Raumakustik in der elektroakustischen Systemtechnik

Raumakustik ist mehr als nur ein paar Eierpappen an die Wand zu kleben. In einem geschlossenen Raum breitet sich der Schall einer Schallquelle nach allen Seiten gleichmäßig aus und wird an den Wänden, der Decke und am Boden reflektiert und teilweise absorbiert. Am Abhörort wird man also nicht ein genaues Abbild des ausgestrahlten Schallsignals, sondern vielmehr eine Addition von Direkt-Schall und reflektiertem Schall empfangen.

Eine gute Klangcharakteristik ist die wichtigste Anforderung, die an einen Raum für Sprach- und Musikdarbietungen gestellt werden muss. Die Forderung ist erfüllt, wenn informative Schallereignisse an irgendeiner Stelle des Raumes erzeugt werden und an jeder anderen Stelle des Raumes ohne Echo und mit richtiger Nachhalldauer wahrnehmbar sind.

Die Übertragungsqualität wird beeinflusst durch:

  • die Raumform
  • die Raumgröße
  • die Raumausstattung
  • den Ort der Schallquelle
  • die Schallquelle selbst
  • den Ort des Hörers
  • Störgeräusche (Publikum, Haustechnik, Lärm von außen)

 

Raumgeometrie zur Raumakustik

Günstig sind Grundrisse, die für die Zuhörer eine gute Sicht ermöglichen, die im Mittel kurze Entfernungen zwischen Akteur und Zuhörer ermöglichen. Der Raum soll ein angemessenes Volumen haben. Die Wirkung von gekrümmten und geneigten Flächen auf die Schallübertragung kann sowohl positiv als auch negativ sein. An dieser Stelle muss auf entsprechende Fachliteratur zum Thema Raumakustik verwiesen werden. Im Zweifelsfall muss ein erfahrener Raumakustiker hinzugezogen werden. Wichtig ist, dass Sichtbeeinträchtigungen immer auch eine schlechte Voraussetzung für gute Raumakustik sind. Als angemessenes Volumen gilt:

  • Räume für Sprachveranstaltungen (Hörsäle, Kongresssäle) und Räume, die fast ausschließlich durch elektroakustische Anlagen beschallt werden (Kinos, Diskotheken): ca. 4 m3 pro Platz;
  • Räume, in denen vorwiegend Musik ohne elektroakustische Hilfsmittel aufgeführt wird (Kirchen, Konzertsäle): mehr als 8 m3 pro Platz.

 

Für ausgesprochene Mehrzweckräume (Stadthallen, Dorfgemeinschaftshäuser) stellt der Wert von 6 m3 je Platz einen guten Kompromiss dar.

Raumausstattung für die Raumakustik

Die Raumausstattung bestimmt neben der Raumgeometrie im Wesentlichen die Raumakustik des Raumes. Durch die Raumausstattung kann die Nachhallzeit wirksam beeinflusst werden. Entspricht das Volumen des Raumes etwa den im vorigen Abschnitt genannten Größen, kommt der Raumausstattung aus akustischer Sicht vorwiegend die Aufgabe zu, die Nachhallzeit von der Besetzung unabhängig zu machen. Die bewährteste Methode besteht darin, ein dick gepolstertes Gestühl zu verwenden, wobei dann ein unbesetzter Stuhl etwa die gleichen Schallschluckeigenschaften hat wie ein besetzter. Dazu sind textile Bespannungen (kein Leder o. ä.) und offenporige Polsterwerkstoffe wie die traditionelle Watte-Seegras-Kombination oder ausgesuchte Kunststoffschäume erforderlich.

Als Raumoberflächen gibt es prinzipiell keine akustisch günstigen oder ungünstigen Werkstoffe oder Werkstoffkombinationen. Entscheidend ist der akustische Zweck, den die jeweilige Oberfläche zu erfüllen hat.

