Fenster auf - Moden raus?

Die Reflektionsfläche verkleinert sich bei einem normalen Fenster ja nicht nennenswert. Einen besonderen Einfluss auf die Moden kann man daher nicht erwarten. Gleichzeitig erschaffst du dir einen gewaltigen Helmholtzresonator der allerdings so tief abgestimmt ist dass das keine Wirkung auf die Wahrnehmung hat. Zu guter Letzt geht dir ein Teil des Druckkammereffekts flöten.

Hm hm das Fenster ist immerhin 130 hoch und 93cm breit. Das Mikro befand sich ca mittig vor dem Fenster.
Das ist 1 Fenster von dreien nebeneinander. Beim nächsten Messen mache ich mal alle auf. Aber irgendwie ahne ich, dass auch das nicht genügen wird.
Im Moment ist mir das allerdings evtl. zu kalt und einiges an Räumarbeit, mal sehen.

Kannst Du die Messungen hier mal einstellen? Ändern sich auch die Nachhallzeiten nicht? In der Literatur wird behauptet, ein offenes Fenster verhält sich wie ein Eckabsorber mit 100% Wirkungsgrad über alle Frequenzbereiche!

Hi,

Sonny_Tucson (Beitrag #4) schrieb:

... In der Literatur wird behauptet, ein offenes Fenster verhält sich wie ein Eckabsorber mit 100% Wirkungsgrad über alle Frequenzbereiche!

Quelle ?

Sonny_Tucson (Beitrag #4) schrieb:

In der Literatur wird behauptet, ein offenes Fenster verhält sich wie ein Eckabsorber mit 100% Wirkungsgrad über alle Frequenzbereiche!

Wieso Eckabsorber? Absorber, ja. Aber das gilt ja bloss für den auf die Fensterfläche treffenden Schall sowie die Schallanteile die sich durch das Fenster heraus beugen.

In Relation zur Gesamtfläche aller Begrenzungsflächen ist die Fläche des Fensters aber, selbst eines grossen, nunmal eher zu vernachlässigen. Und Moden, die sich zwischen anderen Begrenzungsflächen ausbilden, werden davon nur unwesentlich beeinflusst.

Ups, ich hatte gedacht, das Fenster wäre in einer Raumecke, habe mich verlesen. Zur Größe der Fensteröffnung ist natürlich anzumerken, daß die theoretisch wirksame Öffnungsfläche wesentlich größer ist als die rechnerische. Im Vergleich dazu ist auch die Öffnungsfläche von HH-Resonatoren in Bezug auf die Gesamtfläche aller Begrenzungsflächen im Raum sehr klein, trotzdem gibt es hier wirksame HH-Konstruktionen.

Sonny_Tucson (Beitrag #7) schrieb:

... Im Vergleich dazu ist auch die Öffnungsfläche von HH-Resonatoren in Bezug auf die Gesamtfläche aller Begrenzungsflächen im Raum sehr klein, trotzdem gibt es hier wirksame HH-Konstruktionen.

Gibts dafür messtechnische Belege ?
Ich suche danach hier im Forum seit >10 Jahren.

Sonny_Tucson (Beitrag #7) schrieb:

Zur Größe der Fensteröffnung ist natürlich anzumerken, daß die theoretisch wirksame Öffnungsfläche wesentlich größer ist als die rechnerische.

Gibt's dafür Belege?

Habe selbst schon öfter Testmessungen mit offenen/geschlossenen Fenstern gemacht und keine "bessere" Wirkung als jene feststellen können, die ein entsprechender Absorber auch geliefert hätte.

Es ist ja z.B. in Klassenräumen nun auch nicht so, dass der Schalldruck im Raum nennenswert sinkt, bloss weil ein oder auch mehrere Fenster geöffnet wurden, mal so als praktisches Beispiel.

Sonny_Tucson (Beitrag #7) schrieb:

Im Vergleich dazu ist auch die Öffnungsfläche von HH-Resonatoren in Bezug auf die Gesamtfläche aller Begrenzungsflächen im Raum sehr klein, trotzdem gibt es hier wirksame HH-Konstruktionen.

Ein Resonator ist aber auch kein Absorber, der Resonator wird ja durch Schalldruck angeregt und produziert Antischall.

Er funktioniert zudem ja nur dann (nennenswert) wenn seine Fläche (Gehäuse) nennenswert gross in Relation zur Wellenlänge ist bzw. wenn er an einer Begrenzungsfläche aufgestellt wird. Nur mit der "Öffnungsfläche" ohne entsprechende (Stau-) Fläche drumherum würde den Resonator nicht funktionieren. Daher scheint mir ein Vergleich Öffnungsfläche (Resonator) vs. Absorptionsfläche (Absorber) unangebracht.

