Studioakustik: Die Nachhallzeit im Studio

„Wie viel Absorption muss oder darf ich in meinen Raum bringen?“ Ein einfaches Kriterium für die Abschätzung der quantitativen Wirkung von Absorbern ist die Nachhallzeit des Raumes.

Die Nachhallzeit hat einen starken Einfluss auf den Klang des Raumes und ist daher einer der wichtigsten Parameter bei der akustischen Planung von Studioräumen. Allerdings sollte man dabei nicht vergessen, dass die Nachhallzeit nur ein Parameter des Raumes ist und die eigentliche Zielsetzung z. B. in Regieräumen darin besteht, ein neutrales und einwandfreies Klangbild zu erzielen, eben ohne dabei die Nachhallzeit des Raumes zu weit absinken zu lassen. Die Nachhallzeit, im Allgemeinen mit T bezeichnet, ist bekanntlich die Zeit, die vergeht, bis der Schalldruck in einem Raum nach dem Abschalten einer stationären Schallquelle auf den 1000sten Teil und damit der Schalldruckpegel um 20 · log(1000), also um 60 dB abgefallen ist. Daher kommt die Bezeichnung RT60 (RT für reverberation time und 60 für 60 dB Pegelabfall). Die Nachhallzeit ist immer bezogen auf den Abfall um 60 dB. Auch Bezeichnungen wie T30,T20 und T15 kennzeichnen den Pegelabfall um 60 dB, der Index bezieht sich nur auf die bei der Messung ausgewertete Dynamik.

Für die Bestimmung der T30 wird z. B. die Zeit angesetzt, die während des Abfalls von –5 dB auf –35 dB vergeht und mit 2 multipliziert, was dann wieder den Pegelabfall um 60 dB ergibt. Häufig wird die Nachhallzeit verwechselt mit der wahrgenommenen Nachhalldauer. Die Nachhalldauer hängt im Gegensatz zur Nachhallzeit von der wahrnehmbaren Dynamik ab, also vom Schalldruckpegel des gehörten Signals und vom Störgeräuschpegel. Je geringer die Dynamik, desto geringer ist auch die wahrgenommene Nachhalldauer. Die Nachhallzeit ist abhängig von der Frequenz. Da in unterschiedlichen Frequenzbereichen unterschiedlich viel Absorption im Raum vorhanden ist, treten bei unterschiedlichen Frequenzen auch unterschiedliche Nachhallzeiten auf. Ein einzelner Wert, also beispielsweise der Mittelwert der Nachhallzeit ist wenig aussagekräftig.

Die „richtige“ Nachhallzeit

Nun stellt sich die Frage, wie hoch denn die Nachhallzeit eines Raumes eigentlich sein sollte. Die alte Bauernregel, die Nachhallzeit in Studioräumen müsse möglichst niedrig sein, ist so ohne weiteres nicht haltbar. Regieräume mit zu niedrigen Nachhallzeiten vermitteln ein unnatürliches Klangbild, sind durch ihren unangenehmen Klangeindruck als Räume für dauerhafte kreative Arbeit ungeeignet und führen bei der Mischung häufig zu zuviel Hall. Die Bedeutung des absoluten Werts der Nachhallzeit wird in der Praxis aber oft ohnehin überschätzt. Viel wichtiger als ein exakter, absoluter Wert ist ein ausgeglichener Frequenzverlauf der Nachhallzeit. Wünschenswert wäre z. B. für Regieräume eine in einem möglichst breiten Frequenzbereich konstante Nachhallzeit. Ein Anstieg zu tiefen Frequenzen hin ist in der Regel schwer zu vermeiden. Im hochfrequenten Bereich tritt bedingt durch die einsetzende Luftabsorption und die Absorption von Restflächen ein leichter Abfall auf. Allerdings sollten sich diese Effekte in Grenzen halten. Ein zu starker Abfall im hochfrequenten Bereich führt zu einem dumpfen Klang; ein Raum mit einem ausgeprägten Anstieg der Nachhallzeit im tieffrequenten Bereich neigt zum Dröhnen. Und jede Art von schmalbandigen Einbrüchen und Überhöhungen sollte natürlich vermieden werden. Das Diagramm zeigt die maximal zulässigen Abweichungen der Nachhallzeit gegenüber dem Mittelwert Tm von Regie- und Abhörräumen gemäß den Empfehlungen EBU Tech. 3276 und SSF-01.1. Tm ist dabei der arithmetische Mittelwert in den Terzbändern von 200 Hz bis 4 kHz. Dieser Mittelwert sollte im Bereich zwischen 0,2 s und 0,4 s liegen:

Dabei ist V das Raumvolumen und V0 das Referenz-Raumvolumen von 100 m3. An diesen Werten sollte sich die Nachhallzeit z. B. in einem Regieraum orientieren. Für Aufnahmeräume ist die Frage nach der „richtigen” Nachhallzeit wesentlich schwieriger zu beantworten. Das beginnt schon beim Frequenzverlauf. Für bestimmte Aufnahmesituationen bevorzugt man ganz gezielt nicht konstante Frequenzverläufe. Auch der absolute Wert der Nachhallzeit hängt stark von der geplanten Nutzung des Raumes ab. Daher werden wir später eine eigene Folge der „richtigen” Nachhallzeit von Aufnahmeräumen widmen.

Die Berechnung der Nachhallzeit

Statistische Nachhallzeitberechnungen gehen davon aus, dass die Nachhallzeit eines Raumes nur vom Volumen V und von der gesamten vorhandenen Absorptionsoberfläche A abhängt. Die Gesamtabsorptionsoberfläche ergibt sich durch Addition aller mit ihrem Absorptionsgrad multiplizierten Oberflächen des Raumes:

Dabei sind S1, S2, … Sn die Teilflächen des Raumes in m2 und α1, α2, … αn die Absorptionsgrade dieser Teilflächen. Sges ist die geometrische Gesamtoberfläche in m2 und

ist der mittlere Absorptionsgrad. Dann ergibt sich die Nachhallzeit T des Raumes in s aus der Formel von Eyring:

m ist die Energiedämpfungskonstante der Luft in m–1. Der Term 4mV, der die Absorption bei der Ausbreitung in Luft kennzeichnet, ist bei kleinen Räumen und nicht zu hohen Frequenzen vernachlässigbar. Für schwach bedämpfte Räume, also für Werte von

lässt sich die Formel von Eyring durch eine Reihenentwicklung vereinfachen auf die Sabinesche Nachhallformel:

Die gesamte Berechnung muss natürlich auch frequenzabhängig durchgeführt werden. Voraussetzung für die Anwendung der Formeln ist ein einigermaßen diffuses Nachhallfeld und eine halbwegs gleichmäßige Verteilung der Absorptionsoberflächen, d. h. in einem Raum mit Absorbern an den Wänden und einem reflektiven Boden und einer reflektiven Decke wird weder die Formel von Eyring, noch die Sabinesche Formel sinnvolle Werte liefern. Wer das einmal an seinem eigenen Studio ausprobieren möchte, findet eine sehr umfangreiche Zusammenstellung von Absorptionsgraden auf der Internetseite der Physikalisch Technischen Bundesanstalt www.ptb.de.

Alle, die sich mit dem Thema Nachhallzeitberechnung intensiver beschäftigen möchte, werden in Kuttruff: „Room Acoustics” den geeigneten Lesestoff finden.