Reichweite von Boxen

    Hallo,


    Davon zu sprechen, daß Hörner lauter gehen und daher weiter tragen etc. ist eigentlich so nicht richtig.


    Man sollte sich das eher so vorstellen, daß erstmal prinzipiell gleich viel Schalleistung rauskommt wie bei einer direktstahlenden Box.
    Diese Schalleistung verteilt sich bei der direktstrahlenden Box wegen ihres großen Abstrahlwinkels auf eine große Fläche und ist daher z.B. pro qm weniger als bei einem engabstrahlendem System, das mit der gleichen Schalleistung weniger Fläche zu Beschallen hat.


    Man kann das schön mit einem Scheinwerfer vergleichen, der einmmal mit einer breit streuenden Optik eine große Fläche mäßig hell erleuchtet und mit einer stark bündelnden Optik einen kleinen Fleck sehr hell ausleuchtet. (mit der gleichen Birne drin)
    Mit den vielen engabstrahlenden Hornboxen (so von 25x25 Grad oder 40x40 Grad) leuchtet man die zu beschallende Fläche praktisch Schachbrettartig aus, was auf jedem dieser kleinen Felder einen hohen Schalldruck ergibt. Mit breit abstrahlenden Systemen scheitert man bei dem Unterfangen sehr große Flächen "auszuleuchten", da ein oder 2 Systeme schon die gesamte Fläche (mit geringerem Pegel natürlich) "ausleuchten" und alle weiteren auf die selbe Fläche gerichteteten Systeme böse Interferenzen erzeugen anstatt zur Schaldruckerhöhung wesentlich beizutragen.
    Bei der ganzen Betrachtung sollte man aber nicht übersehen, daß ein mit z.B. 60x90 Grad angegebens Topteil diesen Abstrahlwinkel natürlich nicht gerade über seinen gesamten Übertragungsbereich einhält. (Isobarendiagramme anschauen)
    (Wenn man die Wellenlängen bei z.B. 40Hz betrachtet kann natürlich auch kein Basshorn da irgendetwas bündeln.... und im "Megastack" bündelt dann das ganze weniger vom Horn her, sondern weil der Umfang der Frontfläche des Bass-Stacks größer als die längste Wellenlänge ist)


    In diesem Themenbereich ganz nett zu lesen ist das Buch von Meyersound. Recht unterhaltsam und anschaulich.


    Grüße,
    Fux

    zum Thema Schalldruckverlust pro Entfernungsverdoppelung
    -6 dB gilt nur für das Fernfeld, wenn sich eine gekrümmte Wellenfont kugelförmig (dreidimensional) ausbreitet
    -3 dB gilt nur im Nahfeld, wenn sich eine gerade Wellenfront ("Zylinderwelle") in nur 2 Ebenen ausbreitet
    1. Ein engabstrahlendes Hornsystem erzeugt (im Mittelhochtonbereich) eine ebenere Wellenfont als ein Direktstrahler. Diese Wellenfront breitet sich zunächst nicht in alle 3 Richtungen gleich aus, somit ist hier der Schalldruckverlust sicher mehr als -3 (da die Wellenfront nicht vollkommen eben ist) aber ganz bestimmt weniger als -6 dB (da die Wellenfront auch nicht vollkommen kugelförmigist ) pro Entfernungsverdoppelung.
    Deshalb ist bei einem engen Hornsystem nach den ersten 30 m definitiv noch mehr Pegel übrig als bei einem breiten Direktstrahler....
    2. Auch bei einem völlig geraden und langen Linearray, das im Ursprung eine völlig gerade Wellenfront generiert gibt es einen frequenz- und entfernungsabhängigen stufenlosen Übergang von Nahfeld ins Fernfeld (abhängig von der Arrayhöhe), so dass auch die Wellenfront dieses Linearrays (das in der Praxis so wohl niemals aufgebaut wird) bei tiefen Frequenzen früher und bei hohen halt später von einer ebenen (zylinderförmigen) in eine gekrümmte (sphärische)übergeht.
    Ergo, die Bauernweisheit "ein Linearray verliere prinzipiell nur 3 dB und alles andere verliere 6 dB pro Entfernungverdoppelung" ist vollkommener Marketing-Humbug....
    Entscheidend sind die ursprünglichen "Formen" und Ausdehnungen der Wellenfronten und da kein Lautsprechersystem der Welt diese "Formung" oder Bündelung der Wellenfronten frequenzunabhängig beherrscht ist der Schalldruckverlust (im entscheidenden Nahfeld) sehr wohl frequenzabhängig.
    Ich finde den Vergleich von Fux mit dem Licht sehr gut (wenn man Schallwellen doch nur sichtbar machen könnte). tthorstens "Formel" Horntiefe in cm = Wurfweite in Meter ist akademisch zwar an den Haaren herbeigezogen, hat aber was aus der Praxis und ist somit weit mehr wert als die Pauschalaussage:
    Linearray -3dB, alles andere -6dB und dann noch egal welche Frequenz......Blödsinn !!
    lesenswert hierzu auch PP 2/2001 S.122 bis 136 (S.132, Abb.17 !!)

