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Inhaltsverzeichnis

Einleitung

Teil 1: Akustikmaßnahmen

1.1 Diffusioren und Absorber
1.2 Mitten- und Hochtonabsorber
1.3 Feste Mineralwolle
1.4 Bassfallen - Überblick
1.5 Bassfallen aus fester Mineralwolle
1.6 Optimierung des Wandabstands
1.7 Bessere Bassfallen
So gut wie es geht?

Teil 2: Raumgestaltung und -aufteilung

2.1 Raumgröße und -Form
2.2 Symmetrie im Raum
2.3 Live oder tot - was ist wo besser?
2.4 Lärmbekämpfung
2.5 Weitere Ressourcen

Anhang: Das Schaffen einer reflexionsfreien Zone
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Der Autor beschreibt sich selbst folgendermaßen:

Ethan Winer ist ein reformierter Rock'n'Roll-Gittarist, der 1992 im zarten Alter von 43 Jahren sein erfolgreiches Software-Unternehmen verkaufte, um sich des Cellos anzunehmen. Ethan hat zu verschiedenen Zeiten als Studiomusiker, Programmierer, Toningenieur, Komponist/Arrangeur, technischer Redakteur und Hochschuldozent gearbeitet. Er hat mehr als 70 Artikel in Computer- und Audiozeitschriften veröffentlicht unter anderem in Mix, PC Magazine, EQ, Electronic Musician, Audio Media, Computer Language, Microsoft Systems Journal, IBM Exchange, Strings, Keyboard, Programmers Journal, The Strad, Pro Sound News, prorec.com, Recording und Sound On Sound. Er ist nun Leiter von RealTraps, einem Hersteller von Raumakustiklösungen und moderiert das EQ Magazine Acoustics Forum auf der MusicPlayer Webseite.

Ethan hat außerdem zwei bekannte Master Class Videos mit dem renommiert Cellisten Bernard Greenhouse produziert, ferner fünf CDs für Music Minus One inklusive einer Aufnahme seines eigenen Cello-Konzerts. Neben Schreiben und Aufnahme vieler Popsongs hat Ethan drei Stücke für komplettes Orchester komponiert, die alle aufgeführt worden sind. Er lebt in New Milford,  Connecticut mit seiner Frau Elli und der Katze Bear und spielt als erster Cellist im Danbury Symphony Orchester und im Danbury Community Orchester. Man kann mehr über Ethans musikalische Taten auf seiner Webseite finden, unter Musik und Artikel.

Der Original-Artikel findet sich hier.


Hinweise zur Übersetzung:

• Dies ist keine komplette Übersetzung.
  [...] signalisiert, dass etwas weg gelassen wurde. Das betrifft Bereiche, die für Leser hier nicht sonderlich relevant sind, da sie ausschließlich von Aufnahmestudios handeln, oder speziell amerikanische Umstände voraussetzen.
  <<,>> signalisiert, dass es sich um einen Anhang handelt, der noch nicht übersetzt wurde.
• Da ich kein Übersetzungs-Profi bin, ergibt sich teilweise etwas holpriges Deutsch. Falls man über eine merkwürdige Formulierung stolpert, bitte ich um Hinweis (ggf. mit Verbesserungsidee).
• Dank geht an die Mitglieder dieses Forums, die beim Übersetzen geholfen haben, u.a. HausL, paschulke2, iceman, terrine, markus und an Ethan für die Erlaubnis den Artikel hier reinzustellen

Viel Spaß!

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EINLEITUNG [Inhalt]

Erfreulicherweise interessieren sich immer mehr Menschen für Akustikmaßnahmen. Noch vor fünf Jahren konnte man selten Zeitschriftartikel oder Newsgroup Beiträge über Akustik, Bassfallen, Diffusoren, Raummoden oder ähnliches lesen. Heute sind solche Diskussionen weit verbreitet. Und das sollten sie auch, denn die Akustik eines Aufnahme- oder Hörraums hat einen größeren Einfluss als wohl alles andere!

Heutzutage sind alle Geräte ausreichend neutral über die wichtigsten Bereiche des hörbaren Spektrums. Verzerrung, abgesehen von Lautsprechern und Mikrofonen, ist niedrig genug, um folgenlos zu bleiben und Rauschen - ein großes Problem von analogen Kassettenrekordern - ist nun quasi irrelevant, dank der modernen digitalen Aufnahmetechniken. Angesichts der gegenwärtig hohen Qualität schon von semiprofessionellen Geräten liegt die wahre Herausforderung heutzutage defakto in der Fähigkeit des Tonmeisters und in der Qualität der Räume für Aufnahme oder Abmischung.

Was ist der Sinn, einen Mikro-Vorverstärker zu kaufen, der von Gleichspannung bis hin zu Mikrowellen neutral ist, wenn die Akustik in deinem Abhörraum Gipfel und Löcher von bis zu 20 dB über den kompletten Bassbereich hervorruft? Wie wichtig sind Jitter-Artefakte 110 dB unter dem Musikpegel wenn stehende Wellen ein tiefes Loch bei 80 Hz reißen, genau dort, wo man sein Mikro für den Akustikbass platziert hat? Ganz klar, Frequenzgangschwankungen dieser Größenordnung sind ein enormes Problem, trotzdem leiden die meisten Studios und Abhörräume daran. Schlimmer noch, viele Studiobesitzer wissen nicht, dass ihre Räume so einen Einfluss haben! Ohne zu wissen, wie die Musik wirklich klingt, ist es schwierig, ein hochwertiges Produkt zu erzeugen und noch schwieriger, Mixe zu erzeugen, die auch außerhalb des Abhörraums noch genauso klingen.

Dieser Artikel beschreibt die Grundprinzipien von Akustikmaßnahmen. Ein Teil des Materials stammt von meinen Bauplänen für Bassfallen, die im Electronic Musician Magazin veröffentlicht wurden, einiges stammt von der Webseite meines Unternehmens und einiges stammt von meinen Beiträgen in Akustik-Newsgroups. Der Großteil aber ist neues Material, das nirgendwo sonst auftaucht. Ich habe diese Informationen hier gebündelt, um eine einzelne, umfassende Quelle zu haben, die frei ist von kommerziellen Referenzen. Mein Ziel ist es, umfassende, akkurate und gleichzeitig leicht verständliche Ratschläge zu geben, durch einfache Erklärungen anstelle von Mathematik und Formeln. Obwohl viele Bücher zum Thema Aufnahme- und Abhörstudioakustik erhältlich sind, sind die die meisten guten zu technisch als dass der interessierte Laie sie problemlos verstehen könnte. Außerdem wäre es nötig, mehrere Bücher zu kaufen und zu lesen, um einige relevante Themen von jedem zu lernen.

Bitte versteht, dass ich keinen Abschluss in Akustik oder Studioarchitektur besitze. Aber ich bin sehr erfahren in Akustikmaßnahmen, speziell Bassfallen. Die Empfehlungen, die hier beschrieben werden, sind das Resultat meiner persönlichen Erfahrungen und sollten nicht als das letzte Wort verstanden werden. Obwohl dieser Artikel im Wesentlichen für Toningenieure und Homerecordler gedacht ist, gelten die Informationen genauso für Heimkinos, kleine Kirchen, Auditorien und andere Räume, in denen hochqualitative Reproduktion von Klang oder Musik erforderlich ist.

[...]
[Inhalt]

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TEIL 1: AKUSTIKMASSNAHMEN [Inhalt]

Akustikmaßnahmen haben vier wesentliche Ziele:
1) Verhindern, dass stehende Wellen und akustische Interferenz den Frequenzgang von Aufnahme- oder Hörraum beeinflussen.
2) Reduzierung von modalem Nachklingen in kleinen Räumen und das Verringern der Nachhallzeit in größeren Studios, Kirchen und Auditorien.
3) Absorption oder Diffusion von Raumschall, um Nachklingen und Flatterechos zu vermeiden, sowie die Stereoabbildung zu erhöhen
4) Verhindern, dass Schall in oder aus einem Raum gelangt, z.B. um die Nachbarn zu schonen oder zu vermeiden, dass Lärm von außerhalb auf einer Aufnahme landet.

Die Akustikmaßnahmen, um die es hier gehen soll, befassen sich nur mit der Kontrolle der Klangqualität in einem Raum. Es geht nicht um die Verhinderung der Schallübertragung zwischen Räumen. Schallübertragung und austretender Schall werden durch Konstruktionsmaßnahmen verhindert: Durch dicke Wände und durch Isolation der Baustruktur - meist durch entkoppelte Wände und durch ein Aufhängen der Deckenstruktur an Schwingungsdämpfern. Themen der Schallisolierung liegen jenseits des Fokus dieses Artikels. Um mehr zu lernen über Isolierung und notwendigen Konstruktionsmethoden, empfehle ich Home Recording Studio: Build it like the Pros von Rod Gervais

Gute Akustikmaßnahmen können einen schlecht klingenden Raum mit schwacher Definition in den Mitten und unregelmäßiger Basswiedergabe in einen Raum verwandeln, der klar und straff klingt und in dem man gerne arbeitet oder hört. Ohne Akustikmaßnahmen ist es schwierig zu hören, was man macht und daher bedeutet es mehr Arbeit, einen guten Mix zu erstellen. In einem Heimkino sorgt eine schlechte Akustik für weniger klaren Klang, der schwieriger zu lokalisieren ist, mit einem unebenen Frequenzverlauf. Selbst wenn man Tausende in die akkuratesten Lautsprecher und weitere Geräte steckt, wird der tatsächliche Frequenzgang, den man in einem unbehandelten Raum realisiert, durchaus in einem Bereich von 30 dB oder mehr schwanken.

Es gibt zwei grundsätzliche Arten von Akustikmaßnahmen - Absorber und Diffusoren. Außerdem gibt es zwei Arten von Absorbern. Die einen kontrollieren mittel- und hochfrequente Reflexionen, die anderen sind Bassfallen. Diese sind hauptsächlich für tiefe Frequenzen gedacht. Alle drei Arten sind meist gefordert, bevor ein Raum geeignet für Abmischung oder ernsthaftes Hören ist.

Viele Studiobesitzer pflastern ihre Wände mit Akustikschaum zu in der falschen Annahme, dass das ausreichen würde. Wenn man in solch einem Raum (oder einem mit Eierkartons, Bettlaken, etc.) in die Hände klatscht, hört man schließlich keinen Nachhall und keine Echos mehr. Aber dünne Maßnahmen bewirken nichts, um tieffrequente Reflexionen oder Nachhall zu kontrollieren und Händeklatschen zeigt dies nicht. Kellerstudios oder Wohnzimmer mit Wänden aus Ziegelsteinen oder Beton sind diesem Problem in besonderem Maße ausgesetzt- je massiver die Wände, desto mehr tieffrequente Reflexionen gibt es. Tatsächlich werden sehr tieffrequente Reflexionen schon dann reduziert, wenn man einfach eine Rigipswand vor einer Zementwand errichtet, denn eine Rigipswand, die in Bewegung versetzt wird, absorbiert auch etwas.

[...]
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1.1 DIFFUSOREN UND ABSORBER [Inhalt]

Diffusoren werden benutzt, um repetitive Echos, wie sie in Räumen mit parallelen Wänden und flachen Decken auftreten, zu reduzieren oder eliminieren. Obwohl es unterschiedliche Philosophien gibt, wie viel natürlichen Nachhall Aufnahme- und Hörräume haben sollten, sind sich alle professionellen Studiodesigner darüber einig, dass periodische Reflexionen durch parallele Wände vermieden werden sollten. Daher wird Diffusion oft zusätzlich zur Absorption genutzt, um diese Reflexionen zu bändigen. Derartige Maßnahmen sind allgemein als besser angesehen, als den Raum völlig tot zu dämpfen, indem die Wände komplett mit absorbierendem Material versehen werden. Für mich hat der ideale Hörraum eine Mischung aus reflektierenden und absorbierenden Flächen, wo keine größere Fläche völlig tot oder völlig live klingt. "Tot" und "live" betreffen in diesem Kontext nur mittlere und höhere Frequenzen. Tieffrequente Maßnahmen sind eine völlig anderes Thema und werden separat beschrieben.

