Der Frequenzgang eines ELA-Lautsprechers

Das verrät der Frequenzgang Planern und ELA-Interessierten über den Lautsprecher


Für Messtechniker, AV-Errichter und Akustiker ist der Frequenzgang ein offenes Buch. In vielen Projekten hilft es aber, wenn auch spätere Nutzer, Planer und Architekten wissen, was der Frequenzgang beim Lautsprecher beschreibt. Den Frequenzgang zu verstehen hilft, Argumente nachzuvollziehen. Es kann helfen, Beschallungstechnik ein bisschen besser zu verstehen. Wir sind sicher, unsere Übersicht zum Frequenzgang bei Lautsprechern hilft dabei. Dieser Artikel inspiriert Sie vielleicht dazu, die Lautsprecherauswahl für Ihre Kunden verständlicher zu erklären oder aus einem anderen Blickwinkel zu betrachten.


Das erfahren Sie in diesem Artikel:


Was ist der Frequenzgang beim Lautsprecher?

Streng genommen gibt es mehrere „Frequenzgänge“. Mit dem Frequenzgang beim Lautsprecher ist aber fast immer der Frequenzgang des Schalldrucks gemeint. Denn der ist in der Praxis eine wichtige Information für den Errichter und die Nutzer.

Der Frequenzgang zeigt, wie gleichmäßig ein Lautsprecher die gesamte Bandbreite von sehr tiefen bis zu sehr hohen Tönen wiedergibt.

Ein Audio-Messsystem erzeugt Testsignale, die Frequenzen in einstellbaren Bereichen beinhalten. Dieser Frequenzbereich ist oft der Bereich von 20-20.000 Hz, da dieser dem Hörspektrum des Menschen entspricht. Die Testsignale werden über einen Verstärker dem zu messenden Lautsprecher zugeführt. Die Wiedergabe der Frequenzen durch den Lautsprecher wird dann mit einem hochwertigen Messmikrofon gemessen.

Ein guter Lautsprecher sollte über den ganzen gemessenen Frequenzbereich alle Frequenzen möglichst mit dem gleichen Schalldruckpegel wiedergeben. Man wird sehen, dass es im unteren Frequenzbereich (Bass) und im oberen Frequenzbereich (Hochton) zum Abfall des Schalldruckpegels kommt. Der Übertragungsbereich des Lautsprechers wird in den Grenzen angegeben, in denen der mittlere Schalldruckpegel maximal um einen bestimmten Wert in dB abgefallen ist. Je nach Hersteller werden diese Grenzen bei -3dB, -6dB und oft auch bei -10dB angegeben.


Wie visualisieren Messtechniker den Frequenzgang beim Lautsprecher?

Den Frequenzgang visualisieren wir mit einem Graphen in einem Koordinatensystem. Dieses Koordinatensystem zeigt, wie Schalldruck und Frequenz des abgespielten Tons bei einem Lautsprecher zusammenhängen. Wenn wir also einen Lautsprecher auf Basis des Frequenzganges beurteilen wollen, geht es um zwei Größen:

  1. Die Frequenzen, die der Lautsprecher wiedergibt, also Tonhöhen in Hertz. Im Koordinatensystem auf der X-Achse.
  2. Den Schalldruck(-pegel), also vereinfacht gesagt die Lautstärke, in Dezibel. Im Koordinatensystem auf der Y-Achse.

Ein Beispiel:

Ein Vorteil dieser Visualisierung: Sie macht Lautsprecher auf den ersten Blick vergleichbar. Sie können die Graphen von mehreren Lautsprechern im Koordinatensystem nebeneinanderlegen. Bei der Bewertung von Frequenzgängen sprechen Akustik-Spezialisten oft von einem geraden, linearen oder gleichmäßigen Frequenzgang. Denn je gerader der Graph, desto weniger verändert sich die Lautstärke des Lautsprechers im Verhältnis zur Tonhöhe.

Ein Beispiel:

Ein Vorteil dieser Visualisierung: Sie macht Lautsprecher auf den ersten Blick vergleichbar. Sie können die Graphen von mehreren Lautsprechern im Koordinatensystem nebeneinanderlegen. Bei der Bewertung von Frequenzgängen sprechen Akustik-Spezialisten oft von einem geraden, linearen oder gleichmäßigen Frequenzgang. Denn je gerader der Graph, desto weniger verändert sich die Lautstärke des Lautsprechers im Verhältnis zur Tonhöhe.

Ein idealer (und damit fiktiver) Lautsprecher hat also einen exakt geraden Frequenzgang.

