[Grundsätzliches zur Raumakustik]

  • Vorwort


    Um nicht in jedem eröffneten Thread die gleichen Informationen wiederholen zu müssen, empfiehlt sich das Lesen dieses „Tutorials“, wenigstens aber das Anschauen des gleich folgenden Videos.


    Die hier abgebildeten Informationen sollen Interessierten im Forum bei der Optimierung des Musikhörens helfen. Ich erhebe keinen Anspruch auf Richtigkeit; die Informationen wurden nach bestem Wissen und Gewissen zusammengetragen (auch von anderen Mitgliedern hier im Forum).

    Es ist beabsichtigt, diesen Startpost fortwährend zu ergänzen und anzupassen. Es gibt ganze Bücher zu dem Thema; hier soll lediglich eine Übersicht mit den Grundsätzen zwecks Anleitung zur Optimierung der Hörsituation zu Hause (ent-)stehen.


    Sollten euch Fehler auf- oder Ergänzungen einfallen, bitte ich ausdrücklich darum, diese hier im Faden mitzuteilen!

    Ich bin kein Akustiker, sondern habe mein Wissen privat zusammengetragen. Ferner müssen wir damit leben, dass manches kontrovers diskutiert wird und entsprechend in den verlinkten Seiten oder Videos auch kontrovers dargestellt wird. Ich vertrete in diesem Post meine Meinung und Erfahrungen und kann nicht mehr tun, als an dieser Stelle auf ebenfalls vorhandene, andere Darstellungen hinzuweisen.


    In anderen Threads sollen der Übersichtlichkeit wegen Links zu Raumakustikrechnern, Herstellern von Akustikelementen, Seiten mit Wissen zur Raumakustik, sowie gewerblichen Dienstleistern und versierten Usern dieses Forums gesammelt werden. Jene Threads und dieser hier werden dann oben angepinnt, damit ein rascher Einstieg in die Rubrik Raumakustik hier im Forum möglich ist.



    1. Grundsätzliches


    Wir betrachten hier die Fälle des Musikhörens zu Hause. Für Abhörsituationen im Studio gelten in Teilen andere Grundsätze, weil andere Ziele.

    Bei der Musikwiedergabe mittels Lautsprecher wird zwangsläufig der Raum eine Rolle spielen, in dem diese(r) Lautsprecher steht/stehen. Wollt ihr also den Raum „ausblenden“ um z.B. eine Fehlerquelle in der Wiedergabekette zu finden, bietet sich der Einsatz von Kopfhörern an.


    Um dieses Tutorial übersichtlich zu halten, möchte ich an dieser Stelle einleitend mit einem mMn sehr guten Video starten, welches mit runden 50 Minuten nicht kurz ist, aber die Grundlagen gut vermittelt. Dieses Video bezieht sich auf jene Art von Lautsprecher, die am weitesten verbreitet sein dürfte: Lautsprecher mit einem Gehäuse, das Chassis/Systeme für die Wiedergabe von Hoch-, Mittel- und Tiefton beherbergt und bei denen diese Systeme in die Richtung des Hörers zeigen. Lautsprecher anderer Art – wie Flächenstrahler, Rundumstrahler oder Dipollautsprecher – arbeiten anders und dies muss dann bei dem Zusammenspiel Lautsprecher/Hörraum entsprechend berücksichtigt werden.

    Zunächst das Video:


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    Im Video werden die Begriffe des Direktschalls und des indirekten Schalls erklärt; auch wird auf die Grundsätze der Physiologie eingegangen.

    Ergänzen möchte ich noch: das Gehör des Menschen ist in bestimmten Frequenzbereichen sensibler als in anderen. So ist es phylogenetisch bedingt und für unsere Art sinnvoll, dass wir im Bereich zwischen 300 und 600 Hz besonders gut hören. Warum? Weil in diesem Frequenzbereich Säuglinge schreien und die Natur sich gedacht hat, dass dies von den Eltern so gut wie möglich wahrgenommen werden sollte.

