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F ront O f H ouse Techniques Einführung in die Akustik Übersicht Ziel: Durch das Kennenlernen der Akustik werden akustische Problemzonen in Räumen besser erkannt und Audio-Equipment effizienter eingesetzt. Die akustischen Grundkenntnisse helfen, wichtige Arbeitsschritte den weniger Wichtigen vorzuziehen. Zudem sind sie eine gute Voraussetzung, um fremde Räume (Ausseneinsatz: Events, Hochzeiten etc.) richtig zu beurteilen und entsprechend zu beschallen. Themen: Theoretischer Teil - Wellenform und -Länge - Moden in Räumen - axiale, tangenziale und oblique Moden - Raytracing - Reflexionen an Decken und Wänden, Flatterecho - Akustisch vorteilhafte und unvorteilhafte Räume - Einfluss der Aufstellung von Lautsprecher in Räumen - Absorption, Diffusion und elektronische Korrektur, Bonello Kriterium und der Terzband-EQ - Speech Intelligibility - Einfluss der Akustik auf die Verständlichkeit der Sprache - Schallereignisse transienter und stetig anhaltender Art Praktischer Teil - Vorteilhafte Aufstellung einer Beschallungsanlage - Einmessen von Boxen und Monitoren mit eigenen Ohren - Einsatz von Terzband-Equalizern - Einsatz von parametrischen Equalizern - Trittschall Filter - Verhindern von Feedback - Klare Abfolge für Installation, Sound Check und Konzert - Gesamtlautstärke - komplementäre Verstärkung - Aufstellung von Band, Chor und Orchester Page of 1 14 © Kruesi Sound Engineering & Design ■ Sperrackerstr. 7 ■ 8360 Eschlikon ■ P +41 79 475 29 66 ■ [email protected]
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FrontOfHouse TechniquesEinführung in die AkustikÜbersicht Ziel:
Durch das Kennenlernen der Akustik werden akustische Problemzonen in Räumen besser erkannt und Audio-Equipment effizienter eingesetzt. Die akustischen Grundkenntnisse helfen, wichtige Arbeitsschritte den weniger Wichtigen vorzuziehen. Zudem sind sie eine gute Voraussetzung, um fremde Räume (Ausseneinsatz: Events, Hochzeiten etc.) richtig zu beurteilen und entsprechend zu beschallen.
Themen:
Theoretischer Teil
- Wellenform und -Länge
- Moden in Räumen - axiale, tangenziale und oblique Moden
- Raytracing - Reflexionen an Decken und Wänden, Flatterecho
- Akustisch vorteilhafte und unvorteilhafte Räume
- Einfluss der Aufstellung von Lautsprecher in Räumen
- Absorption, Diffusion und elektronische Korrektur, Bonello Kriterium und der Terzband-EQ
- Speech Intelligibility - Einfluss der Akustik auf die Verständlichkeit der Sprache
- Schallereignisse transienter und stetig anhaltender Art
Praktischer Teil
- Vorteilhafte Aufstellung einer Beschallungsanlage
- Einmessen von Boxen und Monitoren mit eigenen Ohren
- Einsatz von Terzband-Equalizern
- Einsatz von parametrischen Equalizern
- Trittschall Filter
- Verhindern von Feedback
- Klare Abfolge für Installation, Sound Check und Konzert
- Gesamtlautstärke - komplementäre Verstärkung
- Aufstellung von Band, Chor und Orchester
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FrontOfHouse TechniquesEinführung in die AkustikWellenformen
Die alternierende Bewegung des Kolben (oben) komprimiert Luftpartikel und zieht sie wieder auseinander. Wenn die Bewegung des Kolben schnell genug ist, entsteht Klangenergie in Form von komprimierter und unkomprimierter Luft - Maxima und Minima einer Wellenform. Diese kurze Wechsel des Druckes überliegt dem statischen, atmosphärischen Druck (0 Punkt) und erzeugt eine Klangwelle. Der Abstand zwischen dem höchsten Punkt einer Welle zum nächsten, höchsten Punkt nennt man einen Wellenlängen-Zyklus.
Das Bild Links zeigt oben einen tiefen Sinus-Ton, in der Mitte einen hohen Sinus-Ton und unten eine typische Sprach-Wellenform wie sie in der Natur auftritt.
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FrontOfHouse TechniquesEinführung in die AkustikWellenlänge Die Wellenlänge λ (lambda) einer Frequenz lässt sich anhand der Schallgeschwindigkeit berechnen:
Formel: λ = 𝒸 / 𝑓
λ = Wellenlänge in Meter
𝑓 = Frequenz
𝒸 = Schallgeschwindigkeit in Luft, (344 Meter pro Sekunde bei 20 °C)
Beispiele
Die Wellenlänge einer Frequenz von 688 Hz ist: λ = 344/688 = 0.5 m = 50 cm
Die Wellenlänge einer Frequenz von 100 Hz ist: λ = 344/100 = 3.44/1 = 3.44 m
Um einen Anhaltspunkt des menschlichen Hörspektrums zu erhalten werden hier die äusseren Grenzfrequenzen unseres Gehörumfanges, 20Hz und 20’000Hz, berechnet.
