Directivity Pattern: Das Abstrahlverhalten von Lautsprechern interpretieren

So lesen Sie Polardiagramm und Isobarendiagramm für die Lautsprecherauswahl



Wohin soll der Lautsprecher denn nun abstrahlen? Was für Fachplaner für Audiovisuelle Medien eine alltägliche Aufgabe ist, bereitet vielen Quereinsteigern und Nutzern immer wieder Kopfzerbrechen. Die Antwort lautet: Es hängt vom Abstrahlverhalten und den Anforderungen ab. Für die Richtwirkung bei Lautsprechern bürgert sich immer mehr das Wort „Directivity Pattern“ ein – auch, weil der Markt für Lautsprecher sehr international geprägt ist. Aber was sagt Directivity Pattern genau, wie wird es abgebildet und welche Schlüsse können Interessierte daraus ziehen? Hier ein Überblick.


Was nützt die Directivity Pattern bei Planung und Auswahl von ELA-Lautsprechern?

Nur wenn das Abstrahlverhalten eines Lautsprechers bekannt ist, können Sie eine Beschallung präzise planen. Denn nur so ist klar, welchen Bereich ein Lautsprecher mit seinem Abstrahlwinkel abdeckt. Fachplaner sprechen meist von einem „nominalen Abstrahlwinkel“, weil sich der genannte Abstrahlwinkel immer auf eine bestimmte Frequenz bezieht. Anders geht es nicht, da tiefe Frequenzen anders abstrahlen als hohe Frequenzen. Faustregel: Je höher die Frequenz, desto gerichteter strahlt der Lautsprecher ab.

Das Abstrahlverhalten von Clustern

Besonders wichtig ist das Abstrahlverhalten, wenn Sie aus mehreren Lautsprechern eine oder mehrere Gruppen („Cluster“) bilden möchten. Das ist fast immer der Fall, wenn mehrere Lautsprecher aus einer Richtung eine bestimmte Fläche beschallen sollen. Kennen Sie das Abstrahlverhalten, können Sie die einzelnen Lautsprecher der Cluster so anordnen, dass der Lautstärkepegel auf möglichst breiter Front gleichmäßig bleibt. Die Abstrahlwinkel überlappen sich dann so, dass der Schall sich gegenseitig addiert und keine Lücken in der Abdeckung entstehen. Voraussetzung dafür ist eine konstruktive (und nicht destruktive) Interferenz: Die Schallwellen dürfen sich nicht gegenseitig auslöschen, etwa weil die Lautsprecher zum Beispiel auf der Bühne versetzt stehen. Dabei können einige Zentimeter bereits den Unterschied zwischen konstruktiven und destruktiven Interferenzen machen. Besonders wichtig ist dabei der sogenannte Sweet Spot. Das ist der Bereich, in dem sich Personen bewegen können, ohne dass der Sound des Lautsprechers sich deutlich ändert. Die wichtigsten Methoden, um das Abstrahlverhalten von Lautsprechern abzubilden, sind das Polardiagramm und das Isobarendiagramm.

Das Polardiagramm, international auch „Polar Plot“

Eine Variante ist das sogenannte Polardiagramm, wie hier im Bild. Bei dieser Darstellung schauen Sie von oben auf den Lautsprecher, der sich im kleinen Kreis in der Mitte befindet. In dieser Draufsicht ist der Lautsprecher nach Norden gerichtet. Das heißt, der nördlichste Punkt des Kreises, hier mit 0°/0 dB beschriftet, ist der Referenzpunkt, auf den der Lautsprecher ausgerichtet ist.

Abb.: Ein Polardiagramm für den Lautsprecher EUL-80/SW

Eine Variante ist das sogenannte Polardiagramm, wie hier im Bild. Bei dieser Darstellung schauen Sie von oben auf den Lautsprecher, der sich im kleinen Kreis in der Mitte befindet. In dieser Draufsicht ist der Lautsprecher nach Norden gerichtet. Das heißt, der nördlichste Punkt des Kreises, hier mit 0°/0 dB beschriftet, ist der Referenzpunkt, auf den der Lautsprecher ausgerichtet ist.

Abb.: Ein Polardiagramm für den Lautsprecher EUL-80/SW

Im Polardiagramm sehen wir drei Werte, deren Zusammenspiel zum Beispiel interessant für die Positionierung von Wandlautsprechern ist:

  1. Der (in diesem Fall: horizontale) Abstrahlwinkel: Die 360°-Kreisform
  2. Die Lautstärke in dB: je weiter außen auf dem Kreis, desto lauter der Lautsprecher. In unserem Beispiel ist jeder weitere innere Kreis 6 dB leiser.
  3. Die Frequenzen: Jede Farbe steht für eine Testfrequenz.