    Auch das Alter des Hörers spielt eine Rolle oder pathologische Gegebenheiten (Hörsturz, Rechts/Links-Ungleichheit).



    Ihr solltet schon bei der Positionierung eurer Lautsprecher im Raum die Eigenschaften eurer Lautsprecher kennen und darum wissen, was das für die Interaktion mit dem Raum bedeutet, in dem eure Lautsprecher stehen. Im Zweifel macht einen Thread hier in dieser Rubrik auf und lasst euch dazu „beraten“.


    Ebenfalls interessant können Eigenschaften eurer Lautsprecher werden wie z.B. deren Bündelungsmaß. Das bedeutet, wie gerichtet bestimmte Frequenzen abgegeben werden. Stellt euch am besten einen Trichter vor: ist dieser kurz und mit großer Öffnung, dann wird der Schall weniger gerichtet abgegeben als bei einem langen Trichter mit kleiner Öffnung. Je gerichteter der Schall abgegeben wird, desto weniger Einfluss hat der Raum. Allerdings verkleinert sich dann auch der „Sweetspot“, also der für eine optimale Hörposition vorhandene Raum.



    2. Der Raum


    In einem anderen Thread möchte ich - unter anderem - Links zu sog. „Raumakustikrechnern“ sammeln. Das sind in der Regel Tools, bei denen ihr die Maße eures Raums eingeben könnt und dann spuckt das Programm Moden und andere Informationen aus. Bitte betrachtet diese Tools als Ansatzpunkt. Meist werden nur rechteckige Räume betrachtet; asymmetrische Räume mit e.g. Erkern wie bei mir können dort oft nicht betrachtet werden.

    Ebenfalls keine Berücksichtigung in diesen Tools finden meist die baulichen Gegebenheiten: nackter Betonboden (z.B. Kellerraum), Teppich(e), Laminat schwimmend verlegt oder verklebt, Parkett oder oder oder führen zu jeweils anderen „akustischen Eigenschaften“ des Raums. Gleiches gilt für Unterschiede bei Betonwänden, Mauerwerk, Rigipswänden oder Lehmwänden/Fachwerkhäusern. Mittlerweile kann man auch akustische Decken kaufen/installieren (z.B. von Knauf).



    Ein Beispiel:

    Ein Raum misst 4,40 Meter x 6,20 Meter. Eure Lautsprecher sollen an der kurzen Wand stehen. Folgt man der 1/5-Methode würde dies bedeuten, dass die Chassis der Lautsprecher ca. 1/5x620 cm = 124 cm von der Wand entfernt aufgestellt werden sollten.

    Wichtig: dieser Abstand gilt dann auch für den Hörplatz! Gewissermaßen lässt sich dann auch schon das gleichseitige Stereodreieck abschätzen: befinden sich Lautsprecher und Hörplatz je (ich runde mal auf) 125 cm von der Vorder- bzw. Rückwand weg, ergeben sich 620 cm – (2x 125 cm) = 370 cm Abstand von den Lautsprechern zum Hörplatz.

    Wie so oft in der Realität, kollidiert das aber mit bestimmten Gegebenheiten. Rechnet man 370 cm als Kantenlänge in einem gleichseitigen Stereodreieck, ergeben sich auch 370 cm Abstand der beiden Lautsprecher zueinander (Mitte – Mitte). Damit gäbe es kaum noch Abstand zwischen Lautsprechern und Seitenwänden.

    Was tun? Betrachten wir den Raum mit der 1/3-Methode:

    620 cm x 1/3 = 207 cm (mal gerundet). Bedeutet: Lautsprecherchassis 207 cm von der Wand weg, Hörplatz ebenso. Führt zu einem Stereodreieck von 207 cm Kantenlänge. Das ist realisierbar.

    Im Auge behalten sollte man auch den seitlichen Abstand der Lautsprecher zur Wand. Dieser sollte ungleich des Abstands zur Rückwand sein und auch hier keine Vielfachen sein. Als Beispiel also bei einem Abstand von 207 cm nicht im Bereich von 1m oder 50cm, sondern bei z.B. 80 cm (bei 70cm wären wir mit 3x 70 = 210 cm wieder nah an den 207 cm).