Ein Fenster ist ja auch weder Absorber noch Resonator, der Schall wird ja nicht absorbiert oder ausgelöscht, sondern entweicht ja lediglich aus dem Raum.

Mwf (Beitrag #8) schrieb:

Sonny_Tucson (Beitrag #7) schrieb: ... Im Vergleich dazu ist auch die Öffnungsfläche von HH-Resonatoren in Bezug auf die Gesamtfläche aller Begrenzungsflächen im Raum sehr klein, trotzdem gibt es hier wirksame HH-Konstruktionen. Gibts dafür messtechnische Belege ? Ich suche danach hier im Forum seit >10 Jahren.

Yep, der Junge hat's geschafft:
Gearslutz Forum

Warum HH-Resonatoren in deutschsprachigen Foren immer wiederdurchfallen, kann ich nicht sagen.

meg_fan (Beitrag #9) schrieb:

Sonny_Tucson (Beitrag #7) schrieb: Zur Größe der Fensteröffnung ist natürlich anzumerken, daß die theoretisch wirksame Öffnungsfläche wesentlich größer ist als die rechnerische. ... Gibt's dafür Belege? ... Ein Resonator ist aber auch kein Absorber, der Resonator wird ja durch Schalldruck angeregt und produziert Antischall. ... Er funktioniert zudem ja nur dann (nennenswert) wenn seine Fläche (Gehäuse) nennenswert gross in Relation zur Wellenlänge ist bzw. wenn er an einer Begrenzungsfläche aufgestellt wird. Nur mit der "Öffnungsfläche" ohne entsprechende (Stau-) Fläche drumherum würde den Resonator nicht funktionieren. Daher scheint mir ein Vergleich Öffnungsfläche (Resonator) vs. Absorptionsfläche (Absorber) unangebracht. Ein Fenster ist ja auch weder Absorber noch Resonator, der Schall wird ja nicht absorbiert oder ausgelöscht, sondern entweicht ja lediglich aus dem Raum.

Die verschiedenen Wirkungsweisen scheinen mir aber im Hinblick auf die effektive Öffnungsfläche ziemlich egal zu sein. Es ist im Hinblick auf die Öffnungsfläche dem Schall doch egal, ob er 180° phasenverschoben wiedergegeben wird oder eben komplett durch die Öffnungsfläche verschwindet. Wichtig ist für die Diskussion doch nur, daß im Verhältnis zu allen Begrenzungsflächen die wirksame Öffnungsfläche relativ gering ist. Ich würde argumentieren, dass auch das geöffnete Fenster im Hinblick auf eine Mode eine Staufläche darstellt, wie die Reflexöffnung im HH gegenüber seinen Begrenzungsflächen. Das die verschiedenen Wirkprinzipien hier die Funktion der Öffnungsfläche in Frage stellen, sehe ich nicht.

Ja, klar, die das Fenster umgebende Fläche sorgt natürlich für einen Druckstau, daher gibt es dann wie erwähnt Beugungseffekte „in die Öffnung“ hinein. Darüber hinaus aber dürfte es keine weitere Wirkung geben.

Wenn überhaupt, können nur die Moden (als Resonanzen) entfallen, die durch die entsprechende Begrenzungsfläche entstanden waren. Dazu müsste aber diese Begrenzungsfläche faktisch komplett entfallen. Moden zwischen anderen Flächen wie z.B. Boden/Decke und/oder Wände L/R sowie gegebenenfalls tangentiale Varianten bleiben nach wie vor erhalten. Mit einem idealen DBA z.B. versucht man ja eine Wand akustisch "unsichtbar" zu machen, was aber in Realiter nicht 100%tig funktioniert (und technisch recht aufwändig ist), da eben die Bedingungen in der Wirklichkeit nicht dem theoretischen Ideal entsprechen (können). Eine Moden-freie Umgebung erhält man nur im ungestörten Freifeld, wo eben keine akustisch wirksamen Begrenzungsflächen existieren.

Fenster sind normalerweise nur Teilflächen einer Begrenzungsfläche, genauso wie z.B. Türen. Sie verändern die zugehörigen Moden, eliminieren sie aber nicht. Der Gewinn durch das Druckkammerprinzip reduziert sich zudem, wie bereits von Anderen geschrieben. Man könnte aber z.B. die Effekte einer Begrenzungsfläche auch durch einen entsprechend voluminös gestalteten Absorber breitbandig wegdämpfen oder zumindest gezielt durch Resonatoren, aber die Anforderungen dazu sind schon relativ hoch bis extrem, insbesondere, wenn man auch die Wirkungen über den gesamten Frequenzbereich betrachtet. Dabei wird ja überwiegend das frequenzabhängige Nachhallverhalten beeinflusst.

