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Grundlagen Raumakustik - Ist das Zimmer HiFi-tauglich?

Ist mein Raum überhaupt HiFi-tauglich? stereoplay erklärt die Grundlagen von Raumakustik, Nachhallzeit und Absorption und hilft bei der Beurteilung und Einrichtung des eigenen Raumes.

Grundlagen Raumakustik - Ist mein Raum HiFi-tauglich?

© shutterstock/ Det-anan

Grundlagen Raumakustik - Ist mein Raum HiFi-tauglich?

Professor Amar Bose brachte einst unfreiwillig die Bedeutung der Raumakustik auf den Punkt: 89 Prozent des Schalls, den wir hören, sei indirekter Schall. Das ist zwar nur eine grobe Vereinfachung und trägt der Tatsache nicht Rechnung, dass wir beim Hören von Musik über eine Stereoanlage quasi doppelt indirekten Schall hören (den Hall auf der Aufnahme und den indirekten Schall im Hörraum). Im Prinzip ist die Aussage aber richtig.

Wenn der Raum über den indirekten Schall einen so starken Einfluss auf den Klang hat, dann müssen alle im Vergleich subtilen Verbesserungen an den Elektronikkomponenten oder gar am Zubehör wie Kabeln zum Scheitern verurteilt sein: Die Wiedergabe bleibt blechern, diffus, dröhnend und lässt Präzision vermissen, wenn die Raumreflexionen zu stark hineinspielen.

Da ja auf den meisten Aufnahmen bereits Hallanteile (also indirekter Schall) enthalten sind, sollte bei anspruchsvoller Stereowiedergabe mehr als die Hälfte der Schallwellen, die beim Hörer eintreffen, vom Lautsprecher selbst abgestrahlt werden: Der Akustiker spricht hier von Direktschall. Der vom Raum reflektierte Anteil, der sogenannte Indirektschall, muss also entsprechend bedämpft werden, sonst klingt es wie in einer leeren Garage.

Reflexion und Bedämpfung sind nicht linear

Leider sind die meisten Effekte von Reflexion und Bedämpfung nicht übers gesamte Hörspektrum linear: Resonanzen und Auslöschungen können zum Beispiel bewirken, dass ein bestimmter Basston mit zehnfacher Lautstärke beim Hörer ankommt als ein Ton mit anderer Frequenz, obwohl der Lautsprecher beide mit identischer Stärke abgestrahlt hat.

Raum mit schallharten, reflektierenden Flächen

© shutterstock/adpePhoto

Der Raum zeichnet sich durch viele schallharte, also reflektierende Flächen aus. Eine HiFi-Anlage würde hier eher mit zu viel Hall, diffuser Wieder- gabe und Flatterechos zu kämpfen haben. Wichtig ist es deshalb, eine Balance zwischen absorbierenden und reflektierenden Flächen herzustellen.

Auf der anderen Seite bedämpfen die typischerweise in einem Wohnraum vorhandenen absorbierenden Materialien wie Vorhänge, Teppiche, Stofftapeten und sogar Polstermöbel den Schall in den Höhen meist zu stark und im Grundton überhaupt nicht. Wer wissen will, wie stark die Auswirkungen der Raumakustik sind, höre seine Anlage mal im Garten - die Unterschiede werden überraschend sein.

Die Evolution des Hörens

Doch warum reagiert das menschliche Gehör überhaupt so sensibel auf akustische Unterschiede dieser Art? Treffen zwei Schallereignisse etwa gleichzeitig beim Hörer ein (etwa wenn zwei Stereolautsprecher kongruente Signale für eine mittige Schallquellendarstellung abstrahlen), kann schon eine Zeitdifferenz von 40 Mikrosekunden zwischen beiden den Ortungs- und Raumeindruck verschieben.

Denn der menschliche Hörsinn versucht permanent, aus den unzähligen eintreffenden Schallwellen ein konsistentes Bild der Umgebung zu errechnen, sich eine Vorstellung von Raumgröße, Beschaffenheit der Umgebung und vor allem von den Richtungen der eintreffenden Schallereignisse zu machen. Letztere Funktion hat evolutionäre Ursachen: Für unsere urzeitlichen Vorfahren war der Gehörsinn eine Art Frühwarn- und Ortungssystem.

