Akustische Optimierung des Raumes

    DIY

    Ein nicht unbekanntes Problem für alle, die mit Schall zu tun haben: die Akustik des Raumes ist ungenügend oder liegt sogar jenseits der Schmerzgrenze. Dieses liegt an sogenannten "stehenden Wellen", Echos und Resonanzen. Jeder Raum produziert durch Form, Länge, Breite und Höhe individuelle "Raumeigenmoden", deren Abschwächung oder gänzliche Eliminierung am Anfang jeder akustischen Optimierung stehen sollte.

    Nachdem ich meinen Lebensabschnitt mit fast täglichem Aufenthalt in tollen Studios beendet hatte, wurde es notwendig, den Musikraum in meiner Wohnung deutlich zu verbessern.

    Die meisten (wie auch ich) haben zu Beginn zunächst mehroderweniger keine Ahnung, wie, wo und womit anzufangen ist. Dazu dürfte die Bereitschaft, viel Geld für die akustische Optimierung auszugeben, relativ gering sein.

    Sucht man im Internet Hilfe, findet man eine Menge Angebote, erfährt aber nichts über die Weiterverarbeitung, die notwendig ist - nicht zuletzt wegen der sonst daraus zwingend resultierenden, optischen Destruktion: die meisten angebotenen günstigeren Panels bestehen aus Schaumstoff oder Polystyrol (wie Styropor). So viel zur Optik.

    Die Kirche soll aber im Dorf bleiben. Es geht nicht um den Bau eines Ton-Studios, sondern um die akustische Zähmung eines Musikzimmers - gerne akustisch gut und auch "schön".

    Meine Erkundungen und Erfahrungen bei der akustischen Verbesserung versuche ich im Folgenden zusammenzufassen.

    Die "Akustik" eines Studios wird im Idealfall, ausgehend von einem Rohbau, durch Messungen und Berechnungen erfasst. Den Ergebnissen folgend, werden Absorber (für "tiefere Töne") und Diffuser (für "höhere Töne") an den errechneten Stellen vorgesehen und in einem Gesamt-Design des Raumes in individuell gefertigten Modulen dezent integriert. Die Innenwände des Studios sind möglichst von den eigentlichen Wänden, Decken und Böden des Hauses abgekoppelt. So etwas ist "unbezahlbar" und es selbst zu versuchen, sollte ebenso beim Rohbau beginnen. Das ist aber eine andere Baustelle...

  • Zuerst: Raumeigenmoden berechnen

    Zuerst steht etwas Theorie an, die aber bewältigt werden kann. Das segensreiche Internet bietet einige Raummoden-Rechner an - ich habe den Hunecke Raumeigenmoden-Rechner gebraucht, der rechts im Bild zu sehen ist. Er ist nur für rechtwinklige Räume geeignet, deshalb aber auch sehr einfach zu verstehen.

    Nach Eingabe von Länge, Breite und Höhe des Raumes werden die tiefsten 20 Raumfrequenzen errechnet und - deswegen hatte ich ihn gewählt - in einer Grafik je nach Frequenz verschieden visualisiert. Ich habe dann die Frequenzen mit einem Sinus-Generator über meine Lautsprecher (in der bereits eingerichteten Wohnung) abgespielt, bin an den Wänden entlang gegangen und war überrascht, wie genau die Grafik anzeigt, wo sich welche Frequenzen "aufschaukeln".

    Ich kann es nicht genug empfehlen, diese Prozedur an den Anfang zu stellen, denn es stellt sich sofort eine Art Grund-Bewusstsein ein, wie, und vor allem wo die störenden Schallreflektionen ausgebremst werden müssen. Es ist sinnvoll, bei den tiefsten Frequenzen zu beginnen, denn sie richten die grösste Zerstörung an und erzeugen die Basis für weiterere Probleme in höheren Bereichen (Frequenz-Verdoppelungen).

