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Aufnahme ungleich Original (2002)

Bei der Bewertung von Hifianlagen mittels im Studio aufgenommener Tonträger sollte man sich darüber im klaren sein, daß es technisch so gut wie unmöglich ist, mittels Mikrofon eine akustische Situation genauso aufzunehmen (und dann wiederzugeben), wie wenn wir sie mit den Ohren empfinden würden.
Daher ist eine produzierte Aufnahme selten mit der jeweiligen eventuell selbst miterlebten Live-Situation vergleichbar.
Den tatsächlichen Verhältnissen am nächsten kommen höchsten noch ältere Aufnahmen (< 1970), die mit sehr wenig und gut plazierten Mikrofonen in einem geeignetem Aufnahmeraum sowie unter weitestgehendem Verzicht auf Effektgeräte und individuellen "Geschmacksverzerrungen" produziert wurden.
Dies betrifft vor allen Dingen Klassik-, Jazz- und Blues-Aufnahmen.
Man denke hier z.B. im Jazzbereich an fast alle Aufnahmen von Miles Davis, sowie im Klassikbereich an die jetzt auf die in der DECCA-Legends-Serie auf CD veröffentlichten "alten" Aufnahmen.
Der ambitionierte Musikliebhaber wird hier wahre Schätze entdecken können, die fast alle "modernen" Aufnahmen in Bezug auf Raumabbildung, Dynamik und Farbigkeit der Instrumente in den Schatten stellen (zum Glück werden gerade jetzt wieder viele alte Aufnahmen "remastered" und auf CD verfügbar gemacht).

Leider scheint im Laufe der Zeit diese Kunst in Vergessenheit geraten zu sein, da heute fast nur noch extrem manipulierte Aufnahmen verfügbar sind. Der Trend geht mittlerweile sogar noch einen Schritt weiter, weg von üblichen Mischpulten und hin zu per Maus am Computer zusammengeklickten Musikproduktionen.
Zu allem überfluß sind diese Manipulationen und Produktionsweisen sehr gut über hochwertige neutrale Abhöranlagen zu hören und daher für den engagierten Hörer eine Quelle ständigen Ärgernisses.

Deshalb seien zur Anschauung hier einige Beispiele aus der Tonstudiopraxis aufgeführt, wo aus den verschiedensten Gründen, sei es nun aufnahmetechnischer oder geschmacklicher Art, gezielt Veränderungen am aufgenommenen oder aufzunehmenden Audiosignal vorgenommen werden. Das muß nicht immer zum Nachteil der Produktion sein, zeigt aber die relative Beliebigkeit des resultierenden Ergebnisses.

Für die Bearbeitung der Einzelspuren stehen dem Toningenieur dermaßen viele Manipulationsmöglichkeiten offen (die auch leider manchmal allzu fleißig genutzt werden), daß z.B. ein Vergleich von Hifi-Geräten anhand einer Aufnahme so gut wie sinnlos ist.

Der individuelle Klang der Instrumente und Stimmen ist von manchmal minimalen Änderungen abhängig, die durchaus z.B. im Bereich der Frequenzgangunterschiede oder Abstrahlcharakteristikunterschiede unterschiedlicher Lautsprecher liegen können.


Umrüstung von TMR STL7 auf TMR STL7a/as

Unsere Steckdosenleisten sind seit 1990 auf dem Markt. Nach zehn Jahren Laufzeit gibt es seit dem Jahre 2000 verbesserte Versionen von TMR.
Leider lassen sich die alten Steckdosenleisten TMR STL 7 und TMR STL 5 nicht auf den neuesten Stand (TMR STL 7a, bzw. 7as) umrüsten, da das komplette Innenleben inkl. der Steckdoseneinsätze völlig unterschiedlich aufgebaut ist.

Wir empfehlen aber in jedem Fall dringendst den Austausch der alten Leisten gegen die neuen, der Qualitätsgewinn zwischen beiden Ausführungen ist nicht vernachlässigbar.

