D. Hennings: Raumakustik in der Plusenergie-Schule Hohen Neuendorf

3. Der Musikraum

Variable Akustik

Im Musikraum finden Unterrichts-Formen statt, die unterschiedliche raumakustische Eigenschaften be­nötigen: Bei vorwiegend verbal abgehaltenem Unterricht oder beim Anhören von Tonträgern ist eine 'trockene' Akustik wie in den übrigenen Un­terrichtsräumen wünschenswert. So ist die Sprach­verständlichkeit sehr gut und Tonträger werden weitgehend unverfälscht wiedergegeben. Wird dagegen aktiv musiziert, dann kann eine weniger starke Bedämpfung unterstützend wirken.

Deshalb ist der Musikraum abweichend von den übrigen Unterrichtsräumen nicht mit fest montier­ten Wand-Absorbern ausgestattet, sondern mit Vor­hängen aus ‘Bühnen-Molton’ schwerer Qualität, die je nach Bedarf die beiden Stirnwände teilweise oder vollständig verdecken können. Auf diese Weise kann die Raumakustik an verschiedene Aspekte des Musikunterrichts angepaßt werden.


Grafik 3.1: Die hintere Stirnwand des Musikraums mit davor hängendem Vorhang. Das bei der Messung eingesetzte Kunstkopf-Mikrofon ist im Vorder­grund zu sehen.

Meßergebnisse

Im Musikraum wurden in analoger Weise zum Klas­sen­raum Unterrichts-Situationen nachgestellt und Raumimpulsantworten für verschiedene Übertrag­ungs­strecken gemessen, sowohl mit Vorhängen vor den Wänden, als auch mit zurückgeschobenen Vor­hängen.

In nebenstehender Grafik sind aus den Messungen abgeleitete Nachhallzeiten dargestellt (Werte für unbesetzten Zustand). Die Werte für den besetz­ten Zustand wurden daraus berechnet mit der An­nahme, daß alle 30 Schülerplätze besetzt sind.

Ab dem Oktavband 500 Hz aufwärts zeigt sich eine deutliche Wirkung der Vorhänge. Die Nachhall­zeiten bei zurückgeschobenen Vor­hängen liegen entweder innerhalb oder knapp außerhalb des nach DIN 18041 für 'Musik' empfohlenen Bereichs. Bei vor den Wänden hängenden Vorhängen ergeben sich ab dem Oktavband 500 Hz Nachhallzeiten, die 'besetzt' innerhalb des nach DIN 18041 für 'Unter­richt' empfohlenen Bereichs liegen und 'unbesetzt' geringfügig abweichen.

Die einstellbare Akustik funktioniert also bei mitt­leren und hohen Frquenzen ab dem Oktavband 500 Hz aufwärts. Bei tiefen Frequenzen zeigt sich da­gegen kein Un­ter­schied zwischen beiden Stellung­en des Vor­hangs. Zudem liegen die Nachhall­zeiten dort insgesamt höher als erwünscht.

In Grafik 3.3 sind als Maß der Übertragungs­qua­li­tät Schwer­punkt­zeiten dargestellt, die aus den Raum- impulsantworten verschie­den­er Sprecher-Hörer-Strecken abgeleitet sind. Ab 500 Hz aufwärts liegen die Werte mit Vorhängen vor den Wänden (rote und gelbe Kurven) merklich niedriger (bes­se­re Sprachübertragung) als mit zurückgeschobenen Vorhängen (blaue Kurven).

In der Musikraum-Meßreihe waren alle Sprecher- und Hörer-Positionen in einem raumweiten Kreis an­geordnet. Eine deutliche Präferenz eines der Sprecher-Position zuwandten Ohres, wie im Klas­sen­raum, ist hier nicht zu erkennen. Allerdings wei­sen die Ergebnisse auf einen Einfluß der Re­flex­ion an der Fensterwand bei tiefen Frequenzen hin: Das jeweils der Reflexion zugewandte Ohr (durch­ge­zogene Kurven) zeigt bei tiefen Frequenzen höhere Schwerpunktzeiten als das abgewandte Ohr (gestrichelte Kurven).

Grafik 3.2: Nachhallzeiten im Musikraum mit vor den Wän­den hängenden sowie mit zurückge­scho­ben­en Vorhängen. Die Werte für unbe­setz­ten Zustand sind gemessen, die Werte für voll be­setzten Zustand daraus berechnet. Zum Ver­gleich dienen die in DIN 18041 empfohlenen Nachhallzeiten für ‘Musik’ und für ‘Unterricht’.