Vorsicht beim Ablesen des Koordinatensystems: Die Y-Achse fängt nicht bei 0 Dezibel an. Sondern bei der Lautstärke, die der Lautsprecher bei 20 Hertz hat. Das wiederum ist dann der Anfangspunkt der X-Achse.

Die Interpretation des Frequenzganges: Unser Gehör nimmt nicht alle Abweichungen gleich wahr

Achten Sie im Frequenzgang vor allem auf Ausschläge nach oben. Kleine Schwankungen von 1 bis 3 Dezibel sind in der 100-Volt-Technik vollkommen normal. Ab 4 Dezibel nehmen wir diese Schwankungen aber vermehrt als störend wahr, vor allem in höheren Frequenzen. Hier müssen Sie differenzieren: Eine Schwankung in gleichem Ausmaße nach unten überhören wir eher als eine Abweichung nach oben. Kleine Täler in den Frequenzgängen sind also nicht so signifikant wie Spitzen nach oben. Auch je nach Frequenz empfinden wir Abweichungen als unterschiedlich störend.

Besonders störend empfinden wir einen Frequenzgang mit starken Abweichungen nach oben zwischen 2.000 und 6.000 Hertz.

Es kommt aber natürlich auf die Stärke der Abweichung an. Wird der Lautsprecher bei 1.600 Hertz 5 Dezibel lauter, fällt auch das je nach Nutzung unangenehm auf.

Der Bassbereich im Frequenzgang (bis 150 Hertz)

Schauen Sie zuerst auf die linke Seite des Frequenzganges. 20-40 Hertz sind der Tiefbassbereich. Gerade im ELA-Bereich erreichen kaum Lautsprecher schon bei 40 Hertz ihre durchschnittliche Lautstärke. Auch bei 40-100 Hertz tun sich viele ELA- und 100-Volt-Lautsprecher schwer. Das wird in Kauf genommen und ist auch nicht verwunderlich: Gerade kleine Lautsprecher, wie eben häufig im 100-Volt-Bereich vorzufinden, haben es in diesem Bassbereich aufgrund ihrer Baugröße schwer. Das ist in den meisten Fällen unbedeutend, da ELA-Lautsprecher oft eine Hintergrundbeschallung übernehmen und Frequenzen unter 100 Hertz dabei keine große Rolle spielen. Zur Orientierung: Der allertiefste Grundton einer normal gestimmten Gitarre liegt bei 82 Hertz.

Orientierung für den Bassbereich:

  • Eine zu starke Betonung im Bassbereich führt zu einem bedeckten, etwas dumpfen Sound.
  • Die meisten männlichen Stimmen liegen im Grundton zwischen 100 und 150 Hertz und haben einen Frequenzumfang von 80-12000 Hertz.
  • Ein Tal zwischen 100 und 150 Hertz kann Wärme aus der Musikbeschallung nehmen, bei Hintergrundbeschallung ist das aber zumeist unkritisch. Für vordergründige Beschallung bietet sich ein Lautsprecher an, der schon ab 100 Hertz eine gewisse Lautstärke erreicht. Ein Beispiel dafür ist der PA-Lautsprecher PAB-308/WS.

Frequenzgang des PAB-308/SW mit einem mittleren Schalldruck von ca. 93 dB bei einem Watt zugeführter Leistung und einem Messabstand von 1 Meter. Der -3dB Punkt im Tiefton liegt bei ca. 100 Hz und der -10dB Punkt bei ca. 60 Hz. Kurz vor 20000 Hz fällt der Schalldruck sehr steilflankig ab. Dieser Box kann man einen Übertragungsbereich von 60-20.000 Hz (-10dB) zuweisen.

Frequenzgang des PAB-308/SW mit einem mittleren Schalldruck von ca. 93 dB bei einem Watt zugeführter Leistung und einem Messabstand von 1 Meter. Der -3dB Punkt im Tiefton liegt bei ca. 100 Hz und der -10dB Punkt bei ca. 60 Hz. Kurz vor 20000 Hz fällt der Schalldruck sehr steilflankig ab. Dieser Box kann man einen Übertragungsbereich von 60-20.000 Hz (-10dB) zuweisen.

Die Mitten im Frequenzgang (150-2.000 Hertz)

Vor allem der Bereich zwischen 200 und 400 Hertz ist für eine hochwertige Musikbeschallung wichtig. Er ist für den vollen, breiten, angenehmeren Sound zuständig, rundet das Klangbild ab. Die meisten akustischen Instrumente liegen zwischen 200 und 1.000 Hertz.