    Zum Ab- oder Auffangen tiefer Frequenzen werden Absorber benötigt. Um das Wohnklima bzw. die Wohnluft nicht zu gefährden, verzichte ich bewusst auf den Einsatz von Mineralwolle jeglicher Art.




    Helmholtz Resonatoren (Plattenschwinger)

    Für die tiefsten Frequenzen ist der, auch räumlich, grösste Aufwand zu leisten. Ich habe dafür zwei sogenannte "Helmholtz-Resonatoren". Es sind zwei 100x80x60cm Kisten, so gross wie Kommoden. Ich kam vor Jahren zu dem gebrauchten Paar dieser Resonatoren und sie hatten das schlimmste Problem, einige tiefe stehende Wellen, erstaunlich gut in den Griff bekommen. Dieses Problem (tiefe stehende Wellen) tritt auf, sobald im Raum ein Subwoofer eingesetzt wird. Subwoofer verlangen eine besondere Behandlung im Raum, weil sie so langwellige Frequenzen abgeben. Auch die Bass-Absorber benötigen viel Raum (quasi die Kontrabässe unter den Absorbern).

    Meine Helmholtz-Resonatoren sind von mb-akustik und breitbandig ausgelegt. Heute werden sie etwas kleiner gebaut und gehören zum "Typ B". Sie greifen ab ca. 30 Hz! Die eigentlichen Eckfrequenzen liegen natürlich höher und fallen nach oben und unten in einer gewissen Flankensteilheit ab (genau wie ein EQ). Auch wenn sie klobig und gross erscheinen, sind diese Kisten bei "Raum-Dröhnen" eine wirkungsvolle Lösung, da sie, meiner Wahrnehmung nach, durch ihre "Gegenschwingung" mehr im gesamten Raum bewirken, als dicke Schaumstoff/Mineralwolle Absorber, in denen die tiefen Frequenzen einfach an den Wänden "verschluckt" werden. Trotzdem sind zusätzlich einige weitere "poröse Absorber" hilfreich und notwendig.

    Ein weiterer Vorteil der Helmholtz-Resonatoren ist die wesentlich längere Haltbarkeit durch die MDF-Bauweise. Schaumstoff hat irgendwann (nach ca. 5-10 Jahren) seine Weichmacher weitgehend abgegeben und fängt dann an zu rieseln, oder, noch schlimmer, setzt durch eindringende Feuchtigkeit im Inneren Schimmel an. Da auch bei Schaumstoff-Absorbern für die tiefsten Frequenzen das meiste Geld ausgegeben werden muss, ist die Haltbarkeit hier also ein doppelt wichtiger Faktor! (Kostenkontrolle)

    Die Helmholtz-Resonatoren sind der mit Abstand teuerste Teil der akustischen Raum-Optimierung und ich hatte gewisse Hemmungen, mir so teure "Kisten" zu kaufen (neu ca. € 850.- pro Stück) - das gebrauchte Paar hatte ich für nur €350.- bekommen. Diese Hemmungen, bzw. die Zweifel, auf denen sie beruhten, waren jedoch wie weggeblasen, als ich die Resonatoren im Raum (positioniert) hatte!
    Es sind grosse Kisten mit grosser Wirkung.

    Manche Helmholtz-Resonatoren sind auf ausgewählte Frequenzen gestimmt und dann sehr schmalbandig. Bei mb-akustik gehören diese schmalbandigen Resonatoren zum "Typ A". Beim Gebraucht-Kauf also unbedingt darauf achten:
    Schmalbandige "Typ A"-Resonatoren sind eigentlich nur in dem Raum zu gebrauchen, für den sie gebaut wurden! Nur gebraucht kaufen, wenn man auch den Raum übernimmt!

    Sämtliche Schaumstoff-Panels, Absorber oder Diffuser, würde ich auf keinen Fall gebraucht kaufen, schon wegen der integrierten Ausdünstungen der Vorbesitzer!




