Subwoofer

Ein Subwoofer (oder kurz Sub ) ist ein Lautsprecher, der tiefe Audiofrequenzen, sogenannte Bässe und Subbässe, wiedergibt. Diese Frequenzen liegen unterhalb derer , die ein Woofer (optimalerweise) erzeugen kann . Der typische Frequenzbereich eines Subwoofers liegt bei Consumer-Produkten bei etwa 20–200 Hz ^{[ 1 ]} , bei professionellem Live-Sound unter 100 Hz ^{[ 2 ]} und bei THX -zertifizierten Systemen unter 80 Hz ^{[ 3 ]} . Daher sind ein oder mehrere Subwoofer für eine hochwertige Klangwiedergabe unerlässlich, da sie die zwei bis drei tiefsten Oktaven des hörbaren Tonumfangs abdecken. Dieser sehr tiefe Frequenzbereich (VLF) gibt die natürlichen Grundtöne von Bassdrum, E-Bass, Kontrabass, Flügel, Kontrafagott und Tuba sowie Donner, Schüsse, Explosionen usw. wieder.

Subwoofer werden nie allein verwendet, da sie die tiefen Frequenzen (VLF) der Hauptlautsprecher ersetzen sollen, die die höheren Frequenzbänder abdecken. VLF- und höherfrequente Signale werden über eine Frequenzweiche, die typischerweise aktive Elektronik einschließlich digitaler Signalverarbeitung (DSP) nutzt, separat an den/die Subwoofer und die Hauptlautsprecher gesendet. Zusätzlich erhalten Subwoofer eigene LFE-Signale (Low Frequency Effects), die bis zu 10 dB lauter als der Standard-Spitzenpegel wiedergegeben werden. ^{[ 4 ]}

Subwoofer lassen sich in typischen Hörräumen besser positionieren als die Tieftöner der Hauptlautsprecher, da die von ihnen wiedergegebenen sehr tiefen Frequenzen nahezu omnidirektional sind und ihre Richtung schwer zu bestimmen ist. Viele digital aufgenommene Inhalte enthalten jedoch lebensechte binaurale Signale, die das menschliche Gehör im VLF-Bereich wahrnehmen kann und die von einer Stereoweiche und zwei oder mehr Subwoofern wiedergegeben werden. ^{[ 5 ]} Nicht alle Audiophilen sind mit Subwoofern einverstanden, wahrscheinlich aufgrund von Verzerrungen, die durch den Subwoofer-Treiber nach der Frequenzweiche und bei Frequenzen oberhalb der Trennfrequenz entstehen. ^{[ 6 ]}

Während der Begriff „Subwoofer“ technisch gesehen nur den Lautsprechertreiber bezeichnet, bezieht er sich im allgemeinen Sprachgebrauch oft auf einen Subwoofer-Treiber, der in einem Lautsprechergehäuse (Schrank) montiert ist und häufig über einen eingebauten Verstärker verfügt .

Subwoofer bestehen aus einem oder mehreren Tieftönern, die in einem Lautsprechergehäuse – oft aus Holz – montiert sind. Dieses Gehäuse muss dem Luftdruck standhalten und gleichzeitig formstabil sein. Subwoofer-Gehäuse gibt es in verschiedenen Bauformen, darunter Bassreflex (mit Port oder Öffnung), mit einem Subwoofer und einem oder mehreren Passivmembranen im Gehäuse, geschlossene Gehäuse ( akustische Aufhängung ), unendliche Schallwand , Horn , Tapped Horn , Transmissionline , Bandpass oder isobare Bauweise. Jede Bauform hat spezifische Vor- und Nachteile hinsichtlich Wirkungsgrad, Tieftonbereich, Lautstärke, Gehäusegröße und Kosten. Passive Subwoofer besitzen einen Subwoofer-Treiber und ein Gehäuse, werden aber von einem externen Verstärker angetrieben. Aktive Subwoofer hingegen verfügen über einen eingebauten Verstärker. ^{[ 7 ]}

Die ersten Subwoofer für den Heimgebrauch wurden in den 1960er-Jahren entwickelt, um Heimstereoanlagen mit einem tieferen Bass zu versehen. In den 1970er-Jahren erlangten Subwoofer mit der Einführung von Sensurround in Filmen wie „Erdbeben“ größere Bekanntheit , da hier laute, tiefe Frequenzen über große Subwoofer wiedergegeben wurden. Mit dem Aufkommen der Kompaktkassette und der Compact Disc in den 1980er-Jahren war die Wiedergabe tiefer und lauter Bässe nicht mehr durch die Abtastfähigkeit der Schallplatte begrenzt [ ^{8 ] ,} und Produzenten konnten Aufnahmen mit mehr Tieftonanteil anreichern. In den 1990er-Jahren wurden DVDs zunehmend mit Surround-Sound -Verfahren aufgenommen, die einen LFE-Kanal ( Low Frequency Effects ) enthielten , der über den Subwoofer in Heimkinoanlagen wiedergegeben werden konnte. Ebenfalls in den 1990er-Jahren wurden Subwoofer immer beliebter in Heimstereoanlagen , individuellen Auto-Audio- Installationen und Beschallungsanlagen . In den 2000er Jahren wurden Subwoofer in Beschallungsanlagen von Nachtclubs und Konzerthäusern nahezu allgegenwärtig.

Im Gegensatz zu den Hauptlautsprechern eines Systems lassen sich Subwoofer im Hörraum akustisch optimal positionieren. Dennoch sind Subwoofer unter Audiophilen nicht unumstritten, da sie die harmonische Abstimmung ihres Klangs mit dem der Hauptlautsprecher im Bereich der Übergangsfrequenz bemängeln. Dies liegt hauptsächlich an der Nichtlinearität des Subwoofer-Treibers, die harmonische Verzerrungen und Intermodulationsverzerrungen weit oberhalb der Übergangsfrequenz erzeugt – also in einem Bereich, den das menschliche Gehör wahrnehmen kann und der das Stereobild beeinträchtigt.

Von etwa 1900 bis in die 1950er-Jahre lag die niedrigste praktisch nutzbare Frequenz für Aufnahmen, Rundfunk und Musikwiedergabe bei 100 Hz . ^{[ 9 ]} Als der Ton für Kinofilme entwickelt wurde, bestand das grundlegende RCA-Soundsystem aus einem einzelnen 8-Zoll-Lautsprecher ( 20 cm ) in einem geraden Horn. Diese Lösung erwies sich für die Entscheidungsträger in Hollywood als unbefriedigend, weshalb sie Western Electric mit der Entwicklung eines besseren Lautsprechersystems beauftragten. ^{[ 10 ]} Die frühen Experimente von Western Electric umfassten zusätzlich 18-Zoll-Treiber für den Tieftonbereich in einer großen, offenen Schallwand (wodurch der Frequenzbereich bis 40 Hz erweitert wurde ) sowie einen Hochtöner. MGM war jedoch mit dem Klang des Drei-Wege-Systems nicht zufrieden, da Bedenken hinsichtlich der Laufzeitverzögerung zwischen den einzelnen Treibern bestanden. ^{[ 10 ]}

1933 entwickelte Douglas Shearer , Leiter der Tonabteilung von MGM, zusammen mit John Hilliard und James B. Lansing (dem späteren Gründer von Altec Lansing 1941 und JBL 1946) ein neues Lautsprechersystem. Dieses nutzte ein Zwei-Wege-Gehäuse mit einem W-förmigen Basshorn, das bis zu 40 Hz tief reichen konnte . ^{[ 10 ]} Der Shearing-Lansing 500-A fand schließlich Verwendung in Vorführräumen, Synchronstudios und für frühe Beschallungsanlagen. ^{[ 10 ]} Ende der 1930er-Jahre entwickelte Lansing einen kleineren Zwei-Wege-Lautsprecher mit einem 38-cm-Tieftöner (15 Zoll) in einem Bassreflexgehäuse, den er „Iconic“-System nannte. Er wurde als Studiomonitor und in hochwertigen HiFi-Anlagen für den Heimgebrauch eingesetzt. ^{[ 10 ]}

In der Swing-Ära der 1940er Jahre wurden zur Erzeugung tieferer Bässe rohrförmige Öffnungen in Lautsprechergehäuse geschnitten, wodurch Bassreflexgehäuse entstanden . Man hatte festgestellt, dass selbst ein relativ preiswertes Lautsprechergehäuse, einmal auf diese Weise modifiziert, „die Wucht eines kräftigen Trommelschlags – und manchmal nicht viel mehr – auf eine volle Tanzfläche übertragen konnte.“ ^{[ 9 ]} Vor der Entwicklung der ersten Subwoofer wurden Tieftöner zur Wiedergabe von Bassfrequenzen verwendet, üblicherweise mit einer Übergangsfrequenz von 200 Hz und einem 10 cm (4 Zoll) großen Lautsprecher in einer unendlichen Schallwand oder, in professionellen Audioanwendungen, in einem „hybriden hornbeladenen“ Bassreflexgehäuse (wie beispielsweise das 38 cm (15 Zoll) große Altec Lansing A-7-Gehäuse mit dem Spitznamen „Stimme des Theaters“, das 1946 eingeführt wurde). ^{[ 11 ]} Mitte der 1950er Jahre wählte die Academy of Motion Picture Arts and Sciences den „großen, klobigen“ Altec A-7 zum Industriestandard für die Tonwiedergabe in Kinos. ^{[ 12 ]}

Im September 1964 erhielt Raymon Dones aus El Cerrito, Kalifornien, das erste Patent für einen Subwoofer, der speziell zur omnidirektionalen Erweiterung des Tieftonbereichs moderner Stereoanlagen entwickelt wurde (US-Patent 3150739). Er konnte verzerrungsfreie tiefe Frequenzen bis hinunter zu 15 Hz (15 Hertz) wiedergeben. Ein besonderes Ziel von Dones' Erfindung war die Entwicklung tragbarer Lautsprecher, die tiefe Frequenzen originalgetreu wiedergeben konnten, ohne die Richtung ihrer Abstrahlung hörbar zu machen. Dones' Lautsprecher wurde in den USA unter dem Markennamen „The Octavium“ ^{[ 13 ]} von den frühen 1960er- bis Mitte der 1970er-Jahre vertrieben. Der Octavium wurde von zahlreichen Musikern dieser Zeit eingesetzt, darunter insbesondere die Grateful Dead , Bassist Monk Montgomery , Bassist Nathan East und die Pointer Sisters . Der Octavium-Lautsprecher und Dones' Subwoofer-Technologie wurden auch in einigen ausgewählten Kinos eingesetzt, um tiefe Frequenzen für den Blockbuster „ Erdbeben“ von 1974 wiederzugeben . Ende der 1960er-Jahre erhielt Dones' Octavium positive Kritiken von audiophilen Fachzeitschriften wie Hi-Fi News und Audio Magazine .

