Gibt es ein Diffusschallfeld in kleinen Räumen?

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Verrückter
Inventar
#1 erstellt: 18. Jun 2008, 16:19
Hallo,

ich habe mit Klaus bereits "hinter den Kulissen" per PM darüber diskutiert. Wir finden es so interessant, dass wir die Diskussion öffentlich machen wollen, daher erstelle ichd en Thread und stelle die bereits erfolgte Diskussion hier rein.

Klaus: Bitte stell noch den Link zu dem Paper rein. Danke



Klaus schrieb:
Zu Deinem Nachhallfred in casakustik wollte ich noch eine Bemerkung machen:

"In einem Raum besteht der gehörte Schall aus dem so genannten Direktschall und dem Diffusschall."

Dass in kleinen Räumen kein diffuses Schallfeld aufgebaut wird, wussten schon die alten Römer und sprachen daher von "Nicht-Sabine-Räumen". Durch Schallfeld-Messungen konnte dies inzwischen auch nachgewiesen werden, haben wir schon drüber geprochen. Dass Nachhall in kleinen Räumen kein aussagekräftiger Parameter ist und Messungen relativ unsicher sind (verschiedene Werten an verschiedenen Messlokationen), sagt auch Linkwitz in seinem letzten paper.

Ich habe da einen Artikel zu "Nachhallmessungen" von den Fraunhofern, schicke ich per email.

Klaus



Stefan schrieb:
mir erscheint es unlogisch, dass es kein Diffusschallfeld in kleinen Räumen gibt. Vor allem warum nicht?



Klaus schrieb:
Hallo Stefan,

warum sollte dies unlogisch sein? Nur weil es im Internet und anderswo jahrzehntelang anders, d.h. verkehrt, behauptet wurde? Daß Schallfelder in Räumen nicht diffus sind, daß also die Gleichungen für Nachhallzeit von Sabine nicht gelten, ist schon seit langem bekannt. Ich stosse immer wieder in alten Fachartikeln auf diesbezügliche Anmerkungen. Es wurde bisher indirekt messtechnisch nachgewiesen, indem z.B. der Verlauf der über die Zeit gemessenen Schallpegelkurven nicht mit den nach Sabine berechneten übereinstimmt. Im dem Gover-Artikel aus 2004 wurde dann endlich das Schallfeld direkt mit Richtmikrophonen vermessen.

Warum nicht? Linkwitz sagt sinngemäß, daß es in kleinen Räumen nicht genug Reflexionen gibt, um ein diffuses Schallfeld aufzubauen. Diffus heisst homogen (überall dasselbe) und isotrop (Schallenergie kommt an jedem Raumpunkt gleich stark aus allen Richtungen). Daß das Schallfeld nciht diffus, sondern inhomogen und anisotropisch ist, wurde von Gover nachgewiesen. Ich kann den Artikel schicken, wenn Du willst. Du kannst es auch als bewiesene Tatsache hinnehmen.



Stefan schrieb:
Guten Morgen Klaus,

das ist schön. Wir nähern uns an

Dass das Schallfeld im kleinen Raum nicht vollends diffus ist, war und ist mir klar. Aber das bedeutet nicht, dass es in kleinen Räumen keinen diffusen Schall gibt und/oder gar nur direkten Schall.

Auch das Sabine in kleinen Räumen nicht funktioniert etc. ist klar. Aber es gibt ein diffuses Schallfeld, wenn auch nicht vollends, da es auch Reflexionen gibt.

Nimm mal einen kleinen und leeren Raum. Da hast Du sogar ein Echo, so hoch ist die Nachhallzeit. Da ist kein ansatzweise diffuses Schallfeld?

Wenn es keinen diffusen Anteil gäbe, wäre die Nachhallzeit nahezu 0. Oder?

Stefan



Klaus schrieb:
Hallo Stefan,

Govers Schallfeld-Messungen:

Es wurden 2 Parameter bestimmt: Diffusionskoeffizient d (theoretisch 0% für schalltot, 100% für isotropisch).
Anisotropie-Index L ( 0 dB für isotropisch, 14 dB als Maximum (Bündelungsmass des Mikrophonaufbaus).

Raum 4x8x3m, RT60 = 0.36 s:
Messpunkt 1
300-1000 Hz: d = 70%, L = 4 dB
1-3 kHz: d = 73 %, L = 4.2 dB

Messpunkt 2 (näher an Schallquelle)
300-1000 Hz: d = 70%, L = 4 dB
1-3 kHz: d = 59 %, L = 7.8 dB

Messpunkt 3
300-1000 Hz: d = 71%, L = 6.5 dB

Raum 7x8x3m, RT60 = 0.4 s:
300-1000 Hz: d = 57%, L = 8.6 dB
1-3 kHz: d = 58 %, L = 7.4 dB

Raum 12.6 x 16.54 x 5.7 – 2.8 m, RT60 = 0.6 s
300-1000 Hz: d = 62%, L = 6.8 dB
1-3 kHz: d = 61 %, L = 5.5 dB

Zum Vergleich: Messungen in schalltotem Raum: d= 21%, L=1.5 dB, Hallraum d = 91%, L = 12.8 dB

Das Ausfenstern der frühen Reflexionen führt zu etwas erhöhter Diffusivität., ohne jedoch auch nur in die Nähe der Vergleichswerte zu kommen.

