Der Lautsprecher   top (zum Hauptmenü)

Der Lautsprecher ist auch im Zeitalter der digitalen Höchstleistungen immer noch das schwächste Glied in der elektroakustischen Übertragungskette. Er hat die schwere Aufgabe, sehr schnelle elektrische Impulse in Luftbewegung umzuwandeln. Ein Lautsprecher hat dann einen guten Wirkungsgrad, wenn er das möglichst ohne Verluste schafft. Einen solchen Lautsprecher muss man erst noch erfinden. Heutige Modelle wandeln leider 9/10 der eingegebenen Leistung in Wärme um.

Lautsprecher gibt's wie Sand am Meer. Jeder Hersteller hält eine breite Palette für alle Einsatzzwecke bereit, vom Autolautsprecher bis zum Riesenhorn. Am Ende aber reduziert sich die Vielfalt auf eine Hand voll bestimmter Grundtypen, die immer wieder variiert werden.

Die Grundform des Lautsprechers ist wohl der Konuslautsprecher (Konus = Kegel ohne Spitze), mit der in einen Alu- oder Druckgusskorb eingeklebten Membran und dem dahinter hängenden Magneten. Konuslautsprecher gibt es in allen Durchmessern. Faustregel: Je größer der Durchmesser, desto mehr verschieben sich die Übertragungsfrequenzen des Lautsprechers nach unten, also zu den Tieftönen.

Konuslautsprecher mit geringem Durchmesser sind daher auch für Höhenübertragung geeignet, mittlere Durchmesser weisen auf Mitten oder Breitband hin, große Durchmesser prägen die Basslautsprecher. Das ist auch logisch, weil nach den physikalischen Grundgesetzen die tiefen Töne sehr lange Wellen aufweisen. Der Lautsprecher muss erst mal gewaltige Luftmassen in Bewegung setzen, bevor ein tiefer Ton zustande kommt. Das ist so wie beim Paddelboot: Mit einem Eislöffel kann man kein Wasser verdrängen, mit einem schaufelartigen Ruder geht es vorwärts.

Das Maß für Lautsprecherdurchmesser ist Zoll, abgekürzt wird das mit den Gänsefüßchen (") dargestellt. Gängige Musikerlautsprecher haben folgende Maße:

• 30 cm Durchmesser = 12"

• 38 cm Durchmesser = 15"

• 46 cm Durchmesser = 18"

Es wird immer der Außendurchmesser angegeben, die Einbaumaße unterscheiden sich davon. In den Datenblättern werden diese aber immer genau angegeben, so dass man nicht lange messen muss.

Spezielle Konuslautsprecher haben in der Mitte noch einen zweiten Konus eingeklebt, der die dort auftretenden Mitten und Höhen besonders verstärkt. Sie sind sehr geeignet für zusammengeschaltete Systeme mit vielen solcher Lautsprecher, aber auch für Monitorboxen. Vorteil: die Frequenzweiche entfällt, man hat trotzdem ein relativ breites Frequenzband.

Andere Konuslautsprecher haben eine Alukalotte (das ist eine silberne Halbkugel in der Mitte), auch zu dem Zweck der verstärkten Mittenabstrahlung. Diese Lautsprecher werden gerne für Gitarrenboxen verwendet.

Einen anderen Typus des Lautsprechers haben wir im Kalottenlautsprecher, der keinen Konus hat, sondern nur die Kalotte, die fest eingespannt ist. Kalottenlautsprecher strahlen obere Mitten und Höhen ab. Aus HiFi-Boxen kennt man sie schon lange, es gibt sie auch für Musiker. Durch die sich vorwölbende Kalotte haben sie einen großen Abstrahlwinkel (180 Grad).

Schließlich sind da noch die Hörner, die aus zwei Teilen bestehen: dem eigentlichen Horn und dem so genannten Treiber. Der Treiber arbeitet nach dem Druckkammerprinzip. Eine dünne Metallfolie "schwimmt" auf einem Luftdruckpolster und wird von dem Magneten mehr oder weniger angezogen.

Die Hörner müssen sehr genau gearbeitet sein, die erzeugte Druckwelle soll ja nahtlos an die Luft weitergegeben werden. Die Krümmungen der Trichterwände berechnen sich daher nach komplizierten exponenziellen Funktionen.

Hörner gibt es für Hoch- und Mitteltoneinsatz in vielen Größen. An manchen können sogar mehrere Treiber gleichzeitig angeflanscht werden. Hörner strahlen den Schall sehr gerichtet ab, sodass er sich erst auf bestimmte Entfernung entfalten kann. Das kann Vor- und Nachteile haben, je nach räumlichen Gegebenheiten. Hörner verfälschen den Klang auch irgendwie, weil da immer eine Art Megaphoneffekt mitwirkt. In sehr großen Bühnenanlagen haben sie sicher ihre Berechtigung und Wirkung. Viele Musiker verzichten aber in ihren PA-Anlagen auf Hörner.