    Zitat


    -3 dB gilt nur im Nahfeld, wenn sich eine gerade Wellenfront ("Zylinderwelle") in nur 2 Ebenen ausbreitet


    Das ist falsch! Die Wellenfront einer idealen (meint: unendlich langen) Linienquelle - also eine Zylinderwelle - breitet sich nur in EINER Ebene aus. Wenn die Ausdehnung der Linienquelle beispielsweise in z-Richtung ist, erfährt die zylindrische Wellenfront eine Aufweitung lediglich in der x/y-Ebene.


    Im übrigen sind moderne Line-Arrays streng genommen keine Linienstrahler, da sie in der Praxis stets gecurvt werden. Im Hochton-Bereich wird zwar eine zusammenhängende Wellenfront erzeugt, sie hat aber nicht mehr den Charakter einer Zylinderwelle, da sie bereits beim Entstehen eine Aufweitung erfährt.


    Zitat


    1. Ein engabstrahlendes Hornsystem erzeugt (im Mittelhochtonbereich) eine ebenere Wellenfont als ein Direktstrahler. Diese Wellenfront breitet sich zunächst nicht in alle 3 Richtungen gleich aus, somit ist hier der Schalldruckverlust sicher mehr als -3 (da die Wellenfront nicht vollkommen eben ist) aber ganz bestimmt weniger als -6 dB (da die Wellenfront auch nicht vollkommen kugelförmigist ) pro Entfernungsverdoppelung.
    Deshalb ist bei einem engen Hornsystem nach den ersten 30 m definitiv noch mehr Pegel übrig als bei einem breiten Direktstrahler....


    Auch das ist nicht ganz richtig! Übliche CD-Hörner erzeugen eine Kugelwelle - immer. Das akustische Zentrum dieser Punktschallquelle liegt dabei meistens dort, wo sich das Horn stärker aufweitet - gewissermaßen dort, wo der "Knick" im Horn ist.



    Zur eigentlichen Frage:
    Welches System "wirft weiter" lässt sich ohne weiteres nicht seriös beantworten. Prinzipiell sind alle aufgefürten Lautsprecher als Punktschallquellen zu betrachten. Der erzeugte Schalldruckpegel nimmt also stets mit 6 dB pro Entfernungsverdoppelung ab. Ein Unterschied ist lediglich in der Sensitivity zu finden, wo die Systeme die umgesetzte Leistung mehr oder weniger in Schalldruck umzusetzen vermögen. Einem horngeladenen System gelingt das in der Regel besser als einem direktstrahlenden System. Dafür ist der Abstrahlwinkel aber beim Hornsystem geringer (was zunächt einmal als Nachteil zu sehen sein müsste). Allgemein kann man sagen: Je stärker das Horn bündelt, desto höher ist die Sensitivity.


    Als das System, welches am "weitesten wirft", könnte man das bezeichnen, das den größten maximalen Pegel liefert. Dabei ist neben der Sensitivity die maximal zuzuführende Leistung zu beachten.


    So liegt der Punkt, wo der lautsprecher meinetwegen 100 dB erzeugt bei dem einen näher dran und beim anderen weiter weg - er wirft gewissermaßen weiter.

    Um es nochmal deutlich zu sagen: Hörner fallen mit 6dB pro Entfernungsverdoppelung ab (mal abgesehen von Verlusten durch die Luft, z.B. im Hochtonbereich). Das kann man sich ganz einfach vor Augen führen: Ein Horn strahlt mit konstanter Aufweitung ab, und das horizontal wie vertikal, also in allen zwei möglichen Ausweitungsebenen. Das bedeutet, pro Entfernungsverdoppelung verdoppelt sich auch die horizontale Ausbreitung, ebenso die vertikale! Also fällt der Schalldruck quadratisch ab (horinzontal verdoppelt mal vertikal verdoppelt = vervierfachte Fläche!).... 6dB!


    Echte Zylinderstrahler fallen im Nahfeld mit 3dB pro Verdoppelung ab und fallen dann auf 6dB zurück. Da aber z.B. schon 4m mit -3dB zurückgelegt wurden, fällt erst NACH dieser Entfernung der Schalldruck mit 6dB pro Verdoppelung weiter. Somit ist ein LA schon ganz gut im Vorteil. Man rechne ruhig nach.



    Im Übrigen gilt die Regel mit 6dB pro Verdoppelung nur ab einer Mindestentfernung vom Chassis, da es nur eine Annäherung ist. Der Schalldruck kann ja am Ursprung nicht unendlich hoch sein.....

    Was heißt "nicht ganz so stark"? Das sollte nur eine möglichst einfach Erklärung dafür sein, weshalb alle Punktquellen mit 6dB pro Verdoppelung abfallen. Sozusagen als Anhang zu Volkers Beitrag.

    Die Frage die sich mir stellt, wo liegt bei einem Horn der Punkt der Punktquelle.
    An der Boxen Vorderkante, evt. vor der Box oder aber an einem virtuellen Punkt im Horn
    oder doch ganz nahe bei der Membran.
    Kann mir das wer sagen?


