Die Umsetzung meines neuen Hörzimmers

Einleitung

Die Planung eines neuen Hörzimmers wurde in den letzten Monaten in die Praxis umgesetzt.

Bis auf wenige Kleinigkeiten wurde alles mit sehr gutem Ergebnis gemäß meiner Planung verwirklicht.

Grundlagen

Den richtigen Hörabstand finden

Es handelt sich um einen 3,7 m x 4,7 m kleinen Raum. Bei rund 17 m² ist klar, dass ein Fernfeldhören nicht möglich ist.

Sehen wir uns kurz die Unterschiede an:

Fernfeldhören

Das Fernfeldhören beschreibt das Hören in größerer Entfernung zur Schallquelle oder zum Lautsprecher. Hierbei ist der Zuhörer in der Regel mehrere Meter oder sogar viele Meter von der Schallquelle entfernt. Im Fernfeld sind die Reflexionen von Wänden, Decken und Böden sowie die Raumakustik stärker wahrnehmbar. Diese Reflexionen können den Klang beeinflussen und zu einer gewissen Klangverfärbung führen.

Für das Fernfeldhören eignen sich oft Hornsysteme, welche den Schall stärker auf den Zuhörer bündeln können.

Nahfeldhören

Das Nahfeldhören bezieht sich auf das Hören in unmittelbarer Nähe zum Schallquellenpunkt oder Lautsprecher. In diesem Fall befindet sich der Zuhörer relativ nahe am Lautsprecher, typischerweise in einem Abstand von weniger als einem Meter. Beim Nahfeldhören dominieren die direkten Schallwellen, die direkt von der Schallquelle zum Zuhörer gelangen, während die Reflexionen und Einflüsse der Raumakustik minimiert werden. Dadurch wird ein präziserer und detaillierterer Klang erzeugt.

Nahfeldmonitore werden oft in Tonstudios verwendet, da sie den Tontechnikern ermöglichen, feine Details in der Musikproduktion zu hören und Abmischungen zu präzisieren.

Der Kompromiss: Hören im Mittelfeld

Bei meinen Sonus Faber Amati Futura Lautsprecher handelt es sich um ein 3,5 Wegesystem. Der untere 22 cm Tieftöner blendet sich bei 80 Hz aus, der zweite Tieftöner geht bis 220 Hz, der Mitteltöner geht bis 3.300 Hz, ab da übernimmt der Hochtöner. Der Frequenzbereich liegt zwischen 20 Hz und 30 kHz (in Abhängigkeit der Aufstellung im Raum).

Bei Mehrwegesystem wie diesen geht kein Nahfeldhören, da man sonst die einzelnen Chassis heraushören würde. Das Hören im Fernfeld ist aufgrund des breit streuenden Lautsprechers nicht ratsam. Der Kompromiss liegt also im Hören im Mittelfeld zwischen 2 – 3 m.

Raummoden kalkulieren

Der Schall unterliegt Gesetzmäßigkeiten, die berechnet werden können. Raummoden entstehen durch Reflexionen von Schallwellen an den Wänden, Decken und Böden eines Raums. Diese Reflexionen führen dazu, dass sich Wellen in bestimmten Bereichen des Raums verstärken und in anderen Bereichen abschwächen. Bei einer halben Wellenlänge (hin und zurück) zwischen zwei parallelen Wänden tritt eine Erhöhung der Lautstärke (Peak) auf. Bei einer viertel Wellenlänge wird dagegen der Bass ausgelöscht (Dip).

Schröderfrequenz

Die Schröderfrequenz bezieht sich auf eine wichtige Kennzahl in der Raumakustik, benannt nach dem bekannten deutschen Physiker Manfred R. Schröder. Sie ist definiert als die Frequenz, unterhalb derer sich Schallwellen im Raum hauptsächlich als Strahlung ausbreiten und oberhalb derer sich Schallwellen hauptsächlich als Wellenverhalten manifestieren.

