[HowTo] Topteile richtig aufstellen & Winkelmessungen interpretieren - Einsteigerguide Beschallung

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#1

Beitrag 13. Jul 2022 18:38

Grüzi zusammen,

in letzter Zeit häufen sich die Fragen nach der korrekten Aufstellung von Topteilen,
oder man sieht die typischen Stacks mit gerade nach vorne feuernden Tops.

Um hier etwas Aufklärungsarbeit zu leisten, tippe ich für euch einen kleinen Guide zusammen
und erkläre euch, warum und wie man Topteile korrekt aufstellt,
bzw. Vorteile, Nachteile und Kompromisse je nach Winkelung und Höhe.



Abstrahlcharakteristik

Wichtig ist zu wissen, wie sich unsere Topteile denn eigentlich unter Winkel verhalten,
denn auf optimaler 0° Achse stehen die wenigsten Hörer,
der Großteil bewegt sich im Bereich 10-20° je Seite (gesamt also 20-40°),
horizontal sogar noch breiter, hier eher gesamt 60-80°.



Horizontale:
Schauen wir uns mal die Abstrahlung eines typischen 12" 2-Wege Topteils an, mittler bis oberer Preisklasse.
Dies hat eine Abstrahlung von 80x60° und ist im Bereich 1,4kHz getrennt.

12_hor_01.png
0-90° auf Freqeunzebene
12_hor-DIR_01.png
0-90° horizontal - 0-90° Directivity Sonogram 1x12

Die Abstrahlung wird immer bei -6dB bestimmt.
- Schauen wir auf das Sonogram: Die -6dB Linie verläuft im Mittel bei 35-40°, in beide Richtungen gesehen also 70-80° Horizontale.
- Auf der Frequenzebene sehen wir das noch mal etwas anders, betrachten wir aber die 40° (rot) sind wir im Mittel bei circa -6dB*
So schaut der Frequenzverlauf aus, sofern man unter dem jeweiligen Winkel steht, bzw. hört.
(*Ich habe hier kein Scaling betrieben, ganz links sieht man, dass die Verläufe um 0,5-1dB nach oben korrigiert werden müssten)

Wir erkennen eine konstante/gleichmäßige Abnahme im Pegel zu hohen Frequenzen unter Winkel, hier haben wir also ein CD Horn verbaut (Constant Directivity)

Nutzen wir super günstige Topteile, also im Regelfall mit kleinem Horn und zu kleinem Hochtontreiber, muss sehr hoch getrennt werden,
hier erhalten wir dann im Bereich der Trennung Einbrüche unter Winkel, da der Tieftöner schon wesentlich mehr als als das Horn bündelt.
Oder aber die Weiche wurde nicht sauber entwickelt und unter Winkel erhalten wir keine saubere Summation mehr.

08_hor-DIR_HT.png
HF zu hoch angekoppelt
08_hor-DIR_XO.png
Summe/Phase unsauber




Vertikale:

Hier schaut das Spiel sehr ähnlich wie in der Horizontalen aus, jedoch haben wir hier wesentlich mehr Probleme und müssen Kompromisse eingehen.
Je nach vertikalem Hörwinkel haben wir andere Abstände zum Hochtöner und Tieftöner, sprich wir haben eine Laufzeitdifferenz zwischen
Hochton und Tiefton.
Somit ergeben sich in der Vertikalen sehr schnell ungewollte Auslöschungen.
Um das zu beheben müssen wir extrem tief trennen, was sehr große Hörner als auch potente Hochtontreiber fordert.