    Poröse Absorber

    Als ansprechendste Lösung zwischen Aussehen, Wirkung und Preis, habe ich Basotect-Pyramiden-Schaumstoff gewählt. Meine Erfahrung mit DIY-Mineralwolle-Absorbern war, dass das Raumklima (die Raumluft) darunter zu sehr leidet und ich deshalb Mineralwolle in der Wohnung unbedingt vermeiden will! Die Basotect-Pyramiden sind aus 7cm dickem Melamin-Schaumstoff. Auf einem 5cm Sockel sitzen 2cm hohe Pyramiden.

    Ich habe deshalb Holzrahmen für die 100x100cm Absorber gebaut und zum Bespannen einen dünnen Stoff (den billigsten bei IKEA) gewählt, der aussen herum gespannt und auf der Rückseite zusammengezogen und mit einer Schleife fixiert ist, um ihn zum Waschen oder für Farbwechsel austauschen zu können. Natürlich liesse er sich auch antackern, was aber die Auffrischung oder Instandhaltung deutlich erschweren und das Material verschleissen würde.

    Die Verkäufer bieten für diese Absorber "Akustik-Kleber" an, was ich für sub-optimal halte. Wird der Absorber verklebt, wird er unnötig versteift und in der Wirkung gemindert. Ich habe ihn deshalb vorne im 12cm dicken Rahmen "stehen", so dass zwischen Absorber und Wand noch 5cm Luft bleibt. Es sieht nicht nur dezenter/besser aus, als verklebte Pyramiden auf der Wand - es wirkt auch akustisch deutlich besser! (Bild rechts)

    Der Schallabsorptionskoeffizient des Pyramidenschaums liegt bei >0,9 ab ca. 600 Hz und 4 Absorber im Paket kosten €160.-. Damit ist ein weitaus schmerzfreierer Preis-Bereich erreicht.

    Ich benutze diese "Standard Absorber" nur an den Wänden - sie könnten natürlich auch an einer Decke verwendet werden, allerdings ist das (empfindliche und zerbrechliche) Material zu weich, um gerade zu hängen und müsste, wenn es nicht verklebt werden soll, von unten zusätzlich stabilisiert werden (vielleicht durch ein diagonales Kreuz aus Nylonschnur). Für die Decke habe ich aber - nach einigen unbefriedigenden Versuchen mit verschiedenen Absorbern - eine andere, wesentlich bessere Lösung gefunden.

    Das Nachfolge-Modell, jetzt unter der Hausmarke: the t.akustik Melamine Pyramid 70mm Grey


    Diffuser

    Gerade an meinem Studio-Tisch war ich lange mit dem Klang nicht zufrieden und hatte deshalb mit verschiedenen Absorber-Aufhängungen über diesem Platz experimentiert. Die Veränderungen waren jedoch eher negativ, was zu Begreifen seine Zeit gedauert hat. Ausserdem überlagerten sich Mitten und Höhen, was wie eine Verzerrung klingt und die räumliche Lokalisierung der Klänge aus den Lautsprechern fast unmöglich machte. Besonders in kleineren Räumen (mit kurzen Nachhallzeiten unter einer Sekunde) kommt es mit Absorbern schnell zu einer Überdämpfung, deshalb führte nun nichts mehr an einem Diffuser vorbei. Aufgrund der hohen Preise und dem teilweise beträchtlichem Gewicht, das ich nicht über dem Kopf haben möchte, hatte ich mich lange den Diffusern verweigert.

    Als mögliche Lösung, die leicht und sehr preiswert ist, boten sich die 60x60cm WDS-7 Diffuser an, die im Paket zu 8 Stück kommen und mit €89.- (komplett!) sagenhaft günstig sind. Ich musste nur zuerst meine grundsätzliche Ablehnung gegenüber dem EPS Schaum (eine Art Styropor) überwinden, was einige Zeit in Anspruch nahm. Auch die "Optik" verlangte etwas ästhetisches Entgegenkommen. Die Wirkung hat mich dann aber sofort überzeugt.

