Hörposition

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HINWEIS: Die nun folgenden Tipps können natürlich nur im optimalsten Fall hundertprozentig befolgt werden und stellen nur eine Art HILFSLINIE dar. Dass der Klang von mehreren Faktoren abhängt, wie z.b. Größe des Raums, Bodenbelag, Wandmaterial (ob Gipskarton, Lehm oder Beton) und und und - Darauf gehen wir aber etwas später für jeden Lautsprecher genauer ein.

Desweiteren ist es immer wichtig, ein Probehören mit den verschiedenen Postionen des Hörers UND der Lautsprecher durchzuführen. Der eigene Geschmack ist dabei das allerwichtigste!!!

Also Regel No.1: Probehören, Positionswechsel, Probehören, Positionswechsel, ……….!!!!!!!!!!

Inhaltsverzeichnis 1 Sitz- bzw. Hörposition 2 Raumakustik 3 Die „stehende Welle“ 4 Bestimmung der Hörposition

Sitz- bzw. Hörposition

Dies ist zum Beispiel ein sehr wichtiger Punkt. Viele Hörpositionen kommen natürlich in Frage und viele User werden meist keine große Auswahl an Möglichkeiten haben, ihre Hörposition dem Raum oder dem Bild anzupassen. Dies soll wieder zur Verdeutlichung und Orientierung dienen. Nur wenn ihr genug Platz habt solltet ihr diese Punkte hundertprozentig befolgen. Alle hier nun beschriebenen Tips könnt ihr selber durch Proben nachvollziehen und ihr werdet hören - es lohnt sich auf alle Fälle!!!

Um die nun folgenden Erklärungen besser zu verstehen, machen wir einen ganz kleinen Ausflug in die RAUMAKUSTIK!

Raumakustik

a) Der Schall

Schall sind Töne oder Geräusche verursacht beispielsweise durch Lautsprecher (oder beim Sprechen) und breitet sich in Form von Schallwellen in einem elastischen Medium aus. Das elastische Medium muss bestehen, wie zum Beispiel Luft, Wasser oder auch festere Stoffe (Metall). Somit ist die Entstehung einer Schallwelle im Vakuum nicht möglich, da er dort kein Medium hat, um sich fortzupflanzen. Der Schall besteht grundsätzlich aus mechanischen Schwingungen (Wellen), die sich in einem Medium ausbreiten. Ein Beispiel: Wenn ihr mal eine Gitarrenseite anschlagt, fängt diese an zu schwingen. Diese Energie wird auf die Luft übertragen und kann sich somit verbreiten, bis wir sie hören.

Wir konzentrieren uns nur auf den Schall, der durch die Luft übertragen wird. In der Luft erreicht der Schall eine Geschwindigkeit von 344 m/s und wird als „c“ in der Physik dargestellt. Die Geschwindigkeit ist auch abhängig von der Temperatur der Luft und die Angabe von 344 m/s bezieht sich auf die Schallgeschwindigkeit bei Raumtemperatur (22 Grad). Aber das führt jetzt zu weit und soll nur als kleine Randinformation dienen.

b) Frequenz

Mit der Frequenz (f) wird die Anzahl der Schwingungen des Schalls pro Sekunde bezeichnet, stellt also eine Wiederholungshäufigkeit dar. (Einheit: Hertz: 1 Hz = 1/s). Eine Welle ist eine sich in einem Medium fortpflanzende Schwingung. Da sich die Welle im Medium mit konstanter Geschwindigkeit ausbreitet, kann man ihr eine Wellenlänge (l) zuordnen.

Ein weiterer Hinweis zu den Frequenzen in Bezug auf unser Heimkinosystem: Unsere Lautsprecher müssen Frequenzen zwischen 20 Hz und 20 kHz wiedergeben, wobei unser Subwoofer die Kellerwerte übernimmt von 20 Hz bis 120 Hz (bei DTS nur bis 80 Hz).

Hohe Frequenzen ergeben einen hohen Ton und niedrige Frequenzen tiefe Töne! Je schneller die Schwingung in einem bestimmten Zeitraum, desto höher der Ton. Umgekehrt: je langsamer Schwingungen in demselben Zeitraum, umso tiefer die Töne.

c) Wellenlänge

Eine Wellenlänge l ist eine Strecke, die eine Schallwelle während einer Schwingung zurücklegt.

d) Amplitude

Als Amplitude (a) wird die maximale Auslenkung bzw. Schwingungsweite aus der Ruhelage bezeichnet. Die Amplitude stellt somit den größten Abstand eines Schwingenden Punktes von seiner Gleichgewichtslage dar. Und wirkt sich auf die Lautstärke des Schalls aus.

