Uralter Helmholtz-Resonator sorgt für bessere Raumakustik
Er ist schon seit 1859 bekannt und soll jetzt Musikliebhaber von nervigen Bassfrequenzen erlösen: der Helmholtz-Resonator – eine unscheinbare Holzkiste, die Physiker aus Braunschweig so modifizieren, dass sie störende Töne im Raum auslöscht.
Auch Tonstudios machen unliebsame Bassfrequenzen oftmals einen Strich durch den perfekten Mix. Die Helmholtz-Resonatoren lassen sich exakt auf die Frequenzen anpassen, die im Raum stehende Wellen bilden und somit wummern. Im Bild das Mischpult im Studio der Tagesschau in Hamburg.
Foto: Marcus Brandt/dpa
Für Musikliebhaber kann es zur unliebsamen Erfahrung werden: Der teure neue Basslautsprecher, der im Laden noch so toll geklungen hat, verliert zu Hause plötzlich seinen akustischen Reiz. An manchen Stellen im Zimmer klingen die tiefen Töne zu laut oder dröhnend, an anderen Stellen hört man sie kaum – dafür der Nachbar aber viel zu sehr.
In der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) in Braunschweig haben sich jetzt Raumakustiker unter Leitung von Ingolf Bork dem Problem angenommen. Abhilfe für wummernde Bässe haben die Wissenschaftler in Form eines optimierten Helmholtz-Resonators gefunden. Benannt ist der Resonator nach seinem Erfinder Hermann von Helmholtz, der seine Entdeckung bereits 1859 machte. Im Prinzip ist ein solcher Resonator ein luftgefüllter Hohlraum mit einer Öffnung. Wird der Luftpfropfen an der Öffnung in Schwingung versetzt, entsteht ein Ton. Bekanntes Beispiel für einen Helmholtz-Resonator ist etwa eine leere Flasche.
Helmholtz-Resonator löscht störende Töne aus
Die Raumakustiker aus Braunschweig haben nun das Luftvolumen im Inneren des Helmholtz-Resonators der Frequenz des Störtones angepasst. Mit dem Ergebnis, dass der Resonator genau denselben Ton erzeugt und damit den Störton überlagert und diesen quasi auslöscht. „Der störende Ton ist wesentlich leiser, manchmal um bis zu 30 Dezibel. Das ist eine ungeheuer große Dämpfung“, erläutert PTB-Forscher Ingolf Bork.
Der Helmholtz-Resonator wirkt wie eine unscheinbare Holzkiste. Er lässt sich allerdings so modifizieren, dass er störende Frequenzen im Raum eliminiert. Das sorgt für mehr Hörgenuss.
Quelle: Physikalisch-Technische Bundesanstalt
Inzwischen ist die neue Methode zum Patent angemeldet. Jetzt wird eine Firma gesucht, die die Lizenz erwirbt und dann passgenaue Resonatoren für diejenigen produziert, die sie benötigen. Das sind in erster Linie Toningenieure und die Betreiber von professionellen Aufnahmestudios, aber auch die Nutzer von kleinen Übungsräumen, etwa in Musikhochschulen oder Theatern.
Übeltäter sind stehende Wellen
Das Problem der wummernden Bässe entsteht dann, wenn lange Wellen tiefer Töne auf Wände eher kleiner Räumen treffen. Sobald die Schallwellen mit ihrer halben, ganzen oder mehrfachen Wellenlänge exakt zwischen zwei Wände passen, bilden sich sogenannte stehende Wellen, auch Raummoden genannt. Diese Raummoden haben zwar ein wellenförmiges Aussehen, bewegen sich aber nirgendwo hin. Sie werden von den Wänden reflektiert, überlagern sich und schwingen ortsfest vor sich hin. Dabei entstehen ausgeprägte Minima und Maxima: Dort, wo sich Wellenberge überlagern, wird der Ton deutlich verstärkt, bei den Wellentälern stark gedämmt, bis hin zur Nichthörbarkeit.
Das erklärt, warum die Akustik extrem unterschiedlich sein kann, je nachdem wo man sich im Raum befindet. Eine Abhilfe des Problems war bisher schwierig. Während höhere Töne sich mit speziellen Dämmmaterialien recht gut eliminieren lassen, sind Bassfrequenzen viel widerspenstiger.
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