akustik Diffusor // I-Tüpfelchen?


Schalldiffusion wird bei akustischen Maßnahmen leider gerne vernachlässigt. Dabei ist die Diffusion von der Wirkung und Umsetzung, viel "entspannter" und einfacher, als die Absorption. Im Gegensatz zu Absorbern können auch ohne Messungen nicht zu viele Diffusoren verwendet und in Folge dessen Fehler bei der akustischen Optimierung gemacht werden.


Akustik DIFFUSOR Wirkung & Funktion

Diffusor QRD 7 gefaltet / Hörraum platzsparende Akustik

Ein Diffusor soll den auftreffenden Schall möglichst gleichmäßig zerstreuen. Obwohl Klangbeschreibungen immer subjektiv sind, erhöhen Diffusoren für viele Hörer die Lebendigkeit und Räumlichkeit. Der Klang wirkt insgesamt glaubhafter und natürlicher. Es bringt das "Analoge" in Klangbild.

 

Diffus gestreut besteht der Zeitverlauf des Nachhalls weniger aus einzelnen scharfen Reflexionen, sondern aus sehr vielen die gleichmäßig in ihrer Intensität abnehmen. Die entstandene Aufsplitterung der vorher gebündelten Reflexionen hat dabei nur wenig mit der Länge des Nachhalls insgesamt zu tun. Solange ein Diffusor nicht durch poröses Material (z.B. gehärtetes EPS) auch als Absorber wirkt, oder durch zu dünnes Sperrholz resoniert, bleibt die Nachhallzeit fast unverändert. Gerade dieser Punkt wird bei der Diffusion oft missverstanden:

 

 Die Basis der Raumakustik bleibt die durch die Absorber gestaltete Nachhallzeit. Die Länge der Nachhallzeit sagt jedoch noch nichts über die Qualität der Zusammensetzung des Nachhalls aus. 

 

Die Aussage "Das Verhältnis Absorption zu Diffusion muss stimmen" ist ein hartnäckiger Mythos. Da die Absorption begrenzt ist, müsste demnach ja auch die Diffusion begrenzt sein. Für die verbleibenden Flächen wären entsprechend glatte Wände das akustische Optimum! Ein mit vielen diffus streuenden Flächen ausgestatteter Hörraum führt nicht zu einem "diffusem Klangbrei", sondern zu einer gleichmäßigeren Verteilung der Schallintensität im Raum. Diffusoren können dem Raum auch keine zusätzliche Schallenergie zuführen. Es wird die Qualität des vorhandenen Nachhalls verbessert, die Reflexionen kommen "weich" zerhackt und später am Ohr an. Der Effekt einer durch starke Reflexionen hervorgerufenen falschen Richtungslokalisation (Phantomschallquellen) wird vermindert. Die zeitlich gleichmäßiger abnehmende Nachhallfahne wird als natürlicher und angenehmer empfunden. 

 

Der positive Einfluss auf die Akustik, beruht entsprechend auf Veränderungen im Zeitbereich, der Intensität und der Richtung.

 

Häufig wird bei Diffusion gerne nur von dem i-Tüpfelchen der Raumakustik gesprochen, was ich für einen Fehler halte. Nahezu alle Tontechniker bestätigen den positiven Einfluss von Diffusoren und setzen sie gerne ein. Auch klassische Musiksäle sind nicht nur aus optischen Gründen mit zahlreichen Verzierungen versehen. Die sogenannte „Weiße Haut“ der Hamburger Elbphilharmonie ist ein extrem großflächiger Diffusor. Eine gute Diffusität eines Hörraums macht ein wirklich entspanntes Musikhören erst möglich. Man trinkt ja auch keinen Gin-Tonic ohne Eis. Meiner Meinung nach ist eine gute Schalldiffusion mindestens ebenso wichtig für eine erstklassige Musikwiedergabe wie die Absorption. Nachteilig sind unzweifelhaft die Kosten für wirkungsvolle Diffusoren.

Akustik Diffusor & Absorber Funktionsweise

Diffusor  Auswahl Die Wichtigsten Infos

Die verbreitetste Bauweise ist ein sogenannter QRD (quadratic residue diffusor) nach dem deutschen Physiker Manfred Schroeder. Sein Aufbau besteht aus einzelnen Kammern (die Anzahl ist immer eine Primzahl) unterschiedlicher Tiefe, die jeweils durch eine dünne Wand voneinander getrennt sind. Ein Diffusorelement besteht zumeist aus einer vollständigen Abfolge (Periode) dieser Tiefen.

• Um eine möglicht breitbandige Wirkung zu erreichen, sollten mindestens drei, besser vier Perioden (=Diffusorelemente) direkt aneinander verwendet werden. 

Sehr vorteilhaft ist eine Modulation der Tiefe der einzelnen Abfolgen um Bündelungseffekte bei Verwendung von mehreren Modulen zu verhindern. Mit professionellen Simulationsprogrammen lassen sich diese Effekte - wie auch die Diffusionseigenschaften bei der Kombination von unterschiedlichen Diffusorelementen - exakt im Voraus berechnen. 