    Aber: nur die wenigsten von uns haben einen reinen Hörraum, in dem man sich derart frei positionieren kann. In einem Wohnzimmer möchte ich z.B. nicht um mitten im Raum stehende Lautsprecher herumlaufen. Ihr könnt dann probieren, die Lautsprecher an die lange Wand zu stellen oder in großen Räumen, mitten in den Raum, so dass man zwischen den Lautsprechern hindurchlaufen kann.


    WICHTIG: diese Methoden sind ANHALTSPUNKTE. Keine Gesetzmäßigkeiten. Natürlich unterliegen die Schallwellen der Physik. Probiert es aus und traut euren Ohren. Es gibt noch weitere Methoden; diese hier zielt in erster Linie auf die Vermeidung von Problemen im Bassbereich.


    Zur Positionierung der Lautsprecher im Raum sind die o.g. Methoden also Anhaltspunkte, um Probleme v.a. im Tieftonbereich zu vermeiden. Gleichzeitig will man mit der Positionierung der Lautsprecher im Raum eine bestmögliche Räumlichkeit, Ortbarkeit und Abbildung erzielen.

    Wie schon erwähnt, hat sich das Stereodreieck bewährt. Dieses ist im gedachten Idealfall ein gleichseitiges Dreieck (ergo alle drei Seiten gleich lang). Abweichend davon kann man auch ein gleichschenkliges Dreieck mit gleichen Abständen vom Hörplatz zu den beiden Lautsprechern probieren.

    Oft liest man auch von der wichtigen Symmetrie in Zusammenhang mit der Raumakustik. Vielfach wird dies (fehl-)verstanden als eine symmetrische Positionierung der Lautsprecher im Raum. Also: gleiche Abstände der beiden Lautsprecher zu den Wänden. In unserem Beispiel würde dies bedeuten: Beide Lautsprecher haben mit ihren Chassis einen Abstand zu deren Rückwand von 207 cm und beide haben zu den Seitenwänden einen Abstand von jeweils (440cm – 207cm)/2 = 116,5cm.

    Das gefällt dem Auge, aber kann gerade aufgrund der Symmetrie Raummoden begünstigen. Die genannte Symmetrie bezieht sich auf das Stereodreieck! Eine Drehung dieses Stereodreiecks im Raum um dessen Mitte oder einen anderen Punkt herum kann bei aktuell bestehenden Raummoden diese lindern oder beseitigen.


    Betrachten wie das Stereodreieck für sich, lässt sich auch mit der Einwinkelung der Lautsprecher experimentieren – bis hin zur sog. „RLX“-Methode (Right-Left-X), also der Kreuzung der Längslinien der Lautsprecher weit vor dem Hörplatz. Auch hier solltet ihr eure Lautsprecher kennen oder euch schlau machen: Hersteller sprechen oft Empfehlungen aus, meist gibt es genügend User, die schon Erfahrungen gesammelt haben und euch Anhaltspunkte geben können. Ggfs. in einem Thread danach fragen.

    Ich erinnere noch einmal daran: es soll euch gefallen, nicht anderen. Nehmt dies alles als Anhaltspunkte für eure Suche nach eurem Ideal oder Optimum.



    3. Absorption vs. Diffusion



    Absorber


    Je nach Einrichtung des Raumes, in dem ihr hört und auch wegen der baulichen Gegebenheiten, wird jeder Raum eine bestimmte Nachhallzeit haben. Diese unterscheidet sich in den einzelnen Frequenzen voneinander. Grob spreche ich hier einmal von Hoch-, Mittel- und Tiefton. Wie wir bereits gehört haben, zeichnet die tiefen Frequenzen eine lange Welle aus, so dass diese lange Welle wirksam nur durch sehr bautiefe Gegenstände gedämpft werden kann. Auch darin liegt ein Grund, warum die meisten ein Problem mit einem sauberen Bassbereich haben: bei einer grob wirksamen Tiefe zur Bedämpfung dieser Frequenzen von ab ca. 50cm wird der Bassbereich von den wenigsten Möbeln (die ja auch nicht massiv sind) bedämpft. Allgemein kann man zudem sagen: spärlich möblierte Räume bieten sowohl wenig Absorption, als auch wenig Diffusion – „vollgestellte“ Räume versprechen sich tendenziell besser anzuhören.

