Faltungshall
Der Faltungshall ist ein akustischer Effekt mit dem der Nachhall eines realen oder virtuellen Raums simuliert wird. Dazu wird das ursprüngliche Audiosignal durch ein digitales Filter geleitet, das die akustischen Eigenschaften des Raums nachahmt.
Im Gegensatz zum synthetischen Hall, der durch künstlich erzeugte Reflexionen bestimmte Raumtypen nachbildet, hat der Faltungshall eine Probe eines akustischen Raumes als Grundlage. Durch Erzeugen eines Testsignals kann der individuelle Nachhall jedes beliebigen Raumes als Impulsantwort mithilfe eines Stereomikrofons bestimmt werden. Es ergibt sich ein typischer Signalverlauf, der auch als „Fingerabdruck“ des individuellen Raumklangs bezeichnet wird. Mit diesem individuellen Raumklang kann dann jedes Audiosignal versehen werden, welches noch keinerlei Reflexionen enthält. Das Audiosignal klingt dann nach der Bearbeitung so, als sei es am Ort der Aufnahme mitsamt realer Reflexionen aufgenommen worden. Die Hörperspektive entspricht damit zwangsläufig immer der Mikrofonposition bei der Aufnahme der Impulsantworten und ist zudem abhängig von dem gewählten Stereofonieverfahren. Der Ort der gehörten Schallquelle entspricht dem der ursprünglichen Schallquelle des aufgenommenen Schallereignisses.
Vorteile sind ein realistischer Klang sowie die kostenlose Verfügbarkeit zahlreicher Impulsantworten im Internet. Außerdem ist die Technik billiger als die alternativen High-End-Effektgeräte oder die Aufnahme vor Ort. Außerdem können so auch Räumlichkeiten simuliert werden, die real überhaupt nicht existieren (z. B. in Filmen).
Ein Nachteil ist, dass VST-basierte Plug-ins sehr viel CPU-Leistung brauchen. Zudem sind Impulsantworten starr und nicht editierbar (z. B. Position im Raum). Leichte Latenzen (individuell, je nach Datenreduktion bzw. Näherungsgrad und Rechenleistung) sind ein weiterer Negativaspekt.
Akustiklexikon
Begrifferklärung für die Raumakustik
Aeroakustik
Die Aeroakustik oder auch Strömungsakustik beschäftigt sich mit der Entstehung und Ausbreitung aerodynamisch erzeugter Geräusche und deren Minderung.
Umströmungsgeräusche werden im Wesentlichen durch drei unterschiedliche Geräusch-Entstehungsmechanismen verursacht:
Volumenstrom durch kleine Öffnungen;
Wechseldruckbeaufschlagung fester Oberflächen;
turbulente Schubspannungen.
Auralisation
Auralisation („Hörbarmachung“ von lat. auris = dt. 'Ohr' = aurikular) ist ein Verfahren, das unter Verwendung von Simulation von Spiegelschallquellen, Raytracing und der Errechnung des Diffusschalls eine Hörbarmachung eines Raumes unter Berücksichtigung seiner geometrischen und akustischen Eigenschaften ermöglicht. Auch das Wort Auralisierung wird manchmal dafür benutzt.
Ursprung und Bedeutung
Seit dem Anfang der 1950er Jahre sind im Akustikbau so genannte Modellmessverfahren übliche Praxis. Dabei wird an einem aus Holz, Gips und Plexiglas gefertigtem Modell, meistens im Maßstab 1:20, die akustische Situation des geplanten Raums gemessen. Dieses Verfahren stellt jedoch einen enormen zeitlichen und auch finanziellen Aufwand dar.
Die Auralisation wurde Ende der 1960er Jahre entwickelt und brachte etliche Vorteile gegenüber den Modellmessverfahren.
Die Auralisationsverfahren erfuhren in den letzten zehn Jahren eine starke Weiterentwicklung, die unmittelbar an die immer höheren Rechenleistungen moderner Computer gekoppelt ist.
Anwendungsbereiche
Auralisation gibt dem Akustiker neue Möglichkeiten, in der Planungsphase genaue Rückschlüsse über die Auswirkungen seiner Maßnahmen zu ziehen und diese auch durch ein subjektives Anhören zu beurteilen. Eine andere, nicht zu unterschätzende Anwendung der Auralisation ist ihre Nutzung zur Präsentation der akustischen Planung. Ähnlich wie ein dreidimensionales, virtuell begehbares Raummodell es dem Architekten ermöglicht, seinen Kunden die geplanten Räumlichkeiten vorzustellen, hat der Akustiker mit Hilfe der Auralisation nun eine gleichwertige Präsentationsmöglichkeit. Er kann den Kunden hören lassen wie seine Räumlichkeiten klingen werden, und ihm auf diese Weise unmissverständlich den Nutzen seiner Maßnahmen vorführen. Mit konventionellen Mitteln hingegen ist es um vieles komplizierter, einem akustischen Laien klarzumachen, wie wichtig die Planung des Klanges in einem Raum ist.
Elektroakustik
Wechselwirkungen von Schallquelle (Menge, Position, Abstrahlcharakteristik, Amplituden usw.) und Raumakustik können gegeinander getestet und die Ergebnisse als Entscheidungsgrundlage für die Erstellung einer Beschallungsanlage herangezogen werden.
