Limiter-Rechner für Endstufen und Lautsprecher

So wird gerechnet

Grundlage ist die Schallgeschwindigkeit c = 331,3 · √(1 + T/273,15) m/s. Bei 20 °C sind das rund 343 m/s – pro Meter also knapp 2,9 ms. An einem kühlen Herbstabend mit 8 °C braucht der Schall für 30 m schon rund 1,8 ms länger als am Nachmittag bei 28 °C.

Messen Sie die Strecke von der Hauptanlage bis zum Delay-Lautsprecher in Kopfhöhe des Publikums, am einfachsten mit einem Laser-Entfernungsmesser. Der Rechenwert ist ein Startpunkt: Latenzen von Pult, Funk und Controller kennt er nicht. Den letzten Feinschliff macht eine Messung mit Messmikrofon.

So wird gerechnet

Eine einzelne Box verliert bei jeder Verdopplung der Entfernung rund 6 dB (20 · log(d₂/d₁)). Eine lange Linienquelle verliert nur 3 dB (10 · log(d₂/d₁)). Ein Line-Array liegt dazwischen: In der Nähe verhält es sich wie eine Linie, weiter weg wie eine einzelne Quelle. Wo dieser Übergang liegt, hängt von Länge des Arrays und Frequenz ab – im Modell geben Sie ihn als Entfernung vor.

So wird gerechnet

Der Widerstand der Leitung ist R = 2 · l · ρ / A (Kupfer: ρ = 0,0178 Ω·mm²/m bei 20 °C, je Grad +0,39 %). Leitung und Box teilen sich die Spannung, der Verlust ist 20 · log(Z / (Z + R)). Unsere Faustregel aus der Praxis: Bleibt die Leitung unter 5 % der Lastimpedanz, verliert man höchstens etwa 0,4 dB.

Der Rechner nutzt die Nennimpedanz; viele 4-Ω-Boxen sinken in Wahrheit stellenweise auf rund 3 Ω, dort ist der Verlust etwas größer. Besonders bei Subs und passiven Boxen lohnt der Blick auf den Dämpfungsfaktor: Eine lange, dünne Leitung lässt den Bass nachschwingen und verbiegt die Weiche.

So wird gerechnet

Hängen mehrere Boxen parallel am Kanal, bekommt jede dieselbe Spannung – entscheidend ist also die einzelne Box: U_RMS = √(P_AES · Z), U_Spitze = √(P_Spitze · Z). Mehr als U = √(P · Z_Last) (effektiv, als Spitze √2-fach) kann die Endstufe an der Last nicht liefern. Ist ihre Leistung für eine andere Impedanz angegeben, rechnet das Werkzeug über die gleiche Ausgangsspannung um – 500 W an 4 Ω sind also 250 W an 8 Ω.

Den Peak-Limiter setzt das Werkzeug auf den kleineren der beiden Spitzenwerte von Box und Endstufe – so wird auch Clipping verhindert. Der RMS-Limiter bewahrt die Schwingspule vor Hitze und orientiert sich an der AES-Spannung der Box, höchstens aber an der Dauerleistung der Endstufe. In einer DSP-Endstufe gilt die Clipgrenze als 0 dB; die Schwellen sind dort deshalb negative Werte.

Mit der Verstärkung der Endstufe wird die Spannung auf den Eingang umgerechnet (0 dBu = 0,775 V) und über den maximalen Ausgangspegel des DSP in dBFS ausgedrückt. Einige Controller erwarten die Peak-Schwelle als Sinus-Effektivwert, also 3 dB unter dem Spitzenwert – dafür gibt es oben den Umschalter. Attack und Release richten sich nach dem Frequenzbereich; hier gelten die Empfehlungen des Herstellers.

Wofür welches Signal?

Sinus – für Pegelabgleich, Line-Check und um bei tiefen Frequenzen klappernde Teile zu finden. Rosa Rauschen verteilt die Energie gleichmäßig auf jede Oktave und ist das übliche Signal zum Einmessen mit dem RTA. Weißes Rauschen verteilt sie gleichmäßig auf jedes Hertz und klingt daher hell. Der Sweep fährt logarithmisch durch alle Frequenzen und bringt Resonanzen und lose Schrauben zum Vorschein. Der Polaritätsimpuls ist ein kurzer, nur positiver Puls für einen Polaritätsprüfer (oft „Phasenchecker“ genannt).

