Regieraum Grundriss

Einen RR habe ich zwar noch nicht gebaut, aber vom Grundriß her würde ich kein Dreieck verwenden - ist unbequem.
Aber ansonsten ist ein unregelmäßges Viereck durchaus geeignet, stehende Wellen zu vermeiden.
Auf schallabsorbierende Wände wird man trotzdem nicht verzichten können.

MfG
Rainer

Hallo Rainer,
ein Raum mit nicht ganz parallelen Seitenwänden, die als unregelmässiges Rechteck angeordnet sind, sieht theoretisch sehr vorteilhaft aus. Erstaunlicherweise hat mich jedoch noch kein einziger dieser RR überzeugen können. Nach meiner Erfahrung funktionert doch am besten ein "Schuhkarton"-ähnlicher Raum mit grosszügigen Abmessungen aus den richtigen Materialien, den man sinnvoll dämpft.
Einen dreieckigen Raum würde ich auch nicht empfehlen - nicht nur wegen der Praxisuntauglichkeit. Akustisch scheint mir das sehr nachteilhaft.
Dirk

Hallo zusammen!
Wieso erscheint ein dreieckiger Raum nachteilig?
Solange ein 90°-Winkel nicht genau gegenüber einer glatten Wand ist, sollten eigl. keine stehenden Wellen entstehen können.
Und selbst wenn ist eine Reflexion mehr dabei und mehr Weg dazwischen wo dämmende Sessel etc. wirken können.
Denkfehler irgendwo?

naja:
Stehwellen gibts auch zwischen Boden und Decke.....also Tetraeder?
und: Schallwellen sind groß ....die nehmen auch mal ne Ecke als Reflektionsfläche - deine "stehwellenbrechende Raumecke" wird schlicht zu einer Reflektionsfläche zusammengebeugt.... und die Welle steht wieder wie eine eins.
Grüße
Opi

Hallo Thomas,
ich denke, eine gute Abhörakustik setzt sich zusammen aus einer bestimmten Verteilung der ersten Reflektionen und einem kontrollierten, später eintreffenden akustischen Teil.
Ich nehme an, dass in einem rechteckigen Raum die Akustik einfach besser beherrschbar ist und wahrscheinlich auch einfacher vorhersehbar.
Dirk

Hallo Lars,
es kommt nicht so sehr auf die Form des Regieraums an, sondern auf seine akustischen Eigenschaften. Die Nachhallzeit sollte z.B. so frequenzlinear wie möglich sein und dabei spielt die Geometrie des Raumes so gut wie keine Rolle.
Die Planung des Raumes beginnt mit der Fixierung der akustischen Eigenschaften. SSF-01 kann Dir dabei eine Hilfe sein, aber man kann die Sache auf einen recht kurzen Nenner bringen:
(1) Nachhallzeit so frequenzlinear wie möglich (Geht nur mit Messungen und gezieltem Einsatz von Absorbern)
(2) Unterdrückung aller diskreten Reflexionen um mindestens 15dB gegenüber dem Direktschall, besser über 20dB (In SSF-01 stehen nur 10dB, die technisch bessere Forderung war nicht durchsetzbar).
(3) Nachhallzeit des Raumes, Bündelungsmaß des Lautsprechers und Hörabstand sollten so gewählt werden, daß der Hörplatz am oder etwas innerhalb des Hallradius liegt.
Die Forderung (3) ist meines Wissens in SSF-01 allenfalls indirekt fixiert, aber sie ist meiner Erfahrung nach wesentlich. Das Diffusfeld sollte am Hörplatz den Direktschall nicht überwiegen, aber auch der Direktschall sollte das Diffusfeld nicht völlig überwiegen.
Im vorderen Raumteil stark absorbierende und im hinteren Raumteil diffus reflektierende Räume erweisen sich als am geeignetesten, um dem Ziel einer Freifeldbedingungen nahekommenden Phantomschallquellenbildung und Klangfarbe nahezukommen, ohne dabei das Unwohlsein im reflexionsarmen Raum hervorzurufen.
Gruß
Andreas