Der einfachste Typ Diffusor besteht aus einer oder mehreren Lagen Sperrholz, die in einem leichten Winkel an der Wand angebracht werden, um wiederholte Reflexionen zwischen den beiden gleichen Wänden zu verhindern. Alternativ kann das Sperrholz in eine gekrümmte Form gebogen werden, auch wenn dies schwieriger zu installieren ist. In Wahrheit handelt es sich hierbei eher um einen Deflektor, nicht um einen Diffusor, wie weiter unten genauer beschrieben wird. Nichtsdestotrotz ist ein Deflektor ausreichend, um Flatterechos zwischen parallelen Flächen zu verhindern.

Das folgende Foto zeigt einen gekrümmten Deflektor, den ein Freund und ich in seinem Heimstudio gebaut haben. Er ist gegenüber dem Kontrollraumfenster angebracht und hat genau die gleichen Maße (180 x 90 cm) um die Symmetrie im Raum zu bewahren. Wenn man einen Deflektor dieser Art baut, sollte man sicherstellen, den Hohlraum mit fluffiger Mineralwolle zu füllen, damit er nicht resoniert. Idealerweise sollte die Krümmung stärker sein, sodass die Mitte der Platte mehr Wandabstand hat. Mein Freund hatte schon 1 cm dickes Sperrholz da, also haben wird das benutzt, aber es war sehr schwer zu biegen. Mit 6 mm dickem wäre es leichter biegsam gewesen, so dass wir die Krümmung erhöhen hätten können. [Inhalt]


Foto mit freundl. Genehmigung von Avid Recorders.

Echte Diffusor-Konzepte nutzen eine unregelmäßige Oberfläche mit einem komplexen Muster, um die Schallwellen noch gründlicher zu zerstreuen. Ein weiterer Typ, unten gezeigt, nutzt Kammern mit verschiedenen Tiefen. Es sei angemerkt, dass man mehr als nur ein paar kleine Gebiete behandeln muss, damit Diffusion wirksam ist. Bei parallelen Wänden wird Diffusion, die nur einen Bruchteil der Fläche bedeckt, störende Echos weit weniger gut reduzieren, wie wenn man eine oder beide Wände vollständiger behandelt. [Inhalt]


Foto mit freundl. Genehmigung von Realtraps.


Wie gesagt, die angewinkelten oder gekrümmten Wände, die oben beschrieben wurden, sind Deflektoren, keine Diffusoren. Ein echter Diffusor zerstreut Schallwellen in verschiedene Richtungen in Abhängigkeit von ihrer Frequenz, anstatt einfach alle Wellen in die gleiche Richtung zu schicken. Dies ist ein wichtiger Unterschied, weil eine glatte Oberfläche, egal ob angewinkelt oder gekrümmt, immer noch die dünn/hohl/nasal klingenden Hügel und Löcher im Frequenzgang erzeugt. Der sogenannte Kammfilter-Effekt. Ein echter Diffusor vermeidet direkte Reflexionen vollständig und hat somit einen viel offeneren, transparenteren und natürlicheren Klang als eine gerade oder gekrümmte Oberfläche.
Abgesehen davon, dass sie in einem Abhörraum weniger verfärbend als eine angewinkelte oder gekrümmte Fläche klingen, erfüllen Diffusoren in Aufnahmeräumen einen weiteren nützlichen Zweck: Sie reduzieren Überlagerungen zwischen verschiedenen Instrumenten, die gleichzeitig aufgenommen werden. Während eine angewinkelte Wand den Schall einfach umleitet - möglicherweise zu einem Mikro, das ein anderes Instrument aufnehmen soll - zerstreut der Diffusor den Schall über ein weit größeres Gebiet. Was ein nicht dafür vorgesehenes Mikrofon erreicht, wird im Pegel stark reduziert, da nur ein Teil des Originalsignals ankommt. Der Rest wird im Raum zerstreut. [Inhalt]

Unglücklicherweise sind gute kommerzielle Diffusoren nicht billig. Was gibt es also an Alternativen? Abgesehen von Skyline-Diffusoren, die manchmal aus Plastik gemacht und nicht zu teuer sind, kann man eine Wand entweder völlig tot oder völlig live machen. Für jemanden mit einem knappen Budget kann die einzige Möglichkeit sein, die Rückwand des Abhörraums völlig tot zu machen. Zumindest eliminiert es Flatterechos zwischen Front- und Rückwand, allerdings mit dem Nachteil, dass es dumpf und unnatürlich klingt. Aber es ist besser, als der hohle Kistenklang, den eine flache glatte reflektierende Oberfläche erzeugt. Eine andere Option besteht darin, die Rückwand eines Abhörraums teilweise reflektierend und teilweise absorbierend zu machen. Man kann dies erreichen, indem man erst die Wand ganz tot macht und dann dünne vertikale Holzleisten anbringt, um etwas Schall zurück zu reflektieren. Wenn man die Abstände zwischen den Leisten variiert, vermindert man die Kohärenz der Reflexionen ein wenig, was den Klang verbessert.

Schnelle repetitive Echos - auch Flatterechos genannt - können den Klang im Raum färben und eine Betonung verursachen bei denjenigen Frequenzen, deren Wellenlänge mit dem Abstand zwischen den Wänden korrespondiert. Flatterechos erkennt man oft als "Boing"-Geräusch in einer bestimmten Tonhöhe. Wenn man in einem nackten Raum, einem leeren Treppenhaus oder einem Tunnel in die Hände klatscht, kann man den Ton leicht hören. Wenn der Raum groß ist, wird man eher eine schnelle Abfolge von Echos vernehmen - das "Flattern". Kleine Räume resonieren bei höheren Frequenzen, daher ist es dort wahrscheinlicher, einen bestimmten Ton zu hören, der noch anhält, nachdem der Originalklang geendet hat. Dieser Effekt wird Nachklingen genannt. Abgesehen vom offensichtlich negativen Einfluss der Echos erzeugt Nachklingen eine unangenehme Klangcharakteristik, die Aufnahmen in diesem Raum durchsetzt, ebenso wie alles, was durch Lautsprecher wiedergegeben wird.

Man beachte, dass Echo, Flatterecho und Nachklingen eng verzahnt sind, die Verzögerungsdauer und die Tonhöhe hängen immer direkt vom Abstand zweier gegenüberliegender Flächen ab. In meinem Haus gibt es einen langen Treppenschacht mit einem Wandzwischenabstand von 93 cm. Wenn ich laut in die Hände klatsche, höre ich einen bestimmten Ton, ein Fis, welches ungefähr bei 186 Hz liegt und die halbe Wellenlänge von 186 Hz sind 93 cm. Aber bei größeren Abständen kann es sein, dass man eine höhere Frequenz hört, als aus dem Abstand folgen würde, je nachdem, was für eine Schallquelle die Echos auslöst. Zum Beispiel: Wenn man in die Hände klatscht oder auf andere Weise einen Raum nur bei mittleren Frequenzen anregt, dann können auch nur Resonanzen in diesem Frequenzbereich angeregt werden. Wenn also der Abstand zweier paralleler Wände eine Resonanz bei 50 Hz unterstützt, könnte man z.B. 200 Hz oder 350 Hz hören, wenn man in die Hände klatscht.

Wie Diffusion hilft auch die Mitten- und Höhen-Absorption, Echos und Nachklingen zu reduzieren. Im Gegensatz zu Diffusion reduziert Absorption auch die Nachhallzeit eines Raumes. Dies macht den Klang klarer und lässt einfacher hören, was in der Aufnahme ist, da der Beitrag des Raumes minimiert wird. Wenn man bspw. Abmischungen in einem Raum macht, der zu hallig ist, wird man wahrscheinlich zu wenig elektronischen Hall beigeben, denn was man hört, enthält den Nachhall des eigenen Raums. Wenn der Raum also zu hell klingt aus Mangel an Absorption, werden die Mixe auf anderen Anlagen in anderen Räumen tendenziell zu dumpf klingen. [...] Daher wird Diffusion genutzt, um Flatterecho, Nachklingen und Kammfilter zu vermeiden ohne den natürlichen Hall des Raums zu vermindern.

Tieffrequenz-Absorber (genannt Bassfallen) können verwendet werden, um die tieffrequente Nachhallzeit in einem großen Raum zu reduzieren, aber sie werden häufiger gebraucht, um modales Nachklingen zu vermindern und um den Frequenzgang im Bassbereich zu glätten. Dies gilt besonders für kleine Räume, wo ein unebener Frequenzgang das Hauptproblem ist. Tatsächlich haben kleine Räume im Bassbereich nicht wirklich Nachhall. Vielmehr dominiert das Nachklingen bei den individuellen modalen Frequenzen des Raums. Aber in großen Aufnahmestudios, Kirchen und Auditorien ist die Reduzierung von tieffrequentem Nachhall ein wichtiger Grund für das Einbringen von Bassfallen. [Inhalt]

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1.2 MITTEN- UND HOCHTONABSORBER [Inhalt]

Der effektivste Absorber für mittlere und hohe Frequenzen ist zweifellos feste Mineralwolle. Owens-Corning 703 und 705 oder vergleichbare Produkte von anderen Anbietern sind die absorbierenden Materialien, die üblicherweise von professionellen Stuiodesignern benutzt werden. [A.d.Ü.: Ethan bezieht sich im Folgenden immer auf 703 und 705. Es gibt diese konkreten Produkte in Europa nicht, aber man kann sich vorstellen, dass "703" als Synonym für jede Mineralwolle/Steinwolle mit einer Dichte von ca. 45-50 kg/m³ gemeint ist und "705" für jede mit 90-100 kg/m³. Später im Artikel mehr dazu und auch an anderen Orten im Forum.] Abgesehen davon, dass sie extrem absorbierend sind, sind sie außerdem feuerschutzsicher und können sogar die Ausbreitung von Hitze verzögern, wenn sie direkt an einer Wand angebracht sind. Feste Mineralwolle ist verfügbar in Platten von 60 cm x 120 cm und in Dicken von 3 cm bis 12 cm. Größere Formate sind erhältlich, aber 60 x 120 cm ist geeignet für die meisten Studioanwendungen und kann günstiger verschickt werden. Wie jedes absorbierende Material absorbiert es tiefer, je dicker es ist. Die 703 Mineralwolle absorbiert in 2,5 cm Dicke in brauchbarer Weise bis herab zu 500 Hz. In 5 cm Dicke ist dasselbe Material gleichermaßen absorbierend bis runter zu 250 Hz. Siehe auch den Anhang >>Measuring Absorption<<  für weitere Informationen, wie solche Messungen durchgeführt werden.

Bei gegebener Dicke ist 703 etwa doppelt so absorbierend bei tiefen Frequenzen wie Akustikschaum und es kostet im Allgemeinen weniger. Noch besser für tiefe Frequenzen ist 705-FRK, das bei 125 Hz und darunter weit absorbierender ist als 703. FRK steht für Foil Reinforced Kraft paper (Mit Folie verstärktes Kraftpapier). Dieses ist ähnlich dem Papier aus dem (amerikanische) Einkaufstüten bestehen, beklebt auf einer Seite mit einer dünnen Metallschicht. Das FRK Papier war nicht für akustische Zwecke gedacht, sondern als Dampfbremse für Häuser. Es ist bloß zufällig akustisch günstig. Man bedenke, dass das Papier mittlere und hohe Frequenzen reflektiert, wenn diese Seite zum Raum zeigt; dies kann wünschenswert oder schädlich für einen bestimmen Anwendungszweck sein. 705 gibt es auch ohne diese Beschichtung.

