Einführung in die Raumakustik

Schauen wir uns mal an, was mit Schall in deinem Raum passiert.

Was ist Akustik? Es ist eine Wissenschaft, die den Gesetzen der Physik folgt und uns hilft, das Verhalten von Schall in einer Umgebung zu verstehen und vorherzusagen. Ein Raum hat eine gute Akustik, wenn er eine Klangumgebung bietet, die für die von uns gewünschte Nutzung förderlich ist.

Tieffrequente Töne breiten sich tendenziell aus und durchdringen den Raum. Wenn die Wellenlänge eines Tons mit den Abmessungen des Raums übereinstimmt, kommt es zu einem Raummodus (wenn die Lautstärke hoch genug ist, um ihn anzuregen) ... und das passiert, wenn du Musik abspielst oder hörst.

Das liegt an der natürlichen Resonanz des Raums selbst. Diese Effekte werden als „Raummodi” bezeichnet.

Es gibt drei Arten von Raummodi: axiale, tangentiale und schräge.

Axiale Moden hängen von der Länge, Breite und Höhe deines Raums ab.

Tangentialmodi hängen von den Abmessungen der vier Räume ab.

Schräge Moden hängen von den Abmessungen aller sechs Raumflächen ab.

Raummoden erzeugen eine Reihe von Spitzen und Einbrüchen im ganzen Raum, also Bereiche, in denen die Lautstärke tatsächlich höher oder niedriger ist als die, die aus den Lautsprechern kommt. Der durch Raummoden verursachte Schalldruck ist an Wänden größer, an zweiseitigen Ecken (wo Wände auf Wände treffen – Decken und Böden) noch größer und an dreiseitigen Ecken (Wand/Wand/Decke oder Wand/Wand/Boden) am größten.

Wenn du beim Mischen zufällig in einem Bereich sitzt, in dem es eine Senke gibt, wirst du natürlich mehr Bass zum Mix hinzufügen, damit er für deine Ohren richtig klingt. Wenn du ihn aber außerhalb deines Raums abspielst, wirst du feststellen, dass Der Mix klingt zu basslastig – zu matschig mit zu viel Bass.

Genauso verhält es sich, wenn du an einer Stelle mit einer Spitze mischst: Du fügst weniger Bass hinzu (um das Ganze auszugleichen) und stellst fest, dass der Mix im unteren Bereich zu dünn klingt, wenn du deine Aufnahme außerhalb deines Raums hörst.

Um das zu beheben und einen Mix zu erstellen, der auch in anderen Umgebungen gut klingt, musst du entweder deinen Raum so behandeln, dass der Einfluss dieser Raummoden auf deine Hörumgebung verringert wird, oder du musst lernen, wie dein Raum funktioniert, damit deine Mixe in der realen Welt gut klingen.

Ja, du kannst lernen, dies zu kompensieren, aber das macht keinen Spaß – es ist viel harte Arbeit, und wenn du dies mit Freude tun möchtest, bist du viel besser dran, wenn du deinen Raum optimierst.

Es gibt eine ganze Reihe verschiedener Hilfsmittel, die du zur Behandlung eines Raumes einsetzen kannst. Schauen wir uns einige der gängigsten Methoden an.

a) Diffusoren – diese funktionieren nach dem Prinzip, die Position und Bewegung des Schalls im Raum in Bezug auf sich selbst und andere Frequenzen zu verändern.

Zylindrische Diffusoren arbeiten einfach dadurch, dass sie den Schall so streuen, dass er nicht mit voller Intensität zurückgeworfen wird.

Skyline-Diffusor
Skyline-Diffusor Skyline-Diffusoren funktionieren nach dem gleichen Grundprinzip wie zylindrische Diffusoren.

