Was sind Raummoden? Oder auch die Probleme mit dem Bass

Wie enstehen nun stehende Wellen? Wenn man zwei, zueinander parallele Wände hat, und die Schallwelle zwischen diesen beiden Wänden hin und her reflektiert, dann entstehen vor beiden Wänden entsprechend stehende Wellen. Bei einer bestimmten Frequenz $\lambda =2\times \mathrm{Raumlänge}$ passen beide stehende Wellen exakt übereinander und prägen sich voll aus. Bei Frequenzen, die nicht ein Vielfaches dieser Frequenz sind, befinden sich die Druck- und Schnellemaximas an verschiedenen Stellen, wodurch sich die Effekte zum Teil aufheben und sich keine stehende Welle ausprägen kann. Lediglich in der Nähe von Wänden wird man immer das erste Druck- und Schnellmaximum vorfinden. Diese Gesetzmäßigkeit ist auch die Grundlage für alle akustischen Maßnahmen in einem Raum (welche weiter unten noch näher erläutert werden).

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Bei welcher Frequenz die erste Raummode eintritt, wird mit folgender Formel berechnet:

25Hz ist also die erste Raummode bei einem Wandabstand von 6,88m.
Man kann erkennen, dass diese Raummode gleichzeitig die tiefste liegende Raummode der jeweiligen Abmessung ist, weil sobald die Frequenzen noch tiefer werden, passt die Schallwelle nicht mehr zwischen die Wände.

Wenn der Raum in einer andere Richtung noch eine größere Abmessung hat, dann kann sich die Schallwelle nun parallel zu den beiden Wänden ausbreiten, ohne dass sie zwischen ihnen hin und her reflektiert wird. Wenn aber diese Raumabmessung der größten Abmessung des Raumes entspricht, dann erfolgt der Druckausgleich im Raum schneller, als wie der Druckerzeuger einen weiteren Druckunterschied erzeugen kann. Somit passt sich der Luftdruck im Raum immer konstant an und es gibt auch keine Schallwellen mehr bei dieser Frequenz.

Dieser Effekt wird Druckkammereffekt genannt. Unter idealen Bedingungen hätte dieser Effekt zur Folge, dass unterhalb der 1. Raummode im Raum der Schalldruck mit 12dB/Oktave nach unten ansteigt. Nehmen wir als Beispiel einen Raum mit maximal 4m Wandabstand. Die erste Raummode liegt ca. bei 43Hz. Unterhalb von 43Hz würde nun unter idealen Bedingungen der Druckkammereffekt eintreten.

Wenn man nun also noch einen Subwoofer hätte, der linear bis 20Hz im Freifeld spielt, dann würde nun folgendes passieren: bei ca. 21Hz würde der Bass 12dB lauter sein, da ja 21Hz eine Oktave niedriger ist wie 43Hz. Nun muss aber keiner Angst haben, dass bei ihm durch den Druckkammereffekt der Bass zu laut werden könnte, denn die wenigstens Räume sind als ideal anzusehen, denn sobald eine Tür/Fenster usw. drin ist, kann der Druckkammereffekt wenig oder gar nicht wirksam werden. Wenn einem hingegen bekannt ist, dass der Druckkammereffekt funktioniert, könnte man dementsprechend die Lautsprecher/Subwoofer so auslegen, dass sie ab Beginn des Druckkammereffektes einen Lautstärkeabfall von 12db/Oktave haben. Wenn dieser Abfall konstant und die Bedingungen ideal wäre, wären theoretisch lineare 1Hz realisierbar. praktisch aber gibt es so einen idealen Raum nicht.

Die zweite Raummode wird folgendermaßen berechnet: $\mathrm{Frequenz}=\frac{\mathrm{Schallgeschwindigkeit}}{\mathrm{Raumabmessung}}$ also ähnlich wie die erste, nur ohne die Verdoppelung der Raumabmessung.

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