Eine neue Sorte Hörner wurde Mitte der 70er Jahre entwickelt. Es sind die piezokeramischen Hörner, kurz Piezos, die sehr klein sind, aber bedenkenlos und in Massen in Reihe oder parallel geschaltet werden können - wohlgemerkt ohne Frequenzweiche! Sie haben auch kaum Grenzen in der Belastbarkeit. Bei ihnen verformt sich die keramische Membran bei Anlegung einer Wechselspannung (Musiksignal) und erzeugt akustische Schwingungen, die ab 2000 Hz weit nach oben bis 25 KHz reichen.

Die Piezos werden aber mittlerweile kaum mehr eingesetzt. Wohl, weil man erkannt hat, dass sie den Sound nicht verbessern, sondern ihn eher schrill machen. Bei Rückkopplungen können sie sich im Ultraschallbereich selbst zerstören.

Der beste Klang, den ich jemals aus einer PA gehört habe, kam aus unzähligen Kleinstlautsprechern bei einem Konzert von Klaus Doldinger Anfang der 80er-Jahre. Er hatte nämlich links und rechts auf seiner Bühne unglaubliche Mengen jener legendären Bose-801-Boxen gestackt, die jeweils 8 recht kleine Lautsprecher (5,5" Fullrange) enthalten. Bose hat diese Boxen weiter entwickelt als Bose 802.

Möglichkeiten   top

Wenn man eine Box selbst bauen will, geht´s zuallererst ans Lautsprecherkaufen. Aber auch der geplante Kauf einer fertigen Box sollte Anlass sein, sich mit ihrem Innenleben vertraut zu machen, damit man verschiedene Lautsprecher oder Boxen auch miteinander vergleichen kann. Ich gehe mal grundsätzlich davon aus, dass man so furchtbar viel nicht falsch machen kann, wenn man sich an bewährte Markenhersteller hält - etwa Celestion, Fane, Electrovoice oder JBL - weil deren Speaker weltweit auch von Boxenherstellern verwendet werden. Allerdings haben sie auch ihren Preis. Trotzdem sind beim Kauf einige Punkte zu prüfen, wenn man sich vorher darüber klar ist, für welchen Einsatzzweck der Lautsprecher/die Box gedacht ist. Ein Gitarrenlautsprecher hat andere Aufgaben als einer für Bass, auch für den PA-Gebrauch gibt´s besondere Typen.

Belastbarkeit   top

Hier kann man in der Regel gut vergleichen. Grundsätzlich aber bitte nur die tatsächliche Belastbarkeit. Der Wert dafür wird mit der Bezeichnung RMS angegeben (siehe Technik/Verstärker), eine Beschreibung für ein Messverfahren, durch das über den gesamten Frequenzbereich angegeben werden kann, welche Leistung man einem Lautsprecher über einen längeren Zeitraum zuführen kann, ohne dass er das Handtuch wirft. Die kurzzeitige Spitzenbelastbarkeit eines solchen Lautsprechers ist natürlich erheblich höher.

Je höher der RMS-Wert, desto belastbarer ist der Lautsprecher. Die Angabe erfolgt in Watt, z.B. 100 W RMS. Die Nennbelastbarkeit eines Lautsprechers/einer Box muss immer höher sein als die RMS-Ausgangsleistung des Verstärkers, bezogen auf den Abschlusswiderstand (Impedanz) des Lautsprechers/der Box. Und: Nicht eine(n) 4-Ohm-Lautsprecher/Box kaufen, wenn der Verstärker einen 8-Ohm-Ausgang hat. Die Belastbarkeit von Mittel- und Hochtonlautsprechern in einem Mehrwegsystem muss nicht so groß sein wie die des Basslautsprechers, da der Leistungsanteil zu den oberen Frequenzen hin abnimmt. Voraussetzung ist natürlich, dass man alle Lautsprecher des Systems über eine entsprechende Frequenzweiche schaltet.

Übertragungsbereich   top

Was leistet ein Lautsprecher klanglich? Dabei muss man den Frequenzgang beobachten. Die Herstellerangaben können nur den Rahmen bieten, weil der Frequenzgang auch von der Art des Lautsprechergehäuses abhängt. Allerdings ist jedem wohl klar: ein Gitarrenlautsprecher soll hauptsächlich Mitten übertragen, also muss er diesen Bereich liefern. Ein Basslautsprecher für den PA-Tiefbassbereich muss weit runter gehen. Die Angaben erfolgen in Hertz (Hz). Beispiel: Gitarre 75-7000Hz, Bass 35-3000Hz.

