Technische Frage zu Subwoofer-Frequenzgang

santakoop (Beitrag #1) schrieb:

Der offenen-Bassreflex Sub könnte noch viel mehr, da man aber nur 99 db hört wird die Leistung nicht abgerufen.

Menschliche Hörempfindlichkeit beachten: https://www.tmr-audio.de/images_tmr/hoerphys1.gif

99 dB im Mittelton wären sehr laut - das geht Richtung Beschallungspegel (Konzert / Disco). 99 dB bei 20 Hz sind dagegen gerade mal ansatzweise hör-/spürbar.

Der Frequenzgang ist nicht vom Pegel abhängig. Der Pegel ist nur im Verhältnis zur Frequenz angegeben.

Spielst Du leiser, ist also der Frequenzgang nicht breiter, sondern alle Pegel sinken ab, auch die oberen und unteren Grenzfrequenzen.

Bei den meisten aktuellen Subwoofern mit DSP-Entzerrung ist das doch so.
Die untere Grenzfrequenz wird aktiv mit steigenden Pegeln in den unteren Frequenzbereichen durch Dynamikkompression noch oben verschoben.

Ein aktueller geschlossener DSP-entzerrter Subwoofer mit 10“ Chassis erreicht beispielsweise bei 75dB auf 1m Abstand eine Ug von z.B. 20Hz. Bei etwa 95dB und 1m Abstand liegt man dann in der Regel schon bei einer Ug von ca. 70 bis 80Hz - der Frequenzgang weist hier einen deutlich früher beginnenden Rolloff auf.
Steigt der Eingangspegel noch weiter, rutscht die Ug auch noch weiter nach oben, solange bis der gesamte Übertragungsbereich komprimiert wird.

Beispiel 1: Ein Elac SUB 2030 (1 x 10“ Chassis, geschlossen)



Einer der besseren Vertreter für geschlossene 10“ Subwoofer.
Gemessen wurden die Frequenzgänge jeweils mit 85, 90, 95 und 100dB.
Ab 103dB wird die Ug von 40Hz überschritten. Die Messung hier ermittelt den Maximalpegel zwischen 40 und 80Hz, so dass hier keine höheren Pegel mehr ermittelt wurden.
Anfängliche Ug (-3dB) liegt bei ~24Hz, bei 108dB (ab hier dann breitbandige Limitierung) liegt die Ug dann bei ~55Hz.



Beispiel 2: Ein SVS SB3000 micro (2 x 8“ Chassis, Push-Pull, geschlossen)



Ein erstaunlicher Vertreter für seine Größe (hat aber auch mehr Membranfläche und mehr linearen Hub als der 2030 aus dem obigen Beispiel, besitzt aber deutlich weniger Gehäusevolumen).
Hier wird erst ab ca. 113dB breitbandig limitiert, aber die Ug (-3dB) liegt dann nur noch bei ~65Hz statt bei den anfänglichen ~23Hz.

Beide können z.B. 25 bis 30Hz nicht lauter als ~93dB in einem Meter Abstand wiedergeben, was kaum für ein Erdbebenfeeling ausreicht, obwohl die Angaben der unteren Grenzfrequenzen von jeweils knapp über 20Hz und den Angaben der Pegelfestigkeit von über 100 bzw. über 110dB etwas anderes suggerieren.

Der Frequenzgang wird in der Regel bei 75dB ermittelt - der maximale Pegel wird nur frequenzselektiv ermittelt.

Eine aktive dynamische Loudness kenne ich nur von den Einmess-Systemen der AV-Receiver und keinem einzigen Subwoofer. Und ich habe einen Elac 2090 der ebenfalls im Pegel (nur) linear arbeitet.

Außerdem war hier einfach die Frage einfach Prinzip bedingt nach einem kleineren Pegel und einem dadurch vielleicht breiteren Frequenzgang und das ist eben nicht so.

PS: Mit Dynamikkompression hat der Frequenzgang direkt erst mal übrigens überhaupt nichts zu tun.

Man sollte erstmal klarstellen dass eine Frequenzgang-/Wirkungsgradmessung und eine Maximalpegelmessung zwei grundverschiedene Dinge sind. Den Werten des Diagramms im OP nach, im Schnitt über den Bassbereich ~115 dB auf 2 Meter, handelt es sich dabei um eine Maximalpegelmessung.

Natürlich wäre es hilfreich wenn uns der Threadersteller aufklären würde um welchen Subwoofer es sich handelt, und was genau (d.h. Methodik, Umgebungsbedingungen, ...) gemessen wurde.

fplgoe (Beitrag #5) schrieb:

Eine aktive dynamische Loudness kenne ich nur von den Einmess-Systemen der AV-Receiver und keinem einzigen Subwoofer. Und ich habe einen Elac 2090 der ebenfalls im Pegel (nur) linear arbeitet. Außerdem war hier einfach die Frage einfach Prinzip bedingt nach einem kleineren Pegel und einem dadurch vielleicht breiteren Frequenzgang und das ist eben nicht so. PS: Mit Dynamikkompression hat der Frequenzgang direkt erst mal übrigens überhaupt nichts zu tun.

