Grundlagen der Raumakustik Part 0: Planung Tonstudio als Homestudio

Raumakustik Set Studio Planung

 

Grundlagen der Raumakustik Part 0:

Planung Tonstudio als Homestudio

Du willst dein Wohnzimmer in ein Homestudio verwandeln? Mit den richtigen Handgriffen und einer guten Planung ist das auch für Nicht-Profis möglich.

Zunächst ist es wichtig, den baulichen Ist-Zustand deines Raumes zu analysieren.

Stell dir dazu folgende Fragen:

Wie sind die Raummaße (Länge, Breite, Höhe)?

Wo befindet sich dein Raum (Stockwerk)?

Wie sind Boden, Wände und Decke beschaffen?

Gibt es Fenster und wohnen nebenan Nachbarn?

Aus diesen Infos lässt sich sagen, wie der Raum im Urzustand beschaffen ist und auf welche Probleme du treffen wirst.

Einige Beispiel:

Sind deine Decken höher als 2,40m wirst du es leichter haben Absorber zu platzieren und gezielt dort schon tiefe Frequenzen abzufangen.

Ein würfelförmiger Raum hat eine ungünstigere Modenverteilung als ein länglicher Raum.

Wände lassen sich leichter akustisch behandeln als Fenster.

Verschiedene Seitenwände verhalten sich akustisch auch unterschiedlich. Es ist deshalb vorteilhaft, wenn im Raum die zwei länglichen Seitenwände aus dem gleichen Material und gleich dick sind.

Dadurch lässt das akustische Verhalten deines Raumes besser vorhersagen und deine Lautsprecher bespielen den gleichen Raumwiderstand.

Holzbalkenzwischendecken (dein Fußboden!) haben durch ihr geringes Gewicht meist eine hohe Eigenresonanz, eine Entkopplung der Lautsprecher ist in diesem Fall sehr wichtig, um ein Schwingen der Decke zu vermeiden.

Ganz anders verhält es sich mit massiven Betondecken. Diese schwingen mit wenigen Hertz und so ist es in diesem Fall sinnvoll die Lautsprecher an die Masse der Decke anzukoppeln.

Anhand dieser Beispiele siehst du, dass es entscheidend ist, schon möglichst bei der Raumauswahl den späteren akustischen Ausbau zu berücksichtigen.

Einige grundsätzliche Regeln zu diesem Thema:

    • große Räume weisen meist ein bessere Modenverteilung auf, da sich der Schall durch längere Wege “totläuft”
    • Räume mit gleichen Wandmaterialien und -stärken machen die Raumakustik vorhersagbar
    • Quaderförmige Räume sind besser geeignet als würfelförmige Räume oder Räume mit besonderen Formen ( L, U oder X :-D)
    • eine hohe Deckenhöhe (>2,8m) und die Möglichkeit der breitbandigen Absorbierung der Decke bieten gute Voraussetzungen, um Raum zu sparen, sodass genügen Platz für Geräte und Mobiliar bleibt
    • gleiche Seitenwände für ein gutes Stereobild
    • Lautsprecher von Holzbalkendecken entkoppeln/ an Betondecken ankoppeln
Raum-in-Raum Bauplanung CAD Zeichnung 1

Ist der passende Raum gefunden, dann betrachten wir zunächst den Ist-Zustand des Raumes und seiner Akustik:

Beim Entwurf deines Studios betrachten wir zwei Faktoren:

1. Die Nachhallzeit (und wie du sie beeinflussen kannst):

Für eine kritische Beurteilung von Audioaufnahmen ist es wichtig, das die Nachhallzeit der einzelnen Frequenzen nicht zu lang ist, denn ein langes Nachhallen würde spätere Signale

überlagern und ein undefiniertes Klangbild ergeben.

Um nun eine Beurteilung zu ermöglichen, wird im Tonstudiobau eine Nachhallzeit von 300 ms angestrebt. Die Nachhallzeit darf in Richtung Bassbereich bis auf 500-600ms ansteigen.

Die Schwierigkeit bei dieser Vorgabe liegt darin begründet, dass sich Bassfrequenzen nur mit großem Aufwand dämpfen lassen, wohingegen mittlere und hohe Frequenzen leicht zu dämpfen sind.

Wenn also die Nachhallzeit des Basses durch Akustikelemente (Bassfallen, Plattenschwinger, Folienschwinger, VPR, Helmholtzresonatoren) verringert wird, sollte der Hoch- und Mitteltonbereich mögliichst unberührt bleiben.

Dass lässt sich dadurch erreichen, dass keine oder wenige offenporige Oberflächen für Basselemente benutzt werden.

Basswellen lassen sich wirksam durch Poröse Absorber, Plattenschwinger, Folienschwinger, VPR und Helmholtzresonatoren dämpfen.

Wichtig ist an dieser Stelle möglichst wirksame Elemente zu benutzen, um teure Raumfläche nicht zu verstellen. So bleibt später mehr freie Stellfläche für Instrumente, Menschen,Statiker  oder weitere Akustikelemente.

