Die Physik von Aufnahmeräumen (4):

Diffusion oder warum Größe doch zählt.

Zum Thema Schalldämmung und Raumakustik kursieren ein paar Missverständnisse. Wer einen Aufnahmeraum oder eine Aufnahme in einem bestehenden Raum plant, tut aber gut daran, zu begreifen, was mit Schall in Räumen geschieht. Diese Reihe von Texten ist ein Versuch, dabei zu helfen.
Im vierten Abschnitt geht es um Diffusion und Raumgröße.

Schallwiderstand an Grenzflächen ist Akustik.

Eine Welt ohne diesen Schallwiderstand wäre zwar eine Welt mit Klang, aber ohne Akustik.
In den letzten drei Abschnitten (1)(2)(3) habe ich erklärt, wie der Schallwiderstand, den die Wände eines Raums darstellen den Klang eines Raums erzeugt. Dabei ist der wichtigste Faktor der Raum selbst: ein mehr oder weniger geschlossenes System, das durch Wände begrenzt wird. Der Schall, der an diesen Wänden auf Widerstand stößt, wird zu einem großen Teil in den Raum zurückgeworfen und erzeugt durch mehrfache Reflexionen, die wiederum später und anderswo erneut auf die Wand treffen, den Charakter des Raums. Dabei leiten sich aus den Ausmaßen des Raums bestimmte Überlagerungen von Wellenfeldern ab, die als „stehende Wellen“ im unteren Frequenzbereich hörbar werden. Töne oberhalb einer von Raumgröße und Nachhallzeit abhängigen Frequenz (der „Großraumfrequenz“) werden dagegen diffus reflektiert.
Wir wissen, dass tiefe Frequenzen relativ ungerichtet reflektiert werden, so dass es im Bassbereich nur eine geringe Rolle spielt, ob Wände parallel sind oder nicht. Je höher eine Frequenz ist, desto genauer entspricht der Aufprallwinkel dem Abprallwinkel, so wie bei einem Ball. Bei sehr glatten Wänden, seien sie poliert oder mit Kacheln oder Spiegeln versehen, ist dieser Wert zumindest im Hochtonbereich recht exakt, so dass sich eine Art Abbild der Schallquelle ergibt, das einer echten Schallquelle zum Verwechseln ähnlich ist. Aufgrund der Schallgeschwindigkeit trifft dieses Bild mit einer Verzögerung an unseren Ohren ein, die Schallkennimpedanz der Luft bewirkt, dass es leiser ist: ein Echo. In kleinen Räumen wird dieses Echo jedoch häufig nicht als vom eigentlichen Schallimpuls getrenntes Ereignis wahrgenommen. Wenn ein Echo sehr schnell auf den Impuls folgt und leiser als dieser ist, wird es als Teil des Impulses wahrgenommen (Haas-Effekt). Unser Gehör ist sehr geschult darin, ein solches „Spiegelbild“ nicht mit der eigentlichen Schallquelle zu verwechseln und ortet die Herkunft des Schalls automatisch dort, wo der erste und lautere Impuls her stammt.

Die ursprünglichste Funktion unseres Gehörs ist nicht das eigentliche Hören von z.B. Sprache oder Musik.

Von Natur aus ist unser Gehör in erster Linie dazu gedacht, die Orientierung im Raum zu ermöglichen. Es ist unser Radarsystem. Deswegen reagieren wir sehr sensibel auf alles, was uns eine Information über Form, Größe und Beschaffenheit des Raums bietet, in dem wir uns aufhalten.