Beim 2090 wird Dir das eher nicht im praktischen Betrieb auffallen (2 x 12“ PushPull - hohe Pegelreserven auch im Frequenzkeller).
Ich habe hier den 2070, ist bei mir auch kein praktisch auftretendes Problem.

Es handelt sich nicht um ein Loudness, es handelt sich um eine Dynamikkompression, welche frequenzabhängig den Pegel bzw. den Membranenhub „soft“ begrenzt. Das Kennfeld der pegelabhängige Entzerrung hierzu ist mit im Aktivmodul hinterlegt (ohne die Entzerrung bzw. mit rein analoger Filterung (Übergangsfrequenz und optionaler Subsonic) hätte man nicht so „gerade Übertragungsfunktionen“ wie man sie in den Beispielen bis 90dB sehen kann, sondern recht „bauchige Frequenzgänge“, wie man sie von günstigen bzw. alten Subwoofern her kennt).

Mache Dir einfach die Mühe und sweepe Deinen Subwoofer ansteigend in 5dB-Schritten durch. Bei mir fängt es bei ~ 98dB an, daß sich die untere Grenzfrequenz nach oben verschiebt.
Den SB3000 micro hatte ich zu seinem Marktstart hier. Man kann es hier nicht nur messen, sondern auch gut im praktischen Betrieb hören (Tiefgang Zimmerlautstärke vs. gehobene Zimmerlautstärke beim Filmeschauen).

Bei uns im Prüffeld werden immer wieder mal neue Geräte auf Eignung für Visualisierungssysteme, Konferenzräume und kundenspezifische AV-Räume getestet und auch ggf. repariert. Da wird auch schon mal privates Equippment repariert/ausgemessen.
Meinen 2070 traf es Anfang des Jahres auch (einer der beiden 680uF Kondensatoren des symetrischen Schaltnetzteilen hat im Standbybetrieb angefangen zu Qualmen und hat sich aufgebläht. Nach selbst durchgeführtem Austausch des Aktivmoduls habe ich den 2070 eben auch genessen, getestet und gestresst).

Hallo vielen Dank für die Antworten.
Ich komme erst jetzt urlaubsbedingt zum Antworten.

stoneeh (Beitrag #6) schrieb:

Natürlich wäre es hilfreich wenn uns der Threadersteller aufklären würde um welchen Subwoofer es sich handelt, und was genau (d.h. Methodik, Umgebungsbedingungen, ...) gemessen wurde.

Das sind die von der Arendal Subwooder Homepage zur Verfügung gestellten Messungen des 1723 1V (ported) und 1S (closed).

FarmerG_ (Beitrag #4) schrieb:

Bei den meisten aktuellen Subwoofern mit DSP-Entzerrung ist das doch so. Die untere Grenzfrequenz wird aktiv mit steigenden Pegeln in den unteren Frequenzbereichen durch Dynamikkompression noch oben verschoben .

Dies trifft den Kern meiner Frage. Zeigt speziell das 2. Diagramm. das der gezeigte Sub bis zb. 25hz runter spielt, aber nur bei einer Lautsärke von 93db.

stoneeh (Beitrag #2) schrieb:

Menschliche Hörempfindlichkeit beachten: https://www.tmr-audio.de/images_tmr/hoerphys1.gif

Danke, dass du dies nochmal aufgezeigt hast. Mir war dies zwar als "House Curve" oder aktiv vom AVR z.B Denon der "MultEQ" bekannt hatte es in diesem Hinblick vergessen. Hier meine Gegenfrage. Wie laut muss ein Subwoofer bei ca 20-30Hz spielen können, dass Kino Feeling aufkommt?

fplgoe (Beitrag #5) schrieb:

...einen Elac 2090 der ebenfalls im Pegel (nur) linear arbeitet.

Dieses "Spielt bis xHz linear runter" habe ich schon öfters gehört. Was bedeutet es denn genau? Von den von "FarmerG" gezeigten Diagrammen bedeutet es doch, die Freqenz wie tief der Sub linear runter spielen kann von der gehörten Lautstärke abhängt, oder nicht?

Heißt nur, dass keine künstliche Erweiterung des Frequenzganges per Tieftonanhebung und natürlich zu Lasten der Leistungsfähigkeit, stattfindet. Damit ist der Frequenzgang vom Pegel unabhängig.

Der Frequenzgang eines Lautsprecher ist von seiner Aufhängung, Gehäusevolumen, Bauform, Chassis etc. abhängig. Warum sollte das bei kleinerem Pegel anders sein, als bei großem? Außerdem würdest Du damit das Signal verzerren, weil natürlich bei kleinerem Pegel die Bässe überproportional angehoben würden. Leises Godzillastampfen wäre im Verhältnis lauter und würde sich mehr in den Vordergrund des Filmgeschehens drängen, als laute Stampferei.

fplgoe (Beitrag #9) schrieb:

Heißt nur, dass keine künstliche Erweiterung des Frequenzganges per Tieftonanhebung und natürlich zu Lasten der Leistungsfähigkeit, stattfindet. Damit ist der Frequenzgang vom Pegel unabhängig.