In der Bauakustik dienen Auralisationsprogramme vor allem zur Bewertung von Schallschutzeigenschaften von Bauteilen. So können die Absorptionsgrade und das akustische Verhalten von Schallschutztüren oder Fenstern anhand von virtuellen Modellen getestet werden.
Umgebungslärm
Die Auralisation dient zur Bewertung des Einflusses von Umgebungslärm, wie etwa der Lärm von Straßen, Eisenbahnen, Flugverkehr usw.
Fahrzeugakustik
Die Auralisation ist ein Werkzeug zur Bewertung von akustischen Maßnahmen beim Fahrzeugbau, sowohl bezogen auf die Situation in der Fahrgastzelle, als auch auf die Dämmung des Innenraumes.
Faltungshall
Die wohl exotischste „Anwendung” der Auralisation, der Faltungshall, ist aus einer tontechnischen Motivation entstanden. Prinzipiell aber funktionieren diese Programme, wie zum Beispiel Emagic’s Space Designer, auf demselben Prinzip wie Auralisationsprogramme: auf der Faltung von Audiomaterial mit einer Raumimpulsantwort. Eines der ältesten Faltungshallplugins ist der Acoustic Modeler (DirectX), der seit 1997 auf dem Markt ist.
Funktionsweise
Das Prinzip der Auralisation lässt sich wie folgt beschreiben:
Eingabe
Bei der Eingabe müssen Informationen über folgende entscheidende Faktoren berücksichtigt werden:
Art von Schallquelle und Empfänger
Position und mögliche Bewegung der Quelle und des Empfängers
Zu berücksichtigende Übertragungswege
Raumeinflüsse: Größe, Form und Absorptionsgrade (α; in Terz- oder Oktavbandabstand) und Streugrade aller Flächen und Objekte.
Diese Eingabe kann bei den meisten Programmen sowohl in einem Texteditor als auch in einem Grafikeditor erfolgen.
Der erste Arbeitsschritt ist die geometrische Eingabe des Raumes. Es müssen sämtliche Punkte des Raumes in einem Koordinatensystem definiert werden.
Anschließend definiert man alle Begrenzungsflächen über ihre Eckpunkte. Diesen Flächen werden dann akustische Eigenschaften zugeordnet, d. h. ihre Absorptionsgrade in Terz- oder Oktavbändern. Schließlich werden noch die Position und die Art der Schallquelle bzw. des Empfängers eingegeben.
Berechnung
Im zweiten Schritt wird vom Programm unter Verwendung von drei wesentlichen Verfahren eine synthetische Raumimpulsantwort berechnet:
die Simulation von Spiegelschallquellen
das so genannte Raytracing
die Berechnung des Diffusschalls
Bei der Spiegelschallquellenmethode werden die Positionen der Spiegelschallquellen „hinter“ den Begrenzungsflächen ermittelt, die dann alle gleichzeitig einen Impuls aussenden. In Abhängigkeit von der Entfernung zum Empfänger und den Absorptionsgraden der Flächen können so die Early Reflections errechnet werden.
Dieses Verfahren beschränkt sich jedoch fast ausschließlich auf quaderförmige Räume.
Beim Raytracing wird von der Schallquelle eine große Anzahl von Strahlen (10.000 bis 80.000 pro Oktave) ausgesendet und deren Weg bis zum Eintreffen beim Empfänger verfolgt. Raytracing kann Aufschluss über die Hallfahne eines Raumes geben, beziehungsweise das Reflektogramm vervollständigen. Es ist jedoch nicht für eine Echtzeitauralisation geeignet, da es mit einem Rechenaufwand, der im Bereich von Stunden liegt, verbunden ist.
Bei der Diffusschallberechnung wird der Nachhall auf Basis von aus Messungen bekannten Größen und Zusammenhängen berechnet. Dieses geschieht unter Verwendung von gefiltertem, exponentiell abklingendem Rauschen.
Abhängig von der jeweiligen Software werden die oben genannten Verfahren einzeln oder auch in Kombination angewandt.
Ausgabe
Schlussendlich kann dann eine beliebige Tonaufnahme mit den akustischen Eigenschaften eines Raums (Raumimpulsantwort) und der Außenohrübertragungsfunktion gefaltet werden. Die Außenohrübertragungsfunktion dient dabei zur Simulation winkelabhängiger Übertragungsfunktionen des menschlichen Ohrs und ist essentiell zur natürlichen Wiedergabe des Materials.
Das so entstandene binaurale Signal kann dann über Kopfhörer dargeboten und beurteilt werden.
Alpha - Wert
Der Alpha-Wert = Absorptionsgrad α, gibt an, wie groß der absorbierte Anteil des gesamten einfallenden Schalls ist. α = 0 bedeutet, es findet keine Absorption statt, der gesamte einfallende Schall wird reflektiert. Bei α = 0,5 wird 50 % der Schallenergie absorbiert und 50 % reflektiert. Bei α = 1 wird der komplette einfallende Schall absorbiert, das heißt, eine Reflexion findet nicht mehr statt (Beispiel: offenes Fenster, oder idealer “schalltoter” Raum). Normalerweise liegen die Werte je nach Schallschlucksystem zwischen 0,2 und 0,8 α. Der Wert Alpha hängt dabei vom Oberflächenmaterial und der Frequenz ab. Für die Schallempfindung in einem Raum spielt das Verhältnis von absorbierter und reflektierter Schallenergie eine ausschlaggebende Rolle.
