ARTIKEL

een Subwoofer (voor Home Theater)


Garmt van der Zel | 13 mei 2004

Waar de gemiddelde verstokte 2-kanaals audiofiel tot voor kort (en vaak nog steeds) gruwelt bij het horen van het woord ‘subwoofer’, zijn er toch de laatste tijd subs op de markt die wel degelijk een heel positief effect hebben op muziek-weergave en zelfs qua performance de beste full-range speakers kunnen overtreffen.

Voordelen van het toevoegen van een sub zijn vooral een extra ‘gemak’ in de weergave, een groter ruimtelijk beeld en domweg diepere en beter voelbare bas. Is de sub van voldoende kwaliteit, is deze goed (lees: subtiel) ingesteld en goed geplaatst, kunt u wel eens versteld staan wat voor verbetering er mogelijk is, ook bij luidsprekers die al erg ver doorlopen in het laag. Genoeg stof tot lezen en nadenken is reeds geschreven door René van Es in zijn artikel, maar omdat het gebruik van subwoofers in een Home Theater erg afwijkt (en de eisen die aan de subs worden gesteld ook anders zijn), hier een apart artikel daarover. Aangezien de subwoofer zelf niet echt verschilt in beide gevallen, zal ik het algemene deel van het artikel hier niet herhalen, maar vooral ingaan op de verschillen en unieke eigenschappen van subwoofers in een HT (Home Theater).

Dali Helicon S600

Eerst muziek: hierin is het laag zelden proportioneel harder dan de rest van het frequentiespectrum. Simpel gezegd: de meeste instrumenten (behalve synthesizers etc.) hebben een natuurlijke balans, waarin de bas niet veel harder is dan het midden of hoog. Hierdoor zal de subwoofer in een muziekinstallatie zelden veel harder spelen dan zo’n 90 dB geluidsdruk, wat eigenlijk al een behoorlijk niveau is met muziek! Naarmate de frequenties lager zijn, zal ook de geluidsdruk afnemen en er zijn maar zeer weinig instrumenten die de laagst hoorbare frequenties halen (de langste orgelpijp haalt dat wel, zo’n 16 Hz, maar deze wordt maar zelden gespeeld) op een behoorlijk niveau. De eisen qua maximale geluidsdruk van een subwoofer gebruikt voor ondersteuning van het laag van een stereo-systeem zijn dus niet zo hoog (wel de eisen aan de kwaliteit van het laag!)..

Waar in een muziek/stereo-installatie de subwoofer dus alleen bedoeld is voor het ondersteunen van de hoofdluidsprekers in het laag, dient de subwoofer bij een Home Theater installatie 2 functies:

  1. Het weergeven van liefst al het laag dat de andere speakers niet kunnen verwerken
  2. Het weergeven van laagfrequente effecten (de ‘.1’ in een Dolby Digital 5.1 of DTS 5.1 geluidsspoor, ook wel LFE, oftewel Low Frequency Effects)

Men kan op basis van punt 2 eigenlijk al zeggen dat een subwoofer essentieel is in een Home Theater, vanwege het discrete (volledig gescheiden) LFE-signaal en de enorm hoge eisen die dit signaal stellen aan de laagweergave. Maar hoe zit het met punt 1? Waarom hier de subwoofer de speakers niet gewoon laten ondersteunen, zoals bij muziekweergave, maar de subwoofer al het laag weer laten geven? De antwoorden liggen in de inhoud van het laag in alle kanalen bij moderne films, die een veel zwaardere last legt op de sub dan muziek.


Full-range?

Iedereen kent wel de ‘impact’ die een film heeft in een goede bioscoop: het laag is voelbaar en overweldigend. Veel mensen willen uiteraard deze ervaring ook thuis hebben. Kan dat eigenlijk wel is dan uiteraard de vraag. Immers, in de bioscoop worden enorme speakers gebruikt en is de ruimte veel groter. Mijn antwoord is dat het zelfs veel beter kan dan in de bioscoop…

MJ Acoustics Pro 100BSEven wat technische details… Bij HT/film-weergave dient volgens de ‘THX norm’ op referentieniveau ieder kanaal een geluidsdruk te kunnen leveren van 105 dB (voor het LFE kanaal geldt zelfs een maximale geluidsdruk van 115 dB, hierover later meer). Uiteraard is het niet altijd nodig om op deze niveaus te spelen (buren!), maar meer dan eens kan het voorkomen dat er van tenminste één of meer van de speakers in een filminstallatie wordt verwacht dat deze laaginformatie beneden bijvoorbeeld 40 Hz weergeeft op een niveau van > 90 dB. Veel zogenaamde ‘full range’ speakers zijn gewoonweg niet in staat deze lage frequenties onverzwakt, danwel op een zeer hoog niveau zonder noemenswaardige vervorming weer te geven. Waar een speaker gebruikt voor hifi/muziek-doeleinden in de praktijk best full-range mag worden genoemd bij een extensie tot zo’n 40 Hz, geldt dit niet voor een speaker die gebruikt wordt in een film-installatie! Wat is dan voor een film-installatie full-range te noemen, zult u zich afvragen.
Hiervoor zou ik een aantal punten op willen noemen:

