ETC erklärt: Zeitbereichsmessungen und frühe Reflexionen

von James Lindenschmidt

In den letzten zehn Jahren ist es auch für Leute, die keine Profis sind, ganz normal geworden, Raumtest-Software zu nutzen, um einen Raum zu checken. Diese Tests sind echt nützlich, um zu verstehen, warum unsere Räume so klingen, wie sie klingen, und geben uns viele Infos darüber, wie wir den Klang in unseren Räumen verbessern können. Objektive Daten, wie sie diese Softwarepakete liefern, kann man nicht einfach durch Hören bekommen. Ja, wir können Unterschiede zwischen Klängen hören, aber das Hören (und die Wahrnehmung im Allgemeinen) ist mit Herausforderungen wie Erwartungsverzerrungen und dem Placebo-Effekt verbunden, die es schwierig machen, genau zu erkennen, was passiert. Tests ermöglichen es uns, den Klang unseres Raums objektiver zu verstehen.

Die heute am häufigsten verwendete Akustik-Testsoftware ist Room EQ Wizard (REW), ein leistungsstarkes, plattformübergreifendes Softwarepaket, das kostenlos erhältlich ist. Die Grundlagen der Verwendung von REW und des Raumtests werden an anderer Stelle auf unserer Website ausführlich behandelt. Dort wird erklärt, wie man REW einrichtet, wie man seinen Raum aufnimmt, wie man Wasserfall-Diagramme erstellt und wie man diese interpretiert. Dies sind sehr wichtige Tests und Konzepte für alle, die ihren Raum verbessern möchten. Wenn du mit diesen Techniken noch nicht vertraut bist, solltest du dort anfangen. Diese Artikel befassen sich hauptsächlich mit Frequenz und Schalldruckpegel, die für die meisten Audio-Fans leicht zu verstehen sind, da Frequenzgangdiagramme gängige Spezifikationen für Audiogeräte sind.

Ein Frequenzgangdiagramm allein kann jedoch einen wesentlichen Teil des Klangerlebnisses nicht berücksichtigen: die Zeit. Schall breitet sich im Laufe der Zeit aus, und die Art und Weise, wie wir Schall wahrnehmen, ändert sich im Laufe der Zeit. Beide Faktoren müssen bei jeder Bewertung der Raumakustik berücksichtigt werden.

Tiefer eintauchen: ETC und das Impulsfenster

Schall entsteht nie in einem Augenblick; per Definition ist Schall eine Veränderung im Laufe der Zeit. Die Raumakustik ist dynamisch, was bedeutet, dass sich die Auswirkungen des Raums auf das, was wir hören, im Laufe der Zeit ebenfalls ändern. Unsere Tests sollten daher diese Veränderungen im Laufe der Zeit berücksichtigen. Das bekannteste Beispiel für zeitbasierte Audiotests ist das Wasserfall-Diagramm, das oft verwendet wird, um Frequenzen zu finden, bei denen der Raum im Bassbereich „nachhallt”. Ein weiteres REW-Fenster liefert uns jedoch ein weiteres sehr nützliches Diagramm, das den Zeitbereich einbezieht: Das Impulsfenster kann uns eine Energie-Zeit-Kurve (ETC) für unsere Räume anzeigen. Wie der Name schon sagt, handelt es sich hierbei um ein Diagramm der Energie im Zeitverlauf, im Gegensatz zu den uns besser bekannten Diagrammen der Energie im Frequenzverlauf. Durch Klicken auf die Registerkarte „Impulse“ und Aktivieren des Kontrollkästchens „ETC-Kurve“ (und NUR des Kontrollkästchens „ETC-Kurve“) können wir diese neue Art von Diagramm anzeigen, das uns bei der Interpretation unserer Testdaten hilft:

Dieses Diagramm unterscheidet sich deutlich von einem Frequenzgangdiagramm, vor allem weil die X-Achse (die untere horizontale Achse) nicht die Frequenz, sondern die Zeit darstellt. Mit anderen Worten: Dieses Diagramm zeigt uns nur, wie viel Energie der Schall hat, aber nichts anderes über den Schall (wie z. B. die Frequenz).

Beachte, dass jeder Test innerhalb von REW seine eigene Impulsantwort hat. Es ist eine gute Idee, alle Lautsprecher im Raum unabhängig voneinander zu testen, egal ob es sich um ein 2-Kanal- oder ein 7.1-System (oder größer) handelt. Dadurch erhalten wir mehrere Diagramme, aber jedes Diagramm ist besser lesbar und genauer und zeigt uns genau, wie jeder Lautsprecher im Zeitbereich individuell mit dem Raum interagiert.

