Akustik und Sprachverständlichkeit in Kirchen und Konzertsälen
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pro light+sound mediasystems 2008
Akustik und Sprachverständlichkeitin Kirchen und Konzertsälen
Dipl. Phys. K.-H. Lorenz-KierakiewitzPeutz Consult GmbH, Düsseldorf www.peutz.de
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Übersicht
� Raumakustik
� Sprachverständlichkeit
� Konzertsäle
� Kirchen
� Herkömmliches Beschallungskonzept
� Innovatives Beschallungskonzept
� Raumakustik und Beschallung: Normen
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RIA Konzertsaal Viersen 6.4.98 Hinten Rechts Platz 656
0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 s
V
0
20
-20
40
-40
60
-60
� Reflexionen
� Impulsantwort / ETC (Energy Time Curve)
Akustische Übertragung : Einfluss des Raumes
Zeit
Amplitude
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Einfluss der Raumakustik auf Verständlichkeit
Direktschall
Frühe Reflektionen
Nachhall
� Direktschall
� Nachhallzeit
� Nachhallpegel
� Verständlichkeit:
VerhältnisDirektschall/Nachhallpegel
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Beispiel für gute Raumakustik (für Konzerte):Concertgebouw Amsterdam
Plateau
Regelmäßiges Ausklingen
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Raumakustik: Basisparameter Nachhallzeit
60 dB
1,8 s
Nachhallzeit
A
V
A
V
cT
totSab 6
~10ln64
⋅⋅⋅
=
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Raumakustik: Basisformen
Rechteckig: zerstreuend Konkav: konzentrierend
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Kuppel vs. Quader
37 m
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Die Kuppelproblematik: Echogefahr!
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Kuppeln: Hohlspiegel
� ,Klopfgeist’:� Starkes Echo: man hört alles zweimal� Hoher Schallpegel� Reduzierte Sprachverständlichkeit (Handyecho)
∆∆∆∆t ≥≥≥≥ 50 ms
∆∆∆∆L≥≥≥≥ 4 dB
6
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�Typische Probleme:
o zu viel Nachhall
o zu lange Distanzen
o zu große Volumina
o zu hoher Störpegel
o kompliz. Geometrie
⇒Sprachverständlichkeitgering
� Problemräume Verständlichkeit
�Typische Problemräume:
o Flughäfen
o Fabrikhallen
o Stadien
o Bahnhöfe
o Tunnels
o Glasfoyers
o Kirchen
o Konzertsäle
Einfluss der Raumakustik
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Raumakustik: Beispiele für Konzertsäle
ConcertgebouwAmsterdam
Tonhalle DüsseldorfRoyal Albert Hall
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Gute Akustik für Konzerte: Concertgebouw A’dam
23 m
18
m
Nachhallzeit besetzt: 2,2 s
Events: Konzerte, Vorträge
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Raumakustik : Royal Albert Hall London
Nachhallzeit besetzt: 2,6 s
Events: Konzerte, Pop,Sportveranstaltungen...
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Raumakustik Tonhalle Düsseldorf
Nachhallzeit besetzt: 2,1 s
Events: Konzerte, Pop,Sprachveranstaltungen
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Raumakustik und Sprachverständlichkeit: Kirchen
KIRCHEN
� Einfluss der Raumakustik:
Nachhallzeit: 2 … 12 s (!)
⇒ dadurch zu geringe
Sprachverständlichkeit
� Oft sehr ungünstige Raumform
� Querhaus,Emporen, Kuppeln
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Raumakustik: Beispiele für Kirchen
St. Aposteln, Köln(Nachhallzeit 7 s.)
St. Jacob, Den Haag St. Jan, Den Bosch
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Sprachliche Informationsübertragung
Idee!
Idee ?
Sprachschall
StörschallStörschall
Nachhalli=1
i<1
Physikalische EbenePsycho-physikalische Ebene
Mit Sprecher-/Hörereinfluss
Sprechen
Hören
Nachhall
Verzerrung
Reiner Übertragungsweg
Sprachverständlichkeit ist viel komplexer als Indikatoren{Klarheitsmaß (C50), Deutlichkeit (D50) und Speech Transmission Index (STI)}
suggerieren!
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Messung der Sprachverständlichkeit
� Messung der Parameter C50, D50, STI
� alles nur Indikatoren für Verständlichkeit!
� Gültig nur bei bestimmten Randbedingungen
� Messen von Sprachverständlichkeit?
