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4.2Resonanz und Reflexion

4.2.1Raumresonanzen

Frequenzen, deren halbe Wellenlängen genau in die Raumdimensionen passen, führen insbesondere bei quaderförmigen Räumen zu ungewollten Resonanzen. Dabei überlagern sich das Ursignal und die Reflexionen, was dann zu Überhöhung in bestimmten Frequenzen führt.

Häufig wird vergessen: Auch das Gegenteil kann der Fall sein! An bestimmten Raumpositionen führen Resonanzen auch dazu, dass sich Signalanteile gegenseitig auslöschen! Beide Fälle sind zu vermeiden, da sie den Klang verbiegen.

Diese Probleme treten in erster Linie im Bass- und Tiefmittenbereich auf. Ab etwa 400 Hz überwiegt der Diffushallanteil bereits. Daher machen diese sogenannten stehenden Wellen den Raumklang schwammig und wummernd.

Besonders problematisch ist es, wenn die Raumdimensionen zueinander ganzzahlige Vielfache sind, wenn also die Raumlänge beispielsweise dem doppelten Maß der Breite entspricht. Dann stehen die auftretenden Resonanzen in harmonischem Bezug und die betreffenden Frequenzen werden umso mehr betont!

Als Grundlage für akustisch optimale Raumlängenverhältnisse gilt das Verhältnis 1:1,6. Mit optimierten Längenverhältnissen kannst du Resonanzen zwar nicht vermeiden, aber die Resonanzen werden gleichmäßig über den gesamten Frequenzbereich verteilt.

Es gibt drei Arten von Resonanzen:

1 Axiale Resonanzen: Dies ist die typische stehende Welle zwischen zwei parallelen Wänden. Sie bewegt sich nur in einer Dimension und wird zwischen zwei Ebenen hin- und hergeworfen. Axiale Resonanzen sind die problematischsten, da sie den Pegel der betreffenden Frequenz verdoppeln, also um 6 dB erhöhen!

2 Tangentiale Resonanzen: Diese Resonanzen entstehen durch das Reflektieren der Wellen entlang von vier Ebenen. Die Resonanz bewegt sich also in zwei Dimensionen. Das heißt, entlang der Wände bzw. entlang Wand, Boden, Decke und Wand. Dabei wird die betreffende Frequenz um 3 dB erhöht.

3 Diagonale Resonanzen: Der Weg der diagonalen Resonanzen führt über alle sechs Ebenen des Raumes. Es werden alle drei Raumdimensionen genutzt und es kommt zu einer Erhöhung um 1 dB.

Zum Herausfinden deiner stehenden Wellen nutzt du folgende Formel:

f: gesuchte Wellenlänge in [Hz]

c: Schallgeschwindigkeit (343 m/s)

p: Variable zur Raumlänge

q: Variable zur Raumbreite

r: Variable zur Raumhöhe

L: Raumlänge in [m]

B: Raumbreite in [m]

H: Raumhöhe in [m]

Nun setzt du für die Variablen p, q und r aufsteigend ganze Zahlen ein. Die sich ergebenden Werte sind die Basiswellenlängen der betreffenden Resonanzen. Eine ganzzahlige Vervielfachung der Frequenz führt zu den weiteren Resonanzen.

Die Reihenfolge der einzusetzenden Zahlen ist dann folgendermaßen:

1. 100	6. 111	11. 202
2. 010	7. 200	12. 222
3. 001	8. 020	13. 300
4. 110	9. 002	14. 030
5. 101	10 220	...

Speziell zum Herausfinden der axialen Resonanzen kannst du auch diese Formel verwenden:

f: gesuchte Wellenlänge in [Hz]

c: Schallgeschwindigkeit (343 m/s)

L: Raumlänge in [m]

n: Zähler für die ganzzahligen Vielfachen

Im Anhang findest du eine Tabelle mit einigen Wellenlängen zu verschiedenen Frequenzen.

4.2.2Raumreflexionen

Neben den Resonanzfrequenzen werden natürlich auch alle anderen Wellen an den Wänden, Decke, Boden und Gegenständen reflektiert. Bei relativ leeren quaderförmigen Räumen mit 10 m² bis 15 m² führt dies im ungünstigsten Fall zu einem scheppernden Klang, der obertonreich hallig und metallisch klingt. Man spricht dann von den typischen Flatterechos.

Klassischer Test zum Herausfinden der Probleme: Kräftig in die Hände klatschen oder Musikhören und das Signal abrupt stoppen.