Mikrofone „denken“ freilich anders als unsere Ohren. Sie wandeln einfach nur den Schalldruck, der an einer bestimmten Stelle des Raums besteht, in Strom um. Bei einer sehr glatten Wandgestaltung entstehen Reflexionen, die der eigentlichen Klangquelle sehr ähnlich sind, also ergeben sich je nach Position Auslöschungen oder Betonungen (Kammfilter-Effekte), die wegen ihrer Regelmäßigkeit deutlich wahrnehmbar sind. Man kann sich das ähnlich wie einen Moiré-Effekt vorstellen: durch die Ähnlichkeit zweier versetzt überlagerter Muster ergibt sich ein neues Muster, das unnatürlich wirkt und deshalb besonders auffällt. Wenn eine Wand den Schall chaotisch in verschiedene Richtungen reflektiert, ergibt sich eine solche Regelmäßigkeit nicht, weil verschiedene Frequenzbereiche zu unterschiedlicher Zeit beim Mikrofon eintreffen. Wir erinnern uns, dass die Richtung der Reflexion frequenzabhängig ist. Ein Bücherregal diffundiert Frequenzen mit einer Wellenlänge, die ihm entspricht – bei einer Tiefe von 40cm sind das in etwa 900Hz. Das ist dann also schon einmal ein Anteil des Klangs, der eine Umleitung nimmt und nicht gleichzeitig mit dem Rest am Mikrofon eintrifft. Auslöschungen und Betonungen entstehen deswegen zwar nicht weniger, sie sind aber weniger regelmäßig und daher weniger auffällig.
Wir nehmen Räume als angenehmer wahr, wenn sie natürlich wirken, also ein hohes Maß an chaotischen Strukturen aufweisen. Diese chaotischen Strukturen entstehen durch Diffusion, also die Streuung der Reflexion in unterschiedliche Richtungen. Räume mit sehr glatten Wänden erscheinen uns wegen der geringen Diffusion als unangenehm deutlich, weil es in der Natur keine derart klaren Reflexionen gibt. Räume mit sehr wenig Reflexion dagegen machen uns tendenziell orientierungslos.

Daraus, und aus der Tatsache, dass störende Raummoden deutlicher werden, je kürzer die Nachhallzeit eines Raums ist, folgt, dass es nicht der Königsweg für einen Aufnahmeraum sein kann, ihn möglichst stark zu bedämpfen. Im Gegenteil: je chaotischer sich Schall in einem Raum ausbreiten kann, desto schöner klingt er. Diffusion ist tatsächlich mit Abstand das wichtigste Werkzeug, mit dem Innenakustik gestaltet werden kann.

Schön wäre die Welt freilich, wenn alles immer einfach wäre.

Leider muss ich einschränken, dass das Konzept der Diffusion am besten in großen Räumen greift, weil es bei einer Aufnahme ja meist darum geht, ein relativ klares Bild des Klangkörpers einzufangen. Es gibt nämlich grundsätzlich zwei Kategorien der Platzierung eines Mikrofons – es kann im Nahfeld stehen oder im Diffusfeld. Das Nahfeld ist der Bereich, innerhalb dessen der ursprüngliche Impuls lauter ist als die Reflexion der umgebenden Wände. Im Diffusfeld befinden wir uns, wenn wir die Reflexionen lauter hören als die Klangquelle selbst. Logischerweise ist die Größe des Nahfelds von der Kraft der Reflexionen und der Raumgröße abhängig. In einem Badezimmer sind schon in relativ geringem Abstand zur Schallquelle die Reflexionen vergleichsweise laut. Es gibt viele Gründe, sich ein großes Nahfeld zu wünschen – beispielsweise wenn wir den Nahbesprechungseffekt (von Mikrofonen mit Richtcharakteristik) vermeiden wollen und deswegen mit einem gewissen Abstand mikrofonieren oder wenn wir planen, mit einem Mikrofon mehrere Schallquellen gleichzeitig einzufangen. Wenn ich ein Drumset mit nur einem Mikrofon ausgewogen aufnehmen möchte, brauche ich einen gleichmäßigen Abstand zu allen Trommeln. Es wäre nicht gut, wenn dort schon das Diffusfeld anfinge.
Wir müssen also, wenn wir einen kleinen Raum gestalten, abwägen. Je trockener ich den Raum baue, desto stärker stechen stehende Wellen hervor und desto künstlicher klingt das Diffusfeld. Je „nasser“ der Raum wiederum ist, desto kleiner gerät mir das Nahfeld, in dem ich ein definiertes Signal bekomme.
Hier kommen wir zu einer ganz wesentlichen Eigenschaft von großen Räumen, die sehr häufig übersehen wird.

Das wesentliche Merkmal eines großen Raums ist nicht, dass er mehr Reflexionsfläche bietet.