Gelegentlich werden Werte vom Schallabsorptionsgrad α größer 1, also > 100% angegeben. Dieses wird unter praxisnahen Bedingungen bestimmt und trägt der Tatsache Rechnung, dass die wirksame Fläche eines Absorbers etwas größer ist, als seine geometrische Fläche. (Vereinfacht gesagt, fließt zusätzlich zur Absorptionsleistung der gesamten Paneel-Fläche auch die der Kantenflächen in die Berechnung des Absorptionsgrades ein.)
Äquivalente Schallabsorptionsfläche
Das Absorptionsvermögen A (äquivalente Absorptionsfläche) einer Wand ist
Hierbei ist S die absorbierende Fläche in m².
A ist also gleich der äquivalenten Absorptionsfläche mit α = 1, auch „Fläche offenes Fenster“ genannt.
Da die Absorptionswirkung in einem Material mit der Schallschnelle ansteigt, sollte sich der Absorber wirkungsvoll im Schnelle-Maximum d/4 als Wandabstand befinden oder sollte eine entsprechende Dichte haben. Viel einfacher messbar ist das Schalldruck-Minimum, das genau an der Stelle des Schnelle-Maximums bei d/4 liegt.
Beugung
Die Beugung oder Diffraktion ist die Ablenkung von Wellen an einem Hindernis. Durch Beugung kann sich eine Welle in den Raumbereichen ausbreiten, die auf rein geradem Weg durch das Hindernis versperrt wären. Jede Art von physikalischen Wellen kann Beugung zeigen. Besonders deutlich erkennbar ist sie bei Wasserwellen oder bei Schall. Bei Licht ist die
Zur Beugung kommt es durch Entstehung neuer Wellen entlang einer Wellenfront gemäß dem huygens-fresnelschen Prinzip. Diese können durch Überlagerung zu Interferenzerscheinungen führen.
Brandschutzklasse
Der Feuerwiderstand (auch Brandwiderstand) eines Bauteils steht für die Dauer, während der ein Bauteil im Brandfall seine Funktion behält. Dabei muss das Bauteil mindestens die Tragfähigkeit und/oder den Raumabschluss (Verhinderung der Brandausbreitung oder Rauchdichtigkeit) sicherstellen.
Die Feuerwiderstandsdauer einiger bewährter Systeme wird beispielsweise in Teil 4 der deutschen DIN 4102, in der englischen BS 476 oder in der kanadischen MBO - NBC katalogisiert.
Das Zulassungsverfahren von nicht katalogisierten Bauteilen erfordert zur Erlangung einer baurechtlichen Zulassung eine Brandprüfung.
Der Feuerwiderstand bildet zusammen mit anderen Kriterien Teil die Feuerwiderstandsklassen eines Bauteils. So muss beispielsweise eine Brandschutztür die Feuerwiderstandsfunktion auch nach einer festgelegten Anzahl von Öffnungs- und Schließvorgängen (in der Regel 200.000 Zyklen) erfüllen. Manchmal ist ein Bewitterungstest vor der Brandprüfung vorgeschrieben.
Als Brandschutzklasse (B1) bezeichnet man “schwer entflammbare” Baustoffe und Produkte, welche am Bau eingesetzt werden nach der in Deutschland geltenden Brandschutznorm DIN 4102-1.
Definition der DIN 4102-1 lautet, dass der Brand nach dem Entfernen der Brandquelle bei Stoffen nach der Brandschutzklasse B1 von selbst erlischt. Das die Zertifizierung nur von anerkannten Instituten durchgeführt werden darf, sollte jedem klar sein. Seit 2002 gilt europaweit auch die EN 13501-1, ein Klassifizierungssystem für die Beurteilung der Brennbarkeit von den verschiedenen Baustoffen und Produkten. Diese beiden Normen lassen sich nicht miteinander vergleichen, da das europäische System erstmals auch Brandnebenerscheinungen, wie Rauchentwicklung und brennendes Tropfen, oder Abfallen definiert.
Breitbandabsorber
Breitband-Absorber sind akustische Bauelemente, die vor allem dem Lärmschutz dienen. Sie absorbieren Schall in einem breiten Frequenzspektrum von z. B. 300 Hertz bis 5 Kilohertz mit einem Absorptionsgrad α > 85 %. Sie werden u. a. in Großraumbüros, Restaurants, Foyers, Tonstudios usw. eingesetzt. Durch ihr breitbandiges Absorptionsverhalten sind sie in der Lage, im wichtigen Frequenzbereich der menschlichen Sprache (300 Hz bis 4 kHz) effektiv zu absorbieren und Reflexionen zu vermeiden. Damit kann die Sprachverständlichkeit in Räumlichkeiten effizient verbessert werden.
Oft werden in der Akustik-Branche auch Schallabsorber, die ein kleineres Frequenzspektrum oder einen niedrigeren Absorptionsgrad haben, fälschlicherweise als Breitbandabsorber verkauft.
