Response (-10 dB)

[E-A-D-G]

Der Titel sagt eigentlich schon fast alles. Es geht um die Frage ob Frequenzgangangaben für den -10dB Punkt (noch) sinnvoll sein können.

Ich bin gerade eben beim Lesen von Frequenzgang Spezifikationen von Pro Audio Boxen darüber gestolpert dass mittlerweile wohl auch die professionellen Hersteller von PA Equipment vermehrt dazu übergehen die Frequenzgänge ihrer Produkte zu "optimieren".

Von früheren Zeiten kenne ich die Spezifikationen eigentlich noch in der Form
Response (+/- 3 dB )
die ja bereits etwas "Luft" in der Interpretation lässt.
Dass man jetzt vermehrt dazu übergeht auch bei professionellen PA Equipment den Frequenzgang als
Response (-10 dB )
anzugeben (und damit zu "verbessern") war mir tatsächlich neu.

Dass man diesen Optimierungstrick seit langer Zeit schon bei Instrumentalboxen anwendet ist ja wirklich nichts neues. Oder anders gesagt, zumindest viele Hersteller wenden den Trick schon lange an, mit Ausnahme einiger weniger Boxenbauer die sich weigern den potentiellen Kunden mit solch optimistischen Werten zu beeindrucken.

Ich frage mich an der Stelle ob ein -10dB Frequenzgang einer Bass Reflexbox überhaupt als solcher messbar ist, oder ob es sich um einen eher theoretischen Wert handelt der aus Simulationsprogrammen stammt.

Meine eigene 212 Bassreflex gibt deutlich unterhalb des Boxentunings definitiv keinen "hörbaren" Ton mehr von sich. Vereinfacht ausgedrückt, der Box geht deutlich oberhalb ihres theoretischen -10dB Punktes fast schon abrupt die Puste aus. Man muss sich schon ernsthaft fragen ob eine Box im Bereich 35Hz-40Hz noch einen "nutzbaren" Ton von sich geben kann wenn das Boxentuning im Bereich 50Hz-55Hz liegt.
Zumindest meine Box gibt da nichts mehr "verwertbares" von sich, ausser dass man vielleicht noch direkt am Port mit einem Mikro den akustischen Kurzschluss "nachweisen" kann.

So gesehen geht die Frage natürlich auch an Hans @FMC der als professioneller Boxenbauer schon genügend Boxen-Frequenzgänge gemessen hat.
Kann eine Reflex-Box bei ihrem "theoretischen" -10dB Punkt überhaupt noch einen "Ton" von sich geben bzw. konntest du mit deinem Messequipment jemals einen solchen noch nachweisen?

Die "beeindruckenden" -10dB Frequenzangaben vieler Hersteller lassen sich mit Software zwar leicht nachsimulieren, ich bezweifle aber stark dass es mit einer realen Box in der Praxis noch funktioniert.
Da ich selbst kein Messequipment habe bleiben mir nur die Ohren, und die sagen zumindest bei den Boxen die ich bis jetzt hatte, nein es geht nicht!

 

[Flobert]

Der "-3dB Punkt" ist ein wichtiger in der Technik. Bei diesem Wert kommt die halbe Leistung raus. Als Hersteller würde ich mich schämen, würde ich den Frequenzgang künstlich erweitern - denn was anderes ist das nicht.

Solche Firmen bescheissen sich doch selbst.

 

[FMC]

Das sind halt die realistischen 3 dB so wie ich sie auch von früher kenne.
Darum werde ich oft gefragt wieso meine Boxen erst bei 50 oder gar 55 Hz anfangen und ob die dann auch einen 5 Saiter wiedergeben können. Ich baue keine Boxen die nicht einem 5 Saiter standhalten können, das ist eine Mindestanforderung.
Es gibt auch Hersteller die nur noch die Peak-Belastbarkeit draufschreiben, das ist natürlich alles völlig witzlos.

Da fangen dann 410er Boxen bei 36 Hz an, was soll das? Bei -10dB oder gar -12dB wie manche das machen ist einfach kein Ton mehr da, das ist nur noch ein laues Lüftchen.

Interessanterweise hatte ich gerade ein Telefonat mit einem Reggaebasser dessen frisch gebraucht gekaufte Marken-215er bei seiner Mucke zusammenbricht. Ich habs ihm dann erklärt. Das ist auch keine Billigbox sondern eine
aus dem höheren Preissegment. Wegen mangelndem xmax schlägt bei ihm der Schwingspulenträger an die Polplatte.
Auch wenn xmax nicht alles ist, es hilft im Lowend schon wenn dieser Wert nicht zu niedrig ist.

