Grundprinzipien der Raumakustik

Die Physik der Schallausbreitung ist ziemlich kompliziert. Da Schall jedoch ein alltäglicher Bestandteil unseres Lebens ist, ist es gar nicht so schwer, alle grundlegenden Prinzipien zu erkennen, wie sich Schall in einem Raum verhält. Dieser Leitfaden für Einsteiger hilft Ihnen, die Grundlagen der Raumakustik zu verstehen und erklärt, warum es wichtig ist, sich mit der Raumakustik nicht nur in Musikstudios und Proberäumen, sondern auch in Wohnungen oder gewerblichen Räumen zu befassen.

Raumakustik

Die Raumakustik als Disziplin umfasst die Untersuchung und Analyse des direkten und reflektierten Schalls. Eine angemessene Akustik ist in allen Räumen wichtig, in denen der Schall an den Hörer übertragen wird, was sowohl Sprache als auch Musik einschließt. Die Kriterien für die Gestaltung der Raumakustik richten sich idealerweise nach dem Verwendungszweck des Raums. So ist es beispielsweise ratsam, in Musikstudios absorbierendere Oberflächen zu verwenden als in Büros oder Wohnzimmern, in denen es nicht in erster Linie darum geht, das beste Musikerlebnis zu erreichen. Natürlich ist es möglich, eine geeignete akustische Lösung sowohl für Sprache als auch für Musik im selben Raum zu schaffen, aber dies wird oft nur mit einem gewissen Kompromiss erreicht.

Ausbreitung von Schallwellen in einem Raum. Sie können von Wänden, Boden und Decke reflektiert, von schallabsorbierendem Material absorbiert und von Diffusoren gestreut werden.

Grundlegende Prinzipien

Der Hauptunterschied zwischen der Schallausbreitung in Innenräumen und im Freien besteht in der Stärke des reflektierten Schalls. In Innenräumen wird der Schall natürlich stärker reflektiert als im Freien, weil die Schallwellen an den Wänden des Raums und den dort verwendeten Geräten abprallen. Die Art und Weise, wie der Schall reflektiert wird, hängt von der Form des Raums und der Struktur der verwendeten Materialien ab.

Schallreflexion

Bei direkten Reflexionen ist der Einfallswinkel gleich dem Reflexionswinkel, so dass die so reflektierten Schallwellen in der Regel an relativ glatten Oberflächen (an Wänden) auftreten. Trifft eine Schallwelle jedoch auf eine zerklüftete Oberfläche, wird der Schall diffus weiter reflektiert. In diesem Fall wird die Reflexion in viele Reflexionen geringerer Intensität aufgespalten, die in einem weiten Winkel gestreut werden und ein gleichmäßiges Schallfeld erzeugen, in dem wir das beste Hörerlebnis erzielen.

Da die Schallwellen von allen geeigneten Oberflächen des Raums (vor allem von den Wänden) reflektiert werden, verwenden wir absorbierende Materialien, um einige von ihnen abzuschwächen und so die Auswirkungen des reflektierten Schalls auf den hörbaren Klang zu verringern. Um mehr über die Auswirkungen der akustischen Behandlung auf die Ausbreitung von Schallwellen zu erfahren, besuchen Sie unseren Akustik-Helfer.

Verhalten der Schallwelle beim Kontakt mit der blanken Wand, der Absorberplatte und dem Diffusor.

Echo

Ein wichtiges Element der Raumakustik ist das Echo. Dieses Phänomen tritt seit jeher auf, am häufigsten in großen Räumen, Höhlen, Tunneln usw. Echos sind Reflexionen, die deutlich und getrennt vom Direktschall zu hören sind - es ist der Schall, der mit einer Verzögerung nach dem Direktschall beim Hörer ankommt. Normalerweise werden Echos durch intensive Reflexionen wahrgenommen, die 40 ms und mehr nach dem direkten Schallsignal beim Hörer ankommen. Mit anderen Worten: Der Unterschied in der Weglänge zwischen Direktschall und reflektiertem Schall beträgt mindestens 13,8 Meter, was einer Laufzeit von 40 ms oder mehr entspricht.

Beachten Sie, dass Echos am häufigsten in den vorderen Reihen des Hörsaals und auf der Bühne zu hören sind. Das liegt daran, dass die vordere Reihe am weitesten von der Rückwand entfernt ist, wodurch der größte Längenunterschied zwischen dem Direktschall und dem Schall, der direkt von der Rückwand oder einer Kombination aus Decke und Rückwand reflektiert wird, entsteht. Manchmal kann in diesem Fall nur ein Dolmetscher oder Dozent ein Echo wahrnehmen! Sie können sich bereits eine einfache akustische Lösung für dieses Problem vorstellen: die Verwendung von absorbierenden oder diffusen Materialien an der Rückwand, von denen die Schallwellen nicht auf die Bühne zurückprallen würden.

Veranschaulichung des Echos, das auf der Bühne des Hörsaals zu hören ist. Der Vortragende hört seine eigene Rede mit einer Verzögerung, die durch den reflektierten Schall von der Rückwand und der Decke verursacht wird.

Ein Flatterecho entsteht, wenn sich der Schall zwischen zwei parallelen Flächen hin- und herbewegt und viel langsamer abgeschwächt wird als Reflexionen von anderen Flächen. Wir registrieren solche Echos häufig in kleinen Räumen, in denen die Wände nur wenige Meter voneinander entfernt sind, und bei Frequenzen von 250 Hz und mehr.

Ein Beispiel für ein Flatterecho: In einem kleinen Raum mit parallelen, kahlen Wänden werden die Schallwellen viele Male von den gegenüberliegenden Oberflächen reflektiert. Die Schallwelle braucht wesentlich länger zum Abklingen als in einem Raum, in dem die Schallwellen durch akustische Maßnahmen absorbiert werden.

Nachhallzeit

Die Nachhallzeit ist ein Maß zur Quantifizierung der Reflexion von Schallwellen. Die Nachhallzeit ist die Zeit, die erforderlich ist, damit die Schallreflexionen um 60 dB abklingen, d. h. bis der Schall nicht mehr hörbar ist und sich im Raum verliert. Die Nachhallzeit ist direkt proportional zum Volumen des Raums und indirekt proportional zur Menge des schallabsorbierenden Materials. Je mehr Reflexionen von Schallwellen im Raum beobachtet werden, desto länger kann die Nachhallzeit gemessen werden. Die Nachhallzeit lässt sich am einfachsten durch eine akustische Behandlung verringern.

Schallschluckende Materialien

Alle Materialien haben bestimmte schallabsorbierende Eigenschaften. Schallwellen, die nicht absorbiert werden, müssen daher reflektiert, übertragen oder gestreut werden. Die schallabsorbierenden Eigenschaften eines Materials lassen sich durch den Schallabsorptionskoeffizienten in einem bestimmten Frequenzbereich beschreiben.

Der Koeffizient kann als Prozentsatz des absorbierten Schalls betrachtet werden, wobei 1,00 eine vollständige Absorption (100 %) und 0,01 eine minimale (1 %) bedeutet. Die wirksamsten schallabsorbierenden Materialien werden in Schallabsorbern verwendet, die sich am besten für die akustische Behandlung von Musikstudios, Heimkinos, Hörräumen oder Büros eignen.

Akustikabsorber werden in Musikstudios auf mehr als 50 % der Wandfläche eingesetzt.