Grundprinzipien der Raumakustik

Die Physik der Schallausbreitung ist recht kompliziert. Da Schall jedoch ein alltäglicher Bestandteil unseres Lebens ist, ist es nicht schwer, alle grundlegenden Prinzipien des Verhaltens von Schall in einem Raum zu verstehen. Dieser Leitfaden für Anfänger 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 Geschäftsräumen auseinanderzusetzen.

Raumakustik

Die Raumakustik als Disziplin umfasst die Untersuchung und Analyse von direktem und reflektiertem Schall. Eine angemessene Akustik ist in allen Räumen, in denen Schall zum Hörer übertragen wird, unerlässlich, was sowohl Sprache als auch Musik einschließt. Die Designkriterien für die Raumakustik werden idealerweise entsprechend der beabsichtigten Nutzung des Raumes festgelegt. So ist es beispielsweise ratsam, in Musikstudios stärker absorbierende Oberflächen zu verwenden als in Büros oder Wohnräumen, in denen wir uns nicht primär darauf konzentrieren, das beste Musikerlebnis zu erzielen. Selbstverständlich ist es möglich, eine geeignete akustische Lösung für Sprache und Musik im selben Raum zu schaffen, was jedoch oft mit gewissen Kompromissen verbunden ist.

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

Grundprinzipien

Der Hauptunterschied zwischen der Schallausbreitung im Innen- und Außenbereich liegt im Grad des reflektierten Schalls. Naturgemäß erzeugt die Innenraumumgebung einen stärker reflektierenden Schall als die Außenraumumgebung, da die Schallwellen von den Wänden des Raumes und der dort verwendeten Ausstattung abprallen. Die Art und Weise, wie der Schall reflektiert wird, hängt von der Form des Raumes 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 auf relativ glatten Oberflächen (an Wänden) auftreten. Wenn jedoch eine Schallwelle auf eine raue Oberfläche trifft, wird der Schall zusätzlich diffus reflektiert. In diesem Fall wird die Reflexion in viele Reflexionen geringerer Intensität fragmentiert, 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 Raumes (hauptsächlich Wände) reflektiert werden, verwenden wir absorbierende Materialien, um einige von ihnen zu dämpfen, um die Auswirkung des reflektierten Schalls auf den Schall, den wir hören können, zu verringern. Um mehr Einblicke in die Auswirkungen der akustischen Behandlung auf die Ausbreitung von Schallwellen zu erhalten, besuchen Sie unseren Akustik-Helfer.

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

Echo

Ein wichtiges Element in der Raumakustik ist das Echo. Dieses Phänomen ist seit jeher bekannt, am häufigsten in großen Räumen, Höhlen, Tunneln usw. Echos sind Reflexionen, die deutlich und getrennt vom Direktschall gehört werden können - es ist der Schall, der mit einer Verzögerung nach dem Direktschall beim Hörer ankommt. In der Regel werden die Echos aufgrund intensiver Reflexionen gehört, die 40 ms und mehr nach dem Eintreffen des direkten Schallsignals beim Hörer eintreffen. Mit anderen Worten, der Unterschied in der Weglänge zwischen direktem Schall und reflektiertem Schall beträgt mindestens 13,8 Meter, was der Ausbreitungszeit von 40 ms oder mehr entspricht.

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

Illustration, wie ein Echo auf der Bühne des Auditoriums gehört werden kann. Der Vortragende hört seine eigene Rede mit einer Verzögerung, die durch den reflektierten Schall von der Rückwand und der Decke verursacht wird.

Ein Flatterecho tritt auf, wenn sich Schall zwischen zwei parallelen Flächen hin und her bewegt und viel langsamer gedämpft wird als Reflexionen von anderen Flächen. Echos dieser Art registrieren wir oft in kleinen Räumen, in denen die Wände nur wenige Meter voneinander entfernt sind und bei Frequenzen von 250 Hz und darüber.

Ein Beispiel für Flatterechos: In einem kleinen Raum mit parallelen, kahlen Wänden werden die Schallwellen vielfach von den gegenüberliegenden Flächen reflektiert. Die Schallwelle benötigt deutlich länger, um abzuklingen, 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 benötigt wird, bis die Schallreflexionen um 60 dB abgeklungen sind, d. h. bis der Schall nicht mehr hörbar ist und im Raum verloren geht. Die Nachhallzeit ist direkt proportional zum Volumen des Raumes und indirekt proportional zur Menge des schallabsorbierenden Materials. Je mehr Reflexionen von Schallwellen im Raum wir beobachten, desto länger kann die Nachhallzeit gemessen werden. Die Nachhallzeit lässt sich am einfachsten durch den Einsatz einer akustischen Behandlung reduzieren.

Schallabsorbierende Materialien

Alle Materialien haben bestimmte schallabsorbierende Eigenschaften. Schallwellen, die nicht absorbiert werden, müssen daher reflektiert, übertragen oder gestreut werden. Die schallabsorbierenden Eigenschaften eines Materials können als Schallabsorptionsgrad in einem bestimmten Frequenzbereich beschrieben werden.

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

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