Software: Diese Berechnungsprogramme unterstützen Sie beim Bau eines Lautsprechers

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Lautsprecher nach den eigenen Vorstellungen zu erschaffen ist der Traum vieler Musikliebhaber. Das Design kann so angepasst werden, dass es zu Ihrer Inneneinrichtung passt, und Sie können nach Belieben das Equipment verbauen, das Sie sich schon lange gewünscht haben. Doch beim Lautsprecherbau können viele Fehler gemacht werden; unterschiedliche Software soll Ihnen den Weg zum maßgeschneiderten Selfmade-Produkt erleichtern.

Am Anfang stehen die Boxen

Wenn Sie sich entscheiden, Lautsprecher selber anzufertigen, sollten Sie etwas handwerkliches Geschick mitbringen und sich im Vorfeld ausgiebig über das Thema informieren. Ein genauer Plan sollte am Anfang jedes Lautsprecherprojekts stehen. So können Sie eventuell auch unnötige Kosten vermeiden, da keine hochwertigen Materialien verschwendet werden.

Beim Lautsprecherbau sollten Sie immer mit der Auswahl der Lautsprecher bzw. mit deren Bau beginnen, denn es ist schwierig, für ein fertiges Gehäuse passende Produkte zu finden. Einfacher ist es, wenn Sie zunächst das Konzept ausarbeiten, die Lautsprecher bauen und dann für diese Lautsprecher ein Gehäuse anfertigen.

Den Kauf der Einzelteile sollten Sie gut überlegen und bei den Bauteilen nicht nur nach der Optik gehen, sondern auch auf Qualität achten. Im günstigsten Fall liegen den Produkten ausführliche Datenblätter bei, über die Sie genaue Informationen zum jeweiligen Einzelteil beziehen können.

Verschiedene Gehäusearten

Wenn Sie Lautsprecher selbst bauen möchten, müssen Sie sich für eine Gehäuseart entscheiden. In vielen Simulationsprogrammen können Sie zwischen den verschiedenen Gehäusetypen wählen.

Doch warum benötigt ein Lautsprecher eigentlich ein Gehäuse? Wenn ein Lautsprecher ohne Box verwendet wird, wird auf beiden Seiten des Lautsprechers Schall abgestrahlt. Vor dem Lautsprecher wird die Luft verdrängt und sorgt auf der Rückseite für einen Druckausgleich. Beim Zuhörer kommt, wenn er sich in einem Abstand zum Lautsprecher befindet, der größer als die Wellenlänge ist, kaum ein Ton an. Dieses Phänomen wird akustischer Kurzschluss genannt. Ein Gehäuse dient daher der Schallführung des rückwärtigen Schalls und der Schallführung des Schalls auf der Vorderseite.

Die Bauform eines Lautsprechers beeinflusst also maßgeblich die Wiedergabecharakteristik und die Belastbarkeit der Schallwandler. Darüber hinaus dient ein Gehäuse der Aufstellung, denn Chassis können durch das Aufstellen der Boxen in eine geeignete Lage gebracht werden.

Geschlossene Gehäuse

Bei geschlossenen Gehäusen wird das Chassis in einer abgeschlossenen Box untergebracht und so der akustische Kurzschluss effizient unterbunden. Diese Variante stellt die einfachste Lösung dar, das Strömen der Luft von der Rückseite zur Vorderseite zu unterbinden. Die rückseitigen Abstrahlungen des Chassis bleiben im Gehäuse, und der Schall, der nach vorne abstrahlt, wird nicht irritiert.

Geschlossene Gehäuse haben den Nachteil, dass der rückseitig abgestrahlte Schall nicht genutzt wird. Dieser rückseitige Schall wäre gerade bei tiefen Tönen wünschenswert.

Darüber hinaus wirkt die eingeschlossene Luft in dem Gehäuse auf die Lautsprechermembran wie ein Polster, da das Gehäuse 100 Prozent dicht ist. Wenn tiefe Töne abgestrahlt werden, muss der Lautsprecher weit ausgelenkt werden. Dabei stört aber die rücktreibende Federkraft, die dann die Resonanzfrequenz der Box erhöht.

Trotzdem werden geschlossene Gehäuse häufig beim Lautsprecherbau angefertigt. Der Grund liegt in dem hervorragenden Impulsverhalten der Produkte und der einfachen Konstruktion.

Offene Schallwand

Wenn die Luft von der Rückseite des Lautsprechers auf möglichst kurzem Weg zur Vorderseite gelangt, kann der Effekt das akustischen Kurzschlusses ebenfalls unterbunden werden. Daher kommen endliche Schallwände zum Einsatz, bei denen es unter einer gewissen Grenzfrequenz vermehrt zum Druckausgleich zwischen Vorder- und Rückseite kommt.