Können   top

Wenn über Lautsprecher geredet wird, dann ist für die meisten Menschen wichtig, wie laut er ist. Mehr oder weniger Lautstärke wird wahrgenommen als eine Änderung des Schalldrucks, also des Luftdrucks, der durch die Lautsprechermembrane erzeugt wird. Gemessen wird der Schalldruck in Pascal (Pa; Kraft pro Flächeneinheit). Dabei muss man anmerken, dass der von Menschen hörbare Schalldruckunterschied eher bescheiden ist. Während der Luftdruck bei 100 000 Pascal liegt, kann der Mensch nur zwischen 20 µPa (Hörgrenze) und 100 Pa (Schmerzgrenze) unterscheiden. Das Ohr registriert Schalldruckreize eher als logarithmische Werte. Die akustischen Pegel werden in Dezibel (dB, siehe unten) gemessen. Die Hörschwelle liegt bei O dB, die Schmerzgrenze (etwa ein Düsentriebwerk) bei 130 dB. Auf sehr niedrige Frequenzen und sehr hohe Frequenzen reagiert das menschliche Ohr recht unempfindlich.

Nun ist es Aufgabe des Lausprechers, Schallereignisse dem menschlichen Ohr möglichst naturgetreu nahe zu bringen. Das kann er aber am wenigsten, weil er eben das schwächste Glied in der elektro-akustischen Übertragungskette ist. Was also kann ein Lautsprecher wirklich? Das ist nun die Frage nach dem Wirkungsgrad. Der Wirkungsgrad eines Lautsprechers zeigt an, wie er die ihm zugeführte Energie umsetzt und wird als Schalldruck (dB) angegeben. Der Name sagt schon alles: Was drückt er denn so an Luft vor sich her? Herstellerangaben sind hier nicht unbedingt einheitlich, weil jeder bei den Messverfahren sein eigenes Süppchen kocht, um zu günstigen Werten zu kommen. Man misst normalerweise in einem schalltoten Raum mit einem Messmikrofon rosa Rauschen mit einem Watt Leistung im Abstand von 1 m. Aber auch hier kann man davon ausgehen, dass Markenfabrikate vergleichbar sind. Ein hoher dB-Wert zeigt also hohen Schalldruck bzw. hohen Wirkungsgrad an.

Wenn man einmal zwei Lautsprecher vergleicht, von denen einer 3 dB weniger Schalldruck (bei 1W/l m gemessen) aufweist, dann bedeutet das praktisch, dass der schwächere Lautsprecher die doppelte Verstärkerleistung benötigt, um genauso laut zu sein wie der mit der höheren Schalldruckangabe. Will ich beim schwächeren Lautsprecher 3 dB mehr Schalldruck haben, so muss ich die Verstärkerleistung verdoppeln. Ein Lautsprecher mit hohem Schalldruck zeigt seinen Wirkungsgrad dadurch, dass er bei gleicher Verstärkerleistung deutlich lauter ist als ein Lautsprecher mit niedrigerem Schalldruck.

Verhalten   top

In seinem Verhalten soll der Lautsprecher brav sein und seine Sache gut machen. Das, was er an Signalen bekommt, soll er schnell und genau weitergeben. Gemeint ist das Impulsverhalten. Je genauer der Lautsprecher die Impulse überträgt, desto besser klingt er. Hier kann man keine Werte angeben, allenfalls mit Messgeräten könnte man dem Impulsverhaften des zu kaufenden Lautsprechers auf die Spur kommen. Wer aber geht schon mit dem Oszillographen einkaufen?

Da hilft nur die gute alte Regel: Anhören, anhören, anhören, und zwar immer im Vergleich. Hinweisen möchte ich in diesem Zusammenhang darauf, dass sich HiFi-Lautsprecher natürlich nicht für Bandzwecke eignen, da sie - konstruktionsbedingt durch weiche Aufhängung und lange Schwingspule - einen schlechten Wirkungsgrad und ein anderes Impulsverhalten haben, dafür aber einen ausgeglichenen Frequenzgang. Musikerlautsprecher sind dagegen hart aufgehängt, haben eine speziell gewickelte kurze Schwingspule und können große Impulse und damit Membran-Auslenkungen aushalten.

Funktionsweise   top

Wer im Physikunterricht gut aufgepasst hat, sollte dort etwas über Magnetfelder in Strom führenden Spulen gehört haben. Darauf beruht die Wirkungsweise eines Lautsprechers.