Ein weiteres frühes Subwoofer-Gehäuse für den Heim- und Studioeinsatz war der separate Basslautsprecher für den Servo Statik 1 von New Technology Enterprises. ^{[ 14 ]} Er wurde 1966 von dem Physiker Arnold Nudell und dem Piloten Cary Christie in Nudells Garage als Prototyp entwickelt. Er nutzte eine zweite Wicklung um einen speziell angefertigten 45-cm-Treiber (18 Zoll) von Cerwin-Vega , um dem Verstärker Servo-Steuerungsinformationen zu liefern. Er wurde für 1795 US-Dollar angeboten, etwa 40 % teurer als alle anderen Komplettlautsprecher, die bei Stereo Review gelistet waren . ^{[ 14 ]} 1968 fanden die beiden Investoren und firmierten unter dem Namen Infinity . ^{[ 14 ]} Der Subwoofer wurde in der Winterausgabe 1968 des Stereophile- Magazins als SS-1 von Infinity positiv rezensiert . 1970 erhielt der SS-1 sehr gute Kritiken vom High Fidelity -Magazin. ^{[ 14 ]}

Ein weiterer früher Subwoofer wurde Ende der 1960er-Jahre von Ken Kreisel, dem ehemaligen Präsidenten der Miller & Kreisel Sound Corporation in Los Angeles, entwickelt. Als Kreisels Geschäftspartner Jonas Miller, Inhaber eines High-End-Audiogeschäfts in Los Angeles, ihm mitteilte, dass sich einige Käufer der hochwertigen elektrostatischen Lautsprecher über die mangelnde Basswiedergabe beschwert hatten, entwarf Kreisel einen aktiven Tieftöner, der ausschließlich jene Frequenzen wiedergab, die für die elektrostatischen Lautsprecher zu tief waren. ^{[ 15 ]} Auch das in den 1960er-Jahren entwickelte Breitband-Lautsprechersystem von Infinity nutzte einen Tieftöner, um den unteren Frequenzbereich abzudecken, den die elektrostatischen Lautsprecher nicht ausreichend wiedergaben.

Der erste Einsatz eines Subwoofers bei einer Aufnahmesession erfolgte 1973 beim Abmischen des Steely-Dan- Albums „Pretzel Logic“ . Toningenieur Roger Nichols hatte dafür gesorgt, dass Kreisel einen Prototyp seines Subwoofers zu Village Recorders mitbrachte . ^{[ 16 ]} In den folgenden zehn Jahren nahm Kreisel weitere Designmodifikationen vor, in den 1970er- und 1980er-Jahren unterstützte ihn der Toningenieur John P. D’Arcy . Musikproduzent Daniel Levitin fungierte als Berater und Experte für die Entwicklung der Frequenzweiche (die das Frequenzspektrum so aufteilte, dass der Subwoofer keine Frequenzen wiedergab, die außerhalb seines effektiven Bereichs lagen, und die Hauptlautsprecher keine Frequenzen verarbeiten mussten, die außerhalb ihres effektiven Bereichs lagen). 1976 entwickelte Kreisel das erste Satellitenlautsprecher- und Subwoofer-System mit dem Namen „David und Goliath“. ^{[ 17 ]}

Subwoofer erlangten 1974 durch den Film „Erdbeben“ , der in Sensurround-Technik veröffentlicht wurde, große Bekanntheit . Das Cerwin-Vega-„Sensurround“-System, das zunächst in 17 US-Kinos installiert wurde, nutzte große Subwoofer, die von 500-Watt-Verstärkern angetrieben wurden. Die Ansteuerung erfolgte über Steuertöne, die auf einer der Tonspuren des Films abgedruckt waren. Vier der Subwoofer waren vor dem Publikum unter (oder hinter) der Leinwand positioniert, zwei weitere befanden sich auf einem Podest hinter dem Publikum. Es wurden kraftvolle Geräusche und ein lautes Dröhnen im Bereich von 17 bis 120 Hz mit einem Schalldruckpegel von 110–120 Dezibel (dB SPL) erzeugt. Diese neue Methode der Tieftonwiedergabe trug maßgeblich zum Kassenerfolg des Films bei. Weitere Sensurround-Systeme wurden aufgebaut und installiert. Bis 1976 waren fast 300 Sensurround-Systeme in ausgewählten Kinos im Einsatz. Zu den weiteren Filmen, die diesen Effekt nutzten, gehören das Seeschlachtepos Midway aus dem Zweiten Weltkrieg (1976) und Rollercoaster (1977). ^{[ 18 ]}

Für Besitzer von LPs (33 U/min) und Singles (45 U/min) war die Wiedergabe lauter und tiefer Bässe durch die Abtastfähigkeit der Schallplatte begrenzt. ^{[ 8 ]} Während einige Hi-Fi-Enthusiasten das Problem durch die Verwendung anderer Wiedergabequellen, wie z. B. Tonbandgeräte, die präzise, ​​natürlich tiefe Bässe aus akustischen Quellen oder synthetische, in der Natur nicht vorkommende Bässe wiedergeben konnten, gelöst hatten, ermöglichte die Einführung der Kompaktkassette Ende der 1960er-Jahre die Anreicherung von Aufnahmen mit tieferen Frequenzen. ^{[ 19 ]} Mitte der 1970er-Jahre wurden 12-Zoll-Vinyl-Singles, die eine höhere Basswiedergabe ermöglichten, für die Aufnahme von Disco-, Reggae-, Dub- und Hip-Hop-Tracks verwendet; DJs in Tanzclubs spielten diese Platten mit Subwoofern, um bei den Tänzern „physische und emotionale“ Reaktionen hervorzurufen. ^{[ 20 ]}

Anfang der 1970er-Jahre beauftragte David Mancuso den Toningenieur Alex Rosner ^{[ 21 ]} mit der Entwicklung zusätzlicher Subwoofer für seine Disco-Partys sowie von Hochtöner-Arrays, um bei seinen privaten Underground-Partys im Loft „Höhen und Bässe im richtigen Moment zu verstärken“ . ^{[ 22 ]} Die Nachfrage nach Subbass-Verstärkung in den 1970er-Jahren wurde durch die wichtige Rolle der „druckvollen Bassdrum“ in der Disco-Musik im Vergleich zu Rock und Pop angetrieben. Um diesen tieferen Frequenzbereich abzudecken, wurde eine dritte Übergangsfrequenz von 40 bis 120 Hz (mit einer Mittenfrequenz von 80 Hz) hinzugefügt. ^{[ 11 ]} Die New Yorker Diskothek Paradise Garage , die von 1977 bis 1987 in Betrieb war, besaß von Alex Rosners Schüler, dem Toningenieur Richard („Dick“) Long, entwickelte „speziell angefertigte ‚Subbass‘-Lautsprecher“ ^{[ 21 ]} , die „Levan Horns“ (zu Ehren des Resident -DJs Larry Levan ) genannt wurden . ^{[ 20 ]}

Ende der 1970er-Jahre wurden Subwoofer in den Soundsystemen von Tanzlokalen eingesetzt, um basslastige Tanzmusik zu ermöglichen, die man nicht mit den Ohren, sondern mit dem ganzen Körper wahrnimmt. ^{[ 22 ]} Im Club nutzte Long vier Levan-Basshörner, jeweils eines in jeder Ecke der Tanzfläche, um dem Subbass eine haptische und taktile Qualität zu verleihen, die man im ganzen Körper spüren konnte. ^{[ 23 ]} Um den Mangel an Subbassfrequenzen auf Disco-Schallplatten der 1970er-Jahre auszugleichen (Subbassfrequenzen unter 60 Hz wurden beim Mastering entfernt), integrierte Long einen DBX 100 „Boom Box“ -Subharmonikgenerator in sein System, um aus dem 50 bis 100 Hz Bass der Schallplatten einen Subbass von 25 bis 50 Hz zu synthetisieren. ^{[ 23 ]}

In den späten 1970er Jahren verwendeten Tontechniker in Diskotheken dieselben großen Cerwin-Vega Sensurround-Subwoofer mit gefalteten Hörnern, die auch in Filmen wie „Erdbeben“ zum Einsatz kamen , für ihre Soundanlagen. ^{[ 11 ]} Anfang der 1980er Jahre entwarf Long für den Warehouse Dance Club ein Soundsystem mit „riesigen Subwoofer-Stapeln“, das „tiefe und intensive“ Bassfrequenzen erzeugte, die „durch das System“ und den „ganzen Körper“ wummerten und es den Clubbesuchern ermöglichten, die House-Musik- Mixe der DJs „visuell zu erleben“. ^{[ 24 ]}

In Jamaika begannen Toningenieure für Reggae- Soundsysteme in den 1970er und 1980er Jahren, stark individualisierte Subwoofer-Gehäuse zu entwickeln. Durch das Hinzufügen von Schaumstoff und die Abstimmung der Gehäuse wurde ein „satter und präziser Klang unterhalb von 100 Hz“ erzielt. ^{[ 9 ]} Die Toningenieure, die den charakteristischen, bassbetonten Sound von Beschallungsanlagen entwickelten, gelten als ebenso maßgeblich für den Klang jamaikanischer Musik wie ihre bekannteren Kollegen aus der Musikbranche. ^{[ 25 ]} Die Toningenieure der Stone Love Movement (einer Soundsystem-Crew) modifizierten beispielsweise aus den USA importierte Falthorn-Subwoofer, um einen bassreflexähnlicheren Klang zu erzielen, der den lokalen Klangvorlieben des Dancehall- Publikums entsprach. Die unveränderten Falthorn-Subwoofer klangen nämlich „zu aggressiv“ und „nicht tief genug für jamaikanische Hörer“. ^{[ 9 ]}

In der Sound-System-Kultur gibt es sowohl „tiefe als auch hohe Bassboxen“, die in „turmhohen Stapeln“ in großen LKWs angeliefert und von einem Team von „Box Boys“ aufgebaut werden. Anschließend positioniert und justiert der Toningenieur die Boxen in einem als „String Up“ bekannten Prozess. Ziel ist es, den „Reggae-Sound zu erzeugen, den man förmlich spüren kann, wenn er aus diesen großen Lautsprechern kommt“. ^{[ 26 ]} Sound-System-Crews veranstalten „ Sound Clash “-Wettbewerbe, bei denen jedes Soundsystem aufgebaut wird und die beiden Crews versuchen, sich gegenseitig zu übertreffen, ^{[ 27 ]} sowohl in Bezug auf die Lautstärke als auch auf den erzeugten Bass. ^{[ 28 ]}

In den 1980er-Jahren avancierte das Bose Acoustimass AM-5 zu einem beliebten Subwoofer- und kompakten High-End-Satellitenlautsprechersystem für den Heimgebrauch. ^{[ 30 ]} Steve Feinstein erklärte, dass beim AM-5 für die Konsumenten dieser Zeit das Aussehen „mindestens genauso wichtig, wenn nicht sogar wichtiger als der Klang“ war, da es als „cool“ galt. ^{[ 30 ]} Der Erfolg des AM-5 veranlasste andere Hersteller, ebenfalls Subwoofer-Satellitenlautsprechersysteme auf den Markt zu bringen, darunter die Boston Acoustics Sub Sat 6 und 7 sowie die Cambridge SoundWorks Ensemble-Systeme (von Kloss). ^{[ 30 ]} Diese Systeme zeigten Herstellern und Designern, dass Heimkinosysteme mit einem versteckten Subwoofer für den Massenmarkt „machbar und praktikabel in einem normalen Wohnzimmer“ sein konnten. Trotz Kritik von Audioexperten am AM-5-System, insbesondere an einem fehlenden Bassbereich unter 60 Hz, einer „akustischen Lücke“ im Bereich von 120 bis 200 Hz und einem fehlenden Hochtonbereich über 13 kHz bei den Satellitenlautsprechern, repräsentierte das AM-5-System Anfang der 1990er Jahre 30 % des US-amerikanischen Lautsprechermarktes. ^{[ 30 ]}

In den 1980er Jahren entwickelte Origin Acoustics den ersten Einbau-Subwoofer für Wohnhäuser namens Composer. Er verwendete einen 10-Zoll-Aluminiumtreiber (25,4 cm) und ein mit Schaumstoff ausgekleidetes Gehäuse, das für die direkte Montage an den Wandständern während des Hausbaus konzipiert war. ^{[ 31 ]} Der Frequenzgang des Composer liegt zwischen 30 und 250 Hz. ^{[ 32 ]}

