Grundlagen
Raumakustik.
2
Anforderungen
von Räumen.
3
Büroräume.
4
Schulungsräume.
4
Meßräume.
4
Veranstaltungsstätten.
5
Aufnahmestudios.
6
Restaurants.
6
Konzerthallen/Opernhäuser
6
Wohnzimmer
7
Absorber
7
Poröse
Absorber
7
Plattenabsorber
8
Helmholtz-Resonatoren.
8
Mikroperforierte
Absorber (MPA)
8
Aktive
Absorber
8
Vorhandene
Einrichtung und Publikum..
9
Elektronische
Klangregelung.
9
Lombard-Effekt
10
Verbesserung
der Raumakustik.
10
Problemanalyse.
10
Analyse
der Zielvorgaben.
10
Messung
und Dokumentation des Ist-Zustandes.
10
Analyse
der Reflektions bzw. Absorberflächen.
11
Gestalterische
Aspekte.
11
Simulation/Auralisation.
11
Messung
und Dokumentation der neuen Akustik.
11
Bei freier
Schallausbreitung erreicht nur der Direktschall der Quelle den Zuhörer. Ein
solches Übertragungssystem führt in erster Näherung lediglich zu einer Dämpfung
und einer Verzögerung aufgrund der begrenzten Schallgeschwindigkeit.
Solche idealen
Ausbreitungsbedingungen führen zu keinerlei Klangveränderung. Theoretisch läßt
sich dies durch einen unendlich großen Raum (Freifeld) oder durch einen Raum
mit idealer Absorption erreichen.
In der Realität kommt
es aber grundsätzlich zu Überlagerungen des Direktschalls mit Reflexionen von
den Wänden. Die Wellenfront ändert an den Wänden Betrag, Phase und Richtung.
Am Ort des Empfängers, sei es das menschliche Ohr oder ein Mikrofon, treffen
daher Signal mit unterschiedlicher Laufzeit und Amplitude an. Diese Überlagerung
hat einen erheblichen Einfluß auf den Frequenzgang.
Diesen Einfluß kann
man sich unter stark vereinfachten Übertragungsbedingungen veranschaulichen.
Die Schallquelle besteht hier aus 2 idealen Lautsprechern in einem bestimmten
Abstand in einem idealen Raum ohne Reflexionen. Wenn sich der Zuhörer exakt auf
Achse der beiden Lautsprecher befindet, ist die Laufzeit identisch und es kommt
zu keiner Klangverfärbung. Entfernt man sich jedoch von dieser Achse, so kommt
es zu Laufzeitunterschieden. Je nach Position und Frequenz kommt es sogar zu
einer vollständigen Auslöschung. Die Überlagerung von zwei Wellen führt zu
einem sogenannten Kammfiltereffekt mit starken Einbrüchen. Mit einer normalen
Stereoanlage kann man diesen Effekt leicht überprüfen. Mit einem Testgenerator
oder einer Test CD spielt man einen Sinuston der Frequenz 1kHz ab. Hält man
sich ein Ohr zu und bewegt sich im Raum, so sind deutliche Pegelunterschiede
wahrnehmbar. Die Positionen mit minimalem Pegel liegen dichter beisammen, je höher
die Frequenz ist. Es kommt jedoch zu keiner vollständigen Auslöschung, da
immer noch Signalanteile mit dem anderen Ohr aufgenommen werden und Reflexionen
von den Wänden sich überlagern. Der Abstand zwischen einem
Minimum und einem Maximum beträgt ein viertel der Wellenlänge, d.h. bei
1kHz sind dies 8cm und bei 10kHz nur noch 8mm. Daher führen bereits kleine Änderungen
der Position zu erheblichen Änderungen im Frequenzgang. Diese Änderungen im
Frequenzgang sind mit geeigneter Meßtechnik leicht nachweisbar.
In einem Raum trifft
zunächst der Direktschall beim Zuhörer ein, danach folgen erste Reflexionen
von den Wänden, die wiederum reflektiert und gedämpft werden. Die Anzahl der
Reflektionen nimmt exponentiell zu, aber gleichzeitig nimmt die Amplitude ab.
Man spricht hier von einem diffusen Nachhall.
