Raumakustik: Absorber und Diffusoren

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Dschitz

Dschitz

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Hallo allerseits,

will mich auch mal an eurer Diskussion beteiligen, vielleicht kann ich ja helfen.

Zunächst zur Begriffsdefinition:
Mit SchallDÄMMUNG hat die Raumakustik nichts zu tun, unter Dämmung versteht man, dass der [g=107]Schall[/g] nicht von A nach B gelangt, Dämmung ist also die Funktion, die eine Wohnungstrennwand erfüllt.

Hier geht es vielmehr um Absorption von Schallenergie, auch DÄMPFUNG genannt, diese ist wichtig, um die Raumakustik im Raum selbst zu verbessern. Die Schallenergie wird also durch irgendeinen mechanischen Vorgang in Wärmeenergie umgewandelt und so vernichtet.

Man unterscheidet drei Gruppen von Absorbern:

1. poröse und faserige Absorber

Erstere sind absorbierende Schäume, die zweite Gruppe bilden alle Arten von Fasern (Mineralfaser, Glasfaser, Wolle, Textilien, Flachs, etc.)
Schallenergie wird hier vernichtet, indem die Luftteilchen in dem Material hin und her schwingen und durch Reibung und winzigste Wirbel abgebremst, die Schallwelle also bedämpft wird.
Heutzutage gibt es Mineralfaser, deren eingeatmete Mini-Faserbruchstücke sich anscheinend in der Lunge auflösen und keinen Krebs mehr verursachen. Wer dem nicht traut (ich tu’s nicht) nimmt Naturfasern wie Flachs und Wolle, die wirken fast genau so gut. Vorsicht allerdings bei Außenwänden!!! Das Zeug ist auch hervorragend wärmedämmend, und wer sich das zeug 10cm dick von innen an eine Außenwand packt, kann nächsten Winter literweise Kondenswasser aus seinem Absorber laufen sehen!!! Also: Dickere Absorber gehören nur an Innenwände, für Außenwände gibt’s andere Konstruktionen.
Zu Textilien: Vorhänge vor den Fenstern sind oft auch ein wenig absorbierend wenn sie ein bisschen gerefft fallen, also nicht glatt dahängen. Oder natürlich man kauft sich speziell akustisch wirksame Gewebe, wer wirklich viel Geld übrig hat kann sich da austoben und durchaus gute Effekte erzielen.

Günstigen Schaum aus Überproduktion gibt’s zur Zeit hier: http://www.schalltechnik-mm.de/


2. Platten-Resonatoren

Hier wird Energie durch Verformung vernichtet. Eine Platte (z.B. Spanplatte, Gipskartonplatte), die auf ein Holzständerwerk aufgeschraubt wird und so mehr oder weniger frei schwingen kann, wird durch auftreffende Schallwellen zu Biegeschwingungen angeregt. Sie besitzt bestimmte Resonanzfrequenzen (abhängig vom Material, Montage und anderen Randbedingungen), bei denen sie sich leicht zum "Mitschwingen" (lat: resonare) anregen lässt, sie schwingt also "in Resonanz". Durch die Biegung wird Verformungsenergie in Wärme umgewandelt, und die Platte entzieht der auftreffenden Schallwelle Energie.

