Wat is een subwoofer en waarom heb je er een nodig?

Introductie subwoofers

Subwoofers hebben bij veel muziekliefhebbers een minder positief imago. Daar zijn een aantal redenen voor. Wie zijn woonkamer opgeruimd en vrij van techniek wil houden, struikelt – soms letterlijk – over de omvang van dit apparaat. Een subwoofer juist plaatsen heet bovendien ‘moeilijk’ te zijn. Dat is niet helemaal onterecht, want de interactie tussen subwoofer en je kamer levert vaak onaangename resultaten op. En dan moet je een subwoofer nog mooi ‘integreren’ (lees: laten samenspelen) met je andere speakers, wat wellicht vereist dat je met allerlei instellingen op een AV-receiver aan de slag moet. Kortom, er zijn veel redenen waarom een subwoofer bij velen geen favoriete toestel is. Maar veel van deze afkeer heeft te maken met onbegrip. Een goed ingeregelde subwoofer tilt een hele surroundopstelling naar een hoger niveau. En zelfs als je helemaal overtuigd bent dat je enkel naar stereo wil luisteren, dan kan een opstap naar een 2.1-opstelling soms verrassende verbeteringen opleveren. In dit artikel gaan we daarom dieper in op wat een subwoofer is en hoe je hem goed kunt inzetten.

Wat zijn bassen ook alweer?

Er wordt vaak over ‘bassen’ gesproken, alsof het één ding is. Luisterend naar slechte hoofdtelefoons of goedkope soundbars kan je inderdaad dat denken. Maar het gaat eigenlijk om een frequentiebereik dat betrekkelijk breed is. Een goede subwoofer is in staat om de details in dat bereik goed weer te geven. Dat klinkt evident, maar subs die bij een goedkopere soundbar worden geleverd slagen daar zelden in. Ze produceren wel veel volume, maar er is vooral wat wollig gerommel in het laag te horen.

Meestal wordt het woord ‘bas’ gebruikt voor frequenties van 60 tot 250 Hz. Onder 60 Hz wordt er gesproken over sub-bass. Dit zijn heel lage frequenties. Er zijn maar weinig natuurlijke instrumenten die zo diep kunnen duiken. Elektronische muziek en filmeffecten zoeken de sub-bass-regio wel relatief vaak op. Als je het over bassen hebt, dan spreek je over meer dan enkel percussie of beats. Een behoorlijk deel van een pianoklavier zit in de bassrange, bijvoorbeeld. Mannenstemmen kunnen zelfs starten vanaf 100 Hz. Om maar te zeggen: bassen – en dus een subwoofer – zijn best belangrijk. Ga je boven 250 Hz, dan zit je (allang) in een bereik waar een subwoofer niet actief is. Deze lagere midrange (250 – 500 Hz) wordt echter ook de bass-presence-regio genoemd omdat het wel aansluit bij die diepere tonen.

Wat je hierbij in het achterhoofd moet houden is dat muziek en klanken in realiteit complexer zijn dan één frequentie. Als een gitarist een snaar beroert, dan hoor je niet één enkele frequentie. Je hoort veel meer, onder meer zogenaamde harmonische tonen (meervouden van de grondtoon). Om dit artikel niet te complex te maken, gaan we daar echter niet verder op in. Dat is iets voor een later artikel rond geluid en akoestiek.

Wat je hier wel uit moet onthouden is dat integratie van speakers en subwoofer heel belangrijk is. Als je een 2.1-opstelling (stereo plus sub) hebt, dan moet het geluid dat de subwoofer uitstuurt naadloos aansluiten bij het geluid dat uit de andere luidsprekers komt. De sub moet bijvoorbeeld alles onder 80 Hz produceren, terwijl de twee stereospeakers vanaf 80 Hz overnemen. Het startpunt mag niet bijvoorbeeld 100 Hz zijn, want dan mis je een stukje frequentiebereik. Bepaalde noten van een piano zouden daardoor verdwijnen.

En onze oren dan?

Theoretisch gaat ons gehoor van 20Hz tot 20 kHz. Helaas neemt dat bereik na onze kinderjaren op natuurlijk wijze af. Daarnaast heb je nog vormen van gehoorschade die kunnen optreden. De meeste afname vindt plaats in het hoog, waar je tegen 50-60 jaar al kan zitten met een bovengrens van 15 kHz. Als het gaat om bassen is er ook sprake van een geleidelijke afname, maar die is minder sterk. Bovendien zal je hele lage sub-bassen via je lichaam ervaren, niet enkel via je oren.