So funktioniert es

Technisch zerlegt eine FFT mit Blackman-Fenster das Mikrofonsignal in einzelne Frequenzen; für die Bänder wird die Energie innerhalb jedes Bandes zusammengezählt. Faustregel: Für eine Rückkopplung 1/12 oder 1/24 Oktave wählen, für den Gesamtklang der Anlage 1/3 Oktave.

Die angezeigte Spitzenfrequenz wird zwischen den FFT-Linien interpoliert und ist so genauer als ein Band. Die Skala zeigt zunächst dBFS; mit einem Schallpegelmesser daneben tragen Sie den Unterschied als Kalibrierung ein und lesen ungefähre dB SPL ab. Eingebaute Mikrofone sind kein Messmikrofon – für Vergleiche und die Jagd auf Rückkopplungen taugen sie trotzdem.

Modell

Vereinfacht strahlt jeder Sub kugelförmig ab. Für jeden Punkt im Raster addiert der Simulator Pegel (1/r) und Phase aller Subs; auf Wunsch kommen Reflexionen der vier Wände hinzu. Im Terzband-Modus werden mehrere Frequenzen gemittelt, das Bild wirkt dann realistischer. Boden, Decke und das Abstrahlverhalten echter Gehäuse fehlen – nutzen Sie das Ergebnis als Entscheidungshilfe für den Aufbau, nicht als Messung.

Bezugsgrößen

Bezugswerte: 0 dBu = 0,775 V, 0 dBV = 1 V, 0 dBW = 1 W, 0 dBm = 1 mW. Welchem dBu-Wert 0 dBFS entspricht, ist von Pult zu Pult verschieden und steht im Datenblatt. Spitzenwerte gelten für Sinussignale. Beim Addieren zählt, ob die Quellen unabhängig sind (zwei gleich laute ergeben +3 dB) oder dasselbe Signal gleichphasig liefern (+6 dB).

So wird gerechnet

Nach Sabine gilt T = 0,161 · V / A; A ist die Summe aus Fläche mal Absorptionsgrad, dazu Publikum und Luft (4 m V). In stark bedämpften Räumen liefert Eyring genauere Werte: T = 0,161 · V / (−S · ln(1 − ᾱ)). Der Zielwert der DIN 18041 richtet sich nach dem Raumvolumen und ist hier vereinfacht. Innerhalb des Hallradius r = 0,057 · √(Q · V / T) überwiegt der Direktschall – stark bündelnde Lautsprecher verschieben diese Grenze nach hinten.

Die Absorptionsgrade sind Durchschnittswerte aus Tabellen. Unterhalb der Schröder-Frequenz prägen einzelne Raummoden den Bass – liegen sie eng zusammen, dröhnt es an manchen Plätzen, an anderen fehlt Bass.

So funktioniert es

Senden mehrere Strecken gleichzeitig, mischen sich ihre Signale zu neuen Frequenzen – etwa 2·f1 − f2 oder f1 + f2 − f3 (3. Ordnung) und 3·f1 − 2·f2 (5. Ordnung). Fällt so ein Produkt auf eine genutzte Frequenz, rauscht es oder die Strecke bricht weg. Der Rechner prüft jede Kombination, markiert Konflikte und sucht für Vorschläge in kurzer Zeit viele Varianten durch. Frequenzen, die Sie als fest markieren, bleiben unangetastet.

Die Vorlagen sind Beispiele. Welche Frequenzen Sie nutzen dürfen, legt in Deutschland die Bundesnetzagentur fest – bitte vor dem Einsatz prüfen, ebenso den Bereich, den Ihre Geräte abdecken. Einen Frequenzscan am Veranstaltungsort ersetzt die Rechnung nicht.

So funktioniert es

Beim Beam-Winkel fällt die Helligkeit am Rand auf die Hälfte, beim Feldwinkel auf ein Zehntel. Für den Durchmesser gilt d = 2 · Entfernung · tan(Winkel/2). Die Lichtstärke schätzt der Rechner aus Lichtstrom und Raumwinkel des Beams; mit doppelter Entfernung bleibt nur ein Viertel der Beleuchtungsstärke. Schräg auftreffendes Licht verteilt sich auf mehr Fläche – deshalb rechnet der Boden mit dem Kosinus und das senkrechte Gesicht mit dem Sinus des Winkels.