Obwohl 703 und 705 Mineralwolle effektiver als Schaum der gleichen Dicke ist, werden sie üblicherweise in Stoff verpackt aus optischen Gründen und um zu verhindern, dass Fasern in die Luft gelangen. Dies erhöht den Preis und den Aufwand, sie zu bauen und zu installieren. (In der Praxis ist es unwahrscheinlich, dass Partikel in die Luft gelangen, wenn das Material nicht mechanisch belastet wird.) Tabelle 1 zeigt einen Vergleich von 703, 705-FRK mit der Beschichtung auf Raumseite und üblichem Schaum. Man beachte, dass Schaumplatten, die für akustische Zwecke verkauft werden, oft geformt sind, für bessere Optik und um den Schall besser zu absorbieren, der nicht senkrecht auftrifft. Dieses Entfernen von etwas Material reduziert die Effektivität des Schaums bei tiefen Frequenzen. Würde die feste Mineralwolle mit soliden Schaumplatten gleicher Dicke verglichen werden, wäre der Unterschied in tieffrequenter Wirkung wohl geringer. Dann würde allerdings die glatte Oberfläche zu einer geringeren Absorption bei höheren Frequenzen führen. [Inhalt]

Material	125 Hz	250 Hz	500 Hz	1000 Hz	2000 Hz	4000 Hz
Owens-Corning 703	0.17	0.86	1.14	1.07	1.02	0.98
Owens-Corning 705-FRK	0.60	0.50	0.63	0.82	0.45	0.34
Typical sculpted acoustic foam	0.11	0.30	0.30	1.05	0.99	1.00

Tabelle 1: Absorptionskoeffizienten von 703, 705-FRK und einer beliebten Marke Noppenschaumstoff bei verschiedenen Frequenzen. Das Material ist jeweils 5 cm dick und direkt an der Wand befestigt. Diese Daten stammen von den veröffentlichten Informationen der jeweiligen Hersteller.

Es ist nicht schwierig zu verstehen, wieso 705 Mineralwolle bei tiefen Frequenzen so viel mehr absorbiert als üblicher geformter Schaum. Abgesehen davon, dass der geformte Schaum nur ungefähr halb die Masse von solidem Schaum hat, (da Material entfernt wurde, um die Struktur zu erzeugen,) ist die Dichte ein Aspekt. Nach den Versuchsdaten, die von einigen Herstellern von fester Mineralwolle und Steinwolle veröffentlicht wurde, absorbieren die dichteren Varianten mehr bei tiefen Frequenzen. Die folgenden Daten von Johns-Manville für ihre Produktlinie fester Mineralwolle sind ein Beispiel. Akustikschaum hat eine Dichte von weniger als 30 kg/m³ im Gegensatz zu 705 Mineralwolle, die bei über 90 kg/m³ liegt.

Meine eigenen Tests in einem zertifizierten Akustiklabor bestätigen dies. Sie zeigen, dass dichtere Arten fester Mineralwolle unterhalb 125 Hz bis zu 40 Prozent mehr absorbieren als weniger dichte Arten. Später habe ich >>DIESE<< Messreihe im Testlabor meines Unternehmens durchgeführt, die die Beziehung zwischen Dichte und tieffrequenter Wirkung sogar noch zusammenhängender zeigt. Was auch immer der Grund ist, es kann nicht abgestritten werden, dass bei gegebener Plattengröße und - dicke 705-FRK deutlich effektiver bei tiefen Frequenzen ist als üblicher Akustikschaum. Trotzdem ist es wichtig, dass man versteht, dass die Dichte eines Materials nur ein Faktor für seine Wirksamkeit eines Absorbers ist. Offensichtlicherweise wird das Material mehr reflektieren als absorbieren, wenn man die Dichte zu weit erhöht, daher ist es ein Fehler anzunehmen, dass höhere Dichte immer besser ist. Somit müssen Versuchsdaten die Hauptinstanz sein, um die Effektivität eines Produkts zu bewerten. [Inhalt]


Wie die Daten zeigen, absorbieren feste Mineralwollplatten mit 96 kg/m³ Dichte substantiell mehr tiefe
Frequenzen als Platten mit 48 kg/m³ Dichte.

Eine wichtige Methode, die Wirkung jedes absorbierenden Materials im tieffrequenten Bereich zu verbessern, ist es (abgesehen vom Dickermachen), es etwas Abstand von der Wand oder der Decke zu geben. Bei gegebener Dicke senkt ein Vergrößern der Lücke den Frequenzbereich, den es absorbiert. Beispielsweise hat 6 cm dickes 703 direkt an der Wand einen Absorptionskoeffizienten von 0,17 bei 125 Hz. Das gleiche Material hat bei 40 cm Abstand einen Wert von 0,40 - eine fast dreifache Verbesserung. Natürlich wollen wenige Leute soviel Platz in ihrem Raum opfern! Und selbst sehr dickes (10 cm) 705-FRK mit 30 cm Abstand wird die tiefsten Frequenzen nicht so gut absorbieren, wie eine speziell dafür gebaute Bassfalle, die für diesen Zweck optimiert wurde. [Inhalt]

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1.3 FESTE MINERALWOLLE [Inhalt]

Es herrscht ein wenig Konfusion über den Begriff "feste Mineralwolle", da es nicht wirklich fest ist wie ein Stück Holz oder hartes Plastik. Der Begriff fest wird eher benutzt, um Produkte wie 703 von der fluffigen Mineralwolle zu unterschieden, die üblicherweise zur Isolierung von Häusern gebraucht wird. Feste Mineralwolle besteht aus dem gleichen Material wie normale Mineralwolle, aber sie ist gewebt und komprimiert, um die Größe zu vermindern und die Dichte zu erhöhen. Feste Mineralwolle, die 2,5 cm dick ist, enthält etwa die Materialmenge von 8 - 15 cm der normalen Mineralwolle. Das folgende Foto zeigt ein Stück 703 in 2,5 cm Dicke, das ein bisschen geknickt wird. Wie man sehen kann, ist es ausreichend fest, dass es nicht umschlägt ohne Unterstützung (rechte Seite des Fotos), aber nicht so fest, dass es nicht gebogen oder zusammengedrückt werden kann.


Wie man sieht, ist "feste" 703 Mineralwolle nicht sehr fest.

[...]

Bei der Beurteilung von fester Mineralwolle ist es wichtig, die Dichte zu kennen, damit man gleichwertige Produkte vergleichen kann. Owens-Corning 703 besitzt eine Dichte von ca. 45 kg pro Kubikmeter und 705 ca. 90 kg pro Kubikmeter. Somit werden Produkte anderer Hersteller mit ähnlicher Dichte auch ähnliche Charakteristika bei denselben Frequenzen haben. Man beachte, dass manche Unternehmen ihre Produkte Glaswolle oder Steinwolle nennen. Akustisch sind diese aber gleichwertig mit Mineralwolle.

Feste Mineralwolle ist eine tolle Sache und sie lässt sich recht leicht mit einem Teppichmesser schneiden. Allerdings ist es nicht sehr angenehm, damit zu arbeiten, denn die Fasern können die Haut reizen. Wenn man es bearbeitet, sollte man Handschuhe tragen und auch ein Atemschutz ist keine übertriebene Vorsichtsmaßnahme. Der übliche Weg zur Montage von fester Mineralwolle an der Wand ist entweder mit Schrauben für Rigipswände [...] oder bei massiven Wänden das Anbringen von schmalen Holzstreifen an der Wand mittels Konstruktionskleber und das Schrauben der Mineralwolle an das Holz. Da Mineralwolle besser mit Wandabstand wirkt, ergeben Holzstreifen auch dann Sinn, wenn man direkt in die Wand schrauben könnte.

Sobald die Mineralwolle an der Wand ist, kann man einen stoffbespannten Holzrahmen bauen und ihn über die Mineralwolle setzen. Falls das zu aufwändig ist, kann man Stoffstücke schneiden und diese an die Kanten der Holzstreifen tackern. Sogut wie jeder poröse Stoff ist geeignet. [...]

Glänzende, eng gewebte Stoffe sollten vermieden werden, da sie höhere Frequenzen reflektieren. Der Standardtest für Akustikstoff ist es, ihn vor den Mund zu halten und durch zu pusten. Ist dies leicht, wird er Schall in die Mineralwolle durchlassen. Sackleinen und Musselin sind zwei günstige Optionen, aber jeder weiche Stoff wird gehen und auch die Glasfasern sicher an ihrem Platz lassen. [Inhalt]

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1.4 BASSFALLEN - ÜBERBLICK [Inhalt]

Die am weitesten verbreitete Anwendung von Bassfallen in Aufnahme- oder Abhörräumen besteht darin, stehende Wellen und akustische Interferenz zu minimieren, welche den Frequenzgang des Raums im Bassbereich beeinträchtigen. (Siehe den Anhang >>Why They're Called Standing Waves<<) Wie unten aus Abbildung 1 ersichtlich, entsteht akustische Interferenz innerhalb eines Raums, wenn Schallwellen von Boden, Wänden und Decke reflektiert werden und untereinander sowie mit Schallwellen kollidieren, die noch vom Lautsprecher oder einer anderen Schallquelle abgestrahlt werden. Unbehandelt erzeugt dies deutliche Gipfel und Löcher im Frequenzgang, die sich ändern, wenn man sich im Raum bewegt. An der Hörposition könnte man z.B. eine fast völlige Auslöschung bei z.B. 100 Hz haben, während weiter hinten im Raum 100 Hz um 2 dB verstärkt werden und sich dafür 70 Hz teilweise auslöscht.

Abbildung 1: Akustische Interferenz lässt direkte und reflektierte Wellen sich in der Luft vereinigen, was zu Gipfeln und Löchern im Frequenzgang führt.

Hier wird eine positive Wellenfront, die vom Lautsprecher (links) kommt an der Rückwand (rechts) reflektiert und die Reflexion kollidiert mit anderen Wellen, die weiterhin vom Lautspreche rausgesandt werden. In Abhängigkeit von den Raummaßen und der Wellenlänge (Frequenz) der Töne, wird der Luftdruck der reflektierten Wellen entweder zu dem Druck der Wellen, die noch vom Lautsprecher kommen, hinzuaddiert oder davon abgezogen. Darüber hinaus reagieren leider verschiedene Orte im Raum verschieden, mit einer Verstärkung bei manchen Frequenzen und einer Verminderung bei anderen.
Wenn Wellen in Phase zusammen kommen und sich verstärken kann die Pegelerhöhung bis zu 6 dB betragen. Wenn sie sich aber destruktiv ergänzen, kann das Loch im Frequenzgang noch weitaus stärker sein. Pegelreduktionen von 25 dB oder mehr sind üblich in unbehandelten Räumen und fast völlige Auslöschung an manchen Orten und bei manchen Frequenzen ist nichts Ungewöhnliches. Ferner haben die meisten Räume viele Gipfel und Täler über den ganzen Bassbereich, nicht nur bei ein oder zwei Frequenzen. Abbildung 2 zeigt den Frequenzgang des unbehandelten 3 m x 5 m Kontrollraums im Studio eines Freundes. Man beachte die hohe Anzahl der Wellungen und ihre Größenordnung innerhalb von nur einer Oktave! [Inhalt]


Abbildung 2: Dein schlimmster Albtraum? Ja, so ein Frequenzgang ist normal in einem
unbehandelten Raum!

Der Vorgang der Kollision und Interaktion von Schallwellen in der Luft wird akustische Interferenz genannt und er tritt in allen Räumen bei allen tiefen Frequenzen auf - nicht nur bei denjenigen, die Bezug zu den Raummaßen haben. Das einzige, was sich bei verschiedenen Frequenzen unterscheidet, ist wo im Raum die Gipfel und Löcher auftreten. Das Prinzip entspricht dem von Flanger und Phaser Filtern, bloß, dass in diesem Fall das Filtern akustisch in der Luft geschieht.

