Akustikglossar
Dieses Glossar wurde vom Akustiker Dr. Anders Christian Gade erstellt und erklärt die Begriffe und Konzepte, die in der Kommunikation von Kvadrat Acoustics eine Rolle spielen.
-
Mit dieser Einheit (abgekürzt dB) wird der Schall- und Geräuschpegel angegeben. Der Gesamtbereich zwischen hörbaren und schmerzhaften (verletzenden!) Geräuschpegeln liegt etwa zwischen 0 und 140 dB. Die Dezibelskala ist logarithmisch, um die Veränderungen der wahrgenommenen Lautstärke besser beschreiben zu können. Daher entspricht eine Erhöhung des Werts um 10 dB, z. B. von 40 dB auf 50 dB, einer Zunahme der physischen Energie um den Faktor 10, wird jedoch (bei mittleren Frequenzen) als „Verdoppelung“ der Lautstärke wahrgenommen. Eine Erhöhung um weitere 10 dB von 50 dB auf 60 dB wird als ähnlich relativer Schritt in der wahrgenommenen Lautstärke empfunden, obwohl die physische Energie von 40 dB ausgehend tatsächlich um den Faktor 100 erhöht wurde.
-
Das Phänomen, dass der Schall nach seiner ersten Wahrnehmung mit einiger Verzögerung wiederholt wird. Es tritt auf, wenn starke, individuelle Reflexionen des Schalls über 50 und bis zu 100 Millisekunden (abhängig vom temporären Charakter des Original-Schalls) verzögert werden. Impulsschall, wie er z. B. beim Klatschen in die Hände auftritt, lässt in Räumen häufig Echos entstehen.
-
Wiederholte Reflexionen oftmals zwischen zwei parallelen, einer harten und einer weichen Oberfläche. Das Phänomen tritt als wiederholte Echofolge auf, wenn der Abstand zwischen den parallelen Oberflächen groß ist (über 10 Meter). Ist der Abstand geringer, wie etwa in kleinen Besprechungsräumen, ist eher eine Färbung des Klangspektrums, eine „raue“ Klangverzerrung zu hören.
-
Die Anzahl der Schwingungen pro Sekunde. Die Frequenz wird in Hertz (Hz) angegeben.
-
Ein System bestehend aus einer geschlossenen, biegeschlaffen Oberfläche (einer Membran) und einem dahinter liegenden eingeschlossenen Luftvolumen (oftmals mit einem innenliegenden porösen Absorber). Eine derartige Konstruktion hat oftmals eine ausgeprägte Resonanzfrequenz, bei der die Oberfläche stark vibriert, wenn Schall mit eben dieser Frequenz darauf trifft. Die Absorption erfolgt, wenn die Vibrationsenergie der Schallwelle in die Vibration der Membran übertragen und schließlich aufgrund von Verlusten in der Membran und durch die Interaktion zwischen Luft und porösem Material in der Aushöhlung in Wärme umgewandelt wird. Typische Beispiele sind ein Holzfußboden auf Trägerbalken, eine Gipskartonwand oder ganz einfach eine Trommel. Die Resonanzfrequenz kann durch Klopfen auf die Oberfläche aufgezeigt werden. Wie bei Trommeln haben tiefere Aushöhlungen und schwerere Membranen niedrigere Resonanzfrequenzen. In der Regel absorbieren Membranabsorber innerhalb eines relativ schmalen Frequenzbereichs (im Rahmen einer Oktave) im Niedrigtonregister.
-
Unerwünschte Geräusche. Lärm kann zu Erschöpfung, schlechter Sprachverständlichkeit und Herz-Kreislauf-Erkrankungen führen. Dauerhaft hohe Lärmpegel können auch permanente Gehörschäden verursachen.
-
Ein Material, das typischerweise aus dünnen Fasern besteht, die nicht eng verbunden sind, so dass Luft tatsächlich einen sehr großen Teil des Materialvolumens ausmacht. Typische Materialien dieser Art sind gewebte Stoffe, Mineralwolle oder synthetische Schaumstoffe. Der Absorptionseffekt beruht auf der Reibung zwischen den bewegten Luftmolekülen in der Schallwelle und der sehr großen inneren Oberfläche des Fasermaterials. Poröse Absorber absorbieren in der Regel Schallenergie im mittleren und hohen Frequenzbereich (abhängig von der Dicke der porösen Schicht oder von ihrem Abstand von einer harten Oberfläche wie z. B. der Wand oder einer Deckenplatte).