Während Tiefbasslautsprecher in den 1960er- und 1970er-Jahren noch ein exotisches Sammlerstück für Audiophile waren, erfreuten sie sich Mitte der 1990er-Jahre deutlich größerer Beliebtheit und waren in verschiedenen Größen und mit unterschiedlichen Leistungsdaten weit verbreitet. ^{[ 33 ]} Ein Beispiel für den Einsatz von Subwoofern in der Beschallung in den 1990er-Jahren ist der Londoner Club Ministry of Sound, der 1991 eröffnet wurde. Das Soundsystem der Tanzfläche basierte auf Richard Longs Design für die Paradise Garage. Der Club investierte rund 500.000 Pfund in ein Soundsystem mit Martin-Audio-Komponenten in maßgefertigten Gehäusen, darunter zwölf aktive 21-Zoll-Subwoofer mit je 9.500 Watt Leistung, zwölf 18-Zoll-Subwoofer und zwölf Martin-Audio-W8C-Mittel-/Hochtonlautsprecher. ^{[ 34 ]}

Die Popularität der CD ermöglichte es, Aufnahmen mit mehr Tieftonanteilen anzureichern und so eine größere Zielgruppe anzusprechen. ^{[ 19 ]} Heim-Subwoofer gewannen an Beliebtheit, da sie sich leicht in bestehende Multimedia-Lautsprechersysteme integrieren und unauffällig positionieren oder verstecken ließen. ^{[ 35 ]}

Damon Krukowski veröffentlichte 2015 im Pitchfork -Magazin einen Artikel mit dem Titel „Drop the Bass: A Case Against Subwoofers“, basierend auf seinen Erfahrungen mit dem Galaxie 500. Er argumentiert, dass diese wuchtigen Subwoofer, insbesondere bei akustischen Musikgenres, das Hörerlebnis beeinträchtigen, indem sie die Klarheit der tiefen Frequenzen mindern. ^{[ 36 ]} Ebenfalls 2015 erklärte John Hunter von REL Acoustics, dass Audiophile oft ein zwiespältiges Verhältnis zu Subwoofern hätten, da die meisten Modelle eine minderwertige, minderwertige Klangqualität aufwiesen und unsachgemäß eingesetzt würden, ohne den Bass nahtlos zu integrieren. ^{[ 37 ]}

Im Jahr 2018 verfügten einige Soundsysteme für elektronische Tanzmusik (EDM) in Veranstaltungsorten, die Hardcore-Bass spielen, über mehrere Subwoofer-Arrays, um den oberen Bassbereich ( 80–100 Hz ), den mittleren Bassbereich ( 40–80 Hz ) und den „ Subbass “ ( 20–40 Hz ) abzudecken. ^{[ 9 ]}

Lautsprecher- und Gehäusedesign

Subwoofer verwenden Lautsprechertreiber ( Woofer ) mit einem Durchmesser zwischen 8 Zoll (20 cm) und 21 Zoll (53 cm). Einige wenige Subwoofer nutzen größere Treiber, und es wurden sogar Prototypen mit einem Durchmesser von bis zu 60 Zoll (152 cm) gefertigt. ^{[ 38 ]} Im kleineren Bereich kommen Subwoofer-Treiber mit nur 4 Zoll (10 cm) zum Einsatz. Solche kleinen Treiber werden typischerweise in kleinen Computerlautsprechersystemen und kompakten Heimkino-Subwoofergehäusen verwendet. Die Größe des Treibers und die Anzahl der Treiber in einem Gehäuse hängen von der Konstruktion des Lautsprechergehäuses , dessen Größe, dem gewünschten Schalldruckpegel, der angestrebten tiefsten Frequenz und dem zulässigen Verzerrungsgrad ab. Die gängigsten Subwoofer-Treibergrößen für die Beschallung in Clubs, Raves und Pop-/Rockkonzerten sind 10-, 12-, 15- und 18-Zoll-Modelle (25 cm, 30 cm, 38 cm bzw. 45 cm). Die größten verfügbaren Subwoofer mit 21 Zoll (53 cm) Durchmesser sind seltener anzutreffen.

Der Referenzwirkungsgrad eines Lautsprechersystems in seinem Durchlassbereich wird wie folgt angegeben: ^{[ 39 ] [ 40 ] [ 41 ] [ 42 ]}

${\displaystyle \eta _{0}={\frac {4\pi ^{2}}{c^{3}}}\cdot {\frac {f_{s}^{3}V_{as}}{Q_{es}}}}$

Hierbei ist die Schallgeschwindigkeit in Luft, und die Variablen sind die Thiele/Small- Parameter: ist die Resonanzfrequenz des Treibers, ist das Luftvolumen mit der gleichen akustischen Nachgiebigkeit wie die Treiberaufhängung, und ist der Treiber bei Berücksichtigung des elektrischen Gleichstromwiderstands der Treiberschwingspule. Tiefe Tieftonwiedergabe ist ein häufiges Ziel für Subwoofer, und kleine Gehäusevolumina sind ebenfalls wünschenswert, um Platz zu sparen und die Größe für einen einfacheren Transport zu reduzieren (bei Beschallungs- und DJ-Subwoofern). Hofmanns „Eisernes Gesetz“ erfordert daher unter diesen Bedingungen einen geringen Wirkungsgrad, und tatsächlich benötigen die meisten Subwoofer eine beträchtliche Leistung, viel mehr als andere einzelne Treiber. ${\displaystyle c}$${\displaystyle f_{s}}$${\displaystyle V_{as}}$${\displaystyle Q_{es}}$${\displaystyle Q}$${\displaystyle f_{s}}$

So ist beispielsweise bei einem geschlossenen Lautsprechersystem das Gehäusevolumen, das für eine bestimmte Gesamtleistung des Systems erforderlich ist , proportional zu : ^{[ 40 ]}${\displaystyle V_{ab}}$${\displaystyle Q}$${\displaystyle Q_{tc}}$${\displaystyle V_{as}}$

${\displaystyle V_{ab}={\frac {V_{as}}{\alpha }}}$

Dabei ist das System-Compliance-Verhältnis gegeben durch das Verhältnis der Treiber-Compliance zur Gehäuse-Compliance, das wie folgt geschrieben werden kann: ^{[ 43 ]}${\displaystyle \alpha }$

${\displaystyle \alpha ={\frac {Q_{tc}^{2}}{Q_{ts}^{2}}}-1={\frac {f_{c}^{2}}{f_{s}^{2}}}-1}$

Wo liegt die Resonanzfrequenz des Systems? ${\displaystyle f_{c}}$

Daher führt eine Verringerung des Gehäusevolumens (d. h. ein kleineres Lautsprechergehäuse) zu einer geringeren Effizienz des Subwoofers. Die normierte Halbwertsfrequenz eines geschlossenen Lautsprechersystems ist gegeben durch: ^{[ 43 ]}${\displaystyle f_{3}}$

${\displaystyle f_{3}/f_{c}=\left[{\frac {(1/Q_{tc}^{2}-2)+{\sqrt {(1/Q_{tc}^{2}-2)^{2}+4}}}{2}}\right]^{1/2}}$

Hierbei stellen wir fest, dass wenn , dann . ${\displaystyle Q_{tc}=1/{\sqrt {2}}\approx 0.7071}$${\displaystyle f_{3}=f_{c}}$

Da der Wirkungsgrad proportional zur Leistung ist , führen bereits kleine Verbesserungen der Tieftonwiedergabe bei gleichem Treiber und Gehäusevolumen zu erheblichen Wirkungsgradverlusten. Aus diesen Gründen sind Subwoofer typischerweise sehr ineffizient bei der Umwandlung von elektrischer in Schallenergie. Diese Kombination von Faktoren erklärt den höheren Leistungsbedarf des Verstärkers für Subwoofer und die Notwendigkeit einer höheren Belastbarkeit der Subwoofer-Treiber. Um den Wirkungsgrad des Treiber-/Gehäusesystems zu erhöhen und so den Leistungsbedarf des Verstärkers zu reduzieren, werden häufig Gehäusevarianten (z. B. Bassreflexsysteme mit einem Port im Gehäuse) verwendet. Bassreflex-Lautsprechersysteme erreichen einen maximalen theoretischen Wirkungsgrad, der 2,9 dB höher ist als der von geschlossenen Systemen. ^{[ 44 ]}${\displaystyle f_{s}^{3}}$

Subwoofer werden typischerweise durch den Einbau eines oder mehrerer Tieftöner in ein Gehäuse aus mitteldichter Faserplatte (MDF), OSB-Platte, Sperrholz, Glasfaser, Aluminium oder anderen steifen Materialien hergestellt. Aufgrund des hohen Luftdrucks, den sie im Gehäuse erzeugen, benötigen Subwoofer-Gehäuse oft eine interne Verstrebung, um die entstehenden Kräfte zu verteilen. ^{[ 45 ]}

Subwoofer wurden mit verschiedenen Gehäusekonzepten entwickelt: Bassreflex (mit Port oder Öffnung), mit einem Subwoofer und einem oder mehreren Passivmembranen im Gehäuse, geschlossene Schallwand, unendliche Schallwand , Horn , Tapped Horn , Transmissionline und Bandpass . Jeder Gehäusetyp hat Vor- und Nachteile hinsichtlich Wirkungsgrad, Basswiedergabe, Gehäusegröße, Verzerrung und Kosten. ^{[ 45 ]}

Mehrere Gehäusetypen können sogar in einem einzigen Design kombiniert werden, wie beispielsweise im Bereich Computer-Audio beim Subwoofer-Design des Labtec LCS-2424 (später von Logitech übernommen und für deren Z340/Z540/Z640/Z3/Z4 verwendet), bei dem es sich um ein (primitives) passives Radiator-Bandpassgehäuse mit einer Bassreflex-Trennkammer handelt. ^{[ 45 ]}

Obwohl es sich nicht unbedingt um einen Gehäusetyp handelt, wurde die isobare (z. B. Push-Pull-) Kopplung zweier Treiber gelegentlich in Subwoofern für Computer ^{[ 45 ]} , Heimkino ^{[ 46 ]} und Beschallungssysteme ^{[ 47 ]} sowie in DIY-Versionen für Automobilanwendungen eingesetzt, um für ihre Größe relativ tiefe Bässe zu erzielen. Seit den 2010er Jahren werden eigenständige, „isobarisch-ähnliche“ Treiberbaugruppen hergestellt. ^{[ 48 ] [ 49 ] [ 50 ]}

Die kleinsten Subwoofer sind typischerweise für Desktop-Multimediasysteme konzipiert. Die größten gängigen Subwoofergehäuse werden für Beschallungsanlagen in Konzertsälen oder Clubs verwendet. Ein Beispiel für ein großes Konzert-Subwoofergehäuse ist das Electro-Voice MT-4 „Bass Cube“-System aus den 1980er-Jahren mit vier 45-cm-Treibern (18 Zoll). Ein Beispiel für einen Subwoofer mit Basshorn ist der Bassmaxx B-Two, bei dem ein 45-cm-Treiber (18 Zoll) auf einem 3,4 m langen, gefalteten Horn montiert ist. ^{[ 51 ]} Subwoofer mit gefaltetem Horn können in der Regel einen tieferen Frequenzbereich mit höherer Effizienz erzeugen als derselbe Treiber in einem Gehäuse ohne Horn. ^{[ 51 ]} Allerdings sind Gehäuse mit gefaltetem Horn in der Regel größer und schwerer als nach vorne abstrahlende Gehäuse, weshalb sie seltener eingesetzt werden. Einige experimentelle, fest installierte Subwooferhörner wurden aus Ziegeln und Beton konstruiert, um ein sehr langes Horn zu erzeugen, das eine sehr tiefe Subbass-Erweiterung ermöglicht. ^{[ 52 ]}