Die Lautsprechermembran ist ein besonders sorgfältig gearbeitetes, konusförmiges Gebilde, das sich wie steife Pappe anfühlt. Diese Membran ist am Lautsprecherkorb mit einer mehr oder weniger harten aber elastischen Masse verklebt. Man spricht von einer harten oder weichen Aufhängung. Musikerlautsprecher sind fast immer sehr hart aufgehängt.

Dennoch kann man die Membran bewegen, wenn man sie einmal vorsichtig in den Korb drückt. Aber sie bleibt immer an ihrem Ort, weil sie durch eine Zentrierung fest gehalten wird. Am unteren Ende der Membran taucht ein Rohr, die Schwingspule, in einen ringförmigen Spalt, den Schwingspulenspalt, ein. Wenn man genau hinsieht, kann man erkennen, dass ein sehr feiner Kupferdraht um die Schwingspule gewickelt ist. Die Enden des Drahtes münden in den Signalanschlüssen des Lautsprechers.

Der Schwingspulenspalt verschwindet in einem dicken Metallklotz, das ist ein starker Dauermagnet. Schraubenzieher dran halten, dann merkt man es! Der Magnet hat ein dauerndes (konstantes) Magnetfeld.

Was passiert nun, damit Schall entsteht? Nehmen wir an, du spielst Gitarre. Der Ausgang deines Gitarrenverstärkers liefert einen Wechselstrom, dessen Stärke sich ändert, weil du mal leise, mal laut spielst. Der Wechselstrom kommt am Lautsprecher an und wird auf die Schwingspule geführt, wo er ein elektromagnetisches Feld aufbaut. Die Stärke des Feldes ändert sich ständig, weil sich auch die Stromstärke ändert. Durch den Wechselstrom ändert sich im Feld der Schwingspule auch dauernd die Richtung (Polung). So kommt es, dass die bewegliche Schwingspule von dem Festmagneten angezogen und abgestoßen wird. Du kennst diesen Effekt der sich abstoßenden oder anziehenden Magneten, je nach Polung. Die Bewegung der Schwingspule erfolgt im Rhythmus deines Gitarrenspiels und wird auf die Lautsprechermembran übertragen. Lautes Spiel = starker Strom = großer Bewegungshub, leises Spiel = schwacher Strom = kleiner Bewegungshub der Membran. Die Membran nun bringt die umgebende Luft - mehr oder weniger - in Wallung, wodurch dein Ohr deinen Gitarrensound - laut oder leise - einfangen kann. Elektrische Energie wird in magnetische Energie umgewandelt, die wiederum in Bewegungsenergie, woraus sich am Ende der Schall durch Bewegung der Luftteilchen ergibt.

Dezibel   top

Wiederholt wurde schon der Begriff dB (Dezibel) genannt. Ihn für Laien einigermaßen verständlich zu erklären, ist schon schwierig, weil selbst Fachleute manchmal nicht durchblicken. Für die Bandarbeit ist es eigentlich auch unerheblich, sich damit auszukennen. Trotzdem möchte ich eine kurze Begriffsbestimmung der Vollständigkeit halber versuchen.

Der Ausdruck Dezibel stammt von der Maßeinheit Bel, die wiederum nach dem englischen Physiker G. Bell (Telefon!) benannt wurde. Ein Dezibel, kurz dB, ist also ein Zehntel Bel. Das ist ein Maß, das im elektroakustischen Bereich benutzt wird, um die Verstärkung und Dämpfung von elektrischen Spannungen, Strömen und Leistungen anzugeben. Dieses Maß stellt sich dar in dekadisch logarithmischen Werten, die dem logarithmischen Lautstärkeempfinden des menschlichen Ohres etwa entsprechen.

Um elektrische Spannungen geht es zum Beispiel bei Pegelangaben. Solche Pegel sieht man bei jedem Kassettendeck optisch angezeigt, wenn die Zeiger oder Leuchtdioden im Rhythmus der Musik wackeln. Die Anzeigeinstrumente zeigen einem ja eigentlich nur die Höhe einer gemessenen Spannung an. Die Größenordnung der Pegelangabe erfolgt in dB. Das hat gute Gründe.

Wenn man sich vorstellt, dass solche Pegel Spannungen umfassen, die vom Millivoltbereich bis zu einem Volt gehen können, dann wird klar, dass ein solcher Bereich grafisch nur in einer meterlangen Darstellung erfolgen kann. Deshalb ist der dB-Wert als logarithmischer Wert gut geeignet, weil er den großen Bereich optisch verkürzt, wobei die Berechnung übersichtlich bleibt. Und so können wir eben auf Zeigerinstrumenten oder Leuchtbändern dB-Werte ablesen. Die entsprechenden Formeln zur Berechnung erspare ich uns hier.