In einem typischen Raum werden Schallwellen durch Reflexionen an den Wänden, Decken und Böden reflektiert. Bei niedrigen Frequenzen ist die Wellenlänge des Schalls im Vergleich zur Raumgröße groß genug, dass der Schall hauptsächlich als geradlinige Strahlung betrachtet werden kann. Bei höheren Frequenzen wird die Wellenlänge kleiner und die Reflexionen werden dominanter, was zu einem komplexeren Wellenverhalten führt.

Die Schröderfrequenz wirkt sich im Bass sehr störend aus. Das liegt vor allem an den großen Wellenlängen, die sich nach einer einfachen Formel berechnen lassen: Schallgeschwindigkeit 343m/sec geteilt durch Frequenz gleich Wellenlänge

• 343m/sec : 100Hz = 3,43m Wellenlänge
• 1/2 = 1,72 Wellenlänge = Erhöhung
• 1/4 = 0,86 Wellenlänge = Auslöschung

Die Schröderfrequenz ist für jeden Raum unterschiedlich und hängt auch von der Nachhallzeit ab. Bei einer typischen Nachhallzeit von 0,6 Sek. geht der kritische Bereich in meinem Raum bis 230 Hz. Bei meiner derzeitigen Nachhallzeit von 0,3 Sek. reduziert sich der kritische Bereich auf 163 Hz.

Kalkulatoren gibt es im Internet: Akustikrechner: Raummoden (acoustic.ua) oder Raummoden Rechner – Trikustik.

Simulation der Raummoden

Glücklicherweise gibt es für die Kalkulation den hunecke.de | Lautsprecher-Rechner. Als erstes werden die Bauweise und Maße des Raums erfasst. Als zweites habe ich die Lautsprecher konfiguriert. In meinem Fall als klassisches Stereo Setup. Es können sogar Absorberelemente für den Nachhall konfiguriert werden – das war wahrscheinlich der ursprüngliche Zweck dieser Seite. Das Schöne ist, dass die Positionen der Lautsprecher, als auch der Sweet Spot beliebig mit der Maus verschoben werden können. Mit dem Verschieben ändert sich der angezeigte Frequenzbereich im Bass. Außerdem werden mit roten und grünen Quadern die besten Hörpunkte angezeigt.

Das Ziel liegt in einer möglichst gleichmäßigen Basswiedergabe. Bei kleinen Räumen eine Unmöglichkeit. Irgendwas ist immer. Deshalb kann man nur versuchen, die Peaks und Dips gering zu halten.

Nach einigem Ausprobieren könnte der Hörabstand bei ca. 2,2 m und die Basisbreite der Lautsprecher bei ca. 2,3 m liegen. Ein gleichseitiges Stereodreieck muss nicht immer sein, aber es muss mindestens gleichschenklig sein. Damit habe ich in anderen Räumen sehr gute Erfahrungen gemacht.

Unten im Bild ist eine Erhöhung um 20 dB des Basses bei 40 Hz zu sehen. Leider auch zwei Auslöschungen um 10 dB bei 60 Hz und 70 Hz. Zum Glück alles sehr schmalbandig. Hier ist für mich klar, dass in jedem Fall eine digitale Raumkorrektur erfolgen muss. Diese Hörsituation mit Raummoden wird bei den meisten so sein.

Strikte Symmetrie

Wenn ich eins bei der Aufstellung der Lautsprecher gelernt habe, dann ist es die zentimetergenaue Beachtung der Symmetrie. Ich verwende dafür einen Laser Entfernungsmesser. Denn der Schall soll beim linken Ohr genauso zeitrichtig ankommen wie beim rechten Ohr. Das gelingt nur, wenn idealerweise die Rückenwand-/ und Seitenwandabstände und möglichst auch die Beschaffenheit exakt identisch sind. Hier kann man oder muss man sogar mit Absorbern und Diffusoren nachhelfen. Siehe auch mein Newsletter: Wie du deine HiFi-Anlage besser nicht aufstellst – ein Erfahrungsbericht.