Hmmm, wenn ich die Boxen rechts und links der Ecke stelle, habe ich doch praktisch keine direkten ersten Reflexionen von den Seitenwänden. Da ja im allgemeinen Empfohlen wird erste Reflexionen am Abhörplatz möglichst zu mildern, ist das doch wieder vorteilhaft. Die Rückwand könnte man so aufstellen oder verkleiden, dass sie den Schall aus den Monitoren nicht direkt auf den Hörplatz zurückwirft und an der Decke muss man ja sowieso entsprechende akustische Maßnahmen treffen.
Also nochmal, was ist den jetzt nachweisbar "nachteilhaft" wenn man vom Hörplatz aus auf eine Ecke schaut. Gibt es z.B. Probleme mit den Bassfrequenzen?
Gruß,
Lars

Ich hab mal schnell etwas gemalt. Nur ein möglicher Entwurf!!! Vielleicht kann man sich es so besser veorstellen.
Gruß,
Lars

Oder eine noch einfacherer Grundriss.

Hallo Lars,
ich haette bei Deinem Entwurf Nr. 1 zwei Waende in einem anderen Winkel gestellt.
Ich versuche mich mal in ASCII-Graphik:
+-----------------------------------------------------------------------
| \
| \
| \
|\
| \
| \

Die angedeuteten beiden Waende wuerde ich wesentlich mehr nach aussen abwinkeln als in Deiner Skizze;
also schon fast so wie in Deinem Entwurf Nr. 2 (wo sie nicht mehr dabei sind dh., voellig abgewinkelt).
In Deinem Entwurf Nr. 2 muesste man auch den Winkel der beiden Waende wesentlich steiler machen.
Ich wuerde vom Grund-Konzept her versuchen, die Ecken moeglichst spitz zu machen, um dort zu absorbieren.
Zeichne doch einfach mal ein paar Strahlenverlaeufe ein!
Aber vergiss nicht: Strahlenverlaeufe gilt fuer hohe Frequenzen!
Reflexionen sollten schon deutlich weg vom Hoerplatz gehen.
Und in die Ecken dann Absorber.
Ich wuerde als erste Tendenz (nicht berechnet!) hinter dem Hoerplatz eher eine Ecke machen als eine Tuere mit gerader Wand. Wie sehr die Ecke beugt, muesste man dann tatsaechlich ausrechnen.
Gruss,
Mathematiker

Ich sehe keinen wirklichen Vorteil. Erste Reflektionen gibt es in diesem Setup viele und Moden wirst du auch haben, allerdings sind diese nicht mehr einfach so zu berechnen. Es kommt ja auch nicht darauf an, dass ein Grundriss keine Moden aufweist(was gar nicht möglich ist), sondern dass diese gut verteilt sind. Spitze Ecken sind nicht gut, weil sie zu einer Bündelung der Schallwellen führen, d.h. eingefärbter Nachhall. Absorption ist da zwar eine Lösung, aber das geht ja nun auch im Rechteckraum.

Hm,
nun ich bin wirklich kein Akustikexperte und eigentlich sollte man genau solchen Leuten so eine Raumberechnung überlassen, aber dennoch behaupte ich mal, dass ein verwinkelter Raum grundsätzlich weniger Probleme mit Moden bzw. stehenden Wellen macht als ein rechtwinkliger Raum. Klar kann man Moden nicht grundsätzlich vermeiden, aber wenn es (Decke und Boden mal ausgenommen) keine parallelen Wände gibt, können stehende Wellen nur über komplizierte, mehrfache Reflektionen an den Raumbegrenzungen entstehen. Allein durch das Absorbtionsverhalten der Luft, der Gegenstände/Hindernisse im Raum und der Wandoberflächen müssten diese Moden doch schonmal deutlich milder ausfallen als im rechtwinkligen Raum. In jedem Fall wird der Schall im Raum wesentlich diffuser verteilt und das halte ich für vorteilhaft.
Ich habe mir mal verschiedene Grundrisse von Studios angesehen (z.B. siehe link) und dabei fällt mir auf, dass der Regieraum meistens tatsächlich in etwa Trichterförmig auf die Seite der Monitore ausgerichtet ist; dass also der Raum von den Monitoren zum Hörraum hin immer breiter wird. Das ist doch einem Dreieck schon ziemlich ähnlich.
Aber die Bündelung vom Schall in spitzen Ecken kann ich nachvollziehen und hatte ich bisher nicht bedacht Ob sich das besonders negativ auswirken wird, weiß ich allerdings nicht. Aber man kann ja spitze Ecken auch vermeiden (wie in meinem ersten Beispiel).
Gruß,
Lars
P.s.: Der link iat auch so recht interessant, um mal Anregungen für die Studioeinrichtung zu bekommen - viele Studiobilder, Bauanleitungen und Grundrisse.