Quadratic Residue Diffusoren
Brunnenartige QRDs (Quadratic Residue Diffusoren) verändern die Position verschiedener Wellen im Raum durch die Verwendung von „Brunnen” mit unterschiedlichen Tiefen.

b) Starre Glasfaser und Steinwolle, Bass- bis Hochfrequenzabsorber

Behandlungen aus starrer Glasfaser und Steinwolle sind breitbandig und decken daher den gesamten Frequenzbereich ab. Sie sind eine sehr kostengünstige Möglichkeit, einen Raum zu behandeln. Für höhere und mittlere Frequenzen solltest du dich für Dichten von 3 pcf (Pfund pro Kubikfuß) entscheiden, für tiefere Frequenzen für 6 pcf

. Die Wirksamkeit dieser Absorber wird erhöht, wenn zwischen ihnen und der angrenzenden Oberfläche ein Luftraum gelassen wird. Bei Materialien mit höherer Dichte können diese bei niedrigen Frequenzen sehr effektiv sein, wenn sie an zwei- und dreiseitigen Ecken angebracht werden.

Diese Fallen funktionieren nach dem Prinzip, dass Schallenergie in Wärme umgewandelt wird, wenn der Schall durch das Isoliermaterial geht.

c) Bassfallen mit schmaler Bandbreite

Panel- und Helmholtz-Bassfallen kümmern sich um niedrige Frequenzen in einem ziemlich schmalen Bandbreitenbereich. Deshalb sind diese Fallen normalerweise der letzte Ausweg, der speziell eingesetzt wird, um ein Frequenzproblem in einem Raum zu lösen, nachdem Breitbandanwendungen installiert wurden.

Plattenfallen sind als versiegelte Kammern konstruiert und brauchen diese „luftdichte” Konstruktion, um richtig zu funktionieren. Wenn die Versiegelung mit der Zeit nachlässt, verliert die Falle ihre Wirksamkeit. Eine Plattenfalle kann so konstruiert werden, dass sie etwa eine Oktave (1/2 über und unter der Mittenfrequenz der Falle) effektiv behandelt, indem starre Glasfaser hinter (aber nicht in Berührung mit) der Rückseite der Platte angebracht wird. Wenn dieses Material das Panel berühren würde, könnte es nicht frei schwingen und würde somit seine Hauptaufgabe nicht erfüllen.

Helmholtz-Fallen werden aus Holzlatten gebaut

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die über Rahmenelementen angebracht werden. Die Frequenz, die diese Fallen bewältigen können, hängt von der Tiefe der Falle sowie der Breite und Dicke der Latten ab. und den Spalt zwischen benachbarten Lamellen (der Schlitz).

Mit einer großen Tiefe hinter den Lamellen – und sehr kleinen Schlitzen – können diese so gebaut werden, dass sie sehr niedrige Frequenzen abdecken.

Auch hier hilft die Platzierung von starren Glasmaterialien hinter den Lamellen dabei, etwa eine Oktave um die Mittenfrequenz der Falle selbst einzufangen.

Eine Helmholtz-Falle kann als Breitbandfalle gebaut werden, wenn sie als gespreizte Falle konzipiert ist – sowie durch die Verwendung unterschiedlicher Schlitzbreiten in einer flachen Falle.

Es gibt einige gute Programme zum Testen von Räumen. Ich mag zum Beispiel ein Produkt namens EFT von einer Firma namens Acoustisoft.

Es gibt eine Demoversion zum Download, aber ich empfehle dir, das ganze Paket zu kaufen, weil du damit zusätzliche Funktionen bekommst.

Das Testen ist nicht besonders schwierig – und die Dokumentation ist ziemlich gut –, daher werden wir nicht viel Zeit damit verbringen, dir die genaue Verwendung der Software zu erklären... Wichtig ist jedoch, dass du verstehst, wie wichtig es ist, viele, viele Tests durchzuführen.

Zunächst solltest du wissen, wie du deine Lautsprecher und Sitzpositionen einrichten musst. Schau dir die Anweisungen des Lautsprecherherstellers an und nutze dann die hier bereitgestellten Tabellen, um deine Einrichtung fein abzustimmen.

Dann solltest du viele Testproben im Bereich deiner Sitzposition nehmen, um herauszufinden, welcher Standort die flachste Wiedergabe bietet.

