Produkt: Helene Fischer Stadion-Tour
Helene Fischer Stadion-Tour
3 Bühnen, 1 Show – 24 Seiten über die spektakuläre Helene Fischer Produktion!
Cardiodid-Subwoofer

Test: QSC KS118

Material genau zu skalieren, wird künftig eher noch wichtiger werden: Der aktive QSC-Subwoofer mit 18″-Treiber eignet sich für Clubs, DJ-Events und Live-Musik auf kleineren Bühnen – kann aber sowohl als einfacher Sub wie auch für voreingestellte Cardioid-Setups genutzt werden. 

(Bild: Dieter Stork)

Übersicht:

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QSC KS118: robust verpackt
Messung am Subwoofer
Controller und Setups
Maximalpegel
Fazit


In der K-Serie bietet QSC eine Reihe von Topteilen und Subwoofer für Einsätze im Verleih sowie für kleinere Clubs, Theater und Sportveranstaltungen an. Alle Modelle sind selfpowered und verfügen über ein integriertes DSP-System. Bei den Subwoofern gibt es die Modelle KS112 und KS118 sowie den KS212C und KLA181. Wie die Typenbezeichnungen es erahnen lassen, handelt es sich bei den beiden erst genannten um Systeme mit einem 12″- bzw. einem 18″-Treiber. Der KLA181 ist ebenfalls ein 18″-Subwoofer, der zusätzlich mit einer Flugmechanik ausgestattet ist und in Kombination mit den Line-Arrays KLA12 geflogen werden kann. Der KS212C ist als integrierter Cardioid-Subwoofer mit zwei 12″-Treibern aufgebaut.

Zum Test gestellt wurde das derzeit aktuellste Modell, der KS118. Der 18“-Treiber arbeitet auf ein großes Bassreflexgehäuse und wird von einer Endstufe angetrieben, deren Peakleistung im Datenblatt mit stolzen 3,6 kW spezifiziert ist. Komplett ausgestattet inklusive Rollen auf der Rückseite gibt es den KS118 für einen UVP von 2.021 €. Ein kurzer Blick auf die Straßenpreise ordnet ihn bei rund 1.625 € ein – das ist in Anbetracht des gebotenen Gegenwertes ein sehr gutes Preis-/Leistungsverhältnis.

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QSC KS118: robust verpackt

Der QSC KS118 in seiner soliden und professionellen Form wiegt rund 47 kg. Das Gehäuse entspricht den üblichen Standards aus 18-mm-Multiplex mit schwarzem Strukturlack und einem kräftigen, mit Schaumstoff hinterlegten Gitter auf der Frontseite. Auf den Seiten gibt es große Griffschalen, sodass sich die Subs zu zweit gut stapeln lassen. Füße und die entsprechenden Einfräsungen gibt es auf der Ober- und Unterseite und auch auf den Seitenflächen, um den KS118 auch quer liegend betreiben zu können. Gleiches gilt für die M20-Stativgewinde, die es ebenfalls auf der Oberseite und auf einer Seitenfläche gibt. Das Elektronikmodul ist leicht versenkt und mit zusätzlichen Kunststoffschienen geschützt in der Rückwand eingelassen.

Sollte die Box auf den Rädern der Rückwand einmal über eine höhere Kante gezogen werden, wobei die Rückwand aufsetzt, dann bieten die Kunststoffschienen noch einen zusätzlichen Schutz für das Elektronikmodul. Als optionales Zubehör gibt es zum Transportschutz noch eine solide Schutzhülle, die den Subwoofer selbst schützt – aber auch andere Gegenstände, falls man einmal irgendwo aneckt. Schraubt man das Frontgitter ab, dann kommt neben dem massiven 18″-Treiber ein großzügig dimensionierter Bassreflexport zum Vorschein. Speziell bei Subwoofern sollte der Port eine möglichst große Fläche haben, um Strömungsgeräusche und Kompression zu verringern. Bei der Entwicklung muss man jedoch gelegentlich Kompromisse eingehen, da für eine bestimmte Abstimmfrequenz des Resonators eine größere Fläche des Tunnels auch eine größere Länge bedeutet, was zum einen zu Platzproblemen im Gehäuse führen kann und auch die kritischen Tunnelresonanzen (/4) näher an den üblichen Arbeitsbereich heranbringt. Die Länge des Tunnels ist dabei für eine gegebene Resonanzfrequenz proportional zur Fläche.