Das tut er. Ein anderer Faktor ist aber viel entscheidender: die Wände sind relativ weit entfernt. Das bedeutet, dass ein großer Raum grundsätzlich trockener klingt als ein kleiner Raum.
Dass das unserer subjektiven Erfahrung krass widerspricht, hat einen einfachen Grund: Um die Akustik eines Raums wahrnehmbar zu beeinflussen, muss etwa ein Drittel der Gesamtoberfläche umgestaltet werden. Wenn ich einen nackten Raum mit Teppich auslege, bedeutet das faktisch nur die Umgestaltung eines ziemlich geringen Anteils der Oberfläche, der Raum wird in den meisten Fällen erst dann spürbar trockener klingen, wenn ich auch ein oder zwei Wände einbeziehe. In einem Raum befindliche Möbel streuen die Reflexion auch nur dann effektiv, wenn sie einen nennenswerten Anteil der Wandfläche abdecken. Um also den Schall in einem großen Saal effektiv zu kontrollieren, brauche ich wesentlich mehr Absorption und Diffusion als in den meisten Kirchen und Turnhallen (gemessen an qm Wandfläche) vorkommt. Ich müsste sozusagen meine Wohnzimmermöbel auf die Größe der Turnhalle skalieren. Sobald wir das tun – also einen großen Raum hinreichend „bekleiden“ – ist der Hall, den er erzeugt zwar länger. Dafür sorgen die längeren Laufzeiten zwischen den Wänden. Der Hall ist in diesem Raum dann aber nicht mehr lauter als in kleineren Räumen.
Daraus ergibt sich, dass es in einem großen Raum besser gelingt, den Eindruck von „Trockenheit“ einer Aufnahme zu erzeugen, als in kleinen Räumen, auch wenn diese stark bedämpft sind.
Nehme ich zum Beispiel Gesang in einer Gesangskabine auf, klingt er zwar scheinbar trocken. Das hat damit zu tun, dass die Wände sehr nah sind – also wird das, was sie zurückwerfen, mit der eigentlichen Schallquelle verwechselt.

Eine Gesangskabine hat einen dreifach verfälschenden Einfluss auf den Klang.

1) Sehr kurze Echos werden als Bestandteil des Ursprungsimpulses wahrgenommen. Das bedeutet nicht, dass sie keinen Einfluss auf den Klang der Stimme haben. Hier kommt der Überlagerungseffekt ins Spiel, den ich vorhin mit Moiré verglichen habe.
2) Außerdem befindet sich das Mikrofon zwar eigentlich im Nahfeld, aber nur aufgrund der starken Bedämpfung der Kabinenwand. Wenn wir bedenken, dass die Bedämpfung einer Wand ungleich aufwändiger und platzraubender gerät, je tiefer die zu absorbierende Frequenz ist (Die Materialdicke muss etwa der Wellenlänge der Frequenz entsprechen) stellt sich heraus, dass das Mikrofon nur die Präsenzen betreffend (4-6kHz) wirklich im Nahfeld steht, den tonalen Kern der Stimme nimmt es schon dann im Diffusfeld wahr, wenn der Mund eine mehr als minimale Entfernung zur Mebran hat.
3) Wenn ich die Großraumfrequnez einer Gesangskabine bestimme, die um so höher liegt, je kleiner und je trockener ein Raum ist, fällt sie geradezu unanständig hoch aus. Das heißt, dass in der Kabine stehende Wellen exponiert sind, die im Grundtonbereich der Stimme und darüber liegen. Wir bekommen also ein Gedröhne, das in größeren Räumen nicht auftritt.

Das alles spricht dafür, sich auch für Gesangsaufnahmen stets den größten Raum zu suchen, der verfügbar ist – vorausgesetzt, ich kann diesen Raum so gestalten, dass der Hallanteil gering genug ist. Sobald ich über ein hinreichend großes Nahfeld verfüge, spielen Reflexionen eine geringe Rolle und können bei Bedarf durch Vorhänge und Stellwände gesteuert werden.

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Über kunstproduktion

Musikproduzent, Studio Nord Bremen. geboren 1974, Studium der Kunst und Musik, zahlreiche Albumproduktionen in London, Hannover, Hamburg, Bremen.
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