Als Alternative bietet sich die Verwendung der "alten" TMR STL 5/7 im Videobereich oder in Verbindung mit einer "neuen" TMR STL7 a/as für den Digitalbereich an.
Bei Verwendung der TMR STL 7a/as sollte nämlich in jedem Fall die Vermengung von digitalen (bzw. allen mit HF arbeitenden oder anderswie störenden Geräten wie Tunern und Platterspielermotoren) mit rein analogen Geräten (z.B. Voll-, Vor- und Endverstärkern) innerhalb der Leiste vermieden werden.


 

Reihenfolge der Geräte in der Steckdosenleiste

Diese Frage ist allerdings etwas akademisch, da nur in sehr hochwertigen Anlagen und nur bei sehr genauem Hinhören vermutlich ein Unterschied feststellbar ist. Elektrotechnisch gesehen ist die Antwort einfach:
Die Geräte mit dem größtem Stromverbrauch müssen nach vorne, d.h. zur Zuleitung hin eingesteckt werden. Oberflächlich gesehen scheint das egal zu sein, da alle Verbraucher parallel am Netz hängen.
Verbraucher wie Endstufen stellen im Vergleich zu den übrigen Komponenten eine stark schwankende Last dar (abhängig von der Aussteuerung durch das Musiksignal). Bei Parallelschaltung von Verbrauchern addieren sich die Einzelströme zu einem Gesamtstrom, d.h. die Gesamtstromform wird hier letztendlich vom größten Verbraucher bestimmt.
Sitzt jetzt der "Hauptstromverformer" am Ende der Reihe, so werden allen vorgeschalteten Verbrauchern diese Stromschwankungen mit aufgeprägt, wie aus dem folgendem Diagramm leicht ersichtlich ist.



I1ges = I1+I 2+I3+I4+I5+I 6+I7
I2ges = I1 ges-I1 = I2+I 3+I4+I5+I6+I 7
I3ges = I2 ges-I2 = I3+I 4+I5+I6+I7
I4ges = I3 ges-I3 = I4+I 5+I6+I7
I5ges = I4 ges-I4 = I5+I 6+I7
I6ges = I5 ges-I5 = I6+I 7

Auf deutsch: das Gerät mit dem größten Einfluß auf die Stromkurvenform sollte nach vorne an den "Steckdosenanfang" angeschlossen werden.
Für den Fall, daß nicht entstörte (d.h. ohne vorgeschaltetes Filter oder Trenntrafo) digitale oder mit Hochfrequenz arbeitende Geräte mit angeschlossen werden sollen (nicht empfehlenswert), gehören diese ans vordere Ende.

Besser ist es allerdings, für Digital- (dazu zählen CD-Player, -Laufwerk, -Wandler, DAT, Kasettendecks, Tonbandgeräte, Tuner und PLattenspielermotoren, also alles, was HF-Störungen verursacht) und Analog-Geräte (Voll-, Vor-, End-, Vorvor(MC)-Verstärker und ähnl.) jeweils getrennte Steckdosenleisten zu verwenden.


 

Zur Dimensionierung von Helmholtzresonatoren (2001)

Die größte Schallabsorptionsfläche A bei gleichzeitiger Breitbandigkeit erreicht man, wenn das Resonatorvolumen V möglichst groß gewählt wird. Das bedeutet aber, daß große Resonatorhalsquerschnitte bzw. geringe Resonatorhalslängen zu realisieren sind.
Hinsichtlich der Bemessung des Kanals gibt es allerdings Grenzwerte, die nicht über- bzw. unterschritten werden sollten: der Radius muß kleiner sein als eine Achtel Wellenlänge der Resonanzfrequenz und die Kanallänge muß größer Null sein.