    Bei Diffusern wird zwischen 1D und 2D Diffusern unterschieden, wobei 1D die Frequenzen in der horizontalen Stereobasis abstrahlt und 2D in alle Raumrichtungen streut. Grob lässt sich sagen, das 1D eher an den Seiten-Wänden und 2D eher an Decke, Front- und Rückwand zum Einsatz kommt. Je kleiner allerdings der Raum ist, desto häufiger können 2D Diffusoren auch an den Seiten vorteilhafter sein. Wichtig bei Diffusoren ist, dass sie nicht zu nah am Ohr sind, damit die Streuung den benötigten Raum bekommt. Aus diesem Grunde kam mir die geringe Tiefe (7cm mit max. 5cm Vertiefung) der WDS-7 entgegen, denn ich bin 2m hoch und die Decke 2,5m. Die meisten "besseren" (teureren) Diffusoren haben eine Tiefe von 12-18cm. Die immer noch leichte Absorbtion der Diffuser (auch nach dem Streichen), ist auch nicht verkehrt!

    Die WDS-7 Diffusoren gehören zwar in die 1D-Kategorie, durch eine gegenläufige Anordnung können sie aber durchaus eine Art 2D Effekt erreichen. Nochmal: diese Diffuser sind extrem günstig! Teurere EPS-Diffuser kosten bereits pro Platte über €85.-! Wie viel besser sie sind, kann ich nicht sagen - ich werde aber zuerst ein weiteres Paket dieser Diffuser für Experimente an den Wänden bestellen.

    Bei den EPS Diffusern sind aber mehr Details bei der Bearbeitung zu beachten:

    Wegen der Weichheit von EPS Schaum halte ich das Verkleben für sinnvoll. Nicht punktuell, sondern flächig, um Eigenschwingungen zu reduzieren. EPS-Schaum sollte nicht "gedrückt" werden - es entstehen sofort Druckstellen, die dann dauerhaft bleiben! Beim Verkleben müssen die Panels wegen ihres geringen Eigengewichtes auch nicht angepresst werden. Bei Verwendung z.B. mit dem Thomann Akustik Kleber, reicht es, sie ein paar Sekunden an der Wand oder der Decke mit ganz leichtem Druck "festzuhalten". Für 2-3 Minuten ist auch noch eine nachträgliche Positionskorrektur möglich. Der Kleber scheint mir sehr sanft zum Putz und gut wieder entfernbar zu sein - kein Vergleich mit Montage-Klebern!

    Unbehandelt absorbieren diese Diffuser recht (zu) stark. Um das zu reduzieren, habe ich die Panels vor dem Ankleben (bis auf die Rückseite) mit Dispersion gestrichen. Die Aushärtung der Farbe verbessert die Wirkung spürbar und reduziert auch die Styropor-Optik. Man braucht verhältnismässig viel Farbe (die zu streichende Fläche bei einem 60x60cm Panel ist fast 2qm und der poröse Schaum nimmt viel Farbe auf). Die Farbe dient ausserdem als Versiegelung des EPS Schaums.

    Für das Verkleben habe ich Thomann's Akustik-Kleber genommen. Eine Kartusche hat genau für die 8 Panels gereicht (Aufgesprizte "Girlanden"). Sollen die Panels flächig nach Anleitung verklebt werden (mit Schpachtel den Kleber verteilen), wird eine zweite Kartusche benötigt. Mit Kleber und Farbe habe ich also für die Deckenkonstruktion mit 8 Panels nur etwa €110.- bezahlt. Die leichte, aber etwas stupide Arbeit (das Streichen der vielen Mini-Flächen!), habe ich, mit Trocknungspausen, innerhalb eines Tages problemlos bewältigt.


