Raumberuhigung

KHStock
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Raumberuhigung

Beitrag von KHStock »

Moin, Gemeinde.

Ich stehe am Anfang eines Projektes, dass sich mit Diffusion und Absorption von störendem Schall im Raum beschäftigt. Einige hier wissen vielleicht schon, dass ich mehr auf Diffusion des Schalls als auf Absorption setze.

Nein, ich will keine neuen Bassfallen oder Absorptionflächen basteln, sondern einfache Schalldiffusoren weiterentwickeln, die nicht ortsfest sind, also flexibel aufgestellt oder entfernt werden können. WAF ist ja ein nicht zu unterschätzender Faktor im Hifi-Geschehen.

Nicht jeder hat für sein Hobby einen eigenen Raum und muss sich seine Neigung mit Katz, Hund, Partnerin und Familie teilen. Und kann doch kurzzeitig den Raum verstümmeln. (Smiley)

Wenn es einige Forenmitglieder interessiert, stelle ich die Grundgedanken in einem längeren Text mit einem Bildchen gerne ein, grobe Vorversuche zeigen durchaus ein optimistisches Bild. Die Unterschiede sind, soweit erste grobe Messungen, auch messtechnisch zu erfassen.

Ansonsten schönes Wochenende

Karl-Heinz
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Audiofan
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Beitrag von Audiofan »

Hallo Karl-Heinz,

ich bin gespannt auf deine Ideen. Lass bitte lesen.

Gruß

Stefan
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Sebabe
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Beitrag von Sebabe »

Hallo, natürlich interessiert uns das :-)
VG
Sebastian
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Lauscher
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Beitrag von Lauscher »

Hallo Karl-Heinz

Ich bin interessiert und gespannt

Viele Grüße
Jens
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Peter Pan
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Beitrag von Peter Pan »

Hallo Karl-Heinz

auch ich bin interessiert und warte auf den Beitrag.

Gruss Peter
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KHStock
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Beitrag von KHStock »

Moin.

Wi hatten einen medizinischen Notfall, bin bis morgen unterwegs. Melde mich die nächsten Tage mit den Grundlagen.

Bis dann

KH
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KHStock
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Grundsätzliche Gedanken

Beitrag von KHStock »

Überlegungen zur Verbesserung der Raumakustik.
Sorry, sieht ein wenig technokratisch aus, ist aber die Vorlage eines Vortrags.

1. Grundlagen
Die Überlegungen zur Entwicklung eines "Diffusionslautsprechers" sind grundsätzlich auch eine Möglichkeit, Schallbewegungen im Raum zu manipulieren.

Gut bedämpfte, hörgerechte Räume Räume weisen in der Regel zerklüftete Randflächen auf, die durch Möbel, dämpfende Flächen, Absorber und gewollte, strukturierte Oberflächen usw. gebildet sind. Die Elbphilharmonie mit ihren "Beulenstrukturen" von Yasuhisa Toyota ist eines der Extreme, sogenannte schalltote Messräume eine Anderes. Hier finden an den Oberflächen Diffusionen statt, die zur gewünschten Kanibalisierung von Frequenzen und Nachhall führen.

Eine gute theoretische Grundlage ist die Ausarbeitung der Uni Duisburg - Schallschutz im Hochbau - TÜV Rheinland für das Bundesamt für Arbeitsschutz. Der grundsätzliche Mangel an dieser Arbeit, die anonsten recht einfach zu verstehen ist, ist die Betrachtung des Schalls rein als Welle. Die Schallausbreitung erfolgt nach dem Newtonschen Pendel, die Schallquelle stößt eine molekulare Weitergabe an, die in einem ortsfesten Medium, also Raumluft erfolgt.

Auch Wellen im Meer sind ortsfest, die Auftürmung ist lediglich die Auswirkung von energetischen Vorgängen unterhalb der Wasseroberfläche. Als Beispiel kann man auch ein Stück Eisenträger nehmen, durch Anschlagen überträgt er Schall, eine Welle erkennt man vermutlich nicht, die Weitergabe erfolgt pulsierend und molekular. Kleines Bilchen im Anhang.