Bassreflexboxen

Bassreflexboxen werden bei Tiefton-Lautsprechern eingesetzt. Bei dieser speziellen Form von Lautsprechergehäusen kann der rückwärtig abgestrahlte Schall genutzt werden. Das Volumen einer Bassreflexbox ist nicht abgeschlossen, sondern durch einen Kanal nach außen verbunden. Zusammen mit dem Gehäusevolumen bildet die Luftmasse in dem Kanal einen Resonator, der eine Erhöhung der Schallabstrahlung im Bereich seiner Serien-Resonanzfrequenz bewirkt.

Wenn Lautsprecher, Gehäusegröße und Bassreflexrohr aufeinander abgestimmt sind, strahlt das Rohr im Tiefbassbereich Schall ab. Die direkte Schallabstrahlung wird dabei von der vorderen Membranseite abgenommen. Das Resultat ist, dass der Tieftontreiber nicht so weit auslenken muss wie bei einem geschlossenen Gehäuse. Daher benötigt der Tieftontreiber weniger Leistung für den gleichen Schalldruck.

Transmissionline, Hornlautsprecher, Bandpassgehäuse

In den meisten Fällen werden geschlossene Gehäuse beim Lautsprecherbau entwickelt. Darüber hinaus gibt es die Transmissionline-Box, Hornlautsprecher und Bandpassgehäuse.

Transmissionsline-Boxen haben den Nachteil, dass sie nur sehr schwer abzustimmen sind und daher nur von Profis eingesetzt werden. Es ist sehr viel Fachwissen vonnöten, um sie in Eigenentwicklung zum Klingen zu bringen.

Hornlautsprecher werden eingesetzt, wenn es auf höchste Lautstärken ankommt. Die Modelle spielen im Hi-Fi-Bereich keine große Rolle mehr.

Bandpassgehäuse bestehen virtuell aus einem geschlossenem System, an dessen Vorderseite eine Box mit einer Bassreflexöffnung angebracht ist. Sie sind zur Übertragung schmaler Frequenzbereiche geeignet und werden für Subwoofer genutzt.

Wozu benötige ich Software?

Das Zusammenspiel von Lautsprechern und Frequenzweichen ist sehr komplex. Eine Frequenzweiche hat die Aufgabe, ein elektrisches Signal, das verschiedene Frequenzen enthält, auf zwei oder mehr Ausgänge aufzuteilen. Im Audiobereich wird das Audiosignal mittels Frequenzweichen auf mehrere Lautsprecher aufgeteilt. Bei einer Zweiwegebox sind das zum Beispiel Hochtöner und Tieftöner.

Zwar gibt es sogenannte Universalweichen, doch mit diesen werden in der Regel keine wirklich guten Ergebnisse erzielt. Um Weichen für Ihren Lautsprecher entwickeln zu können, benötigen Sie Messsoftware und Simulationssoftware. Mit der Software können Werte am einfachsten und genauesten berechnet werden.

Doch nicht nur Frequenzweichen-Rechner, sondern auch andere Software wird benötigt. Software zur Gehäuse-Berechnung, zu Bauelementen, dem Hörraum und zur eigentlichen Lautsprecher-Entwicklung ist sinnvoll. Im Laufe der Entwicklung werden Sie viel mit Lautsprecherchassis herumrechnen, um herauszufinden, in welches Gehäuse sie passen, und Frequenzweichen entwickeln, um verschiedene Chassis zu kombinieren.

Bausätze für Lautsprecher

Da es aufwendig ist, sich in Software einzuarbeiten, bevorzugen viele Anfänger Lautsprecherbausätze. Diese stellen eine gute Möglichkeit dar, in die Welt des Lautsprecherbaus einzutauchen und die Möglichkeiten kennenzulernen. Entsprechende Bausätze gibt es in den verschiedensten Preisklassen.

Software Akabak

Akabak ist eine Software, die beim Lautsprecherbau häufig eingesetzt wird. Das Simulationsprogramm wurde für die Untersuchung und Gestaltung von Lautsprecheranlagen entwickelt und simuliert ein komplettes System. Die Simulation erfolgt bei dem Programm in einem Halbraum. Wenn Sie mit der Simulation durch Akabak gute Werte erreichen, können Sie mit dem Lautsprecherbau beginnen.

