Schallführungen, Gehäuse und Gruppenbildung

Während man die Klangeigenschaften des Lautsprechers durch die Anwendung von Lautsprecherkombinationen verbessern kann, gibt es zur Optimierung von Wirkungsgrad und Richteigenschaften andere Möglichkeiten. Man kann Lautsprecher in Gehäuse einbauen, Elemente zwischen Lautsprecher und Schallfeld bringen und den gleichen Lautsprechertyp mehrfach anordnen.

Schallführungen

Wenn man einen Lautsprecher in einen kleinen Hohlkörper einstrahlen lässt, der am anderen Ende eine kleinere Öffnung hat als die Membranfläche, erhöht sich der Wirkungsgrad des Lautsprechers. Man spricht von einem Druckkammersystem. Damit das System optimal arbeiten kann, muss die kleinere Öffnung nach bestimmten mathematischen Regeln wieder trichterförmig erweitert werden. In diesem System heißt der Lautsprecher, der für höhere Frequenzbereiche mit der Druckkammer konstruktiv eine Einheit bildet, „Treiber“, der Trichter heißt „Horn“.
Das Horn bewirkt neben der optimalen Anpassung zwischen Treiber und Schallfeld ganz gezielt bestimmte Richteigenschaften. Das Horn kann sehr unterschiedliche Bauformen haben, es kann sich beispielsweise nur in eine Richtung erweitern, es kann einfach oder mehrfach
gefaltet sein (Umkehrhorn, W-Horn, Doppelfalt-Trichter). Da das Druckkammersystem auch einige Nachteile mit sich bringt, ist eine Optimierung der Eigenschaften in die Richtung Klangqualität, Wirkungsgrad und Übertragungsbereich nötig und möglich.

• Trichterlautsprecher für reine Sprachübertragung haben einen sehr hohen Wirkungsgrad, eine mittlere Übertragungsbandbreite mit relativ großen linearen Verzerrungen und häufig einen sehr hohen Klirrfaktor.
• Basshörner haben in ihrem Arbeitsgebiet einen relativ niedrigen Klirrfaktor, einen hohen Wirkungsgrad, gute Klangeigenschaften aber einen extrem schmalen Übertragungsbereich.
• Hornsysteme für die Musikwiedergabe vereinigen hohen Wirkungsgrad mit guten Klangeigenschaften und relativ großer Bandbreite.
• Eine weitere bekannte Art der Schallführung ist die Akustik-Linse. Sie wurde in den 70er Jahren häufig eingesetzt um die Abstrahlung von Hochtonlautsprechern räumlich zu verbreitern.

Gehäuse

Eine besondere Art der Schallführung stellt die Schallwand dar. Sie ist gleichzeitig der Übergang zum Gehäuse. Wie schon beschrieben, bewegt ein Lautsprecher innerhalb einer bestimmten Frequenz nur noch Luftteilchen zwischen Vorder- und Rückseite der Membran hin und her. Es kommt zum so genannten akustischen Kurzschluss. Um das zu verhindern, baut man den Lautsprecher in eine große Wand ein, die Schallwand. Dadurch wird die Tiefenwiedergabe eines Lautsprechers verbessert. Wird die Schallwand nach hinten abgebogen und geschlossen, entsteht die Kompaktbox. Hier kann es den akustischen Kurzschluss nicht mehr geben. Die Tiefenwiedergabe verbessert sich. Allerdings verschiebt sich die Resonanzfrequenz des Lautsprechersystems zu höheren Frequenzen hin.
Durch speziell dimensionierte Öffnungen in der Schallwand einer ansonsten geschlossenen Box entsteht das Bassreflexsystem. Die Öffnungen, die auch als Tunnel ausgebildet sein können, bilden mit dem Luftvolumen der Box ein Resonanzsystem. Durch gezielte Abstimmung auf eine Resonanzfrequenz, die ein bestimmtes Verhältnis zur Resonanz des Lautsprechers hat, kann man erreichen, dass der Übertragungsbereich nach tiefen Frequenzen hin ausgeweitet wird.

Gruppenbildungen

Um den Wirkungsgrad von Lautsprecheranordnungen zu verbessern und die Richteigenschaften gezielt zu beeinflussen, kann man mehrere Lautsprecher von ein und demselben Typ dicht beieinander anordnen und phasengleich aussteuern. Man spricht von einer Gruppenbildung.
Die bekanntesten Arrays sind die ELA-Zeile (Tonsäule, Schallzeile, Gruppenstrahler), die Doppel-15“- oder Doppel-12“-Basslautsprecher oder die 4-x-10“-Gitarrenlautsprecher aus der Musikszene sowie die PAStacks bei Konzertbeschallungen. Sämtliche Arrays bewirken eine Erhöhung des Wirkungsgrades gegenüber dem Einzelsystem sowie eine Bündelung des Schalls auf der Hauptachse. Die Bündelung ist, wenn keine besonderen Maßnahmen vorgesehen werden, stark frequenzabhängig und nimmt mit steigender Frequenz zu.
Ziel des Clusters ist es, von einem Punkt aus Flächen zu beschallen, die von diesem Punkt aus unterschiedliche Entfernungen haben und auf solche Raumwinkel abgebildet werden, die ein einzelner Strahler nicht versorgen kann. Die Richtwirkung des Einzelstrahlers soll im Cluster erhalten bleiben. Das bekannteste Cluster im deutschen Sprachraum ist die Schallampel, bei der sich mehrere Schallzeilen auf der Mantelfläche eines Kegels befinden.
Die Cluster-Beschallungen sind in Nordamerika zur wahren Meisterschaft geführt worden. Dort ist auch die entsprechende Theorie herausgearbeitet worden, um Cluster so zu entwerfen, dass es nur zu geringen Phasenauslöschungen kommt