Absorber

Akustische Absorber dienen dazu, Schallenergie zu absorbieren und zu reduzieren. Sie absorbieren Schallwellen, indem sie sie in mechanische Energie (meistens in Form von Wärme) umwandeln. Absorber werden verwendet, um Nachhall und störende Schallreflexionen in einem Raum zu reduzieren. Dadurch wird die Klangqualität verbessert, da unerwünschte Schallwellen, die an Wänden, Decken und Böden reflektiert werden, minimiert werden.

Akustische Absorber bestehen häufig aus porösen Materialien wie Schaumstoff, Mineralwolle oder speziellen Schallabsorptionsplatten. Sie werden in der Regel an den Wänden, Decken oder in Ecken eines Raumes angebracht, um eine effektive Schallabsorption zu erreichen.

Diffusoren

Akustische Diffusoren werden verwendet, um Schallwellen in verschiedene Richtungen zu streuen oder zu verteilen, anstatt sie zu absorbieren. Wenn Schallwellen auf eine glatte Oberfläche treffen, werden sie normalerweise reflektiert, wodurch starke und gerichtete Reflexionen entstehen können. Diffusoren sind so konstruiert, dass sie diese Reflexionen aufbrechen und in verschiedene Richtungen streuen, was zu einer gleichmäßigeren Verteilung des Schalls im Raum führt.

Durch den Einsatz von Diffusoren wird der Raumklang diffuser und angenehmer, da störende Schallreflexionen reduziert werden, ohne den Raum zu „trocken“ wirken zu lassen, wie es bei einer übermäßigen Schallabsorption der Fall sein könnte.

Diffusoren können in verschiedenen Formen und Materialien ausgeführt werden, einschließlich gewellter Oberflächen, Lamellenstrukturen oder geometrischer Muster. Sie werden häufig an den Rückwänden, Seitenwänden oder Decken eines Raumes platziert, um die Reflexionen zu kontrollieren und eine bessere Klangqualität zu erzielen.

Nachhallzeit

Die optimale Nachhallzeit in geschlossenen Räumen ist von entscheidender Bedeutung für die Akustik und den Komfort in diesen Räumen. Nachhallzeit bezieht sich auf die Zeit, die benötigt wird, damit der Schallpegel in einem Raum nach dem Abschalten der Schallquelle abnimmt.

Eine angemessene Nachhallzeit trägt zu einer besseren Sprachverständlichkeit, einer angenehmen Hörumgebung und einer verbesserten klanglichen Wiedergabe bei. In Räumen mit zu langer Nachhallzeit kann der Schall mehrfach reflektiert werden, was zu einem unklaren Klang führt und die Sprachverständlichkeit beeinträchtigt. Besonders in Veranstaltungsorten wie Theatern, Konzertsälen oder Konferenzräumen ist eine klare Sprachübertragung entscheidend.

Eine optimale Nachhallzeit ist wichtig für die korrekte Wiedergabe von Musikinstrumenten und Gesang. Zu viel Nachhall kann die Klangqualität beeinträchtigen, indem einzelne Töne verschwimmen oder die Klangtextur verloren geht. In der Regel soll die Nachhallzeit 0,6 Sekunden nicht überschreiten.

Umsetzung in der Praxis

Aufstellung der Anlage und der Akustikelemente

Der Raum

Bei einem rechteckigen Raum dreht sich als erstes die Frage darum, ob die Lautsprecher auf die kurze Wandseite oder auf die lange Wandseite gestellt werden. Wie im Bild unten zu sehen ist, habe ich mich aufgrund der Symmetrie für die kurze Seite entschieden. Würde ich die lange Seite nehmen, wäre auf der einen Seite die Tür und auf der anderen das Fenster, die den Schall unterschiedlich reflektieren würden. Die Hörplatz müsste näher an die Rückwand positioniert werden, was ebenfalls ungünstige Schallreflexionen begünstigen würde.

