Was ist ein Subwoofer?

Aufgabe und Frequenzbereich

Jeder Lautsprecher hat einen Frequenzbereich, den er gut wiedergibt. Darüber und darunter scheitert der Lautsprecher an der Tonausgabe. Tiefe Töne gehören für kleine Gehäuse quasi zur unwichtigeren Kategorie. Genau hier ergänzt ein Subwoofer. Alles oberhalb seines Bereichs überlässt er dann wieder den übrigen Lautsprechern. In Audiosystemen für das Wohnzimmer ist ein Subwoofer oft eine sinnvolle Ergänzung.

Der unterste Teil des Frequenzbereichs

Ein Subwoofer arbeitet dort, wo Töne mehr als Rumpeln denn als Klang wahrgenommen werden. Sein Gehäuse ist deutlich größer als das eines gewöhnlichen Lautsprechers und auch die Membran hat einen größeren Durchmesser. Der Grund dafür ist recht trivial, denn tiefe Frequenzen haben lange Wellen und brauchen viel bewegte Luft, damit überhaupt ein hörbarer Pegel entsteht.

Wie weit dieser Bereich nach oben reicht, hängt vom Gerät und von der Einstellung ab. Als Orientierung dient der Effektkanal in Mehrkanalsystemen. Für ihn sind grob 20 bis 120 Hertz vorgesehen. Oberhalb davon übernehmen die anderen Lautsprecher.

Die Hertz-Angaben sagen aber nur, in welchem Bereich das Gerät arbeitet, nicht wie gleichmäßig es das tut. Ein Modell, das rechnerisch sehr tief hinunterreicht, kann in einem kleinen Zimmer trotzdem dröhnen. Umgekehrt genügt ein kompaktes Gehäuse oft schon, weil der Raum selbst die tiefen Anteile verstärkt.

Der Pegelbedarf tiefer Töne

Das Gehör ist über den Frequenzbereich nicht gleich empfindlich. Die Kurven gleicher Lautheit (nach ISO 226) zeigen, dass ein tiefer Ton einen deutlich höheren Schalldruck braucht als ein mittlerer, damit beide gleich laut wirken. Zu den ganz tiefen Frequenzen hin steigt dieser Bedarf steil an.

Daraus folgt eine praktische Konsequenz. Ein Lautsprecher, der die tiefen Anteile mitmachen soll, muss dort viel Leistung aufbringen. Entlastet wird er aber nur dann, wenn eine Frequenzweiche ihm diese Anteile auch tatsächlich abnimmt. Kleinere Lautsprecher können sich dadurch auf den Bereich beschränken, den sie besser beherrschen.

Der Effektkanal in Mehrkanalsystemen

Bei Mehrkanalformaten wie 5.1 steht die Kennzeichnung hinter dem Punkt für den zusätzlichen Effektkanal, im Englischen Low Frequency Effects Channel. Er wird getrennt vom übrigen Ton übertragen und ist bewusst schmalbandig. Für Film und Rundfunk ist bei der Wiedergabe ein Pegelaufschlag von 10 Dezibel gegenüber den Hauptkanälen vorgesehen. Gut zu wissen: Bei einzelnen Musikformaten wird das anders gehandhabt.

Davon zu unterscheiden sind Bezeichnungen wie 2.1 bei Lautsprechersystemen. Dort weist die Kennzeichnung meist nur darauf hin, dass zu zwei Hauptlautsprechern ein Subwoofer gehört. Ein separater Effektkanal im Quellmaterial ist damit nicht gemeint. Der Effektkanal ist ein Signalweg in der Tonmischung, der Subwoofer dagegen ein Lautsprecher im Raum. Über das Bassmanagement übernimmt dieser auch tiefe Anteile aus den normalen Tonkanälen.

Aufbau und Bauformen

Von außen sieht ein Subwoofer meist unspektakulär aus, oft wie ein schlichter Würfel. Innen steckt jedoch eine ganze Reihe von Mechanismen, die den Klangcharakter prägen. Dazu gehören der Antrieb, der Verstärker, die Abstrahlrichtung und die Bauweise des Gehäuses.

Von der Schwingspule zur bewegten Luft

Im Inneren sitzt der Tieftöner, also das eigentliche Chassis mit einer Schwingspule in einem Magnetfeld. Fließt Strom durch die Spule, entsteht eine Kraft und die Spule bewegt sich vor und zurück. An ihr hängt die Membran, die dabei Luft verdrängt und so Schallwellen erzeugt. Zwei Bauteile halten die Membran dabei in der Spur, nämlich die Zentrierspinne im Inneren und die Sicke am Rand.