Der einzige Weg, diese Gipfel und Löcher loszuwerden ist es, die Reflexionen, die sie verursachen zu vermeiden oder zumindest zu vermindern. Dies erreicht man dadurch, dass man absorbierendes Material an Ecken, Kanten, Wänden und anderen Flächen anbringt, sodass die Flächen den Schall nicht zurück in den Raum reflektieren. Eine Vorrichtung, die tiefe Frequenzen absorbiert, nennt man Bassfalle. Obwohl es nicht eingängig scheint, erhöht das Einbringen von Bassfallen in einen Raum im Allgemeinen das Maß an Bass, das Lautsprecher und Musikinstrumente erzeugen. Wenn die durch Reflexionen hervorgerufenen Auslöschungen reduziert werden, ist der deutlichste Effekt eine Erhöhung des Basspegels und ein gleichförmiger werden des Frequenzgangs im tieffrequenten Bereich. Wie in Hörräumen sind Bassfallen auch in Aufnahmeräumen nützlich, aus denselben Gründen: Um die Wiedergabe von Instrumenten neutraler zu machen, die per Mikrofon aufgenommen werden und - in großen Studios - um die Akustik zu verbessern, dadurch, dass die tieffrequente Nachhallzeit verringert wird, was die Musik klarer klingen lässt. [Inhalt]

Tonmeister bemerken die Probleme, die von stehende Wellen und akustischer Interferenz hervorgerufen werden, meist erst, wenn sie feststellen, dass ihre Mixe nicht "portabel" sind oder sich nicht "transportieren" lassen. Das heißt, Songs, die abgestimmt wurden, um im eigenen Abhörraum gut zu klingen, klingen in anderen Räumen nicht mehr gleich. Natürlich sind Variationen durch verschiedene Lautsprecher auch ein Faktor. Aber Bassfrequenzen sind beim Abmischen am schwierigsten zu bewerten, denn akustische Interferenz beeinflusst diese mehr als höhere Frequenzen. Ein anderes Problem ist, dass der Pegel und die tonale Qualität von Bassinstrumenten variiert, wenn man sich im Raum bewegt. Der Klang ist an einem Ort zu dünn, am anderen zu basslastig und wirklich akkurat ist er nirgendwo. Fakt ist, selbst falls man die neueste und teuerste Aufnahmeausrüstung hat, werden die Abmischungen noch leiden, wenn man nicht hören kann, was im unteren Bereich wirklich passiert. Unabhängig von der Problematik der Portabilität ist es sehr schwer, Balance von Bassinstrument und Bassdrum richtig hinzubekommen, wenn akustische Interferenz und modales Nachklingen zusammenwirken und die Klarheit vermindern. Und wenn jeder Ort im Raum einen anderen Bassfrequenzgang hat, gibt es keinen Weg, zu wissen, wie die Musik wirklich klingt.

Viele Leute denken fälschlicherweise, dass die Nutzung von Nahfeldmonitoren Akustikmaßnahmen überflüssig machen kann. In Wahrheit sorgt akustische Intereferenz auch dann für stehende Wellen, wenn kleine Lautsprecher leise spielen - die mangelhafte Frequenzbalance ist genau dieselbe, bloß bei niedrigerem Pegel. Obwohl Reflexionen höherer Frequenzen und Echos proportional abnehmen bei Annäherung an die Lautsprecher, bleibt der verzogene Frequenzgang, der durch Reflexionen im Bassbereich hervorgerufen wird. Genauso hilft es gegen die Probleme einer schlechten Raumakustik nichts, einen Subwoofer dazu zu stellen. Ein Subwoofer kann nützlich sein, um inadäquate Lautsprecher auszugleichen aber nicht die Problem eines unregelmäßigen Frequenzgangs lösen, der durch akustische Interferenz verursacht wird. Tatsächlich verschlimmert ein Subwoofer häufig die Lage, indem er das wahre Problem versteckt.

Ein weiteres Missverständnis besteht in der Annahme, Equalisation könne genutzt werden, um den Effekten von akustischen Problemen zu begegnen. Da aber an jedem Ort im Raum eine andere Lage herrscht, kann kein einzelner EQ überall einen flachen Frequenzgang erzeugen. Über einen kleinen Bereich von 10 cm oder mehr kann der Frequenzverlauf signifikant variieren. Selbst wenn man darauf abzielt, den Verlauf nur dort zu korrigieren, wo man sitzt, gibt es ein größeres Problem: Es ist unmöglich, sehr tiefe Auslöschungen auszugleichen. Wenn akustische Interferenz ein 25 dB Loch bei 60 Hz erzeugt, wird eine solche Verstärkung den möglichen Maximalpegel (headroom) um dasselbe Maß verringern. Solch eine extreme Verstärkung wird auch die tieffrequente Verzerrung der Lautsprecher erhöhen. Und an anderen Orten des Raums, wo 60 Hz sowieso schon zu laut waren, wird das Problem noch weiter verschlimmert. Selbst wenn EQ erfolgreich eine Auslöschung anheben könnten, würde die EQ-Verstärkung elektrisches Nachklingen bei dieser Frequenz erzeugen. Entsprechend wird eine EQ-Senke, die einen Gipfel abzusenkt, nicht das Nachklingen des Gipfels vermindern. EQ kann auch nicht immer bei höheren Frequenzen helfen. Wenn ein Raum nachklingende Töne hat, die anhalten, nachdem die Schallquelle aufgehört hat, kann der EQ das Nachklingen vielleicht etwas leiser machen, aber es wird trotzdem noch vorhanden sein. Nichtsdestotrotz kann EQ, in Maßen eingesetzt, ein wenig helfen, tieffrequente Gipfel zu bändigen, die (nur) von natürlicher Resonanz des Raums erzeugt werden, im Gegensatz zu Gipfeln und Löchern, die von akustischer Interferenz erzeugt werden. [Inhalt]

Ein weiteres Missverständnis ist, dass kleine Räume keine sehr tiefen Frequenzen reproduzieren können, und dass es sich daher gar nicht lohnt, sich um sie zu kümmern. Es ist eine verbreitete (aber falsche) Theorie, dass tiefe Frequenzen Mindest-Raummaße benötigen, um sich zu "entwickeln" und daher in kleinen Räumen überhaupt nicht auftreten. In Wahrheit kann jeder Raum tiefe Frequenzen wiedergeben, solange die die Reflexionen, die akustische Auslöschung erzeugen, verhindert werden. Wenn man Bassfallen installiert, macht man die Wände weniger reflektierend bei tiefen Frequenzen, sodass Schall, der eine Wand oder die Decke trifft, absorbiert wird anstatt reflektiert zu werden. Das Endergebnis ist genau dasselbe, wie wenn die Wand nicht existierte oder oder zumindest weiter weg wäre - alles was zurück kommt, ist stark vermindert aufgrund der Distanz und somit nicht laut genug, um soviel Auslöschung hervorzurufen. Siehe den Anhang >>Big Waves, Small Rooms<< für mehr zu diesem Thema.

Manche Leute mischen mit Kopfhörern ab, um die Effekte des Raums zu vermeiden. Das Problem mit Kopfhörern ist, dass alles zu klar und präsent klingt, was es schwierig macht, die ideale Lautstärke für manche Spuren zu finden. Über Kopfhörer kann Gesang oder ein Soloinstrument sehr klar gehört werden, selbst, wenn es leise ist, daher wird man dazu tendieren, es leiser zu machen als es sein sollte. Außerdem ist es mit Kopfhörern schwierig, die Menge an Hall und Echo abzuschätzen, die elektronisch hinzugefügt werden soll.

Man beachte, dass stehende Wellen und akustische Interferenz auch bei höheren Frequenzen vorkommen, z.B. bei anhaltenden Klarinetten- oder Flötentönen. Man kann den Effekt hören und die Problemfrequenzen und -orte recht einfach identifizieren, indem man Sinustöne (nicht zu laut!) über die Lautsprecher wiedergibt. Dies ist eine gute Methode, um zu bewerten, wie wichtig Bassfallen für einen bestimmtes Studio oder einen bestimmten Abhörraum sind. Spezielle CDs, die verschiedene Töne und rosa Rauschen enthalten, um einen Raum zu testen und zu analysieren sind weit verbreitet. Um das Ausmaß an tieffrequenten Problemen zu bestimmen, spielt man verschiedene Sinustöne einzeln mit den Monitoren ab und geht dann langsam durch den Raum. Es wird deutlich, bei welchen Frequenzen die Gipfel und Täler auftreten und wo sie den meisten Schaden verursachen. Es ergibt keinen Sinn, Frequenzen unterhalb der Grenze zu spielen, die die Lautsprecher noch sauber wiedergeben können - Ich empfehle 60 Hz, 80 Hz, 100 Hz und so weiter bis ca. 200-300 Hz. Falls man einen Computer an die Lautsprecher angeschlossen hat, kann man die NTI Minirator Software herunterladen, die eine Vielzahl an nützlichen Audio-Testsignalen erzeugen kann. [Inhalt]

Abgesehen davon, dass Bassfallen helfen, den tieffrequenten Frequenzgang zu glätten, erfüllen sie einen weiteren Zweck, der genauso wichtig ist: Sie reduzieren das modale Nachklingen, welches bewirkt, dass manche Basstöne länger nachklingen als andere, welches die Klarheit beeinträchtigt. Das folgende ETF "Wasserfall"-Diagramm zeigt das modale Nachklingen in meinem 4,93 m x 3,51 m x 2,44 m großen Testraum. Beide Graphen zeigen nicht nur den Frequenzverlauf (die "Rückwand" des Graphen), sondern auch die Bandbreite jeder Raummode und ihre Abklingdauer. Wie man sehen kann, führt ein Einbringen von Bassfallen sowohl zu einem Senken der Q der modalen Gipfel (d.h. es vergrößert ihre Bandbreite) wie auch zu einem Senken ihrer Abklingdauer. Wenn die Bandbreite der Moden gesenkt wird, stechen einzelne Basstöne im Vergleich zu anderen benachbarten Tönen weniger heraus. Dies löst das Problem, das allgemein als "Ein-Ton-Bass" bekannt ist.

Die andere Veränderung ist die starke Verringerung der Abklingdauer (die "Berge" kommen nach vorne mit der Zeit). Ohne Bassfallen klingen manche Basstöne bis zu einer drittel Sekunde lang aus. Nach Einbringen von Bassfallen ist die Abklingzeit mindestens halbiert, mit Ausnahme der tiefsten Mode, die in diesem Raum bei 35 Hz liegt. Aber selbst bei 35 Hz ist eine wahrnehmbare, wenn auch geringe, Verbesserung an Bandbreite und Abklingdauer festzustellen.


Dieser ETF Graph zeigt, wie Bassfallen das Nachklingen reduzieren, indem sie es verkürzen
und die Q der Resonanzen vermindern.

Man kann generall sagen, dass die meisten Räume so viele Bassfallen brauchen, wie hinein passen und bezahlbar sind. Während es definitv möglich ist, einen ein Raum zu tot bei mittleren und hohen Frequenzen zu machen, kann man wohl nicht zu viel tieffrequente Absorption haben. Die Effektivität von Bassfallen hängt direkt davon ab, welchen Anteil der Gesamtfläche man behandelt, was die Wände, den Boden und die Decke beeinhaltet. Das heißt, 30 Prozent der der Fläche mit Bassfallen zu versehen, vermindert tieffrequente Reflexionen weit mehr als wenn fünf Prozent behandelt werden. Es wäre toll, wenn ein magischer akustischer Staubsauger erfunden würde, der die Wellen aus dem Raum saugen könnte. Leider arbeiten die physikalischen Gestze nicht so. Als ein Minimum empfehle ich Bassfallen in allen Kanten. Für noch bessere Ergebnisse zusätzliche Fallen an den Wänden und optional an der Decke. [Inhalt]

[Ydope]

1.5 BASSFALLEN AUS FESTER MINERALWOLLE [Inhalt]

Es gibt verschiedene Wege eine Bassfalle zu bauen. Der einfachste und günstigste besteht darin, eine große Menge dicke, feste Mineralwolle in großem Abstand von Wand oder Decke zu installieren. Wie oben erwähnt, kann 705-FRK in 10 cm Dicke mit 50 cm Wandabstand ziemlich effektiv sein bei Frequenzen bis unter 125 Hz. Viele Räume haben aber ernste Probleme weit unterhalb dieser Grenze und es ist für die meisten Studiobesitzer und Audiophilen nicht akzeptabel, rundherum 60 cm für dicke Mineralwolle und einen großen Wandabstand zu verlieren. Glücklicherweise gibt es effizientere Bassfallen-Designs, die weitaus weniger Platz brauchen. Studios mit einem knappen Budget können feste Mineralwolle in der Raumkanten anwenden, wie in Abbildung 3a gezeigt und verlieren lediglich etwas Platz in den Kanten. Da sich der Bass am meisten in den Kanten aufbaut, ist dies eine ideale Position für eine Bassfalle.