Die Messungen zeigen, daß das Schallfeld nicht diffus im Sinne der Definition (homogen und isotrop) ist, was ganz deutlich durch die Tatsache belegt wird, daß an verschiedenen Punkten im Raum verschiedene Werte gemessen werden. Die Messungen wurden mit einem Rundumstrahler als Quelle gemacht, nimm nun einen bündelnden LS, da sieht die Sache wahrscheinlich noch stärker gerichtet aus.

Die Daten belegen also ganz deutlich, daß das Schallfeld nicht diffus ist, weil dann hätte man ja Werte wie im Hallraum messen müssen, und selbst dieser ist nicht diffus im Sinne der Definition. Selbst wenn man die frühen Reflexionen ausfenstert, sich also nur den Nachhallanteil anschaut, kommt man nicht auf Hallraumwerte. Sobald ein Schallfeld gerichtete Anteile aufweist, ist es nicht mehr diffus, ich denke also nicht, daß es hier eine Grauzone gibt, bei der man von „ansatzweise diffus“ oder „nicht vollends diffus“ reden kann: entweder das Feld ist diffus oder es ist es nicht.

Welche Schlussfolgerungen kann man daraus ziehen? Zum einen, daß das Schallfeld am Hörplatz bei bündelnden LS wahrscheinlich nur noch aus Direktschall und aus frühen Reflexionen , also nur aus Komponenten mit Richtcharakter, besteht (bei rundumstrahlenden LS ist es weniger stark gerichtet, aber auch nicht diffus im Sinne der Definition). Zum andern, daß alle Diffusfeld-Konzepte wie Nachhallzeit, Schroeder-Frequenz, Hallradius keine Gültigkeit haben. Sachen wie das Messen und Optimieren der Nachhallzeit ist somit unsinnig.



Stefan schrieb:
Hallo Klaus,

sehr interessant. Du scheinst mir ein "Hardliner" zu sein. Was mir generell auch sehr gut gefällt, wenn Jemand eine klare Meinung vertritt und eher radikal dazu steht. Jedoch fällt mir das in diesem Zusammenhang recht schwehr.

Was ist das Gegenteil von Difusschallfeld? Direktschallfeld? Ich nenn es mal so. Bei den % Angaben, die Du anführst, kann aber auch nicht von Direktschallfeld gesprochen werden. Dass es in normalen Wohnräumen nicht zu 100% diffus ist, war mir immer klar. Kann es auch nicht sein, denn es ist immer ein Direktschallfeld dabei. Es stellt sich nur die Frage, ab wann ist es ein Diffusschallfeld.

Wenn ich mal Deine Zahlen heranziehe, könnte ich die Grenzen von Direktschallfeld zu Diffusschallfeld nehmen und wiederum die Mitte davon als Grenze. Das bedeutet, das die Grenze zwischen 21% und 91% liegt. Der Einfachheit halber nehme ich 20% und 90%. Also kommt dabei 55% als harte Grenze raus. Da sind selbst Deine Angaben zwischen 57% und 73% drüber. Wenn ich nun noch die RT dazu berücksichtige, welche zwischen 0,36 und 0,6 Sekunden liegen, wundert es mich auch nicht. Bei diesen RT Werten, ist es doch logisch, dass der diffuse Anteil eher gering ist, wobei er ja immer noch diffuser ist als direkt.

Wenn ich nun die Messungen wiederhole, in einem Raum der Nachhallzeiten von meinetwegen 2 Sekunden hat, dann sieht die Welt schon ganz anders aus. Und sag nicht, solche ein Raum sei praxisfremd. Ich hatte solch einen Raum. Und in solche einem Raum klingt auch die Musik kacke.

So, nun zu der Aussage Radikal. Wenn man behauptet, das es in kleinen Räumen kein Diffusschall gibt, weil die Werte deutlich unter 100% liegen, hat man wohl recht. Aber man darf daraufhin nicht suggerieren, dass es keinen Diffusschall gibt. Das ist falsch. Genauso ist es falsch, zu behaupten, es gibt nur Direktschall.

Genauso halte ich es für Falsch, dass dadurch automatisch Dinge wie Schröder Kurve, Nachhallzeit, Hallradius etc. falsch sind. Mal als Beispiel, wenn ich mir Messpunkt 1 und 2 anschaue, dann wird das Schallfeld direkter, die RT sinkt. Das ist doch eindeutig ein Indiz dafür, dass es einen Hallradius gibt etc. Es bestätigt doch die allgemeine Lehrmeinung.

