Nachhall

Der Ausdruck Nachhall (engl.: Reverberation) oder umgangssprachlich kurz Hall (engl.: Reverb) bezeichnet, anders als das Echo, kontinuierliche Reflexionen von Schallwellen in einem geschlossenen Raum oder in einem natürlich begrenzten Bereich.

Inhaltsverzeichnis

1 Allgemein 2 Nachhallzeit 3 Optimale Nachhallzeit 4 Künstlicher Nachhall 5 Siehe auch 6 Weblinks

Allgemein

Schall, der von einer Quelle ausgesendet wird, wird von verschiedenen Flächen, zeitlich und pegelmäßig unterschiedlich reflektiert. So werfen glatte, harte Flächen den Schall zurück wie ein Spiegel das Licht (Einfallwinkel gleich Ausfallwinkel). Bei rauen Strukturen nimmt der Schall ständig andere Wege. Je rauer ein Material ist, desto diffuser wirft er diesen Schall wieder zurück. Dabei wirkt noch die Beschaffenheit des Materials mit. Hartes Material absorbiert kaum die Schallwellen, weiches dagegen stärker. Das ist alles recht unterschiedlich und frequenzabhängig.

Nachhall ist in bestimmten großen Räumen, wie Kirchen, Schwimmbecken oder großen Höhlen usw. zu vernehmen und erschwert mitunter die Verständlichkeit von Sprache. Er entsteht nach dem plötzlichen Verstummen der Schallquelle als Folge wiederholter Schallreflexionen, die mit der Zeit schwächer werden. Die Zeit in der der Schalldruckpegel nach dem Verstummen der Schallquelle um 60 dB abnimmt heißt Nachhallzeit. Das ist der tausendste Teil des Anfangswerts des Schalldrucks.

Die Nachhallzeit T₆₀ und das Volumen V des Raums haben großen Einfluss auf den Hallradius r_H (Bestimmungsgleichung):

Hallradius r_H in m
Volumen V in m³
Nachhallzeit T₆₀ in s

Effektgeräte, die einen "künstlichen" Nachhall erzeugen haben zwei Aufgaben:

• Erzeugung eines quasi natürlich erscheinenden Raumeffekts
• Erzeugung eines künstlichen Nachhalleffekts, den es in der Natur so nicht gibt.

Nachhallzeit

Die definierte Nachhallzeit T60 ist dasjenige Zeitintervall, in dem der Anfangschalldruck in einem Raum auf seinen tausendsten Teil abgesunken ist. Dieses entspricht einer Pegelabnahme des Schalldrucks von (-) 60dB.

Die Entdeckung der fundamentalen Beziehung zwischen dem Volumen eines Raumes, den Absorptionseigenschaften der umschließenden Oberflächen und der Nachhallzeit geht auf die experimentellen Forschungsarbeiten des US-amerikanischen Physikers Wallace C. Sabine (1868-1919) zurück. Sabine fand 1898 heraus, dass sich die Nachhallzeit T proportional zum Raumvolumen V und antiproportional zum Gesamtabsorptionsgrad α verhält (k ist die Proportionalitätskonstante):

T = k·V/α = 0,172·V/α

Je größer der Raum und je schallhärter (reflektierend) die Oberflächenmaterialien, desto größer die Nachhallzeit. In den 1920er Jahren wurde diese Gleichung, die erstmals die akustische Planung von Gebäuden in ihrer Entwurfsphase ermöglichte, präzisiert zu:

T = 0,163·V/[4·m·V - S ln(1-α)].

Optimale Nachhallzeit

Oft wird die Frage nach der optimalen Nachhallzeit gestellt; also einer Nachhallzeit, die von den meisten Zuhörern und auch von den Mitwirkenden als besonders geeignet bezeichnet wird. Die optimale Nachhallzeit hängt am Stärksten von der Art der Schalldarbietung und auch vom Raumvolumen ab. Die optimale Nachhallzeit für die Aufführung von sinfonischer Musik hängt von der Art der Komposition, der Orchesterbesetzung und dem Zeitgeschmack ab. Darum sind die zu findenden "Richtwerte" für die optimale Nachhallzeit stark streuend und vorsichtig zu beurteilen.

Künstlicher Nachhall

Bei der Erzeugung eines künstlichen Raumeffekts kommt es darauf an, ein Signal so zu verändern, dass der Zuhörer glaubt, das Signal wäre in einer bestimmten Räumlichkeit (ambience) entstanden und nicht im trockenen Studio. Hat man mehrere Signale, so bearbeitet man häufig alle mit dem gleichen Effekt, so dass der Eindruck entsteht, die Aufnahme wäre in dem ausgewählten Raum entstanden. Aber auch mehrere Hallgeräte sind dabei üblich, um mehrere Hallebenen übereinander zu legen.

Eine besondere Rolle spielt dabei auch das "Pre-Delay", das so etwas wie die Anfangs-Zeitlücke (ITG = initial time delay gap) für eine Schallquelle an einer bestimmten Stelle im Raum nachbildet. Predelay ist eine einstellbare Hallgeräte-Konstante, welche die Zeit zwischen Direktschall und erster Reflexion bedeutet.

Will man aus "künstlerischen" geschmacklichen Gründen einem Signal eine besondere Note verleihen, dann wählt man den künstlichen Nachhalleffekt. Um das Signal klanglich besonders hervorzuheben, wird dem Signal ein Effekt beigemischt, der dem natürlichen Nachhall nicht entspricht, etwa bei einer Gesangsstimme.

Früher wurden Nachhall-Effekte mit Metall-Federn (Hammond-Spiralen) erzeugt, die zusätzliche verzögerte Schwingungen hinzufügten. Später kamen Metallplatten (EMT-Nachhallplatte 1 m x 2 m) und Goldfolienhall zum Einsatz.

Heute werden Nachhalleffekte durch digitale Effekt-Prozessoren hergestellt. Komplizierte Algorithmen erzeugen diesen akustischen Effekt. Dabei lassen sich die verschiedenen Attribute wie Nachhallzeit, PreDelay, Frequenzgang der diffusen Hallfahne, Diffusion, Raumgeometrie usw. in Echtzeit verändern. Die Technik ist heute so weit fortgeschritten, dass es möglich ist, bestimmte in der Realität vorhandene Räume im Nachhallverhalten recht gut nachzubilden. Noch besser gelingt dies durch eine recht neue Art der Hallerzeugung. Dabei wird ein "Fingerabdruck" der akustischen Eigenschaften eines realen Raumes abgespeichert. Mit diesem Fingerabdruck kann man nun beliebige andere akustische Signale versehen. Diese Form der Hallerzeugung nennt man jetzt modern "Faltungshall". Es ist einfach die Messung der Impulsantwort.

Siehe auch

• Nachhallzeit | Hallradius | Raumschall | Schallfeldgröße | Druck | Echo | Reflexion (Physik) | Predelay | Vorverzögerung | Frühe Reflexionen |

Begriffe, die mit Schall nichts zu tun haben:

• Hall-Effekt | Hallkonstante | Quanten-Hall-Effekt | Quantenphysik

Weblinks

• Wo liegt die Echo-Wahrnehmungsschwelle bei Stereo?

See also: Nachhall, Absorption, Akustischer Effekt, Diffus, Digital, Druck (Physik), Echo, Effektgerät, Effektgerät (Musik), Hall-Effekt