Die Ausgangsleistung eines Subwoofers lässt sich durch Vergrößerung der Membranfläche oder des Membranhubs steigern. Da große Treiber unerwünscht große Gehäuse erfordern, weisen die meisten Subwoofer-Treiber einen großen Hub auf. Leider führt ein hoher Hub bei hohen Leistungspegeln bei elektrodynamischen Treibern (der gängigsten Bauart) tendenziell zu stärkeren Verzerrungen durch inhärente mechanische und magnetische Effekte. ^{[ 53 ]} Der Konflikt zwischen den verschiedenen Zielen lässt sich nie vollständig lösen; Subwoofer-Designs erfordern zwangsläufig Kompromisse. Hofmanns Eisernes Gesetz (der Wirkungsgrad eines Tieftönersystems ist direkt proportional zu seinem Gehäusevolumen und zur dritten Potenz seiner Grenzfrequenz, d. h. wie tief es spielen kann) gilt für Subwoofer genauso wie für alle Lautsprecher. ^{[ 53 ]} Ein Subwoofer-Gehäuseentwickler, der auf besonders tiefe Bässe abzielt, wird daher wahrscheinlich ein großes Gehäuse in Betracht ziehen müssen; ein Subwoofer-Gehäuseentwickler, der ein möglichst kleines Gehäuse (für einen einfacheren Transport) entwickeln soll, muss Abstriche bei der maximalen Tieftonwiedergabe machen. ^{[ 53 ]}

Die Frequenzgangangabe eines Lautsprechers beschreibt den Bereich der Frequenzen oder Töne, die ein Lautsprecher wiedergeben kann, gemessen in Hertz (Hz). ^{[ 54 ]} Der typische Frequenzbereich eines Subwoofers liegt zwischen 20 und 200 Hz . ^{[ 1 ]} Subwoofer in professionellen Konzertbeschallungsanlagen arbeiten typischerweise unter 100 Hz , ^{[ 2 ]} und THX -zertifizierte Systeme unter 80 Hz . ^{[ 3 ]} Subwoofer unterscheiden sich hinsichtlich des von ihnen wiedergegebenen Tonumfangs, abhängig von verschiedenen Faktoren wie der Gehäusegröße sowie der Konstruktion und dem Design von Gehäuse und Treiber(n). Die Aussagekraft der Frequenzgangangaben hängt maßgeblich von der zugehörigen Amplitudenmessung ab – Messungen mit einer größeren Amplitudentoleranz ergeben einen breiteren Frequenzgang für jeden Lautsprecher. Das JBL 4688 TCB Subwoofer-System, ein mittlerweile nicht mehr erhältliches System, das für Kinos entwickelt wurde, wies beispielsweise einen Frequenzgang von 23–350 Hz bei einer Messung innerhalb einer 10-Dezibel-Grenze (0 dB bis −10 dB) und einen schmaleren Frequenzgang von 28–120 Hz bei einer Messung innerhalb einer 6-Dezibel-Grenze (±3 dB) auf. ^{[ 55 ]}

Subwoofer unterscheiden sich auch hinsichtlich des erreichbaren Schalldruckpegels und der Verzerrungen in ihrem Frequenzbereich. Einige Subwoofer, wie beispielsweise der Abyss von MartinLogan , können Frequenzen bis hinunter zu etwa 18 Hz (was in etwa der Tonhöhe der tiefsten dröhnenden Töne einer großen Orgel mit 9,8 m langen 16-Hz-Basspfeifen entspricht) bis 100 Hz (±3 dB) wiedergeben. Obwohl der Abyss-Subwoofer bis 18 Hz herunterreicht , liegen seine unterste Frequenz und sein maximaler Schalldruckpegel (bei einer Verzerrungsgrenze von 10 %) bei 35,5 Hz bzw. 79,8 dB in 2 Metern Entfernung . ^{[ 56 ]} Daher sollte man bei der Auswahl eines Subwoofers nicht nur den tiefsten wiederholbaren Ton berücksichtigen.

Aktive Subwoofer verfügen über eigene Verstärker im Gehäuse. Einige bieten zudem eine benutzerdefinierte Klangregelung , mit der die Wiedergabe bestimmter Frequenzen verstärkt oder abgesenkt werden kann. Diese reicht von einem einfachen „Boost“-Schalter bis hin zu vollparametrischen Equalizern für eine detaillierte Lautsprecher- und Raumkorrektur. Manche Systeme werden sogar mit einem kalibrierten Mikrofon geliefert, um den Frequenzgang des Subwoofers im Raum zu messen. So kann der automatische Equalizer die Kombination aus Subwoofer, Subwoofer-Position und Raumcharakteristik optimieren, um Raummoden zu minimieren und die Tieftonwiedergabe zu verbessern.

Passive Subwoofer bestehen aus einem Subwoofer-Treiber und einem Gehäuse, jedoch ohne Verstärker. Sie verfügen mitunter über interne passive Frequenzweichen, deren Filterfrequenz werkseitig festgelegt wird. Diese werden üblicherweise mit Endstufen von Drittanbietern verwendet und beziehen ihre Eingangssignale von aktiven Frequenzweichen, die zuvor in der Signalkette angeordnet sind. Preisgünstige Heimkino- Komplettsysteme (HTIB) enthalten oft ein passives Subwoofer-Gehäuse, das vom Mehrkanalverstärker verstärkt wird. Obwohl passive Subwoofer in High-End-Heimkinosystemen selten zum Einsatz kommen, ist dieses Bauelement in der professionellen Tontechnik weiterhin verbreitet. ^{[ 57 ]}

Die Entzerrung dient zur Anpassung des Frequenzgangs eines Subwoofersystems im Raum. ^{[ 58 ]} Entwickler aktiver Subwoofer integrieren mitunter eine Korrekturentzerrung, um bekannte Leistungsmängel auszugleichen (z. B. einen steileren als gewünschten Abfall im Tieftonbereich ) . Viele Verstärker verfügen zudem über einen einstellbaren Tiefpassfilter, der verhindert, dass unerwünschte höhere Frequenzen den Subwoofer-Treiber erreichen. Sind beispielsweise die Hauptlautsprecher des Hörers bis 100 Hz nutzbar , kann der Subwoofer-Filter so eingestellt werden, dass der Subwoofer nur unterhalb von 100 Hz arbeitet . ^{[ 3 ]} Typische Filter weisen Überlappungen in den Frequenzbereichen auf; für Subwoofer wird im Allgemeinen ein steiler Tiefpassfilter 4. Ordnung mit 24 dB/Oktave empfohlen, um den Überlappungsbereich zu minimieren. Der Filterbereich kann außerdem einen Hochpassfilter für Infraschall- oder Subsonic-Frequenzen enthalten, der verhindert, dass der Subwoofer-Treiber Frequenzen unterhalb seiner sicheren Grenzfrequenz wiedergibt. Die Einstellung eines Infraschallfilters ist bei Bassreflex-Subwoofergehäusen wichtig, da die Bassreflexkonstruktion bei Frequenzen unterhalb der Resonanzfrequenz des Bassreflexrohrs zu einer Überauslenkung der Membran führen kann. Dies kann Verzerrungen verursachen und den Subwoofer-Treiber beschädigen. Beispielsweise kann es bei einem auf 30 Hz abgestimmten Bassreflex-Subwoofer sinnvoll sein, Frequenzen unterhalb der Resonanzfrequenz, also unter 30 Hz , herauszufiltern .

Einige Systeme verwenden parametrische Entzerrung, um Unregelmäßigkeiten im Frequenzgang des Raumes auszugleichen. ^{[ 59 ]} Oftmals lässt sich durch Entzerrung kein linearer Frequenzgang an allen Hörpositionen erzielen, was unter anderem an den Resonanzmustern (d. h. stehenden Wellen ) bei niedrigen Frequenzen in nahezu allen Räumen liegt. Eine sorgfältige Positionierung des Subwoofers im Raum kann ebenfalls zu einem lineareren Frequenzgang beitragen. ^{[ 60 ]} Mehrere Subwoofer können einen lineareren Gesamtfrequenzgang erreichen, da sie oft so angeordnet werden können, dass sie die Raummoden gleichmäßiger anregen als ein einzelner Subwoofer, wodurch die Entzerrung effektiver wirkt. ^{[ 61 ]}

Die Änderung der relativen Phase des Subwoofers im Verhältnis zu den Tieftönern anderer Lautsprecher kann unerwünschte destruktive akustische Interferenzen im Frequenzbereich, der sowohl vom Subwoofer als auch von den Hauptlautsprechern abgedeckt wird, minimieren, muss dies aber nicht. Es ist möglich, dass dies nicht bei allen Frequenzen hilft und sogar weitere Probleme mit dem Frequenzgang verursachen kann. Dennoch wird diese Option in der Regel als Einstellmöglichkeit für Subwoofer-Verstärker angeboten. ^{[ 62 ]} Phasensteuerschaltungen können einfache Polaritätsumkehrschalter oder komplexere, stufenlos regelbare Schaltungen sein.

Phasenregelschaltungen mit stufenloser Phasensteuerung sind in Subwoofer-Verstärkern weit verbreitet und finden sich auch in Frequenzweichen sowie in Elektronik - Bastelprojekten. ^{[ 63 ] [ 64 ] [ 65 ] [ 66 ] [ 67 ]} Die Phasenregelung ermöglicht es dem Hörer, die Ankunftszeit der Subwoofer-Schallwellen relativ zu den entsprechenden Frequenzen der Hauptlautsprecher (d. h. am und um den Übergangspunkt zum Subwoofer) zu verändern. Ein ähnlicher Effekt lässt sich mit der Laufzeitregelung vieler Heimkino-Receiver erzielen. Die in vielen Subwoofer-Verstärkern vorhandene Phasenregelung ist in Wirklichkeit ein Polaritätsumkehrschalter. ^{[ 68 ]} Sie erlaubt es dem Benutzer, die Polarität des Subwoofers relativ zum Eingangssignal umzukehren. Mit dieser Art der Steuerung kann der Subwoofer entweder phasengleich mit dem Quellsignal oder um 180 Grad phasenverschoben sein.

Die Phase des Subwoofers kann weiterhin verändert werden, indem der Subwoofer näher an die Hörposition heran oder weiter von ihr entfernt positioniert wird; dies ist jedoch nicht immer praktikabel.

Einige aktive Subwoofer nutzen einen Servo-Feedback-Mechanismus, der auf der Membranbewegung basiert und das an die Schwingspule gesendete Signal modifiziert. Das Servo-Feedback-Signal wird durch Vergleich des Eingangssignals des Verstärkers mit der tatsächlichen Membranbewegung erzeugt. ^{[ 69 ]} Üblicherweise wird das Feedback-Signal durch wenige Windungen der an der Membran befestigten Schwingspule oder einen auf der Membran selbst angebrachten Mikrochip- Beschleunigungssensor erzeugt. ^{[ 70 ] [ 71 ]} Ein Vorteil eines gut implementierten Servo-Subwoofer-Designs ist die geringere Verzerrung, die kleinere Gehäusegrößen ermöglicht. ^{[ 72 ]} Die Hauptnachteile sind die Kosten und die Komplexität. ^{[ 73 ]}

Servogesteuerte Subwoofer sind nicht mit den ServoDrive-Subwoofern von Tom Danley zu verwechseln . Deren primärer Mechanismus der Klangwiedergabe verzichtet auf die übliche Kombination aus Schwingspule und Magnet und nutzt stattdessen einen schnelllaufenden, riemengetriebenen Servomotor . ^{[ 74 ]} Das ServoDrive-Design erhöht die Ausgangsleistung, reduziert harmonische Verzerrungen und eliminiert nahezu vollständig die Leistungskompression – den Leistungsverlust des Lautsprechers, der durch die Erhöhung der Schwingspulenimpedanz aufgrund von Überhitzung entsteht. Diese Eigenschaft ermöglicht einen Betrieb mit hoher Leistung über längere Zeiträume. ^{[ 75 ] [ 76 ] [ 77 ]} Intersonics wurde 1986 für sein ServoDrive Loudspeaker (SDL)-Design und 1990 für das Modell Bass Tech 7 für einen TEC Award nominiert. ^{[ 78 ] [ 79 ]}

Der Einsatz eines Subwoofers erweitert die Basswiedergabe der Hauptlautsprecher und ermöglicht deren kompaktere Bauweise, ohne die Tieftonwiedergabe zu beeinträchtigen. Bei herkömmlichen Musikaufnahmen bietet ein Subwoofer nicht zwangsläufig eine bessere Basswiedergabe als große Lautsprecher, da diese typischerweise wenig Tieftonanteile enthalten. Es gibt jedoch Aufnahmen mit einem hohen Tieftonanteil, die die meisten herkömmlichen Lautsprecher ohne Subwoofer nicht wiedergeben können, insbesondere bei hohen Lautstärken. Beispiele hierfür sind Orgelmusik mit 9,75 Meter langen Basspfeifen ( 16 Hz ), sehr große Basstrommeln in Sinfonieorchesteraufnahmen und elektronische Musik mit extrem tiefen Synthesizer- Basspassagen, wie etwa Bass-Tests oder Bass-Songs.