Untere Grenze des menschlichen Gehörs: 20Hz = 344/20 = 17.2 Meter
Obere Grenze des menschlichen Gehörs: 20’000Hz = 344/20’000 = 0.0172 m oder 1.72 cm
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FrontOfHouse TechniquesEinführung in die AkustikModen
Jeder Raum enthält Moden. Es gibt in der Akustik drei Arten von Moden-Typen, die in einem typischen (quaderförmigen) Raum vorkommen. Dieses sind axiale (longitudinale), tangentiale und diagonale Moden (auch Obligue- oder Schrägmoden genannt). Weil die axialen Moden deutlich dominieren, sind diese besonders interessant. Grundsätzlich bestimmen Moden im Tieftonbereich von 20 Hz bis ca. 500 Hz die Klangfarbe eines Raumes.
Die tiefste Mode eines Raumes entspricht exakt der doppelten Länge des längsten Raummasses zwischen zwei Parallel stehenden Flächen. Beträgt die Länge eines Raumes 15m, so entspricht die tiefste, resonante Frequenz einer Länge von 30m, da zwei halbe Wellenlängen die Energie in Phase an den Ausgangspunkt des Zyklus zurückbringen. In dem Falle wäre das eine Frequenz von ca. 11.5 Hz. Die zweite Mode wäre 23 Hz. Die dritte bei 34.5 Hz, die Nächste 49 Hz usw.
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FrontOfHouse TechniquesEinführung in die Akustik
Das Bild zeigt die ersten 51 axialen Moden eines Raumes mit den Massen 4.7m x 3.2m x 2.5m auf einer linearen Skala. In den Tiefen Lagen stehen die resonanten Moden weit auseinander und werden mit zunehmender Frequenz dichter. An den Stellen, wo die Resonanzen dicke Striche aufzeigen, fallen zwei oder mehrere Moden auf die fast gleiche Frequenz zusammen. Die Problematik der Klangverfälschung äussert sich hauptsächlich in den tiefen Lagen wo nicht zu viele sonder zu wenige Moden vorhanden sind.
Typischer, modaler Response eines Raumes. Die individuellen Moden sind hier in ihrer horizontaler (Frequenz) und vertikalen (Amplitude) Position eingezeichnet. Dieses Bild repräsentiert am besten, wie Moden in der Realität den Raumklang beeinflussen.
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FrontOfHouse TechniquesEinführung in die AkustikRaytracing
Raytracing beschreibt in der Akustik die linienorientierte Aufzeichnung von Reflektionen an Wänden, Decken und Böden. Grundsätzlich kann gesagt werden, dass der ganze Frequenzbereich ab ca. 500Hz dem Raytracing zuzuschreiben ist. Grob gesehen entspricht, auf einer flachen Oberfläche, der Schall-Einfallswinkel dem Schall-Ausfallswinkel. Zum Raytracing gehört z.B. auch Flatterecho, dieses tritt auf, wenn Schall zwischen zwei
parallel stehenden Wänden hin und her springt (nicht zu verwechseln mit einer Mode). Mit Raytracing werden Beschallungen von Konzert- und Studioräumen (RFZ) konstruiert und visualisiert.
Eine linienorientierte Reflexion, die gegenüber dem Direktschall ab min 35ms später hörbar ist, wird als Echo (Delay) wahrgenommen. Im Prinzip ist Hall eine grosse Anzahl an diskreten Echos, welche zu einem Hall-Teppich „zusammenschmelzen“.
Position (a) zeigt, wie sich Reflexionen an Wänden in der Praxis verhalten.
Position (b) zeigt die Reflexionen auf einer runden Oberfläche (Diffusor).
Position (c) zeigt einen Schroeder-Diffusor, welcher den Schall, mit Hilfe einer errechneten Oberflächenstruktur, verteilt. Die Oberflächenstruktur ist so errechnet, das der eintreffende Schall auf unterschiedliche, akustische Impedanzen auftritt und ihn so möglichst gleichmässig verteilt/umleitet.
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FrontOfHouse TechniquesEinführung in die Akustik
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FrontOfHouse TechniquesEinführung in die AkustikAkustisch Vorteilhafte Räume
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Raumhöhe = 1
Raumlänge
Raumbreite
Akust isch bevorzugt e Raumd imensionen
Akzeptierbarer Bereich nach Bolt
3 Raumdimensionen nach Sepmayer:1 : 1.14 : 1.391 : 1.28 : 1.541 : 1.60 : 2.33
Die 3 besten Raumdimensionen nach Louden:1 : 1.4 : 1.91 : 1.3 : 1.91 : 1.5 : 2.5
Anm erkungen
Die bevorzugten Raumdimensionen habenihre Gültigkeit in leeren Räumen.Wohnzimmer, Heimkinos, Studios etc. sindmöbliert.