So sieht das ganze graphisch aus:

Dies war eine kleine Begriffserklärung, damit ihr eine bessere Vorstellung von den nun entscheidenden akkustischen Aspekten eures Raumes habt.

Die „stehende Welle“

Als erstes müssen wir für euren Raum ein ganz wichtiges akustisches Ereignis festlegen – Die sogenannte „stehende Welle“. Eine stehende Welle entsteht aus der Überlagerung zweier gegenläufiger fortschreitender Schallwellen gleicher Frequenz und gleicher Amplitude (kann man mit gleicher Lautstärke erklären). Diese können aus zwei verschiedenen Lautsprechern stammen oder durch Reflexion einer Schallwelle an einem Hindernis (Wand, Boden oder Decke in unserem Fall) entstehen.

Diese lässt sich am einfachsten so erklären: Wenn ein Lautsprecher einen Ton in Form von Schall entsendet, wird dieser logischerweise von den Wänden reflektiert und überlagert sich so mit den bereits folgenden Schallwellen, die von dem Lautsprecher nachgesendet wurden.

Interessant für unsere Zwecke wird es jetzt, wenn nun eine Schallwelle eine Wellenlänge (in der Physik l) erreicht, die deutlich ein vielfaches einer halben Raumabmessung (Länge, Breite oder Höhe des Raums) entspricht. Oder eine weitere Bedingung für das Zustandekommen einer stehenden Welle ist, dass der Wandabstand gleich der halben Wellenlänge ist.

Hört sich jetzt kompliziert an, aber dies hat einen ganz entscheidenden Gesichtspunkt für unsere Hörposition. Und zwar kann dadurch die Lautstärke an verschiedenen Positionen im Raum variieren. An manchen Positionen haben wir einen höheren und an anderen einen niedrigeren Lautstärkepegel, weil sich an einigen Punkten der Schall mehr überlagert und an anderen etwas weniger. Je nach dem, wie die Schallwellen aufeinandertreffen, können also so Schalldruckerhöhungen und Schalldruckauslöschungen entstehen. Schauen wir uns das Ganze einmal graphisch an, dann kann man diese Zusammenhänge besser erkennen:

Dieses nennt man den Raummodus 1. Die Wellen stellen lediglich den Lautstärkepegel dar und nicht den Verlauf des Schalls selbst. Hier sehen wir, dass genau eine HALBE Wellenlänge in den Raum passt. Wir erinnern uns an die Frequenzgraphik, wo wir sahen, wie eine Wellenlänge aussehen muss!! Ein Bogen der Schwingungen entspricht eine halbe Wellenlänge, ein halber Bogen einer Schwingung somit ein Viertel einer Wellenlänge und so weiter, und so weiter…

Grundsätzlich gilt, dass eine Schalldruckerhöhung immer an der Raumwand ensteht und dort sein Maximum erreicht. Diese Punkte nennt man MAXIMA. In der Mitte des Raumes, wie wir sehen können, kommt es zu einer Auslöschung des Schalldrucks auf ein Minimum, weil die Schallwellen dort genauso aufeinander treffen, dass sie sich gegenseitig aufheben. Dies nennt man MINIMA!

Wenn es einen Raummode 1 gibt muss es natürlich auch eine weitere Variante geben. So, nehmen wir uns mal den Raummode 2 vor, der so aussieht:

Hier passt die Wellenlänge genau einmal hinein. Dadurch erhalten wir verschobene Minimalpositionen und einen zusätzlichen Ort an dem der Schalldruck sich auf ein Maximum entfalten kann.

HINWEIS:

Diese Entwicklungen entstehen in alle Richtungen des Raums nach oben, unten, vorne und hinten! Wir benötigen allerdings für unsere Zwecke der Lautsprecheranordnung und der Hörposition lediglich die Schalldruckunterschiede in Längsrichtung (von der Position des Bildes vom TV oder Projektor) und Querrichtung des Raums. Auch ist eine Vielzahl von verschiedenen anderen Raummodi möglich, nur diese beiden Raummodi sind für unsere jetzigen Zwecke entscheidend und von Interesse! Die beiden Raummodi sind immer in ein- und demselben Raum vorhanden!