Praktisch bedeutet dies: Wird die Spannung verdoppelt, bedeutet das immer eine Erhöhung um 6 dB. 20 dB entsprechen zehnfacher Zunahme.

Umgekehrt bedeuten -20 dB, dass der Pegel auf ein Zehntel des Ausgangswertes gesenkt wurde. Die Angaben gelten also auch immer für die Dämpfung der Signale.

Allerdings gibt es bei dieser Geschichte eine Falle. Die Elektroniker machen es sich gern etwas komplizierter, indem sie diese Regel zwar anwenden, für unterschiedliche Anwendungen aber verschiedene Bezugspegel, also Nullpunkte der Skala, verwenden.

Ein Bezugspegel bezieht sich auf eine Spannung von 1 Volt:

1 V = 0 dB

Der gerade genannte Bezugspegel 1V = 0dB wird zur Abgrenzung mit einem Zusatz versehen:   

0 dBV

Ein weiterer - heute gebräuchlicher - Bezugspegel für den Nullpunkt, der sich besonders in der Tonstudiotechnik durchgesetzt hat, bezieht sich auf eine Spannung von 0,775 Volt, die sich aus einer elektrischen Leistung von 1 mW (Milliwatt) gemessen an einem Widerstand von 600 Ohm errechnet:

0,775 V = 0 dB

Auf diesen Nullpunkt sind nun alle anderen Spannungen bezogen, unabhängig vom Widerstand. Auch für ihn gilt bei Verdoppelung der Spannung eine Zunahme um jeweils 6dB. Zur Unterscheidung wird der Buchstabe U (früher m) angehängt:

0,775 V = 0 dBU

1,55 V = +6 dBU

+6dB ist der so genannte Studionormpegel für elektrische Signale. Danach werden z.B. Bandmaschinen eingemessen, weil professionelle Mischpulte diesen Pegel bei Vollaussteuerung abgeben. Man muss also aufpassen, dass man die Nullpunkte nicht verwechselt, weil sich daraus andere dB-Werte ergeben. Noch mal:

a) 1 V = 0 dBV

b) 0,775 V = 0 dBU

In der noch jungen digitalen Welt gibt es ebenfalls eine eigene Pegelnorm:

dBfs

"fs" bedeutet "full scale" und umfasst den 16-Bit-Zahlenwert von -32768 bis +32768.

Auch im Zusammenhang mit Lautsprechern und Boxenbau werden dB-Angaben wichtig. Die Werte für akustische Schalldrücke oder Leistungen ergeben sich aus dem Nennschalldruckpegel eines Lautsprechers. Der Nullpunkt (der dritte!) ist hier die Hörschwelle. 0dB ist der Schalldruck, bei dem man gerade den Lautsprecher zu hören beginnt. Den Nennschalldruckpegel misst man, in dem dem Lautsprecher eine elektrische Leistung von 1W bei 1m Abstand vom Messmikrofon unter dem Rauschen eines durchschnittlichen Frequenzbandes zuführt. Misst man nun bei einer derartigen Anordnung, dass der Lautsprecher einen Nennschalldruck von 91dB hat und stellt fest, dass er mit 120 W belastet werden kann, so kann man den maximalen Schalldruck, den der Lautsprecher liefern kann, ablesen:

Der Lautsprecher wird also ungefähr einen größtmöglichen Schalldruck von 111dB liefern. Aus der Tabelle ist ersichtlich, dass sich jeweils bei Verdoppelung der elektrischen Leistung der Schalldruckpegel um 3dB erhöht. Es ist sicher auch leicht verständlich, dass der Wirkungsgrad eines Lautsprechers umso besser wird, je weniger Leistung bei höchstmöglichem Schalldruck man ihm zuführen muss. Ein Lautsprecher, der in der Versuchsanordnung bei Zuführung von 1W einen Nennschalldruckpegel von 97dB aufweist, wäre viermal lauter als der Lautsprecher in der Tabelle oben. Wollte man beim Tabellenlautsprecher das gleiche Ergebnis erzielen, müsste man ihm die vierfache Leistung zuführen.

Wenn du nichts davon verstanden hast, geht es dir wie mir: Ich musste mir das auch erst mühsam anlesen. Man kann aber auch ohne dieses Spezialwissen guten Gewissens abrocken.

