BERICHT. 13. Juli Sound Development. Erstellt durch: Gabriel Hauser Dipl. El.-ing. ETH. Seite 1 von 13. Walters-Storyk Design Group

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1 BERICHT 13. Juli 2004 PROJEKT Ort Land Sound Development Zürich Schweiz Erstellt durch: Gabriel Hauser Dipl. El.-ing. ETH Walters-Storyk Design Group darf nur vollständig kopiert und weitergegeben werden Seite 1 von 13

2 1. Einleitung In diesem Bericht werden die Abschlussmessungen dargelegt und besprochen, die im von WSDG geplanten Tonstudio der Firma Sound Development getätigt wurden. Es handelt sich dabei um die Messung akustischer Parameter wie Nachhallzeiten Frequenzgänge Schalldämmwerte Dieser Bericht gilt auch als Qualitätskontrolle der akustischen Gegebenheiten im neuen Regieraum. 2. Messungen Raumakustik 2.1. Gemessene RT 60 Zerfallszeiten Regie A In der folgenden Grafik (Figur 1) ist die Messkurve der Nachhallzeit in der Regie A aufgetragen. Der Raum wurde mit sämtlichem Mobiliar gemessen. Für die Messungen wurden vier verschiedene Lautsprecher-Mikrophonpositionen benutzt, aus denen eine Mittelung gemacht wurde, um vor allem im tieffrequenten Bereich genügend Aussagekraft erreichen zu können. Die Frequenzauflösung beträgt 1 Oktave. Fig. 1: Die Nachhallzeitkurve und der von ITU und THX vorgeschlagene Toleranzschlauch für Räume in der entsprechenden Grössenordnung (ca. 55m 3 ). Walters-Storyk Design Group darf nur vollständig kopiert und weitergegeben werden Seite 2 von 13

3 2.2. Gemessene RT 60 Zerfallszeiten in der Studiobox In der untenstehenden Grafik (Figur 2) ist die Messkurve der Nachhallzeit in der Studiobox aufgetragen. Für die Messungen wurden drei verschiedene Lautsprecher-Mikrophon- Positionen benutzt, aus denen eine Mittelung gemacht wurde, um vor allem im tieffrequenten Bereich genügend Aussagekraft erreichen zu können. Die Frequenzauflösung beträgt 1 Oktave. Fig. 2: Die Nachhallzeitkurve in der Studiobox. Auch hier kann eine sehr ausgeglichene Nachhallzeitkurve gemessen werden, die sich ausserdem auf einem sehr niedrigen Niveau um 0.12 Sekunden bewegt. Dies erlaubt sehr direkte und "trockene" Aufnahmen, ohne störenden Raumeindruck der kleinen Kabine. Auch im kritischen Bassbereich bleibt die Nachhallzeit unter 0.15 Sekunden, was dröhnfreies Aufnehmen ermöglicht Frequenzgänge der Hauptmonitore in der Regie Ein weiterer wichtiger Parameter für die Qualität von Regieräumen ist der Frequenzgang der Monitor Lautsprecher. Dabei geht es darum, einen möglichst ausgeglichenen Frequenzgang mit tiefer unterer und hoher oberer Grenzfrequenz zu erzielen. In diesem spezifischen Fall, wo das Dynaudio AIR System installiert wurde, konnte auf integrierte digitale Filter zurückgegriffen werden, die eine Perfektionierung des Frequenzganges im Zusammenhang mit dem Messsystem ermöglichen. Die Frequenzgangmessungen wurden auf Ohrhöhe am Mischpultplatz getätigt. Dabei wurden die Einstellungen der internen Filter zuerst in ihrem Originalzustand belassen. Auch hier wurden jeweils mehrere Messungen durchgeführt und gemittelt. In Figur 3 ist der Frequenzgang dargestellt, wie er im Original Setup (optimierte Lautsprecherposition, lineare EQ-Einstellungen) am Hörplatz gemessen wurde. Auffällig der Dip um 80Hz, der Buckel um 200Hz und die "Nase" bei 1.2kHz. Der Hochtonbereich ab 2kHz ist ausgesprochen linear. Walters-Storyk Design Group darf nur vollständig kopiert und weitergegeben werden Seite 3 von 13