Ausreichend tiefe Frequenzen sind für das menschliche Gehör schwer zu orten . Daher verfügen viele Stereo- und Mehrkanal-Audiosysteme nur über einen Subwoofer-Kanal. Ein einzelner Subwoofer kann zudem außerhalb der Mitte platziert werden, ohne die wahrgenommene Klangbühne zu beeinträchtigen, da der von ihm erzeugte Klang schwer zu lokalisieren ist. In Systemen mit Subwoofer werden häufig kleine Hauptlautsprecher verwendet (zwei für Stereo und fünf oder mehr für Surround-Sound oder Filmton) und der Subwoofer an anderer Stelle versteckt (z. B. hinter Möbeln oder unter einem Tisch) oder als Ergänzung zu einem vorhandenen Lautsprecher, um diesen vor den tiefen, den Tieftöner beschädigenden Frequenzen bei hohen Lautstärken zu schützen. Dieser Effekt ist nur möglich, wenn der Subwoofer auf sehr tiefe Frequenzen beschränkt ist, üblicherweise auf 100 Hz und darunter. Bei noch niedrigeren Maximalfrequenzen ist die Lokalisierung noch schwieriger. Höhere obere Grenzfrequenzen für den Subwoofer (z. B. 120 Hz ) sind deutlich besser lokalisierbar, wodurch ein einzelner Subwoofer unpraktisch wird. Heimkinosysteme verwenden typischerweise einen Subwoofer (die „1“ in 5.1-Surround-Sound ). Um jedoch die Bassverteilung in einem Raum mit mehreren Sitzplätzen zu verbessern und Auslöschungen durch gedämpfte Basswiedergabe zu vermeiden, verwenden manche Heimkino-Enthusiasten 5.2-, 7.2- oder 9.2-Kanal-Surround-Sound-Systeme mit zwei Subwoofern im selben Raum. ^{[ 80 ]}

Manche Nutzer verwenden zusätzlich einen Subwoofer, weil sie einen besonders tiefen Bass wünschen, der sogar über den der Originalaufnahme hinausgeht, wie beispielsweise bei House-Musik- Fans. Subwoofer können daher Teil eines Pakets mit Satellitenlautsprechern sein, separat erworben werden oder in das Gehäuse eines herkömmlichen Lautsprechersystems integriert sein. So verfügen beispielsweise einige Standlautsprecher über einen Subwoofer-Treiber im unteren Teil des Gehäuses. Die räumliche Trennung von Subwoofer und Satellitenlautsprechern ermöglicht nicht nur eine unauffällige Platzierung, sondern ist auch wichtig, da Subbassfrequenzen besonders empfindlich auf die Raumakustik reagieren (aufgrund von Raumresonanzen und Nachhall). Daher ist der optimale Standort für den Subwoofer in der Regel nicht derselbe wie für die Satellitenlautsprecher.

Hochwertige Heimkinoanlagen und Enthusiasten können die Tieftonwiedergabe durch den Einsatz von zwei oder mehr externen Subwoofern weiter optimieren. ^{[ 81 ]} Zwei im Raum verteilte Subwoofer gewährleisten eine gleichmäßige Bassverteilung, reduzieren die Lokalisierung des Subwoofers und erzeugen einen spürbaren Tieftondruck im Raum, ähnlich wie im Kino. ^{[ 82 ]}

Für optimale Effizienz und beste Kopplung an das Raumluftvolumen können Subwoofer in einer Ecke des Raumes, fernab von großen Raumöffnungen und näher am Zuhörer, platziert werden. Dies ist möglich, da tiefe Bassfrequenzen eine lange Wellenlänge besitzen ; daher gibt es kaum einen Unterschied zwischen den Informationen, die das linke und rechte Ohr des Zuhörers erreichen, und sie lassen sich somit nicht präzise orten. Alle Tieftoninformationen werden an den Subwoofer gesendet. Sofern die Tonspuren nicht sorgfältig für einen einzelnen Subwoofer-Kanal abgemischt wurden, kann es jedoch zu Auslöschungen tiefer Frequenzen kommen, wenn die Bassinformationen der Lautsprecher verschiedener Kanäle phasenverschoben sind.

Die physisch getrennte Anordnung von Subwoofer und Satellitenlautsprechern, bestehend aus kleinen Satellitenlautsprechern und einem großen Subwoofer-Gehäuse, das hinter Möbeln versteckt werden kann, wurde durch Multimedia-Lautsprechersysteme wie beispielsweise die Bose Acoustimass Home Entertainment Systems , die Polk Audio RM2008-Serie und die Klipsch Audio Technologies ProMedia sowie viele andere populär. ^{[ 83 ] [ 84 ]}

Preisgünstige Heimkino-Komplettsysteme werben mit ihrer Integration und Einfachheit. Gerade bei solchen Systemen und Ghettoblastern ist der Einbau eines Subwoofers jedoch oft nicht mehr als ein Marketinginstrument. Es ist unwahrscheinlich, dass ein kleiner Tieftöner in einem billig gefertigten, kompakten Kunststoffgehäuse eine bessere Basswiedergabe bietet als gut konstruierte, konventionelle (und in der Regel größere) Lautsprecher in einem Gehäuse aus Sperrholz oder MDF. Die bloße Verwendung des Begriffs „Subwoofer“ ist keine Garantie für eine gute oder erweiterte Basswiedergabe. Viele Multimedia-Subwoofer wären als „Mitteltöner“ (80 bis 200 Hz ) treffender zu bezeichnen, da sie zu klein sind, um tiefe Bässe im typischen Bereich von 20 bis 100 Hz wiederzugeben . ^{[ 85 ]}

Schlecht konzipierte Systeme überlassen oft alle Frequenzen unterhalb von etwa 120 Hz (oder sogar darüber) dem Subwoofer. Das bedeutet, dass der Subwoofer Frequenzen verarbeitet, die das Ohr zur Schallquellenortung nutzt, was einen unerwünschten „Ortungseffekt“ des Subwoofers zur Folge hat. Dies liegt meist an ungeeigneten Frequenzweichen (zu hohe Trennfrequenz oder zu geringe Flankensteilheit), die in vielen Computer- und Heimkinoanlagen verwendet werden. Auch Strömungsgeräusche im Bassreflexrohr ^{[ 86 ]} und die typischerweise hohen harmonischen Verzerrungen im Subwoofer-Design ^{[ 87 ]} tragen zur Ortung bei. Einzeln verkaufte Heim-Subwoofer verfügen in der Regel über eine Frequenzweiche, um die Integration in ein bestehendes System zu erleichtern.

Aufgrund des begrenzten Platzes im Fahrgastraum eignen sich Autos nicht gut für den Einbau von Subwoofern im Auto. In den meisten Fällen ist es nicht möglich, so große Lautsprecher und Gehäuse in Türen oder Armaturenbrett unterzubringen, weshalb Subwoofer im Kofferraum oder auf der Rückbank installiert werden. Dies war ein wichtiger Grund für die Beliebtheit von Subwoofern bei Jugendlichen. Ein Fahrzeug mit einem System aus leistungsstarken Subwoofern war für den Besitzer einerseits ein Statussymbol, andererseits aber auch eine Belästigung für andere Verkehrsteilnehmer. ^{[ 88 ]} Manche Car-Audio- Enthusiasten wetteifern darum, im Fahrzeuginnenraum extrem hohe Schalldruckpegel zu erreichen – manchmal sogar gefährlich hohe. Anfang der 1980er-Jahre waren Schalldruckpegel zwischen 130 und 150 Dezibel üblich. In den 1990er-Jahren wurde die 170-Dezibel-Marke durchbrochen. Heute sind Werte über 180 Dezibel bei Schalldruckwettbewerben keine Seltenheit. ^{[ 89 ]} Die „SPL-Kriege“ haben Subwoofern im Allgemeinen viel Aufmerksamkeit verschafft, subjektive Wettbewerbe in der Klangqualität („SQ“) haben jedoch nicht die gleiche Popularität erlangt. Fahrzeuge mit Höchst-SPL-Werten sind nicht in der Lage, normale Musik abzuspielen oder überhaupt normal zu fahren, da sie ausschließlich für den Wettbewerb konzipiert sind. Viele Subwoofer, die nicht für den Wettbewerb entwickelt wurden, können aufgrund des geringen Volumens eines typischen Fahrzeuginnenraums ebenfalls hohe Lautstärken erzeugen. Hohe Schallpegel können bei längerer Einwirkung zu Hörverlust und Tinnitus führen. ^{[ 90 ]}

In den 2000er Jahren brachten mehrere Hersteller von Auto-Audio-Systemen Subwoofer mit nicht-kreisförmigen Gehäusen auf den Markt, darunter Boston Acoustic, Kicker, Sony, Bazooka und X-Tant. Andere große Hersteller wie Rockford Fosgate folgten diesem Beispiel nicht, da nicht-kreisförmige Subwoofer-Gehäuse typischerweise mit Verzerrungen einhergehen. ^{[ 91 ] [ 92 ]} Bei beengten Platzverhältnissen bieten sie eine größere Membranfläche und – unter sonst gleichen Bedingungen – eine höhere maximale Ausgangsleistung. Ein wichtiger Faktor in der Diskussion um „eckige vs. runde Subwoofer“ ist das verwendete Gehäuse. In einem geschlossenen Gehäuse wird die maximale Auslenkung durch … bestimmt.

${\displaystyle V_{\mathrm {d} }=x_{\mathrm {max} }\times S_{\mathrm {d} }}$

Wo

• ${\displaystyle V_{\mathrm {d} }}$ist das Verdrängungsvolumen (in m³ ⁾ .
• ${\displaystyle x_{\mathrm {max} }}$ist der Betrag der linearen Auslenkung, zu der der Lautsprecher mechanisch fähig ist (in m).
• ${\displaystyle S_{\mathrm {d} }}$ist die Membranfläche des Subwoofers (in m² ⁾ .

Dies sind einige der Thiele/Small -Parameter, die entweder gemessen oder anhand der Treiberspezifikationen ermittelt werden können.