2. Übliche Technik
Für schallempfindliche Räume mit hohen Nachhallzeiten oder ungünstigen, reflektierenden Begrenzungsflächen bieten die Industrie und die Spezialfirmen ein großes Paket an Bassabsorpern (Helmholtz), Weichabsorbern, Tiefenabsorbern etc. an, wer kennt sie nicht. Im Hochtonbereich gibt es die verschiedensten ortsfesten Absorber, die mehr oder weniger ihre Dienste tun. Die gibt es heute auch mit feinen Bildchen, zu entsprechendem Kurs.

Auch Diffusoren werden angeboten, die mir aber zu aufwändig erscheinen und auch optisch vermutlich nicht auf Gegenliebe der Mitbewohner stoßen werden. Es sei denn, man hat ein eigenes Musikzimmer, das man nach Gusto ausbauen kann.

Einen guten Überblick gibt auch die Seite auf Wikipedia https://de.wikipedia.org/wiki/Diffusor_(Akustik) mit einer recht guten Erklärung.

3. Überlegung
Grundsätzlich, so meine Erfahrungen, kommt es darauf an, die molekularen Weitergaben des Schallimpulses zu brechen, also den Schall zu diffundieren. Nach den ersten Versuchen geht das gut über gekrümmte Oberflächen, wie industrielle Produkte zeigen. Das Problem ortsfester Diffusoren ist aber, dass eine gezielte Anpassung auf den Hörplatz recht aufwendig ist und z. B. bei einer Veränderung des Sitzplatzes neu überdacht werden muss.

Außerdem ging es um ein Preislimit, das fordert auch die Kreativität. Die ersten Teile sind aus einer stabilen Pappe mit wasserfester Beschichtung, die ich in jede Form bringen kann. Das hat den Vorteil, dass ich den Diffusionsgrad bestimmen kann und die Diffusoren da aufstellen kann, wo es erforderlich ist. Die Dinger können dann auch wieder flach gedrückt und verstaut werden. Also auch temporäres Hören für Papa im Wohnzimmer durchaus denkbar.

Erste Höreindrücke und Messungen zeigen, dass am Hörplatz eine Verbesserung eintritt. Eine raumbedingte Senke bei ca. 110 Hz ist entscheidend abgesenkt, das Klangbild ist ruhiger und präziser. Man kann viel mit der Platzierung der Diffusoren spielen. Da kommt dann auch das Kind im Manne zu seinem Recht.

Bildchen eines Versuchs im Anhang.

Es wird wohl einige Mitglieder geben, die das für sinnlos halten, ist mir aber egal. Diskussion bringt uns weiter.

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uli.brueggemann
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Beitrag von uli.brueggemann »

KHStock hat geschrieben: 27.07.2022, 13:17 Es wird wohl einige Mitglieder geben, die das für sinnlos halten, ist mir aber egal. Diskussion bringt uns weiter.
Raumakustische Maßnahmen sind nie sinnlos. Ok, es gibt eine Ausnahme. Nämlich dann wenn die Dimensionen des "beliebigen" Raumgegenstands nicht zur Wellenlänge des Schalls bei einer gewünschten Frequenz passen. Bei 343 m/s Schallgeschwindigkeit haben z.B. 34.3 Hz eine Wellenlänge von 10 m. Bei einem Diffusor der vielleicht nicht so schönen Bauart müsste die Diffusortiefe der halben Wellenlänge entsprechen, gleichbedeutend mit 5m Tiefe (https://www.subwoofer-builder.com/qrd.htm). So ein Diffusor ist dann wohl wirklich nicht schön.
Allerdings: ein effektiver Diffusor bei 110 Hz bräuchte auch immer noch 1.56 m Wellentiefe.
Und so sind raumakustische Maßnahmen nie sinnlos, wirken zumeist eher bei höheren Frequenzen und allenfalls ein klein bisschen bei niedrigeren Frequenzen. Insofern gilt also: viel hilft viel. Was aber dann zumeist nicht idealen Einrichtungsvorstellungen entspricht.

Grüsse
Uli
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Hans-Martin
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Beitrag von Hans-Martin »

Hallo,
also zunächst mal vorneweg: Ich habe schon viele grafische Modelldarstellungen von Schallausbreitung gesehen, aber dieses erste Bild im Thread (das linke) spricht bei mir kein Wiedererkennen an, auch nicht assoziativ. Es bedarf also noch einiger Erklärung zum Verständnis.