Raumhall Toleranz

© Weka/ Archiv

Frequenzabhängige Nachhallzeit: ein wenig bedämpfter Raum (rot), im Bass durch Leichtbauwände, in den Höhen durch Vorhänge bedämpft, und das Toleranzband für HiFi (blau).

Doch was passiert jetzt bei Wiedergabe im Raum? Schallwellen breiten sich je nach Frequenz mehr oder minder kugelförmig von der Quelle aus und werden mit wachsender Entfernung immer schwächer. Treffen sie auf ein Hindernis, das größer ist als die Wellenlänge etwa einer harten Wand, werden sie großteils reflektiert und wandern dann in entsprechend abgelenktem Winkel weiter - vergleichbar mit einem Lichtstrahl an einem Spiegel. Wenn sich im Raum viele harte Wände befinden, wird der Schall in Millionen unterschiedliche Richtungen und Winkel immer und immer wieder reflektiert und verliert dabei kontinuierlich an Energie, bis er verklungen ist.

Das Nachhallfeld und die Nachhallzeit

Die Gesamtheit aller dieser Reflexionen nennt man Nachhallfeld. Die Zeit, bis der Nachhall verklungen ist, heißt Nachhallzeit. Eine Nachhallzeit von gemittelt unter 0,3 Sekunden wird als trocken empfunden, ab 0,7 Sekunden (wiederum im Mittelhochtonbereich gemittelt) spricht man vom halligen Raum. Nicht nur die Stärke des Nachhalles ist hier entscheidend, auch die spektrale Zusammensetzung und der zeitliche Ablauf. Ein Hallmuster mit wenig Höhen etwa signalisiert dem Gehirn viele Stoffe, Holz und Polster. Dominiert der direkte Schall, bedeutet dies, "die Schallquelle ist nah"; kommen die ersten Reflexionen erst spät nach dem Direktschall zum Ohr, weiß der Hörsinn: "Dieser Raum ist groß in jeder Dimension".

Raum mit Pflanze

© shutterstock/ imging

Pflanzen wird eine positive akustische Wirkung nachgesagt. Das trifft aber nur für riesige Palmen mit großen, schweren Blättern zu (Bild). Um kleine Blätter (wie vom Ficus) werden Schallwellen gebeugt.

Bei einem höheren Delay zu den ersten Reflexionen darf auch die Nachhallzeit höher sein: In Sprechtheatern strebt man Zeiten unter 1,2 Sekunden an, in Konzertsälen sind zwischen einer und drei Sekunden üblich, Kirchen hallen sogar mit bis zu zehn Sekunden.

Für HiFi-Anlagen im heimischen Wohnzimmer ist eine Nachhallzeit zwischen 0,3 und 0,6 Sekunden anzustreben. Hier soll das vom Raum erzeugte Hallfeld - im Gegensatz zum Live-Konzert - möglichst nicht bewusst vom Hörer wahrnehmbar sein.

Nachhallzeit ermitteln 

Wie stellt man jetzt fest, welche Nachhallzeit der eigene Raum hat? Am besten geht dies mit einem Messmikrofon und entsprechender Software auf dem PC, etwa dem sehr leistungsfähigen Room EQ Wizard. Doch auch schon kostenlose oder preiswerte Apps auf Android- oder iOS-Geräten können - am besten mithilfe eines Zusatzmikrofons - die frequenzabhängige Nachhallzeit ermitteln.

Bücherregale

© shutterstock/ Carla Nichiata

Bücherregale haben meist eine positive Wirkung auf die Wiedergabequalität, weil sie den Schall nicht nur im Mittelton bedämpfen, sondern auch für Diffusion sorgen: je ungleichmäßiger, desto besser.

