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[Verrückter]

Hallo liebe Leute,

ich habe mir vorgenommen, das Thema Nachhallzeit zu erklären.

Im Prinzip ist das sehr einfach und recht kurz und knapp erklärt. In einem Raum besteht der gehörte Schall aus dem so genannten Direktschall und dem Diffusschall. Der Direktschall ist der Schall, der auf direktem Wege von der Schallquelle zum Hörer gelangt. Der Diffusschall ist der Schall, der vorher durch Wände oder Einrichtungsgegenstände reflektiert wurde und somit später und mit geringerer Intensität beim Hörer ankommt. Da jedoch der Schall mehrfach reflektiert werden kann und somit mehrfach beim Hörer ankommen kann, kann der gesamte Diffusschall die gleiche Intensität annehmen, wie der Direktschall.

Dieser Diffusschall tritt natürlich später beim Hörer ein, als der Direktschall, da er ja mindestens einen Umweg nehmen muss. Das bedeutet, dass der Diffusschall „nach“ dem Direktschall eintritt, wie bei einem Hall. Somit nennt man ihn auch Nachhall. Wer kennt es nicht, wenn man in einem leeren Raum etwas sagt und es klingt verhallt.

Die Nachhallzeit ist also die Zeit, die vergeht, bis der Nachhall des Direktschalls verstummt ist. Da das allerdings etwas schwierig zu definieren ist, wann der Hall verstummt ist, hat man sich in der DIN 3382 darauf geeinigt, dass die Nachhallzeit wie folgt definiert sein soll.

Die Nachhallzeit ist die Zeit in Sekunden, die der Schalldruck benötigt, um sich um 60 dB zu vermindern.

Wenn man nun bedenkt, dass ein Raum ein Ruhepegel von ca. 40dB hat, muss man nun über das gesamte Frequenzspektrum mit mindestens 100dB anregen. Jedoch benötigt man aus den verschiedensten Gründen Reserven, so dass man mit mindestens 120dB, besser 130dB anregen muss. Man kann sich nun vorstellen, dass das äußerst schwierig ist, das zu erreichen. Also hat die Norm festgelegt, dass man die Punkte -5dB und -35dB heranzieht und dann das Ergebnis einfach verdoppelt, da das Abklingen in der Regel relativ linear verläuft. Es gibt zwar sonderbare Räume, in denen die Linearität nicht so sehr gegeben ist, allerdings sind dann die Ungenauigkeiten relativ gering, so dass man die vernachlässigen kann. Diese Nachhallzeit nennt man RT-60.

Man kann nun die Nachhallzeit über das gesamte Frequenzspektrum messen und darstellen, was jedoch nicht sehr zweckmäßig ist, da die Nachhallzeit in der Regel zu hohen Frequenzen hin abnimmt. Also stellt man in der Regel die Werte in Oktaven, besser in Terzen, dar. Daraus kann man gewisse Rückschlüsse über den Raum ziehen.

Auch wird in der DIN Norm geregelt, wie der Nachhall zu messen ist. Das möchte im Moment nicht weiter ausführen, wird aber an dieser Stelle folgen. Nur so viel sei gesagt, es gibt generell zwei Messmethoden. Die eine Methode ist recht simpel. Man erzeugt einen sehr lauten Dirac-Impuls, beispielsweise einen Schuss aus einer Pistole, und misst einfach die Zeit, die vergeht, bis der Ton 60 oder halt von -5 bis -35 dB abgenommen hat und hat die Nachhallzeit. Diese Methode ist aber relativ ungenau und deshalb mehrfach wiederholt werden und dann gemittelt werden. Außerdem sagt die DIN Norm ausdrücklich, dass dieses Verfahren nicht empfohlen wird und nur für überschlägige Messungen genutzt werden sollte. Alternativ gibt es die Möglichkeit, die Nachhallzeit aus der Impulsantwort des Raumes zu errechnen. Moderne Computerprogramme nutzen in der Regel die letztere Variante.

Weiterhin gibt es die DIN-Norm 18041, welche regelt, welche Nachhallzeiten für welche Räume anzustreben sind. Nur so viel sei hier gesagt, es ist eine Nachhallzeit von etwa 0,3 Sekunden anzustreben, wenn es sich um Räume handelt, in denen hochwertig Musik gehört werden soll. Dies gilt für den Bassbereich eingeschränkt, da kann man auf etwa 0,5 Sekunden hoch gehen. Wobei diese Werte mit sehr viel Vorsicht gesehen werden sollten, denn gerade in diesem Bezug gibt es sehr kontroverse Diskussionen.