Als Faustformel für die Absorbtion kannst du mit 0,5m³ Volumen an Dämpfungsmaterial pro m² Grundfläche des Raumes rechnen, wenn nicht technologisch weiterentwickelte Elemente wie Platten- oder Folienschwinger zum Einsatz kommen.

Rechenbeispiel:

Raummaße: L = 5 m  B = 4 m H = 2,6 m

Raumvolumen ~ 50 m³

Grundfläche = 5 m*4 m = 20 m²

herkömmliches Dämpfungsmaterial ~ 20*0,5 m³ = 10 m³ , das entspricht ca. 20 -25 Packungen Mineralwolle!

Durch die Verwendung von z.B. unseren Folienschwinger in Kombination mit unseren stimmbaren Helmholtzresonatoren, einigen Breitbandabsorbern und einer 20 cm Raumakustikdecke  kannst mit rund 2,4 m³ Raumvolumen (entspricht: 8 x VBM 50/250 und 4 x BassXT ) und 4m² Raumvolumen (Akustikdecke) einiges an Raum(-fläche) sparen.

Die Akustikelemente findest du hier in vorkonfigurierten Raumsets.

Wasserfalldiagramm nachhallzeit leerer Raum
Wasserfalldiagramm Nachhallzeit verkürzt 4 Bassfallen VBM 50/250
Wasserfalldiagramm Nachhallzeit verkürzt 4 Bassfallen

Nachhallzeit eines Raumes | Verkürzung der Nachhallzeit durch Bassfallen | Folienschwinger VBM 50/250

In den Wasserfalldiagrammen ist gut zu sehen, wie sich die Bassoptimierung auswirkt.

Die Nachhallzeit (Z-Achse in Millisekunden) verringert sich für die Frequenzen ( X-Achse in Hertz) unter 100 hz von 600 ms auf rund 300 ms. Dabei wird von einer Lautstärkereduzierung von 60 db ausgegangen (Y-Achse).

2. Die Ausgewogenheit des Frequenzganges an der Abhörposition optimieren  (wird bestimmt durch die Positionierung der Lautsprecher und der Abhörposition im Raum):

2.1. Abhörposition und Lautsprecherpositionierung Ausgangssituation

Jetzt gilt es eine erste Messung des Raumes im breitbandig absorbierten Raum zu machen (Mixingzubehör wie Tisch, Lautsprecher und alles was sich im Raum befinden MUSS zählen zum leeren Raum), um die optimale Hörsituation zu finden.

Um einen ausgewogenen Frequenzgang zu erzielen, legst du im ersten Schritt die Abhörposition fest.

Als Startpunkt empfehlen wir die Abhörposition auf 38% der Raumlänge zu positionieren und da wir von einer Stereosituation ausgehen, sollte sich die Position mittig zwischen den zwei langen Seitenwänden befinden.

Das entspricht im oben genannten Raum:

Raumlänge:  5m * 0,38 = 1,9m.

Raumbreite: 4m / 2 = 2m

Das Messmikrofon stellst du an dieser Stelle auf Ohrhöhe auf.

Die Lautsprecher werden in einem gleichseitigen Dreieck mit deinem Hinterkopf als einer Spitze des Dreiecks aufgestellt.

Dabei ist zu beachten, dass die Lautsprecher “an deinen Ohren vorbei” ausgerichtet werden und sich erst hinter der Abhörposition schneiden.

Schau dir dazu auch die Skizze von J. H. Brandt zur Lautsprecherpositionierung an. Es ergibt sich bezogen auf deine Ohren ein Winkel von ca. 25° und nicht 30°.

Eine falsche Positionierung äußert sich automatisch in Phasenproblemen und schlechter Stereoortung.

Die Achse der Lautsprecher (Mittelpunkt zwischen Hochtöner und Basschassis) sollte sich auf deiner Ohrhöhe befinden.

2.2. Einflüsse der Wände in der Nähe der Lautsprecher (Speaker Boundary Interference Resonance) und wie du sie beeinflussen kannst

        1. Die Lautsprecher sollten möglichst nah an der Rückwand positioniert werden, um die Reflektionen der Wände hinter den Lautsprechern in einen höheren Frequenzbereich zu verschieben
        2. Der Abstand des Basschassis zu Decke und zum Boden sollte nicht identisch sein, da sich sonst Frequenzen durch die gleiche Signallaufzeit bis zum Abhörplatz auslöschen.
        3. Der Abstand zu den Seitenwände ist bei Stereoaufstellung natürlich gleichgroß, sollte sich aber vom Abstand zu Decke, Boden und Rückwand unterscheiden.

Wenn du die Lautsprecher positioniert hast und die Sitzposition festgelegt ist, kannst mit den ersten Messungen beginnen.

Wie du dann den optimalen Frequenzgang erreichst, verraten wir dir in einem der folgenden Artikel.

 

Zusammengefasst: Ja, ein Homestudio zu planen ist aufwendig. Aber die Arbeit lohnt sich, denn mit einer detaillierten Planung lässt sich fast jeder Raum in ein gutes Homestudio verwandeln. Für eine genaue Berechnung helfen wir dir mit einer individuellen Akustikberatung gern weiter und empfehlen dir für mehr Informationen unsere anderen Blogartikel zu weiteren Akustikthemen.

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