Funktionsweise der Akustikelemente

Funktionsweise Absorber

Allgemein gilt, dass hohe Frequenzen, die eine kurze Wellenlänge aufweisen, einfach zu behandeln sind, je tiefer die Frequenz, also je länger die Wellenlänge, desto schwieriger die Behandlung. Bei Absorbern, die in der Regel aus porösen Materialien, wie Schaum oder Textilien, hergestellt werden, gilt die lambda/viertel-Regel, die aussagt, dass der Absorber bei einem Abstand von einem viertel der Wellenlänge von einer Wand am effektivsten wirkt. Das kommt daher, dass poröse Stoffe die Bewegung der hin und her schwingenden Luftteilchen begrenzen und die dabei aufgenommene Energie in Wärme aufnehmen. Die Bewegung der Luftteilchen ist bei diesem Abstand zur Wand am höchsten, da sich der Schall in Wellen bewegt, bei der sich der Schalldruck und die Schallschnelle, sozusagen die potentielle Energie und die Bewegungsenergie, abwechseln und die Luftteilchen, die sich direkt an der Wand befinden, sich nicht bewegen können. Darum ist die Bewegungsenergie bei einem Abstand zur Wand von einem viertel der Wellenlänge immer am größten.
Für den Tieftonbereich gilt daher, dass sehr dicke Materialien eingesetzt werden müssen, um eine Wirkung zu erzielen. Als kleines Beispiel dient die Frequenz 110 Hz, die unter anderem von der A-Saite einer Gitarre erzeugt wird. Sie besitzt eine Wellenlänge von 3,1 m.Durch vier geteilt, ergibt sich eine optimale Absorberstärke von 78 cm. Hier müsste dann sehr genau auf die Wahl des Materials geachtet werden, sodass die Bewegung der Luftteilchen den Weg zur Wand überhaupt überbrücken kann. Ein solcher Absorber ist also nicht praktisch, sodass speziell für den Bassbereich entwickelte Absorber, Bassfallen genannt, eingesetzt werden. Diese bestehen in der Regel aus großen Volumen oder schwingenden Platten, Schaumstoffe in Ecken zu stellen hilft hier nur bedingt.

Funktionsweise Bassfallen

Wie bei der Funktionsweise von Absorbern beschrieben, sind Bassfallen aus Schaum nicht unbedingt effektiv.
Aus diesem Grund basieren unsere Bassfallen auf dem Feder-Masse-Prinzip. Dabei wird durch die Energie im Tieftonbereich eine Masse zum Schwingen angeregt, die zusammen mit einer Feder eine Resonanzfrequenz bildet. Mit der passenden Bedämpfung ergibt sich so ein effektiver Absorber für tiefe Frequenzen.
Prinzipiell gibt es zwei verschiedene Arten von Bassfallen, Helmholtz-Absorber und Plattenschwinger.
Helmholtz-Absorber bestehen aus einem abgeschlossenen Volumen, bei uns in der Regel aus Holz, in welches ein oder mehrere Löcher bestimmter Größe eingebracht werden. Das eingeschlossene Volumen bildet mit der Lochfläche eine Resonanzfrequenz, sodass Helmholtz-Absorber auf die Frequenzen der stehenden Wellen gestimmt werden können und diese effektiv bedämpfen. Allerdings ist es bei Helmholtz-Absorbern natürlich notwendig, die zu bedämpfende Frequenz zu kennen, sodass eine Analyse der Eigenmoden des Raumes unerlässlich ist.
Plattenschwinger bestehen aus einer Holz- oder Metallplatte als schwingende Membran, die entweder elastisch gelagert ist, oder in ein geschlossenes Gehäuse eingelassen wird, sodass die eingeschlossene Luft als Widerstand dient, der die Energie des eintreffenden Schalls aufnimmt. Diese Art von Bassfalle wirkt in einem breiteren Frequenzbereich als die Helmholtz-Absorber und können in jedem Raum eingesetzt werden, um den Bassbereich insgesamt zu verbessern. Bei stark ausgeprägten Eigenmoden sind Helmholtz-Absorber allerdings in der Regel effektiver.
Beide Arten von Bassfallen entziehen den Eigenmoden Energie und verringern so deren negativen Auswirkungen. Oft kann schon mit wenig Aufwand das Nachschwingen reduziert werden, sodass  Impulse besser dargestellt werden und der Bass kompakter klingt. Der Frequenzgang wird teilweise aber erst beim Einsatz von mehreren Bassfallen entzerrt. Laute Töne werden durch das schnellere Abklingen nach sehr kurzer Zeit leiser, sodass durchaus von einer Verbesserung des Frequenzganges gesprochen werden kann. Leise Töne werden allerdings oft erst, wenn überhaupt, durch den Einsatz von mehreren Bassfallen lauter.
Wichtig ist die Positionierung der Bassfallen. Sie sollten an Stellen mit dem höchsten Schalldruck aufgestellt werden.
Hier erfahren Sie mehr über die Positionierung der Bassfallen.

Funktionsweise Diffusoren

Diffusoren bestehen aus schallharten Materialien, wie z. B. Holz, und verteilen den auftreffenden  Schall möglichst gleichmäßig. Es wird zwischen eindimensionalen Diffusoren (1D) und zweidimensionalen Diffusoren (2D) unterschieden. 1D-Diffusoren verteilen den Schall vertikal oder horizontal, je nach Ausrichtung, 2D-Diffusoren verteilen ihn vertikal und horizontal.
Die meisten Diffusoren werden nach den Berechnungen von Herrn Manfred Robert Schroeder gebaut, so genannte Schröder-Diffusoren, bzw. QRDiffusoren, benannt nach der mathematischen Formel, oder sind Abwandlungen von diesen. Sie bestehen aus Feldern der selben Breite, aber unterschiedlicher Tiefe. Dadurch wird der Schall gezwungen, unterschiedlich weite Umwege zu gehen, höhere Frequenzen werden an den Wänden der einzelnen Felder immer wieder reflektiert und verlassen die Felder in einer anderen Richtung als die aus dem unterschiedlich tiefen Nebenfeld. Tiefere Frequenzen werden um die Konstruktion herum gebeugt und ändern somit auch ihre Ausbreitungsrichtung. In diesem Fall ist die Beugung also gewollt und stellt keinen Nachteil dar. Durch die unterschiedlich weiten Umwege ist der Schall auch unterschiedlich lange unterwegs, sodass der aus dem Diffusor austretende Schall unterschiedliche Phasenlagen aufweist und zeitlich nicht mehr so kompakt ist. Durch die vielen Reflexionen an den Wänden der Felder verliert der Schall Energie, es tritt also auch immer etwas Absorption auf.
Diffusoren müssen mit etwas Abstand zur Sitzposition positioniert werden, da erst in etwas Entfernung aus den einzelnen Reflexionen ein diffuses Schallfeld wird. Ist die Sitzposition zu nah am Diffusor, besteht die Gefahr, dass einzelne Reflexionen den Frequenzgang negativ beeinflussen.