Kammfilter – Mein Feind, der Raum
Oder: Von der beruhigenden Erkenntnis, einigermaßen wehrlos zu sein
Letztlich lassen sich nahezu alle Phänomene der Raumakustik auf eine simple Mechanik herunterbrechen: Der Direktschall eines Lautsprechers (oder einer anderen Quelle) überlagert sich mit einem je nach Zimmer mehr oder weniger komplexen Muster aus Reflexionen (Diffusschall). Da Schall aus schnellen Luftdruckschwankungen besteht, gleichen sich die überlagernden Drücke aus. Angenommen, es treffen zwei gleichphasige Signale identischer Amplitude aufeinander, summieren sich ihre Drücke zum doppelten Pegel, ein Akustikexperte spricht in dem Fall von +6 Dezibel. Sind die Wellen exakt gegenphasig, löschen sie sich aus, das Ergebnis sind stumme 0 Dezibel. Das ist natürlich blanke Theorie. In der Praxis ist es extrem selten, dass zwei völlig identische Schallwellen ihren Weg kreuzen: Oberflächen reflektieren den Schall nicht nur, sie absorbieren auch einen Teil der Energie. Deshalb klingen Echos immer etwas leiser als ihr Ursprung.
Im vermeintlich konfusen Muster aus Direktschall und Reflexionen gibt es Konstanten: Da weder die Lautsprecher noch das Zimmer von selbst ihre Positionen oder Dimensionen verändern, sind die Ausbreitungsmuster weitestgehend statisch. Das gilt besonders für die Bässe, die nur von großen, schweren Objekten wie massiv gemauerten Wänden reflektiert werden, oder für metallische Flatterechos, die bevorzugt in den Zimmerecken entstehen. Dass man gelegentlich eine Pflanze, ein Buch oder auch mal sich selbst umpositioniert, spielt ebenfalls eine Rolle, ist demgegenüber aber zu vernachlässigen.
Jetzt kommen wir zum eigentlichen Problem: Da Direkt- und Diffusschall aus derselben Quelle stammen, sind ihre Frequenzanteile deckungsgleich. Die identischen Signalanteile überlagern sich mit Verzögerungen von nur wenigen Millisekunden, was zu kunterbunten Interferenzen und kaum kalkulierbarer gegenseitiger Beeinflussung führt. Hinzu kommt, dass eine einzelne Frequenz (nehmen wir einen Ton mit 110 Hz) nicht nur auf Seinesgleichen wirkt. Da Schwingungen geometrische Konstrukte sind, wirkt er auch auf seine „Vielfachen“, also auf Frequenzen von 220 Hertz, 440 Hertz, 880 Hertz und so weiter. Durch diese Rhythmik entsteht im Spektrum-Analyzer (s. Abb. 2) ein gut erkennbares Muster, das man analog zu seinem Erscheinungsbild als „Kammfilter“ bezeichnet. Lassen Sie sich von den charakteristischen Kerben nicht täuschen: Der Kammfiltereffekt löscht nicht nur Frequenzen aus, er verstärkt auch den Pegel der Wellenkämme dazwischen.
In Darstellungen wie denen hier im Artikel scheint es, als wirke der Kammfiltereffekt nur auf einige wenige Frequenzen. Das liegt daran, dass tieffrequente Signale die meiste Energie besitzen. Der oben erwähnte 110-Hertz-Ton und seine Vielfachen schlagen deshalb besonders gut erkennbare Kerben in den Frequenzgang. Wenn Sie sich in Abbildung 2 den Wellenkamm um 5 Kilohertz etwas genauer ansehen, werden Sie erkennen, dass sein Verlauf ebenfalls feine, rhythmische Muster aufweist, die von unserem 110-Hertz-Ton, vielleicht aber auch von einer anderen Grundfrequenz stammen könnten. Zoomt man tief in den Frequenzverlauf hinein, wird man feststellen, dass ähnlich wie bei einem Mandelbrotmännchen immer feinere Kammfilter-Muster auftauchen. Es dürfte klar sein, dass die zahllosen größeren und kleineren Verformungen des Frequenzgangs letztlich auch zu hörbaren Verfärbungen und schlimmstenfalls zu Frequenzlöchern führen.
Damit kommen wir zur großen zentralen Frage: Kann man etwas gegen diese diffuse, kaum überschaubare Zahl von Kammfiltereffekten tun? Schon die Komplexität der Musterüberlagerung dürfte die Frage beantworten: Nein! Man wird nie einen linearen, vollständig reflexionsfreien Raum realisieren können. Das wäre auch nicht hilfreich, da unser Gehör einen gewissen Grad an Reflexionen benötigt, um sich zu orientieren – nicht umsonst sind schalltote Messräume mit Panik-Schaltern ausgestattet. Instinktiv möchte man zu möglichst großflächigen Absorbern greifen, um den Diffusschall einzudämmen. Das ist allerdings so eine Sache: Da tiefe Frequenzen viel absorbierende und somit kaum in einen Wohnraum integrierbare Masse benötigen, greifen Raumtüftler bevorzugt zu Mittel- und Hochtonabsorbern. Das führt letztlich zu einer weiteren unschönen Klangverschiebung hin zu den tiefen Frequenzen. Immerhin: Kleine Absorber in den Zimmerecken können Flatterechos beseitigen. Gegen Auslöschungen ist indes kein Kraut gewachsen.
Professionelle Raumakustik zielt darauf ab, den Frequenzgang zu homogenisieren – und dabei steht Diffusion im Vordergrund. Diffusoren zerstreuen Reflexionen gleichmäßig über den gesamten Hörraum. Damit machen sie aus wenigen großen und damit deutlich hörbaren Problemen viele kleine, die akustisch nicht mehr ins Gewicht fallen. Und ehe Sie die Hände über dem Kopf zusammenschlagen, weil Sie an die großen, sperrigen Diffusor-Module in Tonstudios denken: Eine gleichmäßige Schallzerstreuung lässt sich vor allem im Mittel-/Hochton mit Hausmitteln wie unterschiedlichen Pflanzen, Bücher- oder Plattenregalen sowie weiteren „Füllstoffen“ erreichen.