Bauakustik
Die Bauakustik beschäftigt sich im Wesentlichen mit der Luftschall- und der Körperschallübertragung von und durch Bauteile. Während sich die Luftschall-Wellen als Druckschwankungen im Raum ausbreiten, pflanzt sich der Körperschall – meist in Form von Biegewellen – entlang der Baukonstruktion fort. Biegewellen wiederum bewirken Luftschall-Abstrahlung und werden somit hörbar. Wird in einem Raum Luftschall erzeugt, werden seine Wände und Decken zu Schwingungen angeregt, die ihrerseits Luftteilchen des Nachbarraums zu Schwingungen, d. h. also zu Luftschall anregen. Bei diesem Übertragungsvorgang des Luftschalls von einem Raum zum anderen Raum spricht man von Luftschall-Übertragung. Davon zu unterscheiden ist die Körperschall-Einleitung. Wird z. B. mit einem Hammer an eine Wand geklopft, so wird diese dadurch ebenfalls in Schwingungen versetzt, die wieder zu entsprechenden Schwingungen der Luftteilchen im Nachbarraum, also zu Luftschall führen. Man spricht in diesem Fall von einer Körperschall-Übertragung in den Nachbarraum. Neben der Berechnung der Schalldämmung sind auch messtechnische Untersuchungen ein Bestandteil.
Dezibel
Das Bel (Einheitenzeichen B) ist eine nach Alexander Graham Bell benannte Hilfsmaßeinheit zur Kennzeichnung von Pegeln und Maßen (siehe Logarithmische Größe). Diese Größen finden ihre Anwendung u. a. in der Elektrotechnik für Dämpfung und in der Akustik. In der Regel wird statt des Bels das Dezibel (Einheitenzeichen dB) verwendet, also der zehnte Teil eines Bels.
Die Angabe von Pegeln, Pegeldifferenzen und Maßen spielt in verschiedenen Fachgebieten eine Rolle. Vor allem in der Akustik und der Tontechnik, der Nachrichtentechnik und der Hochfrequenztechnik sowie in der Automatisierungstechnik haben die verwendeten Größen oft Wertebereiche über etliche Zehnerpotenzen. Die Angabe als logarithmische Verhältnisgröße erlaubt oft eine schnelle und anschauliche Interpretation von Größen, wenn gewisse Zusammenhänge im Bereich kleiner Werte genauso deutlich gemacht werden sollen wie im Bereich großer Werte.
Der menschliche Sinneseindruck verläuft in etwa logarithmisch zur Intensität des physikalischen Reizes (Weber-Fechner-Gesetz). Damit entspricht der Pegel der einwirkenden physikalischen Größe linear dem menschlichen Empfinden. Das hat beispielsweise für die Akustik Bedeutung, wo auch die Maßeinheit der psychoakustischen Größe Lautstärke, das Phon, durch eine Verknüpfung mit dem physikalischen Schalldruckpegel in Dezibel definiert ist.
Diffusschall
Raumschall R ist im Gegensatz zum Direktschall D der Schall in einem geschlossenen Raum, der bei seinem Eintreffen am Hörort oder am Messort bereits mehrere Schallreflexionen erfahren hat.
Veranschaulichung der Vielfachreflexionen an den Wänden.
Ohne Schallabsorption steigt die Unruhe.
Das "R" wird auch durch das R in „reflektiertem“ Schall repräsentiert, weniger durch das Wort Diffusschall oder Diffusfeld, weil es wie Direktschall mit einem D beginnt, obwohl Diffusschall richtig ist. Dabei spielt insbesondere das Verhältnis des direkten Schalls D zum insgesamten reflektierten Schall R für die Hörsamkeit eines Raums eine bedeutsame Rolle. Derjenige Abstand von einem gewissen Punkt zur Schallquelle in einem geschlossenen Raum, an dem der Schallpegel des Direktschalls und der Schallpegel des Raumschalls (Diffusfeld) gleich sind, wird mit Hallradius bezeichnet. Werden bei Tonaufnahmen die Mikrofone innerhalb des Hallradius aufgebaut, so vermeidet man den Effekt der Halligkeit, der bei starkem Überwiegen des Raumschallanteils entsteht und man kann Solisten oder einzelne Instrumentengruppen eines Orchesters weitgehend unabhängig voneinander regeln. Der fehlende Raumschall kann mit sogenannten Raummikrofonen aufgenommen und der Aufnahme in gewünschtem Maße hinzugefügt werden. Raumschall ist in Verbindung mit der Anfangszeitlücke auch nützlich, um die Illusion der Tiefenstaffelung bei Stereoaufnahmen und Raumklang-Aufnahmen zu erreichen. Hilfreich ist dabei ein trockener „Vordergrund“, der aus Direktschall D besteht.
