Raumbeurteilung anhand Room Mode Calculator

spede schrieb:

da ich in diesem Thema noch recht unbedarft bin, was sagen die angehängten Berechnungen aus. Handelt es sich um einen günstigen oder ungünstigen Heimkinoraum?

Die den Berechnungen zugrunde liegenden Formeln gehen davon aus, daß der Raum leer ist, keine Türen und Fenster hat, sowie perfekt reflektierende Wände. Weiterhin werden weder die reellen Positionen der Lautsprecher noch die des Hörers berücksichtigt, sondern es wird so getan, als ob die Lautsprecher und Hörer in Zimmerecken stehen, denn nur so sind alle Moden gleich stark anregbar und gleich stark wahrnehmbar. Da die Lautsprecher aber nicht in Ecken stehen, werden einige Moden stark angeregt, andere schwächer, wieder andere gar nicht. Da der Hörer ebenfalls nicht in einer Ecke steht, werden von den angeregten Moden einige stark wahrgenommen, einige schwächer, andere gar nicht.

Da das wahrgenommene Resultat zu hundert Prozent von den Positionen von Lautsprecher und Hörer abhängt, kann man aus solchen Berechnungen prinzipiell nicht ablesen, ob der Raum gut oder schlecht ist. Ich füge unten mal meine Standardantowrt zum Thema Raumabmessungen an.

Klaus


Der Mythos von optimalen Raumabmessungen

In audiophilen Kreisen werden optimale Raumabmessungsverhältnisse (Höhe : Breite : Länge) wie z.B. 2:3:5, 1:1.6:2.5, 1.236:2:3.236 (goldener Schnitt), 1:1.4:1.9 empfohlen und verwendet. Weitere Optimierungskriterien sind z.B. von Bonello (1981) und Walker (1996). Einer der ersten, der Raumabmessungen erwähnt hatte, war W.C. Sabine in “Collected papers on acoustics”, Harvard University Press (London) 1922, genannt wurden Verhältnisse wie 2 : 3 : 5, 1 : 1 : 2, 2 : 3 : 4.

Das Konzept optimaler Abmessungen war jedoch ursprünglich für Hallräume gedacht, in denen Schallfelder von z.B. Maschinen gemessen werden (Toole 2006). Derartige Schallquellen produzieren oftmals Lärm, das heisst Schallwellen im gesamten hörbaren Spektrum, oder grossen Teilen davon, gleichzeitig und dauernd. Zur Vermessung des Schallfeldes werden Mikrophone um die Schallquelle plaziert. Da das gesamte Spektrum in konstanter Weise abgestrahlt wird, werden alle der im Raum möglichen Raummoden ständig angeregt. Um verwertbare Daten von allen Messmikrophonen zu erhalten, war es wichtig, eine gleichmässige Verteilung der Moden auf der Frequenzskala zu haben. Auf irgeneine Weise hat dieses Konzept seinen Einzug in den Bereich des Heimaudio gehalten.

Was beachtet werden muss ist, daß die Formeln zur Berechnung der Raummoden davon ausgehen, daß der Raum leer ist, perfekt reflektierende (d.h. schallharte) Begrenzungflächen hat, und keine Wandöffnungen. Grosse absorbierende Möbel sind in der Lage, Modenfrequenzen zu verschieben und den Modenpegel zu senken (De Melo 2007). Grosse mitschwingende Möbel können Moden aufspalten, d.h. anstelle einer Mode bei z.B. 50 Hz werden zwei Moden bei 47 und 53 Hz erzeugt (Bork 2005)

Wandöffnungen sind strukturelle Schwachstellen und die Orte von Schalldruckmaxima und – minima verschieben sich (Welti 2006).

In nicht-rechteckigen Räumen können die bekannten Optimierungsansätze sowieso nicht angewendet werden, dort sind Finite Elemente Verfahren notwendig (Bolt 1939, Van Nieuwland 1979).

Um in heimischen Hörräumen die Vorteile optimaler Raumabmessungen zu geniessen, müssen alle Moden gleichzeitig und in gleichem Masse angeregt werden. Weiterhin muss der Hörer alle diese angeregten Moden gleichzeitig und in gleichem Masse wahrnehmen. Dies ist nur dann möglich, wenn Schallquelle und Hörer sich im Raumecken befinden. Überall anders wird nur ein Teil der Moden angeregt, und dies verschieden stark, weiterhin wird nur ein Teil dieser angeregten Moden wahrgenommen, und dies wiederum verschieden stark. Daher ist keiner der verschiedenen Optmierungsansätze optimal, sie sind lediglich unterschiedlich gut bzw. schlecht (Toole 2006).

