3. Welche Faktoren können die Akustik in Ihrem Home-Studio stören

Eine wichtige Erkenntnis bei der Behandlung von raumakustischen Störfaktoren ist, dass alle auftretende Probleme eine gemeinsame Ursache haben: Reflexionen! Egal ob es sich um Raumresonanzen, Flatterechos oder eine zu lange Abklingzeit handelt, für all diese Anomalien sind Reflexionen, also die Schallrückwürfe von Wänden, Raumdecke und Fußboden oder allgemein schallharten Begrenzungsflächen verantwortlich.
Reflexionen sind nicht grundsätzlich schädlich, werden aber durch eine bestimmte Raumeigenschaft zunehmend problematisch. Es geht um die Raumgröße. Typische Wohn- und Schlafräume sind immer als akustisch klein zu betrachten. Je kleiner der Raum, umso negativer wirken sich Reflexionen auf den Raumklang aus. Die mittlere Weglänge, die der Schall in solchen Räumen zurücklegt, bevor er auf eine Begrenzungsfläche trifft sehr kurz ist. Die Schallwelle verliert bei der Fortpflanzung durch den Raum kaum Energie. Daher sind die ersten Reflexionen gegenüber dem Direktschall kaum gedämpft und treffen nur wenig verzögert am Hörplatz oder Mikrofon ein. Diese starken, frühen Reflexionen führen im Detail zu verschiedenartigen Klangfärbungen und müssen daher kontrolliert werden.

Kammfilterfrequenzgang

Klangfärbungen durch Kammfiltereffekte entstehen, wenn sich Direktschall und starke Erstreflexionen am Hörplatz oder am Mikrofon mit geringer Zeitdifferenz (die Reflexion ist aufgrund der weiteren Wegstrecke etwas länger unterwegs) überlagern. Es kommt zu Auslöschungen bei einer bestimmten Grundfrequenz und deren ungeraden Vielfachen und zu Überhöhungen bei den geradzahligen Vielfachen dieser Grundfrequenz. Der Frequenzgang erinnert im linearen Maßstab an die Zähne eines Kamms, daher der Name. Im praktischeren frequenzlogarithmischen Maßstab drängen sich die Zacken mit zunehmender Frequenz immer enger zusammen. Je stärker die Reflexionen, umso ausgeprägter ist der Kammerfiltereffekt, daraus folgt je näher das Mikrofon vor einer Wand steht, desto ausgeprägter sind die Klangfärbungen. Das gleiche gilt für die Abhörposition im Mischraum. Je enger die Wände und die Raumdecke an die Hörposition heranrücken, umso stärker ist das Hörergebnis gefärbt.
Reflektion von einer schallharten Wand
Kammfilterfrequenzgang am Hörplatz
Zeit-Pegel Diagramm

Raumresonanzen (Moden)

Raumresonanzen, so genannte Moden gehören zu den stehenden Wellen und treten besonders störend im Bassbereich auf. Moden machen sich durch Wummern oder Dröhnen störend bemerkbar. Bassinstrumenten klingen unpräzise, je nach gespielter Note mal dünn, mal überzeichnet. Raummoden treten dann auf, wenn die halbe Wellenlänge oder Vielfache der halben Wellenlänge einer Schallwelle bestimmter Frequenz genau zwischen zwei Begrenzungsflächen passt. Man spricht dabei dann von Axialmoden (Daneben gibt es auch noch die schwächeren Tangentialmoden und Oblique Moden, die nicht nur zwei, sondern vier bzw. alle sechs Begrenzungsflächen einbeziehen). Dabei kommt es zu ortsfesten Auslöschungen und Überhöhungen (stehenden Wellen).
Raummoden
Bei der tiefsten auftretenden Resonanzfrequenz beispielsweise, haben Sie einen sehr hohen Schalldruck direkt vor den Wänden und in den Raumecken und -kanten. In der Mitte des Raumes hingegen löscht sich diese Frequenz fast komplett aus. Zu mittleren und hohen Frequenzen kommen immer mehr Resonanzfrequenzen dazu, bis die Resonanzdichte so hoch ist, dass Färbungen nicht mehr in Erscheinung treten. Obige Abbildung zeigt ein weiteres Problem von Moden. Da es sich um ein Resonanzphänomen handelt, ist in Moden sehr viel Schallenergie gespeichert. Es dauert eine ganze Zeit, bis diese Schallenergie abgeklungen ist. Bei den tiefsten Moden kann man das Nachklingen (Wummern/Dröhnen) sehr gut erkennen.
Modendichte und Abklingverhalten der Moden
Moden entstehen besonders ausgeprägt in kleinen Räumen mit parallelen Begrenzungsflächen.
Am schlimmsten sind quaderförmige Räume und rechteckige Räume, deren Seitenverhältnisse ganzzahlige Vielfache sind (z.B. 2 : 4 : 8). Bei gleichen Raumseitenverhältnissen sind kleinere Räume kritischer als größere, da die Resonanzfrequenzen besonders im wichtigen Grundtonbereich der Musik wirksam werden. In Hinblick auf Raummoden sind Wohn- und Kellerräume in neueren Gebäuden auch wegen ihrer geringen Deckenhöhe problematisch. Typische Deckenhöhen liegen bei 246 cm. Eine durchschnittlich große Person hat in einem solchen Raum seine Ohren im Sitzen ziemlich genau auf halber Raumhöhe. Für diese Raumrichtung sitzt man für die tiefste Resonanzfrequenz und deren ungeraden Vielfachen also im mehr oder weniger in einem Druckminimum. Altbauten haben also nicht nur einen optischen Reiz, sie sind auch akustisch von Vorteil.

