Wie Diffusion (Audio) funktioniert

Ursprünglich veröffentlicht am: 15. Januar

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Diffusion ist im Audiobereich oft ein missverstandenes Konzept. Was genau ist Diffusion und wie funktioniert sie? Laut Webster gibt es mehrere Definitionen, die sich auf verschiedene Bereiche beziehen. Schauen wir uns die allgemeine Definition und eine weitere Definition im Zusammenhang mit Audio an.

Diffusion ist im Allgemeinen die Bewegung einer Substanz von einem Bereich mit hoher Konzentration zu einem Bereich mit niedriger Konzentration.

Diffusion im Audiobereich, auch bekannt als Schallstreuung, ist die Streuung von Schallwellen, wodurch das Gefühl der Lokalisierung verringert wird. Hier geht's speziell um die Schallstreuung mithilfe von Diffusionsplatten und der Platzierung

von

akustischen Diffusoren.

Diese beiden Definitionen scheinen sehr unterschiedlich zu sein, sind es aber eigentlich nicht. Wenn wir uns eine Reihe von Schallwellen vorstellen, die von einer Wand reflektiert werden, sind sie konzentriert und bewegen sich gleichzeitig in die gleiche Richtung. Die Reflexionen von der Wand kommen ungefähr zur gleichen Zeit und aus ungefähr derselben Richtung zum Zuhörer zurück. Die „Konzentration” bleibt im räumlichen und zeitlichen Bereich erhalten.

Was passiert nun, wenn wir einen Schalldiffusor (auch Diffusor geschrieben) auf dieser ebenen Fläche anbringen und die gleichen Schallwellen erzeugen? Die meisten Leute würden sagen, dass wir den Schall in andere Richtungen streuen, anstatt ihn direkt zu reflektieren. Das stimmt, aber das ist nicht die ganze Geschichte. Ein guter Diffusor verändert nicht nur die Reflexionen, sodass sie sich in verschiedene Richtungen ausbreiten, sondern er tut dies GLEICHMÄSSIG in alle Richtungen. Es reicht nicht aus, eine Welle einfach in zwei Richtungen aufzuteilen. Wir haben die Konzentration der Wellen in einem bestimmten Teil des Raums effektiv verändert. Außerdem haben wir die Intensität der ursprünglichen Wellenfront effektiv auf die verschiedenen Reflexionen verteilt, sodass jede nicht nur aus einer anderen Richtung kommt, sondern auch schwächer und schwerer zu unterscheiden ist, ohne dass dabei Energie verloren geht.

Ein guter Diffusor beeinflusst auch den Zeitbereich. Wenn wir dieselbe Welle haben und sie gleichmäßig in mehrere Richtungen reflektiert wird, ändert sich auch die Länge des Weges, den die verschiedenen Wellen zurücklegen müssen, um den Zuhörer zu erreichen. In der Welt des Klangs ist Entfernung gleichbedeutend mit Zeit. Der Einfachheit halber können wir sagen, dass 1 Fuß ungefähr 1 ms Zeit entspricht. Wenn wir also den Weg in beispielsweise 8 verschiedene Wege geändert haben (in Wirklichkeit gibt es viele Wege, aber wir betrachten der Einfachheit halber nur 8), hat jeder idealerweise einen anderen Weg, was bedeutet, dass sie zu 8 verschiedenen Zeitpunkten ankommen. Auch hier verdünnen wir die Konzentration des Schalls, aber diesmal im Zeitbereich statt im Raum. Außerdem führen diese unterschiedlichen Weglängen zu Unterschieden in der Anzahl der Reflexionen und der Luftmenge, die die Welle durchläuft, was dazu führt, dass jede Reflexion eine andere Intensität hat (weitere Verdünnung in einem weiteren Bereich – der Intensität).

Jetzt haben wir also 8 Reflexionen, die verändert wurden und sich alle in 3 Bereichen unterscheiden – Zeit, Richtung und Intensität. Das macht es für unsere Ohren und unser Gehirn viel schwieriger, genau zu bestimmen, woher der Schall kommt. Das passt perfekt zur Definition einer fehlenden Lokalisierung. Das Ergebnis ist, dass wir unser Gehirn dazu bringen, zu denken, der Raum sei größer als er ist, und einen räumlicheren Klang erzeugt wird.

Verbreitete Mythen über die Funktionsweise von Diffusion

Es gibt viele Mythen über „selbstgebaute” Methoden zur Schallstreuung. Die meisten funktionieren überhaupt nicht und viele funktionieren nur schlecht oder nur über einen sehr engen Frequenzbereich. Schauen wir uns einen davon an – ein Bücherregal mit Büchern, die in zufälligen Abständen angeordnet sind.