Ganz klar lesen die Leute gerne schöne Daten und glauben sie auch sehr gern. Wird schon stimmen.
Leider gibt es keine Norm, jeder schreibt was er will.

 

[E-A-D-G]

Der "-3dB Punkt" ist ein wichtiger in der Technik. Bei diesem Wert kommt die halbe Leistung raus. Als Hersteller würde ich mich schämen, würde ich den Frequenzgang künstlich erweitern - denn was anderes ist das nicht.

Solche Firmen bescheissen sich doch selbst.

Dachte ich auch, nur, von JBL pro und QSC hätte ich es definitiv niemals erwartet. Andere PRO Hersteller habe ich jetzt noch gar nicht geschaut.

JBL
FREQUENCY RANGE (-10 DB )

QSC
Aktivbox K12.2 (ja die bekannte Serie die auch für MI Bass gerne Anwendung findet)
Frequency Response (-6 dB ) 50 Hz - 20 kHz
Frequency Range (-10 dB ) 45 Hz - 20 kHz

-6dB 50Hz mag die Box vielleicht noch einen Ton von sich geben, aber bei 45Hz dürfte in der Praxis nach meinen Erfahrungswerten dann der akustische Kurzschluss dominieren.

 

[E-A-D-G]

Meine 212er hat eigentlich einen recht tiefen -3dB mit ungefähr 50Hz. Bei spätestens 45Hz hört man aber bereits keinen richtigen Ton als solches mehr, eher dann eine Art "Atmen" der beiden Ports.
An den Lautsprechern liegt es nicht denn da waren schon etliche unterschiedliche mit unterschiedlichen TS Parametern verbaut. Am Tuning liegt es auch nicht denn das war auch bereits unterschiedlich.
Dennoch ist das Verhalten immer ziemlich ähnlich, bei bereits 45Hz kommt nichts mehr wirklich "verwertbares" mehr raus aus der Box. Gut, Lautsprecher wie den BMS 12N630 habe ich nie probiert, damit sollte dann auch bei 40Hz noch was gehen. Und mein svt hätte sich gefreut weil er ständig 300% über seinem Limit hätte verstärken dürfen (müssen).

Ich habe damals schon am Gehör gezweifelt und mit meinen Klipsch Stereo Boxen den "Gegencheck" gemacht. Und siehe da, es geht bis runter 35Hz wenn die Box es kann.

Der ein oder andere bekannte Bassboxen Hersteller wirbt ja tatsächlich mit exorbitant guten Werten um die 35Hz. Wie bereits gesagt, ausser dass man Mist misst oder den Wert als -12dB Punkt aus der Simulation zieht kann ich mir das nicht erklären.

 

[E-A-D-G]

Gerade noch bei EV reingeschaut wie die das aktuell handhaben.
Die guten alten -3dB Frequenzangaben für das Line Array Sortiment gibt es noch, daneben aber jetzt auch den -10 dB Frequenzgang.

Bei den "portablen" Boxen ist's etwas anders gehandhabt. Es gibt zwar zwei Angaben für den Frequenzgang, aber ohne dB Angaben und zwar in der Form:
Frequency Range
und
Frequency Response
wobei die Frequency Response Angaben hier die deutlich "konservativeren" Werte sind.
Ein Schelm wer hier schlechtes denkt. Gerade das "kleinere" Holz wird meist von Leuten gekauft die technisch weniger gut bewandert sind wie die Profis. Mich erinnert es an die Watt Angaben in der Form
xy Watt RMS (oder AES oder was auch immer)
und daraus gerechnet
4 * xy Watt RMS = Peak

 

[E-A-D-G]

Leider gibt es keine Norm, jeder schreibt was er will.

Hätte ich damals meinem Professor für Informations- und Systemtheorie vielleicht auch so ähnlich antworten können und dann genau das rechnen was ich will.

Oder Regelkreise auf Basis von -10dB Eckfrequenzen dimensionieren anstatt -3dB.
Die parametrischen Mitten im Mischpult bekommen damit natürlich auch eine ganz neue Bedeutung wenn die Filter-Q für -10dB der Bandbreite f2-f1 "neu" berechnet wird.