Flatterechos

Flatterechos entstehen zwischen parallelen Begrenzungsflächen bei perkussiver Schallanregung, zum Beispiel beim in die Hände klatschen. Der kurze Schallimpuls wird von einer schallharten Wand zurückgeworfen und wandert zur gegenüberliegenden Parallelwand, von wo er wieder zurück zur ersten Wand reflektiert wird. Dieser Vorgang wiederholt sich in schneller Folge solange, bis die Schallenergie komplett absorbiert wurde. Je enger die parallelen Wände zusammengerückt sind, desto schneller erfolgen die Rückwürfe und umso stärker ausgeprägt sind die Klangfärbungen. Diese äußern sich in einem metallischen „Boing!“-Sound. Die klangliche Färbung entsteht, letztlich wiederum durch höherfrequente Raummoden, die durch die repetierenden Schallimpulse angeregt werden. Wenn dann auch noch die Modendichte im mittleren Frequenzbereich gering ist, treten die angeregten Moden färbend in Erscheinung. Tiefe Eigenfrequenzen des Raumes werden indes kaum angeregt, da hierzu eine kontinuierlichere Anregung notwendig ist. Flatterechos sind daher ein Phänomen im mittleren Frequenzbereich. Flatterechos treten vor allem dann störend in Erscheinung, wenn der Raum für anderen Raumrichtungen bereits gut gedämpft ist, sprich die Abklingzeit des Raumes insgesamt kürzer ist als für das Flatterecho alleine.
Flatterecho zwischen parallelen Wänden
Zeit-Pegeldiagramm

Geringe Reflexionsdichte (Diffusität)

Auch hierbei handelt es sich um ein Problem speziell kleiner Räumen. Da die Reflexionen kaum Wegstrecke zurücklegen müssen, treffen sie sehr schnell auf die nächste Begrenzungsfläche und werden erneut reflektiert. Bei jedem Reflexionsvorgang verliert der reflektierte Schall Energie und ist daher nach wenigen Rückwürfen abgeklungen. Ein dichtes oder diffuses Schallfeld mit gleichmäßiger Schallverteilung im Raum kann sich so nicht aufbauen. Die Klangfärbungen hören sich auch in diesem Fall eher metallisch an und sind letztlich auf die zeitverzögerte Überlagerung von Direktschall mit den wenigen Reflexionen (Kammfiltereffekte) zurückzuführen.

Über die Frequenz unterschiedliche Nachhallzeit (RT60)

Typischerweise ist der Nachhall kleiner Räume über das Frequenzspektrum sehr uneinheitlich.
Bei tiefen Frequenzen wird der Nachklang durch ausgeprägte Raummoden bestimmt. Mittlere und hohe Frequenzen werden je nach Wandbeschaffenheit und Mobiliar uneinheitlich reflektiert oder absorbiert. Kleine Räume klingen daher oft dröhnend und blechern. Echten Nachhall, wie man ihn aus großen Hallen oder Kirchen kennt, findet man in kleinen Räumen eher nicht. Es ist daher auch richtiger von Abklingzeit als von Nachhallzeit zu sprechen.
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