3. Helmholtz-Resonator

Beim Helmholtz-Resonator schwingt eine Luftmasse auf einem Luftpolster. Bekanntestes Beispiel ist die gute alte Bierflasche, wenn man da drüberbläst, vernimmt man einen Ton. Trinkt man dann ein paar Schluck Bier und wiederholt das ganze, ist die [g=349]Frequenz[/g] des Tons schon etwas niedriger. Der Resonator schwingt also bei einer ganz bestimmten [g=349]Frequenz[/g].
Der Effekt ist folgender: Die im Flaschenhals befindliche Luftmasse schwingt im Flaschenhals hin und her und vernichtet Schallenergie durch Reibung an den Oberflächen. Es bildet sich also ein schwingendes Feder-Masse-System, wobei das Resonator-Volumen, also in unserem Fall die im Bauch der Bierflasche vorhandene Luft, als Feder fungiert, auf der die Luftmasse im Flaschenhals hin und her schwingt. Die Resonanzfrequenz ist um so niedriger, je schwerer die schwingende Luftmasse ist (also je länger und breiter der „Flaschenhals“ ist) und je größer das Resonator-Volumen ist. Der Resonator kann jede beliebige Form annehmen, hauptsache man hat ein absolut dicht abgeschlossenes Resonatorvolumen und eine Öffnung. Die Abstimmung des ganzen auf eine bestimmte [g=349]Frequenz[/g] ist dank kleiner selbstgeschriebener Progrämmchen kein Hexenwerk, allerdings sollte eine Regel vorweg beachtet werden: Die Wirksamkeit des Resonators hängt von seinem Volumen ab, und je tiefer die Abstimmfrequenz, desto mehr Volumen ist nötig. Wer einen Helmholtz-Resonator baut, um eine sog. Raummode im Studio zu bekämpfen, hat es je nach Abmessungen des Raums mit sehr tiefen Frequenzen zu tun, um diese Frequenzen wirksam mit einem Helmholtz-Resonator zu bekämpfen, muss das Volumen des Resonators schon einige Hundert Liter, eventuell mehr als einen Kubikmeter betragen. Wer den Platz hat, sich so eine Kiste ins Zimmer zu stellen, der ist damit gut bedient, die Raummode gehört definitiv der Vergangenheit an. Allerdings ist ein ähnlicher Effekt auch mit normalen Plattenabsorbern (siehe 2.) zu erreichen, die liegen einfach flach auf der Wand und nehmen somit deutlich weniger Platz weg. Helmholtz-Resonatoren kommen eigentlich nur dort zum Einsatz, wo man verwinkelte Hohlräume akustisch nutzbar machen will. Also praktisch fast nie.
Ein Helmholtz-Reso ist eine sehr schmalbandige Sache, die Bandbreite der Absorption kann ein wenig erhöht werden, indem man den Resonator-Hals oder das Volumen leicht bedämpft (mit Absorbern, siehe 1.)

3. perforierte Absorber

Diese Nutzen einen recht ähnlichen Effekt wie der Helmholtz-Resonator unter 3., allerdings gibt’s hier viele ganz kleine Löcher, in denen ganz kleine Luftmassen auf ganz kleinen Luftvolumina schwingen. Das erhöht die Bandbreite der Absorption um Längen und gibt die Möglichkeit, einen sonst voluminösen Helmholtz-Resonator auf eine Fläche zu verteilen. Die Bandbreite und Wirksamkeit des perforierten Absorbers erhöht sich noch beträchtlich, packt man direkt hinter die Löcher einen Absorber (siehe 1.).

Grundregeln für hohe Absorption

Viel ist zu lesen davon, dass man mit dem guten alten Noppen- oder Pyramidenschaum Frequenzen ab 2000 Hz bedämpfen kann. Man liest auch, dass für tiefere Frequenzen dickere Schäume nötig sind.
Die Wahrheit ist, dass für die Bedämpfung mittlerer und tiefer Frequenzen weniger die Dicke des Schaums entscheidend ist, sondern wie weit dieser vor einer Wand angebracht ist.
Idealisiert betrachtet man eine Schallwelle, die auf eine Wand trifft, reflektiert wird und sich dann „mit sich selbst“ überlagert. Es entsteht eine sog. stehende Welle, bei der die maximale Teilchenbewegung bei ¼ der Wellenlänge stattfindet. Die Wellenlänge L berechnet sich zu L=c/f , wobei c die Schallgeschwindigkeit in Luft ist (nahezu konstant bei 340 m/s), und f die [g=349]Frequenz[/g] der Schallwelle. Eine Schallwelle mit der [g=349]Frequenz[/g] 100 Hz hat demnach eine Wellenlänge von 3,4 Metern. Ein Viertel dieser Wellenlänge, also 0,85 Meter, entspricht in diesem Fall dem Abstand von der Wand, bei dem die größte Teilchenbewegung stattfindet, und möchte man diese [g=349]Frequenz[/g] bedämpfen, müsste man eine Absorbermatte mit (im Idealfall) 0,85 Metern Abstand zur Wand anbringen, oder zumindest diesem Abstand einigermaßen nahe zu kommen. Man bemerke also: Es ist sehr wohl möglich, auch tiefe Frequenzen mit einem dünnen 5cm-Noppenschaum zu bedämpfen, wenn er nur den richtigen Abstand zu Wand hat. Breitbandiger wird die Absorption natürlich, wenn man einen dickeren Absorber verwendet. Breitbandiger als hier dargestellt ist so eine Konstruktion aber auch automatisch, weil Schallwellen nicht schön brav senkrecht in den Absorber einfallen, sondern aus allen Richtungen kommen und bei schrägem Einfall demnach längere Strecken im Absorber zurücklegen, also auch stärker bedämpft werden.
Besonders wirksam sind Absorber übrigens in Raumkanten und Ecken.