Zufälligerweise ist das bodentiefe schallharte Fenster genau mittig im Raum und wurde mit einem Akustik Vorhang entschärft. Die Raumecken sind besonders empfindlich für Bassmoden, hier könnten noch Basstraps zum Einsatz kommen. Im Moment verzichte ich darauf

Hinter der Hörposition ist ein Bücherregal, welches als natürlicher Diffusor, aber auch als Absorber wirkt. Die Lautsprecher stehen relativ nah an den Seitenwänden (70 cm gemessen vom Hochtöner). Hier weiß ich aus Erfahrung, dass Wanddiffusoren sehr gute Dienste leisten werden. An der Decke sollen Absorber den Nachhall dämpfen. Auf dem Parkett liegt ein Hochflorteppich.

Akustikvorhang

Ich entschied mich für das vollflächige Akustikgewebe ABSORBER LIGHT. Mikroschlitze im Gewebe sorgen für einen Schallabsorptionsgrad nach ISO 11654: αw = 0,80 (Schallabsorberklasse: B), was wirklich viel ist.

Unten in den Messungen siehst du in den Nachhallzeiten, dass der Akustikvorhang ab 300 Hz den Nachhall von 0,4 Sek. auf 0,3 Sek. deutlich reduziert hat.

Seitenwanddiffusoren

Mit Seitenwanddiffusoren habe ich sehr gute Erfahrungen gemacht. Diesmal soll es etwas ganz Besonderes sein: Formfeld 1 vom Münchner Unternehmen Vorhammer Computational Design. Das Design ist inspiriert vom natürlichen Schwarmverhalten von Fischen und Vögeln und wird als Wandpaneel angeboten.

Mit der Lochperforation kann es zusätzlich als Absorber genutzt werden. Für die perfekte Symmetrie habe ich das Muster exakt spiegelbildlich produzieren lassen, so dass an beiden Wänden die Diffusion und Absorption gleich erfolgt. Sogar die Löcher sind absolut identisch. Möglich macht es eine computergesteuerte CNC-Fräse.

Deckensegel

Deckensegel sind es nicht geworden, da ich keine Lust auf Bohrtätigkeiten hatte. Beim Hersteller aus Österreich ist es geblieben: Tante Lotte Design GmbH. Es handelt sich um eine selbstklebende Akustikplatte mit dem bezeichnenden Namen „Klebeschaf Apps“ aus Schafwolle (Tiroler Schurwolle). Hier sind einige Eigenschaften laut Hersteller:

– Verbesserung der Nachhallzeit: Alpha-w 0,35
– Regulierung des Raumklimas (Luftfeuchte)
– Filterung von Giftstoffen (Formaldehyde) aus der Raumluft
– allergiefrei, mottengeschützt
– schmutzabweisend

Da ich den Raum nicht Überdämpfen will, habe ich mit 6 Apps (45x45x1,2 cm) begonnen. Gegebenenfalls folgt mehr.

Teppich und Sessel

Um die Bodenreflexionen wirksam zu unterdrücken entschied ich mich für den Hochflorteppich SOLO (rolf-benz.com). Reine Schurwolle ist schmutzabweisend, elastisch, schalldämmend und nimmt im Gegensatz zu Kunstfasern kaum Gerüche an.

Mein bewährter Leolux Sessel Scylla – Leolux ist sehr bequem und hat vor allem eine niedrige Rückenlehne. Achte bei deinem Sessel darauf, dass der Schall nicht von einer hohen Rückenlehne, womöglich noch aus Leder, reflektiert wird. In meinem Fall kommt der Schall ungehindert am Kopf vorbei und wird an der Rückwand durch Filz Absorber (Tür) und der Bibliothek absorbiert und zerstreut.