Möglich NUR mit Wortlisten
� viele Testhörer, statistische Auswertung, aufwändig
Klarheitsmaß
∞−
−⋅=ms
ms
E
EdBC
80
80080 log10
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Indikatoren für Sprachverständlichkeit: CIS
CIS > 0,7 :
STI > 0,5
ALcons < 12%
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Indikator für Sprachverständlichkeit: ALcons
Faktoren AL cons (Peutz ‚71):
)(2.060
mT
QVD ci =
V: Volumen; T60: Nachhallzeit @ 1.4 kHz
Q: Bündelungsgrad (-3 dB);
°⋅⋅
°⋅
=
360sin
360sinarcsin VertHor
Qϑπϕπ
π
Dci: krit. Abstand
aQV
TDALcons +=
260
2200Vorhersage diesseits Dci:
(%)9 60 aTALcons +=a: Nullkorrektur [ 1.5% - 12.5%], Maß für Professionalität Sprecher/Hörer
Vorhersage jenseits Dci:
| Q, T: 1.4 kHz
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ALcons: Abstandsabhängigkeit
Dci: krit. Abstand
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Innovativ: Vorhersage der Verständlichkeit
� ALcons ermöglicht Bestimmung der Richtcharakteristik:
⇒+= aQV
TdALcons
260
2200
us
n
AS
Ls
Ls
ALV
TdQ *
*
260
2
max
min,
200=QAS,min: min. BündelungsgradALmax: max. zuläss. ALconsd: Abstand weitster HörerLSUs: # Lsp für Direktschall dortLSn: # Lsp total im Raum
� Das heißt: je weniger Quellen umso mehrDirektschall erzeugen, desto besser !
⇒ Q muss möglichst hoch sein
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� Dicht beim Hörer: Das „viele-ungerichtete-Quellen”-Konzept
Standardkonzeptleider auch inKirchen!
�Problem 1: Echos durch fehlende Delays
�Problem 2: Erregung künstlichen Nachhalls durch schwache Bündelung
Herkömmliches Beschallungskonzept
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Innovatives Beschallungskonzept
� Diese Erkenntnis resultierte 1992-94 in der Entwicklungstark richtender, aktiver Säulenlautsprecher durch Peutz
� 1. Anwendung: Flughafen Schiphol 1994
�Raumakustik-Messquelle: Q = 1
�Menschliche Stimme: Q = 2,5
�Normaler PA-Lautsprecher: Q = 3 - 5
�Passive Säulenlautsprecher: Q = 5 - 10
�Aktive Säulenlautsprecher: Q = 15 - 40 (!)�
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Innovative Beschallungskonzepte
�Aktive Säulenlautsprecher: Q = 15 - 40 (!)
�Durch extrem starkeBündelung wird Direktschallüber weite Entfernungennur minimal abgeschwächt:
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Beratung guter Sprachverständlichkeit
� Unabhängigkeit des Beraters
�Bedürfnisanalyse
�Nutzungsprofil
�Anforderungs-Pflichtenheft
�Möglichkeit objektiver Nachprüfung
�Simulation und Prinzipdesign einer Anlage, dieAnforderungen erfüllt
�Empfehlungen für bauliche Optimierung der Raumakustik
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Beratung guter Sprachverständlichkeit
�Erstellung & Begleitung der Ausschreibung
�Bewertung der Anbieter auf Grundlage der Anforderungen
�Kontrolle der Ausführung
�Abnahmemessungen und Funktionskontrolle
�Prozessesbegleitende Prüfpunkte garantieren Ergebnis:
� Gute Sprachverständlichkeit
�⇒ Sicherheit für den Auftraggeber
�⇒ Nachhaltigkeit der Maßnahme
�Kosten unerheblich verglichen mit Nachbesserungen!
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Raumakustik und Beschallung: Normen
DIN 18 041 Hörsamkeit in kleinen bis mittelgroßen Räumen 2004
ISO 3382 Acoustics – Measurements of the Reverberation Time of Rooms with Reference to Other Parameters
1997
EN-IEC 60268-16 Sound system equipment – Part 16: Objective Rating of Speech Inteligibility by Speech Transmission Index 2003
IEC 60849 (DIN EN 60849) Elektroakustische Notfallwarnsysteme 1998
VDE 0833-4:2007-09 Gefahrenmeldeanlagen für Brand, Einbruch und Überfall - Teil 4: Festlegungen für Anlagen zur Sprachalarmierung im Brandfall
2007
DIN 15905-5 Veranstaltungstechnik – Tontechnik – Teil 5: Maßnahmen zum vermeiden diner gehörgefährdung des Publikums durch hohe Schallemissionen elektroakustischer Beschallungstechnik
2007
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Akustik und Sprachverständlichkeitin Kirchen und Konzertsälen - Ende
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!
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