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Messung am Subwoofer

Für die ersten Messungen der Subwoofer-Komponenten wurde zunächst die interne Elektronik abgeklemmt und der Treiber direkt am Messsystem angeschlossen. Das zugehörige Kabel erkennt man auf dem Foto, wo es aus dem Bassreflexport kommt.

Nahfeldmessung am großen Bassreflexport (Bild: Anselm Goertz)

Zusätzlich zur Zuleitung wird vom Messplatz aus auch noch eine Sense-Leitung mitgeführt, die das Messsignal, so wie es am Lautsprecher ankommt, als Referenz zum Messsystem zurückführt. Kabelverluste und Übergangswiderstände können so kompensiert werden. Die erste Messung betrifft die elektrische Impedanz, die hier zwar für den Anwender nicht relevant ist, uns aber zusätzliche Informationen über die Abstimmung des Systems liefert.

Impedanzmessung des KS118 Das lokale Minimum zwischen den beiden Peaks zeigt die Abstimmfrequenz der Resonators bei 44 Hz an, das Impedanzminimum beträgt 5,7 Ω (Abb. 1) (Bild: Anselm Goertz)

In Abb. 1 erkennt man die beiden ungefähr gleich hohen Impedanzspitzen und das dazwischen liegende Minimum bei 44 Hz, wo sich die Abstimmfrequenz des Bassreflexresonators befindet. An dieser Stelle liegt auch das globale Impedanzminimum mit einem Wert von 5,7 Ω.

Im nächsten Schritt geht es um die akustische Messung, zunächst auch wieder ohne die interne Elektronik. Abb. 2 zeigt dazu eine Messung in 4 m Abstand im reflexionsarmen Raum. Unterhalb von 100 Hz weist die rote Kurve einige durch den Messraum bedingt Artefakte auf, da unterhalb von 100 Hz die Wände nicht mehr hinreichend reflexionsarm sind.

Frequenzgang des KS118 im reflexionsarmen Raum in 4 m Entfernung gemessen. Unterhalb von 100 Hz sind die Störungen durch den Raum zu erkennen, da hier keine hinreichende Reflexionsfreiheit mehr gegeben ist. Für die blaue Kurve wurden die Reflexionen durch eine Fensterung der Impulsantwort ausgeblendet. Allerdings geht damit auch Auflösung in der Darstellung des Frequenzgangs verloren (Abb. 2) (Bild: Anselm Goertz)

Fenstert man die Reflexionen aus, dann wird der Frequenzgang durch die Faltung mit der Fensterfunktion so stark geglättet, dass speziell bei tiefen Frequenzen zu viele Informationen verloren gehen. Eine Alternative ist die echte Freifeldmessung, die jedoch wegen wechselnder Bedingungen, Störungen durch Wind und einer undefinierten Grenzfläche (Boden) auch nicht unproblematisch ist.

Nahfeldmessung wenige Millimeter vor der Membran des Tieftöners (Bild: Anselm Goertz)

Eine weitere Möglichkeit ist die Nahfeldmessung, die auch ohne reflexionsarmes Umfeld durchgeführt werden kann. Für die Nahfeldmessung wird das Mikrofon direkt vor den Strahlerflächen platziert. Diese werden dann alle einzeln gemessen. Beim KS118 sind das der Bassreflexport und natürlich die Membran des Treibers. Abb. 3 zeigt die so gemessenen Kurven für den Port (grün) und für die Membran (blau). Anschließend werden diese Kurven addiert.

Frequenzgänge der Nahfeldmessungen vor der Membran (blau), vor dem Port (grün) und die Summenfunktion beider Messungen (rot) | (Abb. 3) (Bild: Anselm Goertz)

Das Ergebnis der Summenfunktion zeigt die rote Kurve. Da die Nahfeldmessungen jedoch keine absolute Amplitude oder Phase anzeigen können, werden diese anschließend mit der Fernfeldmessung, die beide Informationen enthält, kombiniert. Die Frequenz für diese Kombination sollte oberhalb der Grenzfrequenz des Raumes liegen. Abb. 4 zeigt das Gesamtergebnis, in dem die Fernfeldmessung unterhalb von 100 Hz durch die Nahfeldmessung ergänzt wird. Als Ergebnis erhält man dann eine Kurve, die für den gesamten Frequenzbereich einen korrekten Verlauf zeigt. Die zweite blaue Kurve aus Abb. 4 stellt den Phasengang dar.