Erstens sind Bücher, wenn überhaupt, bei allen Frequenzen außer den höchsten eher absorbierend als reflektierend. Zweitens erzeugen zufällige Abstände keine zufälligen Reflexionen über einen vorhersehbaren und kontrollierbaren Bereich. Die Breite, Höhe, der Abstand und das Muster der Vertiefungen eines Diffusors werden sorgfältig berechnet, um sicherzustellen, dass sie eine gleichmäßige Streuung der Wellen über einen Winkel von 180 Grad erzeugen. Drittens können wir ohne diesen sorgfältig berechneten Abstand frequenzbezogene Abweichungen aufgrund konstruktiver und destruktiver Welleninteraktionen aus verschiedenen Reflexionen verursachen. Wir profitieren also nur sehr wenig von den Vorteilen von Schalldiffusorplatten, während wir gleichzeitig mehr Probleme im Frequenzgang verursachen.

Ein weiterer Mythos ist die Verwendung von CD-/DVD-Hüllen oder LPs auf die gleiche zufällige Weise. Zusätzlich zu den oben genannten Problemen sind die Hüllen selbst so schmal, dass nur die höchsten Frequenzen beeinflusst würden. Auch hier gilt: Die Breite, Tiefe und Anordnung der Vertiefungen und Erhöhungen eines Diffusors erzeugen nicht nur das richtige Streumuster, sondern bestimmen auch den Frequenzbereich, in dem ein Diffusor wirksam ist.

Häufig gestellte Fragen (FAQ)

F: Stimmt es, dass ich weit weg von der Audio-Diffusion sitzen muss, damit sie funktioniert?
A: Ja und nein. Du brauchst einen gewissen Abstand zwischen der Hörposition und dem Schalldiffusor, damit er seine Aufgabe erfüllen kann. Je näher du sitzt, desto geringer ist die Chance, dass sich die Wellen weiter von dir entfernen, und desto geringer ist der Unterschied im Zeitpunkt, zu dem sie deine Ohren erreichen. Sie haben immer noch eine gewisse Wirkung, aber nicht so stark.

F: Stimmt es, dass man einen großen Raum braucht, damit die Diffusion effektiv ist?
A: Auch hier gilt: ja und nein (erkennen Sie hier ein Muster? Jeder Raum ist anders). Normalerweise braucht man in einem kleineren Raum proportional mehr Absorption für die Basskontrolle als in einem größeren Raum. Dadurch bleibt weniger Platz für Diffusion – ganz zu schweigen von den in der ersten Frage angesprochenen Problemen. Diffusion kann aber trotzdem oben im Raum gut funktionieren, um Slap-Echo zu reduzieren und den „Zing“ in einem Raum zu kontrollieren – vor allem in einem Aufnahmeraum.

F: Wo sind Diffusoren am besten aufgestellt?
A: Das hängt wirklich von der Situation und dem Verwendungszweck des Raums ab. Audio-Diffusion kann oben im Raum eingesetzt werden, um Slap-Echo zu vermeiden, im hinteren Teil des Raums entlang der Seitenwände, anstelle von Absorption an der Decke usw. Am häufigsten sieht man Diffusion in einem Studio an der Rückwand. Oft ist es aber besser, dort Absorption zu nutzen, um starke Bassauslöschungen an der Rückwand zu vermeiden.

F: Wie würden diese in einem Live-Raum helfen?
A: In einem Live-Raum wollen wir, dass er, wie der Name schon sagt, relativ lebendig ist. Aber wir müssen ihn trotzdem in Bezug auf die Abklingzeiten unter Kontrolle halten. Außerdem wollen wir diesen „großen” Klang erzielen. Diffusion kann dabei helfen, Echos zu eliminieren und einen schönen, großen Klang zu erzeugen, ohne die Lebendigkeit zu sehr zu beeinträchtigen. Dies geschieht durch die Streuung des Klangs, wodurch er sich durch mehr Luft bewegt und von mehr Oberflächen reflektiert wird, was die Intensität des Klangs verringert. Zur Kontrolle der Abklingzeit wird Diffusion normalerweise in Verbindung mit Breitbandabsorption eingesetzt.

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• Der Diffusions-Download: Schau dir die verschiedenen Streuungsoptionen an, die wir in einem Artikel von unserem hauseigenen „Audio-Geek“ James Lindenschmidt erstellt haben:
• Diffusion ist ein wunderbares Werkzeug – von Jeff Hedback