Es bringt nichts, nur eine Testprobe zu nehmen und davon auszugehen. Ich empfehle dir, für jede Position (des Mikrofons) mindestens 10 Messungen durchzuführen, die du dann miteinander überlagern kannst. Die konsistenten Messwerte (die sich perfekt oder fast perfekt überlagern) sind die richtigen für deinen Standort. Die Messwerte, die nicht übereinstimmen, weisen eine Anomalie auf, die sich eingeschlichen und die Testdaten verfälscht hat. Das kommt vor und ist einer der Gründe, warum du wirklich mehr als einen Test an jedem Standort durchführen musst.

Wenn du das Mikrofon bewegst, denke in Zentimetern – vorzugsweise 1 cm auf einmal.

Dies ist kein Vorgang, den du überstürzen solltest. Ich weiß, dass du alles einrichten und mit der Aufnahme beginnen möchtest, aber wenn du dir während der Testphase Zeit nimmst, wird sich das auf lange Sicht auszahlen.

Was du in den Ergebnissen sehen wirst, hängt stark von deinem Raum ab, aber du wirst auf jeden Fall Hinweise auf Raummoden sehen sowie Aktivitäten im höheren Frequenzbereich, die mit reflektierten Schallwellen zu tun haben.

Wenn du die Stelle gefunden hast, an der die Raumantwort am flachsten ist, solltest du deine Ohren dort positionieren.

Zu diesem Zeitpunkt würde ich dir empfehlen, die Position zu optimieren, indem du zunächst deine Lautsprecher neu ausrichtest, sodass sie wieder ein perfektes gleichseitiges Dreieck bilden, dessen Spitze etwa 1′–4″ hinter der endgültigen Mikrofonposition endet. Dadurch wird sichergestellt, dass dein Stereobild richtig funktioniert. Als Nächstes testest du erneut und nimmst dann eine Feinabstimmung mit Bewegungen (des Mikrofons) in Schritten von ¼ Zoll vor. Nimm dann eine endgültige Neukalibrierung deiner Lautsprecher vor.

Achte beim Aufstellen deiner Lautsprecher darauf, dass die Hochtöner auf gleicher Höhe wie deine Ohren sind. Auf der folgenden Seite findest du Informationen zur Anordnung der Lautsprecher.

Standard-Lautsprecheranordnung für 2-Kanal-Stereo Stereo-Lautsprecher werden normalerweise in einem gleichseitigen Dreieck aufgestellt. Das sorgt für ein gutes Stereobild.

Standard-Lautsprecheranordnung für 5-Kanal-Surround Surround-Systeme beginnen mit derselben Anordnung für die vorderen linken und rechten Lautsprecher. Die übrigen Lautsprecher sollten im gleichen Abstand wie die Hauptlautsprecher aufgestellt und wie abgebildet abgewinkelt werden.

RAUMEINRICHTUNG (2-KANAL- UND SURROUND-SOUND)

Eine Faustregel für die Positionierung deiner Hörposition ist, deinen Kopf in der Mitte des Raums von links nach rechts zu platzieren und dich von der Vorderwand zurückzuziehen, bis du 38 % der Raumtiefe erreicht hast. Hinweis: Dies ist nur ein Ausgangspunkt, von dem aus du dich vorwärts oder rückwärts bewegen solltest, um die beste Wiedergabe zu finden. Platziere dann deine Lautsprecher so, dass sie die oben gezeigte Konfiguration bilden – wobei das Dreieck etwa 1′-4″ hinter der Mitte deines Kopfes geschlossen wird.

Beachte, dass dies wie in der Skizze auf der rechten Seite dargestellt ist.

Beginne alle Tests mit dem Mikrofon in der angegebenen Position und bewege das Mikrofon dann in kleinen Schritten nach vorne in Richtung der tatsächlichen Hörposition.

Du suchst nach dem Punkt, an dem du die flachste Wiedergabe aller Frequenzen hast.

