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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

⋅⋅⋅

=

4

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Raumakustik: Basisformen

Rechteckig: zerstreuend Konkav: konzentrierend

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Kuppel vs. Quader

37 m

5

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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

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Akustik und Sprachverständlichkeitin Kirchen und Konzertsälen - Ende

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