Abbildung 3a: Eine dicke Platte 705, die quer vor die
Kante montiert ist, wirkt hinab zu recht tiefen Frequenzen.

Abbildung 3a zeigt eine Kante in der Draufsicht (von der Decke nach unten). Wenn die feste Mineralwolle dergestalt in eine Ecke montiert wird, hilft der große Wandabstand, für eine Wirkung bis zu recht tiefen Frequenzen. Für diese Anwendung ist 705-FRK besser als 703, denn das Ziel ist, möglichst effektiv bei tiefen Frequenzen zu absorbieren. Indem man die Beschichtung entweder in den Raum zeigen läst oder in richtung Wand, kann man höhere Frequenzen entweder umleiten oder absorbieren, um den "Live"-Charakter des Raums zu kontrollieren. 705 Mineralwolle in 5 cm Dicke funktioniert gut, aber 10 cm sind noch besser. Man bedenke, dass zwei anliegende 5 cm-Platten das gleiche wie eine 10 cm Platte absorbieren, man kann sie also doppeln, falls nötig. Wenn man den FRK-Typ nimmt, sollte man jedoch die Beschichtung einer der Platten entfernen, sodass nur eine Außenseite beschichtet ist.  [Inhalt]

Abgesehen von den Wand-Wand-Kanten, wie in Abbildung 3a gezeigt, ist es gleichermaßen effektiv, die Mineralwolle in den Decken-Wand-Kanten zu installieren. Bei beiden Kantenarten lässt sich die Mineralwolle installieren, indem man sie an Leisten (2,5 cm x 5 cm) schraubt, die wie oben beschrieben an die Wand geschraubt oder geklebt werden. Die 2,5 cm x 5 cm Enden der Leisten sind als kleine schwarze Rechtecke in Abbildung 3a zu erkennen. Eine sehr günstige Eigenschaft dieses einfachen Bassfallen-Designs ist es, dass der Wandabstand hinter der Mineralwolle kontinuierlich variiert, sodass für einen weiten Frequenzbereich zumindest ein Teil des Materials einen günstigen Abstand hat.

Wenn man 705-FRK direkt an einer Wand anbringt - nicht quer vor einer Kante - erreicht man mehr Bassabsorption, wenn die beschichtete Seite in den Raum zeigt. Dies reflektiert jedoch mittlere und hohe Frequenzen zu einem gewissen Teil. Eine gute Lösung ist es, die Platten abzuwechseln, sodass die Beschichtung jeder zweiten Platte in den Raum zeigt, damit der Raum nicht zu dumpf klingt. Platten mit der Beschichtung richtung Wand sollten an dünne ( ca. 6 mm) Holzleisten montiert werden, damit die Rückseite frei vibrieren kann. Bei Mineralwolle quer vor der Ecke wie in Abbildung 3a, sollte die Beschichtung in den Raum zeigen, um mehr bei tiefen Frequenzen zu absorbieren.

[...]


Abbildung 3b: 705 zwischen Stützbalken, mit Stoff verkleidet.

[...]

Eine anderer, guter und günstiger Weg, eine Bassfalle zu bauen, ist - wenn man viel Platz hat - Pakete mit aufgerollter fluffiger Mineralwolle in die Raumkanten zu platzieren. Diese Pakete sind billig und können gestapelt werden, um sehr große Bereiche zu füllen. Außerdem sind sie leicht zu beschaffen und man man muss sie nicht mal auspacken! Man kann die Pakete einfach in ihrer Originalverpackung aufgerollt lassen und sie in die Raumkanten oder davor legen, wo auch immer sie hinpassen. Bis zur Decke gestapelt bringen sie ein Maximum an Absorption.  [Inhalt]

[Ydope]

1.6 OPTIMIERUNG DES WANDABSTANDS [Inhalt]

Obwohl ein Vergrößern des Wandabstands tatsächlich den absorbierten Frequenzbereich senkt, vermindert es für dünne Platten auch die Absorption bei einigen höheren Bassfrequenzen. Die maximale Absorption für eine gegebene Frequenz ergibt sich, wenn der Wandabstand ein Viertel der Wellenlänge der Frequenz beträgt. Abbildung 4 unten zeigt die Schnelle einer Schallwelle, die am höchsten ist, wenn sie durch die Nulllinie läuft. Wenn sie den höchsten oder tiefsten Punkt des Durchlaufs erreicht, hat die Schnelle ein Minimum und der Druck ein Maximum. Da die Schnelle bei 1/4 Wellenlänge Abstand von einer Begrenzungsfläche am höchsten ist, ist mehr Energie vorhanden, um die Wellen durch das absorbierende Material zu zwingen.


Abbildung 4: Wenn eine Schallwelle in Richtung einer Begren-
zungsfläche wandert, werden Druck und Schnelle an der Be-
grenzungsfläche zurückgesetzt. Daher hat die Welle ein
Schnellemaximum bei 1/4 Wellenlänge Wandabstand. Bei einer
halben Wellenlänge hat die Schnelle ein Minimum. Dann steigt
sie wieder bis 3/4 Wellenlänge. Dieses Muster wiederholt sich
immer wieder.

Der Grund, weswegen ein absorbierendes Material wie Mineralwolle besser mit einem Wandabstand funktioniert, ist, dass die Schallwellen, die es durchqueren, dort eine höhere Geschwindigkeit haben. Wenn eine Welle bei einer Begrenzungsfläche wie einer Wand ankommt, vermindert sich die Geschwindigkeit. Wenn sie letztlich die Wand trifft, ist die Geschwindigkeit Null. Man stelle sich eine Kugel vor, die die Bande eines Billardtisches trifft. Die Kugel könnte auch mit 100 km/h ankommen, aber aber an der exakten Stelle, wo sie die Bande trifft, steht sie still. Ohne Bewegung gibt es keine Energie, die absorbiert werden kann. [Inhalt]

Entsprechend bewirkt Mineralwolle direkt an einer Begrenzungsfläche nichts, da die Luftmoleküle sich dort nicht bewegen. Mit zunehmendem Wandabstand werden die Luftmoleküle schneller. Sie werden gebremst, wenn sie die Mineralwolle durchqueren, was die Schallenergie in Wärme umwandelt und somit absorbiert.


Abbildung 5: Absorptionsmaterial ist bei einem Wandabstand von
1/4 der Wellenlänge einer bestimmten Frequenz am wirksamsten.
Aber ein Abstand, der für eine Frequenz optimal ist, ist nicht
notwendigerweise optimal für alle höheren Frequenzen.

Wie oben aus Abbildung 5, entliehen aus Alton Everests Master Handbook of Acoustics, ersichtlich, ist Absorption bei einen gegebenen Wandabstand bei Vielfachen von 1/4 Wellenlänge maximal - in diesem Fall beginnend bei ca. 250 Hz. Sie sinkt dann, bis ein Wandabstand von 1/2 Wellenlänge erreicht ist. Danach steigt sie wieder, bis ein Wandabstand von 3/4 der Länge der nächsthöheren Frequenz erreicht ist und so weiter. Diese ungleichmäßige Absorption ist am stärksten bei dünnen absorbierenden Materialien und verschwindet zunehmend, wenn das Material dicker gemacht wird. Man kann die Abnahme an Absorption verhindern, indem man entweder dickere feste Mineralwolle nimmt oder den ganzen Abstand mit Material füllt, statt nur eine dünne Schicht mit Abstand
anzubringen. Wenn die gesamte Tiefe gefüllt ist, ist das Material in der Lage, alle Frequenzen zu absorbieren, deren 1/4 Wellenlänge in diesen Bereich fällt. [Inhalt]

Obwohl ich versprochen habe, keine Mathematik zu benutzen, verspreche ich, dass die folgende einfache Formel die einzige Ausnahme ist. Um zu bestimmen, was der ideale Wandabstand für eine gegeben Frequenz ist, müssen wir erst die equivalente Wellenlänge bestimmen:

              Wellenlänge in Metern = 344 / Frequenz

Danach teilt man einfach das Ergebnis durch 4, um den optimalen Wandabstand zu erhalten. Für 100 Hz beträgt die Wellenlänge 344/100 = 3,44 m und 1/4 davon ist etwa 86 cm. Die Zahl 344 ist die ungefähre Geschwindigkeit in Metern pro Sekunde von Schallwellen in Luft bei normaler Zimmertemperatur und Luftfeuchtigkeit.

Für eine gegebene Dicke des absorbierenden Materials ist der optimale Wandabstand gleich der Dicke, denn das vermeidet eine Lücke im absorbierten Frequenzbereich. Wenn man z.B. 10 cm dicke Mineralwolle mit 10 cm Wandabstand installiert, werden höhere Frequenzen, deren 1/4 Wellenlänge in die 10 cm Dicke des Materials fällt, absorbiert unabhängig vom Wandabstand. Und auch für diejenigen Frequenzen, deren 1/4 Wellenlänge zwischen 10 und 20 cm liegt, ist das Material im richtigen Abstand zur Begrenzungsfläche. Dies wird unten in Abbildung 6 gezeigt.


Abbildung 6: Höhere Frequenzen (oben) werden gut
absorbiert, da ihre Schnellemaxima in den Bereich der
Materialdicke fallen. Die tiefe Frequenz unten erzielt nicht
soviel Schnelle, daher wird sie weniger absorbiert.

In der Praxis muss man nicht notwendigerweise Wellenlängen messen und Wandabstände ausrechnen; die ersten Zentimeter bringen den größten Nutzen. Die meisten Leute werden sowieso nicht willens sein, 50 cm oder mehr rundherum im Raum aufzugeben, daher macht man einfach den Abstand so groß wie es machbar ist. Falls man es sich leisten kann, den Abstand komplett mit Material zu füllen, um so besser. Und auch wenn die Schallschnelle bei 1/4 Wellenlänge Abstand am höchsten ist, gibt es bei 1/8 Wellenlänge trotzdem noch eine Menge. Man beachte, dass der Winkel, in dem eine Schallwelle eine Mineralwollplatte trifft, die Platte und den Abstand größer erscheinen lassen kann, als sie sind. Außerdem können tieffrequente Wellen, die eine Absorptionsplatte nicht senkrecht sondern schräg treffen, weniger absorbiert werden, aufgrund eines "Streif"-Effekts [? "grazing" effect]. Die Erklärungen in diesem Abschnitt stellen eine Vereinfachung dar und gelten nur für senkrechten Einfall, was nicht immer gegeben ist.

[...]
[Inhalt]

[Ydope]

1.7 BESSERE BASSFALLEN [Inhalt]

Eine andere Art Bassfalle ist der Helmholtzresonator. Im Gegensatz zu Schaum und Mineralwolle kann ein Helmholtzresonator auf sehr tiefe Frequenzen abgestimmt werden. Dieser Absorbertyp funktioniert nach dem Prinzip des Hohlraumresonators. Das Prinzip gleicht dem, wenn man über die Öffnung einer Glasflasche bläst und sie resoniert. Obwohl das Helmholtzdesign sehr effizient sein kann, ist der Nachteil, dass es nur über einen recht engen Frequenzbereich funktioniert und dass es sehr groß sein muss, um sehr tiefe Frequenzen zu absorbieren. Der Wirkungsbereich kann durch Füllen des Hohlraums mit Mineralwolle erweitert werden oder indem man viele Öffnungen mit verschiedenen Größen einbringt. Ein gebräuchliches Design besteht aus einem Kasten, der mit Mineralwolle gefüllt ist und dessen Frontöffnung mit einer Reihe Holzleisten bedeckt ist, die durch offene Abstände voneinander getrennt sind. Dies nennt man einen Schlitzresonator. Ein weiteres Design besteht auch aus einer mit Mineralwolle gefüllten Kiste, aber mit einer Lochplatte als Front, die viele kleine Löcher enthält. Obwohl ein Helmholtzresonator zweifelslos sehr wirksam sein kann, begrenzt die Tatsache, dass er nur über einen engen Frequenzbereich funktioniert, seinen Nutzen. Er kann zwar auf dominante Resonanzfrequenzen eines bestimmten Raums abgestimmt werden, aber er kann nicht die ganzen anderen tiefen Frequenzen absorbieren. Und breitband Bassabsorption ist notwendig, um die akustische Interferenz zu verhindern, welche den Frequenzgang im gesamten Bassbereich verzerrt.