Für die Gesichtswerte ist der Scheinwerfer auf Kopfhöhe gerichtet, für den Boden auf dieselbe Stelle am Boden. Farbfilter, Gobos und Dimmung sind nicht eingerechnet. Unsere Erfahrungswerte: Ein Redner im Saal ist mit 300 bis 800 Lux im Gesicht gut zu sehen; filmt eine Kamera oder läuft ein Livestream, planen wir 800 bis 1.500 Lux ein. Maßgeblich sind die Daten des Herstellers.

So funktioniert es

Geräte mit fester Phase werden zuerst gesetzt; die übrigen sortiert der Rechner nach Leistung und legt jedes auf die gerade am wenigsten belastete Phase. Strom = Leistung / (Spannung · cos φ). Ungleich belastete Phasen schicken einen Ausgleichsstrom über den Neutralleiter; das Werkzeug zeigt ihn mit an.

Der Spannungsfall ist für Kupfer (κ = 56) berechnet; mehr als 3 % sollten es bei einer Veranstaltung nicht werden. Die Strombelastbarkeit der Querschnitte sind Richtwerte – wie verlegt und abgesichert wird, entscheidet die verantwortliche Elektrofachkraft nach den geltenden Normen.

So funktioniert es

Wählen Sie „Traverse“ und ziehen Sie eine Linie auf; mit „Hängepunkt“ setzen Sie Motoren oder Abhängungen. Scheinwerfertypen suchen Sie in der Liste aus und platzieren sie per Klick. In der Seitenleiste ändern Sie für das gewählte Gerät Typ, Nummer, DMX-Adresse, Kanäle, Leistung und Gewicht; ist nichts gewählt, stehen dort Bühnengröße, Grundriss und Summen.

„Automatisch adressieren“ patcht in der Reihenfolge der Gerätenummern und wechselt rechtzeitig ins nächste Universum, damit kein Gerät über Kanal 512 hinausragt. Doppelt belegte Adressen erscheinen in der Patchliste rot. Ihr Plan bleibt im Browser erhalten und lässt sich als Datei sichern.

So funktioniert es

Ausgehend vom Beginn reiht der Plan die Punkte aneinander. Am Abend selbst hebt er nach der Uhr Ihres Geräts den aktuellen Punkt hervor und zeigt, wie viel Zeit noch bleibt. Für ein PDF auf „Drucken / PDF“ klicken und im Druckfenster das PDF als Ziel wählen. Die CSV-Datei ist mit Semikolons getrennt und passt direkt zu Excel. Mit „→ In Bühnen-Timer“ wird der Ablauf zur Countdown-Liste.

So funktioniert es

Gezählt wird nach der Rechneruhr – so geht keine Sekunde verloren, selbst wenn der Browser Tabs im Hintergrund verlangsamt. Das zweite Fenster gehört auf den Bühnenmonitor oder Beamer; ein Doppelklick dort macht es bildschirmfüllend. Bedienung und Anzeige laufen auf einem Rechner; öffnet sich das Fenster nicht, erlauben Sie Pop-ups für diese Seite.

So funktioniert es

GO oder die Leertaste spielt den markierten Standby-Cue und springt zum nächsten. Per Klick auf die Nummer wählen Sie einen anderen Standby-Cue, ▶ startet sofort. Pfeil hoch/runter verschiebt die Standby-Markierung. Esc fadet alles aus, ein zweites Esc schneidet sofort ab; P friert die Wiedergabe ein. Häufig gebrauchte Cues legen Sie auf eine eigene Taste. Zwei Folgemodi: Mit „Auto-Continue“ laufen der aktuelle und der nächste Cue zusammen los, mit „Auto-Follow“ schließt der nächste nahtlos an.

Die Audiodateien liegen nur im Speicher Ihres Browsers (IndexedDB), hochgeladen wird nichts. „Projekt speichern“ sichert die Liste ohne die Audiodateien; auf einem anderen Rechner laden Sie dieselben Dateien neu, sie werden anhand des Namens wieder zugeordnet.

So funktioniert es

In den Reitern tragen Sie die Angaben ein, unter „Vorschau“ sehen Sie das fertige Blatt. Ein Instrument-Paket fügt die passenden Kanäle hinzu, die Sie anschließend frei anpassen. Darunter zählt die Liste mit: Kanäle, Phantomspeisung, Stative, DI-Boxen, die Mikrofon-Pickliste und die nötigen Aux-Wege (In-Ear stereo belegt zwei). Für ein PDF auf „Drucken / PDF“ klicken und im Druckfenster das PDF als Ziel wählen. Die Belegung bleibt im Browser und lässt sich als Datei sichern.