Subwooferplanung: Simulation vs. Realität

Da ich mein SBA nun schon einige Zeit in Betrieb habe und einige Daten gesammelt habe, ist es an der Zeit mal zu überprüfen, wie genau der Maximalpegel in einem Raum vorhergesagt werden kann. Ich denke, das kann für einige hilfreich sein, die aktuell oder in Zukunft neue Subwoofer planen.


Druckkammereffekt im Raum messen
Dazu misst man zunächst den Subwoofer im an verschiedenen Stellen im Raum (vorzugsweise an den Sitzpositionen). Hinzu kommt eine Nahfeldmessung, bei der sich das Mikrofon ca. 1 cm vor der Membran befindet. Das sorgt dafür, dass der Raumeinfluss ausgeblendet wird und quasi der Freifeldamplitudengang des Subwoofers gemessen wird.

Die Nahfeldmessung wird anschließend von der Raummessung subtrahiert. Wichtig ist dabei, dass ausschließlich die Pegel subtrahiert werde und nicht die Phase! Das können nicht alle Messprogramme, daher bin ich damals den Weg über Excel gegangen. Heraus kommen nach unten hin steigende Kurven, die auch die Überhöhungen der Raummoden beinhalten.

Die Kurven sollten im oberen Frequenzbereich möglichst deckungsgleich sein, damit am Ende kein konstanter Verstärkungsfaktor hinzukommt. Also schiebt man in der Regel die Nahfeldmessung nach oben oder unten, damit sie im oberen Frequenzbereich auf den anderen Kurven liegt.



Am Ende sieht das dann für verschiedene Positionen im Raum z.B. so aus.



Damit wissen wir relativ gut, wie sich der Raum im unteren Frequenzbereich verhält und können anhand von Simulationen Vorhersagen treffen.

Simulation während der Entwicklungsphase
Um nun vorherzusagen, wie sich der Maximalpegel eines Subwoofers im eigenen Raum verhält, muss die Verstärkung des Druckkammereffekts lediglich auf die Maximalpegelkurve der Simulation addiert werden. Das muss leider auch wieder händisch passieren, also entweder kurz per Kopfrechnung oder einfach mit ein paar Stützstellen in Excel.


Verifikation
Ich habe bei meinem SBA den Maximalpegel bei verschiedenen Frequenzen gemessen. Dafür habe ich CEA-Bursts benutzt, die ich mir für unter 10 Hz selbst erstellt habe (REW kann nur ab 10 Hz). Bei Interesse kann ich sie hochladen. Ich habe den Pegel so lange erhöht, bis Störgeräusche aufgetreten sind. Eigentlich geht CEA nach den nichtlinearen Verzerrungen, für eine Annäherung sollte das aber reichen.

Die Kurven habe ich anschließend als Textdateien in REW importiert und gegenübergestellt. Wie man sieht weicht die Vorhersage nur geringfügig von dem realen Maximalpegel ab. Das ist sehr erfreulich.



Ein pegelkalibriertes Mikrofon ist bei dieser Messung natürlich Pflicht. Weiterhin sollte die Korrekturdatei möglichst tief gehen. Gerade unter 10 Hz ist ungewiss, wie groß hier der Messfehler ist. Da dieser Bereich aber sowieso praktisch unhörbar ist, hat er für die Praxis keine große Relevanz.

Kleiner Tipp: man sollte allerdings immer ein wenig Reserve einplanen, um Störgeräusche zu vermeiden. Bei Xmax sind die meisten Treiber akustisch schon am Ende. Die Störgeräusche sind so stark hörbar, dass man automatisch lieber leiser dreht. Ich denke, mit 3 dB unter dem simulierten Maximalpegel macht man wenig falsch.