In den wenigsten Fällen wird man die Möglichkeit haben, ganze Wände mit einer 40cm dicken Absorberkonstruktion zu verkleiden, wie das in professionellen Studios der Fall ist. Rein aus Platz- und Kostengründen sollte man bei Problemen mit tiefen Frequenzen auf Plattenresonatoren oder Mischkonstruktionen wie Verbundplattenresonatoren ausweichen.
Wer die Akustik seines Aufnahmeraumes flexibel halten will kann sich auch mit transportablen Absorbern aushelfen, ein paar großflächige Absorbermatten, bei Bedarf schnell im Raum angebracht, bringen die gewünschte „knochentrockene“ und völlig hallfreie Studioakustik, und verschwinden danach wieder auf dem Dachboden. Am wirksamsten wären dabei frei im Raum hängende Absorber, teils senkrecht von der Decke hängend, teils an mehreren Punkten aufgehängt und bauchig durchhängend. Breitbandiger geht’s nimmer, da hat auch keine noch so tiefe Raumresonanz eine Chance.

Der Vollständigkeit halber: Diffusoren

Manch einer möchte in seinem Aufnahmeraum nicht total totgedämpfte Raumakustik haben, sondern will den Sound klingen lassen, ohne dass störende Raummoden auftreten, also zum Beispiel in einem Band-Probenraum. Hier ist das Ziel, ein diffuses Schallfeld herzustellen, d.h. man möchte nicht, dass eine Schallwelle, die auf eine Wand trifft, geometrisch reflektiert wird (Einfallswinkel = Ausfallswinkel), sondern dass sie möglichst in alle Raumrichtungen „gestreut“ wird. Dies erreicht man durch zerklüftete Raumoberflächen, wie sie z.B. die altbekannten Eierkartons aufweisen. Allerdings kommt hier wieder die Wellenlänge des Schalls ins Spiel. Eine Schallwelle wird an einer Wand nur diffus reflektiert, wenn die Konturen auf der Oberfläche ungefähr so groß sind wie die Wellenlänge der Schallwelle. Die Höcker eines Eierkartons (also die Konturen) haben ungefähr eine Tiefe und einen Abstand zueinander von 4cm, dieses als Wellenlänge entspricht einer [g=349]Frequenz[/g] von ca. 8500 Hz. Mit Eierkartons erreicht man also eine hervorragende Diffusität bei hohen Frequenzen, also im Bereich ab ca. 5000 Hz. Darunter müssen die Konturen auf der Wand schon größer sein, um als Diffusor zu wirken.
Der ideale Diffusor ist der sog. Schröder-Diffusor, benannt nach seinem Erfinder. Dieser hat herausgefunden, welche Abfolge von zerküfteten Flächen eine ideale Diffusität erzielt. Das sieht dann aus wie eine zufällig zusammengewürfelte Fläche, hat aber System und ist genaustens berechnet.

Zur besseren Vorstellung: http://www.wvier.de/diffusoren.htm


So, fertig der Roman, freue mich auf eure Kommentare und freue mich auch, wenn ich euch in Zukunft weiterhelfen kann.

the Dschitz
 
Guter Leitfaden, Dschitz!

Aber mir ist ein grober Fehler aufgefallen.
Die Schallenergie wird also durch irgendeinen mechanischen Vorgang in Wärmeenergie umgewandelt und so vernichtet.