Over ons gehoor valt veel te vertellen, in de context van dit artikel is het vooral belangrijk om te kijken naar een interessant fenomeen. We zijn namelijk ingesteld om bepaalde geluiden beter te horen. Meer zelfs, onze hersenen zullen hun opperste best doen om bepaalde geluiden zo snel mogelijk te lokaliseren. Je weet immers nooit of het geritsel in het hoge gras een sluipende tijger is, denkt de oermens in je dan. Lage tonen kunnen we echter moeilijk lokaliseren, ook omdat de lange basgolven onze beide oren gelijktijdig bereiken. Dit fenomeen is handig, want het laat toe dat je (theoretisch) een subwoofer ongericht en vrij in een ruimte kunt plaatsen. Een enkele subwoofer kan daarom ook meerdere speakers ‘ondersteunen’, wat zeer handig is bij een surroundopstelling. Je kunt gerust met kleine speakers werken voor je surround- en hoogtekanalen, want ze moeten niet in staat zijn om lage tonen voor te brengen. Dat doet de subwoofer wel.

Het punt waarop we meer directioneel horen zit rond 80Hz, al varieert dat wel van mens tot mens. Sommigen beweren dat dit punt eerder rond 60Hz zit. Dit is belangrijk, want je moet hiermee rekening houden bij de plaatsing en het instellen van je subwoofer. Niet toevallig is bijvoorbeeld 80Hz de bovengrens voor een sub in de THX-specificatie. Maar misschien vraag je je inmiddels af: wat is een sub nu eigenlijk?

Wat is een subwoofer?

In de basis is een subwoofer een luidspreker zoals een ander. Je zou zelfs kunnen stellen dat het een zeer simpele luidspreker is, daar het meestal maar één speaker of driver bevat. Er zijn modellen met twee drivers, maar die werken samen om krachtiger te klinken. Een subwoofer produceert enkel bassen, dus lage frequenties. Het exacte frequentiebereik van een subwoofer hangt van model tot model af.

De meeste subwoofers zijn actief. Dat wil zeggen dat ze een eigen, ingebouwde versterker hebben. Je verbindt ze dus niet met je versterker met luidsprekerkabel zoals de andere speakers in de ruimte, maar met een audiokabel. Passieve subwoofers bestaan ook, maar zijn eerder zeldzaam. Je komt ze bijvoorbeeld tegen bij low-end soundbars maar soms ook bij meer exotische high-end opstellingen. Er is een goede reden waarom de meeste subwoofers actief zijn: ze aansturen is moeilijk en vereist aardig wat vermogen. Subwoofers met vermogens van 500, 1.000 of 2.000 watt zijn niet zo uitzonderlijk. Als je AV-receiver voor dat vermogen moest zorgen, zou je een veel krachtiger model moeten aanschaffen.

Waarom subs zoveel vermogen vereisen? Heel simpel: ze moeten veel lucht verplaatsen. Lage tonen of bassen zijn grote geluidsgolven en die kun je enkel produceren met een grotere driver. 8, 10, 12 of meer inch is niet ongewoon. Het is ook een wetmatigheid dat bassen meer volume vereisen om goed hoorbaar te zijn. Een grote driver bewegen vereist niet enkel meer vermogen, maar ook meer controle is nodig. Dat gaat het best met een versterker die specifiek voor die luidspreker ontworpen werd – nog een reden om subwoofers actief te maken.

Er bestaan verschillende manieren om subwoofers te bouwen, ondanks hun eenvoudige opbouw. De meest voorkomende zijn subs met een enkele driver. Maar die driver kan aan de voorkant geplaatst zijn of naar beneden wijzen. Dat zie je bijvoorbeeld bij smalle subwoofers die bij soundbars worden gebundeld. Een subwoofer met een woofer naar de vloer gericht heeft als voordeel dat hij minder plaatsingsgevoelig is. Een nadeel is dat het resultaat van het vloertype afhangt.

Er zijn heel wat duurdere subs die over twee drivers beschikken. Hier zijn verschillende opstellingen mogelijk, maar meestal wordt gekozen voor rug tegen rug. Een dubbele opstelling kan zorgen voor meer volume (want je verplaatst meer lucht), maar ook voor meer controle (als één driver uit fase met de andere is aangesloten). Een voordeel van een dubbel driver-aanpak is dat de ongewenste ‘terugslag’ van elke driver wordt tegengewerkt door de andere. Elke driver beweegt immers in twee richtingen en verplaatst dus ook aan de achterkant lucht (=geluid). Maar die luchtverplaatsing is ongewenst.