Probleme der Vertikalen zusammengefasst:
- Das Horn muss im Frequenzbereich noch sehr tief richten, also muss es richtig groß werden
- Das Horn wird ebenfalls ziemlich lang: Passiv oftmals nicht sinnvoll lösbar. Biamped kann man das SEO jedoch per Delay ausgleichen
- Mit sehr großem Horn wird die Box schnell viel zu groß, vor allem aber breit, also oftmals wenig praxistauglich
- Der Hochtontreiber (dessen Diaphragma und Schwingspule) muss ebenfalls groß ausfallen damit er sinnvoll und sicher tief ankoppelbar wird.
Es wird also nicht nur teuer, sondern je größer/potenter, desto eher leidet klanglich auch der Superhochton und Hochtonbereich darunter. (Brillanz, Auflösung, Fmax, Resos)

- Kann die Treiber-Horn-Kombi auf Achse sehr tief angekoppelt werden, aber das Horn fällt zu klein aus,
umgehen wir zwar Probleme von Auslöschungen, aber dafür bekommen wir wieder eine ungleichmäßige Abstrahlung,
da das Horn hier nicht mehr richtet und wesentlich breiter abstrahlt als der Tieftöner, womöglich sogar in einem recht breiten Bereich, bis es dann ganz obenrum erst wieder vernünftig bündelt.

Also, alles sehr kompromissbehaftet und wir müssen damit leben, dass die Vertikale sehr selten optimal verläuft.

Bei Topteilen mit 2 oder mehreren Chassis untereinander, z.B. einem 2x12 Topteil, werden die Probleme noch wesentlich ausgeprägter.
Hier sollte man sich merken: Der Verlauf nach unten (negative Vertikale) wird immer sauberer ausfallen als nach oben (positive Vertikale)

Kleiner Einschub "D'Appolito / MTM Anordnung":
Solch eine Anordnung wird zwar symmetrisch in der Vertikalen,
da die TMT aber weiter auseinander rücken, muss noch eine ganze Ecke tiefer getrennt werden als bei der klassischen Anordnung,
da der sich auslöschende Bereich um die XO wesentlich tiefer, vor allem aber sehr viel breiter wird.



1x12" Top
12_ver_posneg.png
Positive & Negative Vertikale eines 12" Top 0-20°

Ein 80x40° 1x12" Topteil mittlerer Preisklasse (XO 1,6kHz), positive und negative Vertikalen (immer gleichfarbig), 0° 5° 10° 15° 20°
Wir sehen, dass sich Positiv und Negativ nicht so massiv unterscheiden und wir vom Verlauf her noch problemfrei bis 10° beschallen können,
ab 15° wird's langsam grenzwertig, ab 20° werden die Einbrüche schon sehr tief und breit.
Gesamt gesehen sind also 30° Vertikale noch im vernünftigen Rahmen, 40° mit nem Auge zu auch noch ;)


2x12"
212_ver_neg.png
Negative Vertikale eines 2x12" Top 0-30°
212_ver_pos.png
Positive Vertikale eines 2x12" Top 0-30°

Beim 2x12" 60x40° gehobenerer Preisklasse (XO 1,3KHz) sollten wir den positiven und negativen Bereich separat betrachten.
Negativ sehen wir bis 10° kaum Probleme, ab 20° haben wir schon einen tiefen Einbruch,
welcher aber sehr schmalbandig und somit völlig zu verschmerzen ist, ab 25-30° geht die wilde Fahrt aber los,
hier bekommen wir nicht nur tiefe, sondern auch sehr breite Einbrüche.

Positiv, also hörtechnisch oberhalb der Box schaut die Geschichte kritischer aus, hier bekommen wir bereits ab 10° massive und breite Einbrüche im Bereich der XO.
5° sind nicht abgebildet, hier ist aber noch alles super.
Gesamt haben wir also einen Bereich von -15° bis +5°, macht zusammen 20° Gesamt.
Je höher getrennt wird, desto enger wird dieser Bereich! Das unterscheidet (oftmals) teurere von günstigen Kisten.
Merke: Ein Doppeltopteil lieber etwas weniger als zu viel neigen, beim Singletopteil fällt dies wesentlich weniger tragisch aus.

Als Sonogram sehen die beiden obigen Messungen dann wie folgt aus:
212_hor-DIR_01.png
0-90° vertikal - Directivity Sonogram 2x12

Den Bereich in welchem es sich zusammenzieht, nennt man auch "Sweetspot", je günstiger die Box, desto breitbandiger und schmaler wird dieser Bereich.