Wenn man sich lediglich die Eigenfrequenzen des Raumes anschaut, berücksichtigt man die Tatsache der, abhängig von der Aufstellung der Lautsprecher, nur teilweisen Anregung der Moden, genauswenig wie die, abhängig von der Hörposition, stark variierenden Schalldrücke. Bonello schlug 1981 ein Kriterium vor, welches besagte, daß 1. in jedem 1/3-Oktavband mehr Moden sein sollten als in dem darunterliegenden und daß 2. doppelte Moden nur dann erlaubt seien, wenn im dem betreffenden Band mindestens 5 Moden liegen. Berücksichtigt werden alle Moden, axial, tangential, oblique. Es hat sich nun gezeigt, daß dieses Kriterium von mässigem Nutzen ist, wenn sich die Schallquelle in einer Ecke befindet, der Nutzen jedoch geringer wird, wenn die Quelle nicht mehr in einer Ecke ist (Welti 2009).

Alle bekannten Optimierungsverfahren sind demnach implizit daraufhin ausgelegt, optimale Bedingungen nur dann zu schaffen, wenn Lautsprecher und Hörer in Ecken plaziert sind. Wenn möglich, sollten 2 oder gar 3 gleiche Abmessungen vermieden werden, aber es hat sich gezeigt, daß Räume mit quadratischem Grundriss oder Würfel nicht unbedingt schlechter sind (Fazenda 2005, Wankling et al. 2009).

Toole zieht die Schlussfolgerung, daß das Konzept optimaler Raumabmessungen im Bereich von Heimaudio irrelevant sei (Toole 2006).

Die einzige Möglichkeit, das Konzept der optimalen Raumabmessungen anzuwenden ist dann gegeben, wenn die exakten Positionen von Lautsprechern und Hörplatz vorher bekannt sind. Die jedoch hat zur Folge, daß die Vorteile einer solchen Optimierung nur am Hörplatz selber erfahren werden können. Überall anders wird ein Hörer einen im Vergleich zum (optimierten) Hörplatz anderen Bass wahrnehmen, sodaß für diese anderen Orte Massnahmen zur Verringerung der Bassenergie getroffen werden müssten, sei es Absorption, Equaliser, oder Modenauslöschung durch Einsatz mehrerer Subwoofer (Welti 2002). In nicht-rechteckigen oder asymmetrischen Räumen müsste die den Subwoofern zugeführten Signale einer zusätzlichen Datenverarbeitung unterzogen werden (Welti 2003, 2006).


Bolt, “Normal modes of vibration in room acoustics: experimental investigations in nonrectangular enclosures”, J. of the Acoustical Society of America 1939, vol. 11, S.184

Bonello, „A new criterion for the distribution of normal room modes“, J. of the Audio Engineering Society 1981, S.597

Bork, „ Modalanalyse stehender Wellen“, Fortschritte der Akustik, DAGA ’05, 31. Jahrestagung für Akustik (Deutsche Gesellschaft für Akustik), München 2005

Fazenda et al., “Perception of modal distribution metrics in critical listening spaces - Dependence on room aspect ratios”, J. of the Audio Engineering Society 2005, S.1128
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De Melo et al., “Sound absorption at low frequencies: room contents as obstacles”, J. of Building Acoustics 2007, vol. 14, no. 2, S.143

Toole, “Loudspeakers and rooms for sound reproduction – a scientific review”, J. of
the Audio Engineering Society 2006, S.451

Van Nieuwland , “Eigenmodes in non-rectangular reverberation rooms”, Noise Control Engineering 1979, Nov., S.112

Walker, “Optimum dimension ratios for small rooms”, Audio Engineering Society preprint 4191 (1996)

Wankling et al., “Subjective validity of figures of merit for room aspect ratio designs”, Audio Engineering Society preprint 7746 (2009)

Welti, “How many subwoofers are enough”, Audio Engineering Society preprint 5602 (2002)

Welti, “In-room low frequency optimization”, Audio Engineering Society preprint 5942 (2003)

Welti, “Low-frequency optimization using multiple subwoofers”, J. of the Audio Engineering Society 2006, S.347

Welti, „Investigation of Bonello criterion for use in small room acoustics“, Audio Engineering Society preprint 7849 (2009)

Hi,

wenn der Raum schon existiert, bringt dir dieser Rechner nichts. Dann nimmt man besser Mess-Software und misst den existierenden Raum. Wenn du bei einem Naubau völlige Freiheit in den Raummaßen hast, ist es schon sinnvoller eines der empfohlenen Maße zu nehmen als den Raum z.B. würfelförmig zu machen.
Wichtig ist aber auch das absolute Raumvolumen (größer = besser) und vor allem Aufstellung und akustische Maßnahmen im Raum

Gruß