Wenn man dies
weiterfolgt, so müßte sich der Klangeindruck der menschlichen Stimme drastisch
verändern, wenn der Zuhörer oder Sprecher den Kopf nur leicht bewegt. Aus
unserer Erfahrung wissen wir, das dies nur in Spezialfällen passiert. Man kann
diesen Effekt jedoch beobachten, wenn sich Sprecher und Zuhörer nur über
Lautsprecher und Mikrofon unterhalten, dies ist z.B. bei Freisprecheinrichtungen
für Mobiltelefone der Fall. Geringe Veränderungen an der Mikrofonposition
haben hier einen großen Einfluß. In diesem Fall wird unser binaurales Hören
wirkungslos. Diese Beispiele zeigen die enorme Leistungsfähigkeit des
menschlichen Hörsystems. Durch das binaurale Hören in Verbindungen mit einer
hoch komplexen Signalverarbeitung im Gehirn werden Klangveränderungen aufgrund
der physikalischen Ausbreitung in einem weiten Bereich entfernt. Wir erkennen
eine Stimme unabhängig vom Raum. Diese enorme Sinnesleistung ist noch nicht im
Detail verstanden, sie wird aber in modernen Freisprecheinrichtungen in
Teilbereichen imitiert. Die Grenzen unserer Sinnesleistung sind in Schwimmhallen
oder Kirchen leicht erkennbar. Hier ist sogar die Sprachverständlichkeit stark
eingeschränkt.
Für den Höreindruck
sind die physikalischen Ausbreitungsbedingungen und psycho-akustische Effekte
untrennbar verbunden.
Nach diesen Grundlagen
stellt sich die Frage, wie ein idealer Raum sich akustisch verhalten sollte.
Hierbei muß man zunächst nach verschiedenen Anwendungen Unterscheiden: In
einem Konferenzraum legt man Wert auf maximale Sprachverständlichkeit.
Gleichzeitig soll aber die Dämpfung nach außen möglichst groß sein. In einem
Restaurant wird man je nach persönlicher Vorliebe eine gedämpfte Atmosphäre
bevorzugen. Besonders hohe Anforderungen werden an Konzertsäle gestellt. Der
Klangeindruck der Musik soll möglichst unverfälscht und klar sein, Nebengeräusche
sollen hingegen unterdrückt werden.
Man könnte zunächst
auf die Idee kommen der ideale Raum sei ein schalltoter Raum, wie er für Meßzwecke
verwendet wird. Zum einen geht hier aber ein Großteil der Schallenergie
verloren, da nur der Direktschall genutzt wird. Zum anderen ist unsere
Sinneswahrnehmung für einen solchen Raum nicht ausgelegt, da dies in der Natur
nicht vorkommt. Eine solche Akustik erscheint sofort unnatürlich, da
Reflexionen ständiger Bestandteil unserer Wahrnehmung ist. Positioniert man den
Zuhörer jedoch exakt an eine Position und paßt die Signale der individuellen
Übertragungsfunktion
Räume haben - je nach
Einsatzzweck - unterschiedliche Anforderungen an Ihre Akustik. Ein Schulungsraum
sollte auf maximale Sprachverständlichkeit ausgelegt sein. Daher wird hier die
Nachhallzeit möglichst gering sein und Reflektionen sollten den Sprecher
unterstützten. In einer Konzerthalle ist eine Verwischung durch den Nachhall
sogar erwünscht, da so erst der musikalische Gesamteindruck entsteht.
Zudem ist die
Schallausbreitung sehr komplex. Daher gibt es nur wenig allgemeingültige
Konzepte, die für jeden Raum mit seinen unterschiedlichen Anforderungen gelten.
Von hoher Bedeutung
ist jedoch für alle Räume, das der Lärmpegel sei es von äußeren oder
inneren Quellen möglichst gering gehalten wird. Für das Verstehen von Sprache
muß der Schallpegel der Sprache deutlich über dem Ruhepegel liegen. Je
niedriger der Ruhepegel dabei ist, desto besser können auch leise Sprecher
verstanden werden.
Neben den
physikalischen Ausbreitungsbedingungen und psychoakustischen Effekten spielen
aber auch gestalterische Elemente eine wichtige Rolle.
·
Büroräume
·
Schulungsräume
·
Konzerthallen/Opernhäuser
·
Bahnhöfe/Flughallen
·
Veranstaltungsstätten
·
Restaurants
·
Aufnahmestudios
·
Wohnzimmer
·
Produktionsstätten
·
Meßräume
Mittlerweile stehen
eine Vielzahl von Werkzeugen zur Verfügung mit dem die Raumakustik optimiert
werden kann.