Nach der Einführung von Sensurround begannen Kinobetreiber , fest installierte Subwoofersysteme einzubauen. Dolby Stereo 70 mm Six Track war ein 1976 eingeführtes Sechskanal-Filmtonformat, das zwei Subwooferkanäle für die Stereowiedergabe tiefer Frequenzen nutzte. 1981 brachte Altec mit dem 8182 ein spezielles Kino-Subwoofermodell auf den Markt, das auf etwa 20 Hz abgestimmt war . Ab 1983 quantifizierte die THX- Zertifizierung des Kinoklangerlebnisses die Parameter für guten Filmton, darunter Anforderungen an die Subwoofer-Leistung und eine ausreichende Abschirmung gegen Außengeräusche, damit diese das Hörerlebnis nicht beeinträchtigten. ^{[ 93 ]} Dies half Multiplex-Kinobetreibern, Richtlinien für die Abschirmung der einzelnen Kinosäle von den Nachbarsälen zu entwickeln, obwohl lautere Subwoofer dies zunehmend erschwerten. Anfang der 1990er-Jahre erschienen spezielle Kino-Subwoofermodelle von JBL , Electro-Voice , Eastern Acoustic Works , Kintek, Meyer Sound Laboratories und BGW Systems . Im Jahr 1992 integrierte Dolby Digital in sein Sechs-Kanal-Filmtonformat einen einzelnen LFE-Kanal, den „Punkt eins“ in 5.1-Surround-Sound-Systemen.

Tom Horral, ein Akustiker aus Boston, macht Subwoofer für die Beschwerden über die zu hohe Lautstärke moderner Filme verantwortlich. Er sagt, dass die Tonpegel in Filmen vor der Einführung von Subwoofern, die laute und relativ verzerrungsfreie Bässe ermöglichten, durch Verzerrungen in weniger leistungsfähigen Systemen bei niedrigen Frequenzen und hohen Pegeln begrenzt waren. ^{[ 94 ]}

Professionelle Audio-Subwoofer, die bei Rockkonzerten in Stadien, DJ-Auftritten in Clubs (z. B. für elektronische Tanzmusik ) und ähnlichen Veranstaltungen eingesetzt werden, müssen sehr hohe Basspegel bei sehr tiefen Frequenzen und geringer Verzerrung liefern können. Dies spiegelt sich in den Designvorgaben wider, die in den 2010er-Jahren für Subwoofer-Anwendungen in Beschallungsanlagen, PA -Systemen, Clubanlagen und Konzertanlagen galten. Cerwin-Vega erklärt, dass die Ergänzung eines bestehenden Fullrange-Lautsprechersystems durch einen Subwoofer vorteilhaft ist, da er die tiefsten Frequenzen von den Hauptlautsprechern (Fullrange-Lautsprechern) verlagert und so die Belastung der Hauptlautsprecher deutlich reduziert. Dadurch arbeiten die Hauptlautsprecher effizienter und können höhere Lautstärken erreichen. ^{[ 95 ]} Ein weiteres Argument für den Einsatz von Subwoofer-Gehäusen ist, dass diese die Klangklarheit und die wahrgenommene Lautstärke eines gesamten PA-Systems erhöhen können, selbst wenn der Schalldruckpegel (SPL) nicht tatsächlich ansteigt. ^{[ 96 ]} Sound on Sound gibt an, dass das Hinzufügen eines Subwoofer-Gehäuses zu einem Fullrange-System die Membranauslenkung verringert und somit Verzerrungen reduziert, was zu einem insgesamt klareren Klang führt. ^{[ 97 ]}

Anwendungen im privaten Bereich (z. B. zu Hause) stellen aufgrund des deutlich kleineren Hörraums und der geringeren Lautstärke wesentlich geringere Anforderungen. Subwoofer sind in professionellen Beschallungsanlagen wie Live-Konzerten, Kirchen, Clubs und Freizeitparks mittlerweile fast Standard. Kinos, die nach dem THX- Standard zertifiziert sind, verwenden stets leistungsstarke Subwoofer. Für manche professionelle Anwendungen werden Subwoofer benötigt, die für sehr hohe Lautstärken ausgelegt sind und mehrere 12-, 15-, 18- oder 21-Zoll-Treiber (30 cm, 40 cm, 45 cm bzw. 53 cm) verwenden. Gelegentlich kommen auch kleinere Treiber mit nur 10 Zoll (25 cm) zum Einsatz, üblicherweise in Horngehäusen.

Die Anzahl der in einem Konzert eingesetzten Subwoofer hängt von verschiedenen Faktoren ab, darunter die Größe des Veranstaltungsortes, ob es sich um eine Indoor- oder Open-Air-Veranstaltung handelt, der Anteil tiefer Frequenzen im Sound der Band, die gewünschte Lautstärke und die Bauart der Subwoofer (z. B. Direktstrahler oder Hornlautsprecher). Ein kleines Café benötigt möglicherweise nur einen einzigen 10-Zoll-Subwoofer, um den Bass der Fullrange-Lautsprecher zu ergänzen. Eine kleine Bar verwendet eventuell ein oder zwei 15-Zoll-Subwoofer (40 cm). Ein großer Club kann vier oder fünf 18-Zoll-Subwoofer (45 cm) oder mehr in einer Reihe aufstellen. In den größten Stadien werden unter Umständen sehr viele Subwoofer eingesetzt. Beispielsweise wurden bei der U2 360°-Tour 2009–2010 24 Clair Brothers BT-218 Subwoofer (zwei 18-Zoll-Gehäuse mit 45 cm Durchmesser) am Rand der zentralen kreisförmigen Bühne und 72 proprietäre Clair Brothers Cardioid-Subwoofer S4 unterhalb der ringförmigen „B“-Bühne, die die zentrale Hauptbühne umgibt, eingesetzt. ^{[ 98 ] [ 99 ]}

Die Hauptlautsprecher können mithilfe von Kettenzügen von der Decke des Veranstaltungsortes abgehängt werden. Viele professionelle Lautsprechergehäuse verfügen über integrierte Flugpunkte (Befestigungspunkte). Subwoofer können entweder geflogen oder in der Nähe der Bühne auf dem Boden gestapelt werden. Ein Grund für die Aufstellung von Subwoofern auf dem Boden ist die dadurch bedingte Verbesserung der Basswiedergabe, insbesondere wenn der Subwoofer in einer Ecke des Raumes platziert wird (umgekehrt können Alternativen zur Aufstellung auf dem Boden oder in einer Ecke in Betracht gezogen werden, wenn ein Subwoofer als zu laut empfunden wird). Ein typisches Rockkonzert-System kann mehr als 50 Doppel-18-Zoll-Gehäuse (45 cm) umfassen. Wie Gehäuse für Consumer-Subwoofer aus mitteldichten Faserplatten (MDF), OSB- Platten , Sperrholz , Kunststoff oder anderen dichten Materialien gefertigt werden können, kommen auch professionelle Subwoofer-Gehäuse aus denselben Materialien zum Einsatz. ^{[ 100 ] [ 101 ]} MDF wird häufig für den Bau von Subwoofern für Festinstallationen verwendet, da es eine relativ hohe Dichte aufweist und Witterungsbeständigkeit keine Rolle spielt. Andere Subwoofer für Festinstallationen verwenden sehr dickes Sperrholz: Der Altec 8182 (1981) besteht aus 7-lagigem, 28 mm dickem, birkenfurniertem Eichensperrholz. ^{[ 102 ]} Touring-Subwoofer werden typischerweise aus 18–20 mm dickem, porenfreiem baltischem Birkensperrholz ( Betula pendula oder Betula pubescens ) aus Finnland, Estland oder Russland gefertigt; dieses Sperrholz bietet eine höhere Stabilität für häufig transportierte Gehäuse. ^{[ 103 ]} Da baltische Birke von Natur aus nicht witterungsbeständig ist, wird sie mit Teppich, dicker Farbe oder Sprühbeschichtung für Ladeflächen versehen , um die Haltbarkeit der Subwoofer-Gehäuse zu erhöhen. ^{[ 104 ] [ 105 ]}

Touring-Subwoofer-Gehäuse sind typischerweise mit Merkmalen ausgestattet, die den Transport erleichtern (z. B. Rollen, ein Handtuchhalter und versenkte Griffe), einem Schutzgitter für den Lautsprecher (bei direkt abstrahlenden Gehäusen), einem Metall- oder Kunststoffschutz zum Schutz der Oberfläche beim Stapeln der Gehäuse sowie mit Befestigungsmaterial zum einfachen Stapeln (z. B. ineinandergreifende Ecken) und zum Aufhängen an der Bühnenkonstruktion. In den 2000er-Jahren wurden viele kleine bis mittelgroße Subwoofer für den Live-Einsatz von Bands und DJs als Aktivsubwoofer entwickelt; das heißt, sie verfügen über einen integrierten Leistungsverstärker . Diese Modelle besitzen in der Regel eine eingebaute Frequenzweiche. Einige Modelle haben eine metallverstärkte Öffnung zur Montage eines Lautsprecherstativs für Breitband-Subwoofer.

Im professionellen Konzert-Soundsystem-Design lassen sich Subwoofer mithilfe einer aktiven Frequenzweiche nahtlos in ein Stereo- oder Mono-Fullrange-System mit den Hauptlautsprechern integrieren . Der Tontechniker passt üblicherweise die Frequenz an, ab der tiefe Frequenzen an die Subwoofer und mittlere sowie hohe Frequenzen an die Fullrange-Lautsprecher geleitet werden. Ein solches System empfängt sein Signal vom Hauptmischpult (Mono oder Stereo) und verstärkt alle Frequenzen gemeinsam im gewünschten Verhältnis. Ist das Hauptsystem stereo, können auch die Subwoofer stereo betrieben werden. Andernfalls lässt sich – je nach Hersteller und Modell der Frequenzweiche – ein Mono-Subwoofer-Kanal aus einem Stereo-Mix ableiten. Während Hersteller von Subwoofer-Gehäusen aus dem Jahr 2010 empfehlen, Subwoofer beidseitig der Bühne zu platzieren (was durch die mitgelieferten Stativhalterungen für die Fullrange-PA-Lautsprecher angedeutet wird), argumentiert Dave Purton, dass bei Clubkonzerten zwei Subwoofer-Gehäuse beidseitig der Bühne zu Lücken in der Basswiedergabe führen. Er gibt an, dass die Kombination der beiden Subwoofer-Gehäuse einen gleichmäßigeren, omnidirektionalen Subbass-Ton erzeugt. ^{[ 97 ]}

Anstatt in ein Fullrange-System integriert zu werden, können Konzert-Subwoofer über einen separaten Mixbus des Mischpults mit einem eigenen Signal versorgt werden; häufig wird dafür einer der Aux-Sends („Aux“ oder „Auxes“) verwendet. Diese Konfiguration wird als „Aux-gespeiste Subwoofer“ bezeichnet und reduziert nachweislich die „Mattheit“ im Tieftonbereich, die in Konzert-Soundsystemen mit mehreren Bühnenmikrofonen auftreten kann, die jeweils tiefe Frequenzen mit unterschiedlichen Phasenbeziehungen aufnehmen. ^{[ 2 ]} Die Aux-gespeiste Subwoofer-Methode reduziert die Anzahl der Signalquellen, die die Subwoofer ansteuern, erheblich und beschränkt sich auf Instrumente mit gewünschten Tieftoninformationen, wie z. B. Bassdrum , Bassgitarre , Sampler und Keyboards . Dies vereinfacht das an die Subwoofer gesendete Signal und sorgt für mehr Klarheit und einen druckvollen Bass. ^{[ 106 ]} Aux-gespeiste Subwoofer können bei Bedarf sogar in Stereo betrieben werden, indem zwei Aux-Mixbusse verwendet werden.