Diverse StudioLayouts

Meiner Auffassung nach geht es nicht darum Moden zu vermeiden. Es geht darum eine gleichmäßige Modenverteilung im Raum zu erreichen. Sicherlich sollten sie abgeschwächt werden. Ich halte es für möglich, dass es in bestimmten Dreieckräumen eine gute Modenverteilung geben kann, aber dann müsste man die Decke komplett basstot bekommen, sonst stechen ihre Moden stark hervor. Und nur weil die anderen Moden schwächer sind, heißt das nicht, dass diese sich nicht u.U. mehrfach stark überlagern können. Und berechnen kann ich das jedenfalls nicht mehr.
Ich will nicht wirklich behaupten, dass ich überblicken kann was mit einem Dreiecksraum genau möglich ist, ich bezweifle nur, dass es viele gibt die das können.
Mit Rechteck und Trapezräumen(die oft auch eine rechteckige Hartschale haben) gibt es viele Erfahrungen. Daher würde ich darauf bauen. Denn die Wege der Akustik sind manchmal (fast) unergründlich. Experimente sind bestimmt interessant, aber führen nicht unbedingt zum Erfolg.

Ach, berechnen ist nicht so schwer. Die skalierte Wellengleichung ohne
Luftreibung ist
u''(t) = \Laplace u,
dazu kommen noch die Randbedinungen an den Waenden.
Eine Fourier-Synthese fuehrt auf die Gleichung
\Laplace u + \lambda^2 u = 0,
also ein Eigenwertproblem.
Dazu gibt es die Eigenwerte \lambda_k^2 mit Eigenloesungen v_k.
Die Loesung u erhaelt man dann als schwingende Ueberlagerung von Eigenloesungen,
also etwa
a_k cos(\lamba_k t) v_k(x) + b_k sin(\lambda_k t) v_k(x)
mit gewissen Koeffizienten a_k, b_k, die sich aus den
Anfangsdaten u(0) und u'(0) ergeben.
Wahrscheinlich verstehst Du unter "Moden" die Eigenloesungen v_k.
Diese koennen an Orten x Nullstellen haben: An diesen Orten x gibt es
bei _dieser_ Frequenz keine
Schwingung. Ist naemlich v_k(x) = 0, dann ist auch
a_k cos(\lambda_k t) v_k(x) = 0,
b_k sin(\lambda_k t) v_k(x) = 0
also schwingt am Ort x nichts mit der Frequenz 2 \pi \lambda_k (mal
Skalierungsfaktor...). Dort sind dann also Schwingungsknoten.
Im allgemeinen ist \lambda_k komplex,
\lambda_k = \alpha_k + i \beta_k;
\beta_k gibt dann an, wie stark bei der Frequenz 2 \pi \lambda_k
gedaempft wird.
Man muss eigentlich wirklich den 3D-Raum berechnen; dafuer nimmt man
am schnellsten irgendein adaptives Randelementverfahren.
Will man hingegen ein 2-D-Problem mal schnell haendisch abschaetzen und die
ersten paar Frequenzen bekommen, so kann man den Grundriss des Raumes
als Polygongebiet
mit einer konformen Abbildung auf den Kreis abbilden. Dadurch
findet man den zu den Randbedingungen gehoerigen Greens-Operator G; dieser erfuellt
\Laplace G = Identitaet = I.
Aus der Gleichung
\Laplace u + \lambda^2 u = 0
wird dann mit u = G v schlicht
v + \lambda^2 G v = 0,
dh. man sucht die Spektralwerte
\mu = \lambda^2 von G.
Dafuer gibt es nun aber eine mehr oder weniger
explizite Formel:
Die Werte \mu sind die Nullstellen der
sog. Fredholmschen Determinante von G.
Ausrechnen kann man die zwar in der Praxis nicht wirklich
(die Formel ist eine unendliche Reihe mit iterierten Integralen),
aber gut annaehern. Fuer die untersten Frequenzen
bekommt man dann doch recht flott Abschaetzungen...
Auch fuer die Eigenloesungen gibt es explizite Formeln
(Fredholmsche Minoren), die man ebenfalls brauchbar
annaehern kann.
Als es noch keine Computer gab, mussten die Ingenieure
trotzdem Loesungen berechnen; diese Methoden sind
zum Teil bereits mehr als 100 Jahre alt...
Modernere mathematische Methoden gaebe es zwar auch, aber
die haben AFAIK bisher keinen Einzug in die Ingenieurswelt gefunden.
Gruss,
Mathematiker (der sich jetzt hoffentlich nirgends vertippt hat...)

