Raumakustik Tips & Tricks

(Dipl. Ing. Bernd Theiß)


Ein Platz an der Sonne

So plazieren Sie Ihre Lautsprecher richtig.
Praxistips und Hintergrundwissen zum Thema Raumakustik.

Wo ist er, der optimale Platz für Lautsprecher und Hörer?
Bevor wir uns mit dieser Frage beschäftigen, sollten erst einmal einige der grundlegenden Phänomene der menschlichen Schallwahrnehmung geklärt
werden.P. W. Klipsch, der Entwickler des legendären Klipsch-Horns, sagte einmal: "Gott hat dem Menschen zwei Ohren aber nur einen Mund gegeben,
damit er doppelt soviel hört wie er redet". Es gibt allerdings noch einen zweiten Grund. Aus den Unterschieden der Signale, die von beiden Ohren an unser Gehirn weitergeleitet werden, können wir den Ort der Schallquelle bestimmen. Steht die Schallquelle vor uns, so erreicht der Schall beide Ohren gleichzeitig und mit gleicher Lautstärke; steht sie aber 90 Grad rechts neben uns, so erreicht der Schall das rechte Ohr etwa 0,7 tausendstel Sekunden früher als das linke. Der Kopf stellt für das linke Ohr einen akustischen Schatten dar, so daß der Schall für dieses leiser ist. 

 


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Strahlen nun zwei Schallquellen (Lautsprecher) das gleiche Signal von unterschiedlichen Orten ab, so bildet das Gehirn einen Mittelwert
zwischen diesen beiden Orten. Bei der alten Mono-Aufnahme von Maria Callas hören wir die Sopranistin samt Orchester genau aus der Mitte
zwischen den Lautsprechern. Bezogen auf Bild 1 erreicht der Schall vom rechten Lautsprecher das rechte Ohr genauso schnell und laut wie der
Schall des linken Lautsprechers das linke Ohr.

Die Reflexion von einer Wand ist für das Gehirn aber nicht ohne weiteres
von einer echten Schallquelle zu unterscheiden. Der Ort der Schallquelle wird bei der Mittelwertbildung vom Lautsprecher in Richtung der Reflexion gezogen. Erfreulicherweise hat das Gehirn im Laufe unserer Evolution eine Taktik entwickelt mit der wir Licht ins dunkle Chaos der Reflexionen bringen können. Tritt ein neues Schallereignis auf, so werden nur die ersten fünf tausendstel Sekunden zur Ortung herangezogen, alles was danach kommt wird erst einmal unterdrückt. In fünf tausenstel Sekunden legt der Schall 1,7 m zurück. Muß der Schall der Reflexion also einen 1,7 m längeren Weg zurücklegen als der der Schallquelle, so hat er keinen Einfluß auf unsere Ortung mehr. Diese intelligente Wertung des Gehörten hat es uns früher ermöglicht auch im dichten Wald mit zahlreichen, an Bäumen entspringenden Reflexionen immer in der richtigen Richtung vor dem Säbelzahntiger davonzulaufen. Aus dem bisher gesagten läßt sich nun die erste Regel für die Lautsprecheraufstellung ableiten: Der Abstand der Lautsprecher zu allen Wänden sollte so groß wie möglich gewählt werden, damit die Reflexionen so spät wie möglich kommen und ihren Einfluß auf die Ortung verlieren.

