Raummoden: So beeinflussen sie den Klang im Raum

• Wie Raummoden entstehen 
• Wie Sie Raummoden bestimmen und lokalisieren 
• Wovon Raummoden abhängig sind 
• Wie Schallabsorption hilft 

Um auf das Eingangsbeispiel mit der Flasche zurückzukommen: Sie werden festgestellt haben, dass Sie beim Pusten einen Klang erzeugen können.

So verhält es sich auch in geschlossenen Räumen: Lautsprecherboxen strahlen akustische Wellen einer bestimmten Frequenz aus, die auf eine Begrenzungsfläche treffen. Diese Flächen reflektieren sie, sodass die Wellen zurückgeworfen werden und wieder ihre Ausgangswelle erreichen. Das führt zu einer Überlagerung der Schallwellen besonders in quadratischen Räumen mit parallelen Flächen.

Wie beim Pingpong geht es so lange hin und her, bis die Welle vollständig in Energie umgesetzt wurde. Dadurch klingen diese Frequenzen besonders lange nach und können als zu laut oder leise empfunden werden. Das hat ihnen den Namen „stehende Welle“ eingebracht.

Besonders Bassfrequenzen können betroffen sein. Werden diese ausgelöscht oder stark überbetont, ist der Bass entweder kaum bis gar nicht zu hören oder zu laut und dröhnend. Unter diesem Phänomen leidet dann der Höreindruck. Dabei spielt es auch eine Rolle, wo im Raum Sie sich genau beim Hören dieser Frequenz befinden:

• An einem Wellenknoten ist der Schalldruck minimal. Dabei fallen Ausgangs- und reflektierte Welle an einem Punkt genau aufeinander und Experten sprechen von einem Druckminimum. Bezogen auf einen quadratischen Raum würden Sie in dessen Mitte die Bassfrequenz so gut wie gar nicht hören, weil sich die Frequenzen gegenseitig (fast) auslöschen.
• Halten Sie sich zufällig in einem Wellenbauch auf, ist hier das Druckmaximum. Ausgangs- und reflektierte Welle liegen dabei weitmöglichst auseinander. Der Schalldruck kann an diesen Stellen doppelt so laut sein. In unserem Beispiel würden Sie, wenn Sie an der Zimmerwand gegenüber der Lautsprecherbox stünden, die Bassfrequenz dort am lautesten hören und als unangenehm empfinden.

Betrachten wir noch einmal unser Beispiel mit der Flasche: So wie jedes Gefäß einen anderen Ton erzeugt, reagiert jeder Raum individuell auf ganz bestimmte Frequenzen. Das hat mit dessen Abmessungen zu tun. Besonders verstärkt treten Raummoden in quadratischen Räumen auf. Hier gibt es sowohl in der Höhe und der Länge als auch in der Breite ausschließlich parallele Begrenzungsflächen, zwischen denen es zu Überlagerungen von Schallwellen kommen kann.

Andersförmige Räume sind weniger anfällig für Raummoden. Mittlerweile berücksichtigen Architekten dies bei ihrer Planung. Allerdings lässt sich bereits im Vorfeld bestimmen, bei welchen Frequenzen Raummoden auftreten. Dafür gibt es diese Formel, die sich für jede einzelne Dimension anwenden lässt:

f (Frequenz d. Raummode) = Schallgeschwindigkeit (343,2 m/s) ÷ 2 x Abstand zwischen den Wänden

Beispiel 1:

Die Raumbreite (Tiefe) beträgt 3 Meter. Somit liegt die Frequenz, bei der eine Raummode zwischen Vorder- und Rückwand in genau diesem Raum auftritt, bei 57,2 Hz.

Beispiel 2:

Der Raum ist 2,20 Meter hoch. Die Raummode, die zwischen Fußboden und Decke auftritt, liegt bei einer Frequenz von 78 Hz.

Beispiel 3:

Die Länge des Raums ist 4,25 Meter. Zwischen linker und rechter Wand entsteht eine Raummode bei 40,38 Hz.

Bei unseren Beispielen für die Berechnung von stehenden Wellen haben wir vor allem auf die axialen Moden geschaut, die jeweils zwischen zwei Raumbegrenzungsflächen einer Dimension entstehen. Sie werden auch als eindimensional bezeichnet, obwohl sie in allen Dimensionen gleichzeitig auftreten können. Darüber hinaus gibt es noch zwei andere Arten:

• Tangentiale Moden oder auch zweidimensionale Reflexionen, die zwischen 4 Begrenzungsflächen entstehen. Sie gehen im Raum umher, also beispielsweise von linker Seitenwand zur Decke und von dort weiter zur rechten Seitenwand und Richtung Boden. Anschließend treffen sie vom Boden auf die Vorderwand, werden zur Decke abgestrahlt, treffen auf die Rückwand und laufen wieder zum Boden zurück.  
• Oblique Moden oder auch dreidimensionale Reflexionen, die zwischen 6 Begrenzungsflächen entstehen. Sie wirken diagonal im Raum über dessen Ecken.

Weitere Methoden, Raummoden zu lokalisieren

Moden lassen sich nicht nur durch Formeln berechnen. Es gibt mittlerweile auch Exceltabellen, in die Sie die Raummaße eintragen können, wodurch Sie dann einen Überblick erhalten, wo diese in Ihrem Szenario auftreten. Oder Sie greifen auf Raummoden-Rechner im Internet zurück.

Darüber hinaus gibt es auch Akustik-Messsysteme, die meist aus einem Messmikrofon und Software bestehen. Natürlich können Sie sich auch auf Ihr Gehör verlassen und dementsprechend die Ausrichtung Ihrer Lautsprecherbox oder Ihren Abhörplatz anpassen.

Sie haben bereits erfahren, wann stehende Wellen auftauchen und dass sie besonders häufig in quadratischen Räumen vorkommen. Zudem wissen Sie auch, wie sie sich lokalisieren und berechnen lassen. Allerdings sind Raummoden auch noch von anderen Faktoren abhängig, die Sie bei jedem Raum individuell berücksichtigen müssen:

• Materialien im Raum: Nicht alle Flächen des Raumes bestehen aus denselben Materialien. In einer Wand kann beispielsweise ein Fenster eingelassen sein. Es könnte einen Teppich- oder Laminatboden geben. Von dort können Wellen anders abstrahlen und sich somit verändern.
• Gegenstände und Möbel im Raum: Befinden sich im Raum noch andere Gegenstände wie beispielsweise Möbel, auf die die Wellen bereits vor der Begrenzungsfläche treffen, unterbrechen diese gegebenenfalls die sich bildende Raummode.
• Die Position der Lautsprecherboxen und die Stelle Ihres Abhörplatzes: Befinden Sie sich in einem Druckmaximum, nehmen Sie Raummoden verstärkt wahr.