Für mich sieht es so aus, dass sich von einer Punktschallquelle im Bass eine mit zunehmendem Radius auf einer Kugeloberfläche ausbreitende Druckzone ausdehnt, die von einer Sogzone gefolgt wird, zeitlicher Abstand 1/2f . An festen Raumgrenzen wird diese wie ein Lichtstrahl reflektiert und erzeugt ggf. Interferenzmuster.
Der rechte Teil des Bildes zeigt einen 3-dimensionalen Körper aus ... relativ dünner Pappe. Da würde ich erwarten, dass ein Druckunterschied zwischen Außen und Innen eine Formveränderung bewirkt. Die Reibungsverluste innerhalb der Pappe entziehen dem Schall Energie.
Jede verlustbehaftet mitschwingende Masse wirkt als ein Absorber.
Angenommen, ein U-förmiger Hohlkörper mit massefreier Wandung sei oben offen, welchen Einfluss hätte dies auf die Polarisationsebene der Schallwelle, die von einem Punkt ausgeht?
Karl-Heinz war angetreten, mit neuen Gedanken und minimalistischem Aufwand die Raumakustik zu berbessern. Ob man da die klassischen Denkansätze zum Verständnis drüberstülpen sollte?
Grüße
Hans-Martin

P.S.
ein "schalltoter Raum" ist wohl eher das Weltall. Auf der Erde hat sich der Begriff RAR Reflexions-armer Raum etabliert, der mit Schaumkeilen die Frequenzen oberhalb 80 Hz zunehmend absorbiert und nicht reflektiert. Für Messzwecke kann man ihn erst brauchen, wenn man mit einer mathematischen Korrektur das Messergebnis unterhalb seiner unteren Grenzfrequenz kompensiert.
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KHStock
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Beitrag von KHStock »

uli.brueggemann hat geschrieben: 27.07.2022, 15:22
KHStock hat geschrieben: 27.07.2022, 13:17 Es wird wohl einige Mitglieder geben, die das für sinnlos halten, ist mir aber egal. Diskussion bringt uns weiter.
Raumakustische Maßnahmen sind nie sinnlos. Ok, es gibt eine Ausnahme. Nämlich dann wenn die Dimensionen des "beliebigen" Raumgegenstands nicht zur Wellenlänge des Schalls bei einer gewünschten Frequenz passen. Bei 343 m/s Schallgeschwindigkeit haben z.B. 34.3 Hz eine Wellenlänge von 10 m. Bei einem Diffusor der vielleicht nicht so schönen Bauart müsste die Diffusortiefe der halben Wellenlänge entsprechen, gleichbedeutend mit 5m Tiefe (https://www.subwoofer-builder.com/qrd.htm). So ein Diffusor ist dann wohl wirklich nicht schön.
Allerdings: ein effektiver Diffusor bei 110 Hz bräuchte auch immer noch 1.56 m Wellentiefe.
Und so sind raumakustische Maßnahmen nie sinnlos, wirken zumeist eher bei höheren Frequenzen und allenfalls ein klein bisschen bei niedrigeren Frequenzen. Insofern gilt also: viel hilft viel. Was aber dann zumeist nicht idealen Einrichtungsvorstellungen entspricht.

Grüsse
Uli
Hallo, Uli.

Mein Ansatz ist ein völlig Anderer. Meine Überlegungen basieren eben nicht auf der Wellentheorie/Empirik, die ich für überbewertet halte. Es geht nicht um die Vernichtung von "Wellen", sondern um das Brechen von Impulsen in einem Medium. Die Bilder, die man über die Schallausbreitung im Raum in der Fachliteratur sieht, sind jeweils nur ein Fragment des Ganzen, eine Frequenz in einem Raum mit der Ausdehnung a. in planimetrischer Darstellung.


Natürlich sind Deine Ausführungen in der Welt der Lautsprecherphysik völlig richtig, sie sind mir wohlbekannt. Sie passen aber nicht in die Empirik der molekularen Schallübertragung. Die kennt nur die chaotischen Zustände der Anstoßbewegung. Sie kennt auch nicht die wellenförmige Ausbreitung, sondern die verschiedenen energetischen Zustände in einem Impulsgeschehen von der Auslösung bis zur Wirkung. Ein Impuls mit unterschiedlichen energetischen Dichten, je nach Frequenz. Und zwar dreidimensional.