Beachte, dass „flachste“ nicht bedeutet, dass du keine Spitzen und Einbrüche in der Wiedergabe hast, sondern nur den besten Hörplatz vor dem Raum.

Es ist gar nicht so schwer, herauszufinden, wo du die Raumbehandlungen platzieren solltest. Fang mit den Ecken des Raums an und arbeite dich von dort aus weiter vor.

In den Ecken des Raums solltest du Bass Fallen, am besten über die Ecken verteilt – wenn möglich vom Boden bis zur Decke.

Der Grund dafür ist, dass sich Bassfrequenzen in dihedralen Ecken (wo eine Wand auf eine Wand trifft – oder eine Wand auf eine Decke/einen Boden trifft) stärker aufbauen als an einer flachen Wandfläche. Sie bauen sich auch in trihedralen Ecken (wo zwei Wände auf eine Decke oder einen Boden treffen) stärker auf als in einfachen (dihedralen) Ecken.

Wenn du also eine Ecke überbrückst, dämpfst du akustisch mehr Bässe als wenn du die Behandlung flach vor deiner Wand anbringst. Wenn du das Material vom Boden bis zur Decke anbringst, dämpfst du auch die Ansammlung in zwei dreieckigen Ecken und bekommst so noch mehr für dein Geld.

Auch frühe Reflexionen müssen berücksichtigt werden. Diese können von Wänden und Decken ausgehen und beeinträchtigen die korrekte Stereowiedergabe.

Beim Abmischen solltest du auf ein echtes Stereobild deiner Aufnahme achten. Dein rechtes Ohr sollte also hören, was aus dem rechten Lautsprecher kommt – und dasselbe gilt für das linke Ohr. In einem unbehandelten Raum kann eine Reihe von frühen Reflexionen das Stereobild beeinträchtigen, wenn der reflektierte Schall das gegenüberliegende Ohr zu früh erreicht.

Dies kann zu Kammfiltereffekten und Flatterechos führen und dazu, dass beispielsweise das linke Ohr Töne aus dem rechten Lautsprecher hört, die das Gehirn als aus dem linken Lautsprecher kommend interpretiert.

Die richtigen Stellen zu finden, um dieses Problem zu lösen, ist relativ einfach.

Lass einen Freund einen Spiegel an deine Wände und Decke halten – und beobachte dann den Spiegel von deinem Sitzplatz aus, während er ihn an der Wand entlang schiebt. Überall, wo du einen Lautsprecher im Spiegel sehen kannst, musst du Maßnahmen zur Klangoptimierung ergreifen. Vergiss dabei nicht, auch die Wand hinter dir zu berücksichtigen.

Für frühe Reflexionen kannst du 2″ 3pcf-Glasfaser verwenden, um deine Probleme zu lösen. Du bekommst mehr für dein Geld, wenn du diese Maßnahmen nicht direkt an der Wand, sondern etwas entfernt davon anbringst. Das erhöht auch ihre Effizienz bei der Übertragung niedrigerer Frequenzen und sorgt so für mehr Basskontrolle in deinem Raum.
Eine Bedingung ist in der Abbildung unten dargestellt. Dies ist die Ursache für den Kammfiltereffekt (so genannt, weil das Signal in der Grafik einem Kamm ähnelt).

Maßnahmen an der Wand, an der sich der Reflexionspunkt befindet, lösen dieses Problem.

Unten siehst du die Ursache für Flatterechos. Auch dieses Problem lässt sich durch die Anbringung von Akustikmaßnahmen an der Wand hinter der Hörposition an den Stellen lösen, an denen sich die Lautsprecher im Spiegel spiegeln.

Unten siehst du einen weiteren Bereich, den du unbedingt berücksichtigen solltest. Das ist die Situation, in der das linke Ohr einen reflektierten Schall vom rechten Lautsprecher zu früh hört, als dass das Gehirn erkennen könnte, dass es sich um eine Reflexion handelt – und daher wird angenommen, dass der Schall direkt vom linken Lautsprecher kommt.