Das Hauptproblem ist meiner Ansicht nach, mittels Materialdaten
der Waende/Oberflaechen die Randbedingungen korrekt hinzubekommen. Oft hat man naemlich
die notwendigen Materialdaten nicht zur Verfuegung und muss dann mit irgendwelchen
Erfahrungswerten rechnen.
Hat man diese Daten allerdings zur Verfuegung, ist der Rest aus heutiger
mathematischer Sicht analytisch wie numerisch eigentlich kein Problem mehr
und die Vorgangsweisen sind weitgehend Standard.
Gruss,
Mathematiker

Eindrucksvoll!
Ich verstehe zwar schon etwas von Mathe und Physik, habe aber weder noch studiert. Bei den Fouriervorlesungen(Medientechnik) habe ich etwas gepennt und Laplace habe ich zumindest schon einmal gehört.
Kannst du mir eine Quelle empfehlen, aus der ich mir das nötige Wissen für solche Berechnungen aneignen kann, ohne mein überfülltes Gehirn mit zu viel Randwissen zu belasten?

Was sind denn Deine Vorkenntnisse?
Hast Du zu Bibliotheken Zugang?
Zur Not koennte ich etwas online stellen...
Gruss,
Mathematiker

Ich habe meinen Mathe 1 Schein(für Medientechnik) gemacht, aber bei einer Professorin, die schon die Hälfte aus Mathe 2 gemacht hat. Tailor- Fourierreihen und "einfache Differeintialgleichungen" hab ich davon nicht wirklich drauf - weil verpasst. Physik, sag ich mal Abiniveau(LK). Ja, zu Bibliotheken habe ich Zugang, habe bis jetzt aber immer speziell nach Raumakustik gesucht.
Kann man darauf aufbauen? Wäre ja klasse, das Thema interessiert mich schon lange.