Man unterscheidet:

  • poröse Absorber (Raumtextilien, textile Fußbodenbeläge, Polsterstühle, „Akustikplatten und – decken“),
  • Resonanzabsorber (schwingfähige Platten auf einem Luftpolster vor einer Wand, Hohlräume mit speziell dimensionierten Öffnungen),
  • Diffusoren (unebene Gebilde; deren Unebenheiten müssen in der Größenordnung der Wellenlänge liegen),
  • Reflektoren (schwere glatte Flächen, viel größer als die Wellenlänge des zu reflektierenden Schalls). Transparente Abdeckungen (Sichthindernis ohne größere akustische Wirkung im betrachteten Frequenzbereich, z. B. Kunststofffolien mit weniger als 30 g/m2 oder Bleche bis 1 mm Dicke und einem Lochanteil von ca. 20 %).

 

Die Auswahl dieser Stoffe trifft üblicherweise der Architekt in Zusammenarbeit mit dem Akustikberater. Der Planer von elektroakustischen Anlagen sollte die wichtigsten Eigenschaften dieser Anordnungen und Materialien kennen und die sich daraus ergebenden Probleme rechtzeitig mit dem Architekten und dem Akustikberater besprechen.

 

Lage der Schallquellen

Auch hier gilt wieder, dass gute Sichtverhältnisse die beste Voraussetzung für gute Raumakustik sind. Natürliche Schallquellen (Sprecher, Musikinstrumente) werden häufig noch so angeordnet, dass durch vorhandene Raumbegrenzungsflächen nützliche Reflexionen oder aber auch Abschattungen (typ. Fall: Orchestergraben im Opernhaus) erzeugt werden. Lautsprecher als sekundäre Schallquellen sollten zusätzlich so angebracht werden, dass von ihnen keine Fehlinformationen zum Primärschallereignis geliefert werden.

Fehlinformation bezieht sich hier auf die Richtung und auf echoartige Störungen. Um echoartige Störungen zu vermeiden, sollten Lautsprecher so angeordnet werden, dass die Differenz der Abstände zweier Lautsprecher zu einem beliebigen Hörer nie größer wird als 17 m. Die oft zitierte Regel, dass Lautsprecher nicht mehr als 17 m voneinander entfernt sein dürfen, ist an sich falsch. Auf den Entfernungsunterschied zum Hörer kommt es an. So kann man in einem Stadion, in dem die Lautsprecher in 12 m Höhe an der Vorderkante des Tribünendaches angebracht werden sollen, durchaus einen Lautsprecherabstand von 25 m wählen, ohne Echoprobleme fürchten zu müssen.

 

Nachhallzeit (Nachhallzeiten) in der Raumakustik

Nachhall entsteht durch mehrfache Rückwürfe des direkten Schalls von den Begrenzungsflächen des Raumes. Der Hörer empfindet diese als Abklingen des Schalls. Sind die Rückwürfe zeitlich vom direkten Schall getrennt, so nennt man sie Doppelhören (Echo).

Raumakustisch stellt jedes hörbare Echo einen Fehler dar, wogegen Nachhall in verschiedenem Ausmaß erwünscht ist.

Die Nachhallzeit kann durch die Raumgröße und Verwendung von Schallschluckstoffen reguliert werden. Für jeden Raum gibt es eine optimale Nachhallzeit, welche abhängig von Volumen und Verwendungszweck (Sprache, Musik) des Raumes ist.

 

Freilandakustik

Im Allgemeinen gelten hier etwa die Gesetze der ungestörten Schallausbreitung. Hierbei tritt als Schallreflektor bzw. Schallabsorber eigentlich nur der Boden auf, dessen Reflexionsvermögen bei besetztem Sportstadion bzw. Freibad o. ä. praktisch gleich Null ist.

Um Hall- bzw. Echoerscheinungen zu vermeiden, ist die Beschallung von einer zentralen Stelle aus (etwas erhöht) zu bevorzugen. Weiterhin können störende Echos bzw. Nachhallerscheinungen auch durch weiter entfernte Gebäude, Erdformationen, Baumgruppen o. ä. ausgelöst werden.

Diese Probleme lassen sich meist durch entsprechend angeordnete und gerichtete Schallquellen lösen. Bei ungünstigen Witterungsverhältnissen können neben den oben besprochenen Problemen zusätzlich Schallverwehungen auftreten.

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