Auch Deine Aussage in Deiner Schlußfolgerung, dass das Schallfeld am Hörplatz nur Schall mit Richtcharakter beinhaltet halte ich für falsch. Es mag sein, dass der diffuse Anteil gering ist und auch häufig überbewertet wird. Aber es gibt einen diffusen Anteil. Das es kein ausschließliches Diffusschallfeld ist, ist doch allen Beteiligten hier klar.

Es bleibt die Frage, wie hoch ist der Anteil des Diffusschalls und welchen (störenden) Einfluß nimmt er. Und ich denke schon, dass es mit meiner Herangehensweise Sinn macht, das zu analysieren und zu entscheiden, ob und ggf. welche Maßnahmen getroffen werden sollten. Dazu gehört eine Messung der Moden am Hörplatz. Eine RT-60 Messung und die Bestimmung der äquivalenten Absorbtionsfläche aus den vorher gemessenen Daten. Jedoch muss vorher mit dem Ohr und der Wahrnehmung festgestellt werden, dass es störende Komponenten gibt. Wenn man das nicht feststellt, brauche ich auch nicht messen.

Sicherlich ist die Herangehensweise vieler Userkollegen hier recht unbedacht und viele rennen auch zu sehr und verbohrt dem "Ideal" der perfekten Messwerte nach und bilden sich ein, dass es schlecht klingt, weil die Messergebnisse es ja suggerieren...

Ich habe einen Kumpel, der hat sich ein Heimkino gebaut. Der beschwehrte sich bei mir über mangelnden Bass am Hörplatz. Wenn er an anderen Stellen im Raum ist, dass passt das ganz gut, nur leider am Hörplatz nicht. Ich flux gehört und bestätigt. Also mal gemessen und siehe da, es gibt eine relativ breitbandige und heftige Senke bei 55Hz. Ich also mal die Wandabstände bzw. die entsprechenden Wellenlängen berechnet und siehe da, an dem Hörplatz sind Druckminima bei rund 55Hz durch verschiedene Moden. Ein Sinuston bei 55Hz bestätigte die Berechnungen. Was soll er da machen? Ich weiß es nicht. Anders sitzen geht nicht. Per EQ anheben macht keinen Sinn... Helmholtzresonatoren halte ich auch nicht für sinnvoll.

Allerdings gebe ich Dir in einem Punkt ganz deutlich Recht! Die Akustik in kleinen Räumen darf man nicht mit den Maßstäben und Werten der Akustik eines großen Raumes betrachten. Es gelten andere Dinge. Dabei sind wir uns sicherlich einig.



Klaus schrieb:
Hi Stefan,

hat mit hardliner nix zu tun, Tatsachen sind Tatsachen. Ich denke, daß hier eine Unklarheit hinsichtlich der Begriffe vorliegt: kann es sein, daß Du alles, was nicht Direktschall ist, als Diffusschall ansiehst, also auch die frühen Reflexionen? Zumindest lassen Deine Formulierungen darauf schliessen.

Das diffuse Schallfeld ist ganz deutlich definiert, da ist kein Raum für Interpretationen: im statistischen Mittel trifft in jedem Raumpunkt aus allen Richtungen sekundlich gleich viel Energie ein (Kuttruff: Raumakustik). Sobald gerichtete Komponenten auftreten wie Direktschall und frühe Reflexionen, kann das Feld nicht mehr diffus sein. Frühe Reflexionen haben Pegel von zw. 1.5 und 6.6 dB unterhalb des Direktschalls. Wie die Messungen von Gover zeigen, steigt die Diffusivität bei zeitlichem Ausfensten der Reflexionen etwas, ohne doch die obere Grenze zu erreichen. Ich denke, daß die Ergebnisse dies ganz deutlich zeigen: an den Messpunkten kommen unterschiedlich starke Schallanteile aus den verschiedenen Richtungen, damit ist das Feld nicht diffus. Die Tatsache, daß an 3 Messpunkten verschiedene Werte ermittelt wurden, ist ein weiterer Beleg für die nicht vorhandene Diffusivität. Wohlgemerkt, Diffusivität im Sinne der Definition!

Da Konzepte wie Nachhallzeit, Schroeder-Frequenz, Hallradius von einem diffusen Schallfeld ausgehen, dieses im vorliegenden Fall nicht vorhanden ist, sind die Konzepte automatisch nicht mehr gültig. Es wurde übrigens auch nachgewiesen, daß die tatsächliche Übergangsfrequenz weit höher liegt als nach Schroeder berechnet.