Hm, ich muss zugeben, dass ich immer wieder ein bisschen Schmunzeln muss, wenn ich irgendwo lese "...und Differentialgleichungen haben wir auch schon gemacht..."; das ist naemlich ein Riesengebiet und eine Lebensaufgabe...:-)
Also als erster Schritt taugt Dein Wissen, aber es ist noch ein sehr weiter Weg. Wirklich!
OK, wenn man's wirklich verstehen will, sind aus mathematischer Sicht absolute Grundlage
(ich erschlage Dich jetzt mal):
1., mehrdimensionale Analysis
zumindest mehrdimensionale Differential- und Integralrechnung, Koordinatentransformationen, Integralsaetze (Gauss, Green, Stokes), Parameterintegrale.
Warum?
Es handelt sich meist um Modelle der Kontinuummechanik. Der Grundsatz der Modellbildung ist:
Die zeitliche Aenderung einer physikalischen Groesse (extensive Groesse der Thermodynamik) in einem Volumen ergibt sich aus dem, was im Volumen produziert/vernichtet wird und dem was ueber den Rand des Volumens ausgetauscht wird (zufliesst/abfliesst). Daraus ergeben sich sog. Bilanzgleichungen in Integralform, aus denen man dann die Differentialgleichungen herleitet.
Bei der ueblichen Raumakustik - ich meine "Klang im Inneren", weniger Koerperschall, Daemmung etc. - handelt es sich meist um Luftvolumina. Um Akustik zu verstehen, ist es notwendig, die Physik von Luftvolumina zu verstehen.
Man muss mathematisch somit in der Lage sein, Oberflaechenintegrale in Volumsintegrale umzuwandeln, und mit der Zeitableitung, die vor dem Integral steht, mit dem ggf. zeitabhaengigem Volumensrand und Integranden umgehen zu koennen. Und in verschiedenen Koordinaten. Da ein Raum ein mehrdimensionales Gebilde ist, geht ohne mehrdimensionale Analysis mal gar nichts. Vektorfelder gehoeren natuerlich auch dazu, Vektoranalysis (grad, div, rot...).
Fuer die Numerik spaeter ist es auch wichtig zu wissen, was ein normierter Vektorraum ist. Denn die Fehler, die bei Berechnungen auftreten, werden so gut wie alle mit Normen gemessen - da muss man zumindest wissen, was das aussagt.
2., lineare Algebra
Nicht nur bei Koordinatentransformationen muss man mit Matrizen und Determinanten umgehen koennen; erst recht dann, wenn man irgendwelche Gleichungen selber naeherungsweise am Computer loesen will ("Numerik").
3., Kontinuummechanik bzw. Thermodynamik
Bilanziert wie unter 1., werden thermodynamische Groessen. Man muss also wissen, was spezifische Groessen sind, was Dichten sind, wie sie zueinander in Verbindung stehen, was sie bedeuten.
Es bringt nichts, ueber irgendwelche Schallpegel zu reden, wenn man nicht weiss, was zB. eine Leistungsdichte ist, oder was Druck ist.
Irgendwann muss man zB. auf die Wellengleichung kommen und verstehen, wie und was sie aussagt.
4., Fuer den letzten Teil, den ich in meiner kurzen Ausfuehrung geschrieben habe, benoetigt man Funktionentheorie ("Komplexe Analysis"), um die Lage von Nullstellen analytischer Funktionen bestimmen zu koennen bzw. Formeln fuer die Nullstellen zu erhalten. Dazu gehoeren der Cauchy'sche Integralsatz und der Satz vom logarithmischen Residuum ("Anzahlformel fuer Null- und Polstellen"); fuer die Naeherungsweise Abschaetzung der Satz von Rouche. Konforme Abbildungen von Polygongebieten auf den Einheitskreis kann man "konsturieren", aber auch das braucht Funktionentheorie. Das ist aber alles schon ein bisschen spezieller auf die von mir geschilderte "Methode von Hand" zugeschnitten.
5., Fuer die naehrungsweise Berechnung am Computer benoetigt man Numerik. Da ist es heutzutage sowieso nicht verkehrt, sich auszukennen. Deshalb empfehle ich dazu gleich mal ein Buch: Plato, R.: "Numerische Mathematik kompakt", Vieweg 2000.
Die Grundlage fuer die Numerik von Differentialgleichungen, wie zB. Finite Elemente, Randelemente etc., ist die Angewandte Funktionalanalsis. Carsten Carstensen (dieser hier:
http://www.math.hu-berlin.de/~cc/
) sagt immer "man muss den Ingenieuren Funktionalanalysis beibringen" - Recht hat er!
Leider gibt es fuer die von mir erwaehnten und in der Akustik weit verbreiteten Randelementverfahren ("BEM") kein brauchbares Lehrbuch...
Um diese zu implementieren, muss man jede Menge singulaerer Integrale auswerten; heutzutage fuer den Fachmann Standard, aber fuer den Laien moeglicherweise abschreckend.
Buchtipp zB.: Grossmann/Roos: Numerik partieller Differentialgleichungen, Teubner.
Vielleicht faellt mir aber noch etwas wesentlich Kuerzeres ein.
6., Partielle Differentialgleichungen
Zumindest Laplace-Gleichung, Wellengleichung.
Dazu eine andere Nachricht.
Gruss,
Mathematiker