Ich denke mir das Geschehen vom Ende her, was passiert auf der molekularen Ebene. Das ist ein sehr abstraktes Feld und man braucht eine Weile, sich da hinein zu denken, daher möchte ich nicht zu fachlich schreiben, dann wird es langweilig. Soviel aber soll angemerkt sein: Der Bassimpuls von 20 Hz. ist im molekularen Geschehen keine rund 20 Meter lang, sondern bewegen sich im Bereich negativer Zehnerpotenzen.

Die Versuche laufen.

Gruß Karl-Heinz
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uli.brueggemann
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Beitrag von uli.brueggemann »

Hallo Karl-Heinz,

ich habe klar nicht die Vernichtung von Wellen angesprochen, sondern ebenfalls das Thema Diffusor gemeint.

Bei einer stehenden Welle in einem Raum mit entsprechender Wellenlänge passend zu den Raumabmessungen ist die Wirkung klar erfassbar. Man braucht dazu lediglich einmal den Raum abzuschreiten. Dann reicht auch das Ohr.
Was nicht heisst dass damit ein molekulares Geschehen ausgeschlossen ist. Es findet dann eben gerichtet überall im Raum statt. Nimmt man dann die Schallerzeugung weg, wird das gerichtete Geschehen "nach und nach" ungerichtet und verändert sich zu einer ungerichteten molekularen Bewegung = Brownsche Molekularbewegung. Gemäß Energieerhaltungssatz wird somit aus Schallenergie eine Wärmeenergie.
Und letztlich haben so Diffusoren die Aufgabe die gerichtete Bewegung zu streuen und Absorher haben die Aufgabe möglichst effektiv Wärme durch innere Reibung zu erzielen.

Vielleicht nocht ein Vergleich: ein Swimmingpool habe eine glatte Wasseroberfläche. Wird einen Stein rein und man sieht schön wie sich die Wellen ausbreiten. Und dann reflektiert werden. Nach einiger Zeit wird es chaotisch bis sich letztlich die kräuselnde Oberfläche beruhigt und dann wieder glatt ist. Es ist klar, dass dabei keine wirkliche Strömung stattfindet, eine Blüte auf der Oberfläche schwimmend bleibt nach wie vor an Ort und Stelle, bewegt sich allenfalls quer zur Ausbreitungsrichtung der Welle auf und ab.

Ich bin gespannt, was die Versuche ergeben.

Viele Grüsse
Uli
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KHStock
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Beitrag von KHStock »

Hans-Martin hat geschrieben: 27.07.2022, 23:40 Hallo,
also zunächst mal vorneweg: Ich habe schon viele grafische Modelldarstellungen von Schallausbreitung gesehen, aber dieses erste Bild im Thread (das linke) spricht bei mir kein Wiedererkennen an, auch nicht assoziativ. Es bedarf also noch einiger Erklärung zum Verständnis.
Der "schalltote Raum" ist als Extrem durchaus gebräuchlich, aber eher im medizinische/psychiatrischen Bereich. In der Lautsprechertechnik, da hast Du natürlich recht, sind die schalloptimierten Räume eher gebräuchlich. Das muss man auch nicht hervorheben, ist mir wohl bekannt, ich bin auch nicht auf der Wurstsuppe dahergeschwommen. Vielleicht ist die Diskussion hier wirklich sinnlos? https://www.youtube.com/watch?v=SPJEFwbBe9g

Die Modelldarstellung der Schallausbreitung in meinem Beitrag entspricht auch der gängigen wissenschaftlichen Empirik. Früher eine Theorie, heute gebräuchliche technische Grundlage. Das kleine, bewegte Bildchen verdeutlicht das noch einmal. Rechts stößt der Kolben, kann man auch als Membran sehen, eine Grenzschicht an, die die Impulsenergie an die "stehende" molekulare Masse weitergibt. Die Weitergabe in dem Medium erfolgt ortsfest, wie man sieht. So funktioniert Schall.

Bei Auftreffen auf einen Körper wird genau diese Bewegung umgekehrt, reflektiert. Je nach Form der Fläche, geradlinig oder auch abgelenkt, die Schallenergie wird diffundiert. Man kann sich das als "Welle" vorstellen, aber als sehr kleine Welle im Bereich der molekularen Bewegung.

Dabei ist es völlig wurst, wie die Energie erzeugt wird, ob über eine Kugel oder halt Membranen. Im Tieftonbereich pflanzt sich der Schall weitgehend kugelförmig aus, in höheren Frequenbereichen mehr und mehr kegelförmig, umgangssprachlich "gebündelt", aber trotzdem auch immer dreidimensional. Man kann auch hinter dem Lautsprecher die hohen Töne hören, aber das hat andere Gründe.