Eine meiner liebsten Bassfallenvarianten ist der Membranabsorber, der auch Plattenresonator genannt wird, da er eine Frontplatte aus Holz hat. Ein großer Vorteil des Plattenresonators ist, dass er nicht sehr dick sein muss, um sehr tiefe Frequenzen zu absorbieren. Da der Bassbereich vier Oktaven umfasst, sind die meisten Plattenresonatoren konstruiert, um nur über einen Teil des Bassbereichs zu wirken. Daher benötigt man eine Mischung von Absorbertypen, einen für die tieferen Bassbereiche und einen für die höheren. Abgesehen davon, dass tiefe Frequenzen sehr gut absorbiert werden, reflektiert die Vorderseite eines Plattenresonators die höheren Frequenzen. Daher kann man einen Raum ausreichend mit ihnen versehen, um tieffrequenten Problemen zu begegnen, ohne ihn in bei mittleren und hohen Frequenzen zu überdämpfen.

Das Foto unten zeigt acht Plattenresonatoren, die ich für mein Heimstudio gebaut habe. Zwischen den Resonatoren, die weiß angestrichen sind, sieht man 703 Mineralwollabsorber mit brauner Stoffbespannung. Nicht sehen kann man vier weitere Plattenresonatoren in den hinteren Kanten plus vier weitere an den Seitenwänden weiter hinten im Raum. Das Bild zeigt beide Resonatortypen (Tiefbass und höherer Bass), wobei die dünneren Modelle den höheren Bassbereich absorbieren. Da dies ein recht großer Raum für ein Heimstudio ist (5,50 m x 10,40 m), ist eine große Anzahl an Bassfallen nötig, um einen signifikanten Anteil der Oberflächen des Raums abzudecken. Ein kleinerer Raum würde weniger Bassfallen benötigen, um denselben prozentualen Anteil an Begrenzungsflächen abzudecken. [Inhalt]


Dieser Raum hat eine gleichmäßige Mischung von Hochbass- und Tiefbassfallen und die gleiche Anzahl an
Mineralwollabsorbern, um mittlere und höhere Frequenzen zu absorbieren. Weitere Bassfallen sind in
der Rückseite des Raums.

Abbildung 7 unten zeigt einen typischen Plattenresonator im Seitenschnitt. Wenn eine Schallwelle im passenden Frequenzbereich die Frontplatte trifft, beginnt die Platte mitzuschwingen. Da Energie aufgewandt werden muss, um die Platte zu bewegen, wird diese Energie absorbiert, statt in den Raum zurückgegeben zu werden. Die Mineralwolle dämpft dann die Holzplatte, sodass sie nicht weiterschwingt. Könnte die Platte frei schwingen, wäre weniger Energie nötig, um sie in Bewegeung zu halten und somit würde sie weniger absorbieren. Außerdem erzeugt eine Platte, die alleine weiterschwingt, nachdem die Schallquelle gestoppt hat, tatsächlich Schall ähnlich einem Hall und dem weiter oben beschriebenen Nachklingen, und das ist offensichtlicherweise nicht gewünscht!


Abbildung 7: Schall, der die Frontplatte trifft, regt sie
zum Schwingen an. Die Mineralwolle dämpft diese
Schwingung dann.

Ähnlich einem geschlossenen Lautsprecher sind Plattenresonatoren wie dieser luftdicht abgeschlossen und die Mineralwolle wandelt die akustische Energie in Wärme um. Man beachte den Abstand zwischen Mineralwolle und Rückwand, was effektiver ist als sie direkt an die Rückwand zu setzen. Je näher die Wolle der Frontplatte ist, desto effektiver dämpft sie ihre Schwingung. Aber es ist wichtig, dass die Wolle nicht die Platte berührt, denn das würde ihren Bewegungsspielraum einschränken. Damit ein Plattenresonator so effektiv wie möglich absorbieren kann, muss die Platte völlig frei schwingen können, ohne eine andere Einschränkung als die Dämpfung durch die benachbarte Mineralwolle. [Inhalt]

Es gibt einige Gründe, um Plattenresonatoren luftdicht abzuschließen. Wenn es einen Ort gibt, wohin die Luft entweichen kann, - sagen wir z.B. die Naht zwischen Frontplatte und der Seite des Kastens - dann schickt der Membrandruck beim Eintritt in den Kasten die Wellen durch das Leck anstatt in die Mineralwolle. Ein anderer, wichtigerer Grund ist, dass ein Leck den internen Druck entweichen lässt, was die Wellen zurück in den Raum schickt, statt sie zu absorbieren. Man stelle sich einen Plattenresonator als offenes Fenster vor: Wenn man eine Öffnung in eine Außenwand schneidet und die Öffnung mit schwerer Pappe bedeckt, wird die Pappe mittlere und hohe Frequenzen reflektieren und tiefe Frequenzen durchlassen. Diese Frequenzen landen draußen und werden somit nicht in den Raum zurück reflektiert. Ein abgedichteter Plattenresonator ist insofern ähnlich, dass Schall über die Platte in den Kasten gelangt und nicht wieder heraus kommt. Der wichtigste Grund, einen Plattenresonator luftdicht abzuschließen, ist aber, dass die Luft im Inneren als Feder wirkt und ein Leck diesen Effekt vermindert .

Obwohl Mineralwolle Bassfrequenzen am besten aborbiert, wenn sie quer vor eine Kante installiert wird, funktionieren Plattenresonatoren nach einem andern Prinzip, wo der Abstand nicht hilft. Daher ist es bei Plattenresonatoren am Besten, in jede Kante zwei Stück flach an die Wände zu platzieren, denn das ergibt doppelt soviel Oberfläche wie nur ein Resonator quer vor der Kante. Bassfallen aus porösen Materialien wie Schaum und Mineralwolle funktionieren, indem sie den Schall absorbieren, der das Material durchquert. Dieser Bassfallentyp wird Schnelleabsorber genannt, da die Schnelle (Geschwindigkeit) des Schalls die Schallwelle in das absorbierende Material treibt. Ein Plattenresonator funktioniert nach dem umgekehrten Prinzip und heißt Druckabsorber, da der Schalldruck an den Begrenzungsflächen eines Raums am größten ist. Man kann sich einen Plattenresonator als "Stoßdämpfer" für Schallwellen vorstellen. Wenn eine Wellen sich einer Wand annähert, hat sie eine hohe Geschwindigkeit (die Schallgeschwindigkeit) aber keinen Druck. Und wenn sie die Wand trifft, ist keine Geschwindigkeit mehr da, dafür einiges an Druck. Dies ist ähnlich einem Auto, das in einen Baum fährt. Man kann mit 100 km/h - einer hohen Geschwindigkeit - auf den Baum zufahren und in dem Moment wo man den Baum trifft, ist keine Geschwindigkeit mehr da, aber dafür sehr viel Druck! [Inhalt]

SO GUT WIE ES GEHT?

Gut, wieviel Verbesserung kann man nun erwarten, nachdem man Bassfallen installiert hat? Solange man nicht fast alle Wand- und Deckenflächen mit Material bedeckt, das zu 100% absorbierend bei allen Problemfrequenzen ist - was sogut wie unmöglich ist - wird man immer noch eine Abweichung von einem vollkommen flachen Frequenzgang haben. Aber auch mit einer realistischeren Menge an Maßnahmen kann man eine starke Abnahme der Wellung des Frequenzgangs erreichen und auch ihre Bandbreite erhöhen, sodass die Hügel und Täler breiter werden, was sie weniger schädlich macht und weniger wahrscheinlich, dass einzelne Basstöne von ihnen betroffen sind. Man wird wahrscheinlich nach wie vor Hügel und Täler haben, die man messen und durch Tests mittels Sinuswellen identifizieren kann, aber die Musik wird weit besser klingen und die Basspegel werden innerhalb des Raums deutlich weniger schwanken. Der Unterschied des Frequenzgangs eines Raums mit und ohne Plattenresonatoren wird unten in Abblidung 8 gezeigt.


Abbildung 8: Schon besser! Dieser Frequenzgang ist vom gleichen Abhörraum wie in
Abb. 2, aber nach einer Behandlung mit Plattenresonatoren.
[Inhalt]

[Ydope]

TEIL 2: RAUMGESTALTUNG UND -AUFTEILUNG [Inhalt]

Eine der wichtigsten Eigenschaften eines Raums sind seine Moden, das sind die natürlichen Resonanzfrequenzen, die von seiner Länge, Breite und Höhe abhängen. Meistens wird der Raum, den man für ein Studio oder Heimkino nutzt, schon stehen, daher ist die Kenntnis der Moden und anderer fester Eigenschaften des Raums eher von theoretischem Interesse. Warum soll man schließlich die Moden ausrechnen, wenn man sowieso nichts an ihnen ändern kann? Und weil alle Hörräume Maßnahmen bei allen tiefen Frequenzen brauchen, hilft die Kenntnis der Modalfrequenzen nicht einmal bei der Bestimmung der Art der benötigten Bassfallen. Möglicherweise ist man in der glücklichen Lage, einen Hörraum zu bauen und seine Größe und Form im Vorhinein festlegen zu könen. In diesem Fall kann man durch sorgfältige Wahl günstiger Raumdimensionen eine sinnvolle Verbesserung der Qualität der Raumakustik erzielen. Wenn nicht, so gibt es trotzdem einiges was man tun kann, um einen existierenden Raum so gut als möglich zu machen.

2.1 RAUMGRÖSSE und -FORM [Inhalt]

Die Größe und From eines Raum bestimmt seine natürlichen Resonanzen, oft Raummoden genannt. Jeder rechteckige Raum hat drei Gruppen an Primärmoden (Axialmoden), jeweils eine für seine Länge, Breite und Höhe. Bei einem unregelmäßigen Grundriss oder angewinkelten Wänden kann man man den Durchschnitt der Dimensionen nehmen, um eine grobe Einschätzung der Modalfrequenzen zu erhalten. Wenn zum Beispiel eine Seitenwand angewinkelt ist, sodass die Raumbreite an einem Ende 4 m beträgt und am anderen 5 m, kann man 4,5 m als Durchschnitt für die Breite nehmen. Räume mit unregelmäßigen Formen, wie zum Beispiel Nischen, haben mehr als drei Gruppen an Moden und sind schwieriger berechnen.

Im Allgemeinen sind größere Räume akustisch günstiger als kleinere, denn die Moden liegen näher beisammen, was insgesamt zu einem flacheren Frequenzgang führt. Akustikexperten empfehlen für einen Raum, in dem Musik in hoher Qualität wiedergegeben werden soll, einen Mindestwert von 70 Kubikmeter Raumvolumen. Abbildung 9 unten zeigt die Moden für eine einzelne Raumdimension- sagen wir für die Länge - zwei verschiedener Räume. Hier hat der größere Raum (oben) eine Länge von 8,50 m, somit beträgt die Fundamentalmode, die bei der Hälfte der Wellenlänge auftritt, 20 Hz. Höhere Moden, vergleichbar den Harmonischen eines Tons, den ein Musikinstrument erzeugt, folgen in Abständen von je 20 Hz. Obwohl dies viele kleine Resonanzhügel erzeugt, liegen die Gipfel nah beisammen, somit ist der durchschnittliche Frequenzgang recht flach. Und dort, wo ein Hügel abfällt, wächst der nächste Hügel und hilft, auszugleichen und die Lücke zu füllen. (Man beachte, dass die Abbildungen 9 und 10 nur Annäherungen darstellen, da sie in einem Graphikprogramm gezeichnet wurden. Die Form von Hügeln und Tälern ist daher nicht ganz akkurat.)


Abbildung 9: In einem großen Raum (oben) liegen die Resonanzgipfel der Moden enger zusammen
als die in einem kleinen Raum (unten). Diese höhere Dichte führt zu einem insgesamt glatteren
Frequenzgang.