  1. Full-range betekent volgens ‘film-normen’ dat 20 Hz onverzwakt weergegeven kan worden, wat eigenlijk vrijwel geen enkele commercieel verkrijgbare betaalbare speaker haalt. Bedenk dat de geluiden in films niet ‘natuurlijk’ zijn en dus ook de eisen aan de speakers niet! Laag in films beneden 20 Hz komt zeker voor!
  2. Full-range in apparatuur voor film-weergave wordt vaak aangeduid met de instelling ‘large’. De instelling ‘small’ geeft een in het laag beperkte speaker aan.
  3. De ‘large’ en ‘small’ instellingen hebben geen betrekking op het hebben van vloerstaanders of stand-geplaatste speakers of daarmee samenhangend, de grootte van de speaker, maar op het instellen van wel of geen filtering/crossover op de verschillende kanalen.


Large? Small? Bass management!

Het instellen van speakers als ‘large’ of ‘small’ in de surround receiver/voorversterker/DVD-speler en het kiezen van de kantelfrequentie waarop de filters gaan werken in het geval van een ‘small’ setting, noemt men ‘bass management’. Wat er gebeurt als ‘large’ wordt ingesteld, is wel duidelijk (geen filtering), maar wat gebeurt er nou eigenlijk als de instelling ‘small’ wordt gebruikt? Een antwoord op deze vraag is niet eenduidig te geven, omdat fabrikanten hier verschillend werken. Over het algemeen wordt al het laag van de speakers die op ‘small’ zijn gezet, gerouteerd naar het subwoofer-kanaal van het apparaat. De subwoofer wordt in dat geval dus gebruikt voor zowel ‘geherrouteerde’ bas, afgefilterd uit de speakers, als het LFE (Low Frequency Effects)-signaal.

De subwoofer-uitgang is dus niet de ‘LFE-uitgang’! Immers, in de uitgang is naast LFE ook geherrouteerde bas aanwezig. Bedenk u dat het apparaat dat de bass-management uitvoert zelf voor de filtering zorgt! Zet het crossover (filter) van de subwoofer dus maximaal (vaak 120 Hz) of schakel het filter uit als dat mogelijk is. Het LFE signaal loopt door tot 120 Hz in de praktijk en het is zonde om deze al bij een veel te lage frequentie af te kappen. Hetzelfde geldt voor de geherrouteerde bas. 

Over het filter op de subwoofer kunnen we dus simpel zijn: uit of maximaal. Maar dan de volgende vraag: wat is een mooie kantelfrequentie om in te stellen in het bass management van de receiver/surround voorversterker/DVD-speler als deze tenminste kiesbaar is? Laat ik beginnen met te zeggen dat de laagste frequentie die door de speakers kan worden weergegeven door veel fabrikanten vaak schromelijk wordt overdreven. De ‘-3 dB’ en ‘-6 dB’ waardes geven aan waar de speaker in het laag begint af te vallen (een bas-reflex systeem met 24 dB/octaaf en een gesloten systeem met 12 dB/octaaf). Aangezien het laag op die frequentie al verzwakt wordt weergegeven, is het zaak een frequentie te kiezen als filter, waar de speaker nog recht is in zijn weergave. Er kan als stelregel worden genomen dat de beste kantelfrequentie 2x de laagste frequentie is bij een –6 dB specificatie en 1.5x de laagste frequentie bij een –3 dB specificatie. Kies dus als voorbeeld bij een speaker met een laagste frequentie van 40 Hz (-6 dB) een 80 Hz filter in de apparatuur. Dit wijkt af van de ‘muziek’/stereo-methode waar het beste de frequentie op de subwoofer kan worden gekozen op het punt waar het hoofdsysteem afvalt!

Crossover

Uit bovenstaande kan worden geconcludeerd dat eigenlijk bijna iedere speaker als small moet worden ingesteld. Dit is misschien wat onsubtiel gesteld, maar experimenteren op dit punt heeft zeker zin, immers:

  1. Worden de speakers als ‘large’ ingesteld, zal het frequentiegebied vanaf zo’n 20 Hz tot het laagste punt dat de speaker onverzwakt weer kan geven niet of maar gedeeltelijk weergegeven.
  2. Door de eerder genoemde hoge niveaus van de bas in film-fragmenten krijgen veel speakers het moeilijk als er van ze gevraagd wordt laag weer te geven wat ze eigenlijk niet weer kunnen geven. Vervorming en intermodulatie (met een groot effect op de transparantie) wordt hoorbaar. Het gebruik van een subwoofer, gecombineerd met filtering kan in dit geval zorgen voor een ontlasting van de speakers, met een onvervormdere weergave tot gevolg en minder kans op beschadiging van vooral bas-reflex speakers.
  3. Het is makkelijker om het allerlaagste laag goed te krijgen indien deze wordt weergegeven vanaf 1 locatie in plaats van vanuit 5 locaties.

EDITORS' CHOICE