Noch mal: All das lässt sich ganz einfach regeln

,

indem

man

an den Reflexionspunkten an der Wand Dämpfungselemente anbringt.

Bei der Decke kannst du ähnlich vorgehen – aber ich persönlich finde es besser, wenn du fast die ganze Decke mit einer Wolke abdeckst. Ich mag bei Räumen den Ansatz „lebendiger Boden/tote Decke”.

VERSTÄNDNIS DER BERICHTETEN BEHANDLUNGSTESTERGEBNISSE
Was genau ist ein Absorptionskoeffizient und was bedeutet er für dich?

Der Absorptionskoeffizient eines Materials ist ein Maß für seine Absorptionsfähigkeit bei einer bestimmten Frequenz, gemessen für eine Fläche von 1 Quadratfuß des Materials.

Der Messbereich reicht von 0,00 bis 1,00, wobei 0,00 keine Absorption (also vollständige Reflexion) und 1,00 vollständige Absorption (also keine Reflexion) bedeutet. Diese Messungen werden in Sabin-Einheiten angegeben.

Interessant ist, dass ein Material tatsächlich mehr als die vollständige Absorption einer bestimmten Frequenz dämpfen kann. Dies hängt nicht nur von der Dichte und Dicke des Materials ab, sondern auch von der Platzierung und davon, ob Kanten freiliegen oder nicht.

Aus diesem Grund ist es nicht nur wichtig, dass du die Materialeigenschaften verstehst, sondern auch die genaue Art und Weise, wie es während des Tests angebracht wurde.

Um die gleichen Ergebnisse wie bei den Tests zu erzielen, musst du das Material so installieren, wie es während des Testverfahrens installiert war. Andernfalls kannst du seine Auswirkungen nicht effektiv berechnen.

Es gibt einen Trend, der immer beliebter wird – und die Lautsprecherhersteller springen auf diesen Zug auf: die Verwendung von schmalbandigen parametrischen EQs zur Behandlung von Modalenproblemen in Hörräumen.

Ich möchte betonen, dass dies keine effektive Methode zur Behandlung dieser Probleme ist.

Das Konzept lautet wie folgt: Es wird eine Analyse der Raum-Effekte am Mikrofonstandort durchgeführt. Wenn die Analyse (nur als Beispiel) eine 10-dB-Spitze bei 40 Hz anzeigt, würdest du ein schmalbandiges invertiertes Signal bei 40 Hz anwenden und die Amplitude erhöhen, bis sich das 40-Hz-Signal ausgleicht.

Das ist in Ordnung für die Amplitude – aber es löst nicht das Problem des Klingelns (das ist der Nachhall-Effekt des Raums selbst). Auch das muss berücksichtigt werden, damit der Raum deine Musik genau so wiedergibt, wie du sie aufgenommen hast – und die Effekte, die du beim Abmischen hinzufügst.

Übrigens: 10 dB sind ungefähr die maximale Anpassung, die du mit einem PEQ machen kannst – und es ist nicht ungewöhnlich, dass Spitzen im Bereich von 20 oder sogar 30 dB auftreten.

Ebenso wie bei Einbrüchen würdest du das Signal verstärken – aber bei Einbrüchen sind die Verstärkungen in der Regel noch geringer – maximal 3 bis 6 dB (je nach Hersteller der Lautsprecher). Einige Hersteller verstärken Einbrüche gar nicht, weil sie wissen, dass das problematisch sein kann.

Wenn Du solltest zufällig in einem echten Nullpunkt sitzen... Du würdest tatsächlich einen Fall erleben, in dem die Signalamplitude 0 dB beträgt – in diesem Fall würde eine Verstärkung um 100 dB immer noch zu einem Signal von 0 dB führen.

Das Fazit ist: Nachdem du all das mit PEQ erledigt hast, wirst du (am Ende) feststellen, dass du trotzdem Raumbehandlungen anwenden musst, um den Raum als Ganzes zu zähmen und alle anderen Probleme zu lösen – und sobald du das machst, ruinierst du alles, was du mit der EQ-Einstellung deines Systems erreicht hast.