    Gruß Holger

    Zitat


    -3 dB gilt nur im Nahfeld, wenn sich eine gerade Wellenfront ("Zylinderwelle") in nur 2 Ebenen ausbreitet


    Das ist falsch! Die Wellenfront einer idealen (meint: unendlich langen) Linienquelle - also eine Zylinderwelle - breitet sich nur in EINER Ebene aus. Wenn die Ausdehnung der Linienquelle beispielsweise in z-Richtung ist, erfährt die zylindrische Wellenfront eine Aufweitung lediglich in der x/y-Ebene.


    Das ist korrekt, ich meinte natürlich 2 Dimensionen also eine Ebene...



    Zitat


    1. Ein engabstrahlendes Hornsystem erzeugt (im Mittelhochtonbereich) eine ebenere Wellenfont als ein Direktstrahler. Diese Wellenfront breitet sich zunächst nicht in alle 3 Richtungen gleich aus, somit ist hier der Schalldruckverlust sicher mehr als -3 (da die Wellenfront nicht vollkommen eben ist) aber ganz bestimmt weniger als -6 dB (da die Wellenfront auch nicht vollkommen kugelförmigist ) pro Entfernungsverdoppelung.
    Deshalb ist bei einem engen Hornsystem nach den ersten 30 m definitiv noch mehr Pegel übrig als bei einem breiten Direktstrahler....


    Auch das ist nicht ganz richtig! Übliche CD-Hörner erzeugen eine Kugelwelle - immer. Das akustische Zentrum dieser Punktschallquelle liegt dabei meistens dort, wo sich das Horn stärker aufweitet - gewissermaßen dort, wo der "Knick" im Horn ist.


    Übliche CD-Hörner ja, aber nicht alle Hörner!
    Extrem enge und lange Expo-Hörner können sehr wohl ebene Wellenfronten erzeugen, vor allem wenn sie (wie z.B. beim EAW KF900 dicht übereinander gestackt werden) und hier gibt es im Horn keinen "Knick" !!


    Zur eigentlichen Frage:
    Welches System "wirft weiter" lässt sich ohne weiteres nicht seriös beantworten. Prinzipiell sind alle aufgefürten Lautsprecher als Punktschallquellen zu betrachten. Der erzeugte Schalldruckpegel nimmt also stets mit 6 dB pro Entfernungsverdoppelung ab. Ein Unterschied ist lediglich in der Sensitivity zu finden, wo die Systeme die umgesetzte Leistung mehr oder weniger in Schalldruck umzusetzen vermögen. Einem horngeladenen System gelingt das in der Regel besser als einem direktstrahlenden System. Dafür ist der Abstrahlwinkel aber beim Hornsystem geringer (was zunächt einmal als Nachteil zu sehen sein müsste). Allgemein kann man sagen: Je stärker das Horn bündelt, desto höher ist die Sensitivity.


    Als das System, welches am "weitesten wirft", könnte man das bezeichnen, das den größten maximalen Pegel liefert. Dabei ist neben der Sensitivity die maximal zuzuführende Leistung zu beachten.


    So liegt der Punkt, wo der lautsprecher meinetwegen 100 dB erzeugt bei dem einen näher dran und beim anderen weiter weg - er wirft gewissermaßen weiter.


    In der Praxis sieht das definitiv nicht so aus! Hier sind im Direktvergleich ganz klare Unterschiede auszumachen! Man hänge z.B. eine PS15, eine KF850 und ein Flashlight Top in ausreichender Höhe im Freien nebeneinander und messe dann die Pegel in beispielsweise 10, 20, 40 und 60m Abstand (meinetwegen in Terzen oberhalb 200Hz bei gleichen Anfangspegeln und Frequenzgängen in 1m)
    Gehörmäßig wie garantiert auch messtechnisch wird der Unterschied zwischen PS15 und Flashlight Top in 40m eindeutig festzustellen sein, und die KF850 wird sich irgendo dazwischen einordnen !!!!
    Ergo das Ganze hängt definitiv nicht nur mit dem Anfangspegel zusammen! Ganz grob stelle ich deshalb für Einzelsysteme (keine Linearrays) die Behauptung auf: je enger desto weiter...

    Stellt sich für mich die Frage, kommt die größere Reichweite wirklich vom engeren Abstrahlwinkel oder von der Tiefe des Horns.
    Das beide größen in der Praxis eng verbunden sind täuscht über die wahre Ursache.


    Ich vertrete immer noch die Ansicht das die tiefe des Horns über die Reichweite entscheidet! Gleicher Pegel im Nahbereich vorausgesetzt.


    Gruß Holger

    Bleibt noch hinzuzufügen, dass aber auch ein 100m langes Horn 50Hz nicht ordentlich abstrahlen kann, wenn die Mundfläche dafür zu klein ist. Der Umkehrschluss ist allerdings auch richtig. Ein zu kurzes Horn kann trotz 5m² Mundfläche auch keine 50Hz ordentlich wiedergeben.

    Ich habe für andere Vermutungen bisher keine physikalische Begründung finden können..... was nicht heißt, dass es nicht vielleicht doch eine gibt, an die ich nicht gedacht habe, aber bis dahin gilt erstmal diese für mich......