Frequenzgang   top

In Datenblättern von Geräten und Lautsprechern liest man oft den Begriff Frequenzgang. Damit soll angegeben werden, wie die Übertragungsqualität eines Tonsignals durch das Gerät ist. Gerade beim Boxenselbstbau ist diese Angabe für Musiker wichtig, denn sie weist auf die Eignung eines Lautsprechers für spezielle Aufgaben hin. Welche Frequenzen (Schwingungen) kann er übertragen? Ist er für Bass, Gitarre oder Gesang geeignet? Dabei interessiert uns der Bereich zwischen 20 und 20 000 Hz. Tiefere Frequenzen sind kaum realisierbar, höhere für Menschen unhörbar (wenn er denn überhaupt 20 000 Hz hört, was unwahrscheinlich ist).

Der ideale Frequenzgang eines Lautsprechers wäre die Obertragung aller Frequenzen, was technisch - wie schon aufgezeigt - unmöglich ist. So kann uns nur die Frage interessieren, ob der Lautsprecher mindestens in einem oder in mehreren Bereichen die Frequenzen ohne nennenswerte Abweichungen überträgt. Man nennt dies eine lineare Übertragung. Das kann man messen, indem man die Differenz des Ausgangspegels vom Eingangspegel bei ausgewählten Frequenzen im Frequenzband feststellt. Die ermittelten Werte trägt man in eine Tabelle ein, verbindet alle Punkte miteinander und erhält eine Kurve, den Frequenzgang. Das Beispiel zeigt deutlich, dass der Lautsprecher bis etwa 3 Kilohertz leichte Anhebungen im Frequenzband hat und dann schnell abfällt. Der Frequenzverlauf deutet darauf hin, dass es sich vermutlich um einen Gitarrenlautsprecher handelt.

Die Frequenzen, die man misst, sind genormt; sie haben den Abstand einer musikalischen Terz. Die Pegel werden, wie immer, in dB angegeben. Das hat den Vorteil, dass das gezeichnete Kurvendiagramm durch die Logarithmierung des dB-Wertes überschaubar bleibt. In einem solchen Frequenzgang bedeutet also, dass bei 0 dB keine Abweichung zu verzeichnen ist, das Tonsignal wird linear übertragen.

Negative dB-Werte bedeuten eine Dämpfung der Frequenzübertragung, positive eine Anhebung. Man kann in einem Frequenzdiagramm sehr gut erkennen, welchen Einsatzpunkt ein Lautsprecher hat oder bei welchen Frequenzen er das Handtuch wirft. Bei anderen Geräten können sich deutlich eventuelle Nichtlinearitäten zeigen, man erkennt, wo der Frequenzgang verbogen ist.

Bei Lautsprechern ist die Übertragungsbreite konstruktionsbedingt. Bei einem Mischpult z.B. sollte man einen fast linearen Frequenzgang erwarten, sonst ist es unbrauchbar. Bei Mikrofonen wird oft der Tiefenbereich künstlich angehoben, damit es mehr Power abgibt. Findet man in einem Prospekt eine Angabe wie 40-20 000 Hz +/- 3 dB, dann ist es möglich, dass um +3dB die Bässe angehoben und um -3dB die Höhen bedämpft wurden. 3 dB sind aber, wenn man mal nachrechnet, schon eine Menge Holz. Insofern relativiert sich die Angabe des tollen Übertragungsbereiches doch sehr. Ein Hersteller, der nichts zu verbergen hat, fügt seinen Geräteunterlagen den Frequenzgang bei, wobei jeder natürlich die für ihn günstigste Messmethode wählt.

Verschaltung   top

Es gibt drei Möglichkeiten, Lautsprecher miteinander zu verschalten: Parallelschaltung, Reihenschaltung oder die Kombination von beiden. Werden die Lautsprecher über eine Frequenzweiche geführt, so gelten die Gesetzmäßigkeiten der Weiche. In Gitarrenboxen oder Kofferverstärkern werden in der Regel  nur gleichartige Lautsprecher ohne Frequenzweiche miteinander verbunden. Wichtig ist, das die Verdrahtung so erfolgt, dass an der Eingangsbuchse der Box ein Widerstand anliegt, der zu dem Ausgangswiderstand des anzuschließenden Verstärkers passt. Ist der Boxenwiderstand höher, schadet es nichts, bedeutet aber Leistungseinbußen. Ist der Boxenwiderstand geringer, kann das den Verstärker killen (moderne Verstärker sollten allerdings Schutzschaltungen haben). Daher niemals mal eben Boxen miteinander koppeln, ohne dass man deren Gesamtwiderstand kennt!

Die Angaben der Tabelle sind natürlich unabhängig von der Lautsprechergröße. Auch andere Lautsprechertypen (10", 15") habe solche Widerstandswerte.