Grundsätzlich gilt für die Richtungsbestimmung einer Schallquelle durch das Gehör, dass der Präzedenz-Effekt, also das zeitlich früheste Signal, für die Lokalisation und nicht Ortung maßgeblich ist. Dieses wurde früher auch mit "Gesetz der ersten Wellenfront" oder auch mit "Haas-Effekt" bezeichnet. Zeitverzögerte (reflektierte) Signale desselben Signals bewirken bis zu einer Laufzeit-Verzögerung von Δ t = 50 ms bei gleichem (!) Pegel des Rückwurfs eine erwünschte Schallverstärkung während bei Laufzeitverzögerungen Δ t > 50 ms das Direktsignal D und das reflektierte Signal R als separate Hörereignisse empfunden werden können, vorausgesetzt der Pegel ist gleich. Bei geringerem Reflexionspegel kann die Laufzeitverzögerung weiter erhöht werden. Sind getrennte Signale zu hören, spricht man von einem Echo, was raumakustisch als unerwünschter Effekt anzusehen ist. Ist die Anfangszeitlücke kleiner als 15 ms (Pre-Delay), so entsteht ein kleinräumiger Eindruck. Ist die Zeitlücke größer 30 ms bis etwa 60 ms, so entsteht ein großräumiger und durchsichtiger Klangeindruck. Es ist empfehlenswert, diese Anfangszeitlücke (Predelay) groß einzustellen und erst bei Notwendigkeit zu verkürzen.
Bei einem Nachhallgerät entspricht das Pre-Delay nicht den natürlichen Gegebenheiten im Raum, weil es nur eine feste Zeiteinstellung ist. In einem Raum erzeugt jede Schallquelle je nach Standort eine eigne Anfangszeitlücke. Demnach ist es unrichtig die Anfangszeitlücke als Raumkonstante zu bezeichnen, wie dieses in Lehrbüchern zu lesen ist. Die Anfangszeitlücke ist vom Ort der Schallquelle und dem Ort des Hörers beziehungsweise dem Messort abhängig.
Die Schallbegriffe Diffusfeld und Direktfeld bzw. Freifeld werden nicht immer einwandfrei von den Ausdrücken Nahfeld und Fernfeld auseinandergehalten. Während das Diffusfeld und das Direktfeld (Freifeld) durch die raumakustischen Eigenschaften des Umgebungsraums bestimmt werden, kennzeichnet das Fernfeld und das Nahfeld die Schallquelle selbst.
Bei der Raumbeschreibung zu Tonaufnahmen spricht man auch von einem klangbestimmenden R/D- bzw. D/R-Verhältnis.
Die tontechnischen Raumbeschreibungs- und Empfindungs-Begriffe Raumschallfeld und Direktfeld werden durch den Hallradius rH getrennt. Raumschallfeld ist, wenn R > D und Direktfeld ist, wenn R < D. Wenn der Schallpegel des Raumsignals der Größe des Direktsignals entspricht, also R = D ist, dann befindet man sich an einer theoretisch bedeutsamen Schallfeldstelle nämlich am Hallradius rH.
Die akustischen Begriffe von Nahfeld und Fernfeld beschreiben dagegen die Schallquelle (den Störer), dabei wird die Raumwirkung nicht betrachtet also quasi reflexionsarmer Raum.
Das Verhältnis von Direktschall zu Raumschall wird auch durch das Hallmaß beschrieben.
Deutlichkeit (Akustik)
Deutlichkeit ist ein von R. Thiele in die Akustik eingeführter und definierter Begriff zur Kennzeichnung der Hörsamkeit von Räumen.
Der Begriff Deutlichkeit wurde im Zusammenhang mit Messungen der Impulsantwort von Räumen eingeführt. Siehe auch den Begriff Reflektogramm. Zunächst wird der primäre Schall als Direktsignal registriert, dem in immer dichteren Zeitabständen die Rückwürfe durch Schallreflexionen an den Begrenzungsflächen folgen.
Es gilt heute die allgemein akzeptierte Ansicht, dass in den Rückwürfen, die innerhalb einer Zeitspanne von etwa 100 bis 200 ms nach dem Primärschall am Ohr eintreffen, die wesentlichen Informationen zur Beurteilung der Hörsamkeit eines Raums enthalten sind. Dieses haben erstmals besonders die Untersuchungen von Helmut Haas, E. Meyer und G. Schodder gezeigt. Hiernach tragen alle Rückwürfe (Reflexionen) innerhalb von etwa 50 ms nach dem Primärschall zur Erhöhung der Lautstärke bei, ohne die Richtungslokalisation der Schallquelle zu stören oder als hörbares Echo bemerkt zu werden.
Das gilt als bekannter Haas-Effekt sogar für Rückwürfe, – je nach Laufzeitdifferenz – die bis um 10 dB stärker sind als der Primärschall. So klärte sich quantitativ die schon lange bekannte Tatsache, dass die Silbenverständlichkeit mit zunehmender Entfernung r von der Schallquelle in Räumen viel weniger schnell abnimmt als im Freien, weil der mit 1/r abfallende Schalldruck durch zusätzliche Rückwürfe wieder „aufgefrischt“ wird.