Frequenzgang der Tonsäule ETS-360TW/WS mit sehr linearem Verlauf im wichtigen Bereich zwischen 200 und 1.000 Hertz. Auch 100-Volt-Lautsprecher wie diese Tonsäule geben das heutzutage stabil her:

Frequenzgang der Tonsäule ETS-360TW/WS mit sehr linearem Verlauf im wichtigen Bereich zwischen 200 und 1.000 Hertz. Auch 100-Volt-Lautsprecher wie diese Tonsäule geben das heutzutage stabil her:

Orientierung für die Mitten:

  • Deutliche Anhebungen kurz vor 400 Hertz machen das Klangbild etwas softer, nehmen aber auch die Dynamik aus dem Sound.
  • Anhebungen nach 1.000 Hertz sorgen eher für mehr Druck, mehr Punch und einen eher aufdringlichen, hellen Sound.
  • Weibliche Stimmen liegen im Grundton oft knapp über 200 Hertz. Der Stimmumfang mit Obertönen deckt den Bereich von ca. 150-13.000 Hertz ab.
  • Bei Tälern zwischen 100 und 1.000 Hertz rechnen Sie mit einem höhenbetonten Lautsprecher. Wenn dieser Bereich im Durchschnitt deutlich nach unten abfällt, klingt der Lautsprecher nicht so voll. Der Lautsprecher gibt den Sound nicht so breit und warm wieder, wie vielleicht eine Bratsche oder ein Flügel live klingen würde.

Der Höhenbereich im Frequenzgang (2.000-20.000 Hertz)

Bei Ausschlägen nach oben in den Höhen betont der Lautsprecher Instrumente wie Westerngitarren, Violinen oder Anteile hoher Stimmen. Zwischen 2.000 und 6.000 Hertz sind starke Spitzen besonders unangenehm, der Lautsprecher kreischt dann gewissermaßen. Hier ist das menschliche Ohr besonders empfindlich.

Orientierung für den Höhenbereich:

  • Wenn ein Lautsprecher in den Höhenbereichen sehr betont, kann das Klangbild metallisch gefärbt sein.
  • Zu viel relative Energie im Bereich um 3.000 Hertz kann zu einem überdynamischen, etwas aggressiveren Klangbild führen.
  • Bei starken Tälern in diesem Bereich wird der Sound dumpf und undynamisch, der Lautsprecher „nuschelt“ im schlimmsten Falle.
  • Allerdings: Der Bereich ab 14.000 Hertz ist im Aufgabenfeld der Hintergrundbeschallung zu vernachlässigen.

Achtung: Hinterfragen Sie kritisch die die Darstellung des Frequenzganges

Die Graphen für Frequenzgänge sind nicht genormt. Es gibt also die Möglichkeit, den Frequenzgang durch Anpassungen im Koordinatensystem optisch zu verändern. Wird der Graph mit größerer Spreizung angelegt, sieht er gerader aus. 4-5 Dezibel, eine große Abweichung, fallen dann optisch nicht mehr so ins Gewicht. Schauen Sie also aufmerksam auf die Achsen:

  1. Wie groß sind die Schritte in Dezibel auf der X-Achse? Ist es nötig, die Länge der Achse so zu strecken?
  2. Bei der Y-Achse ebenso: Wo beginnt sie, wo hört sie auf? Beginnt sie bei 20 Hertz oder vielleicht erst bei 50 Hertz und lässt damit einen hörbaren Frequenzbereich einfach außen vor?
 

Eine Hilfe zur Interpretation des Frequenzganges unabhängig von der Darstellung

Prüfen Sie vorher, wie laut der Lautsprecher durchschnittlich bei 1 Watt Leistung ist. So haben Sie einen Richtwert für die Interpretation des Frequenzganges, weil Sie so leichter erkennen, wie stark die Abweichung bei einer bestimmten Frequenz relativ zum Dezibel-Durchschnitt ist. Ist der Lautsprecher durchschnittlich 89 Dezibel laut, hat in den Mitten aber ein 6 Dezibel tiefes Tal? Das erkennen Sie so auch unabhängig von der Art der grafischen Aufbereitung.

Wir freuen uns, wenn dieser Artikel Ihnen die Orientierung erleichtert. Stöbern Sie doch in unserem Magazin zu weiteren Themen wie 100-Volt-Technik, ELA-Anlagen-Planung oder Sprachalarmierungsanlagen nach EN-54.

Bildquelle Headergrafik: snowing12 – stock.adobe.com

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