Eines sei am Schluss noch gesagt, gerade im unteren Frequenzbereich wird die Nachhallzeit insbesondere durch die Raummoden geprägt. Die Nachhallzeitmessungen sagen jedoch extrem wenig über das modale Verhalten des entsprechenden Raumes aus. Um das modale Verhalten zu messen, sollte man zu einer Wasserfalldarstellung greifen. Es sollte jedoch eine Darstellung und Messung nur im Bereich bis etwa 300 Hz gewählt werden, um zum einen eine entsprechende Messgenauigkeit zu erzielen und um eine entsprechende Durchsichtigkeit des Schriebes zu gewährleisten. Eine Wasserfall Darstellung kann jedoch nur äußerst bedingt etwas über die Nachhallzeit eines Raumes aussagen.

Als Fazit sei gesagt, man benötigt immer das richtige Werkzeug und man muss immer wissen, was man wissen/messen möchte.


Gruß

Stefan



P.S. Dieser Post wird regelmäßig überarbeitet und erweitert.

[markus]

Hallo,

zum Thema hier ein Auszug meiner etwas holprigen Übersetzung von Tooles Paper "Loudspeakers and Rooms for Sound Reproduction – A Scientific Review":

"9.1 Diffusfeld-Konzepte

   •   Ein "kleiner" Raum kann in Begriffen der Akustik einen großen Bodenbereich aufweisen. Er hat signifikant absorbierendes Material an den Raumflächen, wobei schallabsorbierende und -streuende  Gegenstände (wie Möbel) signifikante Abmessungen zur Raumhöhe aufweisen. Daher wird der Schall einer Schallquelle beim ersten Auftreffen absorbiert oder reflektiert, vielleicht mehrfach, vielleicht in Absorbtion, wodurch späte reflektierte Energie mit Abstand zur Schallquelle abgeschwächt wird. Weil wir Menschen der Maßstab für Größenangaben von Möbel sind, ist es wahrscheinlich, dass "kleine" Räume tiefe Decken, aufweisen, vor allem im Vergleich zu Hörsäälen.
   •   Kleine Räume sind keine Räume nach Sabine, weshalb Konzepte, die für große Aufführungsräume entwickelt wurden, speziell für die mit hohen Decken, ungenügend oder überhaupt nicht angewand werden können.
   •   Die Nachhallzeit ist in normal möblierten kleinen Räumen ein untergeordneter Faktor, solange sie nicht übermässig gross wird. Als Maßeinheit ist sie nicht falsch, sie sagt nur nichts über das aus, was wir wissen wollen. Sie ist eine Beschreibung des Raumes als Ganzes, wir brauchen aber eine Beschreibung, wie der/die Lautsprecher mit bestimmten Eigenschaften des Raumes interagiert/interagieren.
   •   Der Hallabstand ist kein nützliches Konzept in kleinen Räumen. Eine neue Messgröße, die sich auf die relative Stärke von direktem zu reflektierten Schall bezieht, wird benötigt."

[gto]

Wie klein sind den Räume die hier als klein bezeichnet werden?

[markus]

Hallo,

akustisch kleine Räume entsprechen "normalen" Wohnräumen. Eine feste Abgrenzung ist hier allerdings nicht möglich, da sich die relevanten akustischen Parameter ebenfalls nicht abrupt ändern. Eine grafische Einteilung, sieht in etwa folgendermassen aus – der akustisch kleine Raum entspricht hier "Home Listening Rooms":



Viele Grüße, Markus

[Verrückter]

   •   Die Nachhallzeit ist in normal möblierten kleinen Räumen ein untergeordneter Faktor, solange sie nicht übermässig gross wird. Als Maßeinheit ist sie nicht falsch, sie sagt nur nichts über das aus, was wir wissen wollen. Sie ist eine Beschreibung des Raumes als Ganzes, wir brauchen aber eine Beschreibung, wie der/die Lautsprecher mit bestimmten Eigenschaften des Raumes interagiert/interagieren.