Eierkarton
Eierkartons wurden zur behelfsmäßigen Schalldämpfung der vorhandenen Raumakustik wie zum Beispiel in Übungsräumen von Amateur-Musikern oder auf Schießständen eingesetzt und eher irrtümlich zur Schalldämmung zur Nachbarschaft. Gegenüber dieser zweifelhaften Methode gibt es heute leistungsfähige und preisgünstige Lösungen, die Vorteile in Bezug auf Brandschutz zeigen
Energy Time Curve
Die Energy Time Curve (auch als Envelope bezeichnet), abgekürzt mit ETC, wird in der Raumakustik zur Bewertung des Verhältnisses zwischen Direktschall und Diffusschall verwendet. Zur Messung der ETC wird der Schalldruckpegel (in dB) über der Zeit (in ms) aufgetragen. Dabei ergibt sich eine Kurve, welche den Nachhall eines Impulses an der Messposition über der Zeit darstellt.[2]
Die höchsten Hochpunkte der entstehenden Kurve entsprechen dabei den größten Schalldruckpegeln und somit jeweils einer starken frühen Reflexion. Anhand der Zeit, bei der ein bestimmter Hochpunkt auftritt, kann die Laufzeitdifferenz dieses reflektierten Signals gegenüber dem Ausgangssignal berechnet werden. Das ermöglicht die Identifikation der Quelle für die Reflexion. Durch diese Vorgehensweise können alle Quellen starker früher Reflexionen ermittelt werden. In Räumen, welche für die Lautsprecherwiedergabe genutzt werden, sollte die Amplitude der Reflexionssignale gegenüber dem Ausgangssignal um mindestens 20dB (entspricht der blauen Linie im nebenstehenden Diagramm) geringer ausfallen. Damit kann gewährleistet werden, dass die auftretenden Reflexionen das Klangbild nicht negativ beeinflussen. Dies kann mit der Bedämpfung der ermittelten Reflexionsquellen erreicht werden.
Enthallung vom Nachhall
Die Enthallung (engl. Dereverberation) ist das Entfernen von Nachhall aus einem Sprachsignal und kommt in der Signalverarbeitung zum Einsatz.
Einschallige Wände
Diese bestehen aus einer Schicht (z.B. Beton), oder mehreren Schichten die vollflächig miteinander verbunden sind (verputztes Mauerwerk). Je schwerer eine Wand ist, desto besser der Schutz gegen Luftschall. Dabei müssen Wände fugendicht und rissfrei sein, weshalb zum Beispiel gemauerte Wände verputzt werden.
Fake Surround
Bei Fake Surround handelt es sich um Tonproduktionen, bei denen Stereoproduktionen zu 5.1-Surroundmischungen umgewandelt werden,
Das Ergebnis einer Fake-Surround-Mischung unterscheidet sich grundlegend von originalen 5.1-Aufnahmen. Denn die ursprüngliche Klanginformation besteht nur aus den beiden Stereokanälen. Dagegen enthalten 5.1-Aufnahmen für jeden der sechs Kanäle eine originäre Tonaufzeichnung. Daher bietet Fake Surround nicht die klanglichen Möglichkeiten einer echten Surroundtechnik
Bei Fake Surround werden die beiden Stereosignale über verschiedene Effektprozessoren verarbeitet. Diese generieren sechs unterschiedliche Signale, die dann auf separaten Aufzeichnungsspuren gespeichert werden.
Das Stereosignal läuft auf eine Mittenspur, aus der sich der Centerkanal ergibt. Davon getrennt laufen zwei Seitensignale. Diese ergeben dann die Surroundsignale, nach Bearbeitung durch Dekorrelation, Equalizer, Harmonizer, Pitch Shifter und Hall-Effekt. Abschließend wird mittels eines Tiefpassfilters noch der LFE-Kanal generiert.
Faltungshall
Der Faltungshall ist ein akustischer Effekt mit dem der Nachhall eines realen oder virtuellen Raums simuliert wird. Dazu wird das ursprüngliche Audiosignal durch ein digitales Filter geleitet, das die akustischen Eigenschaften des Raums nachahmt.
Im Gegensatz zum synthetischen Hall, der durch künstlich erzeugte Reflexionen bestimmte Raumtypen nachbildet, hat der Faltungshall eine Probe eines akustischen Raumes als Grundlage. Durch Erzeugen eines Testsignals kann der individuelle Nachhall jedes beliebigen Raumes als Impulsantwort mithilfe eines Stereomikrofons bestimmt werden. Es ergibt sich ein typischer Signalverlauf, der auch als „Fingerabdruck“ des individuellen Raumklangs bezeichnet wird. Mit diesem individuellen Raumklang kann dann jedes Audiosignal versehen werden, welches noch keinerlei Reflexionen enthält. Das Audiosignal klingt dann nach der Bearbeitung so, als sei es am Ort der Aufnahme mitsamt realer Reflexionen aufgenommen worden. Die Hörperspektive entspricht damit zwangsläufig immer der Mikrofonposition bei der Aufnahme der Impulsantworten und ist zudem abhängig von dem gewählten Stereofonieverfahren. Der Ort der gehörten Schallquelle entspricht dem der ursprünglichen Schallquelle des aufgenommenen Schallereignisses.
Vorteile sind ein realistischer Klang sowie die kostenlose Verfügbarkeit zahlreicher Impulsantworten im Internet. Außerdem ist die Technik billiger als die alternativen High-End-Effektgeräte oder die Aufnahme vor Ort. Außerdem können so auch Räumlichkeiten simuliert werden, die real überhaupt nicht existieren (z. B. in Filmen).