    Die Länge der Nachhallzeit in einem Raum ist Geschmackssache und bewegt sich im Allgemeinen (behaupte ich mal) zwischen 0,3s und 0,7s (nicht-Studio-Norm).

    Hierzu trägt die Absorption bei: die Absorption ist die Möglichkeit eines Gegenstandes, den ihn durchdringenden Schall zu dämpfen oder komplett zu kompensieren. Die Energie dieser Schallwellen unterschiedlicher Länge (und damit unterschiedlicher Frequenzen) nimmt dabei ab.

    Absorber haben einen sog. „Absorptionskoeffizienten“, der sagen wir mal die Wirksamkeit seiner Absorption in Bezug zu einer bestimmten Frequenz beschreibt. Bei Herstellern von Absorbern solltet ihr je nach Modell vor dem Kauf bereits wissen, welche Frequenzen besonders gut bedämpft werden. Hier betone ich noch einmal, dass alle von euch getroffenen Maßnahmen euren Ohren und keiner Messung schmeicheln sollen. Akustische Messungen habe ich immer als Anhaltspunkt für Verbesserungen gesehen. Zur Veranschaulichung:


    Frequenzgang Beispiel.PNG



    Der linke Kanal einer Stereomessung bei einer 1/3-Oktave-Glättung und einer moderaten Auflösung von 10dBr.

    Angestrebt wird oft ein sog. „linearer Frequenzgang“. Dies kann aber je nach Vorlieben gar nicht das sein, was ihr erreichen wollt. Aus dem Schrieb im Bild oben würde ich als Anhaltspunkt ableiten, dass möglicherweise ein Mode im Bereich zwischen 50 Hz und 70 Hz vorliegt und es sich lohnen könnte, diesen Bereich zu bedämpfen. Dazu gleich mehr. Bei ca. 3000 Hz sehen wir einen Abfall nach unten, der einer Betonung bei ca. 2000 Hz folgt. Maßgeblich für mich ist zunächst: beschreibt der Hörer dieses Raums irgendwelche Probleme, also ein Dröhn oder eine Unterbetonung bestimmter Bereiche? Sagen wir einmal, der Hörer würde die Spitze bei 2kHz hören, dann wäre das ein Anhaltspunkt, hier anzusetzen und diesen Bereich zu bedämpfen. Das Problem ist nun, dass man gerne einen Absorber einbringen würde, der diesen Bereich in seinem Absorptionskoeffizienten betont und damit die Kurve im Bild oben genau dort stärker bedämpfen und damit im Schrieb glätten würde. Dies kann man auf alle anderen Frequenzen übertragen: wenn ich eine solche Messkurve habe, kann ich gezielter meine Absorber wählen.

    Sicher ist es statthaft, mit einschlägigen Materiealien aus dem Baumarkt zu probieren, ob man die Problembereiche bekämpfen kann. Dabei weiß man vorher aber nicht, welche Frequenzbereiche durch die unterschiedlichen Bereiche genau bedämpft werden. Hierzu füge ich einen Link in den Sammelthread ein, der zu einer Seite führt die genau dies versucht.