Das ist ein sehr interessanter Absatz. Den sollte ich dem "Hardliner" Klaus mal unterjubeln...


Stefan

[markus]

Hi Stefan,

ich sehe keinen Widerspruch zu Klaus Argumentation. Man kann die Nachhallzeit messen und dann anhand falscher Annahmen - ausschliesslich aus Beobachtungen von Konzertsaalakustik gewonnen – optimieren. Das Ergebnis ist dann zwar eine reduzierte Nachhallzeit, das Ergebnis ist aber auch nicht das vorausberechnete, da man eben anhand falscher Grundlagen optimierte. Stochern im Nebel.

Viele Grüße, Markus

[Verrückter]

Klaus sagte mir gegenüber mehrfach, dass sämtliche "Konstrukte" die auf ein Diffusschallfeld beruhen, Schröderkurve, Hallradius etc., somit hinfällig seien und keine Bedeutung haben. Ich finde, der von mir zitierte Absatz mildert die Aussagen ab. Und genau das meine ich mit "Hardliner".

Stefan

[markus]

Ganz so drastisch wie Klaus würde ich es nicht formulieren, denn "Konstrukte", die wiederum in kleinen Räumen funktionieren gibt es nicht (dies wird z.B. auch von Toole konkret bemängelt). Erst wenn diese Vorhanden wären, könnte man einen Vergleich zur Tauglichkeit herkömmlicher Parameter wie z.B. RTxx anstellen.

Ich würde es begrüßen, wenn er hier mitschriebe, denn die ständigen Verweise auf Dritte machen die Posts hier nicht unbedingt wertvoller. Ausserdem ist der Ignoranten-Faktor im Hifi-Forum um einiges höher als hier und seine Beiträge dort Perlen vor die Säue.

Viele Grüße, Markus

[Verrückter]

Ganz so drastisch wie Klaus würde ich es nicht formulieren, denn "Konstrukte", die wiederum in kleinen Räumen funktionieren gibt es nicht (dies wird z.B. auch von Toole konkret bemängelt). Erst wenn diese Vorhanden wären, könnte man einen Vergleich zur Tauglichkeit herkömmlicher Parameter wie z.B. RTxx anstellen.

Sag ich doch, Hardliner. Um es noch einmal ganz deutlich zu sagen. Ich finde den Begriff Hardliner nicht negativ belegt und wenn ich ihn in Verbindung mit Klaus nutze, meine ich es eher "liebevoll"...

Ich würde es begrüßen, wenn er hier mitschriebe, denn die ständigen Verweise auf Dritte machen die Posts hier nicht unbedingt wertvoller. Ausserdem ist der Ignoranten-Faktor im Hifi-Forum um einiges höher als hier und seine Beiträge dort Perlen vor die Säue.

Viele Grüße, Markus

Ich auch, mitlesen tut er ja schon...

Ganz interessant vielleicht dieser Link http://www.hifi-forum.de/index.php?action=browseT&back=1&sort=lpost&forum_id=72&thread=2143 Vielleicht mag Klaus ja hier darüber diskutieren, dann würde ich einfach hier nen Thread dazu aufmachen.

Gruß

Stefan

[KlausR.]

Moin,

erstmal die beiden papers zur Schallfeldvermessung:

Gover et al. (2002), “Microphone array measurement system for analysis of directional and spatial variations of sound fields”, J. of Acoust. Soc. of America, vol. 112, no. 5, pt.1, p.1980
Gover et al. (2004), “Measurements of directional properties of reverberant sound fields in rooms using a spherical microphone array”, J. of Acoust. Soc. of America, vol. 116, no. 4, pt.1, p.2138

Gover führt den direkten Beweise dafür, daß das Schallfeld nicht diffus ist, Indirekt bewiesen wird es durch z.B

Nilsson (2004), “Decay processes in rooms with non-diffuse sound fields. Part 1: Ceiling treatment with absorbing material”, J. of Building Acoustics, vol. 11, no. 1, p.39


Worum es mir bei meiner Bemerkung bgl. Deines Beitrages zum Nachhall ging, ist die Aussage

"In einem Raum besteht der gehörte Schall aus dem sogenannten Direktschall und dem Diffusschall."

wobei

"Der Diffusschall ist der Schall, der vorher durch Wände oder Einrichtungsgegenstände reflektiert wurde und somit später und mit geringerer Intensität beim Hörer ankommt. "

darauf schliessen lässt, daß Du alle Reflexionen, früh oder spät, in einen Topf wirfst.