Spar dir also viel Zeit und Mühe und behandle deinen Raum von Anfang an richtig – verwende den PEQ nach der Behandlung, hauptsächlich zur Feinabstimmung deiner Lautsprecher selbst.

Es gibt eine ganze Welt voller billiger Scheinlösungen für akustische Probleme in Räumen. Schauen wir uns einige der beliebtesten „Zauberbohnen” an.

Eierkartons

Ich wünschte, ich bekäme jedes Mal einen Cent, wenn mir jemand erzählen will, wie gut Eierkartons funktionieren. Einige dieser Leute sind sogar kluge Köpfe, auf deren Meinung ich in anderen Fragen vertraue.

Die Realität sieht so aus: Auch wenn du deine Wände und Decken mit diesen Produkten verkleidest, verändert sich zwar der Klang in deinem Raum, aber es bringt nicht wirklich viel. Sie haben keine nennenswerte Dichte und beeinflussen daher die tiefen Frequenzen nicht. Als Diffusoren sind sie viel zu flach und zu gleichmäßig, um eine echte Wirkung zu erzielen. Kurz gesagt: Selbst wenn du sie kostenlos bekommen kannst, bringen sie dir (akustisch gesehen) keinen wirklichen Mehrwert für deinen Raum.

Billige Schaumstoffprodukte

Es gibt einige Unternehmen, die billige Schaumstoffprodukte herstellen, die genauso aussehen wie die teuren Schaumstoffprodukte namhafter Akustikhersteller.

Verschwende dein Geld nicht.

Wenn diese Produkte neben namhaften Produkten getestet werden, schneiden sie nicht gut ab.

Schaumstoff ist nicht gleich Schaumstoff – er unterscheidet sich in seiner Dichte und seiner tatsächlichen chemischen Zusammensetzung.

Übrigens, nur zur Info: Verpackungsschaumstoffe sind in der Regel NICHT feuerhemmend – bei diesen Produkten entwickeln sich sehr schnell Flammen und Rauch.

Wenn du dir nicht 100 % sicher bist, woher ein Schaumstoff stammt – oder ob er feuerhemmend ist –

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nimm dir bitte die Zeit, einen einfachen Brandtest an einem kleinen Stück des Produkts durchzuführen.

Zünde in einer kontrollierten Situation mit einem Feuerlöscher in Reichweite (für alle Fälle) ein kleines Stück des Produkts an. Wenn es ordnungsgemäß behandelt wurde, sollte das Feuer von selbst erlöschen, sobald du die Flamme entfernst...

Wenn das nicht der Fall ist, gehört es nicht an deine Wände.

Nicht feuerhemmende Schaumstoffe haben in letzter Zeit zu einigen der tödlichsten Nachtclubbränden der jüngeren Geschichte beigetragen. Schütze deine Frau, deine Kinder – Mütter und Väter – Brüder und Schwestern (und dabei auch dich selbst und deine Freunde) und bringe nichts an deinen Wänden oder Decken an, das nicht dafür konzipiert und vorgesehen ist.

Decken

Decken, Vorhänge und Matratzen sind (wieder einmal) keine besonders guten Produkte für die Raumakustik. Sie saugen die hohen und hohen Mittenfrequenzen aus deinem Raum und lassen ihn leblos und dumpf klingen, wobei die Probleme in den unteren Mitten und tiefen Frequenzen bestehen bleiben.

Du bist viel besser dran, wenn du entweder Produkte kaufst, die Kümmere dich um die Probleme in deinem Raum – oder probier's mal mit DIY und mach ein paar Maßnahmen mit starrem Fiberglas oder Steinwolle.

Zum Schluss noch: Wenn du die modalen (und nicht-modalen) Probleme in deinem Raum endlich behoben hast, kannst du endlich das tun, was du am liebsten machst: Musik machen und Spaß haben. Ich wünsche dir viel Spaß dabei.