Das ist eben heutzutage nicht mehr richtig.
Natürlich sind die "besseren" Subwoofer per DSP linearisiert und nach unten hin erweitert, weshalb schon bei moderaten Lautstärken und kleinen Membranflächen/Gehäusevoluminas die Auslenkung der Membran dicht an der Grenze vom linearen Hub sind und hier (untere Grenzfrequenz) keine großen Pegelsteigerungen mehr möglich sind.
Das Prinzip findet man auch schon immer bei kleinen Aktivboxen von Sonos und Co.

Der Frequenzgang eines Lautsprecher ist von seiner Aufhängung, Gehäusevolumen, Bauform, Chassis etc. abhängig.

Das trifft auf den "Rohfrequenzgang" (also den nicht linearisierten Frequenzgang) zu.
Früher,mit analogen Filtern, wurde bei den teureren Subs auch hier schon linearisiert (zu früher Pegelabfall nach oben hin, bei geschlossenen Subs Anhebung etwas unterhalb der Resonanzfrequenz und hierzu passend eine Subsonicfilterung).
Hier hat man mit dieser fixen Equalisation zwischen max. unverzerrten Pegel und Tiefgang gemittelt.

Heute geht das recht simpel per DSP, welcher in Echtzeit die Equalisation pegelabhängig anpasst.
Vom DSP-Hersteller wird sogar eine Bibliothek mitgeliefert, in dem der Subwooferhersteller lediglich Eckdaten seines Chassis und Gehäuses einträgt und den "Rohfrequenzgang" dieser Kombi bei 75dB/1m in vielen Einzelpunkten hinterlegt.
Die frequenzabhängige Pegel- bzw. Hubbegrenzung wird so recht simpel für den Subwooferhersteller erledigt.

Und genau das führt zur pegelabhängigen unteren Grenzfrequenz.
Bei deinem 2090 und auch bei meinem 2070 von Elac. Bei mir fängt es, wie gesagt, bei etwa 98dB/1m an sich nach oben zu verschieben (maximaler Hub unterhalb von ~24Hz fast erreicht).

Sweepe mal deinen 2090 durch.

Warum sollte das bei kleinerem Pegel anders sein, als bei großem? Außerdem würdest Du damit das Signal verzerren, weil natürlich bei kleinerem Pegel die Bässe überproportional angehoben würden. Leises Godzillastampfen wäre im Verhältnis lauter und würde sich mehr in den Vordergrund des Filmgeschehens drängen, als laute Stampferei.

Dann hast du das Prinzip der Linearisierung nicht verstanden.
Mit der Linearisierung und (soften) Pegel- bzw. Hubbegrenzung per DSP kann man ein LS-Chassis auf max. Wirkungsgrad hin entwickeln, ohne z.B. Rücksicht auf eine zunehmende Progressivität der Zentrierspinne nehmen zu müssen.
Das Ausgangssignal (Schall) verzerrt auch nicht - es wird ab einem gewissen Hub soft begrenzt, was naturgemäß zuerst die tiefsten Frequenzen betrifft.
Der Tiefgang verringert sich dadurch mit steigendem Sollpegel zunehmend und es kommt eine gewisse "Angestrengtheit" ins Klangbild, da das elektrische Ausgangssignal im Bereich der max. Amplitude übermäßig komprimiert wird (aber es clippt nicht).

Hier ein Beispiel von einem älteren geschlossenen Subwoofer mit und ohne Linearisierung (+5dB bei 32Hz Mittenfrequenz der einfachen parametrischen Equalisation):



Ein geschlossener Subwoofer besitzt als "Rohfrequenzgang" (blaue Kurve) immer einen deutlich breiteren RollOff als ein Reflexsystem, weshalb hier heutzutage fast immer eine Linearisierung stattfindet.
Ohne Linearisierung gibt es bei geschlossenen Subwoofern keine "so geraden" Frequnzgänge zwischen der unteren und oberen Grenzfrequenz, wie man sie heute fast immer präsentiert bekommt.

Mit der Linearisierung per DSP ist eben zusätzlich noch die Möglichkeit der dynamischen Pegel-/Hubbegrenzung hinzugekommen, welche es erlaubt auch sehr kleine Systeme bei geringem Pegel sehr tief spielen lassen zu können (extrem viel Anhebung der tiefsten Frequenzen des Rohfrequenzganges wie z.B. beim Sonos One mit Minichassis und wenig Volumen. Er spielt linear hinunter bis unter 30Hz bei 75dB/1m. Ab 81dB/1m schlägt nach und nach die dynamische Pegel-/Hubbegrenzung zu und verschiebt die untere Grenzfrequenz sehr schnell bis auf über 100Hz bei etwas über 90dB/1m. Die ursprüngliche Anhebung des Rohfrequenzganges im Frequenzkeller bei geringem Pegel wird dadurch im Endeffekt bei steigendem Pegel nach und nach reduziert bzw. sogar umgekehrt).