Das Schallfeld am Hörplatz setzt sich zusammen aus Direktschall, frühen Reflexionen und einem Nachhallanteil. Direktschall und frühe Reflexionen sind per Definition nicht diffus, der Nachhallanteil schon eher, jedoch damit ist das Feld am Hörplatz nicht diffus. Die Nachhallformeln stimmen nicht mehr, damit kann man auch keine Absorptionskoeffizienten und äquivalente Absorptionsflächen berechnen.
Verrückter
Inventar
#2 erstellt: 18. Jun 2008, 16:26

Klaus schrieb:
hat mit hardliner nix zu tun, Tatsachen sind Tatsachen. Ich denke, daß hier eine Unklarheit hinsichtlich der Begriffe vorliegt: kann es sein, daß Du alles, was nicht Direktschall ist, als Diffusschall ansiehst, also auch die frühen Reflexionen? Zumindest lassen Deine Formulierungen darauf schliessen.


Nene, sehe ich schon richtig. Aber das Schallfeld am Hörplatz besteht nicht nur aus Direktschall und frühren Reflexionen, sondern hat auch einen diffusen Anteil.


Das diffuse Schallfeld ist ganz deutlich definiert, da ist kein Raum für Interpretationen: im statistischen Mittel trifft in jedem Raumpunkt aus allen Richtungen sekundlich gleich viel Energie ein (Kuttruff: Raumakustik). Sobald gerichtete Komponenten auftreten wie Direktschall und frühe Reflexionen, kann das Feld nicht mehr diffus sein.


Im Sinne der Definition nicht. Aber es kann einen diffusen Anteil besitzen.


Frühe Reflexionen haben Pegel von zw. 1.5 und 6.6 dB unterhalb des Direktschalls. Wie die Messungen von Gover zeigen, steigt die Diffusivität bei zeitlichem Ausfensten der Reflexionen etwas, ohne doch die obere Grenze zu erreichen. Ich denke, daß die Ergebnisse dies ganz deutlich zeigen: an den Messpunkten kommen unterschiedlich starke Schallanteile aus den verschiedenen Richtungen, damit ist das Feld nicht diffus. Die Tatsache, daß an 3 Messpunkten verschiedene Werte ermittelt wurden, ist ein weiterer Beleg für die nicht vorhandene Diffusivität. Wohlgemerkt, Diffusivität im Sinne der Definition!


Da gebe ich DIr Recht. Was allerdings weiter oben auch schon tat. Aber dennoch gibt es einen diffusen Anteil.

Streng genommen gibt es selbst im Hallraum kein Diffusschallfeld gemäß der Definition. Es wird in einem Hallraum in der Regel auch mit mehreren Mikros gemessen und gemittelt...


Da Konzepte wie Nachhallzeit, Schroeder-Frequenz, Hallradius von einem diffusen Schallfeld ausgehen, dieses im vorliegenden Fall nicht vorhanden ist, sind die Konzepte automatisch nicht mehr gültig. Es wurde übrigens auch nachgewiesen, daß die tatsächliche Übergangsfrequenz weit höher liegt als nach Schroeder berechnet.


Genau da ist wieder das Hardliner. Sicherlich muss man alles vorsichtig betrachten etc. Aber das ist doch eshalb nicht alles quatsch und unsinn!


Das Schallfeld am Hörplatz setzt sich zusammen aus Direktschall, frühen Reflexionen und einem Nachhallanteil. Direktschall und frühe Reflexionen sind per Definition nicht diffus, der Nachhallanteil schon eher, jedoch damit ist das Feld am Hörplatz nicht diffus.


Hier sind wir uns wieder einig. Nur habe ich den Begriff Diffusanteil statt Nachhallanteil genutzt.


Die Nachhallformeln stimmen nicht mehr, damit kann man auch keine Absorptionskoeffizienten und äquivalente Absorptionsflächen berechnen.


Ich würde es milder formulieren und sagen, es gibt eine nicht vernachlässigbare Ungenauhigkeit.

Was mich aber interessiert, welche Kenngrößen interessieren Dich bei der Beurteilung eines kleinen Raumes?

Gruß

Stefan
Verrückter
Inventar
#3 erstellt: 18. Jun 2008, 18:06
Was mir noch so einfällt.

Die Definition Nachhallzeit setzt ja kein Diffusschallfeld voraus. Es besagt ja lediglich die Zeitdauer zwischen -5 und -65 dB Pegelabfall. Sie besagt nicht, dass es sich um ein Diffusschallfeld handeln muss.

Jetzt kann man natürlich darüber nachdenken, ob die Art der Feststellung durch die Schröderkurve korrekt ist. Aber ehrlich gesagt fällt mir kein Argument dagegen ein.

Klar, die Frage, ob es Probleme durch zu wenig Moden je Terz gibt, kann man noch klären.

Außerdem macht aus genau Deinen Gründen die Angabe der EDT sinn.


Gruß

Stefan
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