Raumakustik
Der Raum spielt mit: Moden, Reflexionen, Nachhall und Lautsprecheraufstellung
Derselbe Lautsprecher klingt in zwei Räumen völlig unterschiedlich. Unterhalb von etwa 200 Hz kann der Raum den Basspegel um 10 bis 20 dB verändern, je nachdem, wo die Box steht und wo du sitzt. Das ist mehr, als eine schlecht entworfene Frequenzweiche verderben kann. Deshalb hat Loudsmith ein eigenes Werkzeug Raum. Hier erklären wir, was es berechnet und warum.
Was du eingibst
- Raummaße: Breite (die Wand hinter den Lautsprechern), Länge und Deckenhöhe.
- Nachhallzeit T60, also die Zeit, in der der Schall nach dem Abschalten um 60 dB abklingt. Ein typisches Wohnzimmer hat 0,4 bis 0,6 s, ein kahler Raum mit hartem Boden auch über 0,8 s.
- Aufstellung: Abstand zur Wand hinter der Box und zur Seitenwand, Höhe des Ständers, Abstand des Hörers zur Rückwand und Ohrhöhe.
- Optional eine Hörzone, wenn du nur in einem Teil eines großen Raums hörst, einen Bereich für die Breite der Stereobasis und einen festen Hörplatz.
Die Gehäusemaße und die Höhe der Chassis übernimmt die App aus deinem Entwurf. Sie weiß auch, ob es sich um eine normale Box oder einen Dipol (offene Schallwand) handelt, der sich im Raum anders verhält.
Zwei Bereiche: Moden und diffuses Feld
Die Akustik kleiner Räume teilt sich in zwei Bereiche, deren Grenze die Schroeder-Frequenz bildet:
fS = 2000 · √(T60 / V)
wobei V das Raumvolumen in m³ ist. Für ein Zimmer von 4 × 6 × 2,6 m mit einer Nachhallzeit von 0,45 s ergeben sich etwa 170 Hz.
Unterhalb dieser Frequenz ist der Raum ein Resonator. Zwischen parallelen Wänden entstehen stehende Wellen, die sogenannten Moden. Am stärksten sind die axialen Moden zwischen zwei Wänden:
f = n · c / (2 · L), für n = 1, 2, 3…
Bei einer Länge von 6 m sind das 29, 57, 86 Hz und so weiter. Neben den axialen gibt es auch tangentiale und schräge Moden. Jede Mode hat an manchen Stellen Maxima und anderswo Nullstellen. Der Bass kann sich daher an einer Stelle verdoppeln und einen halben Meter weiter fast verschwinden. Loudsmith summiert die Beiträge aller Moden bis etwa zur doppelten Schroeder-Frequenz (mindestens 250 Hz). Für die Box rechnet es mit der Position des Tieftöners, für den Hörplatz mit der Position des Kopfes.
Oberhalb der Schroeder-Frequenz gibt es so viele Moden, dass sie zu einem gleichmäßigen Nachhallfeld verschmelzen. Dort rechnet die App mit dem Direktschall der Box und einem diffusen Nachhall nach dem Ansatz von Siegfried Linkwitz.
Hallradius
In der Nähe der Box überwiegt der Direktschall, weiter entfernt der reflektierte. Die Grenze bildet der Hallradius (kritische Distanz):
rc = 0,1 · √(G · V / (π · T60))
G ist der Bündelungsgrad der Quelle: 1 für eine normale Box, 3 für einen Dipol. Ein Dipol strahlt weniger zur Seite ab und hat deshalb einen etwa 1,7-mal größeren Hallradius. Sitzt du weiter entfernt als das Dreifache von rc, hörst du vor allem den Raum, und die Stereoabbildung zerfließt.
Reflexionen, die Einbrüche erzeugen
Reflektierter Schall kommt verzögert am Ohr an. Bei der Frequenz, bei der er um eine halbe Wellenlänge verzögert ist, löscht er sich mit dem Direktschall aus, und es entsteht ein Einbruch. Die App berechnet die drei wichtigsten Reflexionen aus dem Wegunterschied zwischen Direkt- und reflektiertem Schall:
- Die Wand hinter der Box. Einbruch bei f = c / (4 · d), wobei d der Abstand des Chassis zur Wand ist. Bei 1 m sind das 86 Hz. Nah an der Wand wandert der Einbruch nach oben, über den Bereich des Tieftöners, deshalb hilft auch eine Aufstellung direkt an der Wand.