 

[zeppo3000]

Die -10 dB Angabe gab es auch vor dreißig Jahren schon. Bei deutschen Herstellern hieß das dann “Frequenzgang“ (+-3d und “nutzbarer Frequenzbereich“ (-10 d. Solange ein Hersteller beides angibt, ist doch alles OK

 

[FMC]

Es können halt viele nichts mit -10 oder -3dB anfangen, das ist ein technischer Wert. Eher kennt man dann die Frequenzangabe wenn da steht 35 Hz. Das hat jeder schon mal gehört und weiß das je tiefer desto besser ist das.
Das stimmt halt leider gar nicht. Weder der Wert ist von der Nutzbarkeit her richtig noch brauchts Bassboxen für Instrumentenanwendung die 35 Hz können müßten.

 

[Stratitis]

Leider geistert immer noch ein Irrglaube rum, dass ne Box für einen normalen Bass mindestens 40Hz und für nen 5-Saiter mindestes 28Hz haben muss.
Das ist zwar die theoretische Schwingfrequenz der Saite, aber da gibt sie praktisch keine Energie ab. Erst eine Oktave höher geht es ab. Eine Box mit 30Hz-Tuning reicht sogar für "Way To Bodhy " mit ihrem SubSubContra B-Tuning und eine große Kiste mit 40Hz macht auch die Low-F# Rumpler glücklich.
Warum mögen die Ultra-Tiefbasser gerne lange Mensuren? Weil der Bass dann straffer und kräftiger kommt. Warum? Die Saiten sind dünner, der Sound wird drahtiger, also OBERTONREICHER! Wie ein Bass klingt, der fast nur Grundfrequenzen produziert, kann sich ja mal an einem Gibson EB Shorty mit zugedrehter Tonblende vergnügen
Auch der fetteste Reggae-Bass kommt meist von einem 4-Saiter Jazzy in Standard-Tuning. Der richtig fette Druck liegt da umme 80Hz. Alles darunter wird eher als Matsch oder Gewummer empfunden. Eine Box, die so Auf 50-60Hz getrimmt ist, kommt im Alltag viel druckvoller und bassiger daher als eine auf Teufel komm heraus tief abgestimmte Kiste, die zwar 35Hz durch die Luft wedelt, aber da, wo es drauf ankommt, dann einknickt. Die ideale Bassreflexbox hat da, wo am meisten Leistung gefordert wird, die Abstimmung so, dass die Membran möglichst wenig Auslenkung hat. Z.B. so um die 60Hz. Dadurch kann die Box wesentlich höhere Belastungen ab, bevor die Auslenkung dem ein Ende setzt.
Bei einer tieferen Abstimmung gibt es das Problem, dass es auch etwa 1/2 Oktave über der Tuningfrequenz zu einem Auslenkungsmaximum kommt, weil Port und Speaker dann gegenphasig sind und da geht so einer Box dann schnell die Puste aus. Ergebnis: Heisse Luft, aber kein Druck.
Hans macht das mit seinen Tunings schon genau richtig.

 

[FMC]

Danke!

 

[dumbopop]

30hz, auch bei nem 5er, brauchts definitv nicht. ganz im gegenteil. ein low cut in dem bereich bewirkt sogar, dass das signal sauberer und dadurch druckvoller wird. am ende ists mir total latte, was da druff steht. schmuh machen viele hersteller ja schon lange. sowohl beim freuqenzgang, als auch beim wirkungsgrad. und ob eine box gut klingt, kann man an solchen werten schon gar nicht ablesen.

 

[E-A-D-G]

Die -10 dB Angabe gab es auch vor dreißig Jahren schon. Bei deutschen Herstellern hieß das dann “Frequenzgang“ (+-3d und “nutzbarer Frequenzbereich“ (-10 d. Solange ein Hersteller beides angibt, ist doch alles OK

So weit ich das erkenne sieht sich wohl nur noch Electro Voice in der Lage das so anzugeben.

JBL: Frequency Range (-10 dB )
QSC: Frequency Response (-6 d / Frequency Range (-10 dB )
Renkus Heinz: keine Angaben
D&B Audio: Frequency Response (-5 dB )

Wie oben eingangs erwähnt war ich von eben solchen Herstellern andere Angaben gewohnt, und so sehr lange ist das noch gar nicht her dass man sich im pro Audio Bereich (nahezu kompromislos) an die technische Konvention -3dB gehalten hat.

