Alles über Subwoofer und den LFE-Kanal
Lautsprecher-Systeme haben in der Regel einen Subwoofer, Film-Tonspuren einen .1-Kanal. Doch beides passt nicht immer zusammen.
Ein Lautsprecher hat die Aufgabe, elektrische Energie in Schall zu wandeln. Dabei ist eines ganz sicher: Je mehr Energie man hineinsteckt, um so mehr kommt an Schalldruck vorne heraus. Unter einer Voraussetzung: Die Frequenz muss gleich bleiben.
Damit ein Ton nämlich als gleich laut empfunden wird, ist bei tiefen Frequenzen wesentlich mehr Energie nötig als bei hohen. Diese Unterschiede haben zur Erfindung des Subwoofers geführt, also des Lautsprechers für die Bässe. Und daraus entstand die Idee eines zusätzlichen Kanals, das .1 in den üblichen Filmton-Systemen – von Experten LFE genannt, was für Low Frequency Effects (Dolby) oder Low Frequency Enhancement (DTS) steht.
Der Name bringt es auf den Punkt: Der Extra-Kanal sorgt dafür, dass Filmton den nötigen Druck hat, dass eine Explosion im Magen spürbar ist – dass also die Energie da ankommt, wo wir sie wahrnehmen. Die Tücken von Systemen und Tonquellen bringen es jedoch mit sich, dass Subwoofer und Tiefton-Kanal nicht immer harmonieren.
Der Tontechniker im Studio entscheidet nicht selten nach Gefühl, welche Anteile er auf welche Kanäle mischt.
Die Membran eines Bass-Lautsprechers muss viel Luft bewegen, weshalb sie nach viel Energie verlangt.
1. Der Subwoofer
Dass man überhaupt einen eigenen Lautsprecher für die tiefen Töne einsetzen kann, liegt an der Besonderheit tieffrequenter Schallwellen: Ihre Herkunft lässt sich nicht orten. Statt also in jeden Lautsprecher ein Bass-Chassis einzubauen, genügt ein einziger kräftiger Schallwandler für diese Töne. Damit kann man sich entweder die Tieftöner in den Hauptlautsprechern sparen, oder man kann diese unterstützen. Ferner lassen sich auch die Boxen kleiner auslegen, was im Wohnzimmer stets ein Vorteil ist.
Gleichzeitig hat der Subwoofer eine wichtige Funktion für den Klang der übrigen Kanäle. Die Endstufen, die zwei, fünf oder sieben Lautsprecher versorgen müssen, werden von dem Leistungsaufwand für die tiefsten Frequenzen entlastet, die besonders viel Energie benötigen. Das hilft ihnen, umso befreiter und präziser aufzuspielen.
Voraussetzung dafür ist, dass der Tieftöner über eine separate Endstufe angetrieben wird, außerhalb des Verstärkers, der die anderen Kanäle versorgt. Das ist der Grund, weshalb ein Aktiv-Sub mit der eingebauten Endstufe am meisten bringt – sofern er korrekt angesteuert wird, also auf Vorverstärker-Ebene (in der Regel über Cinch). In den USA weit verbreitet ist dagegen die Methode, die beiden Kabel der Hauptlautsprecher erst zum Subwoofer zu führen, so dass der sich seine Anteile herauspickt. Das bringt aber für die Entlastung der Endstufen nichts.
Ein aktiver Subwoofer mit eingebauter Endstufe entlastet die Hauptkanäle.
2. Die Entstehung des LFE-Kanals
Der Tiefton-Kanal, meist LFE genannt, kommt natürlich aus dem Kino. Schon bei 70mm-Film gab es spezielle Spuren, bei Dolby Stereo sogar zwei davon, da man hier dank magnetischer Streifen auf dem Filmmaterial genug Platz hatte. Mit dem Einzug der Digitalnormen Dolby Digital, DTS und SDDS etablierte sich der separate LFE-Kanal unter der Bezeichnung .1 – schließlich ist er kein vollwertiger Kanal.
In der Regel ist der Frequenzbereich begrenzt, so zum Beispiel bei Dolby auf 3 bis 120 Hertz, also etwa ein Zehntel des hörbaren Spektrums. Bei den Filmnormen macht nur SDDS eine Ausnahme, hier ist der LFE-Kanal nicht eingeschränkt. Genauso verhält es sich bei den Musikstandards DVD-Audio und SA-CD, wo der LFE ebenfalls gleichberechtigt zu den Hauptkanälen behandelt wird. Man kann ihn also auch zweckentfremden, etwa für einen zusätzlichen Höhenkanal wie bei den 2+2+2-Aufnahmen von MDG.