Berechnung AFMG Reflex 1-D Diffusor Akustik

Für eine gute räumliche Darstellung ist eine möglichst tiefe untere Wirkfrequenz anzustreben. Kleiner 800 Hz gelten dabei als Mindestwert. Die - akustisch wirksame - Tiefe bestimmt maßgeblich die untere Wirkfrequenz von Diffusoren. Weiterhin sollte ein Diffusor ein möglichst homogenes Streuverhalten aufweisen. In der Theorie ist ein QRD-7 Design von der Bandbreite - bei optimalem Verhältnis aus Kammerbreite und akustisch wirksamer Tiefe - prinzipbedingt auf 2,75 Oktaven begrenzt. In der Praxis ergibt sich jedoch bei einer guten Auslegung ein Wirkungsbereich von über vier Oktaven. Dies ist breitbandig genug, um auch mit einem QRD-7 noch die empfohlene obere Wirkfrequenz von mindestens 4 kHz gut abdecken zu können. Diffusoren mit höherer Periodizität wirken zwar breitbandiger, besitzen jedoch bei gleicher akustisch wirksamer Tiefe leider eine höhere untere Wirkfrequenz. QRD-7 Diffusoren sind daher ein guter Kompromiss aus Wirksamkeit, Preis und Platzbedarf. Was am Ende wirklich zählt sind jedoch nicht die Werte des einzelnen Diffusorelements, sondern die Diffusions- und Scattering-Koeffizienten der endgültigen Fläche bzw. das Zusammenwirken mehrerer Elemente.

2-D Diffusor Akustik Decke Akustikmodul
2-D Diffusor // Decke

Bauweise  Akustik Diffusoren   1-D & 2-D

Zu unterscheiden sind die eindimensionale (streut in einer Ebene) und die zweidimensionale Bauweise (streut in alle Richtungen). Für Wandflächen ist ein 1-D Diffusor die bessere Wahl. Die Schallenergie soll in der Hörebene bleiben, und nicht wie bei 2-D Diffusoren in alle Raumrichtungen zerstreut werden, um dann im Endeffekt sowiso wieder im Decken- oder Bodenbereich absorbiert zu werden. Anzuraten sind 2-D Diffusoren allerdings an der Decke. Zu diesem Thema ist Interessierten die Akustiker-Pflichtlektüren von Floyd E. Toole sehr zu empfehlen. Ein 2-D Diffusor benötigt zudem eine wesentlich größere Bautiefe um die gleiche untere Wirkfrequenz wie mit der 1-D Bauweise zu erreichen. Nicht ohne Grund werden in den meisten Tonstudios 1-D Diffusoren an der Rückwand verwendet und von den anerkanntesten Akustikern empfohlen. 


Mindestabstand Material

Oft nicht erwähnt wird ein physikalisch bedingter Mindestabstand zum Diffusor. Der Schall braucht etwas Abstand um zu streuen. Je tiefer die untere Wirkfrequenz ist, desto größer ist auch der notwendige Mindestabstand. Normalerweise beträgt dieser ca. 1 bis 2 Meter. Einige Anbieter geben die untere Wirkfrequenz an und manchmal auch den dazugehörigen Abstand. Ein gutes Freeware-Programm um einen QRD-Diffusor grob nachzurechnen ist QRDude. Misstrauen ist angesagt, wenn ein Hersteller einen 10 cm tiefen 2-D Diffusor mit einer unteren Wirkfrequenz von 500 Hz bewirbt und durch das verwendete "Hightechmaterial" der Mindestabstand dann noch auf 0,2 m verringert werden konnte. So ein Super-Diffusor ist physikalisch einfach unmöglich.

 

Ein Diffusor sollte aus einem schallharten Material bestehen, um nicht übermäßig stark als - möglicherweise schmalbandiger - Absorber zu wirken. Sperrholz und MDF sind gut verwendbar, EPS ist eigentlich als Material eher ungeeignet. An der Decke, über dem Köpfen, kann man aus Sicherheitsgründen dort sicherlich einmal eine Ausnahme machen. Diffusoren aus Sperrholz können bei zu geringen Wandstärken resonieren und damit den Klang verfärben. Technisch wäre ein Diffusor aus Beton wahrscheinlich das Optimum, der Versand wohl aber problematisch.

 

Kostengünstige Alternativen zu QRD Diffusoren

Bei einem stark begrenzten Budget, sind Bücher- oder Plattenregale im Hörraum eine Möglichkeit auf die nicht verzichtet werden sollte. Die Diffusion wird damit nicht besonders gleichmäßig sein und es wird ein hoher Anteil zusätzlicher und ungewollter Absorption hinzukommen. Dies ist jedoch immer noch deutlich besser als der Klang glatter Wände. Die Bücher und Platten dürfen dabei nicht ordentlich nebeneinander stehen, sondern möglichst etwas chaotisch, damit unterschiedlich tiefe Flächen entstehen. Eine weitere günstige und gute Alternative zu den "Hochleistungsdiffusoren" sind konvexe Oberflächen aus gebogenen großen Holz- oder Hartfaserplatten, sogenannte Poly-Diffusoren.


Empfehlung Positionierung & Anzahl

Eine gute Diffusität des Hörraums wird meistens nur als letzter Schritt angesehen. Für uns ist es neben der Bassabsorption, DIE raumakustische Maßnahme. Wie viel Diffusorfläche Sie bei der Optimierung der Raumakustik einsetzen sollten, ist hauptsächlich abhängig von der Raumgröße, optischen Gesichtspunkten und natürlich auch vom Budget. Ein typischer Wert für einen 20 qm Hörraum sind zwei qm Diffusorfläche, mehr kann sich aber nur positiv auf die Klangwiedergabe auswirken.

Die klassische Position für 1-D Diffusoren im Tonstudio ist die Rückwand (den Lautsprechern gegenüberliegend - hinter dem Hörer). Für den privaten Musikgenuss wird hingegen häufig die Frontwand zwischen den Lautsprechern bevorzugt. Zudem werden Diffusoren auch gerne an den Seitenwänden - anstelle von porösen Absorbern - verwendet. Bis auf die Raumecken - die für die Absorption der Bässe reserviert werden sollten - sind also viele Positionen für Diffusoren möglich.

 

Akustik Diffusor - Berechnete Kombination QRD & Step Diffusoren