Aufstellung:

Genug Einführung vorne weg, wir widmen uns der Aufstellung von Topteilen,
denn wir wissen jetzt wie sich Topteile unter Winkel verhalten, also nur logisch, dass wir diese nun korrekt ausrichten sollten!

Was können wir beispielsweise machen?
- Topteil auf das Bass-stack stellen, dann ballert es gerade nach vorne
- Topteil auf dem Stack oder dem Stativ leicht Anwinkeln
- Topteil vertikal und horizontal korrekt ausrichten, aber auf welche Höhe und welcher Winkel?
- mehrere Topteile für unterschiedliche Bereiche benutzen


Vorher schauen wir uns noch mal an wie sich ein etwas besseres 12er Top unter Winkel verhält, zur einfachen Ablesbarkeit wurde hier sehr stark geglättet.
Horizontale und Vertikale

12_hor_01.png
90x60° 2-Wege Topteil - Horizontale
12_verneg_90x60.png
90x60° 2-Wege Topteil - Vertikale



Wir betrachten den zu beschallenden Bereich einfach mal von der Seite.
Links das Topteil, rechts die zu beschallenden Hörer, maximal bis 17 Meter Entfernung.
Auf den Abstand der Topteile wurde überall 1m drauf gerechnet, da sie idR. weiter außen stehen, das sieht man jedoch in der Seitenansicht nicht.
Info: Die Horizontale beachten wir in diesem Beitrag nicht, wir gehen davon aus, dass die Topteile entsprechend ausgerichtet/gedreht wurden.
Im Prinzip ist die Horizontale aber hier das Gleiche in Grün, nur einfacher zu behandeln (weniger Einbrüche, weniger Probleme mit Abstand versus Pegel)


Legende & Erklärung:
- 0°
- 5°
- 10°
- 15°
- 20°
- Direkter, sicht- und hörbarer Weg (nur auf einer Abbildung)

• Links (Pink/Grün)
- Der Ausgangspegel des Topteils auf 1m Entfernung
- Abstrahlung
- Nach welcher Entfernung das Topteil auf den Boden zeigt (Neigung)

Unten, neben den Personen, welche mit 1,8m Größe eingezeichnet wurden.
- Pegel vom entsprechenden Topteil, der an dieser Position anliegt,
hier wurde der Pegelverlust durch den vertikalen Hörwinkel bereits mit abgezogen. Dieser stellt einen Mittelwert im Bereich 2kHz dar.
- (In Klammern der Pegel, welcher hier anliegen würde, wäre das Top mit 0° auf diese Position gerichtet)


Tophöhe: 2m - Ausrichtung 5°
Aufstellung_2m_1.png
Tophöhe: 2m - Ausrichtung 5°

Die Unterkante vom Topteil befindet sich auf 2 Meter Höhe und das Topteil wurde um 5° geneigt.
Von der Neigung her zeigt das Topteil genau nach 23 Metern Entfernung mit seiner 0° Achse auf den Boden.

Von 1 bis circa 5 Meter beschallen wir noch halbwegs gleichmäßig vom Pegel her,
unter starkem Winkel befinden sich eigentlich nur die ersten 1 bis 1,5 Meter,
ab 2 Meter Abstand (gesamt also 3 Meter) sind wir im unkritischen Bereich von 10°


Nachteile:
- Wir schießen mit recht viel linearem Anteil nach hinten (hellblau) was in Räumlichkeiten mit Rückwand Problematisch werden kann.
- Durch die geringe Neigung haben wir ebenfalls an der Decke recht viele Reflexionen.
- Sonderfall Höhe, die Personen ab 6-8 Metern Entfernung haben keinen direkten Kontakt mehr zum Topteil,
denn die Personen davor bedämpfen den direkten Schall. In Gelb/Orange eingezeichnet.
Somit muss von den Pegelangaben (in Orange) natürlich noch eine ganze Ecke abgezogen werden.
Als auch verbiegt sich der Frequenzverlauf, vor allem im Mittelton,
weiter hinten auch dann im Hochton, dort wird's zunehmend dumpfer vom Sound.