Noch schwieriger (oder einfacher) wird es übrigens, wenn der Raum nicht vierseitig rechtwinklig ist.

Das offene Fenster stellt für die eintreffende Schallwelle keinen Abschluss mit Wellenwiderstand dar. Daher wird der Schall hier wegen dem Impedanzsprung (innen nach aussen) auch reflektiert, nur die Phasenlage sieht anders aus, als im "Fenster geschlossen" Fall. Die Raummoden verschieben sich dadurch etwas, da der Anteil von der Fensterfläche eine andere Phase hat, aber sie verschwinden nicht.

Elmk (Beitrag #14) schrieb:

Das offene Fenster stellt für die eintreffende Schallwelle keinen Abschluss mit Wellenwiderstand dar. Daher wird der Schall hier wegen dem Impedanzsprung (innen nach aussen) auch reflektiert, ...

Aha, also tritt kein Schall durch ein offenes Fenster nach aussen? So versteht man es anhand deiner Formulierung, was eine eine "gewagte" These wäre

Ich verstehe das nicht so, das "auch" im Satz muss man schon lesen können

Das ist keine gewagte These, sondern Physik. Bei einem Impedanzsprung wird ein Teil der Welle reflektiert und ein Teil durchgelassen. Das Verhältnis wird durch die Stärke des Impedanzsprunges bestimmt. Totalreflexion gibt es nur bei unendlich harter Wand oder bei angrenzendem Vakuum, was ja schlecht zu bewerkstelligen wäre.

quecksel (Beitrag #16) schrieb:

Ich verstehe das nicht so, das "auch" im Satz muss man schon lesen können ;)

Wenn irgendwo im Satz "teilweise" gestanden hätte, dann ...

Elmk (Beitrag #17) schrieb:

Das Verhältnis wird durch die Stärke des Impedanzsprunges bestimmt.

Der Impedanzunterschied Luft/Luft dürfte wohl kaum nennenswert sein

meg_fan (Beitrag #18) schrieb:

... Der Impedanzunterschied Luft/Luft dürfte wohl kaum nennenswert sein ;)

... wohl aber Luft - Wand bzw. teil-durchbrochene Wand.

Der Impedanzunterschied Luft/Luft dürfte wohl kaum nennenswert sein

Das ist ein Irrtum, der kann erheblich sein. Das ausschlaggebende ist hier nicht Luft/Luft sondern der Querschnitt des Kanals, und der ändert sich.
Ein luftgefülltes Rohr z.B., das einen Querschnittssprung hat, hat dort auch einen deutlichen Impedanzsprung. Im elektrischen Fall wäre das der Übergang zwischen zwei Leitungsquerschnitten, da kann man auch nicht sagen, "Kupfer auf Kupfer hat keinen Einfluss auf die Impedanz".

Wie klein soll das Fenster denn sein, dass die darin stehende Luft als Feder wirkt?

meg_fan (Beitrag #21) schrieb:

Wie klein soll das Fenster denn sein, dass die darin stehende Luft als Feder wirkt?

Da offen, nicht Feder, sondern (träge) Masse
(wie im HHR bzw. BR-Öffnung)

Wie klein soll das Fenster denn sein, dass die darin stehende Luft als Feder wirkt?

Die Luft im Fenster? Das beste Beispiel für die Reflexion ist das Kundtsche Rohr (z.B. lange Röhre mit Lautsprecher an einem Ende).
Bei geschlossenem Ende -> (im Idealfall) Totalreflexion
Bei offenem Ende -> (im Idealfall) Totalreflexion mit Phasendrehung 180°
Alles andere liegt irgendwo dazwischen mit entsprechenden Phasendrehungen zwischen 0° und 180°. In einem Raum mit einer Teilöffnung (Fenster) wird das Ganze natürlich komplexer, da hier viele Effekte zusammentreffen. Das Fenster ist wie ein offenes Ende zu sehen, bei dem Teile des Schall zurückgeworfen werden. Ein anderes anschaulichen Beispiel ist die Lichtausbreitung. Eine Glasfläche ist ein Impedanzsprung und wirft einen Teil des Lichtes zurück, der andere Teil geht durch.

Mwf (Beitrag #22) schrieb:

meg_fan (Beitrag #21) schrieb: Wie klein soll das Fenster denn sein, dass die darin stehende Luft als Feder wirkt? Da offen, nicht Feder, sondern Masse (wie im HHR bzw. BR-Öffnung)

Ach so Und was ist dann die Feder aus Sicht des im Raum sitzenden Hörers? Die Aussenluft also quasi?