    Betrachten wir genau die Messung, die oben abgebildet ist, in einem Wasserfalldiagramm:


    Wasserfalldiagramm Beispiel.PNG


    Hier wird vielleicht besser ersichtlich, wo Ansatzpunkte für eine Verbesserung liegen könnten. Ganz links zu erkennen eine für einen Raum mit hier ca. 20 qm sehr langen Nachhallzeit von ca. 1s und einem entsprechenden Ausschlag nach oben. Eine höhere Auflösung des Bereichs bis 200 Hz zeigt:


    Wasserfalldiagramm Beispiel_Bassbereich.PNG



    Ganz links mit der längsten Nachhallzeit eine kleine Mode bei ca. 31Hz, die von einer weiteren „Welle“ bei etwa dem Doppelten, also 63Hz mit weniger Nachhallzeit aber mehr Amplitude gefolgt wird und sich weiter wiederholt bei ca. 96Hz. Ein solches Verhalten mit einer einigermaßen periodischen Fortsetzung der Ursprungsmode mit zugleich abnehmender Nachhallzeit lässt sich öfter beobachten. Nun wird eine Mode bei ca. 30Hz selten angeregt und nicht stark wahrgenommen. Würde man diese allerdings bekämpfen, würde man auch die folgenden und möglicherweise als störend empfundenen Betonungen bei 63Hz oder 96Hz ebenfalls bedämpfen.


    Damit möchte ich von den sehr breitbandigen konventionellen Absorbern zu Absorbern in Form eines Helmholtzabsorbers oder Plattenabsorbers kommen. Während konventionelle Absorber aus unterschiedlichen Materialien bestimmter Größe und Bautiefe bestehen und damit entsprechend diesen Eigenschaften dämpfen, wirken Helmholtz- oder Plattenabsorber wesentlich schmalbandiger. Das heißt, dass bei einem Helmholtzabsorber mitunter eine Wirkfrequenz von +/- 1Hz oder gar weniger definiert wird. Ein Plattenabsorber wirkt breitbandiger, bis hin zu einer Breite von +/- 20Hz. Beide letztgenannten Absorber können dabei in ihrer Frequenz abgestimmt werden. Dies aber nur bei der Herstellung. Das bedeutet: einmal gekauft, wirken sie wahrscheinlich wie beabsichtigt nur in dem einen Raum, in dem ihr gerade hört. Zieht ihr um, wird der nächste Raum mit hoher Wahrscheinlichkeit nicht bei genau der Frequenz eine Mode haben, bei der euer jetziger Hörraum eine solche ausweist. Die Anschaffung lohnt sich daher meist nur bei Wohneigentum und wenn sicher ist, dass man mit der Anlage nicht noch einmal in ein anderes Zimmer wandern wird.

    Wenn ihr euch ein Diagramm wie oben betrachtet, wird man für eine steilflankige Mode eher einen Helmholtzabsorber wählen und für eine Mode mit flacher Flanke einen entsprechenden Plattenabsorber.


    Diffusoren


    Die Diffusion beschreibt die Ablenkung des Schalls und gleichzeitig die Fähigkeit eines Gegenstandes, den Schall zu streuen. Im Allgemeinen gibt es 1D- und 2D-Diffusoren. Das bedeutet: 1-dimensionale und 2-dimensionale Diffusoren. Erstere streuen den Schall nur in einer Ebene. Dabei wird der Schall für gewöhnlich horizontal gestreut, um die Schallenergie in dieser Ebene zu belassen. Zweitere streuen in zwei Ebenen; für gewöhnlich horizontal und vertikal. Bei der Montage an der Decke entsprechend in der Richtung/den Richtungen der Anbringung.

    Damit ein Diffusor hörbar wirkt, muss zwischen Diffusor und Ohr ein Mindestabstand eingehalten werden, der je nach Diffusor variiert.

    Ferner sollte beachtet werden, dass die Oberfläche eines Diffusors möglichst hart ist; jene "Diffusoren" aus Hartschaum absorbieren meiner Erfahrung nach mehr als dass sie den Schall reflektieren.



    Sollen Diffusoren zur Anwendung kommen, so erachte ich die Erstreflexionspunkte an den Seiten und die Wand hinter dem Hörplatz als sinnvoll. Wie der Name schon sagt, sind die Erstreflexionspunkte - die es auch an der Decke und am Boden gibt - die Punkte im Raum, die zuerst vom von den Lautsprechern emittierten Schall getroffen werden. Besonders interessant sind dabei jene Punkte, die gemäß dem Grundsatz "Einfallswinkel = Ausfallswinkel" zwischen Lautsprecher und Ohr/en liegen. Dies lässt sich nach Einnahme eurer Hörposition mittels eines Spiegels herausfinden: den Spiegel (parallel zur reflektierenden Fläche!) an Wänden, Decke und Boden so bewegen, dass ich vom Hörplatz aus die Systeme/Chassis meiner Lautsprecher sehe. Das bezieht sich vornehmlich auf den Mittel- und Hochtonbereich.