Frequenzgang und Phasengang berechnet aus der Kombination der 4-m-Fernfeldmessung und der Nahfeldmessung unterhalb von 100 Hz (Abb. 4) (Bild: Anselm Goertz)

Aus den Nahfeldmessungen lassen sich noch weitere Details erkennen: Um 200 Hz treten die ersten Resonanzen auf, deren Ursache höchstwahrscheinlich in Gehäusemoden und/oder Tunnelresonanzen liegt. Bei reinen Subwoofern wie dem QSC KS118 ist das jedoch unkritisch, da der typische Arbeitsbereich meist spätestens bei 100 Hz endet. Bei der Membranmessung (Abb. 3, blaue Kurve) fällt der schmale Einbruch bei 48 Hz auf. Dort arbeitet der Resonator und bedämpft die Membran und deren Auslenkung. In der Membranmessung liegt diese Frequenz immer etwas höher als die rechnerische Abstimmfrequenz des Resonators.

Vereinfacht betrachtet, ist der Bassreflexlautsprecher ein Hochpass 4. Ordnung. Beides erkennt man auch im Frequenz- und Phasengang aus Abb. 4. Zu tiefen Frequenzen hin fällt die Kurve mit 24 dB/Oct. ab und die Phase dreht sich um 360°.

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Controller und Setups

Das Elektronikmodul mit einer Class-D-Endstufe ist auf der Rückseite eingebaut. Durch eine tiefe Metallschale und zusätzliche seitliche Gleitschienen sind Anschlüsse, Display und Bedienelemente beim Transport gut geschützt. Das Modul verfügt über zwei Eingänge mit direkten Link-Ausgängen. Die Signale der beiden Eingänge werden intern summiert, so dass der KS118 auch als Mono-Subwoofer eingesetzt werden kann.

Elektronikmodul der KS118, die Rückseite ist mit einer massiven Metallhaube komplett gekapselt und somit vom akustischen Volumen des Treibers getrennt (Bild: Anselm Goertz)

Über das Display mit zwei Tasten und einem Drehgeber können diverse Parameter wie Trennfrequenz, Delay und Setups eingestellt werden. Hochpassgefilterte Ausgänge bietet der KS118 nicht. Die Signale wer- den ungefiltert zu den Topteilen weitergeleitet, die dann selbst über die passende Filterung verfügen müssen. Welche Einstellung mit 80 oder 100 Hz Trennfrequenz passend für die Topteile von QSC sind, kann den Manuals entnommen werden.

Interner DSP mit Konfiguration des Cardioid-Modus’ (Bild: Dieter Stork)

Abb. 6 zeigt die Filterfunktionen der verschiedenen Setups. Diese unterscheiden sich durch die Trennfrequenz zum Topteil von 80 Hz oder 100 Hz und durch die schaltbare Option „deep“, wo sich die untere Eckfrequenz dann von 41 Hz auf 35 Hz verschiebt. Einsetzen würde man „deep“ z. B. bei DJ-Events, wo viel Tiefbass gewünscht ist.

Blockschaltbild des Elektronikmoduls in der KS118 (Abb. 5) (Bild: Anselm Goertz)

Die fünfte (grüne) Kurve in Abb. 6 zeigt die Filterfunktion für die Einstellung Cardioid „rear“. Das Filter für die Einstellung Cardioid „front“ ist identisch zur normalen Einstellung. Das Cardioid-Filter für „rear“ entsteht aus dem „front“-Filter mit einer zusätzlichen Tiefpassfunktion, einem Delay und einem Phase invers. Details dazu finden sich in unserem Themenkasten „Cardioid Setup“ (S. 76).