-
Das Phänomen, dass bestimmte Systeme stark in einer bestimmten Frequenz vibrieren, wenn sie entweder durch einen kurzen Impuls oder kontinuierlich durch eine Quelle mit derselben spezifischen Frequenz dazu angeregt werden. Beispiele sind vibrierende Saiten, die Luft in Röhren bestimmter Längen – oder Räume, in denen ein-, zwei- und dreidimensionale Resonanzen auftreten können.
-
Ein System mit einer (oft steifen) Oberfläche mit Löchern oder Schlitzen und einem dahinter liegenden eingeschlossenen Luftvolumen (oftmals mit einem innen oder direkt hinter der perforierten Oberfläche liegenden porösen Absorber). Eine derartige Konstruktion schwingt in der Regel in einem bestimmtem Frequenzbereich, wobei die Luft in den Löchern stark vibriert, wenn sie von einem Schall im entsprechenden Frequenzbereich getroffen wird. Die Absorption erfolgt durch die Reibung zwischen den Rändern der Löcher/Schlitze und den stark vibrierenden Luftmolekülen oder zwischen der vibrierenden Luft und einem porösen Material hinter der perforierten Oberfläche. Typische Beispiele sind perforierte Gipsdecken oder perforierte Metallplatten, die mit Abstand an einer Wand oder einer Deckenplatte angebracht sind. Normalerweise ist der Frequenzbereich der Absorption hier größer (zwei bis vier Oktaven) und höher im Schallspektrum angesiedelt als dies bei Membranabsorbern der Fall ist, der Absorptionseffekt bei hohen Frequenzen ist jedoch für gewöhnlich geringer als bei porösen Absorbern.
-
Der Nachklang, der in einem Raum festgestellt werden kann, nachdem die Schallquelle gestoppt wurde. In großen Räumen mit geringer Absorption ist die Nachhallzeit länger als in kleinen Räumen bzw. in großen Räumen, bei denen größere Bereich mit schallabsorbierenden Materialien verkleidet sind. Mathematisch betrachtet ist die Nachhallzeit in einem Raum (in Sekunden angegeben) annähernd proportional zum Raumvolumen und umgekehrt proportional zum Gesamtabsorptionsbereich im Raum (wie von der sogenannten Sabineschen Formel beschrieben). Der Gesamtabsorptionsbereich ist die Summe der Absorptionsbereiche aller Oberflächen und Objekte im Raum plus einer geringfügigen Absorption der Luft selbst bei hohen Frequenzen.
-
Das Phänomen, dass die reflektierte Energie teilweise in viele verschiedene Richtungen gestreut wird, nachdem sie auf eine begrenzende Oberfläche oder ein Hindernis gestoßen ist. Es tritt auf, wenn die Oberfläche, auf die die Energie trifft, gemessen mit einer der Wellenlänge vergleichbaren Skala unregelmäßig ist (Streuung) oder wenn die Dimension des Reflektors relativ zur Wellenlänge klein ist (Beugung).
-
Wellenenergie in Form von veränderlichem Druck der Luft, die sich durch die atmosphärische Luft (und manchmal auch durch Flüssigkeiten und feste Strukturen) bewegt und die vom menschlichen Ohr wahrgenommen werden kann.
-
Ein (festes) Material, das sich durch seine Fähigkeit zur Absorption von Schall auszeichnet.
-
Hierbei handelt es sich um das Phänomen, dass, wenn der sich ausbreitende Schall auf eine Oberfläche oder einen Körper trifft, ein Teil der Schallenergie aus dem Schallfeld entzogen und in eine andere Energieform, in der Regel Wärme umgewandelt wird. Dabei wird der Schallpegel – und in geschlossenen Räumen auch die Nachhallzeit – reduziert. Wenn die gesamte auf die Oberfläche treffende Schallenergie absorbiert wird, ist der Absorptionskoeffizient gleich 1. Wenn kein Schall absorbiert wird, ist der Koeffizient gleich 0.
-
Die in einem Schallfeld vorhandene Energie. Die Energiemenge in Geräuschen (auch sehr lauten) ist viel geringer als wir gemeinhin annehmen, wenn wir von „Energie“ sprechen. Die maximale Schallenergie, die ein 100-köpfiges Symphonieorchester erzeugt, bewegt sich im Bereich von einem Watt, auch wenn es überall in einer großen Konzerthalle mit einer Lautstärke von über 100 dB zu hören ist.