Durch stärkere Bedämpfung des Volumens und/oder Kanals wird die Güte des Resonators verringert und die Bandbreite vergrößert.
Allerdings hängt die Güte in größerem Maße vom Verhältnis der Abmessungen ab.
Die Güte des Helmholtz-Resonators ergibt sich wie folgt:

Q = 2 × π × √(V × (l / A)³) = f/(f2 - f1)

mit
Q = Güte
V = Volumen des Resonators [m³ = cm³/1000000]
l = Länge des Kanals in [m = cm/100]
A = Fläche der Kanalöffnung [m² = cm²/10000]
√() = Quadratwurzel
π = 3.1416
f = Frequenz [Hz]
f1 = Frequenz [Hz] unterhalb von f (-3dB)
f2 = Frequenz [Hz] oberhalb von f (-3dB)

Nochmal obenstehendes Beispiel:

Wir haben einen rechteckigen Holzkasten (Wandstärke 19 mm = 0,019 m) mit einem Volumen von 100 Litern (= 0,1 m³), der eine rechteckige Öffnung von 0.07 m² hat. Die Helmholtz-Resonator-Frequenz beträgt gerundet 91 Hz.

Eingesetzt in obige Formel erhalten wir eine Güte des Resonators von 0.28.

Damit erhalten wir auch einen Wert, mit dem wir die Bandbreite der Resonanzkurve bestimmen können. Die Bandbreite ist die Differenz der beiden Frequenzen, bei denen die Amplitude gegenüber der Resonanzfrequenz auf 70% des Höchstwertes (-3dB) abgefallen ist.
In unserem Beispiel beträgt die Bandbreite 91 Hz/0.28 = 325 Hz, so daß wir bei einem symmetrischem Verlauf der Resonanzkurve einen oberen Frequenzpunkt f2 von 325/2 + 91 = 254 Hz erhalten.
Mit diesem Helmholtz-Resonator würden wir also eine breitbandige Bedämpfung des gesamten Grundtonbereiches erhalten.
Es ist also auch bei der Dimensionierung das Verhältnis der Faktoren untereinander zu berücksichtigen.
Nachfolgend wird die qualitative Änderung der Resonanzfrequenz f und Güte Q bei Vergrößerung der Länge l, der Fläche A und des Volumens V dargestellt.

 

 
Länge wird größer
Fläche wird größer
Volumen wird größer
Frequenz f
kleiner größer kleiner
Güte Q sehr viel größer sehr viel kleiner größer

 

Die innere Bedämpfung des Resonators wird also durch die Güte bestimmt, während die äußere Bedämpfung des Resonators durch das Schallfeld (also die eigentlich zu nutzende Wirkung) durch das Ankopplungsverhältnis k erfaßt wird:

k = 5 × 10-13 × V × F × Q × f³

mit
k = Ankoppelverhältnis [cm³/s³]
V = Volumen des Resonators [cm³]
Q = Güte
f = Frequenz [Hz]
F = Faktor, der von der Anordnung des Resonators im Raum abhängt (gilt nur für Einzelresonator)
F = 1 bei freier Anordnung im Raum
F = 2 bei Anordnung in einer Wand
F = 4 bei Anordnung in einer Raumkante
F = 8 bei Anordnung in einer Raumecke

Übliche Werte für k liegen zwischen 0.02 (für geringe Überhöhungen) und 0.4 (für starke Überhöhungen).
Größte Wirkung zeigen Helmholtzresonatoren also in Raumecken.
Je größer die zu bedämpfende Resonanzüberhöhung ist, desto größer muß auch das Ankoppelverhältnis werden, um die Überhöhung möglichst effektiv zu bedämpfen. Es sind also hohe Güten und große Volumina erforderlich.