Bei Messungen in kleinen Räumen interessiert uns vor allem, was in den frühen Phasen der psychoakustischen Wahrnehmung unter dem Präzedenz-Effekt passiert . Unterhalb einer bestimmten Schwelle, die normalerweise bei etwa 20-40 ms liegt, können wir ähnliche Töne nicht als Echos oder als voneinander unterscheidbar wahrnehmen. Stattdessen nehmen wir sie als einen einzigen Ton wahr, obwohl die Interaktion zwischen diesen Tönen auch hörbare Effekte erzeugt. Aufgrund des Maskierungseffekts neigen wir beispielsweise dazu, den leiseren der beiden Töne nicht als eigenständiges Echo mit eigener Position zu hören, obwohl seine Interaktion mit dem direkten Ton (in Form eines Kammfilters) hörbar ist und diesen früheren Ton auch lauter erscheinen lassen kann.

Sobald wir die Echogrenze einer Person erreichen, also den Punkt, an dem wir beginnen, unterschiedliche Echos wahrzunehmen, nehmen wir sie als zwei verschiedene Geräusche wahr. Es gibt einige Diskussionen darüber, wo dieser Übergang stattfindet; einige sagen 20 ms, andere 30, 40 oder sogar 100 ms:

„Der Übergangsbereich zwischen dem integrierenden Effekt für Verzögerungen von weniger als 35 ms und der Wahrnehmung des verzögerten Klangs als deutliches Echo ist allmählich und daher etwas unbestimmt. Einige legen die Trennlinie bei praktischen 1/16 Sekunde (62 ms) fest, andere bei 80 ms und wieder andere bei 100 ms, ab denen die Diskretion des Echos außer Frage steht. In diesem Buch betrachten wir die ersten 30 ms ... den Bereich der eindeutigen Integration“ (Everest, Master Handbook of Acoustics, 4. Auflage, S. 74).

Wichtig ist, sich vor Augen zu halten, dass es einen Bereich gibt, einen allmählichen Übergang von der Wahrnehmung von Reflexionen als Teil des Direktschalls zur Wahrnehmung von Reflexionen als deutliche Echos. Dieser Präzedenz-Effekt ist eines der Dinge, die wir mit der ETC-Kurve testen, daher ist es wichtig, ihn im Auge zu behalten.

Falls du das noch nicht gemacht hast, kann ein Hörversuch in einer DAW (Digital Audio Workstation) mit dem Hinzufügen von Echos mittels Delay interessant und nützlich sein. Halte das Feedback auf ein Minimum (nur ein Echo), eine 50 %ige Wet/Dry-Mischung, und beginne mit einer Delay-Zeit von 0 ms und erhöhe das Delay langsam auf 100 ms. Höre dir an, wie du die Delay-Änderungen wahrnimmst, wenn du die Delay-Zeit erhöhst. Kürzere Delay-Zeiten erzeugen hörbare Artefakte, ähnlich wie bei Chorus, Phasing oder Flanging, zusammen mit einem Kammfilter-Effekt, der dazu führen kann, dass einige Frequenzen hervortreten und andere verschwinden. Nach und nach wirst du deutliche Echos hören, wahrscheinlich zwischen 30 und 50 ms.
Für unsere Tests hier reicht es, wenn du dein ETC-Diagramm (über das Fenster „LIMITS“ in REW) so einstellst, dass es die ersten 50 ms anzeigt, wie oben gezeigt. So kriegen wir die Infos, die wir aus der Impulskurve brauchen.

Glatte Spitzen? Was genau sehen wir hier?

Am einfachsten kann man sich ein ETC-Diagramm so vorstellen, dass jede Spitze in der Reaktion im Diagramm eine Reflexion ist, die von irgendwoher kommt. Wir wissen bereits, dass die Kontrolle früher Reflexionen für einen guten Klang sehr wichtig ist, daher ist dieser Test nützlich, um uns zu zeigen, wie wir in dieser Hinsicht abschneiden. Er kann auch dabei helfen, festzustellen, woher die Reflexionen kommen. Denk daran, dass Schall Zeit braucht, um sich auszubreiten; die Schallgeschwindigkeit beträgt 1126 Fuß pro Sekunde oder 1,126 Fuß pro Millisekunde. Es ist hilfreich, sich das grob als 1 Fuß pro Millisekunde vorzustellen.

Schau dir zum Beispiel Abbildung 2 an:

In diesem Diagramm siehst du, dass die erste Spitze nach etwa 3 Millisekunden auftritt. Hier kann die Geometrie sehr hilfreich sein: Anhand dieses Beispiels können wir berechnen, dass der Schall etwa 3,378 Fuß weiter gereist ist als der direkte Schall vom Lautsprecher zum Messmikrofon. Diese Reflexion kommt höchstwahrscheinlich von einer reflektierenden Oberfläche in der Nähe des Lautsprechers oder des Messmikrofons. In diesem Raum sind diese extrem frühen Reflexionen auf den Tisch zurückzuführen, auf dem die Lautsprecher stehen. Das ist ein Grund , warum es so wichtig ist , den Schreibtisch sowohl akustisch als auch ergonomisch für die Audioarbeit zu optimieren.