Als Idealwert ab dem sich keine weitere Verbesserung mehr ergibt können
je nach Hörabstand 85 cm bis 1,5 m angesehen werden; sehr gute Ergebnisse sind aber schon mit Werten von 70 cm zu erreichen. Wer es
genau wissen will, kann einen Freund bitten mit einem Spiegel an der Wand entlang zu gehen. Dort, wo man vom Hörplatz aus den Lautsprecher im Spiegel sieht, entspringt auch die Schallreflexion. Mißt man nun die
Abstände Lautsprecher - Spiegel und Spiegel - Hörplatz und zieht den Abstand Lautsprecher - Hörplatz ab, so weiß man, ob die kritische 1,7 m
Zone über - oder unterschritten wird.
Liegt das Maß wesentlich unter diesem Wert, so gibt es noch die Möglichkeit, den Einfluß der Reflexion durch Dämpfung oder durch Streuung zu vermindern. Bei der Dämpfung wird ein Teil der Energie durch Reibung vernichtet, hierzu sind zum Beispiel schwere Stoffe, die mit einigen Zentimetern Wandabstand aufgehängt sind, geeignet. Wer noch einen Schritt weitergehen will, kann auch spezielle Dämmaterialien benutzen, auch hier sind die schwereren vorzuziehen. Eine Fläche von 1 m Höhe und 0,5 m Breite um den Mittelpunkt der Reflexion bringt schon erstaunliche Fortschritte. Bei der Streuung soll der Schall möglichst ungleichmäßig reflektiert werden; ein mit unterschiedlich großen Büchern gefülltes Regal kann hier gute Dienste leisten. Es gibt aber auch sogenannte Diffusoren zu kaufen, die speziell zum Zweck der Streuung von Schallwellen konstruiert sind.

Ein Wort noch zu einer generellen Eigenschaft der räumlichen Wahrnehmung. Kommt ein Mensch in einen vollkommen dunklen Raum, so hat er, obwohl er sich optisch nicht orientieren kann, sofort eine Vorstellung von der Größe dieses Raumes. Anhand von kleinen Geräuschen wird diese ausge-"echo"-lotet. Dieses Wissen über die Raumgröße verhindert in der Regel, daß bei der Musikwiedergabe etwas Gehörtes als "von hinter" der Rückwand kommend wahrgenommen wird. Regel 2: Legt man also auf eine sehr gute Tiefenstaffelung Wert, so sollte der Abstand des Lautsprechers zur Rückwand entsprechend groß gewählt werden. Um das Thema Wandabstand zumindest vorübergehend abzuschließen, sei hier noch erwähnt, daß dieser auch einen großen Einfluß auf den Baßbereich hat. Um so näher die Lautsprecher oder der Hörplatz an eine Wand rücken, um so kräftiger wird der Baß. Man sollte allerdings die Abstände zur Wand hinter und neben dem Lautsprecher nie gleich wählen, ein Verhältnis von mindestens 1:1,3 ist empfehlenswert. Regel 3: Durch etwas Experimentieren mit dem Wandabstand von Lautsprecher und/oder Hörplatz
kann man seine persönliche Klangbalance einstellen.
Leider bleibt es in einem Raum nicht bei diesen ersten Reflexionen. Ein Schallereignis wird von den raumbegrenzenden Flächen reflektiert, jede
entstehende Reflexion wird wiederum reflektiert, jede resultierende Re...., bis man nach nur einer zehntel Sekunde mehrere Milliarden Reflexionen in einem normal großen Wohnraum hat. Jede neue Generation von Reflexionen hat zwar gegenüber der vorhergehenden etwas Energie verloren, aber es werden halt auch immer mehr. Das Ganze sieht dann etwa wie in Bild 2 aus und wird Nachhall genannt.


 

 