Schon seit der Anfangszeit des Kinotons diente die Bass-Spur nicht nur dazu, den oder die Subwoofer ordentlich zu versorgen. Wichtiger war und ist eine weitere Funktion: Sie verschafft dem Tonmeister mehr nutzbare Dynamik, mehr Platz nach oben. Denn der maximale Schalldruck wird im Wesentlichen bei den tiefen Frequenzen benötigt. Sind die aber in einem gemeinsamen Kanal mit den hohen und höchsten Tönen gespeichert, muss man für viel Dynamik die Standard-Pegel relativ niedrig halten – nur dann heben sich laute Geräusch wirklich ab.
Nachteil niedriger Pegel ist, dass es zu Rauschen führen kann. Das ist bei digitaler Speicherung kein wirkliches Problem, doch in der weiteren analogen Signalverarbeitung von Verstärkern bis zu den Lautsprechern unter Umständen schon zu hören. Wenn man nun ausschließlich den Tieftonkanal mit viel Dynamik einpegelt, die anderen Kanäle aber höher, bekommt man ein System mit wenig Rauschen, aber viel Luft nach oben.
Daher wird der LFE-Kanal bei Filmton um 10 dB niedriger abgemischt als die übrigen Kanäle. Die Elektronik einer Surround-Anlage gleicht das wieder aus, hier werden generell 75 dB eingestellt – der LFE wird also höher geregelt.
Das hat zur Folge, dass die Impulse in den tiefen Frequenzen wesentlich mehr Power haben als vorher, nämlich maximal 115 dB gehörangepasster Lautstärke im Vergleich zu den 105 dB der anderen Kanäle. Rauschen ist in diesem Frequenzbereich ohnehin kein Problem.
Die -10 dB im LFE-Kanal ziehen sich durch die gesamte Übertragungskette und über alle Verbindungen. Das Signal ist überall zu leise, so dass mehr Raum nach oben gegeben ist – erst ganz am Schluss, im Verstärker, wird der Ausgleich durch Anheben des Pegels vorgenommen, der Kanal hat damit mehr Reserven in der Dynamik als alle anderen. Das muss der Lautsprecher natürlich auch verkraften, doch Subwoofer sind dafür ausgelegt.
Auf dem 70mm-Film gab es Magnetton-Spuren, von denen sogar zwei für tieffrequente Effekte vorgesehen waren.
3. Was in den Kanälen steckt
Wer eine 5.1-Anlage mit fünf kleinen Satelliten und einem mächtigen Subwoofer vor Augen hat, mag sich darüber täuschen, was in einem 5.1-Soundtrack steckt. Tatsächlich sind die fünf Hauptkanäle nämlich Vollbereichskanäle, reichen also von 20 bis 20.000 Hertz – bei höher auflösenden Audioformaten auch weiter hinauf.
Und bei der Abmischung im Studio ist es keineswegs so, dass man alles unterhalb von 80 Hertz in den LFE-Kanal packt. Analysen der Frequenzgänge zeigen immer wieder, dass der volle Bereich genutzt wird. Das gilt natürlich vor allem für die Kanäle links und rechts vorne, aber auch für den Center, wo zum Beispiel eine tiefe Männerstimme mitsamt allen Bassanteilen enthalten ist. Sogar die Surround-Kanäle bringen oft genug tiefere Frequenzen mit.
Im letzteren Fall mag man darüber streiten, ob das für den Film relevant ist. Denn die Boxen an der Seite und hinten im Kino sind nicht für Basstöne ausgelegt. Die drei Kanäle vorne hinter der Leinwand allerdings kommen aus stattlichen Lautsprechern, die unten nichts abschneiden. Was in den drei Kanälen vorne steckt, ist also bis hinunter zu den tiefsten Frequenzen wichtig für den Film und muss deshalb von jeder Anlage reproduziert werden.
Und auch andersrum gilt: Der .1-Kanal transportiert nicht automatisch alles unterhalb einer bestimmten Schwelle. Ein erfahrener Tonmeister wird zum Beispiel Musik generell nur den beiden Frontspuren zumischen. Der LFE-Kanal sollte, wenn es richtig gemacht wird, nur dann eingesetzt werden, wenn man wirklich die zusätzlichen Pegelreserven braucht – etwa bei einem Orkan, einem Auto-Crash oder einer Explosion. Aus diesem Grund wird in der Regel bei Musikaufnahmen der .1-Kanal gar nicht benutzt. Selbst wenn eine Konzertaufnahme eine 5.1-Tonspur ausweist, kann es vorkommen, dass darin gar nichts passiert.
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