Filterfunktionen des Elektronikmoduls für 80 Hz (rot) und 100 Hz (blau) Trennfrequenz sowie für die Einstellungen Standard und Deep (gestrichelt). In Grün die Filterkurve für den Rear-Speaker in der Cardioid-Anordnung (Abb. 6) (Bild: Anselm Goertz)

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Maximalpegel

Die letzte Messung betrifft noch den erreichbaren Maximalpegel, der laut Datenblatt bei 136 dB Peak liegt. Nähere Angaben, ob sich der Wert auf den Vollraum oder Halbraum bezieht, wurden jedoch leider nicht gemacht. Für einen Subwoofer (zudem dieser immer auf dem Boden stehend betrieben wird) wäre ein Wert für den Halbraum durchaus üblich. Im Labor wurde dazu die typische Sinusburst- Messung durchgeführt, mit der sich für gegebene Verzerrungsgrenzwerte von 3% und 10% der maximal erreichbare Schalldruck bestimmen lässt.

Frequenzgänge des KS118 mit der internen Elektronik entsprechend den in Abb. 6 gezeigten Filterfunktionen gemessen (Abb. 7) (Bild: Anselm Goertz)

Die rote 10%-Kurve aus Abb. 8 erreicht ein Maximum von 127 dB und einen Mittelwert zwischen 40 Hz und 100 Hz von 124,3 dB. Beide Werte beziehen sich wie immer bei dieser Messung auf den Vollraum. Für den Halbraum kommen dann noch 6 dB dazu, womit man dann bei 133 dB als Maximalwert wäre. Ausgewerteten wird bei dieser Messung immer der Mittlungspegel, der für einen Sinusburst 3 dB geringer ist als der Spitzenpegel, so dass man auch aus dieser Messung einen Spitzenpegel von 136 dB herleiten kann.

Neben einer Messung lässt sich der erreichbare Maximalpegel auch über die Sensitivity zusammen mit der Endstufenleistung berechnen. Diese wird für den QSC KS118 mit 3,6 kW Peak angegeben. Würden die 3,6 kW Peakleistung für den Sinusburst erreicht, dann entspräche das einem Mittelwert der Leistung von 1,8 kW und bezogen auf 1 W +32,6 dBW. Nimmt man nun die Sensitivity-Kurve 1 W/1 m und schiebt diese entsprechend um 32,6 dB nach oben, dann erhält man den rechnerisch möglichen Maximalpegel für die Sinusburstmessung.

Maximalpegelmessung mit Sinusburstsignale für maximal 3% (blau) und maximal 10% (rot) THD. Die beiden grünen Kurven sind der berechnete Maximalpegel auf Basis der Sensitivity und einer Verstärkerleistung von 1 kW bzw. 1,8 kW für 185 ms lange Sinusbursts (Abb. 8) (Bild: Anselm Goertz)

Diese Kurve liegt für den KS118 knappe 3 dB höher als die tatsächlichen Messwerte. Mögliche Verluste gegenüber der rechnerisch ermittelten Kurve entstehen durch Powercompression, Limitierungen der Endstufe und natürlich durch die bei hohen Pegeln entstehenden Verzerrungen des Treibers. Verschiebt man die Kurve 1 W/1 m nur um 30 dB nach oben, entsprechend einer Leistung von 1 kW, dann entspricht das recht gut dem Messergebnis. Der Leistungswert von 1 kW dürfte auch der tatsächlichen Leistung der Endstufe für ein 185 ms langes Sinussignal entsprechen.

Die sonst übliche Messung mit einem breitbandigen Multitonsignal entfällt bei einem reinen Subwoofer, da Intermodulationsverzerrungen im Frequenzbereich ober- halb der Trennfrequenz bei Subwoofern nur im geringen Maße auftreten.

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Fazit

Der QSC KS118 ist ein kompakter und sehr leistungsfähiger Subwoofer, der dank integrierter Endstufe und Controller mit DSP schnell und einfach einsetzbar ist. Ausstattung und Verarbeitung sind exzellent und entsprechen professionellen Anforderungen in allen Belangen. Mit einer unteren Eckfrequenz von 35 Hz und einem Maximalpegel von 127 dB (Vollraum) bzw. 133 dB (Halbraum) gemessen mit Sinusburstsignalen für höchsten 10% Verzerrungen bietet der KS118 zudem sehr gute Messwerte, mit denen er sich nicht hinter deutlich teureren Modellen verstecken muss. Das alles gibt es zum Listenpreis von 2.021 € (bzw. einem Straßenpreis von rund 1.625 €) womit der KS118 zu einer uneingeschränkten Empfehlung wird.

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Produkt: LD Systems MAUI44
LD Systems MAUI44
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