Weil tiefe Frequenzen große Auslenkungen verlangen, sind diese Teile beim Subwoofer kräftiger ausgeführt als bei einem Hochtöner. In den Datenblättern der Geräte findet man dazu Angaben wie Impedanz, Belastbarkeit und Frequenzbereich. Diese Werte beschreiben die „Grenzen“ des Geräts.

Aktive und passive Ausführungen

Ein aktiver Subwoofer hat den Verstärker schon eingebaut und braucht deshalb eine eigene Steckdose. Man schließt ihn über ein Signalkabel an, meist an einen dafür vorgesehenen Ausgang am Verstärker oder an der Soundbar. Diese Bauart ist der Regelfall und lässt sich ohne weiteres Zubehör nutzen.

Ein passiver Subwoofer enthält dagegen nur das Chassis und das Gehäuse. Er braucht eine externe Endstufe, die genug Leistung im tiefen Bereich liefert. Solche Lösungen findet man eher in professionelleren Anlagen. Für den Anschluss an einen Fernseher spielen sie kaum eine Rolle.

Viele aktive Geräte kommen inzwischen ohne Signalkabel aus. Die Übertragung läuft dann über eine eigene Funkstrecke zwischen Soundbar und Subwoofer, seltener über Bluetooth. Strom braucht das Gerät trotzdem, ganz kabellos ist es also nie. Bei fest gekoppelten Sets lässt sich der Subwoofer außerdem meist nicht gegen ein anderes Modell tauschen.

Abstrahlrichtung und Aufstellungsvarianten

Ein weiterer Unterschied betrifft die Richtung, in die das Chassis arbeitet. Bei einem Frontfire-Modell zeigt die Membran nach vorn in den Raum, bei einem Downfire-Modell nach unten zum Boden. Für eine optimale Ausgabe sind allerdings vor allem die Positionierung, der Abstand zu Wänden und die Wechselwirkung mit dem Raum entscheidend.

Praktisch bedeutsam ist deshalb auch der Untergrund. Ein Downfire-Gehäuse braucht ausreichend Luft zwischen Membran und Boden, weshalb ein hochfloriger Teppich hier ungünstig sein kann. Dasselbe gilt für die Reflexöffnung eines Bassreflexgehäuses, die ebenfalls nicht zugestellt werden sollte.

Geschlossen, Bassreflex und Bandpass

Ein geschlossenes Gehäuse ist luftdicht. Die eingeschlossene Luft wirkt dabei als zusätzliche Feder für die Membran. Diese Bauweise braucht mehr Leistung für denselben Pegel, fällt unterhalb ihres Arbeitsbereichs aber flacher ab.

Ein Bassreflexgehäuse hat eine abgestimmte Öffnung, das sogenannte Rohr oder den Port. Die Luft darin schwingt mit und hebt einen bestimmten Frequenzbereich an, was mehr Pegel bei gleicher Leistung bringt. Unterhalb der Abstimmung fällt der Pegel dann allerdings schneller ab. Die Bauweisen unterscheiden sich also vor allem im Wirkungsgrad, in der unteren Grenzfrequenz und im Verhalten darunter.

Aufstellung und Einstellung im Wohnzimmer

Bei einem Subwoofer spielt die Position im Raum eine wichtigere Rolle als bei jedem anderen Lautsprecher. Dasselbe Gerät kann an einer Stelle dröhnen und zwei Meter weiter kaum hörbar sein. Der Grund liegt in der Physik langer Wellen, die im Hörraum auf Wände und Decke treffen.

Raummoden und ungleiche Bassverteilung

Tiefe Töne haben Wellenlängen im Bereich mehrerer Meter und damit in der Größenordnung eines Wohnzimmers. Zwischen gegenüberliegenden Wänden bilden sich dadurch stehende Wellen aus, die man Raummoden nennt. An manchen Stellen addieren sich die Wellen und der Bass wird laut, an anderen löschen sie sich teilweise aus.

Tiefe Frequenzen liefern dabei deutlich weniger eindeutige Richtungsinformationen als höhere. Ein tief getrennter Subwoofer lässt sich deshalb meist schwerer als einzelne Schallquelle orten. Das gibt bei der Aufstellung Freiheit, die man nutzen sollte. Entscheidend ist weniger, wohin der Subwoofer zeigt, als wo er steht.

Den Standort in Schritten finden

Den passenden Standort findet man am besten durch Ausprobieren. Schon kleine Änderungen bei der Position können hörbar beeinflussen, wie gleichmäßig der Bass im Raum wirkt.