Um tiefe Frequenzen auf den Zuschauerraum und nicht auf die Bühne zu fokussieren und zu verhindern, dass Personen außerhalb des Veranstaltungsbereichs durch tiefe Frequenzen gestört werden, wurden in der Konzertbeschallung verschiedene Techniken entwickelt, um die natürliche omnidirektionale Abstrahlung von Subwoofern in ein gerichteteres Abstrahlmuster umzuwandeln. Beispiele für Anwendungen in Beschallungsanlagen , bei denen Tontechniker einen gerichteteren Bassklang erzielen möchten, sind: Musikfestivals , auf denen oft mehrere Bands gleichzeitig auf verschiedenen Bühnen auftreten; große Raves oder EDM- Events, bei denen mehrere DJs gleichzeitig in verschiedenen Räumen oder auf verschiedenen Bühnen auflegen; und Multiplex -Kinos , in denen mehrere Filme gleichzeitig in Sälen mit gemeinsamen Wänden gezeigt werden. Zu diesen Techniken gehören: die Anordnung von Subwoofern in einem vertikalen Array; die Verwendung von Verzögerung und Polaritätsumkehr; und der Einsatz eines verzögerungsbegrenzten Systems. Bei einer Nierencharakteristik können zwei frontal abstrahlende Subwoofer hintereinander platziert werden. Das dem Zuhörer zugewandte Gehäuse wird um einige Millisekunden verzögert. Der zweite Subwoofer wird um einen genauen Betrag verzögert, der der Zeit entspricht, die der Schall benötigt, um die Distanz zwischen den Lautsprechergittern zu überwinden.

Durch das Stapeln oder Aufstellen von Subwoofern in einer vertikalen Anordnung werden die tiefen Frequenzen je nach Länge der Anordnung mehr oder weniger stark nach vorne fokussiert. Längere Anordnungen haben bei niedrigen Frequenzen eine gerichtetere Wirkung. Diese Richtwirkung ist in vertikaler Richtung ausgeprägter, wodurch ein breites, aber nicht hohes Abstrahlmuster entsteht. Dies trägt dazu bei, die Reflexion tiefer Frequenzen an der Decke in Innenräumen zu reduzieren und Lärmbeschwerden im Außenbereich zu mindern.

Eine weitere Nierencharakteristik für Subwoofer-Arrays kann horizontal eingesetzt werden. Diese Methode benötigt nur wenige Signalwege und keinen zusätzlichen Platz. Sie wird oft als „Nieren-Subwoofer-Array“ oder kurz „CSA“ ^{[ 107 ]} bezeichnet , obwohl die Richtcharakteristik aller gerichteten Subwoofer-Methoden nierenförmig ist. Bei der CSA-Methode wird die Ausrichtung der Gehäuse umgekehrt und die Polarität jedes dritten Subwoofers an der Bühnenvorderseite invertiert. Diese Gehäuse werden verzögert, um die Zielfrequenz auf der Bühne maximal auszulöschen. Die Polaritätsumkehr kann elektronisch durch Umkehrung der Verdrahtungspolarität oder physisch durch Ausrichtung der Gehäuse nach hinten erfolgen. Diese Methode reduziert die Abstrahlung nach vorne im Vergleich zu einem dicht gepackten, flachen Subwoofer-Array, kann aber Probleme mit unerwünschten tieffrequenten Schallwellen lösen, die in die Bühnenmikrofone gelangen. Im Vergleich zum Endfire-Array bietet diese Methode weniger Schallenergie auf der Achse, aber eine gleichmäßigere Abstrahlung im Publikumsbereich und eine besser vorhersagbare Auslöschung nach hinten. Der Effekt erstreckt sich über einen Bereich von etwas mehr als einer Oktave. ^{[ 107 ]}

Eine zweite Methode der rückseitigen Delay-Arrays kombiniert eine Endfire-Topologie mit Polaritätsumkehr. Dabei werden zwei Subwoofer hintereinander positioniert, deren Treiber einen Abstand von einer Viertelwellenlänge aufweisen. Das hintere Gehäuse ist polaritätsumgekehrt und um einige Millisekunden verzögert, um eine maximale Auslöschung der Zielfrequenz auf der Bühne zu erreichen. ^{[ 108 ]} Im Vergleich zu anderen Richtstrahlverfahren weist diese Methode die geringste auf das Publikum gerichtete Ausgangsleistung auf.

Die Endfire-Subwoofer-Methode, auch „Forward Steered Array“ genannt ^{[ 109 ]} , platziert Subwoofer-Treiber koaxial in einer oder mehreren Reihen. Durch destruktive Interferenz werden die seitlichen und rückwärtigen Abstrahlungen reduziert. Dies kann mit separaten Subwoofer-Gehäusen erreicht werden, die hintereinander mit einem Abstand von einer Viertelwellenlänge der Zielfrequenz angeordnet sind – der Frequenz, die auf der Bühne am wenigsten erwünscht bzw. im Publikum am meisten gewünscht ist. Jede Reihe ist gegenüber der ersten Reihe um einen Betrag verzögert, der mit der Schallgeschwindigkeit in Luft zusammenhängt; die Verzögerung beträgt typischerweise einige Millisekunden. Die Ankunftszeit der Schallenergie aller Subwoofer ist aus Sicht des Publikums nahezu gleichzeitig, wird aber hinter den Subwoofern aufgrund der unterschiedlichen Ankunftszeiten der Schallwellen weitgehend ausgelöscht. Die Richtwirkung der Zielfrequenz kann eine rückwärtige Dämpfung von bis zu 25 dB erreichen, und der nach vorn gerichtete Schall wird kohärent mit dem der Subwoofer überlagert. ^{[ 110 ]} Die Positionierungstechnik von Endfire-Subwoofern wurde im Jahr 2006 in Europa im Bereich der Live-Konzertbeschallung weit verbreitet eingesetzt. ^{[ 111 ]}

Die Endfeuer-Anordnung tauscht einige Dezibel Ausgangsleistung gegen Richtwirkung ein und benötigt daher mehr Gehäuse für die gleiche Ausgangsleistung wie eine dicht gepackte, flache Anordnung von Gehäusen. Sechzehn Gehäuse in vier Reihen wurden 2007 auf einer der Bühnen des Ultra Music Festivals eingesetzt , um niederfrequente Störungen benachbarter Bühnen zu reduzieren. ^{[ 112 ]} Aufgrund der Größe der Endfeuer-Anordnung können nur wenige Konzerthallen diese realisieren. Das Abstrahlverhalten ist außerhalb der Achse von Kammfiltereffekten betroffen, kann aber durch Anpassen des Frequenzgangs jeder Subwoofer-Reihe weiter optimiert werden. ^{[ 109 ]}

Eine lange Reihe horizontal entlang der Vorderkante der Bühne angeordneter Subwoofer kann so verzögert werden, dass die mittleren Subwoofer einige Millisekunden vor den flankierenden Subwoofern auslösen, die wiederum einige Millisekunden vor ihren Nachbarn auslösen. Dieses Verfahren wird fortgesetzt, bis die letzten Subwoofer an den äußeren Enden der Reihe erreicht sind ( Beamforming ). Dadurch wird die extreme Verengung des horizontalen Abstrahlverhaltens, die bei einem horizontalen Subwoofer-Array auftritt, kompensiert. Durch diese Verzögerungsabschattung lässt sich ein Lautsprecher-Array virtuell umformen. ^{[ 113 ]}

Manche Subwoofer-Gehäusekonstruktionen nutzen seitlich oder nach hinten gerichtete Treiber, um eine gewisse Richtwirkung zu erzielen. ^{[ 114 ] [ 115 ]} Endfire-Treiber können in einem einzigen Gehäuse untergebracht werden, das mehrere Treiber enthält. ^{[ 116 ]}

Zu den weniger gebräuchlichen Bassgehäusen gehören Varianten des normalen Frequenzbereichs von Subwoofer-Gehäusen, wie beispielsweise das Oberbassgehäuse ( 80–200 Hz ) und der Infraschall-Subwoofer (extra tiefer Frequenzbereich, unter 20 Hz ).

Frontlader-Subwoofer verfügen über einen oder mehrere Subwoofer-Lautsprecher in einem Gehäuse, das üblicherweise durch ein Gitter geschützt ist. Viele Frontlader-Subwoofer-Gehäuse besitzen eine Bassreflexöffnung oder einen Bassreflexkanal. Obwohl eine solche Öffnung oder ein Bassreflexkanal eine zusätzliche Phasenverzögerung verursacht, erhöht er den Schalldruckpegel (SPL), was in Beschallungsanlagen und PA-Systemen oft ein entscheidender Faktor ist. Daher sind nicht belüftete, nach vorne gerichtete Subwoofer-Gehäuse in professionellen Audioanwendungen selten.

Horn-Subwoofer verfügen über einen Subwoofer-Lautsprecher mit einem dem Lautsprecher nachlaufenden Kanal. Um Platz zu sparen, ist dieser Kanal oft gefaltet, sodass er in ein kastenförmiges Gehäuse passt. Cerwin-Vega gibt an, dass seine Subwoofer-Gehäuse mit gefaltetem Horn „im Durchschnitt 6  dB mehr Schalldruck bei 1 Watt erzeugen als ein Bassreflexgehäuse mit zwei 18-Zoll-Treibern“ und somit „die vierfache Leistung bei halber Anzahl an Treibern“ bieten. ^{[ 95 ]} Der Cerwin-Vega JE-36C besitzt eine 1,5 Meter lange, gefaltete Hornkammer im Holzgehäuse. ^{[ 95 ]}

Manifold-Subwoofer verfügen über zwei oder mehr Subwoofer-Lautsprecher, die den Hals eines einzelnen Horns speisen. Dies erhöht den Schalldruckpegel (SPL) des Subwoofers, allerdings auf Kosten erhöhter Verzerrungen. EV verwendet ein Manifold-Lautsprechergehäuse, in dem vier Treiber so nah wie möglich beieinander montiert sind. Dies ist ein anderes Design als das Konzept „mehrere Treiber in einem Hals“. Ein ungewöhnliches Beispiel für ein Manifold-Subwoofer-Design ist der Ansatz von Thomas Mundorf (TM), bei dem vier Subwoofer einander zugewandt und eng beieinander angeordnet sind. Diese Bauweise wird für Rundtheater -Shows verwendet, bei denen das Publikum die Künstler in einem großen Kreis umgibt (z. B. hat Metallica dies bei einigen Konzerten eingesetzt). Der TM-Ansatz erzeugt einen omnidirektionalen Bassklang. ^{[ 117 ]} Cerwin-Vega definiert ein Manifold-Gehäuse als ein Gehäuse, in dem „…der Treiber in einen abgestimmten, mit einem Bassreflexrohr versehenen Hohlraum gerichtet ist. Man hört den Schall direkt von der Rückseite des Treibers zusätzlich zu dem Schall, der aus dem Bassreflexrohr austritt. Diese Gehäusebauweise erweitert den Frequenzbereich des Treibers nach unten, als er ihn allein wiedergeben könnte.“ ^{[ 95 ]}

Bandpass- Subwoofer bestehen aus einem geschlossenen Gehäuse innerhalb eines weiteren Gehäuses, wobei das „äußere“ Gehäuse typischerweise eine Belüftungsöffnung oder einen Port aufweist.

In seltenen Fällen werden Subwoofer-Gehäuse auch von E- Bassisten und Synthesizer- Bassisten zur Verstärkung ihrer Bassinstrumente eingesetzt . Für die meisten Bands und die meisten kleinen bis mittelgroßen Veranstaltungsorte (z. B. Clubs und Bars) reichen Standard-Bassgitarren-Lautsprecher oder Keyboard-Verstärker für das Bühnenmonitoring aus. Da ein normaler E-Bass als tiefsten Ton ein tiefes E (41 Hz) hat, sind die meisten Standard-Bassgitarren-Boxen nur für einen Frequenzgang bis etwa 40 Hz ausgelegt. Manche Musiker wünschen sich jedoch eine erweiterte Subbass-Wiedergabe, die mit Standard-Lautsprechern nicht möglich ist, und verwenden daher Subwoofer-Gehäuse. So wie manche E-Gitarristen große Gitarrenboxen hauptsächlich für Showzwecke aufbauen, verwenden manche Bassisten ebenfalls riesige Subwoofer-Gehäuse mit 18-Zoll-Tieftönern, die dann leiser als die Haupt-Bassboxen betrieben werden.