HiFi Rack

Meine Geräteplattform der HY Serie | Selected High-End AV Racks | Solidsteel konnte ich weiterverwenden. Ich schätze den modularen Aufbau sehr. Jede Plattform ist von der anderen entkoppelt. Die Rohre sind aus massivem Stainless Stahl und wiegen eine Menge. 

Verkabelung

Im Bild unten sieht die Kabelei richtig chaotisch aus, folgt aber einem bestimmten System. Im Newsletter Kabel für die HiFi-Anlage richtig verlegen habe ich beschrieben, dass eine falsche Verlegung der Kabel zu erheblichen Klangeinbußen führen kann. Der Grund liegt in den elektromagnetischen Interferenzen (EMI – Electromagnetic Interference) und Hochfrequenzstörungen (RFI – Radio Frequency Interference).

Verlege die stromführenden Leiter wie AC-Kabel (Wechselstromkabel) oder DC-Kabel (Gleichstromkabel) nie im gleichen Kabelschacht oder parallel mit den signalführenden Leitern. Das sind NF-Kabel (Niederfrequenzkabel), LS-Kabel (Lautsprecherkabel) und HF-Kabel (Hochfrequenzkabel), wobei letztere eine Klasse für sich bilden und getrennt verlegt werden sollen.

Wenn eine räumliche Trennung nicht möglich ist, sollen sich die unterschiedlichen Kabeltypen im 90° Winkel kreuzen. Die LWL-Kabel (Lichtwellenleiterkabel) sind zwar gegen EMI/RFI unempfindlich, aber beachte beim Verlegen den Biegeradius.

Was habe ich mich schon beim Kabel verlegen oder beim Austausch von Kabel verrenken müssen. Meine Frau bemerkte treffend, dass die Geräte „falsch rum“ im Rack stehen. Ich wollte diesmal, dass die Kabel richtig gut zugänglich sind. Unten sind die Netzleitungen zum GigaWatt PC4-EVO+ zu sehen. Getrennt nach High Power, Analog und Digital. Die Stromzufuhr läuft vom Sicherungskasten separat.

Nachtrag vom 25.05.2024: Die Kabel waren mir dann doch zu chaotisch verlegt. Ein Teil der Kabel ist unter dem Solidsteel Rack verschwunden und die Verkabelung ist jetzt viel geordneter:

Obwohl mein Gerätepark nach mehr aussieht, haben sich die Komponenten nicht verändert: Sonus Faber Amati Futura | T+A M10 | T+A SDV 3100 HV | fis Audio PC mit HQPlayer & fis Audio Server mit Roon | GigaWatt PC4-EVO+ | JCAT OPTIMO S ATX | FARAD Super10 & Super3 | Afterdark Buffalo Switch | fis Audio Cables | Solidsteel HJ-3 / HY-A.

Verifizierung durch Messungen

Die Theorie muss sich durch die Praxis bestätigen. Deshalb sind umfangreiche Messungen mit unterschiedlichen Aufstellungen wichtig.

Nachhallzeit

Mit Acourate – AudioVero lassen sich durch Eingabe der Raummaße und Vergleiche mit gängigen Normen sehr gut die Nachhallzeiten messen und auswerten. Kleinere Räume wie meiner benötigen eine stärkere Dämpfung der Nachhallzeit als größere. Meine durchschnittliche Nachhallzeit liegt bei rund 0,3 Sek. ab 300 Hz. Das ist wenig, aber es geht noch weniger. Zum Vergleich: Musikstudios sind in der Regel stark auf 0,2 Sek. bedämpft.

Oben erwähnte ich es schon, dass der Akustikvorhang sehr wirksam den Nachhall bedämpft. Unten im Bild ist zum Vergleich eine Messung ohne Akustikvorhang. Hier ist gut zu erkennen, dass der Nachhall ab 300 Hz noch bei rund 0,4 Sek. liegt. Das ist bei meinem kleinen Raum schon das obere Limit.