    Gobos

    Mobile akustische Trennwände sind manchmal extrem hilfreich - vor allem bei Mikrofon-Aufnahmen im Raum. Im Zuge meiner Absorber Experimente hatte ich zwei "EQ Acoustics Spectrum 2 L5 Tiles" (1150 x 575 x 50 mm) gekauft, die mich aber nicht zufriedenstellten. Da mir aufgefallen war, dass sie in der Nähe wesentlich stärker absorbieren, als der Pyramiden-Schaumstoff (den ich aber in der Wirkung für den Raum vorzog), habe ich sie kurzerhand umfunktioniert und bin nun stolzer Besitzer zweier Gobos. Auf dem Foto ist einer während der Bastelarbeiten des Standfusses zu sehen. Ich habe einfach zwei Metall-Winkel im richtigen Abstand über eine Bodenplatte verbunden, so dass der Absorber unkompliziert eingesetzt und auch wieder herausgenommen werden kann. Beim Anheben des Gobos, bleibt der Fuss am Gobo, zum Lösen stelle ich (m)einen Fuss auf den Metallwinkel und ziehe den Absorber heraus. Praktisch.

    Wenn ich beide Gobos in einem Winkel nebeneinanderstelle sind sie sehr gut, um die Schall-Reflektionen des Raumes vom Mikro abzuhalten. Die geringe Höhe von 1,15m kommt mir auch sehr entgegen, da sie den Augenkontakt auch im Sitzen nicht versperren.



    Elektronische Kalibrierung des Abhörplatzes

    Nach der allgemeinen Raum-Akustik ist der Abhörplatz (am Mischpult oder an der DAW [Computer]) natürlich einer besonderen Behandlung zu unterziehen: hier sollte dem Optimum möglichst nahe gekommen werden. Das ist ja evtl. schon durch die Positionierung der Diffuser an der Decke deutlich geworden - sie sind genau über dem Platz. Für eine wirkliche "Feineinstellung" eignet sich deshalb eine elektronische Kalibrierung, da sie auch die verwendeten Lautsprecher im Prozess integriert. Dafür wird eine Software und ein Mess-Mikrofon benötigt. Ich habe Sonarworks Reference, ein sehr gutes "Paket", auch für Kopfhörer, das auch zusammen mit einem Messmikrofon, für verhältnismässig wenig Geld, zu erwerben ist. Gute Messmikrofone sind sehr teuer und ich brauche sie nur zum Einmessen meines Raumes, also extrem selten. Das mitgelieferte Messmikrofon ist mittelmässig, hat aber eine eigene Seriennummer. Jedes dieser Mikrofone wurde vorm Verkauf durchgemessen, die individuellen Abweichungen dokumentiert. Nach Eingabe der Seriennummer auf der Website, bekommt man das Protokoll, welches dann von der Software zum Ausgleich der Werte des Mikrofons genutzt wird. Tolle Idee! Funktioniert.


    Das Kalibrieren geschieht folgendermassen: Die Software "Reference 4" gibt verschiedene Positionen für das Mikrofon vor, die, GUI-unterstützt, sehr einfach zu finden sind. Dabei reflektiert die Software die Position des Mikrofons durch einen Punkt und zeigt die einzunehmende Position durch einen Kreis an. Man sieht also, ob das Mikrofon an der richtigen Stelle (=im Kreis) ist. Stimmt die Position, wird eine Signal-Abfolge über die Lautsprecher ausgelöst. In wenigen Schritten ist der ganze Kalibrierungs-Vorgang abgeschlossen und eine EQ-Kurve erstellt, die zwischen DAW und Verstärker geschaltet wird. Sie begleicht das akustische Ungleichgewicht am Abhörplatz - auch mittels Kanal-Lautstärke-Anpassungen - oder im Kopfhörer (nur EQ).

    In meinem Raum habe ich z.B. den Studio-Tisch nicht in der symmetrischen Mitte des Raumes stehen. Dadurch ist ein Lautsprecher viel näher an der Wand, als der andere. Trotz der akustischen Optimierung gibt es dennoch (natürlich) auf der näheren Seite zur Wand mehr Reflexionen und dadurch eine leicht erhöhte Lautstärke, die das Stereobild etwas "schief" werden lässt. Genau diese Probleme werden hervorragend durch Sonarworks Reference 4 behoben und ausgeglichen. So steigt die Chance, dass eigene Mixes auf anderen Anlagen auch gut klingen! Es ist, glaube ich, die günstigste Lösung für eine elektronische Kalibrierung. Sehr hilfreich!