Vaak zal een subwoofer een uitgang hebben: een reflex of baspoort. Dit dient om de luchtdruk in de sub te laten ontsnappen, maar ook om geluid te produceren. Omdat lucht samendrukbaar is, werkt de lucht in de kast als een veer. Dit produceert ook geluid (wat een Helmholtz-resonator heet). Ingenieurs kunnen bepalen op welke frequentie dat gebeurt, en zo een sub nog lagere frequenties laten produceren. Reflexen worden heel vaak gebruikt om kleine subwoofers toch diepere bassen te laten produceren. Een punt bij subwoofers met baspoorten is dat je rekening moet houden met de afstand naar de muur. Te dicht en de luchtstroom die uit de poort komt zal bijkomende geluiden produceren. De ontwerper van de subwoofer moet ook goed weten wat hij doet, want een slecht ontworpen reflex kan bijgeluiden produceren die storend zijn. Er zijn natuurlijk ook volledig gesloten subs.

Een nuttige uitbreiding voor stereo

Juist omdat bassen produceren zo lastig is, valt er veel te zeggen om deze taak toe te wijzen aan een gespecialiseerde luidspreker. Ja, zelfs als je vloerstaanders bezit die uitpakken met een ondergrens van 40-50 Hz. Er zijn inderdaad vloerstaanders die heel lage frequenties kunnen voortbrengen. Maar hoe lager een vloerstaander duikt, hoe groter de kans op kastkleuring. Dat is het fenomeen waarbij de behuizing van de luidspreker meetrilt en andere frequenties ‘vervuilt’. Lagere tonen verplaatsen ook meer lucht, en dat kan binnen in de luidsprekerkast voor problemen zorgen. In realiteit zullen de meeste luidsprekers niet echt goed presteren in het laag, ondanks het frequentiebereik dat de fabrikant publiceert. Er zijn uitzonderingen op de regel, zoals heel grote speakers (denk aan de 800 Serie van Bowers & Wilkins of de Sopra-famile van Focal) of exotische designs (zoals de semi-actieve aanpak van Grimm Audio of MartinLogan).

Een 2.1-opstelling is een heel goed idee als je wil werken met monitors of standspeakers. Kleinere speakers zullen immers niet goed zijn in laagweergave, maar kunnen wel spectaculair goed zijn in de midrange en hoger. Vul een paar kwalitatieve boekenplankspeakers aan met een goed afgeregelde sub en je krijgt een onopvallend stereosysteem dat op hoog niveau speelt.

Kortom, door te werken met een subwoofer vul je speakers aan die lage frequenties niet goed kunnen weer geven. Een boekenplankspeaker of monitor bijvoorbeeld. Een tweede gebruik is het ontlasten van grotere luidsprekers die op papier wél bassen aankunnen, maar het misschien beter niet zouden doen. Doordat ze niet langer bassen moeten produceren, kunnen deze luidsprekers immers optimaler presteren op hogere frequenties.

Noodzakelijk voor surround

In een surroundopstelling is een subwoofer niets minder dan onmisbaar. Surroundcodecs ondersteunen immers een apart LFE-kanaal (Low Frequence Energy), waarin specifieke laaginformatie zit. Bij filmsoundtracks gebeurt ook veel meer in de lage frequenties dan bij pure muziek, zoals vijf minuten naar een typische Marvel-film zal aantonen. Naast de filmmuziek zelf, gaat het om spectaculaire geluidseffecten. Heel diepe bassen zijn bovendien eerder voel- dan hoorbaar, iets dat filmmakers graag uitbuiten om een dramatisch moment nog indrukwekkender te maken. Lage tonen klinken bovendien vaak dreigend. Weet u nog hoe de wolf werd aangekondigd in Prokofjevs ‘Peter en de wolf’?

Nog een plus: dankzij een subwoofer kun je ook voor kleinere surroundspeakers gaan, wat in veel woonkamers een troef is. De subwoofer ontlast immers alle speakers in de surroundopstelling. Al zouden we toch aanraden om voor de voorste kanalen (links-center-rechts) toch wat grotere luidsprekers te kiezen.

Wat kan er fout gaan?