Wir sind uns doch einig, daß wir hier über akustisch kleine Räume reden, in denen Lautsprecher Musik wiedergeben? Und in denen ist der Hörer nach Toole "Loudspeakers and rooms for sound reproduction - a scientific review" in einem Schallfeld, das aus Direktschall, einigen starken (sprich frühen) Relexionen und einem stark verminderten Nachhallfeld. Und genau deswegen sei RT kein aussagekräftiger Parameter.

Klaus

[markus]

Hi Klaus,

die anschliessende Frage ist die nach einem aussagekräftigen Ersatz für RT. Bist Du diesbzgl. fündig geworden?
Es gibt ein Paper von Reichardt/Schmidt (Acustica 17, 1966, S. 175ff), in dem die Auflösung für Räumlichkeitswahrnehmung in 14 Stufen gefunden wurde. Es wurde bei gleicher Nachhalldauer die Differenz von Direkt- zu Indirekt-Schall verändert.

Viele Grüße, Markus

[gto]

und einem stark verminderten Nachhallfeld. Und genau deswegen sei RT kein aussagekräftiger Parameter.

Klaus

Stark vermindertes Nachhallfeld im Vergleich zu?

Grüsse Gerd

[KlausR.]

@Markus,

Reichardt arbeitet mit 2 s Nachhall, um 50 ms verzögert. Wohl kaum Bedingungen, die man im heimischen Wohnzimmer vorfindet.

Nachhall habe ich noch nicht unter die Lupe genommen, aber beim groben Durchlesen ist mir nix aufgefallen.

Wahrnehmbarkeit von Veränderungen der RT in kleinen Räumen wurden untersucht in

Niaounakis et al. (2002), “Perception of reverberation time in small listening rooms”, J. of Audio Eng. Soc., p.343

Globale JND lag bei ca. 0.057 s (aus den Gedächtnis).


@Gerd


Ich nehme mal an, daß er sich auf die Gover-Messungen bezieht, vielleicht auch in Hinsicht auf grosse Räume.



Klaus

[markus]

Reichardt arbeitet mit 2 s Nachhall, um 50 ms verzögert. Wohl kaum Bedingungen, die man im heimischen Wohnzimmer vorfindet.

Sollte nur ein Hinweis sein, dass die empfundene Räumlichkeit in Bezug zum Pegel des indirekten Schallfeldes steht und nicht in Bezug zur Dauer (Empfindung der Raumgröße).

Viele Grüße, Markus

[Cpt. Baseballbatboy]

Moin,

Wenn man nun bedenkt, dass ein Raum ein Ruhepegel von ca. 40dB hat, muss man nun über das gesamte Frequenzspektrum mit mindestens 100dB anregen. Jedoch benötigt man aus den verschiedensten Gründen Reserven, so dass man mit mindestens 120dB, besser 130dB anregen muss. Man kann sich nun vorstellen, dass das äußerst schwierig ist, das zu erreichen. Also hat die Norm festgelegt, dass man die Punkte -5dB und -35dB heranzieht und dann das Ergebnis einfach verdoppelt, da das Abklingen in der Regel relativ linear verläuft. Es gibt zwar sonderbare Räume, in denen die Linearität nicht so sehr gegeben ist, allerdings sind dann die Ungenauigkeiten relativ gering, so dass man die vernachlässigen kann. Diese Nachhallzeit nennt man RT-60.

die Norm heißt übrigens ISO 3382, die DIN EN ISO 3382 ist die deutsche Version; die DIN EN 3382 (!) heißt "Luft- und Raumfahrt; Sicherungsringe, axial in Bohrungen montierbar, aus Stahl, phosphatiert" und trifft glaube ich nicht den Zweck; mir ist es mal passiert, dass ich ISO und IEC verwechselt hatte - Nummer war gleich - und plötzlich was aus der Wasserversorgung vor mir hatte. Inzwischen gibt es eine neue Version: DIN EN ISO 3382:2008, bestehend aus zwei Teilen. Einmal Aufführungsräume (Teil 1) und einmal "gewöhnliche Räume" (Teil 2). Aus irgendeinem Grund hatte ich die noch nicht, obwohl es die Originalfassung doch schon seit 2006 gibt. Da hat das Update-Benachrichtigungs-System mal wieder hervorragend funktioniert.

