So, weil es doch noch Fragen gab, gibts jetzt ne Antwort. Ich bin aber viel zu faul, hier nen Buch zu schreiben, also mach ich es kurz (Fall 2.)).
Das ganze mache ich mit Hilfe der Simulationen, die ich angehängt habe: geschlossen.png, bassreflex.png, bandpass_4th_order.png.
Wie die Namen schon sagen handelt es sich dabei um die Simulation eines Chassis (Peerless CSX176H) im geschlossen, im Bassreflexgehäuse, und als Bandpass 4. Ordnung, d. h. ein einfach ventilierter Bandpass.
Vor diesen Simulationen steckt noch kein Tiefpassfilter, das gibt das Programm nicht her.
Die grüne Kurve beschreibt den Amplitudengang, meist als der Frequenzgang betitel, was eigentlich nicht korrekt ist, aber darüber kann man hinwegsehen. Die blaue Kurve ist der Phasengang, die rote die Gruppenlaufzeit und die rosafarbene die Membranauslenkung.
Wie man sehr schön sieht hängen Gruppenlaufzeit und Phasengang eng zusammen. Dort wo der Phasengang die stärkste negative Steigung aufweist hat die Gruppenlaufzeit ihr Maximum (der Sprung im Phasengang entsteht, weil die Grafik nur von -180° bis 180° reicht).
Die Hörschwelle für Gruppenlaufzeitverzerrungen liegt im Bassbereich bei 10ms, also taugen Bassreflex und Bandpass schonmal nicht, letzterer ist dabei gegenüber landläufiger Meinung sogar besser. Und ein Tiefpass, der unbedingt für einen Subwoofer erforderlich ist, um die hohen Frequenzen fernzuhalten (auch beim Bandpass), macht die ganze Sache nur noch schlimmer.
Beim geschlossenen Gehäuse würde so ein Tiefpass die Gruppenlaufzeit auch über die Hörschwelle treiben.
Also: Subwoofer taugen nichts, weil ihre Gruppenlaufzeit die Hörschwelle überschreitet.
Damit wären eigentlich alle Nachteile des geschl. Gehäuses genannt, verreissen wir noch die anderen beiden Typen.
Die beiden letzteren Typen haben nämlich noch ein Problem: sie müssen sich beide mit dem Bassreflexrohr herumschlagen.
Dieses Bassreflexrohr hat verschiedenste Nachteile: einer betrifft die Längsresonanz, die tritt ein wenn die Wellenlänge des Schalls 4x so lang ist wie das Rohr. Das ist bei Subwoofern aber nicht besonders dramatisch, die geben vorher schon keinen Schall mehr ab.
So ein Bassreflexrohr, bzw. die Luftsäule in ihm, schwingt aber nach Anregung noch sehr lange nach. Die Nachschwingzeit lässt sich beeinflussen und ist abhängig von Länge, Durchmesser und Form. Je größer die Verluste im Rohr, umso kürzer die Nachschwingdauer. Dummerweise sind alle Maßnahmen, die die Verluste erhöhen, mit weiteren Nachteilen verbunden: macht man es kleiner, erhält man Strömungsgeräusche. Genauso wie wenn man die Enden des Rohres scharfkantig lässt.
Dieser Nachteil ließe sich durch eine Passivmembran vollständig eliminieren, seltsamerweise wird die nie benutzt. Ist wahrscheinlich zu teuer.
Damit wären die Nachteile des Bandpasses abgehandelt, bleiben noch 3 des Bassreflex übrig:
Nr. 1:
Wie man in der Grafik sehr gut sehen kann, steigt die Membranauslenkung unterhalb der Resonanzfrequenz stark an. Der Grund ist, dass Reflexrohr und Membran gegenseitig aufschaukeln. Es wird aber nur sehr wenig Schall abgestrahlt, weil bei diesen tiefen Frequenzen der akustische Kurzschluss entsteht.
Das geschl. Gehäuse oder der Bandpass verhalten sich da sehr viel moderater, weil sie auf ein steifes Luftvolumen arbeiten müssen.
Nr. 2:
der Bassreflex-Subwoofer lässt sich nur schwer elektronisch entzerren, d. h. es ist nicht möglich, elektronisch eine niedrigere Trennfrequenz zu erzielen. Das liegt an der Eigenschaft des Bassreflexrohrs als mechanischer Schwinger ohne direkten elektronischen Einfluss, und an Nachteil Nr. 1, denn eine elektronische Entzerrung bedeutet immer einen Einfluss auf die Membranauslenkung.
Aus Nr. 2 folgt dann Nr. 3:
Jeder Raum besitzt eine Grundresonanzfrequenz. Unterhalb dieser Frequenz steigt die Übertragungsfunktion des Raumes mit 12dB/Oktave an. Wenn man einen Lautsprecher nun genau auf diese Frequenz entzerrt, erhält man tatsächlich eine Gesamtübertragungsfunktion linear bis quasi 0Hz herunter - allerdings nur, wenn der Lautsprecher mit 12dB/Oktave abfällt. Und das tut der Bassreflexsub nicht, er fällt mit 18-24dB/Oktave ab. Und weil man - Nachteil Nr. 2 - Bassreflex nicht entzerren kann, kann man tatsächlich aus geschlossenen und Bandpassgehäusen mehr Bass herausholen als aus Bassreflex.
So, Jungs, einfacher gehts nicht. Ich kann Euch das auch noch beweisen, aber ich bitte darum, darauf zu verzichten. Die Mathematik dazu ist ein wenig heftiger, mit Schulwissen lässt sich da nicht mehr viel machen.
Gruß
Morgoth