Je niedriger das Topteil aufgestellt wird, desto schlimmer werden die Probleme mit Menschen, welche das direkte Schallfeld blockieren.
Desto lauter ist es ganz vorne, desto leiser und hochton-gedämpfter weiter hinten.

Je weniger das Topteil geneigt wird, desto weiter beschallen wir nach hinten, handeln uns aber in Räumen massive Reflexionen ein,
als auch wird der vordere Bereich größer in welchem die Leute unter starkem Winkel zur Box stehen und somit mit Einbrüchen als auch ohne Hochton hören müssen!

# Ordentlich beschallter Bereich: 2-8 Meter.
# Pegeldifferenz: 9,2dB

Lösung: Das Topteil muss höher und stärker gewinkelt werden



Tophöhe: 2,5m - Ausrichtung 18°
Aufstellung_2.5m_1.png
Tophöhe: 2,5m - Ausrichtung 18°

Vom Pegel gesehen beschallen wir hier etwas gleichmäßiger, dafür haben wir leicht mehr Winkel beim Hören, was einen kleinen Pegelverlust mit sich zieht,
aber auch einen wesentlich größeren Bereich den wir beschallen.
Je größer der Mindesthörabstand (Personen/Hörer weiter von der Bühne weg), desto besser, da man ganz vorne schnell unter starkem Winkel steht.

Nachteile:
- Die ersten Reihen stehen unter starkem Winkel
- Weniger Pegelverlust auf größere Entfernungen als zuvor (da keine Gäste zwischen Direktschall und Hörer), allgemein aber dennoch ordentlich Verlust nach hinten.
- Die hinteren Reihen stehen schon unter grenzwertigem Winkel von 15°.

# Ordentlich beschallter Bereich: 2-6 Meter.
# Pegeldifferenz: 6,5dB

Tipp: Die ersten Hörer weiter weg von der Bühne, dann kann weniger gewinkelt und somit weiter nach hinten beschallt werden.
Alternativ: Frontfills für die ersten 1-2 Reihen auf die Bühne oder die Subs legen



2 Tops - Höhe: 2m+4m - Ausrichtung 22°+9°
Aufstellung_LT_1.png
Tophöhe: 2m+4m - Ausrichtung 22°+9°

Hier nutzen wir 2 Topteile pro Seite,
eines oben als "LongThrow" und eines vorne als "Infill" .
Mit dem Longthrow (Simuliert als 2x12") zielen wir auf den hinteren Teil, mit dem Infill decken wir den vorderen Bereich ab.

Eingezeichnet wurde hier, dass wir überall circa gleichen Pegel haben, in der Praxis jedoch darf es oftmals hinten 3-6dB leiser vonstatten gehen,
denn "Rambazamba" spielt sich ja vor der Bühne ab (reinrassiges Konzert mal ausgenommen).
Also je nach Art der Veranstaltung könnt ihr von Grün 3-6dB abziehen, 3dB leiser empfehle ich immer, auch bei Konzerten.

Wir erkennen sofort, dass die Personen zwischen 4-6 Meter genau im Bereich sind, wo sie von beiden Topteilen ähnlichen Winkel,
als auch ähnlichen Pegel bekommen.
Da bei 4 Meter Abstand der Pegel sehr ähnlich ausfällt, sollten wir das Infill auf diesen Punkt hin delayen, die Differenz zwischen Infill und Longthrow
auf 1,8m Hörhöhe beträgt hier genau 0,7m, dies entspricht 2,03ms.
Ab 6m überwiegt der Pegel vom Longthrow um ganze 7,5dB, hier hört man subjektiv also schon doppelt so laut, somit ist das Delay hier nicht mehr so wichtig.