Energie kann nicht vernichtet werden!
Du hast auch umgewandelt geschrieben, was vollkommen und das einzig richtige ist.
=> Energieerhaltungssatz

So Ende mit mit dem Klugscheissen. ;)
 
hi Dschitz
super grundlagen, infos und praktische tips hast du da für einen laien wie mich zusammengestellt. ganz herzlichen dank.
 
Hi Dschitz!

Vielen Dank für deine Infos.

Ich hätte da eine konkrete Frage zu Absorbern. Ich hab' mir gerade E-Bay-Schaumstoff (mit Noppen mikrige 2 cm) gekauft. Also unter 5 kHz unbrauchbar (ist eine Schätzung von mir). Das macht aber nichts, da ich diese auf 16 m2 Absorber picken werde, die bereits fertig gebaut sind, biss auf die Löcher in den Wänden.

Ich weiß jetzt nicht wie groß ich die Löcher Bohren soll, um ein optimales Ergebniss zu erhalten. Ich hab' mal im Forum gelsen 6 mm Löcher im 100 mm Abstand. In den Vorlesungsälen meiner Bildungsanstalt meines Vertrauens hab' ich aber auch Wände gesehen, die verschieden große Löcher (ich glaub bis 20 mm) auf engerem Raum haben.

Weißt du da vielleicht Rat?

Grüße don_huberto
 
@ don Huberto:

zunächst eine Frage: Du hast jetzt Plattenresonatoren für tiefe Frequenzen und willst diese lochen? Finger weg! Die Platte muss geschlossen sein, sonst kann sie von tieffrequenten Schallwellen nicht mehr angeregt werden und verliert ihre tieffrequente Wirkung (zugunsten höherer Frequenzen...)


Wenn du vorhast, sie zu lochen - so geht's:

Die Zahl, Größe und Verteilung hängt ganz vom Anwendungsfall ab. Soll deine gelochte Platte nach außen sichtbar sein und die Optik einigermaßen stimmen? Dann möchtest du vielleicht kleine, weniger deutlich sichtbare Löchlein haben, von denen du dann ziemlich viele brauchen würdest. Für breitbandige Absorption würde ich von einem Lochflächenanteil von 30-40% ausgehen (also der Anteil der Fläche der Löcher an der Gesamtfläche). Ist dir das Aussehen egal, kannst du denselben Lochflächenanteil natürlich viel einfacher mit ein paar größeren Löchern herstellen, durch die man aber eventuell den dahinter liegenden Absorber sehen kann.
Am besten ist: Mischung von großen und kleinen Löchern. Sieht selbstgemacht zwar immer ein bisschen Sch..... aus, wirkt aber am besten.
Wenn du nicht so viele Löcher haben willst, mit 10-15% Lochflächenanteil kommt man auch schon ganz gut hin, aber für ein Studio willst du's ja möglichst breitbandig ausgewogen haben, nicht wahr?

Ach ja, unter kleinen Löchern verstehe ich so ca. 3-6 mm, große Löcher können auch locker 20mm groß sein.

Wenn du, wie ich deine Ausführung verstehe, den Absorber VOR die Lochplatte hängen willst: Mach große Löcher rein und pack' am besten auch auf die Rückseite der Platten noch Schaum. Mach dir in dem Fall auch nicht den Aufwand, die Löcher in einem bestimmten Raster genaustens anzuzeichnen, sondern bohr' einfach wild drauf los.

@ Dreem: Hast ein recht gutes Lochbild gefunden, damit kommt man hin, und die Lochfläche sieht noch gut aus.


@ Dr. Alk: Klugscheissers welcome! Hast recht... :D


So long

the Dschitz
 
Hallo!

Vielen Dank für die Antworten. Ich hab eine Skizze gemacht von meinem Raum (das schwarze soll der Raum sein)

Es geht um Mauer A und B, diese stehen bereits seit einigen Jahren (einfache Pressspannplatten zur Zeit noch kein einziges Loch). Jetzt will ich in die Pressspanplatten noch Löcher rein machen und meinen billigen Noppenschaum daraufmachen, um den Klang zu verbessern.

room.gif
[/URL]


Somit hätte ich 16 m2 Absorber.

Was würdet ihr machen?