Korrektur des Frequenzgangs

Die Simulation im hunecke.de | Lautsprecher-Rechner zeigte die Probleme bei den Raummoden bereits gut auf. Die Simulation zeigte einen kräftigen Peak zwischen 30-40 Hz und einen Dip ab ca. 50 Hz. Die dünne blaue Linie ist der Frequenzgang ohne Korrektur und zeigt genau das. Die rote Linie zeigt die Korrektur.

Ohne Korrektur war der Bass aufgedickt und unpräzise und verdeckte den Mittel-/Hochtonbereich.

Korrektur der Sprungantwort

Vielen denken bei der Raumkorrektur nur an den Frequenzgang. Mittlerweile halte ich die Korrektur des Timings (Phase) für noch wichtiger. Gerade bei Mehrwegesystemen eilt der Hochtöner (hier umgekehrte Polarität) dem Mittel-/ und Tiefton voraus. Immerhin laufen beide Lautsprecher aufgrund der perfekten Symmetrie im Timing parallel. Das ist eher selten der Fall.

Wer auf Percussion und Transienten Wert legt kommt meines Erachtens nicht um die Korrektur der Sprungantwort herum. Unten im Bild ist gut zu sehen, dass sämtliche Chassis zeitgleich den gleichen Sprung nach oben machen.

Die Messungen kannst du selbst mit geringen finanziellen Mitteln durchführen. Siehe mein Newsletter:

• Wie du deinen Raum und die Lautsprecher misst

Schwieriger ist die Erstellung von Faltungsfiltern. Aber auch das kann jeder lernen, siehe mein Newsletter:

• Wie erstelle ich einen Faltungsfilter für die Raumkorrektur?

Zusammenfassung

Eine gute Planung erleichtert die Umsetzung in der Praxis. So habe ich mich schon früh für die kurze Wand entschieden, weil nur so die von mir gewünschte Symmetrie umzusetzen war.

Bei der Aufstellung der Anlage und der Akustikelemente spielt der Raum eine große Rolle. An erster Stelle sollen immer „mechanische“ Optimierungen stehen. Das betrifft die Aufstellung der Lautsprecher, aber auch die oft unumgänglichen Akustikelemente.

Die können optisch sehr ansprechend sein. Ein Akustikvorhang, Seitenwanddiffusoren, Deckensegel, Teppich und Sessel sind nicht nur akustisch wertvoll, sondern sorgen auch für die Wohlfühlatmosphäre.

Beim HiFi Rack bevorzuge ich modulare Systeme. Die einzelnen Geräteplattformen sollen entkoppelt sein. Die Verkabelung soll möglichst „luftig“ verlegt sein. Stromführende Kabel sollen von signalführenden Kabel strikt getrennt verlegt werden.

Verifizierung durch Messungen helfen bei der Aufstellung. So habe ich zum Beispiel die Lautsprecher etwas näher zur Rückwand gestellt, um den Bass zu optimieren. Mein Stereodreieck beträgt ca. 2,5 m und ist etwas größer geworden als geplant. Mit Sicherheit folgen weitere Feinkorrekturen. Ein Audiophiler ist nie fertig, wo bleibt sonst der Spaß?

Die Nachhallzeit kannst du nicht elektronisch korrigieren, sondern nur durch Akustikelemente. Bei mir bewirkt zum Beispiel der Akustikvorhang eine hervorragende Dämpfung.

An letzter Stelle stehen die elektronische Korrektur des Frequenzgangs und vor allem die Korrektur der Sprungantwort (Timing).

Und wie hört es sich an? Großartig! Bei einem schwarzen rauschfreien Hintergrund und sehr guter Raumakustik kannst du die Musik sehr leise hören und bemerkst trotzdem viele Details und genießt den präzisen Bass.