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Der direkte Schall des Lautsprechers halbiert seine Lautstärke mit jeder
Abstandsverdopplung, während die Lautstärke des Nachhalls überall im
Raum gleich ist. Das hat zur Folge, daß ab einem bestimmten Abstand zum Lautsprecher mehr vom Nachhall gehört wird, als vom eigentlichen
Lautsprecher. Der Abstand zum Lautsprecher, oder besser gesagt der Radius um den Lautsprecher, ab dem dies der Fall ist wird von Akustikern
der Hallradius genannt. Dieser liegt in einem durchschnittlichen Hörraum bei etwa zwei Metern. Da Sie wahrscheinlich mehr Interesse haben, den Klang Ihrer bevorzugten Aufnahme zu hören als den Klang Ihres Hörraums, folgt nun Regel 4: Um so näher Sie an Ihren Lautsprechern sitzen, um so weniger wird die Wiedergabe durch den Hörraum beeinflußt. Ein Mindestabstand von 1,75 Metern sollte jedoch in jedem Falle eingehalten
werden, damit sich die Schallfelder der einzelnen Chassis richtig addieren. Bei großen Lautsprechern, die nicht speziell auch für Nahfeld-Aufstellung optimiert sind, kann dieser Mindestabstand auch größer sein. Sollten sich bei Ihnen nur wesentlich größere Hörabstände als zwei Meter realisieren lassen, so ist besondere Sorgfalt bei der Inneneinrichtung des Hörraums zu empfehlen. Jeder Gegenstand dämpft einen Teil der Schallwellen, die an ihm reflektiert werden, wobei das Maß der Dämpfung frequenzabhängig ist. Leider werden höhere Frequenzen von fast allem bedämpft, besonders gut von Gardinen, Teppichen, Sesseln und Sofas, tiefe Frequenzen aber nur von großen Schränken oder großen Fenstern. Dies führt schnell zu einer überproportionalen Dämpfung bei hohen Frequenzen und damit zu einem leblosen und baßbetonten Klangbild.
Das entfernen von unnötigen Höhen-Killern, z.B. durch zusammenschieben
von Vorhängen, bringt hier eine neue Lebendigkeit und Regel 5:
Dämpfendes Raumakustik-Zubehör sollte man nur da sparsam anwenden, wo wirkliche Störquellen vorliegen, d.h. bei den oben beschriebenen frühen
Reflexionen und bei eventuell vorhandenen Flatter-Echos. Flatter-Echos treten hauptsächlich in spärlich eingerichteten Wohnungen auf, wenn der reflektierte Schall mehrmals zwischen den oberen Wänden hin- und hergeworfen wird, bevor er nahezu ungeschwächt das Ohr erreicht. Hat der Schall bis zu diesem Zeitpunkt ca. 30 m zurückgelegt, so wird er vom Gehirn als neues Schallereignis aufgefaßt. Regel 6: Durch in die Hände klatschen lassen sich Flatter-Echos leicht feststellen, und ebenso leicht durch ein paar kleine Kissen in den Raumecken und eventuell an den Kanten zwischen Wänden und Decke eliminieren.
Das am schwierigsten zu behandelnde Thema bei der Lautsprecher Aufstellung sind die stehenden Wellen. (Als stehende Wellen bezeichnet
man Schallwellen deren Wellenlänge ein geradezahliges Vielfaches des halben Wandabstandes sind.) Stehende Wellen verstärken den Baß und
machen ihn unpräziser, indem sie das Ausschwingen von Tönen unnatürlich
verlängern. Der beste Weg um ihre Wirkung zu vermeiden ist es einen Raum mit optimiertem Verhältnis von Breite zu Höhe zu Tiefe zu konstruieren.
Dieses Verhältnis ist aber für jede Raumgröße anders, und die meisten
Normalsterblichen haben sowieso nicht die Möglichkeit, ihre Raumproportionen frei zu wählen. Was kann man also machen? Von der