Ein Nachteil ist, dass VST-basierte Plug-ins sehr viel CPU-Leistung brauchen. Zudem sind Impulsantworten starr und nicht editierbar (z. B. Position im Raum). Leichte Latenzen (individuell, je nach Datenreduktion bzw. Näherungsgrad und Rechenleistung) sind ein weiterer Negativaspekt.
Flatterecho
Ein Flatterecho ist eine periodische Folge eines Echos, die dadurch zustande kommt, dass ein Schallsignal sich auf einem Weg ausbreitet, der über zwei oder mehr stark reflektierende Flächen zum Ausgangspunkt zurückführt. Die Hörbarkeit eines Flatterechos setzt voraus, dass die Ausbreitung in anderen Raumrichtungen stärker gedämpft ist, genauer gesagt, dass die Flatterecho-Nachhallzeit größer ist, als die Nachhallzeit des ganzen Raumes.
Wenn der Abstand der Flächen, zwischen denen der Schall hin und her geworfen wird, klein ist, hat das Flatterecho einen Toncharakter. Bei großen Wegen zwischen aufeinanderfolgenden Wiederholungen werden dagegen letztere als getrennte Signale empfunden: Ein Schuss oder Händeklatschen klingt dann wie ein schwächer werdendes Maschinengewehrfeuer. Solche Flatterechos können in sehr hohen Räumen entstehen oder (auch bei relativ geringer Deckenhöhe) zwischen einem ebenen Boden und einer gekrümmten Decke oder einem Brückenbogen darüber. Je nach dem Verhältnis von Krümmungsradius der gewölbten Fläche und Deckenhöhe kehrt nämlich in diesen Fällen der Schall erst nach vier oder sechs oder acht Reflexionen wieder an den Ausgangsort zurück. Die hörbaren Wiederholungen sind somit selten.
Flatterechos werden in allen Räumen für Schalldarbietungen und noch mehr in Tonstudios als störend empfunden und sollten vermieden werden. Das kann durch die geometrische Raumgestaltung erreicht werden
und/oder durch teilweises Belegen reflektierender Flächen mit absorbierendem Material (Schallabsorption), wodurch die Flatterecho-Nachhallzeit unter die die Nachhallzeit des ganzen Raums gesenkt wird.
Frequenz
Frequenz bezeichnet die Anzahl von Ereignissen innerhalb eines bestimmten Zeitraums, z. B. bei einer fortdauernden Schwingung. In der Akustik demnach die Anzahl von Schalldruckänderungen pro Sekunde. Hohe Frequenzen werden als hohe Töne wahrgenommen, Niedrige als tiefe Töne. Die Maßeinheit der Frequenz ist Hertz (Hz), 1 Hz = 1/s. Der für Menschen hörbare Bereich liegt zwischen 20 Hz und 20000 Hz. Die menschliche Sprache bewegt sich in einem Bereich von 250 bis 2000 Hz.
Festkörperschwingung
Schall, der sich in einem Festkörper ausbreitet (Körperschall). Dazu gehören Erschütterungen, die Übertragung von Schwingungen in Gebäuden, Fahrzeugen, Maschinen. Auch die zur Werkstoffprüfung eingesetzten Ultraschallwellen. Es können sich im unbegrenzten Festkörper Longitudinalwellen oder Transversalwellen ausbreiten.
Für die Technik ist die Schallausbreitung in begrenzten Festkörpern wichtig, das sind dünne Bauteile, Platten und Balken usw. Bedeutsam sind auch sogenannte Biegewellen, bei denen Verformungen auftreten. Die Schallgeschwindigkeit dieser Wellen (Festkörperschwingung) ist um einiges geringer als Longitudinal- und Transversalwellen. Diese Biegewellen transportieren meistens mehr an Schallenergie und sind dadurch die wesentliche Ursache für die Abstrahlung von Luftschall.
Mehr Infos finden Sie direkt bei Wikipedia.
Gehör
Beim Menschen das Sinnesorgan Ohr in Kombination mit der Hörverarbeitung, auch der psychischen Verarbeitung. (Psychoakustik) Es betrifft die Sinneswahrnehmung von Lebewesen, mit der Schall wahrgenommen werden kann (Auditive Wahrnehmung).
Als absolutes Gehör bezeichnet man die meist angeborene Fähigkeit eines Menschen, die Höhe eines beliebigen gehörten Tons zu bestimmen, d.h. ihn innerhalb eines Tonsystems exakt einzuordnen, ohne dabei einen Bezugston zu hören.
Die meisten Menschen können Tonhöhen nur relativ unterscheiden, das heißt ihnen vorgespielte Töne nach Tonhöhe ordnen, jedoch nicht die absolute Tonhöhe erkennen.
Halligkeit
Mit dem Begriff Halligkeit wird die Empfindung eines Hörereignisses beschrieben, bei dem neben Direktschall auch reflektierter Schall (Raumschall) vorhanden ist, der aber nicht als Wiederholung des Schallsignals empfunden wird.