1. Den Subwoofer vorübergehend am eigenen Hörplatz aufstellen.
2. Eine Filmszene oder ein Musikstück mit gleichmäßigem Bass in Schleife laufen lassen.
3. Nacheinander die möglichen Stellplätze im Raum abhören und dabei jeweils in Bodennähe hinhören und zwar ungefähr auf der Höhe des späteren Standorts.
4. Die Stelle wählen, an der der Bass gleichmäßig wirkt und einzelne Töne weder hervortreten noch verschwinden.
5. Den Subwoofer dorthin stellen und das Ergebnis noch einmal vom normalen Hörplatz aus prüfen.

Ecken können den Basspegel deutlich erhöhen, regen dabei aber auch die Raummoden stark an. Es lohnt sich deshalb, mehrere Standorte auszuprobieren, statt das Gerät gleich in die nächste Ecke zu stellen. Kleine Verschiebungen von wenigen Zentimetern ändern bei Wellenlängen von mehreren Metern dagegen wenig.

Trennfrequenz, Phase und Pegel

An der Rückseite sitzen bei aktiven Geräten meist drei Regler. Sie bestimmen zusammen, wie gut sich der Subwoofer in den übrigen Klang einfügt.

• Die Trennfrequenz, auch Grenzfrequenz genannt, legt fest, bis zu welcher Frequenz der Subwoofer arbeitet. Sie sollte dort liegen, wo die Hauptlautsprecher nach unten hin abfallen. Wie steil der Übergang ausfällt, bestimmt die Frequenzweiche im Gerät.
• Der Phasenregler verschiebt das Signal zeitlich. Steht er falsch, schwächen sich Subwoofer und Hauptlautsprecher im Übergangsbereich gegenseitig ab.
• Der Pegelregler bestimmt die Lautstärke im Verhältnis zum Rest. Zu viel davon ist der häufigste Fehler beim Einrichten.

Als Anhaltspunkt gilt ein Bass, der auffällt, wenn er fehlt, aber nicht als eigene Schallquelle wahrnehmbar ist. Lässt sich der Subwoofer deutlich orten, sollte man neben dem Pegel auch die Trennfrequenz beachten. Viele Verstärker bringen zusätzlich eine automatische Einmessung mit, die einen teils sehr brauchbaren Ausgangspunkt liefert.

Subwoofer und Sprachverständlichkeit

Viele Menschen schaffen sich einen Subwoofer an, weil der Fernsehton unbefriedigend klingt. Bei Wucht und Fülle wirkt das auch. Wer allerdings vor allem Dialoge und Stimme optimieren möchte, wird enttäuscht sein. Hier ist ein Subwoofer keine Hilfe.

Sprachverständlichkeit und Frequenzen

Für verständliche Sprache sind vor allem die mittleren und höheren Frequenzen wichtig. Dort liegen viele der Laute, an denen wir Wörter unterscheiden. Ein Subwoofer arbeitet dagegen im tiefen Frequenzbereich und trägt deshalb nur wenig dazu bei, Dialoge klarer verständlich zu machen.

Zu viel Bass im Klangbild

Ist der Subwoofer zu laut eingestellt, kann der Bass andere Teile der Tonmischung überdecken. Das fällt besonders bei Filmen mit viel Musik, Effekten und tiefen Geräuschen auf. Einfach lauter zu drehen hilft dann meist nicht, weil Sprache und Bass gemeinsam lauter werden.

Auch die Aufstellung spielt eine Rolle. Verstärkt der Raum einzelne tiefe Frequenzen, kann der Bass schnell dröhnen und länger nachklingen. Dann lohnt es sich, den Standort und vor allem den Pegel des Subwoofers noch einmal anzupassen.

Geeignete Einstellungen für klarere Dialoge

Wer vor allem Sprache besser verstehen möchte, sollte zuerst die Toneinstellungen des Fernsehers prüfen. Je nach Gerät lassen sich die Mitten anheben oder ein Sprachmodus aktivieren. Auch sprachoptimierte Tonspuren können helfen, weil Musik und Hintergrundgeräusche dort bereits stärker von den Dialogen getrennt sind.

Bleibt Sprache trotzdem undeutlich, kann auch die Entfernung zum Fernseher eine Rolle spielen. Je weiter der Ton durch den Raum läuft, desto stärker mischen sich Reflexionen darunter. Eine Hörlösung näher am Sitzplatz setzt deshalb an einer ganz anderen Stelle an als ein zusätzlicher Subwoofer.