Dies sind:
·
Absorber
·
Reflektoren
·
Diffusoren
·
Elektronische Klangregelung
·
Aufstellung der Lautsprecher
Büroräume stehen bei
vielen Menschen im Mittelpunkt des täglichen Lebens. In erster Linie werden
diese Räume rein zweckmäßig ausgelegt. Vielfach schaffen gestalterische
Elemente optische Anreize, aber akustische Aspekte bleiben vielfach unberücksichtigt.
Dabei hat der stammesgeschichtliche ältere Gehörsinn sehr weitreichende Folgen
für unser Wohlbefinden. Augen lassen sich schließen, die Ohren sind ständig
wachsam und reagieren Empfindlich auf kleinste Veränderungen. Daher kann eine
angepasste Akustik die Arbeitsqualität deutlich verbessern.
In Büroräumen sind
die Mitarbeiter ständigen Lärmquellen ausgesetzt.
Computer und andere Bürogeräte
Lüftungsanlagen
Gespräche von
Kollegen
Zwar sind die meßbaren
Schallpegel deutlich geringer als in einem Maschinenpark und verursachen
keinerlei physiologische Schäden. Die Konzentrationsfähigkeit wird aber
erheblich herabgesetzt. Vielfach kann es auch zu Streßsymptomen kommen
In Schulungsräumen
steht die Sprachverständlichkeit zwischen Vortragendem und Publikum im
Vordergrund. Der Sprecher sollte an allen Plätzen gut verstanden werden.
Lautsprecheranlagen können zwar problemlos den Schallpegel erhöhen. Wie man
jedoch aus dem Beispiel von Kirchen kennt reicht dies jedoch nicht aus um eine
gute Sprachverständlichkeit zu erzielen.
Es ist nicht unbedingt
sinnvoll durch maximale Absorption die Nachhallzeit zu verkürzen, da dabei auch
ein zu großer Teil des nutzbaren Schalls entfernt wird. Es ist wichtig, dass
ein Sprecher ohne große Anstrengung der Stimme verstanden werden kann, da dies
sonst innerhalb kurzer Zeit zu Ermüdungserscheinungen beim Sprecher als auch
beim Publikum führt. Hier sollten alle Flächen, die den Schall bis zu 50ms zum
Publikum reflektieren, möglichst gering absorbieren. Wichtig ist das alle
tieffrequenten Raummodi gut bedämpft sind.
In Meßräumen werden
durch einen erheblichen Aufwand spezielle Ausbreitungsbedingungen erreicht.
Wichtig sind der Absorberraum und der Hallraum.
Absorberraum
In einem Absorberraum
auch „schalltoter Raum“ oder im englischen anechoic chamber wird
versucht die Reflektionen durch Absorber zu minimieren. Im Idealfall erreicht
man damit Schallausbreitungsbedingungen im Freifeld ohne Reflektionen. Durch die
üblichen Schaumstoffe kann man dies im mittleren und hohen Frequenzbereich
relativ leicht erreichen. Problematisch sind allerdings tiefe Frequenzen, da
diese nur schlecht absorbiert werden. Man verwendet hier Pyramidenförmige
Absorber aus Schaumstoff. Daher wird ein solcher Raum durch seine untere
Grenzfrequenz charakterisiert. In einem solchen Raum bildet sich kein Nachhall,
die Nachhallzeit ist im Idealfall Null. Es entstehen auch keine stehenden Wellen.
In einem solchen Raum
können zum Beispiel Schallquellen wie Lautsprecher oder Musikinstrumente unter
idealisierten Bedingungen vermessen werden. Insbesondere können Richtdiagramme
ermittelt werden. Ein Absorberraum eignet sich auch zur Untersuchung der
Schallabstrahlung komplexer akustischer Systeme insbesondere der
Schallquellenlokalisierung .
Die Akustik in einem
solchen wirkt für einen Menschen sehr unnatürlich, da wir unbewusst in einem
Raum Hall und Reflektionen erwarten. Die Sprache wird sehr stark gedämpft. Eine
Unterhaltung ist auch nur dann möglich, wenn 2 Personen sich direkt ansprechen,
da nur der Direktschall vorhanden ist. Auf der anderen Seite funktioniert das
Richtungshören besonders gut, da nur der Direktschall vorhanden ist.