Der 8-Ohm-Widerstand ist der gebräuchlichste Lautsprecherwert. Der übliche Gesamtwiderstand von Boxen beträgt auch 8 Ohm. In der Regel haben Markenboxen Typenschilder, auf denen die Werte vermerkt sind. Die Anschlussplatten der Boxen enthalten meist schon eine zweiten Buchse zur Koppelung einer weiteren Box. Diese zweite Buchse ist parallel geschaltet. Das bedeutet, dass beim Stacking von zwei 8-Ohm-Boxen ein Gesamtwiderstand von 4 Ohm entsteht. Der zugehörige Verstärker sollte diesen Widerstand auch verarbeiten können.

Boxentypen   top

Beim Aufbau einer Bandanlage muss man sich klar machen, dass nicht alles, was dröhnt und schallt, auch unbedingt geeignet ist. Hier also ein notwendiger Einblick in die Typologie und Funktionsweise von Orchesterboxen. Wie ich schon angedeutet habe, sind Lautsprecher eigentlich ziemlich schwächliche Wesen, was ihre Übertragungsfähigkeiten angeht. Sie sind immer auf ein mehr oder weniger aufwändiges Gehäuse angewiesen. Ein solches Gehäuse hat schlicht die Aufgabe, den Lautsprecher mehr scheinen zu lassen als er eigentlich ist. Eine Box ist also eine Fortsetzung des Lautsprechers mit anderen Mitteln. Die optimale Anpassung der Lautsprechereigenschaften an die umgebende Luft ist das Ziel. Es gibt sehr unterschiedliche Wege dorthin.

Zu den elementaren Boxen einer Band gehört sicher die Gitarrenbox. Sie ist üblicherweise mit 4x12" Lautsprechern bestückt, 2x12" ist auch möglich. Das Gehäuse ist vollkommen geschlossen und leicht bedämpft, man hört also nur den Schallanteil, den die Lautsprecher nach vorn abgeben. Diese Art Box ist schon ziemlich groß (ca. 75x75 x35cm), steht auf Rollen und hat stabile Transportgriffe. Sie ist stapelbar, wobei es für obenauf eine leicht abgeschrägte Version gibt. Eine solche Gitarrenbox kann man gut selbst bauen.

Lautsprecherboxen können zu Hörnern werden, wenn man sie so baut, dass dem eingebauten Lautsprecher ein "Trichter" vor- oder (zusammengefaltet) hintergesetzt wird. Diese Hornkonstruktion erfolgt nach Exponenzialfunktionen. Die Berechnung ist eher etwas für Mathe-Freaks. Exponenzialhörner erhöhen die Lautstärke ungemein. Wollte man dies mit einer normalen Box erreichen, so müsste sie entweder sehr groß werden, oder man müsste sehr viele von einer Sorte nehmen. Das exponenzial gekrümmte Horn vor einem Lautsprecher erhöht den Schalldruck der Mitten und Höhen, während das gefaltete Horn dahinter den Schalldruck der Bässe vergrößert. Es wird gewissermaßen eine sehr viel größere Box vorgetäuscht.

Bereits 1930 wurden die ersten Exponenzialboxen gebaut, weil mit der Erfindung des Tonfilmes plötzlich viel Klang benötigt wurde, man aber noch nicht in der Lage war, starke Verstärker zu konstruieren. Wenn man bedenkt, dass eine gute Exponenzialbox den Schalldruck eines Lautsprechers bis zu 9db erhöhen kann, so bedeutete dies damals, dass eine achtfache Leistung erreicht wurde bei Verstärkern, die maximal 20 Watt brachten. Eine der bekanntesten Exponenzialboxen aus jenen Tagen ist die legendäre Voice Of The Theatre von Altec Lansing. Ich habe selbst in meiner Bandzeit diesen Typ nachgebaut und als PA verwendet. Zusammen mit einem entsprechenden Horn entfaltet eine solche Box einen erstaunlichen Wirkungsgrad. Das exponenzielle Prinzip hat man aber inzwischen gewaltig weiterentwickelt. Die Anlagen sind insgesamt transportabler geworden, man spart bei hohem Wirkungsgrad Lautsprecher, hat einen geringen Verzerrungsgrad und eine gute Richtwirkung in den Bässen.

Zu unterscheiden sind drei Typen von Exponenzialboxen (Bin = Box):

• Front Loaded Bins: Vor dem Lautsprecher sitzt der exponenzial geformte Trichter. Ohne Horn für verstärkte Mittenübertragung.

• Folded Horn Bins: Der Lautsprecher strahlt nach innen, das Horn entfaltet sich stufenweise nach außen. Geeignet für dicke Bässe.

• Rear Loaded Bins: Der Lautsprecher strahlt nach vorne, die nach hinten abgestrahlten tiefen Frequenzen werden über ein gefaltetes Horn nach vorn geführt. Für Bass- und Mittenübertragung.