Schauen wir uns 2 und 4 Meter an, ist der Pegel von beiden Tops schon recht nah beieinander, auch ein Grund wieso ich 3-6dB weniger für's Longthrow empfehle.
Dennoch hört man das 2x12" hier schon unter solch starkem Winkel, dass das Infill vom Sound her ganz klar überwiegt.
Testen sollte man dann auch einfach mal das Delay wegzulassen, da hier dann die ersten Wellenfront überwiegt, sprich der Schall der zuerst am Ohr eintrifft.
Je nach Location, Art der Va, der genauen Aufstellung als auch der Pegeldifferenz, sollte man einfach hören ob's an dieser Stelle
das Delay benötigt oder doch nicht. Ich würde zu Anfang das Delay aber erst einfach mal setzen.
Das ist wieder Theorie und Praxis ;-)

Solche Geschichten funktionieren übrigens hervorragend mit Horntops als Longthrow,
da diese im Frequenzbereich bis recht weit runter gut richten, als haben wir weiter hinten auch wesentlich mehr Energie (klingt voller)


Nachteile:
- Man hat immer einen Bereich in welchem man beide Tops ähnlich wahrnimmt. Diesen gilt es zu minimieren (z.B. per Pegel, Delay oder der Ausrichtung)
- Raumhöhe wird benötigt, je höher man kann, desto flexibler
- Reflexionen an der Decke treten ebenfalls auf, da wir aber recht hoch sind, handelt es sich um wesentlich unkritischere "Early Reflections".

# Ordentlich beschallter Bereich: ab 1 bis weit über 16 Meter. Mit passenden Tops und Aufstellung sind damit auch 40m lange Festzelte kein Thema
# Pegeldifferenz: 8dB

Tipp: Wenn richtig weit hinter beschallt werden soll, empfiehlt sich der Einsatz von 1-2 Delaylines.
Soll der Infill-Bereich vergrößert werden (oder diese müssen sehr nah dran), können für die ersten 1-3 Reihen noch Frontfills genutzt werden.



Zusammenfassung:

• Topteile gehören nicht nur horizontal sondern vor allem vertikal korrekt gewinkelt, je nachdem welche Fläche wie beschallt werden soll.
• Horizontal wurde hier nicht gezeigt, verhält sich aber ziemlich ähnlich, samt weniger Problemen.
• Skizze 1: Wenig Höhe, wenig Neigung - Ist nur selten sinnvoll (z.B. erste Hörer sehr weit weg und man will weit hinter), idR. bringt's nur Nachteile
• Skizze 2 Mittlere Höhe stärkere Neigung - So stellen wir üblicherweise auf kleinen bis mittleren Veranstaltungen auf, wollen wir tiefer beschallen, sind die vorderen Reihen im Nachteil (Infills oder Frontfills dazu, oder größeren Abstand zu den ersten Hörern nehmen)
• Skizze 3: Bei Mittelgroßen bis größeren Veranstaltungen (je nach VA 500-3000PAX) ist dies oftmals der Way-To-Go, ansonsten kann man dies noch mit Delaylines und Frontfills kombinieren.
- Alternativ: clusterfähige Horntops (Untereinander clusterbar, jeweils immer mehr gewinkelt), danach folgt dann die Lösung vom Line Array (Speziallösungen mal außen vor)




Ich hoffe ich konnte damit einigen Einsteigern (und vielleicht auch Fortgeschrittenen) eine kleine Hilfe bieten.
Feedback, Kritik, jegliche Fragen oder auch weitere Ideen sind hier gerne willkommen.
Der ein oder andere wird seine ganz eigene Herangehensweise haben, tauscht euch hier auch gerne aus
und teilt eure Erfahrungen.


Changelog:
- 14.07.2022 Kleinere Tippfehler korrigiert und Sätze umgestellt.


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Mit freundlichen Grüßen
B. Jobst (Tontechniker FH) | Fa. Jobst-Audio | 36396 Steinau Ulmbach | Germany | www. Jobst-Audio .de
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