Akustik - allgemeine Informationen
1. Die Entstehung von Schall
Mit dem Begriff "Schall" wird die Ausbreitung von Druck- bzw. Dichte-Differenzen in einem elastischen Medium bezeichnet, z.B also Luftdruck-Unterschiede in einem Raum im Falle von Luftschall. Der Begriff "Welle" beschreibt dabei recht anschaulich, wie sich diese Druckunterschiede im schallleitenden Medium fortbewegen.
Schall entsteht, wenn die elementaren Bausteine von Luft oder festen Körpern (oder auch Flüssigkeiten) durch "Anstoßen" in Schwingung versetzt werden. Diese Schwingung überträgt sich dann auf benachbarte Elemente, also Luftmoleküle oder die Elementarteilchen von Festkörpern bzw. Flüssigkeiten und pflanzt sich so als Schallwelle, also als Zone erhöhten (Luft-)Drucks, fort.
Arten von Schall
Je nach Ausbreitungsart unterscheidet man verschiedene Arten von Schall - Luftschall bei Ausbreitung in der Luft, Körperschall bei Ausbreitung in festen Körpern und Trittschall als spezielle Form des Körperschalls bei Anregung durch Tritte.
Sofern die Frequenz dieser Schallwellen im Hörbereich des Menschen liegt spricht man z.B. auch von Hörschall, Schall in höheren Frequenzen wird als Ultraschall, bei niedrigeren als Infraschall bezeichnet.
Der hörbare Bereich geht dabei von niedrigen Frequenzen mit etwa 16 Hertz (Schwingungen pro Sekunde), also tiefen Tönen, bis zu hohen Frequenzen (also großen Tonhöhen) mit bis zu 20.000 Hertz - ist allerdings individuell sehr verschieden und vor allem auch altersabhängig.
Wahrnehmung
Desweiteren wird Schall je nach der Form der Wahrnehmung mit unterschiedlichen Begriffen versehen. Nur die "reine" Schwingung in Sinusform wird dabei als "Ton" bezeichnet, meist handelt es sich bei Schall aber um Tongemische, die als "Geräusch" bezeichnet werden.
Werden solche Geräusche subjektiv als störend empfunden ("Störschall") oder sind sie gar so stark, daß sie das Gehör schädigen können, so bezeichnet man dies als "Lärm".
2. Der Weg des Schalls
Schallwellen gehen von einer Schallquelle aus. Eine solche Schallquelle kann z.B. die menschliche Stimme, ein Instrument oder ein Lautsprecher sein. Aber auch Geräte, Maschinen oder Fahrzeuge sowie Naturereignisse senden Schallwellen aus.
Ausgehend von der Schallquelle breiten sich die Schallwellen zunächst gleichförmig in alle Richtungen aus, bis sie schließlich auf ein Hindernis treffen. Der reflektierte Anteil, der absorbierte ("geschluckte") Anteil und der sich weiter ausbreitende Anteil des Schalls überlagern sich dabei und bilden ein sehr komplexes Schallfeld aus.
Schallausbreitung im Freien
Bei einer Schallausbreitung im Freien wird sich die Energie der Schallschwingung mit der Entfernung allmählich verringern. Kommt es dabei zu keinerlei Reflexionen, so wird diese akustische (Ideal-)Umgebung als "Freifeld" bezeichnet.
Schallausbreitung in Räumen
Der in geschlossenen Räumen von einer Schallquelle ausgehende Schall dagegen trifft als Direktschall teils auf den Empfänger (also auf ein Mikrofon oder auf das menschliche Ohr), teils auf Raumbegrenzungen (Wände, Boden, Decke) und wird dort zum Teil reflektiert. Der reflektierte Anteil des Schalls trifft wiederum auf Hindernisse, wird nochmals gebrochen etc. - es entsteht ein ("diffuses") Schallfeld, dessen Beschaffenheit den Raumklang bestimmt. Reflektierte Wellen werden mit einer Zeitverzögerung zur "Originalwelle" zusätzlich versetzt wahrgenommen und sind maßgebend für die räumliche Wahrnehmung.
Ein anderer Teil des auftreffenden Schalls wird in die Raumbegrenzungen eindringen und dort teilweise "geschluckt". Zum anderen Teil wird er diese Raumbegrenzung zu Schwingungen anregen und sich so in ihr weiter fortpflanzen. Mehr oder weniger abgeschwächt wird der ("Rest"-)Schall dann auf der anderen Seite erneut als "Störschall" abgestrahlt.
Gelangt eine Schallwelle an das menschliche Ohr, so versetzt sie den Hörapparat im Innenohr in Schwingungen, dies wird von dort als Nervenreiz zum Gehirn übertragen und als Ton, Geräusch oder Lärm empfunden.
3. Die Beeinflussung des Schallfelds
Der Weg des Schalls führt von der Schallquelle zum Empfänger - also z.B. von einer Störung durch Umgebungsgeräusche in Richtung des Inneren einer Aufnahmekabine oder von einem lauten Instrument innerhalb einer Studiokabine in Richtung der umgebenden Arbeitsräume.
Auf diesem Weg von der Schallquelle zum Empfänger kann ein Schallfeld gezielt beeinflusst werden, sei es zur Reduzierung der Schallpegel und/oder zur gezielten Schwächung oder auch Betonung einzelner Anteile des Schallfeldes.
Schalldämmung
Die Schalldämmung hat zum Ziel, die Weiterleitung von Schall in Nachbarräume oder von diesen in die Studiokabine hinein zu verringern und Störungen zu vermeiden:
Die verschiedenen Anteile des Schalls nehmen dabei unterschiedliche Wege: Der Luftschall regt beim Auftreffen die Wände, Decken und Böden der Kabine zum Schwingen an, der Körperschall geht direkt in feste Bauteile, breitet sich in diesen aus und wird an anderer Stelle abgestrahlt.
Die Schwächung des Schalls erfolgt in beiden Fällen durch Energieumwandlung: Beim Durchgang durch die aufwändige, zweischalige und entkoppelte Konstruktion muss der Schall mehrere "Hürden" nehmen - die Schallenergie wird zunächst in Schwingungs- und Verformungsenergie, schließlich in Wärme umgewandelt.
Schalldämpfung
Die Schalldämpfung dagegen dient der Erzielung einer bestimmten Raumakustik, also einer gewünschten Beschaffenheit des Schallfelds innerhalb der Kabine:
Hierbei werden durch verschiedene, absorbierende ("schallschluckende", "dämpfende") Auskleidungen der Oberflächen in der Kabine bestimmte Frequenzanteile des Schallfelds gezielt beeinflusst - die Schallwellen werden durch die Porösität und innere Reibung des Materials abgeschwächt. Die Nachhallzeit als Kennwert ist das Maß für die Abklingrate des Pegels im Raum selbst.
Auch hier erfolgt eine Umwandlung der Schallenergie: in Reibungs- und Verformungsenergie, schließlich wieder in Wärme.
