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Fahrzeugakustik
Ziel dieser Diskussion sind diverse Aspekte einer guten Musikreproduktion in einem Fahrzeug.
Die akustische Räumlichkeit in einem Fahrzeug ist eine der schwierigsten Umgebungen um ein Sound System zu installieren.
Der kleine Raum und die sich abwechselnden absorbierenden und reflektierenden Flächen verursachen viele Probleme wenn man ein System auf Sound-Quality hin optimieren möchte. Andererseits macht es der kleine Raum möglich einen Schalldruck(SPL) bei niedrigen Frequenzen zu erzeugen, was normalerweise viel mehr Leistung und Speaker in einer größeren Räumlichkeit benötigen würde.
Stehenden Wellen
Wenn man ein System plant, dann sollte man den Effekt der stehenden Wellen mitberücksichtigen. Oft als „Moden“ bezeichnet verursachen sie mit die größten Probleme in solch einer Umgebung. Überall wo Musik in einem geschlossenen Raum läuft werden Moden vorhanden sein.
Stehende Wellen entstehen bei Frequenzen deren Wellenlänge die hälfte des Abstandes der begrenzenden Wände entsprechen. In Autos befinden sich stehende Wellen in Bereich zwischen 50Hz und 200Hz je nach Größe des Innenraums.
Es ist wichtig sich klarzumachen, dass mehrere Moden vorzufinden sind, die je nach Überlagerung große „Dips“(Senke) oder „Peaks“(Überhöhung) verursachen. Verschiedene Phasenwinkel sind der Grund dafür.
Wellen mit derselben Frequenz und mit demselben Phasenwinkel addieren sich und verursachen einen Peak bei dieser Frequenz:
Den Effekt der stehenden Wellen sieht man sehr deutlich bei einer Messung im Fahrzeug. Variiert man Ort der Messung wird man unterschiedliche Amplituden messen. Deshalb ist es wichtig in einem Fahrzeug mehrere Messungen durchzuführen um diese dann zu „Mitteln“. Diese Technik nennt sich „Spatial Averaging“.
Druckkammereffekt
Ein anderer großer Faktor der tiefe Frequenzen beeinflusst nennt sich Druckkammereffekt, der von Lautsprechern in einer geschlossenen Umgebung erzeugt wird. Wenn ein bestimmtes Luftvolumen verschlossen wird, dann wird dies einen Effekt auf die Tieftonwiedergabe eines Lautsprechers haben.
Der Effekt schlägt sich in einem dramatischen Amplitudenanstieg (SPL wird höher) zu tieferen Frequenzen nieder. Dieser Amplitudenanstieg lässt sich nutzen, um den natürlichen „Rolloff“ eines Subwoofers zu begradigen und um den Frequenzgang nach unten zu erweitern.
Die „Ausdehnung“ dieses Effektes hängt von der Fahrgastzelle und deren Verlust (Leakage) ab. Der Verlust ist die Menge an Luft, die aus dem Fahrzeug austritt (verursacht durch offene Fenster, Löcher, etc… aber auch durch das aufpumpen der ganzen Karosserie).
Die Membranfläche eines Lautsprechers, welcher für dieses Spektrum (Frequenzbereich) benutzt wird, beeinflusst die Stärke (Boost) dieses Effekts drastisch. Eine große Membran wird den Tieftonanstieg mehr beeinflussen und anheben wie eine kleine. Dabei spielt es keine Rolle, ob eine große oder mehrere kleine zur Verwendung kommt.
Das folgende Diagramm zeigt einen 15’’ Speaker, in einem kleinen geschlossenen Raum (3m^3). Moden sind nicht inkludiert.
Beispiel anhand eines Bandpassgehäuses:
Messung im Freifeld:
Messung im Fahrzeug:
Man beachte den drastischen Boost bei 50Hz. Die scharfe Spitze ist typisch für Bandpässe in Fahrzeugen.
Ich möchte an dieser Stelle noch ein paar Lektürevorschläge angeben:
- Technische Akustik von Cremer/Hubert
Deckt die ganze Akustik knapp und theoretisch ab. Gut für Student/Fachmann
-Taschenbuch der technischen Akustik von Müller/Möser
Es gibt wohl kaum ein umfangreicheres Buch. Sehr theoretisch und teuer.
- Akustik von Kuttruff
Das perfekte Allround Akustik Buch. Auch für einen Laien geeignet, obwohl auch Theorie vorhanden ist.
Will man in die Materie einsteigen ein muss, obwohl nicht billig.
Vielleicht macht dieser Beitrag einigen "einiges" verständlicher.