Bassisten, die Subwoofer-Boxen verwenden, sind beispielsweise Musiker, die mit Bässen mit erweitertem Tonumfang spielen, deren tiefe H-Saite (ca. 31 Hz) tief ist, Bassisten, deren Musikstile einen sehr kräftigen Subbass beinhalten (z. B. Funk, Latin, Gospel, R&B usw.), und/oder Bassisten, die in Stadien oder auf großen Open-Air-Bühnen auftreten. Keyboarder, die Subwoofer für das Bühnenmonitoring nutzen, sind unter anderem Organisten mit Basspedal -Keyboards (die bis zum tiefen C, ca. 33 Hz, reichen) und Synthesizer-Bassisten, die dröhnende Subbass-Parts bis hinunter zu 18 Hz spielen. Von allen Tasteninstrumenten, die auf der Bühne verstärkt werden, können Synthesizer einige der tiefsten Töne erzeugen, da sie – anders als ein traditionelles E-Piano oder eine E-Orgel, deren tiefste Töne ein tiefes A bzw. ein tiefes C sind – keine feste tiefste Oktave besitzen. Ein Synthesizer-Spieler kann einem Patch tiefere Oktaven hinzufügen, indem er eine „Oktave runter“-Taste drückt. Dadurch können Tonhöhen erzeugt werden, die an der Grenze des menschlichen Hörvermögens liegen.

Mehrere Hersteller von Subwoofern für Konzertanlagen geben an, dass ihre Subwoofer auch zur Verstärkung von Bassinstrumenten geeignet sind. Meyer Sound empfiehlt beispielsweise den 650-R2 Concert Series Subwoofer, ein 1,3 m² großes ^Gehäuse mit zwei 45-cm-Treibern (18 Zoll), für die Verstärkung von Bassinstrumenten. ^{[ 118 ]} Während Musiker, die Subwoofer für das Bühnenmonitoring verwenden, den kraftvollen Subbass-Sound schätzen, kann die Verwendung großer Subwoofer (z. B. mit zwei 45-cm-Treibern) für das Bühnenmonitoring problematisch sein, da sie den Subbass-Sound im Saal beeinträchtigen kann.

Da Infraschall-Bass spürbar ist, kann der Subbass mithilfe von taktilen Wandlern verstärkt werden . Im Gegensatz zu einem typischen Subwoofer-Treiber, der hörbare Vibrationen erzeugt, erzeugen taktile Wandler niederfrequente Vibrationen, die von Personen wahrgenommen werden, die den Wandler berühren oder indirekt über Möbel oder einen Holzboden übertragen werden. Taktile Wandler haben sich in letzter Zeit als eigene Geräteklasse etabliert und werden unter verschiedenen Bezeichnungen wie „Bass-Shaker“, „Butt-Shaker“ oder „Throne-Shaker“ geführt. Sie werden an einem Sitz befestigt, beispielsweise an einem Schlagzeughocker („Thron“), einem Gaming-Stuhl, einem Autositz oder einem Heimkino-Sitz. Die Vibrationen des Treibers werden dann, ähnlich wie bei der Knochenleitung, auf den Körper und anschließend auf das Ohr übertragen . ^{[ 119 ] [ 120 ]} Sie werden wie ein normaler Subwoofer an einen Verstärker angeschlossen. Sie können auf einer großen, ebenen Fläche (z. B. einem Boden oder einer Plattform) befestigt werden, um eine große Niederfrequenz-Übertragungsfläche zu schaffen, obwohl die Übertragung niedriger Frequenzen über die Füße nicht so effizient ist wie über den Sitz. ^{[ 121 ]}

Der Vorteil von taktilen Wandlern für tiefe Frequenzen liegt darin, dass sie eine Hörumgebung ermöglichen, die nicht von lauten, tieffrequenten Schallwellen in der Luft erfüllt ist. Dies hilft dem Schlagzeuger einer Rockband, sein Bassdrum-Spiel zu kontrollieren, ohne die Bühne mit dem kraftvollen, lauten Bass eines 40-cm-Subwoofers und eines Verstärkers zu beschallen, der in andere Schlagzeugmikrofone „übersprechen“ und die Klangqualität des Mixes beeinträchtigen könnte. Da kein großer, leistungsstarker Subwoofer benötigt wird, ermöglicht ein Bass-Shaker dem Schlagzeuger außerdem, den Schalldruckpegel während des Auftritts zu senken und so das Risiko von Gehörschäden zu reduzieren. Im Heimkino oder bei Videospielen helfen Bass-Shakern, andere in benachbarten Wohnungen oder Räumen nicht zu stören, da selbst kraftvolle Soundeffekte wie Explosionen in einem Kriegsvideospiel oder das simulierte Grollen eines Erdbebens in einem Abenteuerfilm für andere nicht hörbar sind. Einige Kritiker argumentieren jedoch, dass die spürbaren Vibrationen nicht mit dem Hörerlebnis zusammenhängen und dass Musik mit dem „Po-Shaker“ weniger befriedigend sei als mit Soundeffekten. Außerdem wird bemängelt, dass der Bass-Shaker selbst bei lauten Soundeffekten klappern und den Hörer ablenken könne. ^{[ 122 ]}

Je nach den zugrunde liegenden Messkriterien wurden schon einige Subwoofer als die größten, lautesten oder leisesten der Welt bezeichnet.

Der Matterhorn ist ein Subwoofer-Modell, das im März 2007 von Danley Sound Labs in Gainesville, Georgia, nach einer Anfrage des US-Militärs für einen Lautsprecher entwickelt wurde, der Infraschallwellen über eine größere Entfernung abstrahlen kann. Der Matterhorn wurde für die Wiedergabe eines kontinuierlichen Sinustons von 15 bis 20 Hz konzipiert und erzeugt in 250 Metern Entfernung einen Schalldruckpegel von 94 dB. Bei Musikwiedergabe werden an der Hornmündung über 140 dB gemessen. ^{[ 123 ]} Er kann rund um die Uhr einen konstanten 15-Hz-Sinuston mit 140 dB und extrem geringen harmonischen Verzerrungen erzeugen. Der Subwoofer hat einen linearen Frequenzgang von 15 bis 100 Hz und fällt bei 12 Hz um 3 dB ab. ^{[ 124 ]} Er wurde in einem 6,1 m langen und 2,4 m × 2,4 m großen Intermodalcontainer gebaut . ^{[ 125 ]} Die Containertüren schwingen auf und geben den Blick frei auf ein getaktetes Horn, das von 40 15-Zoll (40 cm) großen MTX-Langhublautsprechern angetrieben wird, die jeweils über einen eigenen 1000-Watt-Verstärker verfügen. ^{[ 126 ] [ 127 ]} Der Hersteller gibt an, dass für die Konstruktion 53 13-lagige, 18 mm dicke Sperrholzplatten im Format 1,2 m × 2,4 m verwendet wurden, ^{[ 126 ]} obwohl einer der Verarbeiter schrieb, dass aus praktischen Gründen doppelt so dicke, 26-lagige Platten verwendet wurden.

Im Gehäuse befindet sich ein Dieselgenerator, der die Stromversorgung sicherstellt, wenn keine externe Stromquelle verfügbar ist. ^{[ 125 ]} Auf der Jahrestagung der National Systems Contractors Association (NSCA) im März 2007 durfte das Matterhorn aufgrund von Bedenken hinsichtlich möglicher Schäden am Orange County Convention Center keine lauten Leistungsdemonstrationen durchführen . ^{[ 123 ]} Stattdessen wurde Besuchern aus Sicherheitsgründen lediglich ein einziger 20-Ampere-Stromkreis zur Verfügung gestellt. Sie durften in das Horn des Subwoofers treten und eine Art „akustische Massage“ erleben, während das nur teilweise mit Strom versorgte Matterhorn leise 10–15-Hz-Wellen wiedergab.

Ein weiterer Subwoofer, der als der größte der Welt gilt, ist eine Sonderanfertigung der Firma Royal Device in Italien. Er besteht hauptsächlich aus Ziegeln, Beton und schalldämmendem Material ^{[ 52 ]} und umfasst zwei in das Fundament eines Hörraums eingelassene Subwoofer. ^{[ 128 ]} Die horngeladenen Subwoofer haben jeweils eine 2,2 Quadratmeter große Bodenöffnung und eine Hornlänge von 9,5 Metern in einem 1 Meter tiefen Hohlraum unter dem Boden des Hörraums. Jeder Subwoofer wird von acht 18-Zoll-Subwoofertreibern mit 100 Millimeter großen Schwingspulen angetrieben. Die Entwickler geben an, dass die Bodenöffnungen der Hörner zusätzlich durch eine vertikale Holzhornerweiterung und die Raumdecke akustisch verstärkt werden, um am Hörplatz eine 10-Hz-Welle mit voller Leistung zu erzeugen.

Ein einzelner Subwoofer-Treiber mit 1500 mm (60 Zoll) Durchmesser wurde von Richard Clark und David Navone mit Unterstützung von Eugene Patronis vom Georgia Institute of Technology entwickelt . Der Treiber sollte im Straßenverkehr montiert Schalldruckpegelrekorde brechen und berechnete Werte von über 180 dB SPL erreichen. Er wurde 1997 gebaut und von Gleichstrommotoren angetrieben, die mit einer Kurbelwelle ähnlich einem Kolbenmotor verbunden waren . Der Membrandurchmesser betrug 1400 mm (54 Zoll) und war mit einer 76 mm (3 Zoll) dicken Sicke versehen. Mit einem Hub von 150 mm (6 Zoll) erzeugte er ein Luftvolumen von 112.600 cm³ (6871 Kubikzoll) in eine Richtung ^. [ ^{129 ] Er} konnte Sinuswellen im Bereich von 5–20 Hz bei verschiedenen Drehzahlen des Gleichstrommotors erzeugen – jedoch nicht als Reaktion auf ein Audiosignal; er konnte keine Musik abspielen. Der Fahrer saß in einem Lieferwagen von Tim Maynor, war aber zu stark für die angebrachten Verstärkungen und beschädigte das Fahrzeug. ^{[ 129 ]} Loyd Ivey von MTX beteiligte sich an der Finanzierung des Projekts, und der Fahrer wurde daraufhin MTX „Thunder 1000000“ (eine Million) genannt.

Das noch unfertige Fahrzeug nahm 1997 an einem SPL-Wettbewerb teil, bei dem eine Beschwerde gegen die Computersteuerung des Gleichstrommotors eingereicht wurde. Anstatt den Regler zu verwenden, wurden zwei Leitungen miteinander verbunden, in der Hoffnung, die Motordrehzahl korrekt einzustellen. Die Antriebswelle brach nach einem einzigen positiven Hub, wodurch eine Druckwelle von 162 dB im Innenraum entstand. Das Concept Design 60-inch wurde nach 1998 nicht mehr öffentlich gezeigt. ^{[ 130 ]}

Der schwerste Serien-Subwoofer für den Einsatz in Autos ist der MTX Jackhammer von MTX Audio mit einem 560 mm (22 Zoll) großen Konus. Der Jackhammer ist dafür bekannt, Leistungen von über 6000 Watt zu verkraften, die an eine Doppelschwingspule in einem 26 kg (900 Unzen) schweren Strontiumferritmagneten abgegeben werden. Der Jackhammer wiegt 167 kg (369 Pfund) und besitzt einen Aluminium- Kühlkörper . ^{[ 131 ]} Der Jackhammer war in der Reality-TV- Show „Pimp My Ride“ zu sehen .

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