Folgende Vorgehensweise ergibt sich dann bei der Dimensionierung eines Helmholtz-Resonators:

  • Frequenzmessung mit Sinus bei diskreten Einzel-Resonanzüberhöhungen

  • Frequenzselektive Nachhallzeitmessungen oder Frequenzanalyse mittels Rauschen bei breitbandigen Überhöhungen

  • Festlegung der Güte und Resonatorfrequenz anhand der Messergebnisse

  • Abschätzung und Festlegung des erforderlichen Resonatorvolumens anhand der Größe der Resonanzüberhöhung und unter Berücksichtigung der zukünftigen Anordnung im Raum (Formel für Ankoppelverhältnis)

  • Durch Einsetzen der Werte indie Formel zur Berechnung der Güte wird das Verhältnis x von (l / A) festgelegt

  • Entweder wird jetzt l durch (A × x) oder A durch (l / x) ausgedrückt und die Formel zur Berechnungder Resonatorfrequenz entsprechend umgestellt und nach der gesuchten Größe aufgelöst

Zur nachträglichen Feinabstimmung kann der Resonator z.B. mit Polyesterwatte bedämpft werden.

Literatur: Taschenbuch Akustik I und II, 1823 S., herausgegeben vom Fasold, Kraak, Schirmer, 1984 VEB Verlag Technik Berlin, ehem. BestellNr. 553 3193


 

Optimierung der Nachhallzeit (2002)

Im folgenden sollen einige Hinweise zur Messung und Verbesserung der Akustik von Räumen gegeben werden. Zusätzliche Hörversuche sind allerdings unerläßlich.

Zur Messung der Nachhallzeit wird der Raum mit einem Knall oder (besser) mit Terzrauschen angeregt. Nach dem Abschalten des Schallsignals wird der Nachhallpegel - terzbreit gefiltert - mit einem Pegelschreiber aufgezeichnet. Aus der Steigung der Kurve L(t) kann die Nachhallzeit bestimmt werden. üblicherweise wird nur der Pegelbereich zwischen -5 und -35 dB (bezogen auf den Pegel beim Abschalten) ausgewertet.
Für fließende Sprache und schnellere Musikstücke ist der Pegelbereich bis -15 dB von besonderer Bedeutung.

Eine zu lange Nachhallzeit kann frequenzselektiv durch das Anbringen von Absorbern reduziert werden. Im Tieftonbereich verwendet man Tiefenabsorber, die als Plattenabsorber oder Helmholtzresonatoren realisiert werden.
Gebräuchlich sind Sperrholzplatten, die auf einem Lattenrost vor einer Wand montiert werden. Der Zwischenraum wird mit absorbierendem Material, z.B. Steinwolle, ausgefüllt. Der Plattenabsorber entzieht dem Raum bei seiner Resonanzfrequenz Schallenergie. Bei der Berechnung der Resonanzfrequenz muß die Steifigkeit des eingeschlossenen Luftpolsters mit berücksichtigt werden.
Plattenabsorber wirken bei Resonanz als Impedanzwandler, die den Raum besser an die dahinter liegende Wand ankoppeln. Die Schalldämmung der Wand wird also im Bereich der Resonanzfrequenz verschlechtert! Für die Dimensionierung von Helmholtzresonatoren siehe entsprechenden Artikel.

Höhenabsorber sind alle porösen Materialien, also Faserstoffe wie Teppich, Vorhang, Steinwolle etc. Poröse Absorber setzen der Luftströmung einen Widerstand entgegen, sie sind folglich an Orten hoher Schallschnelle am wirkungsvollsten. Direkt an einer Wand befindet sich aber ein Schnelleknoten, weswegen derartige Absorber in einigem Abstand von der Wand befestigt werden sollten.

Der direkt an der Wand befestigte Absorber ist bei tiefen und mittleren Frequenzen nicht sehr wirkungsvoll. Erst wenn die Absorberdicke lambda/4 (lambda = Wellenlänge der zu dämpfenden Frequenz) übersteigt, wird in ausreichendem Maß Schallenergie absorbiert.
Bei der Berechnung der Absorptionsfrequenz muß berücksichtigt werden, daß die Schallgeschwindigkeit im Absorber auf das 0,6fache abnehmen kann. Bei tiefen und mittleren Frequenzen ist der von der Wand entfernte Absorber wirkungsvoller. Dieser Absorber weist allerdings für mittleren Wandabstand von lambda/2 ein Dämpfungsminimum auf. Da der Schall in der Regel aber nicht nur senkrecht auf die Wand auftrifft und da ferner die Absorberdicke bereits gegenüber lambda/4 berücksichtigt werden muß, macht sich dieser Dämpfungsverlust nicht besonders störend bemerkbar.

