet, omdat zowel de spraak als de bas dan luider worden.

Ook de opstelling speelt een rol. Als de ruimte bepaalde lage frequenties versterkt, kan de bas snel gaan dreunen en langer nagalmen. Dan is het de moeite waard om de plaats en vooral het volume van de subwoofer nog eens aan te passen.

Geschikte instellingen voor duidelijkere dialogen

Wie vooral de spraak beter wil verstaan, moet eerst de geluidsinstellingen van de tv controleren. Afhankelijk van het apparaat kun je de middentonen versterken of een spraakmodus inschakelen. Ook voor spraak geoptimaliseerde geluidssporen kunnen helpen, omdat muziek en achtergrondgeluiden daar al beter van de dialogen zijn gescheiden.

Als het geluid toch onduidelijk blijft, kan ook de afstand tot de televisie een rol spelen. Hoe verder het geluid door de ruimte reist, hoe sterker de weerkaatsingen ermee vermengen. Een geluidsoplossing die dichter bij de zitplaats staat, pakt het probleem dus op een heel andere manier aan dan een extra subwoofer.