4 Fig. 3: Frequenzgang des linken Hauptmoniors - Neue Position, EQ linear Fig. 4: Frequenzgang des linken Hauptmoniors - Neue Position, EQ WSDG Setup Durch den Einsatz von vier Equalizer-Bändern im AIR-System kann der Frequenzgang an der Hörposition soweit linearisiert werden, wie er in Figur 4 einzusehen ist. Der Frequenzgang verläuft nun zwischen 32Hz und 18kHz in einem recht linearen Bereich. In der untenstehenden Grafik (Figur 5) ist der Frequenzgang gemessen mit beiden Lautsprechern dargestellt. Der Frequenzgang ist noch ausgeglichener im Tief-Mitteltonbereich. Der schnelle Pegelabfall zu hohen Frequenzen hin (oberhalb von 8kHz) ist durch die Messme- Walters-Storyk Design Group darf nur vollständig kopiert und weitergegeben werden Seite 4 von 13

5 thode bestimmt, da durch kleine Laufzeitunterschiede am Mikrophonpunkt starke Interferenzen entstehen. Fig. 5: Beide Dynaudio Monitore mit WSDG EQ. Der Höhenabfall ist Messsystembedingt. Die Einstellungen des AIR-internen Equalizers sind im Anhang C abgedruckt. Fig. 6: Beide Genelec Monitore an Hörposition. Der Höhenabfall ist Messsystembedingt. In Figur 6 ist der Frequenzgang der Genelec Monitore dargestellt. Hier ist deutlich der Einfluss der Tischoberfläche und der ungünstigen Positionierung der Genelec Lautsprecher zu sehen. Da es sich aber um Zweit-Lautsprecher handelt, ist dies nicht weiter problematisch. Walters-Storyk Design Group darf nur vollständig kopiert und weitergegeben werden Seite 5 von 13

6 2.4 Schalldämmwerte Zur Überprüfung der Schalldämmwerte zwischen Studiobox und Regieraum wurden zwei Messungen gemacht. Eine zeigt die Schalldämmwerte der Studiobox alleine, die Zweite stellt die Schalldämmwerte zwischen Studiobox und Regieraum dar. Die Einzahl-Werte sind in der untenstehenden Tabelle 1 abgedruckt. Messung Studiobox - Regieraum Studiobox Einzahlbewerteter Schalldämmpegel DnT,w 64dB 37dB Die exakten frequenzabhängigen Messwerte und -Kurven sind im Anhang C einsehbar. 3. Zusammenfassung 3.1. Kommentar zu den Messungen Nachhallzeiten Zur Beurteilung der Nachhallzeiten im Regieraum wurden die von ITU 1 und THX für einen Regieraum dieser Grösse vorgeschlagenen Limiten beigezogen. Die Kurve in Figur 1 verläuft ausgesprochen linear um 0.26 Sekunden, von tiefen Frequenzen (63Hz) bis zu Höhen (8kHz), ohne Ausreisser. Dies übertrifft die von ITU und THX geforderte Linearität vor allem im Bassbereich. Die Kurve liegt gesamthaft an der oberen von ITU vorgeschlagenen Grenze und deutlich innerhalb der THX Spezifikationen, die Nachhallzeiten bis ca Sekunden erlauben. Dies spricht für einen "lebendig" klingenden Raum, der ein natürliches Raumgefühl ermöglicht und nicht die oftmals anzutreffende schalltote Kammer. Die Graphik für die Studiobox (Figur 2) zeigt ein ähnliches Verhalten: Der Frequenzgang der Nachhallzeit verläuft sehr linear und weist auch bei tiefen Frequenzen keine nennenswerten Anstiege auf. Dies führt zu einer neutralen Akustik, die Verfärbungen bei sämtlichen Aufnahmen vorbeugt. Gesamthaft liegen die Werte der Nachhallzeiten auf einem tiefen Niveau, wie es für Räume in dieser Grössenordnung sein muss Frequenzgang Die in den Figuren 3 bis 5 dargestellten Frequenzgänge der Hauptmonitore in Regie A sind recht breitbandig ausgelegt: Von 30Hz im Tiefbassbereich bis 16kHz im Hochtonbereich ist Schalldruck vorhanden (das Mikrophon und der AD-Wandler begrenzen die obere Grenzfrequenz). Es sind folgende Punkte zu beobachten: Die Linearität des konnte durch Umpositionierung vor allem im Bassbereich optimiert werden. Durch Einsatz der internen digitalen Equalizer kann der Frequenzgang sehr nah ans Ideal gebracht werden. Dazu werden drei parametrische Bänder benötigt. Zwischen den beiden Lautsprechern links und rechts gibt es vorwiegend im Bassbereich unterschiede, die von der (für tiefe Frequenzen) unsymmetrischen Last für den Lautsprecher herrühren. 1 International Telecommunication Union Walters-Storyk Design Group darf nur vollständig kopiert und weitergegeben werden Seite 6 von 13