Grafik 3.3: Gemessene Schwerpunktzeiten bei ver­schiedenen Sprecher-Hörer-Übertragungs­strecken, jeweils für beide Ohren. Blaue Kurven beziehen sich auf zurückgeschobene Vorhänge, rote und gelbe Kurven auf Vorhänge vor den Wänden. Durchgezogene Kurven beziehen sich auf jeweils auf das Ohr, welches die erste Re­flex­ion der Fensterwand direkt erhält.
Alle Meßwerte beziehen sich auf den unbe­setz­ten Raum. Eine einfache Umrechenung auf be­setz­ten Zustand analog zu Nachhallzeiten ist hier nicht möglich.

Hörbeispiele

Da die gemessenen binauralen Raum­impuls­ant­wor­ten die Übertragung zwischen einer Schall­quelle und einem Hörer im Raum repräsentieren, lassen sie sich verwenden um ('raumfrei' trocken aufge­nommene) Sprache oder Musik virtuell in den Raum zu versetzen. Auf diese Weise sind die Hörbeispiele entstanden.

Die ersten beiden Beispiele nehmen eine reine Hörer-Perspektive ein, gegenüber der Musik- oder Sprach-Quelle.

Im dritten Hörbeispiel entspricht die Hörposition einem (stillen) Ensemble-Mitglied zwischen den Musikern, so daß die Anderen je nach Entfernung unterschiedlich laut erscheinen.


1. Sprache
Hörposition schräg gegenüber im Kreis (Vorhänge vor den Wänden)

2. Gitarre solo
Hörposition gegenüber im Kreis
(Vorhänge zurückgeschoben)

3. Vokal-Ensemble
Hörposition zwischen den Musikern
(Vorhänge zurückgeschoben)

Anmerkungen:

- Bitte unbedingt Kopfhörer verwenden, sonst funktioniert die binaurale Wiedergabe nicht.

- Zum Abspielen der Hörbeispiele muß der 'Flash-Player' installiert sein.

- Info zu den Quellen der verwendeten Sprach-
und Musikproben auf der Seite 'Hörproben'.

Weiterentwicklung

Die Messungen haben gezeigt, daß mit schweren Vorhängen vor den Wänden auf einfache Weise eine nach Bedarf einstellbare Nachhallzeit in einem Musikraum realisiert werden kann. Allerdings bleibt in zwei Punkten ein Bedarf nach weiter­ent­wickel­ten Lösungen:

- Die Vorhänge absorbieren nur in den Oktaven ober­halb 250 Hz gut, so daß bei tiefen Frequen­zen die Nachhallzeiten zu hoch sind.

- Sind die Vorhänge vollständig vor die Wände ge­zogenen, so werden (ab 500 Hz aufwärts) Nach­hall­zeiten 'oben' im DIN-Bereich 'Un­ter­richt' er­reicht, im zurückgeschobenen Zustand der Vor­hänge 'unten' im DIN-Bereich 'Musik'. Wünschenswert ist ein größerer Einstellbereich der Nachhallzeiten.

Zusätzliche Tiefenabsorber
Um die bei tiefen Frequenzen unzureichende Ab­sorp­tions-Wirkung der Vorhänge zu ergänzen, sind zusätzliche Tiefenabsorber erforderlich. Besonders geeignet sind Kanten-Absorber, die im Vergleich zu anderen Tiefenabsorbern wenig Fläche bean­spruch­en (vgl. da­zu auch 'Projektübergreifendes').

Im Sinne der einfachen Handhabung könnten Tiefen­absorber ohne Einstell-Möglichkeit für eine mittlere Nachhallzeit dimensioniert werden (im Beispiel des Musikraums in Hohen Neuendorf wäre das etwa 0.8 Sekunden).

Verbesserte Vorhänge
Zu untersuchen bleibt, ob sich die Absorptions-Eigen­schaften der Vorhänge durch die Wahl des Materials, des Flächengewichts, der Art der Auf­hängung oder andere Parameter optimieren lassen und so eventuell eine verbesserte Wirkung bei gleicher Fläche erreichbar ist.

Auf der anderen Seite kann die minimale Absorber-Wirkung der Vorhänge nur gesenkt werden, indem sie enger zusammengeschoben werden als bei den obigen Messungen (sie waren auf etwa 1/4 zu­sam­men­geschoben), oder indem sie hinter schall­harten Flächen verborgen werden. In jedem Fall muß beachtet werden, daß im praktischen Schul­be­trieb alle Ver­stellungen sehr einfach und schnell erfolgen können.



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copyright: D. Hennings

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2013-04