Um dies jetzt noch übersichtlicher zu gestalten, schauen wir uns die Auslöschungen und Erhöhungen des Schalldrucks aus der Vogelperspektive an. In beiden Raummodi habe ich die Maxima in blau dargestellt und die Minima in rot.

Innerhalb des Raums selbst kann es zu einem oder mehreren Schalldruckauslöschungen (Minima) kommen. Wir erkennen nun auch deutlich, dass sich die Maximalinien in beiden Räumen prinzipiell an den Raumwänden befinden. An diesen Punkten entsteht ein stärkerer Schalldruck und somit eine heftigere Betonung der Frequenzen. Diese Frequenzen der einzelnen Modi können wir nun für jedes beliebige Zimmer ausrechnen:

Dazu verwenden wir diese Formel: f= c/l Die Frequenz wird in der Physik als f bezeichnet und in Hertz ausgegeben, das c für Schallgeschwindigkeit (344m/s) steht und l für die Wellenlänge, welche in Metern angegeben wird.

In Worten sieht die Formel so aus:

Frequenz (f) = Schallgeschwindigkeit in der Sekunde (c) / Wellenlänge (l)

Nehmen wir zuerst mein Wohnzimmer und rechnen die Modi für die Längsrichtung (zum Bild hin) aus. Mein Wohnzimmer hat folgende Maße:

• Länge = 5 m
• Höhe = 2,4 m
• Breite = 3,5 m

Nun rechnen wir drei verschiedenen Modi aus und diese stehen in einer bestimmten Ordnung. Die Ordnungen unterscheiden sich in der Formel durch die Verwendung der ersten drei verschiedenen Wellenlängen, der für uns wichtigen Raummodi.

• Ordnung 1 -> Raumlänge = 0,5 Wellenlänge (halbe Wellenlänge)
• Ordnung 2 -> Raumlänge = 1 Wellenlänge (eine Wellenlänge)
• Ordnung 3 -> Raumlänge = 1,5 Wellenlänge (3 halbe Wellenlängen)

Nun losrechnen!

Mein Wohnzimmer

Zuerst müssen wir die Wellenlänge bestimmten, diese entspricht bei der Ordnung 1 das Doppelte der Raumlänge!

• Ordnung 1
  • Wellenlänge (Raumlänge=halbe Wellenlänge) = 10 m
    • Somit lautet die Formel: f = 344/10 = 34,4 Hz

• Ordnung 2
  • Wellenlänge (Raumlänge=Wellenlänge) = 5 m
    • f = 344/5 = 68,8 Hz

• Ordnung 3
  • Wellenlänge (Raumlänge=1,5 Wellenlänge) = 3,33 m
    • f = 344/3,3333333 = 103,2 Hz

Ergebnis

Mein Wohnzimmer hat somit aufgrund seiner Länge sehr stark ausgeprägte Raumresonanzen bei 34,4 Hz, 68,8 Hz und 103,2 Hz. Wenn wir die obigen Rechnungen jetzt für die Breite ausrechnen möchten, müssen wir nur den Wert der Raumlänge von 5m in die Raumbreite von 3,5 m ändern. Dann bekomme ich diese Moden: 49,1 Hz, 98,3 Hz und 147,4 Hz. Und so zum Spass habe ich nochmal die Moden meiner Höhe ausgerechnet: 71,7 Hz, 143,3 Hz und 215,0 Hz - ich schau auch gern mal im Liegen und richte den Projektor an die Decke - okay, nicht lustig.

Nein, ich habe diese Werte ausgerechnet, da die Reflektion der Schallwellen natürlich auch noch nach oben und unten vorhanden ist. Diese Werte könnte man später bei der Bestimmung der Höhe einzelner Lautsprecher verwenden. Daraug gehen wir jetzt aber nicht noch näher ein.

Die Resonanzwerte der Länge und der Breite meines Wohnzimmers sind recht unterschiedlich im Vergleich. Und das führt zu einem weiteren wichtigen Hinweis: Je weiter die Werte auseinander liegen, desto besser die akustische Eigenschaft unseres Raumes.

Das lässt sich sogar ganz einfach erklären! Hätten wir einen komplett quadratischen Raum (Länge = Breite hätten wir in allen Modi dieselben Werte, somit würde immer die gleiche Frequenz angeregt werden. Deswegen ist ein genau quadratischer Raum eher ungeeignet für eine hochwertige Soundwiedergabe in einem Heimkino.