Je höher dieser auch als RT60 bezeichnete Wert, desto mehr indirekter Schall kommt im Vergleich zum direkten Schall beim Hörer an. Das Klangbild wird dann zwar räumlicher und distanzierter, aber auch weniger deutlich, lässt Detailtreue und Ortbarkeit der Instrumente vermissen, ja es kann sogar unangenehm scheppernd und scharf klingen, wenn der indirekte Schall zu stark dominiert oder einzelne frühe Reflexionen auch noch die Tonalität durch Kammfiltereffekte in Mitleidenschaft ziehen.

Die Nachhallzeit sinkt frequenzabhängig meist vom Bass zu den Mitten hin mehr oder minder stark ab. Räume mit zu den Höhen stark sinkender Nachhallzeit werden als dumpf und "muffig" empfunden, eine konstante Nachhallzeit dagegen als zu hell.

Nachhallzeit im Tieftonbereich

Im Tieftonbereich steigen Nachhallzeit und damit der Schallpegel im Raum immer an. Die Gründe: Zum einen gibt es in Wohnzimmern kaum Elemente, die den Tiefton mit seinen großen Wellenlängen effektiv bedämpfen können, selbst große Polstermöbel bewirken hier wenig. Zum anderen sorgen die Reflexionen der Schallwellen an den Wänden fast immer für eine Verstärkung des Pegels; bei bestimmten Tonhöhen stellt sich sogar eine Welle ein, die mehrfach zwischen gegenüberliegenden Wänden hin- und herpendelt und sich dabei selbst verstärkt. 

Resonanzfrequenz

© Weka/ Archiv

Stehende Wellen (Raummoden) sind besonders gefährlich, wenn Boxen und Hörplatz wandnah im Druckmaximum positioniert sind. Das resultierende wummernde Dröhnen lässt sich kaum bedämpfen.

Diese auch als Raummoden bezeichneten Phänomene sind besonders gefürchtet, sorgen sie doch nicht nur für einen viel zu lauten, sondern auch für einen dröhnenden, schwammigen, unausgewogenen Tiefton. Je näher sich Lautsprecher oder Hörer an den Wänden befinden, desto stärker wird das Phänomen des "Wummerns" der Bässe. Auch wenn die Abmessungen eines Raumes mathematische Vielfache voneinander sind, treten die Dröhnfrequenzen sehr gehäuft auf.

Wann der Bass zu dünn wird

Dies gilt nicht, wenn Teile des Hauses in sogenannter Leicht- oder Trockenbauweise errichtet wurden: Die dann eingesetzten Rigips- oder Holzplatten schwingen mit dem Bass mit und entziehen ihm eher Energie, weshalb Räume in dieser Bauweise oft sogar mit einem "zu dünn" klingenden Fundament nicht zurechtkommen. Ideal sind für den Bass Räume mit nicht parallelen Wänden, also etwa fünfeckige oder mehrfach verwinkelte Grundrisse, und eine freie Positionierung von Boxen und Hörplatz.

Die Ortungsschärfe testen

Neben der Frequenz und der zeitlichen Zusammensetzung ist auch die Richtung der Reflexionen wichtig: Treffen viele davon etwa von den Seitenwänden ein, stört dies die Abbildungsgenauigkeit und die tonale Wiedergabe. Ein möglichst diffuses Hallfeld im Abhörraum klingt deshalb immer natürlicher und angenehmer. Je mehr schräge und unregelmäßige Flächen und Möbel im Raum (wie Bücherregale, große Palmen oder ähnliche Objekte), desto besser - doch hinreichend groß müssen diese sein.

Raumakustik Teil 1:Wie Sie die HiFi-Anlage aufstellen

Die Ortungsschärfe lässt sich leicht testen: Hören Sie Sprache oder Gesang einer Monoquelle, etwa den Nachrichtensprecher, über die Stereoboxen. Schwebt die Stimme scharf und stabil zwischen den Boxen? Wenn nicht, gibt es einiges zu tun. Mit Raum-Tuning, der Wahl der richtigen Lautsprecher und dem Beachten einiger Regeln bei Aufstellung und Hörabstand wird die Musikwiedergabe in fast jedem Raum zum Erlebnis.

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