    Ein Résumé und eine Vermutung

    Bei den Bässen gibt es keine wirklich günstige Lösung. Bässe sind eine ernste Sache - die Basis. Nicht kleckern, klotzen! Der Neupreis meiner beiden Resonatoren macht bei mir, zur Zeit, die Hälfte der Kosten aller verwendeten akustischen Elemente aus. Ich habe bisher keine Bass-Traps oder andere poröse Absorber für die Tief-Bässe versucht - allein durch die benötigte Menge (ohne Resonatoren) befürchte ich einen eher noch höheren Preis, als den der Resonatoren - inklusive Mehrarbeit und grösserer optischer Auswirkung/Verwüstung. Ein paar zusätzliche Bass-Traps zur Unterstützung der Resonatoren liegen für mich aber im Bereich der Vorstellungskraft.

    Bei den Standard-Absorbern und den EPS-Diffusoren habe ich mich aus der untersten "Preisstufe mit Frequenz-Angaben" versorgt und bin gleichzeitig erstaunt und entzückt über die gute Wirkung. Diese Wirkung wird aber nur erreicht, weil der Raum vorher analysiert wurde (Moden), und weil die Elemente richtig platziert- und nicht in dem Zustand verarbeitet wurden, in dem sie ankamen (Farbe, bespannte Rahmen, Anordnung). Es empfiehlt sich, sich ein wenig in die Funktionsweise von Diffusoren einzulesen, da keine Anleitungen zur Verwendung mitkommen.

    Die akustischen Verbesserungen sind deutlich und ich bin darüber sehr glücklich! Ich werde vor allem mit Diffusoren noch weiter experimentieren. Es gibt durch die verwendeten Elemente keine wahrnehmbare Veränderung der Raumluft. Die veränderte Akustik verbessert das ganze "Raumklima" merklich! Gute Akustik erzeugt auch Wohlbefinden.

    Alle vermeintlich deutlich besseren Alternativen zu den von mir gewählten Absorbern und Diffusoren, bedeuten mindetens eine Verachtfachung der Kosten. Soetwas mache ich nicht nach Gutdünken. Da würde ich den Schritt zum Experten-Auftrag vorher machen und dann ein abgestimmtes System haben, welches sicherlich in verschiedenen Stufen ausbaubar wäre (zumal der Firma auch später noch alle Daten zum Raum vorlägen). Meine Wahl fiele auf die Firma mb-akustik.

    Als einsamer ahnungsloser Kunde auf dem weiten Markt, bieten sich vor allem viele Fehlkäufe an. Unmengen Schaumstoffe mit zu geringer Wirkung - gut zu erkennen an fehlenden Frequenz-Angaben - ich würde deshalb nur Produkte in Betracht ziehen, die mit technischen (Frequenz-) Angaben versehen sind. Auch bei den Diffusoren ist es schwierig. Viele angebotenen Modelle - oft aus dem EU-Ausland auf eBay - sind ohne Protokolle und einige QRDs haben teilweise so dünne Hölzer verbaut, dass ich befürchte, dass sie bei Lautstärke eher Eigen-Resonanzen aufbauen.

    Deshalb vertraue ich lieber der "Verantwortung" der grösseren Musikhäuser, die diese Elemente unter der Eigen-Marken anbieten. Im Vergleich mit den teureren Produkten (auch anderer Hersteller) der Musikhäuser-Websites, vermute ich, dass die Aufpreise hauptsächlich für die aufwändigere Optik und teureres Material (Holz) gezahlt wird. Funktional vermute ich nur geringe Unterschiede. Wenn man also zu etwas DIY bereit ist, ist der günstigere Bereich durchaus brauchbar!

    Die "professionelle" Optik der aufgemotzten Schaumstoff-Ecken gefällt mir ohnehin eher nicht. Ich bin und bleibe bekennender Anti-Profi!