Bei Electro Voice fällt komischerweise auch auf dass die anhängigen Engineering Datasheets zu den Boxenprodukten wohl nicht mehr gibt. In den Papieren wurde allgemein recht ausführlich auf die Frequenzgänge der Boxen und Abstrahlwinkel und die Belastbarkeit eingegangen.

Es gibt neben den normalen Instrumentalboxen ja auch pro Audio Boxen die hin und wieder gerne für die Applikation Bass genutzt werden so wie die QSC K12 Serie.
Mit einer -3dB Angabe kann man noch gut abschätzen wie gut die 2te Harmonische von B0 übertragen wird. Bei einer -6dB Angabe wirds dagegen schon schwieriger und man muss nachrechen was überschlagsmässig bei 60Hz im Frequenzgang rauskommt. Und über -10dB brauchen wir dann gar nicht mehr reden wenn man das rückrechnen will zumal man nicht weiss ob die Filtercharakteristik der (Reflex-)Box in richtung Mr. Butterworth geht oder näher bei Herrn Tschebycheff anzusiedeln ist.

Klar geht probieren über studieren, aber bei solchen Angaben gilt, erst studieren und dann probieren!

 

[E-A-D-G]

Bei einer tieferen Abstimmung gibt es das Problem, dass es auch etwa 1/2 Oktave über der Tuningfrequenz zu einem Auslenkungsmaximum kommt, weil Port und Speaker dann gegenphasig sind und da geht so einer Box dann schnell die Puste aus. Ergebnis: Heisse Luft, aber kein Druck.

Dass es oberhalb (und auch unterhalb) des Tunings zu erhöhter Auslenkung kommt ist klar.
Aber Port und Speaker sind doch generell gegenphasig? Bei Resonanz hinkt die Auslenkung im Port der Anregung um 180 Grad hinterher. Genau das was man beabsichtigt sonst könnte die Rückwärtsbewegung des Lautsprechers über den Port nicht "in Phase" mit dem Schall vor der Schallwand sein.

Ich hab eher nie verstanden warum gerade bei der Tuning Frequenz die Auslenkung minimal wird. Deutlich oberhalb des Tunings gleicht es eigentlich eher dem einer geschlossenen Box (zumindest näherungsweise).

 

[garotti]

30hz, auch bei nem 5er, brauchts definitv nicht. ganz im gegenteil. ein low cut in dem bereich bewirkt sogar, dass das signal sauberer und dadurch druckvoller wird.

Ja! genau deshalb gefällt mir der Mesa D800+ so gut. Da kann ich mit dem Hochpassfilter bequem Frequenzen z.B. unter 80 Hz abschneiden und alles klingt, natürlich je nach Raum, viel angenehmer!

 

[zeppo3000]

Dass es oberhalb (und auch unterhalb) des Tunings zu erhöhter Auslenkung kommt ist klar.
Aber Port und Speaker sind doch generell gegenphasig? Bei Resonanz hinkt die Auslenkung im Port der Anregung um 180 Grad hinterher. Genau das was man beabsichtigt sonst könnte die Rückwärtsbewegung des Lautsprechers über den Port nicht "in Phase" mit dem Schall vor der Schallwand sein.

Ich hab eher nie verstanden warum gerade bei der Tuning Frequenz die Auslenkung minimal wird. Deutlich oberhalb des Tunings gleicht es eigentlich eher dem einer geschlossenen Box (zumindest näherungsweise).

Nicht ganz. Bei der BR-Resonanz hängt die Reflexöffnung um 90 Grad hinterher (wobei die Reflexöffnung mehr Schall abstrahlt als der Lautsprecher), unterhalb geht es immer mehr Richtung 180 Grad, erreicht diese aber nicht ganz. Die Auslenkung der Membran ist dabei deutlich geringer, als die Luftmenge, die das Reflexrohr ausspuckt.
Falls Du als Kind gerne geschaukelt bist, kennst Du das: wenn Du ganz hinten bist, und die Schaukel wieder nach vorne schwingt, streckst Du die Beine nach vorn und schiebst damit an. Wenn Du dann ganz vorne angekommen bist, ziehst Du die Beine mach hinten und schiebst damit rückwärts an. Die Nulldurchgänge Deiner Anschiebbewegung sind damit exakt am Punkt der maximalen Auslenkung ( Amplitude) der Schaukel. >> 90 Grad Phasenverschiebung zwischen Erregung und Schwingkreis.
Dass die Anschiebe-Kraft nicht sehr groß ist, merkt man daran, dass nicht viel passiert, wenn man sich auf die Schaukel setzt und die Beine vor und zurück bewegt. Wenn man das aber ein, zwei Minuten im richtigen Takt (Resonanzfrequenz) macht, kann man richtig hoch schaukeln.
Beim BR-Lautsprecher ist es im Prinzip genauso, Schaukel und Bassreflexbox bilden einen mechanischen Schwingkreis.