Hallraum
Ein Hallraum ist das
genaue Gegenteil zu einem Absorberraum. Hier sind die Wände möglichst glatt
und reflektieren einen hohen Anteil der Schallwellen. Ziel eines Hallraumes ist
es ein ideal diffuses Schallfeld zu erreichen. Dies bedeutet, dass der
Schallpegel über gleich groß ist und aus der Schall aus allen Richtungen
gleichmäßig kommt. Im Idealfall wird keinerlei Schallenergie absorbiert und
die Nachhallzeit ist unendlich hoch. In praktischen Hallräumen erreicht man
etwa 8s.
Hallräume werden
vielfach verwendet um die Wirkung von Absorbern im diffusen Schallfeld zu
untersuchen. Die Absorber verringern die Nachhallzeit, so daß das
Absorptionsvermögen berechnet werden kann.
Eine weitere wichtige
Anwendung liegt in der Messungen der abgestrahlten Schallleistung von Geräten
und Maschinen.
Bei Veranstaltungsstätten
(Konzerte etc.) wird versucht für die Zuhörer ein ausgewogenen Klang bei
angemessener Lautstärke zu erreichen. Früher waren hierbei starke
Lautsprecheranlagen im Bühnenbereich üblich. Dies führt dazu, dass sich im Bühnenbereich
teilweise extremen Lautstärken ergeben und im hinteren Bereich ein eher
diffuser Klangeindruck entsteht, da hier der Direktschall geringer ist. Nicht
nur durch die gestiegenen gesetzlichen Vorschriften zur Schallpegelbegrezung
werden vielfach verteilte Lautsprechersysteme mit hoher Richtwirkung verwendet.
Dadurch ergibt sich über das Publikum verteilt ein gleichmäßigerer
Schallpegel. Die extremen Spitzen werden vermieden. Der direkte Schallanteil ist
auch höher, so daß sich im Mittel ein besserer Klangeindruck einstellt. Die
unterschiedlichen Laufzeiten durch die verteilt aufgestellten Lautsprecher
werden elektronisch ausgeglichen. Durch die Arrays von Lautsprechern kann durch
digitale Signalverarbeitung die Schallausbreitung gesteuert werden (Beamforming).
Solche Lösungen erfordern einen hohen technischen Aufwand sowohl beim
Aufstellen als auch beim Einmessen.
In großen Hallen oder
Kirchen mit extremen akustischen Bedingungen kann nur durch solche Systeme eine
akzeptable Sprachverständlichkeit erreicht werden. Es muss sichergestellt
werden, daß sich jeder Zuhörer im Hallradius eines Lautsprechers befindet.
Bei der Aufnahme von
Stimmen oder Instrumenten in einem Studio, versucht man den Raum so neutral wie
möglich zu gestalten. Raumeffekte können später elektronisch hinzugefügt
werden, um in der endgültigen Aufnahme den gewünschten Klang zu erreichen. Es
ist aber nahezu unmöglich den Hall aus einer Aufnahme zu entfernen. Daher wird
in Studios ein erheblicher Aufwand betrieben, um den Hall des Aufnahmeraums zu
verringern. Mit Hilfe von Absorbern wird die Nachhallzeit gleichmäßig so
gering wie möglich gehalten. Ganz so extrem wie in einer Absorberkammer wird
der Aufwand jedoch nicht betrieben, da eine solche unnatürliche
Schallausbreitung das Zusammenspiel der Musiker stören kann.
Viele Restaurants
werden rein unter ästhetischen Gesichtspunkten gestaltet. Die „Akustik“
wird allenfalls durch Hintergrundmusik „verbessert“. Durch die Gespräche
der Gäste oder Geräusche durch Geschirr etc. in Verbindung mit einer ungünstigen
Raumakustik, kann sich ein erheblicher Schallpegel aufbauen. Unbewußt erhöht
jeder Sprecher dadurch seine eigene Lautstärke (Lombard-Effekt). Insgesamt ist
eine Verständigung teilweise nur unter großer Anstrengung möglich. Abgesehen
von Kneipen oder Diskotheken, erzeugt eine solche Akustik bei den Gästen eher
unbehauen und keine entspannte Atmosphäre. In vielen solchen Restaurant
beschweren sich die Gäste über eine „Bahnhofsakustik“. Leider steht
besteht oft ein großes Missverhältnis zwischen dem Aufwand, der in die
optische Gestaltung investiert wird und dem Aufwand, der in eine angenehme
Akustik investiert wird.