7 2.5.2 Schalldämmwerte Die Schalldämmwerte zur Studiobox sind hoch genug, um die geforderten Parameter zu erfüllen; einzig sehr laute Quellen wie zum Beispiel Gitarrenverstärker werden beim Betrieb in der Regie hörbar bleiben. Ein weiterer wichtiger Punkt der zu beachten bleibt ist die Tatsache, dass im tieffrequenten Bereich unterhalb von 200Hz die Schalldämmung allmählich abnimmt. Dies hat zur Folge, dass während heiklen Aufnahmen der Pegel im Regieraum vor allem im Bassbereich unter Kontrolle zu halten ist, da sonst ein Übersprechen in die Studiobox riskiert würde. Als Empfehlung für eine Verbesserung der Schalldämmwerte kann das Ersetzen der Türe mit einer Schallschutztüre genannt werden. Dies kann nachträglich bei Bedarf problemlos erfolgen Empfehlungen Sämtliche gemessenen Parameter entsprechen hohen Standards und ermöglichen professionelles Arbeiten mit verschiedensten Setups und Musikstilen. Die Räume sind insofern zukunftssicher, dass ein Update auf Surroundsound (5.1) bereits bei der Planung berücksichtigt wurde und das Equpiment somit leicht ausbaubar ist. Ein solches Update auf Surroundsound würde ein erneutes Einmessen des Systems nach sich ziehen. Der grosse Aufnahmeraum wird später ebenfalls als Recordingroom an die Regie angeschlossen. Zu diesem Zweck empfiehlt es sich, akustische Messungen und eventuell Massnahmen durchzuführen, die eine den restlichen Räumen entsprechende Akustik ermöglichen. Sehr gut denkbar wäre ein variables Akustikkonzept, das für unterschiedliche akustische Instrumente entsprechende Nachhallzeiten und Raumeindrücke ermöglicht. Gerade im Zusammenhang mit Surround-Sound Aufnahmen (mit fünf Mikrophonen) gewinnt die Raumakustik vermehrt an Einfluss. ((Ende des Berichts)) Es hat uns gefreut, mit Euch zusammen dieses Projekt durchführen zu dürfen, und wir sind glücklich, dass Euer Eindruck des Ergebnisses mit dem unseren Übereinstimmt: Das Studio von Sound Development entspricht sehr hohen Standards und macht Spass! Wir wünschen Euch viele erfolgreiche Produktionen und hoffen, in naher Zukunft wieder mal mit Euch zu arbeiten. Liebe Grüsse, Geprüft durch: Gabriel Hauser Dipl. El.-Ing. ETH Dirk Noy Dipl. Physiker Walters-Storyk Design Group darf nur vollständig kopiert und weitergegeben werden Seite 7 von 13