 

[E-A-D-G]

Nicht ganz. Bei der BR-Resonanz hängt die Reflexöffnung um 90 Grad hinterher (wobei die Reflexöffnung mehr Schall abstrahlt als der Lautsprecher), unterhalb geht es immer mehr Richtung 180 Grad, erreicht diese aber nicht ganz. Die Auslenkung der Membran ist dabei deutlich geringer, als die Luftmenge, die das Reflexrohr ausspuckt.
Falls Du als Kind gerne geschaukelt bist, kennst Du das: wenn Du ganz hinten bist, und die Schaukel wieder nach vorne schwingt, streckst Du die Beine nach vorn und schiebst damit an. Wenn Du dann ganz vorne angekommen bist, ziehst Du die Beine mach hinten und schiebst damit rückwärts an. Die Nulldurchgänge Deiner Anschiebbewegung sind damit exakt am Punkt der maximalen Auslenkung ( Amplitude) der Schaukel. >> 90 Grad Phasenverschiebung zwischen Erregung und Schwingkreis.
Dass die Anschiebe-Kraft nicht sehr groß ist, merkt man daran, dass nicht viel passiert, wenn man sich auf die Schaukel setzt und die Beine vor und zurück bewegt. Wenn man das aber ein, zwei Minuten im richtigen Takt (Resonanzfrequenz) macht, kann man richtig hoch schaukeln.
Beim BR-Lautsprecher ist es im Prinzip genauso, Schaukel und Bassreflexbox bilden einen mechanischen Schwingkreis.

Der Vergleich mit der Schaukel ist ja ganz nett, aber ich denke ganz so leicht funktioniert das nicht.
Geht man von einer geschlossenen Box aus dann sieht man deutlich dass mit abfallenden Frequenzgang auch die Membranauslenkung deutlich zunimmt. Die Strahlungsimpedanz (die ja auf den Lautsprecher wirkt) fällt zunehmend ab und der Lautsprecher pumpt über die dann hohen Auslenkungen mit abfallender Frequenz zunehmend akustische Blindleistung in das Medium Luft die wegen Rückwirkung auf die Membran in den Verstärker zurückläuft. Viel Membranhub aber sehr wenig akustische Wirkleistung.

Bei den Bassreflexboxen ist auffällig dass das Verhalten bis herunter in den Bereich ca. 50-100Hz (je nachdem) sehr ähnlich ist was die zunehmende Membranauslenkungen anbelangt. Die nehmen ebenfalls erst mal auffällig zu, fallen dann zur Helmholtz Resonanz hin aber wieder ab. Warum die Auslenkungen gerade bei der Resonanz dann wieder sehr klein werden ist nur damit zu erklären dass die Strahlungsimpedanz des Systems Lautsprecher dort wieder groß ist und der Lautsprecher gut Wirkleistung an das Medium Luft übertragen kann.
Die Frequenzgänge von geschlossenes Gehäuse gegen Bassreflex im Vergleich zeigen ja deutlich dass die Bass-Reflex faktisch weniger Membranhub (im Mittel) benötigt um mehr akustische Leistung an das Medium Luft zu übertragen. Eben deswegen weil das Gesamtsystem im interessierenden Frequenzbereich dann besser/effektiver an das Medium Luft angekoppelt ist.

Oberhalb 200Hz sind die Auslenkungen allgemein immer sehr klein. Der Lautsprecher arbeitet dort gegen das Innenvolumen der Box und gegen das Medium Luft (sofern die Strahlungsimpedanz gross genug ist).

edit, allgemein nutze ich zur Betrachtung von Boxen die elektrische Filtertheorie bzw Übertragungsfunktion, und zwar Filter 2ter Ordnung für geschlossene Box und Filter 4ter Ordnung für Bass-Reflex. Die Lautsperchermodelle für die geschlossene Box sind schon komplex genug. Für die Reflex-Box muss man sich das wohl selbst herleiten.