Vielfach kann durch
moderne Techniken, die Akustik deutlich verbessert werden, ohne das Design zu stören.
In einer Konzerthalle
entwickelt ein sinfonisches Orchester erst seinen vollen Klang. Hier steht
weniger die Sprachverständlichkeit mit geringem Nachhall im Vordergrund. Mit
Nachhallzeiten von 1-2s stellt sich ein diffuser Klang ein. Durch Reflexionen
von den Seiten bildet sich auch der gewünschte Raumeindruck. Echos sollten in
jedem Fall vermieden werden. Die Akustik des Raumes dient jedoch nicht nur dazu
dem Zuhörer auf allen Plätzen ein gutes Klangerlebnis zu bieten. Vielmehr
sollten auch Störgeräusche wir Nebengeräusche des Musikspiels (Anblaseffekte
und Klappengeräusche) unterdrückt werden. Weiterhin lebt die Musik von dem
Zusammenspiel der Musiker, die sich synchronisieren müssen. Vielfach gibt es
hier Problem in Übungsräumen, wo eine ungünstige Akustik ein Zusammenspiel
nahezu unmöglich macht. Seit einiger Zeit steht auch der maximale Schallpegel für
die Musiker selbst im Vordergrund. Sicher würde kaum jemand vom Lärmschutz
sprechen, aber Musikinstrument können problemlos enorme Schallpegel erreichen,
die zu Gehörschäden führen können.
Diese Räume stehen im
Mittelpunkt des privaten Lebens und werden vielfältig genutzt. Besonders
wichtig ist hierbei zunächst die Abschirmung gegenüber Außenlärm oder
Trittschall zur Nachbarwohnung. Aber auch die akustischen
Ausbreitungsbedingungen im Raum selbst geraten immer mehr in den Vordergrund.
Bis Ende der 90er Jahre galt eine hochwertige Stereoanlage als Statussymbol.
Hier wurde viel Geld in technische Maßnahmen mit umstrittenem Nutzen investiert
(Armdicke Lautsprecherkabel, Spezielle Stecker etc.). Die Raumakustik wurde im
besten Fall durch Aufstellen der Boxen auf Spikes berücksichtigt. Die
drastische Auswirkung der Raumakustik fand kaum Beachtung. Spezielle Kabel etc.
waren zwar teuer aber doch schnell installiert und die Anlage klang gleich viel
„ausgeglichener“. Die Schallausbreitung hingegen war kaum vermittelbar und
auch die Meßtechnik war nahezu unbezahlbar.
In den letzten Jahren
stehen Heimkinoanlagen im Vordergrund. Die Subwoofer wurden zwar immer
gewaltiger, aber in einem spartanisch eingerichteten „Design-Wohnzimmer „
stellte sich kein Kinoklang ein. Hier werden die Auswirkungen der Raumakustik
deutlich hörbar. In diesem Segment ist ein hohes Interesse vorhanden in
Verbindung mit einer elektronischen Klangregelung und akustischen Elemente einen
„Kinoklang“ zu erzielen. In keinem Fall sollte aber das Design gestört
werden, daher sind die Anforderungen an Hersteller auch sehr hoch.
Ein Absorber wandelt
Schallenergie in Wärme um und reduziert damit den Schallpegel. Bringt man
Absorber an reflektierende Flächen in einen Raum, so werden die Reflektionen
verringert und die Nachhallzeit wird verkürzt.
Das Absorptionsvermögen
eines Absorbers wird mit αw
bezeichnet. Ein Wert von 0 bedeutet, dass kein Schall absorbiert wird. Bei einem
Wert von 1 wird der gesamte auf der Absorberfläche eintreffende Schall
absorbiert.
Das Absorptionsvermögen
wird für senkrechten Schalleinfall mit einem Kundt’schen Rohr gemessen. Für
dir Raumakustik ist jedoch die Absorption im diffusen Schallfeld wichtiger.
Diese wird nach DIN 20354 im
Hallraum gemessen.
Man unterscheidet
zwischen folgenden Typen von Absorbern
·
Poröse Absorber
·
Plattenabsorber
·
Helmholtz-Resonatoren
·
Mikroperforierte Absorber
·
Aktive Absorber
·
Vorhandene Einrichtung und
Publikum
Diese Absorber
bestehen aus faserartigen Materialen, wie Textilien oder Mineralwolle. Weit
verbreitet sind auch Schaumstoffe. Die akustisch wirksame Mineralwolle wird
durch möglichst schalldurchlässige Blenden geschützt. Dadurch wird auch der
optische Eindruck verbessert.