Möglichkeit, sich spezielle Absorber, die auf die Frequenzen einzelner stehender Wellen abgestimmt sind, für den Hörraum zu installieren soll
einmal abgesehen werden. (Der Autor zumindest hat noch kein mit solchen
Absorbern ausgestattetes Musikzimmer gesehen.) Besonders stark ausgeprägt sind stehende Wellen, wenn entweder der Lautsprecher oder der
Hörer sehr nah an einer der Wände plaziert ist, zwischen denen eine stehende Welle auftritt. Dies ist ein weiteres Argument für einen großen
Wandabstand der Lautsprecher. Ist dieser Weg nicht realisierbar, so
hilft es sehr, die Ecken des Raumes mit Möbeln, Tube Traps oder
Monolithen von RoomTune auf etwa einen Meter Breite und mindestens einen Meter Höhe zuzustellen (Regel 7). Auch eine ungleichmäßige Anregung von vielen verschiedenen Punkten im Raum ist zur Unterdrückung stehender Wellen sinnvoll (Regel 8). So sind bei der Stereowiedergabe und
raumsymmetrischer Lautsprecher-Aufstellung die stehenden Wellen zwischen linker und rechter Wand gut unterdrückt, da tiefe Frequenzen bei fast allen Aufnahmen zusammengemischt sind. Für vordere und hintere Wand und für Boden und Decke stehen die Lautsprecher jedoch auf einer Linie.
Treten hier Probleme auf, so kann ein zusätzlicher Subwoofer Verbesserung bringen, der möglichst nicht mit den Lautsprechern auf einer Linie stehen sollte. Im Extremfall (Wände des Hörraums aus Rigips, Decke und Boden aus Beton) kann das sogar bedeuten, daß die beste Position für den Subwoofer auf einem Sockel zwischen Boden und Decke ist. Auch eine Aufstellung nicht parallel zu einer Wand, sondern beispielsweise rechts und links von einer Ecke, kann stehende Wellen unterdrücken. Bei solchen Aufstellungen ist es aber häufig schwierig, eine symmetrische Klangbühne zu erzielen. Wenn dieses jedoch gelingt, wird man durch gute Tiefenstaffelung belohnt.
Zuletzt wäre noch die Frage nach dem Abstand zwischen den Lautsprechern zu klären. In den "Kindheitstagen" der Stereophonie wurde das gleichschenklige Dreieck präferiert, daß heißt, gleicher Abstand zwischen Lautsprechern und Hörer. Diese Empfehlung darf heute getrost
als historisch bezeichnet werden. Bei den damals, besonders im amerikanischen Raum üblichen Stereoaufnahmen, mit zwei, mehrere Meter
voneinander entfernten Mikrofonen entstand bei größerem Abstand zwischen den Lautsprechern ein Loch in der Mitte. Bei modernen Aufnahmen ist dieses Problem weitgehend ausgeräumt. Der Mikrofonabstand beträgt zwischen 0 cm und maximal einem Meter, bzw. jedes Instrument erhält ein eigenes Mikrofon. Der Ort wo es später zu hören ist wird am Mischpult bestimmt. Bei Audio Physic durchgeführte Forschungen haben gezeigt, daß ein Öffnungswinkel von 75° zwischen Hörer und Lautsprechern bei genauer Positionierung noch keine Nachteile hat. In der Praxis heißt das: Der Abstand zwischen den Lautsprechern darf bis zum 1,2-fachen des Abstandes zwischen Lautsprecher und Hörer betragen (Regel 9). Die sich dann ergebende große Bühne hat den Vorteil, daß einzelne Instrumente viel besser räumlich voneinander getrennt werden. Bei einem Fernseher müssen Sie übrigens für 17% mehr Bildbreite ca. 20% mehr Geld anlegen, bei der Lautsprecheraufstellung bekommen Sie 20% mehr Klangbühnen praktisch zum Nulltarif.