Wissenschaftliche Untersuchungen haben nämlich ergeben, dass ein Verhältnis von 2,4 (Länge) : 1,4 (Breite) : 1 (Höhe) des Raums, die optimalsten Klangergebnisse bringt. Also wer einen 5 m langen Raum hat, sollte mit einer Breite von 3,57 und einer Höhe von 2,10 m sehr gut bedient sein. Man kann ja durch bauliche Maßnahmen seinen Raum anpassen, dies empfehle ich aber nur den ganz verrückten Freaks!

Dem Phänomen der stehenden Welle kann man natürlich entgegenwirken, indem man zum Beispiel mit schallschluckenden Absorbern arbeitet oder seine Wände mit Materialien so auststattet, dass der Schall nicht mehr so stark reflektiert wird. Weil wir aber keine Vollprofis sind, werden wir diese Varianten ausser Acht lassen und befassen uns mit dem OttoNormal-Wohnzimmer oder OttoNormal-Heimkino!

Bestimmung der Hörposition

Nun haben wir den schwierigen Teil hinter uns gebracht und können anhand dieser Informationen mit der Wahl unserer Hör- bzw. Sitzposition anfangen. Zunächst sollte man eine kleine Skizze von dem Raum anfertigen und dort alle beiden oben genannten Raummodi einzeichnen. Ich habe hier wieder einmal die Abmessungen meines Wohnzimmers übernommen und einen ungefähren Grundriss erstellt. Zeichnet die wichtigsten Linien der Schalldruckerhöhung und Auslöschung ein, dabei legt ihr diese beiden Raummodi einfach übereinander, da beide in dem Raum vorhanden sind.

Das ist im Prinzip ganz einfach, da sich die Minima und Maxima immer ungefähr an derselben Stelle in einem Raum befinden!

Kleine Legende:

1. Bei der Blauen Linie handelt es sich um die Maxima beider Raummodi.
2. Die Rote Linie stellt die Minima des Raummodus 2 dar.
3. Die Grüne Linie steht für die Maxima des Raummodus 2 und die Minima des Raummodus 1, da sie sich an dieser Stelle überschneiden.

So sollte der „Plan“ ungefähr aussehen! Wie wir nun erkennen könnt, sind die Positionen der wichtigsten Schalldruckerhöhungen und Auslöschungen immer mit den folgenden Maßen einzutragen. Dadurch erfährt man ganz leicht die Angaben (in Meter), wo sich diese Positionen befinden:

1. Bei der ½ Raumlänge (Linien genau in der Mitte) befinden sich die Minima des Raummodus 1 und die Maxima des Raummodus, das gilt für die Längsrichtung (zum Bild hin) und für die Querrichtung. Bei meinem Beispiel in meinem Wohnzimmer befinden sich diese Linien genau bei 2,50 m in der Längsrichtung und bei 1,75 m in der Querrichtung.

2. Die beiden Minima des Raummodus 2 befinden sich immer bei ¼ der Raumlänge, ebenfalls für beide Richtung (Längs- und Quer) anzuwenden. Mein Beispiel wieder: In der Längsrichtung 1,25 m von der vorderen Wand und der hinteren Wand und 0,875 m von der linken Wand und von der rechten Wand.

3. Die Maxima beider Raummodi liegen grundsätzlich an den Aussenwänden, auch für beide Richtungen anzuwenden.

Eine Tabelle zur Berechnung der Positionsentfernungen könnte ihr hier -->[1]. als Excel-Datei downloaden. (Rechte Maustaste -> Speichern unter..)

Jetzt wissen wir, wo die Frequenzen sehr stark angeregt werden und an welchen Stellen etwas weniger bzw. garnicht! Danach richten wir jetzt unsere ungefähre Hörposition aus. Empfehlenswert wäre eine Sitzposition in den Zwischenräumen, die wir auf unserem Plan sehen. Ich habe hier mal folgende Möglichkeiten bei mir eingezeichnet.

Nun kann man anhand dieses Rasters ganz genau die Entfernungen zu den einzelnen Minima-Positionen und Maxima-Positionen bestimmen. Dadurch lässt sich in unserem Zimmer auch die beste Hörposition ableiten und kann ganz einfach ausgemessen werden.

Nochmals weise ich darauf hin, dass dies natürlich nicht jeder User anwenden kann aus Platzgründen. Aber noch entscheidener sind diese Berechnungen für die Position des Subwoofers! Und mit dem beschäftigen wir uns jetzt.

--gorygrunt 10:58, 18. Aug 2005 (CEST)