Diese Absorber bremsen
die Schallausbreitung durch ihre Struktur. Sie sind insbesondere im mittleren
und hohen Frequenzbereich wirksam und wirken auch breitbandig. Tiefe Frequenzen
können mit diesen Materialien kaum bedämpft werden. Einzig Kantensabsorber,
die in den Ecken eines Raumes befestigt werden dämpfen tieffrequente Raummodi
recht wirksam.
Ein solcher Absorber
besteht aus einer Platte, die vor der Wand befestigt wird. Durch den Schall wird
die Platte zum Schwingen angeregt. Gleichzeitig wird die Schwingung durch z.B.
poröse Materialien bedämpft und die Schallenergie verringert. Diese
Plattenabsorber können als Feder-Masse-Systeme interpretiert werden. Sie
besitzen daher eine oder mehrere ausgeprägt Resonanzfrequenzen. Durch die Dämpfung
wird die Güte also die Breitbandigkeit in gewissen Grenzen verändert.
Plattenabsorber sind
insbesondere bei tiefen Frequenzen wirksam. Sie sind eher schmalbandig und können
auf die Eigenfrequenzen des Raumes abgestimmt werden. Durch geschickte Koppelung
mehrerer Resonanzfrequenzen ist auch eine gewisse Breitbandigkeit erreichbar.
Diese Resonatoren
bestehen aus einem abgeschlossenem Luftvolumen, das nur über eine Öffnung an
den Raum angekoppelt ist.
Durch den Schall wird
die Luft in der Kammer zum Schwingen angeregt. Durch die Öffnung kommt es zu
Strömungsverlusten und damit zur gewünschten Dämpfung. Diese Resonatoren können
auch durch Feder-Masse-Systeme interpretiert werden. Das Prinzip ist
vergleichbar mit dem Bassreflex-System im Lautsprecherbau.
Helmholtz-Resonatoren
sind in weiten Frequenzbereichen einsetzbar, vorzugsweise im tiefen
Frequenzbereich. Sie sind jedoch nur in einem schmalen Frequenzbereich um die
Resonanzfrequenz wirksam und werden daher speziell abgestimmt.
Diese Absorber
bestehen aus eine Platte mit vielen sehr kleinen Löchern, die vor einer
schallharten Wand befestigt ist. Ein solches System funktioniert wie ein
Helmholtz-Resonator. Es kommt zu Resonanzen und durch die Strömungsverlusten in
den Löchern zur Absorption. Die Löcher haben eine Durchmesser der geringer ist
als 1mm. Die Besonderheit ist, das keine Mineralfasern oder ähnliche
Materialien zur Dämpfung benötigt werden. Die Platte kann daher auch
durchsichtig sein. Es bestehen daher sehr vielfältige Gestaltungsmöglichkeiten.
Durch die Größe der Löcher und deren Anzahl pro m2 kann der
wirksame Frequenzbereich verändert werden.
Diese Systeme bestehen
aus einem Sensor (Mikrofon), einer Signalverarbeitung, einem Verstärker und
einem Lautsprecher zur Schallabstrahlung. Das Schallfeld wird durch ein Mikrofon
oder sogar ein Mikrofon-Array vermessen und der Lautsprecher so angesteuert,
dass sich das äußere Schallfeld und das erzeugte Schallfeld des Lautsprechers
möglichst auslöschen. Diese Systeme erfordern eine hohen Aufwand sind aber auf
der anderen Seite insbesondere bei tiefen und sehr tiefen Frequenzen passiven
Absorbern weit überlegen.
Teppiche und Gardinen
sowie Tapeten ahben bereits einen deutliche Absorptionswirkung insbesondere bei
hohen Frequenzen. Sie erzeugen eine gedämpfte Atmosphäre. Dies gleiche gilt für
Publikum durch die Bekleidung. Daher ändert sich die Akustik in einem
unbesetzten Raum erheblich, da hier ein große Absorptionsfläche fehlt.