8 ANHANG A. Akustische Messungen A.1. Allgemein Akustische Messungen wurden durchgeführt, um Impulsantworten der Lautsprecher-Raum Kombination aufzunehmen. Diese charakteristischen Signale enthalten alle für die Raumakustik relevanten Informationen. Für die bauakustischen Messungen wurden die Schallpegel im Sende- und Empfangsraum mit kalibrierten Mikrofonen und Rosa-Rauschen gemessen. Die Normen SIA 181, DIN und ISO 140 dienten als Grundlage für sämtliche getätigten Messungen und Berechnungen. A.2. Technische Ausrüstung Die raumakustischen Messungen wurden mit der akustischen Mess-Software WinMLS durchgeführt, welche auf einem PC-kompatiblen Laptop Computer mit dem PCMCIA 24 Bit Mic- Pre und A/D Wandler Digigram VX-Pocket ausgeführt wurde. Das akustische Signal wurde mittels eines Messmikrofons der Firma Neutrik MiniSPL empfangen, welches mit einer 1/2 Mikrofonkapsel bestückt ist. Das Testsignal (Maximum Length Sequence, MLS) wurde über den im Raum temporär installierten Aktiv-Lautsprecher Komet OMNI (bzw. für die Frequenzgangmessungen die Quested-Monitore) wiedergegeben. Das Equipment für die Messung des Trittschalls und der Hintergrundpegel bestand aus der Mess-Software SIA-SMAART und einem kalibrierten ¼ Earthworks Mikrophon. Dazu wurde ein externer Mikrophon-Vorverstärker und A/D-Wandler Sound Devices USB-Pre verwendet. A.3. Vorgehen A.3.a Nachhallzeitmessungen - Frequenzgang Messungen wurden an verschiedenen Sender-Empfänger Positionen durchgeführt, um die Raumimpulsantwort bestimmen zu können. Das Testsignal wurde durch den Lautsprecher reproduziert und das computergestützte Messsystem speicherte mittels einer zweikanaligen FFT-Analyse (Fast-Fourier-Transformation) die durch dieses Signal angeregte Impulsantwort des Raumes. Dieses aufgenommene Signal wurde im Nachhinein frequenzselektiv analysiert und erlaubte so die Ermittlung der frequenzabhängigen Nachhallzeiten und des Frequenzgangs der Studiomonitore (Dynaudio AIR-20). A.3.b Schallpegeldifferenz Als Quelle wurde der aktive JBL EON15 Beschallungslautsprecher eingesetzt. Als Messsignal wurde Pink-Noise verwendet, der Pegel im Sendebereich betrug jeweils um 105dB(A). Es wurden jeweils nacheinander die Referenzmessung (Senderaum) und die Testmessung (Empfangsraum) getätigt. Aus diesen beiden Messwerten wurde dann unter Einbezug der gemessenen Nachhallzeit der jeweiligen Empfangsräume nach SIA ISO 140/IV - DIN /5 die Standard Schallpegeldifferenz D nt und die einzahlbewertete Standard Schallpegeldifferenz D nt,w errechnet. Walters-Storyk Design Group darf nur vollständig kopiert und weitergegeben werden Seite 8 von 13

9 B. Messungen der frequenzabhängigen Nachhallzeit Die RT 60 Nachhallzeit ist eine allgemein übliche Grösse, um das Nachhallverhalten eines Raums zu charakterisieren. Sie beschreibt die Zeitdauer (in Sekunden) die nach Abschalten einer konstanten Schallquelle vergeht, bis der Schalldruck einen um 60 db verminderten Wert erreicht. Diese Zeitdauer wird effektiv aus der Steigung einer Geraden entnommen, die den Abfall der Schallenergie im Raum approximiert. Die RT 60 Zeit ist im Allgemeinen frequenzabhängig, d.h. sie variiert mit der Tonhöhe. Üblicherweise wird die RT 60 Zeit in acht Oktavbändern zwischen 63 Hz und 8 khz ermittelt. Als Beispiel einer RT 60 Approximation ist unten eine Schalldruck-Zerfallskurve bei f=1 khz gezeigt. Fig. B1: Darstellung einer RT-60 Nachhall-Auswertung. Die Steigung, mit der der Schalldruck im Raum abnimmt, bestimmt die RT-60 Zeit. In der untenstehenden Tabelle B1 sind sämtliche Werte der gemessenen Nachhallzeiten für die Regie A und in Tabelle B2 für Studio 2 eingetragen. RT60 [s] Position 1 Position 2 Position 3 Position 4 Position 5 Average 40Hz Hz Hz Hz Hz Hz Hz Hz Hz Hz Hz Hz Hz Hz Hz Hz Hz Hz Hz Hz Hz Tab. B1: Tabelle mit den Nachhallzeiten im Regieraum Walters-Storyk Design Group darf nur vollständig kopiert und weitergegeben werden Seite 9 von 13