Man betrachte nun die Längsmoden des kleineren Raums in Abbildung 9 (unten). Hier liegt der erste Gipfel bei 60 Hz, was einer halben Wellenlänge von ca. 2,90 m entspricht. Die höheren Moden folgen somit in Intervallen von 60 Hz, was den Gesamtfrequenzgang weniger gleichförmig macht, da zwischen den Gipfeln jeweils ein breiterer Frequenzbereich abgeschwächt wird, und das auch noch stärker. [Inhalt]

Ein weiterer wichtiger Faktor in der Gestaltung von Studios und Hörräumen ist das Verhältnis zwischen Länge, Breite und Höhe. Die schlechteste Form ist ein Würfel, wo alle drei Dimensionen gleich sind. Ein Würfel hat die geringste Anzahl an Hügeln und somit auch den größten Abstand zwischen den Gipfeln, denn alle drei Raumdimensionen resonieren bei denselben Frequenzen. In einem idealen Raum wird jede Raumdimension Hügel bei anderen Frequenzen beitragen und damit insgesamt mehr Hügel erzeugen, die einen kleineren Abstand zueinander haben. Dies ist unten in Abbildung 10 dargestellt.


Abbildung 10: Die Moden in einem Raum mit idealen Verhältnissen ergeben einen insgesamt
ausgeglicheneren Verlauf als in einem Raum mit schlechten Verhältnissen. Wenn die Raum-
proportionen ungünstig sind, liegen manche der natürlichen Resonanzen weit auseinander,
während andere eng zusammenfallen.

Unausgewogene Abstände zwischen den Moden führen nicht nur dazu, dass der Gesamtfrequenzgang weniger ausgeglichen ist, sie können auch einen Ton eines Bassinstruments lauter als benachbarte Töne machen. Dies ist weit schlechter, als eine gemäßigtere Kurve zu haben, die durch viele Zwischenhügel erzeugt wurde, die - auch wenn sie nicht flach ist -, einen weiteren Bereich an Tönen umfasst. Das Prinzip ist ähnlich, wie wann man EQ einsetzt, um die Präsenz der Mitten in einer Aufnahme zu erhöhen: Eine breite Anhebung klingt immer natürlicher als eine schmale. [...] Man beachte, dass Moden nicht nur Hügel im Frequenzgang erzeugen, sondern auch bestimmen, bei welchen Frequenzen der natürliche Hall des Raums am stärksten ausgeprägt ist. Es ist besser, wenn der Hall über das Spektrum gleichmäßig ist, als wenn er einige dominante Frequenzen betrifft, denn das färbt den Klang unnatürlich. Aus all diesen Gründen sollte ein Raum verschiedene, unabhängige Dimensionen in Länge, Breite und Höhe haben. Wenn alle drei Dimensionen gleich sind - der schlechteste Fall - erhält man nur wenige Resonanzgipfel bei der Fundamentalfrequenz und ihren Harmonischen mit großem Zwischenabständen. Bei verschiedenen Raumdimensionen erhält man dagegen mehr Gipfel bei mehr Zwischenfrequenzen, was insgesamt einen flacheren Frequenzgang ergibt. [Inhalt]

Es gibt einige "ideale" Verhältnisse von Raumhöhe, -breite und länge, die laut professionellen Studiodesignern wenn möglich verwendet werden sollten. Drei dieser Verhältnisse, die von L.W. Sepmeyer entwickelt wurden, zeigt Tabelle 2.

Höhe	Breite	Länge
1.00	1.14	1.39
1.00	1.28	1.54
1.00	1.60	2.33

Tabelle  2: Der ideale Raum hat ein Verhältnis von Höhe:Breite:Länge ähnlich zu einem von diesen.

Es gibt weitere gute Verhältnisse, aber die oben gezeigten sind diejenigen, die ich am häufigsten erwähnt sehe. Man beachte, dass, wenn eine Raum eine abgehängte Decke hat, alles was mit tiefen Frequenzen zu tun hat, sich auf die massive Fläche der eigentlichen Decke bezieht. Entsprechend ist die wahre Höhe in einem Keller mit sichtbaren Deckenbalken der Abstand zum Boden des oberen Stockwerks und nicht zur Unterseite der Balken.

Nichtsdestoweniger: Die Bedeutung der Raummoden wird oft übertrieben. Man sollte vermeiden, dass die Breite gleich der Länge ist oder ein direktes Vielfaches von ihr wie 3 m zu 6 m. Aber die Moden beschreiben nur, wo die Resonazen am schlimmsten sein werden. Unabhängig von Raumgröße und -maßen, entstehen stehende Wellen und akustische Interferenz bei allen tiefen Frequenzen. Somit braucht man trotzdem Bassfallen, die den ganzen Bereich abdecken, nicht nur die modalen Frequenzen. Was akustische Interferenz angeht, ist das einzige, was sich mit verschiedenen Raummaßen ändert, die Tatsache wo im Raum die Hügel und Täler jeder tiefen Frequenz auftreten.

Es gibt viele kostenlose und webbasierte Raummodenrechner, aber diejenigen, die ich gesehen habe, erzeugen lediglich eine Tabelle der Moden, sodass man sie trotzdem noch per Hand auf Logarithmuspapier übertragen muss, um eine Ahnung zu erhalten, wie eng sie zusammenliegen. Hier ist ein Link zu ModeCalc (nur 57 KB), einem Raummodenrechner, der unter DOS und Windows läuft. Er zeichnet die ersten zehn Axialmoden, sodass man sehen kann, wie die Moden verteilt sind und wie sie sich zueinander verhalten. Die Moden sind für jede Dimension in einer anderen Farbe dargestellt und wenn zwei oder mehr Moden nahe derselben Frequenz auftreten, werden die doppelten auf einer eigenen Linie gezeigt, damit sie einander nicht verdecken. Das Programm ist leicht zu benutzen und mit der F1-Taste erhält man vollständige Anweisungen und Erklärungen, wie die Ergebnisse zu interpretieren sind. Da diese Erklärungen zusätzliche Informationen über Raummoden enthalten, sind sie unten im Anhang >>Room Modes and ModeCalc<< abgedruckt. [Inhalt]

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2.2 SYMMETRIE IM RAUM [Inhalt]

Sofern man nicht in mono aufnehmen und abmischen möchte, ist Symmetrie von Raum und Lautsprecheraufstellung sehr wichtig. Wenn die beiden Lautsprecher nicht symmetrisch im Raum stehen, werden sie unterschiedliche Frequenzgänge haben und die Stereoabbildung wird unausgeglichen sein. In einem Raum, der länger als breit ist, ist es besser, die Lautsprecher an der kürzeren Wand aufzustellen, sodass sie in Längsrichtung in den Raum schallen, wie in Abbildung 11 unten links gezeigt. Dadurch ist man weiter von der Rückwand entfernt, wo tieffrequente Gipfel und Löcher am gravierendsten sind.


Abbildung 11: Symmetrie ist wichtig! In einem typischen Stereo-Abmischraum haben die Lautsprecher
identischen Abstand zu Wänden und Raumkanten und formen ein gleichseitiges Dreieck mit der
Abhörposition. Die linke Anordnung ist besser als die rechte, denn sie ist symmetrischer im Raum.
Die rechte Variante leidet außerdem an einem Fokussierungseffekt durch die Wand-Wand-Kante
hinter dem Hörplatz.

Neben symmetrischer Lautsprecheraufstellung sollte man auch Mischpult und Stuhl so aufstellen, dass die Ohren gleichen Abstand zu den Lautsprechern haben. Entsprechend sollten akustische Maßnahmen - ob Absorption oder Diffusion - auf beiden Seiten gleich angewandt werden. In vielen Heimstudios ist es nicht möglich, eine komplett symmetrische Konfiguration zu erzielen, aber man sollte diesem Ideal so nah als möglich kommen. Insbesondere im vorderen Bereich des Raums, wo frühe Reflexionen von Seitenwänden, Boden und Decke die Ohren erreichen, falls sie nicht mit Absorptionsmaterial versehen sind. Was im hinteren Bereich des Raums passiert, ist wohl weniger wichtig. [Inhalt]

Obwohl die Beispielräume, die oben in Abbildung 11 gezeigt werden, rechteckig sind, bevorzuge ich angewinkelte Wände und eine angewinkelte Decke, denn dies sorgt für Deflektion, was Flatterechos und Nachklingen reduziert. Manche Leute argumentieren, dass parallele Wände besser wären, weil man die Raummoden besser vorhersagen kann und die unvermeidlichen Flatterechos dann mit Absorption behandeln kann. Aber wie schon erläutert, ist die bloße Kenntnis der Moden nicht sonderlich wertvoll und mit angewinkelten Wänden kann man die durchschnittlichen Dimensionen den idealen Verhältnissen anpassen. Außerdem bekommt man den Raum, wenn er parallele Wände hat, die mit Absorptionsmaterial behandelt werden müssen, um Echos und Klingen zu vermeiden, vielleicht nicht so "live" wie man ihn gerne hätte. Siehe den Anhang Das Schaffen einer refelxionsfreien Zone für weitere Informationen zu diesem Thema.

Eine gewölbte Decke ist besser als eine flache, denn sie verhindert Echos und Klingen, das auftritt, wenn Boden und Decke parallel sind. Aber eine Wölbung erzeugt einen Bündelungseffekt so wie eine Satellitenschüssel, was ungünstig ist. Aus diesem Grund ist es eine gute Idee, Absorption oder Diffusion unter dem gewölbten Bereich anzubringen, wie im Foto unten gezeigt.


Diese MiniTraps (kommerzielle Absorber) wurden unter der gewölbten
Decke im Heimstudio des Autors installiert, um zu verhindern,
dass Raumschall in das Gebiet unterhalb des Scheitels gebündelt
wird.

Ein etwas kontroverser Aspekt des Designs von Abhörräumen ist ein Wandeinbau der Hauptlautsprecher. Die meisten Heimstudiobesitzer stellen ihre Lautsprecher einfach auf Ständer oder auf das Mischpult und lassen sie dort. Viele professionelle Studios bauen sie aber in die Frontwand ein, sodass das Gehäuse mit der Frontwand abschließt. Es gibt wissenschaftliche Gründe für den Wandeinbau, aber manche Toningenieure sagen, es sei nicht nötig oder dass es schlechtere Resultate erziele. Diejenigen, die den Einbau bevorzugen, weisen darauf hin, dass es Reflexionen reduziert, die Speaker Boundary Interference (Lautsprecher-Begrenzungsfläche-Interferenz) oder SBIR gennant werden, welche Hügel und Löcher im Bassfrequenzgang hervorrufen. Wenn ein Lautsprecher frei im Raum steht, werden tiefe Frequenzen aus der Rückseite des Gehäuses an der Wand hinter ihnen abprallen und letztlich mit dem Direktschall aus der Vorderseite des Laurtsprechers kollidieren. (Auch wenn es nicht offensichtlich scheinen mag, verlassen tiefe Frequenzen ein Lautsprechergehäuse in alle Richtungen.) Die Befürworter behaupten außerdem, dass Wandeinbau die Stereoabbildung verbessere, durch Verminderung von mittleren und hochfrequenten Reflexionen. [Inhalt]

Ich bin eher auf der Seite derer, die Wandeinbau bevorzugen, aber ich respektiere auch die Meinung derjenigen, die das anders sehen. Was niemand bestreiten wird, ist, dass ein Wandeinbau deutlich mehr Aufwand erfordert! Wenn man einen Wandeinbau nutzen möchte, muss man bedenken, dass die Lautsprecher in die tatsächliche Wand eingebaut werden müssen. Man kann nicht einfach eine leichtgewichtige Fassade um die Vorderseite der Lautsprecher bauen und dieselben Ergebnisse erwarten. [Inhalt]

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2.3 LIVE ODER TOT – WAS IST WO BESSER? [Inhalt]

Wer jemals Bilder eines hochklassigen Studios gesehen hat, wird bemerkt haben, dass der Studioboden fast immer aus einem reflektierenden Material wie Holz oder Linoleum besteht. Ein harter Boden gibt einen angenehmen Klag, wenn man Schlagzeug, Gitarrenverstärker und akustische Instrumente aufnimmt. Ebenso haben Bühnen und Bandräume immer eine reflektierende Bodenfläche. Wie schon erwähnt, bezieht sich "live" in diesem Kontext nur auf mittlere und hohe Frequenzen. Wenn man in seinem Wohnzimmer aufnimmt und die bessere Hälfte möchte nicht auf Teppich verzichten, kann man sich eine ca. 3 qm große Spanplatte besorgen und für Aufnahmen auf den Teppich legen. Für einfachere Lagerung kann sie halbiert werden und im Bedarfsfall können die beiden Hälften aneinander auf den Boden gelegt werden.