-
Die Schallenergie (unter Beobachtung) in einem gewissen Raum.
-
Amplitude/Intensität.
-
Ein Phänomen, das bewirkt, dass ein (lautes) Geräusch, das Maskierungsgeräusch, ein anderes (leiseres) Geräusch überdecken kann, wenn beide Geräusche gleichzeitig auftreten. Der Maskierungseffekt ist stärker, wenn der Frequenzgehalt des Maskierungsgeräuschs gleich oder leicht niedriger ist als der des zu maskierenden Geräuschs. Wenn die Frequenzgehalte der beiden Geräusche auf der Tonskala weit auseinander liegen, ist eine Maskierung unwahrscheinlicher.
-
Das Phänomen, dass ein Teil der Schallenergie, die auf eine Oberfläche oder einen Körper trifft, NICHT absorbiert sondern zurück ins Schallfeld reflektiert wird. Wenn die gesamte eingehende Energie ins Schallfeld zurückgeworfen wird, dann ist der Absorptionskoeffizient gleich 0. Wenn die Ausbreitungsrichtungen der eingehenden und der meisten reflektierten Energie denen einer Billardkugel entsprechen, die von der Bande des Tisches abprallt, sprechen wir von Spiegelreflexion.
-
Ein Hindernis, das die Schallübertragung entweder durch Reflexion oder durch Absorption stören kann, so dass hinter der Barriere ein „Schallschatten“ entsteht.
-
Ein System, das Schall erzeugen kann, z. B. die menschliche Stimme, ein Instrument, ein Lautsprecher, eine vibrierende Maschine, starke Luftzüge, die auf Bäume treffen usw.
-
Das Phänomen, dass in manchen Fällen ein Teil der Schallenergie weder reflektiert/gestreut noch absorbiert wird, sondern durch den Absorber hindurch wandert und sich auf der Rückseite fortsetzt.
-
Eine Schallwelle besteht aus elastischen Oszillationen in der Luft. Dies bedeutet, dass der Luftdruck im Vergleich zum statischen, atmosphärischen Luftdruck, der auf Höhe des Meeresspiegels ca. ein Bar beträgt, zwischen leicht höheren und leicht niedrigeren Werten schwankt. Eine einfache visuelle Analogie sind die Wellen, die auf der Wasseroberfläche entstehen, wenn ein Stein ins Wasser fällt. Die Quelle ist in diesem Fall der Stein, der die Wasseroberfläche trifft.
-
Der Grad, zu dem Sprache für einen Zuhörer verständlich ist. Das gängigste objektive Maß für die Sprachqualität in einem Raum ist der Sprachübertragungsindex (Speech Transmission Index, STI). Er wird mit einem Wert von 0,0 bis 1,00 angegeben. Die subjektive Bewertung der Sprachverständlichkeit erfolgt über den prozentualen Anteil von Konsonanten oder Wörtern, die korrekt verstanden werden. Solche Tests sind jedoch sehr mühsam und werden vorwiegend in Labors durchgeführt. Objektive STI-Tests können innerhalb weniger Minuten durchgeführt werden und liefern Ergebnisse, die in hohem Maße mit dem subjektiven Eindruck einhergehen. Siehe Skala:
<STI-Skala>
-
Sie beträgt bei normaler Temperatur (20 Grad Celsius) in atmosphärischer Luft etwa 340 Meter pro Sekunde.
-
Die physische Distanz zwischen zwei Spitzen in einer abgeschlossenen Oszillationsperiode (von neutral zu hoch, über neutral zu niedrig und zurück zu neutral). Die Wellenlänge entspricht der Schallgeschwindigkeit geteilt durch die Frequenz. Somit beträgt die Wellenlänge in der Luft eines 100 Hz starken Tons etwa 3,4 m und die eines 1000 Hz starken Tons etwa 34 cm.
Das Produkt des physischen Oberflächenbereichs bestimmt den Absorptionskoeffizienten eines Materials oder einer Konstruktion. Wenn ein Schallabsorber einen physischen Bereich von 10 Quadratmetern und einen Absorptionskoeffizienten von 0,5 hat, dann beträgt der Absorptionsbereich 5 Quadratmeter. Die Einheit lautet Sabine – nach dem Physiker, der den Zusammenhang zwischen Absorption und Nachhallzeit entdeckt hat.