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Schallausbreitung im Raum

Wie wir unsere Umgebung, also die Klänge, Geräuschen, Stimmen oder auch Musik, wahrnehmen, wird maßgeblich von den räumlichen Gegebenheiten beeinflusst. Schall kann sich im Raum nicht ungehindert ausbreiten, sondern wird an Wänden und anderen schallharten Hindernissen bzw. Objekten mehrfach reflektiert und verliert dabei an Lautstärke. Dem Direktschall folgen die sogenannten Early Reflexions, von denen es meistens sechs gibt, nämlich für jede Wand- bzw. Boden- oder Deckenfläche eine. Jede Reflexion ruft wiederum viele weitere Reflexionen hervor. Diese in ihrer Anzahl schnell zunehmenden, dichten Reflexionen bildet den Nachhall, der aufgrund ständiger Energieabsorptionen an Reflexionsflächen abnimmt bis er schließlich verstummt. Angegeben wird die Nachhallzeit oftmals als RT60-Wert (RT = Reverb Time), der die Zeit angibt, bis wann der Nachhall um 60dB abnimmt (meist bezogen auf eine Frequenz von 1000 Hz). Die Nachhallzeit kann zur bestmöglichen Genauigkeit gemessen oder, wenn dies nicht möglich ist, mithilfe von Formeln nach Eiring und Sabine berechnet werden.

In der Akustik wird zwischen Direktschall (Schall, der direkt von der Schallquelle abgestrahlt wird) und Diffusschall (Schall, der sich aus der Gesamtheit der Reflexionen ergibt) unterschieden. Im Freifeld kommt meist nur der Direktschall vor, während im Raum der Direktschall mit zunehmendem Abstand von der Schallquelle nach dem Abstandsgesetz abnimmt, während der Diffusschall überall ungefähr gleich laut ist. Je weiter wir also von einer Schallquelle im Raum entfernt sind, desto höher ist der Diffusschallanteil im Verhältnis zum Direktschall. Die Distanz, in der Direkt- und Diffusschall gleich laut sind, wird als Hallradius bezeichnet, der abhängig von der Frequenz ist.

Durch Reflexionsvorgänge kommt es im Raum zu verschiedenen Phänomenen. An Wänden kommt es bei Reflexionen aller Frequenzen zu einem Druckstau, der im Bassbereich am größten ist. Daher ist das Frequenzbild in Wandnähe meistens basslastig. Ein anderes Phänomen sind stehende Wellen, die üblicherweise zwischen zwei parallelen Wänden auftreten, wenn sich die Reflexion gleichphasig mit der einfallenden Schallwelle überlagert. Weil dabei ortsfeste Druckmaxima und -minima zustande kommen, können Töne an bestimmten Punkten im Raum nicht korrekt wahrgenommen oder gemessen werden. Dies ist vor allem bei tiefen Frequenzen problematisch, weil hier der räumliche Abstand zwischen Druckmaxima und Druckminima groß ist und der Schall lange nachklingt. Für hohe Frequenzen sind stehende Wellen hingegen unproblematisch. Ein drittes Phänomen ist das Flatterecho, das zwischen zwei parallelen, meist mindestens acht Meter voneinander entfernten Wänden entstehen kann, und dafür sorgt, dass wir hören können, wie der Schall mehrmals hin- und her reflektiert wird. Mit dem Kammfiltereffekt soll hier noch ein weiteres Phänomen Erwähnung finden, das bei der Schallausbreitung auftreten kann und daherrührt, dass es zwischen dem Direktsignal und seiner Reflexion zu einer Interferenz kommt, bei der manche Frequenzen ausgelöscht und andere verstärkt werden können.

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