Und dieses (Masse-Feder-) System soll zur Reflexion von Schall (irgendwo im Frequenzbereich 20 - 200 Hz) (gar breitbandig?) am offenen Fenster führen?

Die Feder ist die Luft im Raum. Das offene Fenster lässt die Feder sozusagen ins Leere schwingen und bewirkt eine 180° gedrehte Welle, also dann eine Unterdruckwelle, die in den Raum zurückläuft, wenn man mal einen Wellenberg (Überdruck) betrachtet. Wie du schon richtig vermutest, ist das ganze Verhalten natürlich frequenzabhängig, da kommt noch das volle Programm von Effekten dazu, Moden, Schallgeschwindigkeit, Resonanzen, Materialeigenschaften usw...

Elmk (Beitrag #23) schrieb:

Wie klein soll das Fenster denn sein, dass die darin stehende Luft als Feder wirkt? Die Luft im Fenster? Das beste Beispiel für die Reflexion ist das Kundtsche Rohr (z.B. lange Röhre mit Lautsprecher an einem Ende).

Wie lang müsste ein (funktionierendes) Kundt'sches Rohr sein, bei einem Durchmesser der in etwa der Fläche eines typischen Fensters in Wohnräumen entspricht? 10 Meter? 20 Meter? Jedenfalls wesentlich länger als die paar cm die das Mauerwerk stark ist.

Der Raum selbst ist das (wenn auch nicht ideale) Kundtsche Rohr, nicht die Dicke des Mauerwerks am Fenster.

Nicht ideal, ja genau. Effekte gibt es natürlich viele. Wie hoch schätzt Du denn den Anteil der am offenen Fenster reflektierten Schallanteile ein? Und bei welche(r/n) Frequenz(en)? Nehmen wir als Beispiel einen Raum der 5 x 4 x 2,5 m gross ist und ein Fenster mit 1 x 1m Grösse hat.

Ich schätze den Anteil bei jeglichen Frequenzen im Bereich von 20 - 20.000 Hz auf ziemlich genau 0%.

Die Reflexionen liegen eher im tiefen Bereich, wo die Wellenlängen in der Grössenordnung der Raumgrösse liegen. Da würde ich sie bei 50% und mehr einschätzen.
Beispiel: Lass mal in einem Raum eine bassstarke Musik laufen. Wenn es ein Fenster z.B. in einen Garten gibt, mach das Fenster auf und stelle dich in den Garten. Der ganz tiefe Bass ist im Garten kaum zu hören.

Da ich selbst schon div. Messungen gemacht habe, wie oben kurz beschrieben, kann ich ein derartiges Verhalten nicht bestätigen. Daher zweifle ich ja auch an der Richtigkeit der These an sich.

meg_fan (Beitrag #28) schrieb:

Nehmen wir als Beispiel einen Raum der 5 x 4 x 2,5 m gross ist und ein Fenster mit 1 x 1m Grösse hat. Ich schätze den Anteil bei jeglichen Frequenzen im Bereich von 20 - 20.000 Hz auf ziemlich genau 0%.

Nun, wenn man all die genannten Maße um den Faktor 10 verkleinert und
sich eine Lautsprecherbox vorstellt, hat man eine Reflexbox vor sich. Die
Öffnung hätte dann bestimmte Auswirkungen, die man näherungsweise
berechnen könnte. Das wird bei einem Raum nicht grundsätzlich anders
sein.

Gruß Mart

Du hast die Problemstellung aber nicht aus den Augen verloren? Es geht ja darum, ob ein 1 x 1 m grosses Loch in einer 4 bzw. 5 x 2,5 m grossen Wand eines Raumes einen nennenswert höheren Widerstand als 0 hat.

Du kannst das auch nicht einfach um den Faktor 10 verkleinern, weil die Eigenschaften der Luft ja immer gleich bleiben. Ein 1 x 1m grosses Loch verhält sich deshalb immer gänzlich anders als ein 10 x 10 cm grosses Loch.

Aber... Ich habe gerade mal einen Resonator bererechnet mit den angegeben Raummassen (5 x 4 x 2,5 m und einer Öffnung von 1 x 1 m bei einer Wandstärke von 30 cm). Die Resonanzfrequenz liegt lt. dem Rechner bei etwa 6 Hz. Da sind wir dann bei Wellenlängen im Bereich von 57 m. Ob dieses System wirklich einen "stauenden" Effekt auf Wellen mit einer Länge von 5,7 m (60 Hz) hat?

Ein häufiger zu findender Fauxpas, da sich "Raumakustik" und deren Phänomene sich nicht so einfach linear skalieren lassen...