Was Halligkeit ist, kann am besten an einem Beispiel erläutert werden:
Betritt man einen großen Raum, in dem sich in großer Entfernung ein Sprecher, Sänger oder Instrumentalist (Schallsender) befindet, dann ist die Schalldarbietung „Hallig“. Dabei sind die Sprachverständlichkeit und die Durchsichtigkeit bei Musikdarbietungen eher gering. Je mehr man sich dem „Sender“ nähert, umso schwächer wird die Empfindung der Halligkeit, bis die Schalldarbietung in unmittelbarer Sendernähe fast „trocken“ wirkt. Die Halligkeit hängt also vom Verhältnis des Pegels des spät (bei Sprache > 50 ms, bei Musik > 80 ms) eintreffenden Schalls zum Pegel der frühen Anteile ab. Eine Halligkeit hat bei Musik bis zu einer gewissen Lautstärke eine positive verschmelzende Wirkung.
Die Halligkeit hat mit dem Nachhall direkt nicht zu tun; nur indirekt, da nämlich der Pegel des Raumschalls proportional der Wurzel aus der Nachhallzeit ist.
Die Halligkeit ist bei allen elektroakustischen Übertragungen – außer bei binauralen Tonaufnahmen für Kunstkopfstereofonie – viel stärker als beim natürlichen Hören. Bei Sprachaufnahmen in sehr gedämpften Räumen kann sie bereits durch relativ schwache Reflexionen nach 20 ms oder später unerwünscht stark sein.
Hallraumverfahren
Das Hallraumverfahren dient zur Bestimmung des frequenzabhängigen Schallabsorptionsgrades eines zu testenden Absorbermaterials. Das lässt sich rechnerisch aus der Veränderung der Nachhallzeit im Raum ermitteln.
HIntergrundgeräusche
Hintergrundgeräusche sind diffuse Stimmen und Geräusche ohne direkte Information. Die Messung des dabei auftretenden Geräuschpegels erfolgt in Dezibel dB, bzw. unter Berücksichtigung der Frequenzen entsprechend dem menschlichen Gehör in dB(A). Der Hintergrundgeräuschpegel hat negative Auswirkungen auf die Verständlichkeit der Sprache. – Stimmen bzw. Geräusche im Hintergrund stören die Gedächtnisleistung; dies wurde durch Studien in der Lärmforschung eindeutig festgestellt.
Hörsamkeit
Die Hörsamkeit ist ein Oberbegriff, der die Wirkungen der akustischen Eigenschaften eines Raums für Schalldarbietungen, etwa Musik oder Sprache, am Ort des Hörenden beschreiben soll.
Aus dieser Definition folgt, dass
der Hörsamkeit in aller Regel ein Gesamturteil zugrunde liegt, das aus Einzelbeobachtungen und Einzelbewertungen zu Teilaspekten der Hörsamkeit gewonnen ist
die Hörsamkeit nicht die physikalischen Eigenschaften eines Raums, sondern die hörpsychologischen Wirkungen beschreibt
die Hörsamkeit abhängig ist von den Eigenschaften der Schallquellen, z. B. Sprecher, Instrumentalisten usw., und den Eigenschaften des erzeugten Schalls, etwa Musik verschiedener Stilepochen
die Hörsamkeit innerhalb eines Raums örtlich verschieden ist, z. B. im Parkett anders als auf dem Rang
die Hörsamkeit individuellen Schwankungen unterworfen ist, je nach Hörvermögen, Urteilskraft, Vorerfahrungen usw. des Beurteilenden.
Die Hörsamkeit kann ferner durch mangelhafte bauakustische Eigenschaften des Raumes in Verbindung mit starken Lärmquellen innerhalb oder außerhalb des Gebäudes beeinträchtigt werden.
Die Hörsamkeit eines Raums ist also eine aus den genannten Gründen stark schwankende Größe, trotzdem muss das Ziel des Architekten bzw. seines raumakustischen Beraters eine gute mittlere Hörsamkeit sein. Für die raumakustische Forschung ist es eine vordringliche Aufgabe, die Zusammenhänge zwischen den einzelnen Beurteilungsaspekten der Hörsamkeit bzw. ihrer Bewertung und den sie bewirkenden physikalischen Eigenschaften des Raums aufzudecken.
Gute Hörsamkeit für Sprachdarbietungen besagt, dass ohne Nutzung elektroakustischer Anlagen eine gute Sprachverständlichkeit an allen Plätzen des Raums gewährleistet ist. Das Urteil über die Hörsamkeit wird psychoakustisch gewonnen und fasst als Globalurteil verschiedene Aspekte der Hörakustik zusammen. Es hängt auch von den Eigenschaften der Schallquellen und von den durchaus subjektiven Kriterien des Beurteilenden ab.
Nach DIN 18041:2004 ist Hörsamkeit die Eignung eines Raumes für bestimmte Schalldarbietungen.
Hyperschall
Hyperschall ist Schall mit Frequenzen oberhalb etwa 1.000 MHz, also über 1 GHz und ist somit ein Teilbereich des Ultraschalls.
Wegen der bei diesen Frequenzen sehr hohen Dämpfung in Fluiden ist vor allem die Ausbreitung von Hyperschall in Festkörpern von Bedeutung (Körperschall). Dort können sowohl Longitudinal- als auch Transversalwellen sowie Oberflächenwellen auftreten. Bei extrem hohen Frequenzen wird Schall in kristallinen Festkörpern durch Phononen, also Quasiteilchen der Gitterschwingungen beschrieben; daraus ergibt sich auch die obere Frequenzgrenze, die je nach Material im Bereich von ca. 10 THz liegt.