Die drei wichtigsten Dinge, auf die wir bei einem ETC-Test achten sollten, sind:

1. Ein gleichmäßiger Abklingen der Spitzen. Jede Spitze sollte leiser sein als die vorherige, ohne „Wellen”, bei denen leisere Spitzen zeitlich vor lauteren Spitzen auftreten. Die obige Grafik in Abbildung 2 ist daher NICHT repräsentativ für einen Raumabklingvorgang, da es mehrere Spitzen gibt, die lauter sind als die vorherigen, etwa bei 12, 19 und 22 ms.
2. Spitzen, die innerhalb der Echogrenze weicher sind. Spitzen innerhalb von 0 (der anfängliche Übergang) bis etwa 20–40 ms sollten um 10–20 dB leiser sein. Die Meinungen über die genauen Zahlen dieses Vorrang-Effekts gehen auseinander, aber bei GIK zeigen einige der besseren Räume, die wir gesehen haben, eine Verringerung um 15–20 dB innerhalb von 20 ms. Räume mit diesen Eigenschaften sind psychoakustisch weniger unübersichtlich, das Stereobild ist klarer, mit einer realistischeren Klangbühne und einer besseren Artikulation und Verständlichkeit beim Hören. Abbildung 2 schneidet hier ziemlich gut ab, da alle Spitzen vor 20 ms um 20 dB reduziert sind, mit Ausnahme einer Spitze, die bei 15 dB liegt.
3. Die Grafiken für alle Lautsprecher stimmen überein, so genau wie möglich. Das ist möglich. Sie werden nie genau gleich sein, aber je ähnlicher sie sich sind, desto besser. Je symmetrischer der Raum ist, desto größer ist die Chance, dass die Kurven für alle Lautsprecher übereinstimmen. Wir wissen, dass alle Räume den Klang, den wir hören, bis zu einem gewissen Grad verfärben. Wir wollen diese Verfärbung einfach minimieren und sicherstellen, dass alle Lautsprecher, wenn sie schon verfärbt werden müssen, auf die gleiche Weise verfärbt werden. Wenn unsere Räume nicht symmetrisch sind, können wir verschiedene Maßnahmen ergreifen, um zu versuchen, die akustische Symmetrie in einem physikalisch asymmetrischen Raum wiederherzustellen, und die Ergebnisse dieses Tests – zusammen mit kritischem Hören bekannter Musik – nutzen, um unsere Fortschritte zu bewerten.

Optimierungen und Verfeinerungen

Manchmal kann es etwas schwierig sein, die ETC zu lesen, während wir versuchen, unsere Daten zu interpretieren, insbesondere wenn wir zwei Kurven vergleichen. Glücklicherweise bietet uns REW einige Optionen, um die Verständlichkeit der Daten im Diagramm zu verbessern. Die wichtigste davon ist die Glättung, die nützlich ist, um einen besseren Überblick über die Gesamtform der Kurve zu erhalten, anstatt die Details in einem ungeglätteten Diagramm zu betrachten. Durch Klicken auf das Symbol „Steuerelemente” oben rechts in REW über dem Diagramm können wir die ETC-Glättung sehen, die rot eingekreist und auf 0,2 ms Glättung eingestellt ist:

Du kannst die Glättungssteuerung anpassen, bis die Gesamtform der ETC-Kurve klarer aussieht und du nicht mehr durch so viele Spitzen abgelenkt wirst.

Akustische Behandlung zur Rettung!

Die Lösung besteht darin, an den Reflexionspunkten Absorption einzusetzen. Diese Strategie zum Umgang mit frühen Reflexionen sollte jedem Anfänger im Bereich Akustik bekannt sein und wird in diesem Video ausführlich erklärt:

Zusätzlich zu den in diesem Video beschriebenen positiven Effekten – ein besseres Klangbild, ein detaillierteres Stereobild, leichteres Hören und Treffen von Mix-Entscheidungen usw. – reduziert oder eliminiert die Absorption auch einige der auftretenden Spitzen und glättet den Nachhall des Raums. Einfache 2-Zoll-Absorptionsplatten wie die GIK 242 erzielen einen Großteil des gewünschten Effekts, während dickere Platten wie die GIK 244 oder GIK Monster Bass Trap die Absorption auf niedrigere Frequenzen ausweiten. In kleinen Räumen können dickere Platten an Reflexionspunkten sehr effektiv für eine maximal genaue Basswiedergabe eingesetzt werden.

Wenn du dir unsicher bist, frag einfach nach Hilfe unter

. Diese Techniken können dir helfen, dein Verständnis dafür zu vertiefen, was in deinem Raum passiert. Wie immer helfen wir dir gerne weiter. Wir helfen dir dabei, deine Testdaten zu interpretieren und empfehlen dir Lösungen mit unseren patentierten GIK Acoustics-Behandlungen. Melde dich bei uns für eine kostenlose Beratung zum Raum.