Bereits mit rein
analoger Schaltungstechnik ist eine Klangveränderung möglich. Weit verbreitet
sind Filter zur Anpassung der Tiefen, Mitten und Höhen. Eine zeitlang in Mode
war die lautstärkeabhängige Anhebung der Tiefen und Höhen (Loudness). Weitere
Eingriffsmöglichkeiten bieten schmalbandige Filterbänke. In der Regel wird
hier eine Terzauflösung verwendet, so daß man 32 Regler für das Audioband hat
(Graphische Equalizer). Zunächst war keine adäquate Meßtechnik verfügbar, so
daß die Regler nach Gefühl, Geschmack aber auch Erfahrung des Tontechnikers
vorzugsweise bei Veranstaltungstechnik eingesetzt wurden. Schließlich wurden
auch Spektralanalysatoren mit Terzauflösung erschwinglich (RTA), die eine
optische Kontrolle des Spektrums ermöglichten. Weit verbreitet ist auch die
Technik die Messwerte eines RTAs umzukehren und bei einem graphischen Equalizers
einzustellen. Dadurch erscheinen jetzt die Messwerte zwar flach aber die Akustik
hinkt diesen Erwartungen hinterher.
Durch moderne digitale
Signalverarbeitung ist ein nahezu beliebiger Eingriff in den Klang möglich. Im
Idealfall würde man mit einem Mikrofon das Signal messen und dann automatisch
den Klang optimieren lassen. Teilweise werden solche Produkte mittlerweile
angeboten aber auch hier macht die Komplexität der Schallausbreitung einen
Strich durch die Rechnung. Es ist im Prinzip möglich die Schallausbreitung an
exakt der Position des Mikrofons den Frequenzgang ideal flach zu bekommen. Damit
ist aber nur wenig gewonnen, den bereits geringste Veränderungen wie z.B. eine
andere Position verändern den Frequenzgang drastisch. Es stellt sich dann ein
extrem unnatürliches Schallfeld ein.
Sehr effektiv sind
hingegen parametrische Equalizer, bei denen die Mittenfrequenz und Bandbreite
frei einstellbar sind. Mit Ihnen können störende Raummodi, die zu Dröhnen führen,
effektiv unterdrückt werden. Manche automatische System, ermitteln aus einer
Messung selbstständig die Raummodi und optimieren die Filter.
Vorsicht ist
allerdings bei einer Anhebung von Frequenzbändern geboten. Gerade im Bereich
der tieferen Frequenzen stellen sich im Raum sehr unterschiedliche Pegel ein.
Hebt man elektronisch den Pegel an, um einen besseren Baß an einer Position zu
erzielen, so kann es an einer anderen Position schnell ohrenbetäubend werden.
Bisherige
Klangregelung berücksichtigt nicht die räumliche Schallausbreitung (abgesehen
von psycho akustischem ‚virtual 3D’), da nur 2-5 Lautsprecher zur Verfügung
stehen. Es können zwar einzelne Frequenzen angepasst werden, die Verteilung im
Raum aber nicht. Dies wird aber durch den Einsatz von vielen Lautsprechern und
der Wellenfeldsynthese möglich. Hier kann ein echtes dreidimensionales
Schallfeld erzeugt werden. Diese Technologien sind aber noch Gegenstand
aktueller Forschung.
Im Gegensatz zur
bisherigen elektronischen Klangregelung können akustisch aktive Elemente wie
Absorber nicht nur den Pegel sondern auch das Schallfeld verändern.
Jeder Sprecher passt
seine Lautstärke der Umgebung an. In lauteren Umgebungen erheben wir unbewusst
die Stimme. Bei Versammlung oder Partys etc. mit vielen Menschen, die sich
angeregt unterhalten, führt dies dazu, das sich nach kurzer Zeit ein
erheblicher Lärmpegel einstellt. Jeder Sprecher erhöht den Lärmpegel für
andere Sprecher und zwingt ihn selbst wieder lauter so sein, um bei seinem Gesprächspartner
verstanden zu werden. In Räumen mit ungünstiger Akustik ist dann kaum ein
Gespräch mehr möglich.
Vielfach stehen
Akustiker vor der Aufgabe einen vorhandenen Raum in seiner Akustik so anzupassen,
daß er seinen Aufgaben gerecht wird. Es kommt oft vor, das während der Planung
und des Baus akustische Aspekte nur eine untergeordnete Rolle spielen. Danach
erweist sich aber die Akustik als völlig untauglich.
In solchen Fällen
wird in der Regel wie folgt vorgegangen:
·
Problemanalyse
·
Analyse der Zielvorgaben
·
Messung und Dokumentation des
Ist-Zustandes
·
Analyse der Reflektions- bzw.