Boxsim

Boxsim ist ebenfalls ein Programm zur Simulation von Hi-Fi-Lautsprechern. Das Programm rechnet den Schallwandeinfluss und die Aufstellung mit in Ihre Simulation ein, aber auch Halbraumsimulationen sind möglich. Für komplexe Lautsprecherprojekte ist die Software gut geeignet.

Die Macher von Boxsim möchten mit ihrer Software ambitionierte Lautsprecher-Selbstbauer ansprechen, die bereits über grundlegende Kenntnisse zur Berechnung von Boxen verfügen.

Bis zu acht Lautsprecher-Chassis und sechs Verstärkerausgänge mit separaten Filtern können mit der Hilfe von Boxsim berechnet werden. Boxsim enthält einen eigenen Algorithmus zur Simulation der Kantenbeugung an der Schallwand (Bafflestep). Darin unterscheidet sich die Software von vielen anderen Simulationsprogrammen. Basierend auf Messungen in genormter Umgebung können Sie so eine Lautsprecherbox mit beliebigen Abmessungen simulieren und auch den Gehäusetyp frei wählen. Neben geschlossenen Gehäusen gibt es Bassreflex-, Bandpass- und biventilierte Bandpass-Varianten.

Boxsim ist Freeware

Die Simulationssoftware Boxsim können Sie kostenlos verwenden und müssen diese noch nicht einmal installieren. Boxsim wird einfach in einem Ordner entpackt, und schön können Sie das Programm starten. Auf diese Weise macht das Programm keinerlei Einträge in Ihrer Registry.

LASIP

LASIP ist eine umfangreiche Software, die Ihnen bei Ihren Berechnungen einer Lautsprecherkonstruktion hilft und kostenpflichtig ist. Das Ziel des Programms ist es, ein möglichst vollkommenes Paket für Einsteiger zu entwickeln. Daher gibt es im Programm einen Gehäusezeichner mit Zuschnittslistengenerator, und auch Weichenbauteile können sinnvoll angeordnet werden. Im Gegensatz zu Boxsim werden bei der Frequenzweichensimulation durch LASIP auch Treiber- und Mikrofonposition berücksichtigt.

Wie in jedes andere Programm müssen Sie sich in LASIP erst einmal einarbeiten. Zum Lieferumfang gehört ein Handbuch, das wichtige Erläuterungen gibt und das Verwenden der Software erleichtert.

WinISD

WinISD ist ebenfalls eine kostenlose Software zum Designen von Lautsprechern und Subwoofern. Das Programm hilft beim Berechnen von Gehäusen und ist relativ einfach zu bedienen. Durch die Simulation eines Gehäuses sollten Sie dann in der Lage sein, das für Sie passende System zu finden. WinISD punktet durch eine große Treiberdatenbank und einen hohen Funktionsumfang.

AudioCad ECNC

AudioCad ECNE möchte Profis auf dem Gebiet der Lautsprecherentwicklung ansprechen. Mit dem Programm können aufwendige Mehrwegsysteme mit Optimizer simuliert werden. Die Software kann auch mit Polardaten umgehen. Auf der Entwicklerseite finden Sie zusätzlich zum Programm Anleitungen, um mit diesem mächtigen Produkt umgehen zu können.

LEAP

LEAP ist ebenfalls eine Lautsprecher-Simulationssoftware, die sehr aufwendig ist. Auch in der Industrie wird das Programm teilweise genutzt. Komplexe Gehäuse und Frequenzweichen können mit LEAP simuliert werden. Allerdings lässt sich das Programm nur bändigen, wenn Sie eine ausgiebige Einarbeitungszeit einplanen und sich auf dem Gebiet des Lautsprecherbaus auskennen.

Fazit

Es gibt Software, die Sie beim Entwickeln von Lautsprechern unterstützten kann. Das Erstellen von Simulationen in solchen Programmen ist sinnvoll, um Ihr Projekt nach den eigenen Vorstellungen umsetzen zu können. Doch selbst beim Einsatz der einfachsten Programme sollten Sie Vorwissen besitzen, damit die Konstruktion gelingt.

Allerdings kann mit keinem der Tools eine Box so konstruiert werden, dass Sie anschließend das Holz, die Chassis und die Frequenzweichenbauteile bestellen und zusammenbauen können und das Ergebnis eine perfekte Box ist. Das Feintuning müssen Sie letztendlich selbst übernehmen, denn zwischen Theorie und Praxis können Welten liegen. Daher sollten Sie nicht einfach drauf los konstruieren, sondern sich mit der Materie befassen. Ausführliche Bücher zu diesem Thema helfen beim Lautsprecherbau.

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