Das Polardiagramm interpretieren

Am ganz nördlichsten Punkt, also genau horizontal-mittig vor dem Gerät, sind Lautsprecher am lautesten. In unserem Beispiel sehen wir, dass auch bei 30° auf beiden Seiten fast alle getesteten Frequenzen noch gleichmäßig laut sind. Nur bei 4.000 Hertz fällt die Lautstärke leicht ab. Die tieferen Frequenzen strahlen typischerweise besonders breit ab. Ganz konkret: Steht ein Mensch ungefähr 60° rechts von diesem Lautsprecher, hört er einen Ton mit der Frequenz 1.000 Hertz nur ungefähr 5 dB leiser als jemand, der direkt vor dem Lautsprecher steht. Eine Faustregel besagt, dass ein Verlust von mehr 6 dB zu viel ist, um dem Lautsprecher noch zu bescheinigen, dass er diesen Bereich abdeckt. Der Lautsprecher im Beispiel hat also einen effektiven Abstrahlwinkel von ungefähr 140° (70° in beide Richtungen auf der Kreisform). Hier können Sie bei der Planung von Beschallungstechnik in Räumen ganz konkret mit einer Skizze und einem Geodreieck vorgehen. Bei normaler Raumhöhe ist der vertikale Abstrahlwinkel zu vernachlässigen. Bei akustisch schwierigen Räumen mit großen Nachhallzeiten (Hallen, Kirchen usw.) kann es vorteilhaft sein, vertikal stark bündelnde Lautsprecher zu verwenden, da diese Schallreflexionen von Boden und Decke weniger anregen.

 

Achtung beim Produktvergleich: Beschriftung der Diagramme prüfen! Diagramme sind nur miteinander vergleichbar, wenn sie mit den gleichen Maßen arbeiten. Hier gibt es keine gesetzlichen Vorgaben. Ähnlich wie beim Frequenzgang für Lautsprecher versuchen hier einige Händler durch veränderte Maße in den Diagrammen ein besseres Bild vom Abstrahlverhalten zu zeigen. Typisch ist, dass die dB-Abstände bei der Lautstärke verringert sind. Achten Sie also darauf, ob es die üblichen 6 dB sind.

Das Isobarendiagramm

In einem Isobarendiagramm sehen wir an der Y-Achse die Winkel, meist gekennzeichnet mit „deg“ für Degree (deutsch: Grad). Die X-Achse zeigt die Frequenzen. Wie stark die Frequenzen jeweils in den einzelnen Abstrahlwinkeln sind, ist durch farbliche Zonen gekennzeichnet. In diesem Fall ist der Farbcode in 3-dB-Schritten abgestuft von warmen Farbtönen (kein oder wenig Verlust von Schallpegel) zu kalten Farbtönen (deutlicher Verlust von Schallpegel).

Isobarendiagramme sind, wenn man sie einmal verstanden hat, sehr schnell zu vergleichen. Wenn die X- und die Y-Achse einheitlich beschriftet sind, können Sie per Isobarendiagramm auf einen Blick erkennen, wo verschiedene Lautsprecher im Vergleich ihre Stärken und Schwächen haben. Ähnlich wie beim Frequenzgang wäre hier ein möglichst gleichmäßiges Bild wünschenswert.

Abb.: Ein Isobaren-Diagramm für den Lautsprecher EUL-80/SW

Isobarendiagramme sind, wenn man sie einmal verstanden hat, sehr schnell zu vergleichen. Wenn die X- und die Y-Achse einheitlich beschriftet sind, können Sie per Isobarendiagramm auf einen Blick erkennen, wo verschiedene Lautsprecher im Vergleich ihre Stärken und Schwächen haben. Ähnlich wie beim Frequenzgang wäre hier ein möglichst gleichmäßiges Bild wünschenswert.

Abb.: Ein Isobaren-Diagramm für den Lautsprecher EUL-80/SW

Das Isobarendiagramm interpretieren

Konkretes Beispiel: Die Frequenzen vor 400 Hz sind die unteren Mitten. Diesen Bereich nehmen wir als besonders warm und angenehm wahr. Hier verliert der Lautsprecher bis zu einem Abstrahlwinkel von 200° im obigen Beispiel nur 6 dB. Beim getesteten EUL-80 handelt es sich deswegen eindeutig um einen Lautsprecher mit Stärken im Bass- und Tiefmitten-Bereich und in den unteren und mittleren Höhen zwischen 4.000 und 6.000 Hertz.

 

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