Abhörräume haben oftmals Teppich, manchmal Holzboden und oft eine Kombination von beiden. Decken variieren in diesen Räumen auch zwischen völlig reflektierend, völlig absorbierend und einer Mischung beider Oberflächenarten. Jedenfalls sollte man einen Raum nie komplett tot machen, denn das erzeugt einen unangenehmen und unnatürlichen Klang. Der einzige Fall, wo man in Erwägung ziehen kann, einen Raum völlig tot zu machen, ist eine kleine Gesangskabine oder ein sehr kleines Studio oder Abhörraum – kleiner als ca. 10 qm. Wenn ein Raum sehr klein ist, kommen die Reflexionen zu früh, um von Nutzen zu sein und geben dem Raum lediglich einen hohlen Kistenklang. In diesem Fall ist es am besten, alle Flächen komplett absorbierend zu gestalten und im Falle eines Aufnahmeraum im Nachhinein elektronisch eine Umgebung zu schaffen. [Inhalt]

Für einen üblicheren Raum empfehle ich für die Wände einen Mix aus harten und weichen Oberflächen, ohne große ausschließlich harte oder weiche Abschnitte. Ich schlage vor, Absorptionsmaterial in Streifen an der Wand zu befestigen oder in einem Schachbrettmuster mit ca. 60x60 cm großen Abschnitten. Dies macht den Raum überall gleichermaßen neutral. Man kann die Abstände zwischen den Absorptionsstreifen oder –quadraten größer oder kleiner machen, um das Gesamtmaß an Live-Charakter zu kontrollieren. Wenn man 705-FRK feste Mineralwolle oder ein vergleichbares Produkt benutzt, kann man mehr Wandfläche bedecken und den Live-Charakter durch Variation der Richtung der Beschichtung steuern. […]

Das Abwechseln von harten und weichen Oberflächen empfiehlt sich auch bei Plattenresonatoren – man platziert einfach immer einen Mineralwollabsorber zwischen zwei Bassfallen. Diese Anordnung sieht man auf dem Foto meines Studios (oben Abbildung 7), wo die beiden Resonatortypen und die Mineralwollabsorber einander abwechseln, und zwar in folgender Reihenfolge: Tiefbassfalle, Mineralwollabsorber, Hochbassfalle, Mineralwollabsorber, Tiefbassfalle, usw. Ich will auch noch anmerken, dass Plattenresonatoren waagerecht angebracht werden können, wenn Bücherregale oder ähnliches eine senkrechte Anbringung verhindern. Da die Wand-Decken-Kanten und die Boden-Wand-Kanten gleichwertig den anderen Kanten sind, ist es genauso effektiv, einen Plattenresonator waagerecht nahe der Decke oder dem Boden an einer Wand anzubringen. [Inhalt]

Natürlich haben viele Studios große Live-Bereiche und daran ist nichts auszusetzen! Wenn ein Raum groß genug ist, um schnelle Echos zwischen nahen Wänden zu vermeiden, kann eine große reflektierende Wand einen sehr weiten Klang erzeugen. Und selbst in kleineren Räumen kann ein harter Boden mit einer oder mehr nackten Wänden nützlich sein. Meine Cello-Lehrerin, eine völlige Audio-Anfängerin, hat mich einmal umhauen mit der Qualität einer Aufnahme, die sie in ihrer winzigen Wohnung in Manhattan erzeugt hatte. Sie hatte mit dem Rücken in der Ecke aufgenommen, mit einem billigen Stereomikrophon, das ca. einen Meter vor ihrem Cello stand. Der Schlüssel für einen realistischen und präsenten Klang gerade von akustischen Instrumenten besteht darin, ein Maß an Umgebung mit einzufangen – selbst wenn der Nachklang eines großen Raums nicht passend ist.

Obwohl bei den Wänden ein Abwechseln von harten und weichen Flächen oft erstrebenswert ist, empfehle ich häufig, die Decke komplett mit Absorptionsmaterial zu bedecken, insbesondere, wenn die Decke flach ist. Abgesehen davon, dass Boden-Decken-Flatterechos vermieden werden, kann vollflächige Absorption die Decke akustisch weitaus höher erscheinen lassen. Die meisten Heimstudiobesitzer erschauern bei dem Gedanken, ihre Decke noch tiefer zu machen als sie sowieso schon ist, aber es kann dem Klang wirklich helfen. Wenn man die gesamte Decke mit 5-10 cm dickem 705 bedeckt, durch Schnur oder Draht abgehängt, um einen Abstand zu lassen, klingt der Raum so, als wäre die Decke weit höher. Es ist das gleiche, ob die Reflexionen abgeschwächt werden durch den größeren Abstand den eine hohe Decke hat oder durch Absorption bei einer flachen Decke. Die Verwendung von dicker und dichter Mineralwolle erweitert die simulierte Höhenzunahme in tiefere Frequenzbereiche. Wo dünne Mineralwolle die Decke für mittlere und hohe Frequenzen höher erscheinen lässt, lässt dickere und dichtere Mineralwolle sie auch bei tieferen Frequenzen höher erscheinen.

Ein weiterer Vorteil von Komplettabsorption an einer flachen Decke ist, dass sie Kammfiltereffekte vermeidet, die auftreten, wenn Schlagzeug oder andere Instrumente von oben aufgenommen werden. Ein Mikro das hoch über dem Schlagzeug oder einer Streichersektion hängt, kommt der Decke sehr nahe. Wenn die Decke reflektierend ist, erreicht der Schall das Mikro auf zwei Wegen – einmal der Direktschall vom Instrument und dann der gleiche Klang nachdem er an der nahen Decke reflektiert wurde. Wenn die Abstandsdifferenz sehr klein ist, sagen wir 30 cm, erzeugen die Reflexionen eine Serie von Hügeln und Löchern im Frequenzgang, die sehr hörbar sind und die wie ein Flanger-Effekt klingen können. (Wenn Reflexionen eine Serie von Hügeln und Tälern erzeugen können, wird der Effekt oft Kammfilter genannt, da der Frequenzgang wie die Zacken eines Kamms aussieht.) Nochmal: Die völlige Absorption der starken Reflexionen einer Decke ist akustisch identisch zu einer unendlich hohen Decke. [Inhalt]

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2.4 LÄRMBEKÄMPFUNG [Inhalt]

Das Reduzieren von Lärm und Schalldämmung liegt jenseits des Fokus dieses Artikels, aber ich werde einige Hinweise geben, die für Studiobesitzer nützlich sein könnten. [...]


2.5 WEITERE RESSOURCEN

Ich habe versucht, diesen Artikel so umfassend wie möglich zu machen, aber es ist unmöglich, jeden Aspekt der Akustik abzudecken. Es gibt viele Bücher über Akustik und Studiodesign und mein Ziel hier war es, nur die Themen zu behandeln, die für Tonmeister und Audiophile am wichtigsten sind. Außerdem ist Akustik im gleichen Maße Kunst wie Wissenschaft und meine Meinungen sind sicherlich nicht die einzig gültigen. Glücklicherweise bietet das Internet viele weitere Informationsquellen, unter anderem mein Acoustics Forum beim EQ Magazin, John Sayers Studio Design Forum, die SAE Seite, die Akustik-Newsgruppe und Angelo Campanellas Akustik FAQ. Die vielleicht wertvollste Ressource ist Google, wo man Webseiten findet, die quasi jedes Thema abdecken. [Inhalt]

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ANHANG: DAS SCHAFFEN EINER REFLEXIONSFREIEN ZONE  [Inhalt]

WAS: Ein nützliches Ziel für jeden Raum, wo Musik über Lautsprecher wieder gegeben wird, besteht darin, eine reflexionsfreie Zone (RFZ) an der Hörposition zu schaffen. Das Konzept ist simpel: Verhindern, dass "frühe Reflexionen" das Stereobild verschleiern. Dies geschieht, wenn der Schall von den Lautsprechern die Ohren auf zwei verchiedenen Wegen erreicht - dem direkten und dem anderen, verzögert nach Reflexion an einer nahen Wand.

Es ist gleichermaßen schädlich, wenn Schall vom linken Lautsprecher an der rechten Wand abprallt und am rechten  Ohr ankommt und umgekehrt. Entsprechend können frühe Reflexionen von Decke und Boden Klarheit und Abbildung beeinträchtigen. In jedem Fall verschleiern die Reflexionen feine Details und erschweren die Lokalisierung des Klangs oder Instruments.

Diese Zeichnung zeigt von oben gesehen die drei Hauptwege auf denen ein Klang aus dem Lautsprecher bei den Ohren ankommt. Der Direktschall ist als schwarze Linie eingezeichnet. Die frühen Reflexionen - eine einfache Reflexion an einer nahen Oberfläche - sind die roten Linien und späte Echos und Raumschall sind blau eingzeichnet. In Wahrheit sind die blauen Linien weit komplexer und dichter als der hier eingezeichnet einzelne Pfad, aber dies ist ausreichend, um das Konzept zu erklären. [Inhalt]

Das allgemeine Ziel einer reflexionsfreien Zone besteht in der Eliminierung der roten frühen Reflexionen durch Anbringung von Absorptionsplatten an den Schlüsselstellen der Seitenwände. Nicht gezeigt, aber gleichermaßen wichtig sind frühe Reflexionen von der Decke, dem Boden und Mischpult, falls vorhanden.

WARUM: Wenn ein direkter Klang von einem Echo begleitet wird, das innerhalb von 20 Millisekunden oder weniger eintrifft, kann das Ohr das Echo nicht als getrennte Schallquelle unterscheiden. Anstatt wie ein Echo oder allgemeiner Raumschall zu klingen, ergänzen sich somit die Klänge aus verschiedenen Richtungen, was die Klarheit verschleiert und das Stereobild durcheinanderbringt. Mann kann zwar immer noch hören, wenn ein Instrument ganz nach links oder rechts gesetzt ist, aber die Zwischenpositionen sind nicht mehr so gut definiert. Um es anders auszudrücken: Musik in einer reflexionsfreien Zone zu hören ist ähnlich wie mit Kopfhörern - Musikinstrumente klingen klarer und ihre Platzierung im Stereofeld ist weit besser definiert.

Ein anderer wichtiger Grund, um frühe Reflexionen mit Absorption zu kontrollieren, ist die Reduzierung von Kammfiltern. Dies ist eine spezielle Unregelmäßigkeit im Frequenzgang, die entsteht, wenn eine Quelle und ihre Reflexion sich in der Luft kombinieren. In Abhängigkeit von der Differenz der Ankunftszeiten, werden manche Frequenzen verstärkt und manche vermindert. Der Graph zeigt den Kammfilterfrequenzgang mit und ohne MicroTraps an den ersten Reflexionspunkten. [Inhalt]



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WIE: Der einfachste Weg, um festzustellen, wo Absorption platziert werden muss, um frühe Reflexionen zu vermeiden, ist per Spiegel. Dies ist das dünne, grüne Objekt rechts vom Hörer in der Skizze. Während eine Person an der Hörposition sitzt, bewegt eine andere einen Spiegel flach an der Wand umher. Jeder Ort, wo einer der beiden Lautsprecher im Spiegel erscheint, sollte mit Absorption versehen werden. Es ist sinnvoll, einen größeren Wandbereich als per Spiegel ersichtlich zu behandeln, damit man Bewegungsspielraum innerhalb der reflexionsfreien Zone hat. Wenn die Orte an den Seiten identifizert wurden, kann man das gleiche an der Decke machen. An der Decke ist es schwieriger, einen Spiegel herumzuschieben, aber wenn Kopf und Lautprecher (bzw. dessen Hoch- und Mitteltöner) auf gleicher vertikaler Höhe liegen, befinden sich die Reflexionspunkte genau im mittleren horizontalen Abstand an der Decke. [Inhalt]