Die Norm beschreibt im übrigen T₂₀ und T₃₀, die so wie beschrieben berechnet werden, also von -5 dB bis -25 dB bzw. -35 dB. Irgendwo habe ich auch mal die T₁₀ gesehen, aber die ist, glaube ich, nicht normiert.

Die eine Methode ist recht simpel. Man erzeugt einen sehr lauten Dirac-Impuls, beispielsweise einen Schuss aus einer Pistole, und misst einfach die Zeit, die vergeht, bis der Ton 60 oder halt von -5 bis -35 dB abgenommen hat und hat die Nachhallzeit. Diese Methode ist aber relativ ungenau und deshalb mehrfach wiederholt werden und dann gemittelt werden. Außerdem sagt die DIN Norm ausdrücklich, dass dieses Verfahren nicht empfohlen wird und nur für überschlägige Messungen genutzt werden sollte. Alternativ gibt es die Möglichkeit, die Nachhallzeit aus der Impulsantwort des Raumes zu errechnen. Moderne Computerprogramme nutzen in der Regel die letztere Variante.

Du beschreibst hier nur das Verfahren der integrierten Impulsantwort bzw. wie die Impulsantwort gewonnen wird. Dazu gab es tatsächlich die alte Methode mit Pistolenknall oder platzendem Ballon. Heutzutage nimmt man lieber determiniertes Rauschen oder Sweeps (besonders letztere, in logarithmischer Form, erreichen die höchste SNR).

Eine andere Möglichkeit ist das Verfahren des abgeschalteten Rauschens. Dazu wird Rauschen in Terzbandbreite (oder Oktavbandbreite, ist nach Norm auch OK) abgespielt bis man den eingeschwungenen Zustand erreicht hat (bzw. eine gute Näherung dahin) und dann abgeschaltet. Aus der Abklingkurve kann man dann die Nachhallzeit bestimmen.

Wir sind uns doch einig, daß wir hier über akustisch kleine Räume reden, in denen Lautsprecher Musik wiedergeben? Und in denen ist der Hörer nach Toole "Loudspeakers and rooms for sound reproduction - a scientific review" in einem Schallfeld, das aus Direktschall, einigen starken (sprich frühen) Relexionen und einem stark verminderten Nachhallfeld. Und genau deswegen sei RT kein aussagekräftiger Parameter.

Es gibt die DIN EN 61305-5 Beiblatt 1 "Hi-Fi-Geräte und -Anlagen für den Heimgebrauch - Verfahren zur Messung und Angabe der Leistungskennwerte - Teil 5: Lautsprecher - Beiblatt 1: Hörprüfungen für Lautsprecher - Einzelprüfverfahren und Paarvergleich". Dort werden Hörprüfungen von Lautsprecher für den Heimgebrauch beschrieben. Der Hörraum wird folgendermaßen definiert:

- Volumen 60 m³ - 100 m³
- Deckenhöhe 2,50 m - 3,0 m
- Verhältnis Länge zu Breite > 1:1, aber kleiner gleich 2:1
- Nachhallzeit im Bass 400 ms bis 1000 ms, darüber leicht fallend bis 200 ms bis 400 ms bei 10 kHz, darf sich innerhalb einer Oktave nicht mehr als 10 % (mag auch 20 % sein, hab ich grad nicht im Kopf) ändern
- wohnraumähnliche Möblierung

Das wars. Auf meinen Einwand, dass auch größere oder kleinere Räume diese Nachhallzeit erfüllen können, bekam ich vom Gremium zu hören, dass sich ja dann das Verhältnis aus Direkt- und Diffusschall anders verhalte. Die angegebene Raumgröße soll ein normales Wohnzimmer wiedergeben. Vollkommen richtig. Aber warum wird das dann nicht gemessen? In der ISO 3382 wird doch sogar auf weitere, raumakustische Parameter hingewiesen. Warum misst man nicht die Early Reflections? Oder EDT? Oder etc.? Das würde Sinn machen, anstatt sich auf blödsinnige architektonische Spitzfindigkeiten zu versteifen.

Normengremien. Eine Welt für sich.

Cpt.