    An jenen Punkten erscheint der Einsatz von Diffusoren und auch von Absorbern besonders sinnvoll, weil damit auch Einfluss auf Zweit-, Dritt- und alle Reflexionspunkte in weiterer Instanz genommen wird.


    Diskutiert wird regelmäßig - darauf möchte ich hinweisen - ob man nun Diffusoren oder Absorber einsetzt. Im Endeffekt gilt: erlaubt ist, was gefällt. Das hilft nun im ersten Angriff ans Problem dem Hörer nicht weiter. Ich persönlich messe im Zweifel zunächst, um herauszufinden ob sich Anhaltspunkte für eine objektiv vorhandene Über- oder Unterbetonung bestimmter Frequenzen ergeben. Bei einer Überbetonung würde ich dann einen Absorber einsetzen (entsprechend der Frequenz). Ansonsten bevorzuge ich den Einsatz eines Diffusors. Auf Hörebene einen 1D-Diffusor, um die Schallenergie in der Hörebene zu halten; darüber oder darunter einen 2D-Diffusor, um Energie in die Hörebene "zurückzuholen".

    Ich persönlich glaube, dass man einen Raum überdämpfen kann. Besonders beim Einsatz von nur einem Material von wie e.g. Basotect ergibt sich das Problem, dass ich dann auch nur einen bestimmten Bereich bedämpfe und andere Frequenzen außen vor lasse.

    Man kann m.E. einen Raum auch mit zu viel Diffusion bearbeiten; oft bricht nach einer anfänglichen Zunahme der Räumlichkeit durch den Einsatz von Diffusoren, bei zu viel Diffusion diese Räumlichkeit dann wieder ein.

    Wir erinnern uns: es soll den Ohren schmeicheln. Wenn ihr also durch den starken Einsatz von Absorbern die Nachhallzeit deutlich herunter drückt und/oder den Anteil des Direktschalls erhöht und den Einfluss des Raums verringert, dann ist das vollkommen ok - denn es gefällt euch. Wichtig ist, dass ihr herausfindet oder wisst, was euch zusagt. Wenn ich bei "Kunden" messe (ich bin kein gewerblicher Teilnehmer!), erhebe ich möglichst genau, wie die Person hört, was ihr gefällt, was sie als problematisch erachtet - und da muss ich dann ggfs. auch nachhaken. Der jeweilige Hörer sollte eine möglichst genaue Erwartung haben, was passieren soll.


    Viele Diskussionen erachte ich daher als obsolet - weil die Geschmäcker einfach verschieden sind. Nichtsdestotrotz sollen die User hier für ihre Problemstellung einen Thread eröffnen, in dem dann diskutiert wird. Bitte beachtet, dass es gilt auf die Bedürfnisse des jeweiligen Hörers einzugehen und nicht die eigenen Gewohnheiten und Maßnahmen als das Mittel der Wahl zu "verkaufen".


    In diesem Sinne: besten Dank fürs Lesen!


  • Moin David 🍻


    die Bilder zum Frequenzgang und den Wasserfalldiagrammen sind für mich nicht sichtbar ... Meldung:

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    Wenn das gefixt ist, kann dieser Beitrag gern gelöscht werden ... 🙂

    VG
    Mario

  • Moin David 🍻


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    Hm, bei mir sind sie sichtbar. Zum Hintergrund: der Beitrag wurde wegen mehr als 10.000 Zeichen nur halb und ohne Bilder gepostet und dann durch die Moderation ergänzt. War anders nicht machbar.


    Insofern hoffe ich, dass hier ein Mod mitliest und mal drüber guckt...