Die Körper schwingen oder resonieren bei normalen Lautstärken nicht. Das hat einen einfachen Grund. Lautsprecher sind mit den wirkungsgradschwächsten Geräte, die sich Menschen erdacht haben. Die zugeführte elektrische Energie wird in der Regel zu 1 - 1,25% in Schallenergie umgesetzt. Ein vorsintflutlicher Eselskarren ist da mehrfach effektiver. Schiebe ich eine Verstärkerleistung von 1 Watt in einen einigermaßen wirkungsgradstarken Lautsprecher mit, sagen wir 90 dB, kommt an akustischer Leistung gerade einmal 0,012 Watt im Raum an, also im ganzen Raum. Da federt nichts. Diesen Faktor kann man völlig ausblenden.

Es gibt auch keine, oder nur marginale Druckunterschiede in dem Körper. Der "Schalldruck" selbst ist zu gering, zumindest bei erträglichen Lautstärken. Der normale Luftdruck von 1 Bar entspricht einem Druck von 10 Tonnen auf einen Quadratmeter. Da ist das bisschen Schallenergie völlig vernachlässigbar. Das hat jetzt weniger mit dem Thema zu tun, verdeutlicht aber die Dimension.

Ich könnte den Körper auch massiv bauen, das ändert am Ergebnis nichts, außer einem eventuellen, geringen Helmholtzeffekt. Das Schallereignis und die Weitergabe ist nicht, wie die Darstellungen in der Fachliteratur vermitteln, eine klar definierte, sinusförmige Erscheinung, sondern ein völlig chaotischer Vorgang. Hier spielen 6 022 140 760 000 000 000 Teilchen pro Liter Luft ihr teiweise übles Spiel.

Freundschaftlicher Gruß

Karl-Heinz
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KHStock
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Beitrag von KHStock »

uli.brueggemann hat geschrieben: 28.07.2022, 08:45 Hallo Karl-Heinz,

ich habe klar nicht die Vernichtung von Wellen angesprochen, sondern ebenfalls das Thema Diffusor gemeint.

Ich bin gespannt, was die Versuche ergeben.

Viele Grüsse
Uli
Hallo, Uli.

Die ersten Versuche haben klare Verbesserungen ergeben.

Meine Hörposition im Raum ist asymetrisch, d. h. die rechte Begrenzung ist dichter als die linke Wand. Beide zwar mit Bücherregalen entschärft, trotzdem treten leichte Störungen in der Mitte auf, d. h. das Klangbild wandert oder wird leicht diffus.

Wenn ich die Situation durch die Diffusoren bereinige, schließt sich die Mitte sehr kompakt, der Sweetspot wird breiter und die Grundtonalität, eh eine Stärke der HI2 wird noch ein Stück weit runder. Man kann da wunderbar mit der Lage, Richtung und Kippung der Diffusoren spielen. Nach einer ersten Notmessung ist auch die Senke im Frequenzgang zwischen 100 und 200 Hz. an Hörposition begradigt.

Auf jeden Fall sieht es so aus, als ob die Überlegung richtig ist. Sieht auf jeden Fall schon mal sehr positiv aus.

Gruß

Karl-Heinz
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Lauscher
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Beitrag von Lauscher »

Hallo Karl-Heinz

Ich fände es sehr interessant wenn Du die Maßnahmen. Messungen und Deine Schlussfolgerungen hier veröffentlichen würdest.
Dadurch kann ich mir das besser vorstellen und daraus auch lernen.

Viele Grüße
Jens
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Jupiter
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Beitrag von Jupiter »

Hallo Karl-Heinz,
ich schließe mich dem Wunsch von Jens an.
Messungen zum Beispiel Amplitudenfrequenzgang und Nachhalldiagramm vorher und nachher wären interessant.
Die Senke (Auslöschung) die sich bei 100 Hz bis 200 Hz verändert hat würde mich im Bild schon interessieren, vor allem mit welcher Ausprägung die Veränderung einhergeht.

Auslöschungen habe ich auch einige am Hörplatz, schön zu sehen bei meinem Amplitudenfrequenzgang, diese zu verringern, mit geringen Kosten wäre schön.

Gruß Harald
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