Grüße don_huberto
 
@don_huberto: Was heißt das Telwolle? Telwolle=Glas-/Steinwolle? Wenn dem so ist, lass das mit dem Löcher bohren. Glas-/Steinwolle ist wie Dschitz schon beschrieb nicht gerade gut für die Gesundheit. Ansonsten sollten, was mir gerade bei deiner Skizze auffällt, die Wände A und B nicht rechtwinklig sein. Das vermindert Raummoden (Stehwellen). Neben Breitbandabsorbern solltest Du auch darauf achten, dass der [g=107]Schall[/g] genug gebrochen wird. Das geht ganz gut mit Diffusoren die genau hinter der Abhörposition an der Wand angebracht werden. Die lassen das Klangbild viel lebendiger wirken. Noch ein guter Link inkl. Online-Rechner und Bauanleitung dazu: http://www.mhsoft.nl/Diffusor.asp
 
Ist das mit der Gesundheit wirklich so problematisch wenn ich den Schaumstoff vor mache?

Die Wände stehen schon seit einiger Zeit. Zwecks parallelität der Wände kann ich leider nichts mehr ändern.
 
Naja Sicher ist Sicher. Ich selber würde es nicht tun. Was ist wenn unter der Pressspanplatte eine Dampfbremsfolie ist? Die würdest Du zerstören und der Zweck der Folie wäre dahin.
 
Was ist ein Dampfbremsfolie? bzw. die ist sicher nicht dahinter, da ich die Wände selber vor ca. 4 Jahren gebaut habe.

Hmmm.... so ein ####. Jetzt stecke ich in einer blöden Situation. Gesundheit versus geilen Sound... Vermutlich hast du recht, was solls...
 
Ok, dann ist keine dahinter. Aber selbst die kleinen Glasfaser können durch den Schaumstoff kommen. Ich weiß ja nicht wieviel Du bereit wärst auszugeben, aber theoretisch könnstest Du die 2 Wände neuziehen. Also 2 neue mit mind. 13° Winkel zueinander vor den alten setzen. Und wenn Mineralwolle verwendet wird dann bitte nur Flachs oder Hanf.
 
@ Don Huberto:

Ich verstehe dein Problem glaube ich noch nicht richtig. Sind die beiden Wände A und B Innenwände oder Außenwände? Und weißt du genau, welchen Frequenzbereich du eigentlich bedämpfen willst?
Wenn du also die jetzige Konstruktion mit Mineralfaser hinter den Platten behalten willst (spricht nichts dagegen), würde ich sie nicht anbohren, sondern deinen Schaum davor anbringen, mit gegebenem Abstand zur Platte. So hättest du den Plattenabsorber für tiefe Frequenzen und den Schaum für mittlere und hohe Frequenzen.

@ Dreem:

Flachs, Hanf und Schafwolle sind keine Mineralwolle.


Grüße

the Dschitz :)
 
Hallo nochmal!

Also Wand B ist ein Raumteiler. Der Raum war ums doppelte größer, also habe ich eine Wand aufgestellt. Wand A ist auf eine bereits vorhandene Ziegelwand raufgemacht worden, um für die direkten Nachbarn nicht zu Laut zu sein.

Ich beabsichtige die Frequenzen von 20 Hz bis 5 kHz (ist vermutlich bei meinem Schaum die untere Grenze) zu dämpfen.

Grüße don_huberto
 
Lies nochmal meinen Roman, Abschnitt "Grundregeln für hohe Absorption". Hier steht, dass die Frequenz, ab der ein Absorber dämpft, nicht vom Schaum abhängt, sondern davon, wie weit der Schaum vor der Wand angebracht ist. Dein Schaum kann auch sehr, sehr tiefe Frequenzen bedämpfen, wenn er nur einen Abstand von 'nem halben Meter oder so zur Wand hat. Nichts anderes tut eine sog. [g=118]Bass[/g]-Trap, da ist kein besonderer Schaumstoff drin, eine [g=118]Bass[/g]-Trap bekommt ihre Eigenschaften rein durch die richtige geomtrische Anordnung des Schaums. D.h. wenn du willst, kannst du dir aus deinem 2cm-Noppenschaum eine hervorragende [g=118]Bass[/g]-Trap bauen!