10 RT60 [s] Position 1 Position 2 Position 3 Average 40Hz Hz Hz Hz Hz Hz Hz Hz Hz Hz Hz Hz Hz Hz Hz Hz Hz Hz Hz Hz Hz Tab. B2: Tabelle mit den Nachhallzeiten in der Studiobox C. Equalizer Settings Dynaudio AIR20 WSDG-Setup Filter Type Frequency Bandwidth Slope Gain Band # oct 9 +10dB Band # oct 9-3dB Band # oct 9-4dB Band # oct 5 +4dB Walters-Storyk Design Group darf nur vollständig kopiert und weitergegeben werden Seite 10 von 13

11 D. Messungen und Grafiken der Schallpegeldifferenz D D.1. Allgemein Die Standard-Schallpegeldifferenz D nt beschreibt die akustische Isolationswirkung eines Trennbauteils, einer Wandkonstruktion oder einer geschlossenen Einheit in den Dritteloktavbändern von 100Hz bis 3150Hz. Die frequenzabhängigen Werte für die Standard-Schallpegeldifferenz D nt berechnen sich wie folgt: T cos nt = log T0 D L L D nt Standard-Schallpegeldifferenz [db] L 1 Sendeschallpegel [db SPL] L 2 Empfangsschallpegel [db SPL] T Mittlere Nachhallzeit [s] T 0 Bezugsnachhallzeit [s] Schalleinfallswinkel [ ] Hohe Werte für die Standard-Schallpegeldifferenz D nt bedeuten eine gute Schallisolation, tieferliegende Werte weisen auf eine höhere Transmissionrate hin. Die Einzahlbewertung D nt,w wird erhalten, indem die Messkurve (Frequenz vs. D nt ) mittels des folgenden Verfahrens auf eine gegebene Bezugskurve hin normiert wird: Die Messkurve wird solchermassen verschoben, dass der Mittelwert der Abweichungen von der Messkurve zur Bezugskurve kleiner oder höchstens gleich 2dB ist und möglichst nahe bei 2dB liegt. Es werden nur Abweichungen nach der ungünstigen Seite berücksichtigt, also nur positive Werte der Differenz (N 1 D nt ). N 1 entspricht dem Punkt auf der verschobenen Bezugskurve. Zudem darf kein einzelner Messwert mehr als 8dB unter der Bezugskurve liegen. Der Wert der verschobenen Bezugskurve bei 500Hz definiert die Einzahlbewertung in db. D.2. Gemessene Schallpegeldifferenz-Werte (D) in den Dritteloktavbändern Die erhaltenen Messkurven sind nachfolgend aufgeführt. Die Werte, die in der Grafik eingezeichnet sind, unterscheiden sich etwas von den in der Tabelle aufgeführten Werten. Dies kommt daher, dass in der Tabelle bereits die Messwerte gerundet wurden, für die Grafik aber die exakten Werte eingesetzt sind. Auch der Berechnung der einzahlbewerteten Schallpegeldifferenz liegen die exakten Messwerte zu Grunde. Es macht zwar wenig Sinn, akustische Messwerte auf zwei Kommastellen genau anzugeben, aber sobald mit diesen Werten gerechnet wird, kumulieren sich die Rundungsfehler und können im Ergebnis ein paar db ausmachen. In Figur C1 ist die Grafik der frequenzabhängigen Schallpegeldifferenz dargestellt. Der Wert von 64dB Schalldämmung zwischen Studiobox und Regieraum kann als "Gut" bewertet werden, insbesondere wenn man beachtet, dass die Türe zum Regieraum keine Schallschutztüre ist und somit an dieser Stelle noch einige db an Schalldämmung dazu gewonnen werden könnten. Die Studiobox alleine (Figur C2) weist eine einzahlbewertete Schallpegeldifferenz von 37dB auf und entspricht somit den Erwartungen. Die Schalldämmung von immerhin 21dB bei 100Hz ist beachtlich. Walters-Storyk Design Group darf nur vollständig kopiert und weitergegeben werden Seite 11 von 13

12 Fig. D1: Bewertete Schallpegeldifferenz zwischen Studiobox und Regieraum Walters-Storyk Design Group darf nur vollständig kopiert und weitergegeben werden Seite 12 von 13

13 Fig. D2: Bewertete Schallpegeldifferenz zwischen Studiobox innen und Studiobox aussen Walters-Storyk Design Group darf nur vollständig kopiert und weitergegeben werden Seite 13 von 13