Aufstellungs-Beispiel:

Nach soviel grauer Theorie ist nun ein praktisches Beispiel angebracht.
Im Hörraum in Bild 3 wurde der Abstand der Lautsprecher zur Rückwand auf
1,3 Meter festgelegt, da unser Beispiel-Hörer auf gute Tiefenstaffelung
gesteigerten Wert legt. Die beste Klangbalance ergab sich nun bei einem
Wandabstand der Lautsprecher von einem halben Meter. Um störende Reflexionen der Seitenwände zu unterdrücken, wurden an den mit dem
Spiegel bestimmten Stellen Diffusoren (oder Bücherregale bzw. Dämpfungselemente) angebracht, denn unser Hörer ist ein Perfektionist.
Bei dem sich ergebenden Lautsprecherabstand von 2,4 m, konnte ein
optimaler Hörabstand von zwei Metern gewählt werden, womit sowohl eine
große räumliche Bühne als auch minimale Raumeinflüsse realisiert wurden.
Die Grundvoraussetzungen für ein optimales Hörerlebnis sind damit gegeben. Sogar die Familie kann in diesem Beispiel mitgenießen,
allerdings mehr wie aus der zwanzigsten Reihe des Konzertsaals, anstelle
der zumindest von Opernregisseuren und Musikkritikern bevorzugten
Zehnten (was immer Ihnen ARD und ZDF auch erzählen mögen). Hat man die Grundaufstellung erst einmal gefunden, so muß man sich nur noch um die Fein-Justage der Lautsprecher kümmern. Über das Anwinkeln der
Lautsprecher kann man grob die Frequenzbalance im oberen Hörbereich (bedingt durch die Richtcharakteristik) und die räumliche Tiefenstaffelung an den Rändern der Bühne (bedingt durch den Einfluß von unvermeidlichen Reflexionen an den Gehäusekanten des Lautsprechers) beeinflussen. Generell wird die Höhenwiedergabe um so ausgeprägter, je mehr die Lautsprecher auf die Ohren ausgerichtet sind. Bei guten Lautsprechern ist dieser Einfluß allerdings gering.

Audio Physic Lautsprecher sind so konstruiert, daß der Einfluß von
Kantenreflexionen am geringsten ist, wenn man vom Hörplatz gerade einen
Teil der inneren oder der äußeren Gehäusewand sehen kann.


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Will man mit mehreren Hörern gemeinsam hören, so empfiehlt sich eine
Aufstellung bei der sich die Lautsprecher-Achsen vor dem Hörplatz
kreuzen. Für einen einzigen "Sweet-Spot" sollte der Kreuzungspunkt
hinter dem Hörplatz liegen. Um so weiter der Kreuzungspunkt hinter den
Hörplatz rückt, um so tiefer wird die räumliche Bühne an den Seiten. Ab
einem bestimmten Punkt verliert man allerdings den Fokus, hier ist wie
so oft im Leben, ein Kompromiß gefragt. Ist dieser gefunden, muß noch
die Symmetrie der Bühne bzw. der Fokus in der Mitte justiert werden. Mit
einer Monoaufnahme (z.B. "Aida" mit Maria Callas oder Track 15 auf
"Boots" von Nancy Sinatra) wird zuerst ein Lautsprecher zentimeterweise
vor und zurückgeschoben bis das Klangbild im großen und ganzen aus der
Mitte kommt (siehe a) in Bild 3). Ist dies der Fall, so wird der Lautsprecher Gradweise gedreht bis das
Klangbild nur noch einen minimalen Raum einnimmt (b in Bild 3). Damit ist die Lautsprecheraufstellung
nun endgültig abgeschlossen - der Mühe Lohn sollte für Sie ein Platz an der Sonne und ungetrübter Hörgenuß sein.





Dipl. Ing. Bernd Theiß

 



Infos zu Dipl. Ing. Bernd Theiß:

 

Geboren bin ich 1963. Nach den üblichen schulischen Stationen habe ich Elektrotechnik studiert und als Diplom Ingenieur mit Schwerpunkt Hochfrequenztechnik abgeschlossen. Die nächsten Jahre meiner beruflichen Laufbahn verlegte ich mich aufs Niederfrequente - für die kleine aber feine Firma Audio Physic entwickelte ich Lautsprecher und HiFi-Elektronik. Schon zu dieser Zeit juckte es mich in den Fingern, zusammen mit Prof. Malcolm Hawksford von der University of Essex veröffentlichte ich einige Papers über die Computer-Modellierung des menschlichen räumlichen Hörens. Nach etlichen Jahren hatte ich alles für Audio Physic entwickelt, was ich entwickeln wollte. So kam mir ein Angebot der Motorpresse gelegen, für Audio über Hi-Fi zu schreiben. Doch nach zwei Jahren stellten sich auch hier Abnutzungserscheinungen ein, und so nutzte ich 2001 das Angebot, zu connect zu wechseln. Hier dreht sich das Rad der Weiterentwicklung schnell genug, dass bei mir seither keine lange Weile mehr aufkommt.