Wenn du kannst, solltest du deinen Raum mal vermessen und feststellen, welche Frequenzbereiche du noch bedämpfen musst, und welche durch die Platten an der Wand schon genug bedämpft sind, schließlich willst du einen möglichst linearen Nachhall haben.

Wenn ein Umbau der Trennwand oder der Platte auf Ziegelwand überhaupt in Frage kommt, ist das wohl die beste Lösung, dann nimmst du die Mineralfaser raus, ersetzt sie durch Schaum und packst ne schön gelochte Platte davor, aber wie gesagt mit ordentlich Abstand zur Rückwand!

MfG

the Dschitz
 
OK... vielen Dank nochmal für die Infos...

Grüße don_huberto
 
wie bekommt man eigendlich raus welche frequenzen man noch abdämpfen muß in seinem raum? nur vom hören? ich mein ich habe da kein vergleich zu wie das so klingen muß.
 
Hallo mackie!

Du stellst die eindeutig wichtigste Frage, die dieses Forum bis jetzt glaube ich nicht beantwortet hat. Viele Leute hier hätten geeignetes Equipment zu Hause, um ihr Studio akustisch zu vermessen und eindeutig festzustellen, was an ihrem Raum noch gemacht werden muss. Was fehlt, ist eine Software, die sich jeder for free aus dem Netz ziehen kann, um so eine Messung durchzuführen. Wie man die Messung durchführt und welche Fehler man dabei vermeiden kann bin ich gerne bereit zu beschreiben. Aber: Bis jetzt war meine Suche nach einem leistungsfähigen Programm nicht von Erfolg gekrönt, vielleicht müsste man mal intensiver danach suchen.

Was gebraucht wird ist ein Messprogramm, mit dem man ein Testgeräusch auf seine Boxen gibt und die "Antwort" des Raumes mit dem Mikro aufnimmt. Diese Programme analysieren dann das gemessene Signal und berechnen daraus z.B. die Nachhallzeit des Raumes bei verschiedenen Frequenzen. Wo die Nachhallzeit noch zu lang ist, versucht man nun, den Raum mit bestimmten Maßnahmen zu versehen, die genau den Frequenzbereich zusätzlich bedämpfen, der bislang noch "zu hallig" war. Ganz einfach also.

Werde mich am Wochenende auf die Suche machen nach einem Programm, weil ich selbst auch keinen Bock drauf habe, 50€ für so was auszugeben. Denn eigentlich sollte bei jeder besseren Soundkarte auf der Installations-CD ein solches Progrämmchen sein, schon allein um sein gesamtes Abhör-System messen und linearisieren zu können, und das ist ja nun des Abhörmischers höchstes und einziges Ziel...

Vielleicht hat ja auch einer der Foren-Leser ein solches Programm parat und teilt uns mit, wo er es her hat?

Melde mich, sobald ich mehr weiß.


the Dschitz
 
Hi Leute!

Da fällt mir ein:

Wer von euch programmieren kann, könnte ja eigentlich sich selbst und uns allen so ein Messprogramm schreiben, ein bisschen Signalanalyse-Kenntnisse sollten da sein, dann erklär ich demjenigen was zu tun ist. Aufwändig wäre es jedenfalls nicht, mit MatLab geht so was problemlos, nur kann ich's leider nicht. Hätte ich doch lieber mal was richtiges gelernt... :p

Also: Freiwillige Programmierer vor, wir warten sehnsüchtig!


So long

the Dschitz
 
danke für deine auskunft. gebe dir vollkommen recht.so ein tool sollte eigendlich bei jeder besseren audiokarte dabei sein.oder wenigstens bei guten monitorboxen.

hab mal noch ne frage wegen den befestigen meiner schaumstoffmatten.habe sie grad bekommen.(4cm)
wie soll ich sie jetzt am besten befestigen? wollte sie halt mit abstand zur wand befestigen.weis nur nicht so recht ob ich sie auf eine holzplatte befestigen soll und die holzplatte dann mit abstnad an die wand bringen soll. oder ob ich einfach nur die schaumstoffmatte auf einem dicken holzrahmen (5-10cm)befstigen soll der dann direkt an die wand angebracht wird.kannst du mir da mal ne genaue anleitung geben? bitte...wäre sehr wichtig.
 

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