1. prolight+sound mediasystems 2008
Akustik und Sprachverständlichkeit
in Kirchen und Konzertsälen
Dipl. Phys. K.-H. Lorenz-Kierakiewitz
Peutz Consult GmbH, Düsseldorf www.peutz.de 1
Übersicht
Raumakustik
Sprachverständlichkeit
Konzertsäle
Kirchen
Herkömmliches Beschallungskonzept
Innovatives Beschallungskonzept
Raumakustik und Beschallung: Normen
2
1

2. Akustische Übertragung: Einfluss des Raumes
Reflexionen Amplitude
Zeit
RIA Konzertsaal Viersen 6.4.98 Hinten Rechts Platz 656
V
60
40
20
0
-20
-40
-60
0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 s
Impulsantwort / ETC (Energy Time Curve) 3
Einfluss der Raumakustik auf Verständlichkeit
Direktschall
Direktschall
Nachhallzeit
Nachhall
Nachhallpegel
Frühe Reflektionen
Verständlichkeit:
Verhältnis
Direktschall/
Nachhallpegel
4
2

3. Beispiel für gute Raumakustik (für Konzerte):
Concertgebouw Amsterdam
Plateau
Regelmäßiges Ausklingen
5
Raumakustik: Basisparameter Nachhallzeit
4⋅6⋅ln10 V V
T =
Sab ⋅ ~
c A 6A
tot
60 dB
1,8 s
Nachhallzeit
6
3

4. Raumakustik: Basisformen
Rechteckig: zerstreuend Konkav: konzentrierend
7
Kuppel vs. Quader
37 m 8
4

5. Die Kuppelproblematik: Echogefahr!
9
Kuppeln: Hohlspiegel
,Klopfgeist’:
Starkes Echo: man hört alles zweimal
∆t ≥ 50 ms
Hoher Schallpegel
Reduzierte Sprachverständlichkeit (Handyecho)
∆L≥ 4 dB
≥
10
5

6. Einfluss der Raumakustik
Problemräume Verständlichkeit
Typische Problemräume: Typische Probleme:
o Flughäfen o zu viel Nachhall
o Fabrikhallen
o zu lange Distanzen
o Stadien
o zu große Volumina
o Bahnhöfe
o zu hoher Störpegel
o Tunnels
o kompliz. Geometrie
o Glasfoyers
o Kirchen ⇒Sprachverständlichkeit
gering
o Konzertsäle 11
Raumakustik: Beispiele für Konzertsäle
Concertgebouw
Amsterdam
Tonhalle Düsseldorf
Royal Albert Hall
12
6

7. Gute Akustik für Konzerte: Concertgebouw A’dam
18
m
23 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...
14
7

8. 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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8

9. Raumakustik: Beispiele für Kirchen
St. Aposteln, Köln
(Nachhallzeit 7 s.)
St. Jacob, Den Haag St. Jan, Den Bosch
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Sprachliche Informationsübertragung
Sprachverständlichkeit ist viel komplexer als Indikatoren
{Klarheitsmaß (C50), Deutlichkeit (D50) und Speech Transmission Index (STI)}
suggerieren!
Psycho-physikalische Ebene
Physikalische Ebene
Idee!
i=1
Sp
re
Nachhall
Nachhall
ch
en
Sprachschall
Hö
Verzerrung ren
Störschall i<1 Idee ?
Reiner Übertragungsweg
18
Mit Sprecher-/Hörereinfluss
9

10. Messung der Sprachverständlichkeit
Messung der Parameter C50, D50, STI E0−80 ms
C80 = 10dB ⋅ log
E80 ms −∞
alles nur Indikatoren für Verständlichkeit!
Gültig nur bei bestimmten Randbedingungen
Messen von Sprachverständlichkeit?
Möglich NUR mit Wortlisten
viele Testhörer, statistische Auswertung, aufwändig
Klarheitsmaß
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Indikatoren für Sprachverständlichkeit: CIS
CIS > 0,7 :
STI > 0,5
ALcons < 12%
20
10

11. Indikator für Sprachverständlichkeit: ALcons
Faktoren ALcons (Peutz ‚71):
π
Q: Bündelungsgrad (-3 dB); Q=
  π ⋅ϕHor   π ⋅ϑVert 

arcsin sin
  ⋅ sin 

  360°   360° 
Dci: krit. Abstand QV
D ci = 0 . 2 (m )
T 60
V: Volumen; T60: Nachhallzeit @ 1.4 kHz
Vorhersage
jenseits Dci: ALcons = 9T60 + a (%)
a: Nullkorrektur [ 1.5% - 12.5%], Maß für Professionalität Sprecher/Hörer
200 D 2T60
2
Vorhersage ALcons = +a
diesseits Dci: QV | Q, T: 1.4 kHz 21
ALcons: Abstandsabhängigkeit
Dci: krit. Abstand
22
11

12. Innovativ: Vorhersage der Verständlichkeit
ALcons ermöglicht Bestimmung der Richtcharakteristik:
200d 2T60
2
ALcons = +a ⇒
QV
200d 2T60 Lsn
2 QAS,min: min. Bündelungsgrad
QAS , min = *
ALmax:
d:
max. zuläss. ALcons
Abstand weitster Hörer
V * AL max Lsus LSUs: # Lsp für Direktschall dort
LSn: # Lsp total im Raum
Das heißt: je weniger Quellen umso mehr
Direktschall erzeugen, desto besser !
⇒ Q muss möglichst hoch sein
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Herkömmliches Beschallungskonzept
Dicht beim Hörer: Das „viele-ungerichtete-Quellen”-Konzept
Standardkonzept
leider auch in
Kirchen!
Problem 1: Echos durch fehlende Delays
Problem 2: Erregung künstlichen Nachhalls
durch schwache Bündelung 24
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13. Innovatives Beschallungskonzept
Diese Erkenntnis resultierte 1992-94 in der Entwicklung
stark 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 (!)
25
Innovative Beschallungskonzepte
Aktive Säulenlautsprecher: Q = 15 - 40 (!)
Durch extrem starke
Bündelung wird Direktschall
über weite Entfernungen
nur minimal abgeschwächt:
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14. Beratung guter Sprachverständlichkeit
Unabhängigkeit des Beraters
Bedürfnisanalyse
Nutzungsprofil
Anforderungs-Pflichtenheft
Möglichkeit objektiver Nachprüfung
Simulation und Prinzipdesign einer Anlage, die
Anforderungen erfüllt
Empfehlungen für bauliche Optimierung der Raumakustik 27
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! 28
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15. Raumakustik und Beschallung: Normen
DIN 18 041 Hörsamkeit in kleinen bis mittelgroßen Räumen 2004
Acoustics – Measurements of the Reverberation Time of Rooms
ISO 3382 1997
with Reference to Other Parameters
Sound system equipment – Part 16: Objective Rating of Speech
EN-IEC 60268-16 2003
Inteligibility by Speech Transmission Index
IEC 60849 (DIN EN 60849) Elektroakustische Notfallwarnsysteme 1998
Gefahrenmeldeanlagen für Brand, Einbruch und Überfall -
VDE 0833-4:2007-09 Teil 4: Festlegungen für Anlagen zur Sprachalarmierung 2007
im Brandfall
Veranstaltungstechnik – Tontechnik – Teil 5: Maßnahmen zum
DIN 15905-5 vermeiden diner gehörgefährdung des Publikums durch hohe 2007
Schallemissionen elektroakustischer Beschallungstechnik
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Akustik und Sprachverständlichkeit
in Kirchen und Konzertsälen - Ende
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!
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