Als Mittenabsorber können prinzipiell hoch abgestimmte Tiefenabsorber verwendet werden oder auch Höhenabsorber, die in ausreichendem Abstand von der Wand befestigt sind. Einen speziellen Resonanzabsorber stellt der Folienabsorber dar, bei dem z.B. eine nicht zu steife Kunststoffolie vor einer Wand befestigt ist. Der Zwischenraum ist locker mit Steinwolle ausgefüllt.
Für den unbedämpften Absorber ergibt sich eine Resonanzfrequenz von

fRes = cL/(2 × π) × √((ρL / ρF) × d × x)

mit
fRes = Resonanzfrequenz des Folienabsorbers [Hz]
cL = Schallgeschwindigkeit in Luft = 343 [m/s]
ρL = Dichte der Luft = 1.29 [kg/m³]
ρF = Dichte der Folie [kg/m³]
d = Stärke der Folie [m]
x = Abstand der Folie von der Wand [m]
π = Kreiszahl = 3.1415927
√() = Quadratwurzel

Durch die Steinwollefüllung wird cL reduziert, gleichzeitig können auch Masse und Steifigkeit der anliegenden Folie verändert werden, so daß mit einer leicht abweichenden Resonanzfrequenz zu rechnen ist. Auch der Folienabsorber verschlechtert bei Resonanz die Schalldämmung der Wand.

Die Schallabsorption durch Publikum macht sich hauptsächlich bei mittleren und hohen Frequenzen bemerkbar.
Bei Holzbestuhlung besteht ein großer Unterschied zwischen leerem und vollbesetztem Raum. Damit die Raumakustik möglichst wenig von der Anzahl der Zuhörer abhängt, werden häufig Polsterstühle verwendet, deren Absorption im leeren und besetzten Zustand fast gleiche Werte aufweist.
Wenn der Frequenzgang der Nachhallzeit eines Raumes bekannt ist und über dem optimalen Wert liegt, kann die Menge der zusätzlichen Absorber berechnet werden, die nötig ist, um eine optimale Nachhallzeit zu erreichen. Die Absorber werden dann so über die Begrenzungsflächen verteilt, daß auch die Zeitstruktur des Nachhalls einen optimalen Verlauf aufweist. Unter Umständen muß durch zusätzliche Schallführungen für gezielte Schallreflexionen gesorgt werden. Erwünscht ist häufig eine möglichst große Diffusität des Schallfeldes,die durch viele Streukörper, wie z.B. Deckenkassettierung (jedoch nicht streng geometrisch), erreicht werden kann.
Je nach Art der Schalldarbietung werden an die Nachhallzeit und die Zeitstruktur unterschiedliche Anforderungen gestellt, die aber in der Regel nicht alle rein theoretisch vorherbestimmt werden können.
Professionelle Hilfsmittel für die akustische Projektierung sind verkleinerte Raummodelle, in denen im Ultraschallbereich maßstabsgetreu Schallfelder simuliert werden können. Darüber hinaus wird in optischen Modellen statt der Schallquelle eine Lampe verwendet und im Auditorium Fotopapier verlegt.
Erwünscht ist hierbei eine gleichmäßige Ausleuchtung=Beschallung des ganzen Raumes.


 

  1. Optimierung der Hörraumakustik (2001)
  2. Optimale Raumabmessungen
  3. Erzielbarer Schalldruck im Hörraum (2001)
  4. Der audiophile Hörraum (2008)
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