Ideensammlung

1. (Starling) Murmuration - Schwarmverhalten, bei dem verschiedene spannende Formationen entstehen

2. Schallverbreitung in verschiedenen Räumen - wann werden verschiedene Räume wie zur Schallverbreitung genutzt? (Konzerthallen, schallisolierte Räume,…)

3. Wandel der Einwohnerzahlen (Stadt/Land/…)

4. Polarlichter (Simulation der Polarlichter an sich oder ihrer Entstehung)

Recherche Simulation

Idee Schallwellenverbreitung

Idee:

• Verbreitung von Schall in verschiedenen Räume
• Zweck: Wie müssen Räume konstruiert werden, um einen bestimmten Zweck zu erfüllen (Konzerthallen, Büros, Schallisolierte Räume, Bibliothek,…)
• User kann Raum selbst erstellen
  • Umriss
  • Schallquellen(n)
  • Hindernisse (z.B. Möbel) im Raum
  • Materialauswahl
• Darstellung in Form von runden Linien?
• Nach und nach Abschwächung (Hellerwerden der Linien)

Recherche:

Schall:

• Wellen
• in Gasen → nur Längswellen (Longitudinalwellen)
• kann reflektiert, gebrochen und gebeugt werden

Raumakustik:

• gute Raumakustik kann Stress reduzieren → fördert Gesundheit

• wichtig in Räumen, die zur Kommunikation genutzt werden (Kundenbüros, Besprechungsräume, Konferenzräume,…)

• Tonstudios → 0,2-0,4 sek Nachhallzeit

• Büro/Wohnzimmer → 0,6 sek

• mittlerer Raum zur Musikdarstellung → 1,2 sek

• Kirche/Dom → bis 8 sek

• Richtige Nachhallzeit wird in DIN18041 beschrieben (Empfehlung, Basis zur Optimierung)

• Schallabsorption → Verminderung der Schallenergie

  • vorranging offenzellige poröse und Woll- bzw. Filzmaterialien
  • Schall wird in Wärme umgewandelt
  → kürzere Nachhallzeit

Vertiefte Recherche

Was muss in Konzerträumen beachtet werden?

• Nachhall bei ca. 1,5 bis 2 sek
  - zu kurz → wirkt “tot”
  - zu lang → stört eigentlichen Klang → vermischt/verschwimmt
  - möglichst gleiche Nachhallzeit für für alle Frequenzen
  - aber bei Konzertsälen für klassische Musik → Nachhallzeit bei tiefen Frequenzen darf zunehmen

• gleichmäßige Klangverteilung → max. +/- 5dB Unterschied

• Niedriger Hintergrundlärm

• kein Echo/Flatterecho → schallisoliertes Material

  - tritt auf, wenn große, glatte, harte Wand am Ende eines Raumes, der sonst gut gedämmt ist

  - Echo wahrnehmbar, wenn Zeitverzögerung vorhanden → mind. ca. 50ms (=Weg von 17m)

Berühmte Konzerthallen:

• Elbphilharmonie Hamburg

  - Weinbergsaal → Sitzplätze stufenförmig angeordnet

  - gewellte, gefurchte Gipsplatten

• Suntory hall, Tokio

  - Weinbergsaal

  - in Form einer Arena (Sitzplätze umgeben Bühne)

  - weiches Holz

• Teatro Colón, Buenos Aires

  - Holzkonstruktion in steinernes Grundgerüst eingehängt

• Boston Symphony Hall

  - Schuhschachtelform

Legende

In diesem Modell soll das Thema der Raumakustik fokussiert werden. Dies wollen wir uns am Beispiel eines klassischen Konzertsaals ansehen. Wie vermutlich allgemein bekannt, gibt es sehr viele Faktoren, die diese beeinflussen. Im vorliegenden Modell sollen nur die wichtigsten hiervon in einer vereinfachten Version dargestellt werden. Dabei handelt es sich um die Lautstärke bzw. Lautstärkeverteilung im Raum, sowie die Nachhallzeit und das Echo.

Allgemein kann gesagt werden, dass eine gute Raumakustik Stress reduzieren kann und somit auch die Gesundheit fördert. Natürlich kommt es hierbei immer auf die Funktion des Raumes an, was eine “optimale Raumakustik” bedeutet. Handelt es sich um einen Raum, welcher zur Kommunikation genutzt wird, wie z.B. Kundenbüros oder Konferenzräume, möchte man eher weniger Widerhall, um nicht alle Nebengeräusche verstärkt wahrzunehmen. Handelt es sich jedoch, wie im vorliegenden Modell um einen Konzertsaal, so benötigt man eine gute Klangverteilung im Raum, um ein optimales Hörerlebnis zu erzeugen.