- Die Seitenwand. Eine Reflexion unter 3 ms verschmilzt mit dem Direktschall und verwischt die Abbildung. Ab 6 ms ist sie unschädlich.
- Der Boden. Die Bodenreflexion zwischen Box und Hörer. Fällt der Einbruch in den Mitteltonbereich (120 bis 600 Hz), kann ihn kein Equalizer beheben. Abhilfe schaffen eine andere Höhe des Tieftöners oder ein Teppich.
Neun Aufstellungsprüfungen
Aus der Berechnung entsteht eine Tabelle mit Prüfungen, Zielen und Tipps:
| Prüfung | Ziel |
|---|---|
| Raumeinfluss auf den Bass (25 bis 250 Hz) | Streuung innerhalb ±4 dB |
| Stereodreieck | Winkel 60°, akzeptabel 40 bis 90° |
| Abstand zur Wand hinter der Box | mindestens 1 m (Dipol 1,2 m), Reflexion nach 6 ms |
| Abstand zur Seitenwand | mindestens 1 m oder Reflexion nach 6 ms |
| Bodenreflexion | Einbruch außerhalb von 120 bis 600 Hz |
| Nachhall des Raums | 400 bis 600 ms |
| Hörer und Hallradius | höchstens 3 × rc |
| Höhe des Hochtöners | auf Ohrhöhe, innerhalb ±12 cm |
| Raumgröße | mindestens 15 m² (Dipol 22 m²) |
Suche nach der besten Aufstellung
Die Schaltfläche Beste Aufstellung finden durchläuft ein Raster von Box- und Hörplatzpositionen. Dabei hält sie die Boxen symmetrisch und sucht die Kombination mit dem glattesten Bass am Hörplatz und einem Winkel des Stereodreiecks möglichst nahe an 60°. Ist der Hörplatz fest, verschiebt sie nur die Boxen. Ist eine Hörzone festgelegt, bleibt sie innerhalb dieser Zone.
Das Ergebnis siehst du auf dem Grundriss mit Bass-Karte: Grüne Bereiche liefern einen glatteren Bass, rote einen schlechteren. Auf dem Grundriss sind auch die Erstreflexionspunkte an den Seitenwänden markiert, an denen sich Absorber oder Diffusoren lohnen. Ein Diagramm vergleicht den Bass im Raum mit dem Freifeld, und eine Tabelle listet die axialen Moden bis 200 Hz auf.
In der 3D-Ansicht steht deine Box in einem eingerichteten Zimmer mit Bass-Karte auf dem Boden und Stereodreieck. Du kannst vom Hörplatz, aus einer Ecke oder von oben schauen.
Praktische Tipps
- Setz dich nicht in die Raummitte. Auf halber Länge liegt die Nullstelle der ersten axialen Mode, und dort fehlt der Bass. Besser sitzt man meist bei etwa 38 % der Länge von der Wand.
- Boxen und Hörplatz möglichst weit weg von den Ecken. Eine Ecke regt alle Moden gleichzeitig an.
- Muss die Box an der Wand stehen, wähle im Schritt Entwurf die Aufstellung „wandnah“. Das Modell rechnet dann mit einem geringeren Bassabfall und die Weiche mit einer kleineren Baffle-Step-Korrektur.
- Ein Teppich zwischen Boxen und Hörer, Vorhänge und ein volles Bücherregal verkürzen den Nachhall und mindern die Bodenreflexion.
Das Modell geht von einem rechteckigen Raum mit schallharten Wänden im eingeschwungenen Zustand aus. Echte Wände lassen einen Teil des Basses durch, Möbel dämpfen, und eine offene Tür verändert die Moden. Für den Vergleich von Aufstellungen ist das Ergebnis verlässlich, die genauen Zahlen bestätigt erst eine Mikrofonmessung am Hörplatz.