Ziel dieser Diskussion sind diverse Aspekte einer guten Musikreproduktion in einem Fahrzeug.
Die akustische Räumlichkeit in einem Fahrzeug ist eine der schwierigsten Umgebungen um ein Sound System zu installieren.
Der kleine Raum und die sich abwechselnden absorbierenden und reflektierenden Flächen verursachen viele Probleme wenn man ein System auf Sound-Quality hin optimieren möchte. Andererseits macht es der kleine Raum möglich einen Schalldruck(SPL) bei niedrigen Frequenzen zu erzeugen, was normalerweise viel mehr Leistung und Speaker in einer größeren Räumlichkeit benötigen würde.
Stehenden Wellen
Wenn man ein System plant, dann sollte man den Effekt der stehenden Wellen mitberücksichtigen. Oft als „Moden“ bezeichnet verursachen sie mit die größten Probleme in solch einer Umgebung. Überall wo Musik in einem geschlossenen Raum läuft werden Moden vorhanden sein.
Stehende Wellen entstehen bei Frequenzen deren Wellenlänge die hälfte des Abstandes der begrenzenden Wände entsprechen. In Autos befinden sich stehende Wellen in Bereich zwischen 50Hz und 200Hz je nach Größe des Innenraums.
Es ist wichtig sich klarzumachen, dass mehrere Moden vorzufinden sind, die je nach Überlagerung große „Dips“(Senke) oder „Peaks“(Überhöhung) verursachen. Verschiedene Phasenwinkel sind der Grund dafür.
Wellen mit derselben Frequenz und mit demselben Phasenwinkel addieren sich und verursachen einen Peak bei dieser Frequenz:
Den Effekt der stehenden Wellen sieht man sehr deutlich bei einer Messung im Fahrzeug. Variiert man Ort der Messung wird man unterschiedliche Amplituden messen. Deshalb ist es wichtig in einem Fahrzeug mehrere Messungen durchzuführen um diese dann zu „Mitteln“. Diese Technik nennt sich „Spatial Averaging“.
Druckkammereffekt
Ein anderer großer Faktor der tiefe Frequenzen beeinflusst nennt sich Druckkammereffekt, der von Lautsprechern in einer geschlossenen Umgebung erzeugt wird. Wenn ein bestimmtes Luftvolumen verschlossen wird, dann wird dies einen Effekt auf die Tieftonwiedergabe eines Lautsprechers haben.
Der Effekt schlägt sich in einem dramatischen Amplitudenanstieg (SPL wird höher) zu tieferen Frequenzen nieder. Dieser Amplitudenanstieg lässt sich nutzen, um den natürlichen „Rolloff“ eines Subwoofers zu begradigen und um den Frequenzgang nach unten zu erweitern.
Die „Ausdehnung“ dieses Effektes hängt von der Fahrgastzelle und deren Verlust (Leakage) ab. Der Verlust ist die Menge an Luft, die aus dem Fahrzeug austritt (verursacht durch offene Fenster, Löcher, etc… aber auch durch das aufpumpen der ganzen Karosserie).
Die Membranfläche eines Lautsprechers, welcher für dieses Spektrum (Frequenzbereich) benutzt wird, beeinflusst die Stärke (Boost) dieses Effekts drastisch. Eine große Membran wird den Tieftonanstieg mehr beeinflussen und anheben wie eine kleine. Dabei spielt es keine Rolle, ob eine große oder mehrere kleine zur Verwendung kommt.
Das folgende Diagramm zeigt einen 15’’ Speaker, in einem kleinen geschlossenen Raum (3m^3). Moden sind nicht inkludiert.
Beispiel anhand eines Bandpassgehäuses:
Messung im Freifeld:
Messung im Fahrzeug:
Man beachte den drastischen Boost bei 50Hz. Die scharfe Spitze ist typisch für Bandpässe in Fahrzeugen.
Ich möchte an dieser Stelle noch ein paar Lektürevorschläge angeben:
- Technische Akustik von Cremer/Hubert
Deckt die ganze Akustik knapp und theoretisch ab. Gut für Student/Fachmann
-Taschenbuch der technischen Akustik von Müller/Möser
Es gibt wohl kaum ein umfangreicheres Buch. Sehr theoretisch und teuer.
- Akustik von Kuttruff
Das perfekte Allround Akustik Buch. Auch für einen Laien geeignet, obwohl auch Theorie vorhanden ist.
Will man in die Materie einsteigen ein muss, obwohl nicht billig.
Vielleicht macht dieser Beitrag einigen "einiges" verständlicher.
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