Ein Raum kann ausgezeichnet klingen, auchwenn er keine der oben aufgeführtenDimensionen aufweist. Um einen solchenRaum akustisch nutzbar zu machen sindmeist grössere Anstrengungen notwendig.
Die bevorzugten Raumdimensionen können alsAusgangslage oder als Hilfe beim Aussuchenneuer Räumlichkeiten dienen. Grosse Räumesollten in jedem Fall vorgezogen werden.Kleine Räume sind trotz guten Dimensionennur schwehr im Bassbereich zu kontrollieren.
Die Bausubstanz ist ein wichtiger Faktor,welcher den Klang in einem Raummitbestimmt. Betonwände, Decken und Böden bieten gegenüber Holzkonstruktionen bessere Isolation. Was nichtnach draussen gelangt bleibt jedoch drin und erschwehrt die akustische Kontrolle.
Renommierte Studiobauer wie z.B. Tom Hidley, Phillip Newell, erreichen ein Höchstmass an akustischer Kontrolleindem sie einen Raum zuerst bis in den Bassbereich bedämpfen und nachher wieder kontrolliert aufbauen. Obenaufgeführte Raumdimensionen können bei solchen Techniken vernachlässigt (bis ganz ignoriert) werden.
FrontOfHouse TechniquesEinführung in die AkustikBonello Kriterium Das Bonello Kriterium besagt, dass innerhalb einer 3tel Oktave (Terz) die Anzahl an Moden mit steigender Frequenz mehr oder mindesten gleich hoch sein muss, um einen gut klingenden Raum zu erhalten. Grundsätzlich gilt dieses kritische Terzband für alle arten von Verfälschungen, also auch Kammfiltereffekte oder Frequenz-Löcher und Überhöhungen.
Das Kritische Band
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FrontOfHouse TechniquesEinführung in die AkustikVerhalten von Schallquellen in Räumen
Links: Ausdehnung tiefer Schallquellen von Klanggeneratoren wie z.B. Instrumenten oder Lautsprechersystemen in Räumen.
Hohe Frequenzen verhalten sich ähnlich dem Raytracing Prinzip.
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FrontOfHouse TechniquesEinführung in die Akustik
Critical Distanz oder auch Hallradius
Der Haas Effekt - Das Gesetz der ersten Wellenfront
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FrontOfHouse TechniquesEinführung in die AkustikKammfilter-Effekte
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FrontOfHouse TechniquesEinführung in die AkustikEigenschaften und Verhalten von Mikrofonen
Richtcharakteristik von Mikrofonen im Bezug auf den Hallradius.
Die Genauigkeit der Richtcharakteristik eines (teuren) Mikrofons über den ganzen Frequenzbereich gemessen.
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FrontOfHouse TechniquesEinführung in die Akustik
Verschiedene Arten von EQ-Korrekturen 1. Die technische Korrektur - das Signal entspricht nicht dem Original oder verursacht
Feedbackprobleme. Grundsätzlich sollten hier Frequenzen nur abgesenkt werden.
2. Die Klanggestaltung - verstärkt die Ausdruckskraft oder macht Platz für andere Instrumente. Grundsätzlich gilt: Frequenzen absenken. Anheben nur dann, wenn man genau weiss, was man tut (Feedback Gefahr).
Arbeitsweise
Die technische Korrektur hat gegenüber der Klanggestaltung immer Vorrang. Ist die technische Korrektur gut, entfällt oft eine zusätzliche Klanggestaltung, was wiederum weniger Phasenprobleme verursacht, einen besseren Monitorsound ermöglicht, und und und … Alle Tontechniker Tipps und Kniffs sind nutzlos, wenn nicht erst die technische Korrektur am System und gegebenenfalls am Kanal gemacht sind.
Modulation durch Phasenverschiebungen von Frequenz und Transienten
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Ein FOH-Techniker sollte möglichst wenig bis gar nichts korrigieren müssen (vorausgesetzt das Main-System ist richtig eingemessen).1. EQs machen Phasenprobleme, welche das Originalsignal „verschmieren“.2. Starke Korrekturen verfälschen das Original.3. Starke Korrekturen machen das Signal unbrauchbar für’s Monitoring (Es muss ein Kanal extra für das Monitoring dupliziert werden).4. Zu viele Eingriffe (insbesondere ungenaue Korrekturen) schwächen die Amplitude des Signals, wodurch es wieder angehoben werden muss, was wiederum neue Korrekturen erfordert womit wiederum …. usw.