Raumgröße:

Auswirkung: Größerer Raum erzeugt größere Nachhallzeit

Die Raumgröße ist ein besonders großer Einflussfaktor für die Nachhallzeit. Allgemein gilt: je größer ein Raum ist, desto größer ist auch diese. Natürlich ist dies nur eine Vereinfachung und es spielen hierbei noch viele weitere Faktoren eine Rolle. Beispielsweise beeinflussen auch die verwendeten Materialien diese. Je nach Funktion eines Raumes versucht man hier, diesen so zu gestalten, dass ein optimales Ergebnis entsteht. Bei Tonstudios ist dies z.B. eine Nachhallzeit von 0,2-0,4 Sekunden, in Büros etwas mehr - ca. 0,6 Sekunden. Mittlere Räume zur Musikdarstellung erreichen meist 1,2 Sekunden, Konzertsäle zwischen 1,5 und 2 Sekunden, bei Kirche oder Dom ist der Nachhall, wie gut erkennbar ist, sehr groß - es handelt sich hierbei um bis zu 8 Sekunden. Das richtige Maß wird in DIN18041 beschrieben, welche eine Empfehlung bzw. Basis zur Optimierung darstellt.

Doch welche Auswirkungen hat die “richtige” oder “falsche” Nachhallzeit?

Das optimale Mittelmaß zu treffen ist meist nicht einfach - ist sie zu kurz, wirkt ein Raum “tot”, ist sie jedoch zu lang, stört sie den eigentlichen Klang, welcher verschwimmt bzw. vermischt wird. Zudem sollten im Normalfall möglichst alle Frequenzen eine gleich Nachhallzeit haben, eine Ausnahme bilden jedoch Konzertsäle wie in diesem Beispiel - hier darf diese bei tiefen Frequenzen zunehmen.

Zuschauertribüne:

Auswirkung: Verbesserung der Klangverteilung

Den Aufbau von Konzerträumen kann man in zwei große Typen einteilen. Einerseits gibt es die klassische “Schuhschachtelform” - ein langgestreckter Quader mit Sitzplätzen, welche vorrangig auf einer Ebene angeordnet sind bzw. meist zusätzlich über Sitzplätze auf erhöhten Rängen verfügen. Die zweite übliche Form ist der “Weinberg”. Hierbei steht in der Mitte des Saales eine Bühne, um welche Zuschauertribünen stufenweise angeordnet sind. So entsteht eine gute Klangverteilung im Raum, wodurch der Ton an jedem Platz des Konzertsaals circa gleich ist. Besitzt der Raum also eine treppenförmige Anordnung der Sitzplätze, erreicht den Zuschauer auf einem der hinteren Plätze nahezu der selbe Klang wie einen Zuschauer, welcher in der ersten Reihe sitzt. Zu erreichen ist hier ein Klangunterschied von +/- 5dB.

Akustikmaterial:

Auswirkung: Verhinderung des Echos

Akustikmaterialien können sehr unterschiedlich sein. Einerseits wird hierbei mit verschiedenen Materialien, andererseits aber auch mit unterschiedlichsten Formen gearbeitet. Zum einen haben diese die Auswirkung, dass der Schall besser in alle Richtungen reflektiert werden soll, sodass er jeden Platz des Raumes gut erreicht. Zum anderen soll jedoch auch, wie im Beispiel dargestellt werden soll, das Echo vermieden werden. Dieses entsteht unter anderem bei sehr großen, glatten, geraden Flächen. Hier wird der Schall sehr oft und in immer ähnliche Richtungen reflektiert, wodurch dieser mehrfach hörbar wird. Neben Akustikmaterialien an der Wand können auch Akustikelemente im Raum platziert werden. Diese gibt es ebenfalls in unterschiedlichsten Formen - als Raumtrenner, Akustiksäulen, Deckensegel u.v.m. Sogar die Wahl der Sitze hat große Auswirkungen - sind diese wie im Theater gepolsterte Sessel, wird der Schall deutlich mehr geschluckt, wohingegen glatte Flächen aus Holz, Putz oder Stein sehr stark reflektieren.

3D Modelle (Miniaturen)

Um das Modell visuell besser verständlich zu machen, entwarf ich zur Legende Miniaturen der einzelnen Bauteile. Diese setzte ich im 3D-Druck um und druckte die hier auch extra in der Farbe, in der ich auch die Bauteile selbst bemalte.

Erklärungstext

Finales Modell