Absorberflächen
·
Gestalterische Aspekte
·
ggf. Simulation/Auralisation
·
Umbaumaßnahmen
·
Messung und Dokumentation der
neuen Akustik
Im ersten Schritt
sollte analysiert werden, welche Problem in diesen Raum auftreten. Dabei spielt
es natürlich eine wichtige Rolle wie dieser Raum genutzt werden soll
Direkt verbunden mit
der Problemanalyse ist die Erwartungshaltung an die Akustik dieses Raumes.
Welche Ziele sollen nach der Umbaumaßnahme erreicht werden? Anhaltspunkte kann
hier die DIN18041 liefern
In dem Raum sollten
folgende Messungen durchgeführt werden:
·
Frequenzabhängige Nachhallzeit
an mehreren Raumpunkten
·
Schallpegel über einen längeren
Zeitraum integriert
·
Impulsantwort
·
Sprachverständlichkeit (STI/RASTI/STIPA)
Diese Messungen bilden
eine wichtige Grundlage für alle Maßnahmen zur Verbesserung der Akustik. Sie
dienen auch dazu die Wirksamkeit der Umbaumaßnahmen zu dokumentieren.
Vielfach sind in den Räumen
bereits Absorberflächen vorhanden, dies sind in der Regel Teppiche, Tapeten
oder sogar vorhandene Akustikdecken.
Die Akustik in einem
Raum wird nicht unbedingt verbessert, indem einfach alle nutzbaren Flächen mit
Absorbern belegt werden. Vielfach fehlen sogar in Räumen Reflektionsflächen.
Dies ist insbesondere in Vortragsräumen der Fall. Hier sind Absorber im
Deckenbereich und hinter dem Sprecher unbedingt zu vermeiden.
Das Echogramm hilft
die vorhandenen reflektierenden Flächen zu ermitteln.
Vielfach ist es so,
dass die Dämpfung im hohen und mittleren Frequenzbereich bereits gut ist. Dies
wird meist durch Teppiche oder das Publikum erreicht. Trotzdem werden hier meist
in großem Stil poröse Absorber installiert. Die Akustik verbessert sich
dadurch aber nicht. Ganz im Gegenteil kann Sie durch falsch ausgelegt Absorber
noch verschlechtert werden. Dies Problem sind oft tieffrequente Raummodi, die in
den meisten Fällen kaum bedämpft sind. Die einschlägigen DIN-Normen berücksichtigen
tieffrequente Anteil nur unzureichend. Ein Sprecher kann aber problemlos die
Raummodi anregen. Gleichzeitig sind aber die wichtigen mittleren und hohen
Frequenzen bereits stark bedämpft. Das Resultat ist eine unzureichende
Sprachverständlichkeit, obwohl eigentlich genug Absorptionsfläche vorhanden
ist.
Es ist daher von
enormer Bedeutung , daß die Absorber im richtigen Frequenzbereich –angepaßt
an den Raum- arbeiten.
Im allgemeinen wird
eine gleichmäßige Bedämpfung im Frequenzbereich angestrebt.
Neben den akustischen
Erfordernissen müssen Umbaumaßnahmen auch gestalterische Aspekte berücksichtigen.
Heute stehen eine breite Palette an akustisch hoch wirksamen Elementen zur Verfügung,
so daß die Akustik fast unsichtbar verbessert werden kann. Dies sind unter
anderem akustisch wirksame Möbel, breitbandige Absorber mit geringer Bautiefe,
transparente Folien oder auch Absorber, die z.B. als Bild ausgelegt sind.
Bei größeren
Projekten ist eine Computersimulation der Umbaumaßnahmen sinnvoll. Bei
besonders anspruchsvollen Projekten wird auch eine Auralisation verwendet. Hier
kann die Akustik an verschiedenen Plätzen simuliert und hörbar gemacht werden.
Bei einfacheren
Projekten begnügt man sich mit einer Abschätzung nach Sabine.
Nach den Umbaumaßnahmen
sollte die neue Akustik wiederum vermessen werden. Sie kann mit den Messungen
zuvor verglichen werden. Dadurch kann die Wirksamkeit nachgewiesen werden. Ein
geschultes Ohr kann dies direkt erkennen, aber es ist sinnvoll für eine
objektive und nachvollziehbare Analyse, Messungen vorzulegen.
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