De plaatsing van een subwoofer kan lastig zijn omdat lage tonen veel energie bevatten. Er is een daardoor een grotere kans op een samenspel met de kamereigenschappen, wat dus een impact heeft op de klank die jij ervaart. Er kunnen verschillende zaken mislopen. Zo kunnen luide bassen bijvoorbeeld een kast doen vibreren, waardoor het meubel zelf een ongewenste geluidsbron wordt. Een veelvoorkomend probleem is room modes, waarbij een bepaalde lage frequentie in de kamer versterkt wordt en daardoor luider klinkt dan de rest. Je kunt dit probleem ervaren als een subwoofer bijvoorbeeld dicht bij een kamerhoek staat. Je hebt ook een omgekeerd fenomeen: bass traps. Dit dempt net een lage frequentie, waardoor de bassen heel dun klinken.

Om deze problemen te begrijpen, kun je werken met een analogie. Beeld je in dat je kamer een vijver is. Als je een steen in het water gooit, dan krijg je uitdijende kringen rond het punt waar de steen een impact maakte. Die kringen bewegen min of meer zoals (lage) geluidsgolven. Elke steenworp is een basgeluid dat uit je subwoofer komt. Merk dus op dat een sub geluid naar alle kanten uitstuurt, terwijl een luidspreker de midden- en hoge tonen in een bepaalde richting uitstuurt. Vandaar dat je een vloerstaander of boekenplankspeaker naar je luisterpositie moet richten, terwijl een subwoofer in theorie gewoon ergens in de kamer mag staan.

Terug naar onze analogie. Het streefdoel is de kringen in de vijver zo zuiver mogelijk te houden totdat ze je bereiken. Maar als je een steen dicht bij een oever van de vijver gooit, dan zal je zien dat de kringen die naar de oever bewegen daar terugkaatsen en de volgende golven beïnvloeden. Soms worden golven tegengewerkt, soms krijg je nog grotere golven. Het kan heel complex worden in kamers met veel oppervlaktes, omdat je een opeenstapeling van reflecties kunt krijgen die allemaal op elkaar inspelen. Dat is het probleem met subwoofers die dicht bij een hoek staan. De bassen die in de hoek terechtkomen, worden versterkt terug de kamer in geduwd. Bovendien blijft die toon langer nazinderen, waardoor je een wollige, minder strakke klank krijgt. Je hebt ook staande golven, waarbij één bepaalde frequentie een golf heeft die net perfect tussen de muren van je kamer past en daardoor sterk resoneert.

Iets gelijkaardig heb je ook als je af te rekenen hebt met zogenaamde ‘boundary gain’. Je kan hiermee te maken hebben als je bijvoorbeeld in de woonkamer de sofa tegen de achterste muur plaatst. Lage frequenties die recht op je afkomen worden meteen achter je hoofd weerkaatst, waardoor je een luidere bas ervaart. Maar ook het omgekeerde is mogelijk: dat de terugkaatsende geluidsgolf de volgende golf tegenwerkt. Dan hoor je net iets minder bas.

Hoe los je dit op?

Het moeilijke aan problemen als room modes en boundary effecten is dat ze niet gemakkelijk te identificeren en op te lossen zijn. Eén vuistregel is dat een grotere ruimte minder problemen zal hebben dan een kleinere ruimte. Je zal ook meer problemen ervaren naarmate het volume hoger ligt. Een goede AV-receiver met een kalibratiesysteem kan bepaalde zaken via software oplossen, maar enkel heel geavanceerde modellen kunnen echt zware kwesties aanpakken. Met software kun je ook niet alles. Ja, je kunt via software net die ene frequentie die een room mode activeert veel stiller afspelen. Maar zelfs een geavanceerd systeem als Dirac mag je maar gebruiken om 4-5 dB te compenseren.

Omdat kamerproblemen vooral bassen treffen, zie je steeds vaker subwoofers verschijnen met hun eigen meet- en equalisatiesysteem. Bij Bowers & Wilkins zagen we zo recent de nieuwe DB-reeks, bij Monitor Audio de Silver W12-subwoofer, en bij ELAC vind je onder meer in de high-end Sub 2070 en 2090, én in de hoogste Debut-subwoofers EQ-systemen. Ze werken met metingen via de microfoon van de smartphone of via een meegeleverde meetmicrofoon.

Tips voor aanschaf en plaatsing subwoofer

In ons tweede deel over subwoofers geven we een aantal tips voor de aanschaf en de plaatsing van een subwoofer.

Meer informatie

Meer tips en adviezen voor de aanschaf, het gebruik en het instellen van je audio- en videoproducten vind je in onze tips en advies-sectie.

Dit artikel is bijgewerkt in augustus 2022.