Ein markantes Beispiel für ein Rear Loaded Bin ist die berühmte "Rutsche", die mit einem oder zwei 15"-Lautsprechern bestückt werden kann. Rutschen haben gegenüber den Front Loaded Bins einen geringeren Wirkungsgrad und reichen nicht sehr weit. Allerdings geben sie doch einen satten Bassklang her, so dass sie in kleinen Räumen als Discobox einsetzbar sind. Auch als reine Bassbox sind sie durchaus geeignet, wobei bei Großbeschallung allerdings mit einem Mikrofon abgenommen werden muss, was wiederum zur Soundverwässerung in der PA beiträgt. Der Nachbau ist nicht ganz leicht, aber - wie ich aus eigener Erfahrung weiß - machbar, wenn man nicht zwei linke Hände hat.

Bei allen drei Typen gibt es jede Menge Varianten, man möchte sagen, so viele wie Hersteller. Allen ist aber gemeinsam, dass die Höhe der Schalldruckverbesserung und die untere Grenzfrequenz durch die Länge des Horns und die Größe der Austrittsöffnung festgelegt werden. Alle Exponenzialhörner sind im Bau sehr kompliziert, da man die Krümmungen und Winkel sehr genau einhalten muss. Der Nachbau ist also nur mit Bauplan und für Leute mit entsprechendem Werkzeug und schreinermäßigen Kenntnissen zu empfehlen.

Eine andere Boxenart hat einen großen Lautsprecher und eine Öffnung mit Rohr, die Bass-Reflexbox. Die Öffnung ist in besonderer Weise auf den Lautsprecher und die Gehäusemaße abgestimmt. Die Länge des Reflexrohres muss genau durch Rechnung oder durch Messung ermittelt werden. Dann hat die Box eine optimal verstärkte Bassabstrahlung. Eine Bedämpfung erfolgt auf zwei Seiten. Diesen Boxentyp gibt es in allen Größenordnungen. Er eignet sich, mit Anleitung und etwas Geschick, zum Selbstbau.

Die Mehrwegbox ist ein breitbändiges Beschallungssystem mit zwei oder drei Lautsprecherwegen und Reflexrohr. Die Lautsprecher müssen dabei über eine Frequenzweiche geführt werden. Der Mitteltöner ist abgedeckt, damit seine Membran nicht von den Basswellen beeinflusst wird. Diese Box ist als Gesangs- oder PA-Box geeignet, weil sie alle Frequenzen gut überträgt, durch das Reflexrohr auch in den Bässen Einiges zu bieten hat und durch das Hochtonhorn weit reicht. Solche Boxen gibt es heute in sehr kompakter Form mit hoher Leistung. Viele Musiker ziehen sie daher anderen transportfeindlichen Systemen vor. Bei größeren Beschallungsaufgaben kann man solche Breitbandboxen stapeln (stacking), wobei insgesamt eine große Membranfläche entsteht, was den Sound kraftvoll und transparent macht. In großen Hallen oder Open Air allerdings tragen diese Boxen trotz des Hornes nicht weit genug. 

Eine typische Mehrwegbox ist die unter Musikern bekannte so genannte 15/3. Damit bezeichnet man eine Boxenart, die auf der Basis eines 15"-Basslautsprechern ein Dreiwegsystem beinhaltet. 

Die Monitorbox darf nicht vergessen werden, sie hat in einer kompletten Bühnenanlage einen hervorragenden Platz. Sie sorgt dafür, dass sich Sänger und Musiker auf ihrer Bühne überhaupt noch selbst und gegenseitig hören können, denn sie stehen ja im akustischen Schatten ihrer PA-Anlage. Profis haben für ihr Monitorsystem sogar ein eigenes Mischpult, von dem aus man jedem Musiker den für ihn wichtigen Schallanteil auf die Monitorbox legen kann. Wer einmal auf einer großen Bühne vor Publikum gestanden hat, als plötzlich der Monitor ausfiel, weiß wovon ich rede. Ein Monitorsystem kann auch beim Üben dazu beitragen, die Gesamtlautstärke gering zu halten, wenn sich jedes Bandmitglied gut im Monitor hören kann. Erst das Nichthören führt ja dazu, dass die Verstärker immer lauter gedreht werden. 

Während es früher ein Problem war, Beschreibungen von Boxen zu bekommen, gibt es heute unzählige Schriften einschließlich exakter Baupläne und Anleitungen. Wer sich an den Selbstbau wagt, sollte bedenken, dass nur Markenlautsprecher für Instrumente oder PA auch den erhofften Klang bringen. Und die sind leider teuer. Einige Bauvorschläge gibt es auf der Seite Projekte.

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