Messung der Nachhallzeit RT60

Ein zu hoher Nachhall beeinträchtigt die Sprachverständlichkeit. Dies kann z.B. dazu führen, dass Schüler ihre Lehrerin schlechter verstehen.

Religiöse Kultstätten haben hingegen oft einen langen Nachhall über mehrere Sekunden. Aus diesem Grund artikulieren die Prediger ihre Worte dort besonders deutlich und reden langsam, mit kleinen Pausen zwischen den Sätzen, um verstanden zu werden (ausserdem tönt bei dieser Sprechweise die Predigt etwas erhabener).

Konferenzzimmer stellen eine akustisch besonders anspruchsvolle Umgebung dar. Glatte Oberflächen wie Whiteboard, Glaswände und der obligatorische grosse Konferenztisch reflektieren den Schall besonders stark und erhöhen so die Nachhallzeit, was jedoch die Sprachverständlichkeit mindert.

Auf der anderen Seite würde z.B. in einem Konzertsaal ein zu kurzer Nachhall dem reichen, warmen Klang des Orchesters schaden.

In diesem Video zeigen wir, wie die Nachhallzeit RT60 mit dem Audio Analysator XL2, Dodekaeder-Lautsprecher DS3 und dem Leistungsverstärker PA3 gemessen wird. 

1. 1.
   Wählen Sie ‘RT60’ aus dem XL2 Hauptmenü
   
2. 2.
   Sobald es still ist im Raum, wählen Sie ‚SET‘
   
3. 3.
   Wählen Sie ‚EQ Pink‘ (entzerrtes Rosa Rauschen) auf dem PA3 und passen Sie den Schallpegel an (Gehörschutz tragen!)
   
4. 4.
   Drücken Sie ‚Start‘ auf dem XL2 und messen die Nachhallzeit
   
5. 5.
   Schalten Sie die Schallquelle dreimal ein/aus
   
6. 6.
   Drücken Sie ‚Stop‘ auf dem XL2
   
7. 7.
   Drucken Sie den Messbericht aus
   

Kurzanleitung zur RT60 Messung runterladen

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Weitere Aspekte der Nachhallzeit-Messung

Korrelation und Messunsicherheit

Die Berechnung der Nachhallzeit erfolgt mit der Methode der linearen Regression der kleinsten Quadrate. Vereinfacht gesagt bestimmt dieses Verfahren eine Gerade, welche die Messkurve optimal repräsentiert.

Der XL2 berechnet noch zwei weitere Werte, die Korrelation und die Messunsicherheit. Beide Parameter sind in der Norm definiert und charakterisieren die Präzision der Resultate.

• Die Korrelation gibt an, wie gut die lineare Regression mit der tatsächlichen Abklingkurve übereinstimmt. Je höher die Korrelation, desto besser die Übereinstimmung.
  Der Korrelationswert wird in Prozent angegeben: 100 % entsprechen einem perfekt linearen Abklingen, nachdem die Schallquelle abgeschaltet wurde. In der Praxis liegt aufgrund verschiedener Einflüsse die Korrelation typischerweise zwischen 80 % und 100 %.
• Die Messunsicherheit kommt daher, dass Rosa Rauschen ein Signal mit Zufallscharakter ist und unvermeidbare Fluktuationen aufweist. Sie berechnet sich aus der Nachhallzeit (je länger, desto tiefer ist die Messunsicherheit) und der Breite des individuellen Frequenzbandes (eine höhere Bandbreite reduziert die Messunsicherheit). Folglich haben tiefere Frequenzbänder typischerweise eine höhere Messunsicherheit.

  
  Für eine tiefe Messunsicherheit (d.h. eine höhere Messgenauigkeit) ist

  • T30 besser als T20
  • Octavband-Auflösung besser als Terzen
  • 5 Messzyklen besser als 3 (Hinweis: die Messung muss mindestens 3 Zyklen umfassen)

Wo soll ich das Messmikrofon aufstellen? Kritische Distanz D_c

Gemäss Norm muss eine RT60 Messung mehrere Zyklen beinhalten, bei denen die Schallquelle und das Mikrofon an wechselnden Orten positioniert sind. Darüber hinaus mindert die Ergebnismittelung Verfälschungen infolge von Resonanzen oder Auslöschungen.

Der Abstand des Messmikrofons zu reflektierenden Oberflächen (Wände, Türen, Fenster, Böden, Tische) muss mindestens 1 m betragen.

Ausserdem ist die folgende Formel zu beachten, die den Mindestabstand zwischen Mikrofon und Schallquelle für RT60 Messungen berechnet.

Dieser Abstand heisst „kritische Distanz“. Um der Formel ihren Schrecken zu nehmen, haben wir sie mit einem (hoffentlich) klärenden Beispiel ergänzt.

V = Raumvolumen [m³]
c = Schallgeschwindigkeit [m/s]
T = erwartete Nachhallzeit [s]

Beispiel: in einer kleinen Halle mit 10 mal 9 Metern Grundfläche und 5 m Höhe, einer erwarteten Nachhallzeit von 2 Sekunden und einer Raumtemperatur von 20°C beträgt der Mindestabstand zwischen Mikrofon und Schallquelle 1.6 Meter.

V = 10 * 9 * 5 = 450 m³
c = 342 m/s (Schallgeschwindigkeit bei 20℃)
T = 2 Sekunden

Kritische Distanz D_c = 2 *√ (450 / (342 * 2)) = 1.6 Meter

Soll ich die Terz- oder Oktavband-Auflösung wählen?

Der Akustik Analysator XL2 misst die Nachhallzeit in Oktavband-Auflösung, oder zusammen mit der Option „Erweitertes Akustikpaket“ auch in Terzband-Auflösung.

Für die meisten Anwendungen reicht diese Oktavband-Auflösung aus – es sei denn, die aktuellen Vorgaben fordern eine Terzband-Auflösung.

Soll ich mit T20 oder T30 messen?

Die Messung auf der Basis des T30 Wertes ist durchführbar, wenn z.B. die Schallquelle einen Pegel von 100 dB erreicht und der Hintergrund-Lärmpegel 55 dB nicht überschreitet.

In Wohnungen oder Büros liegt der Lärmpegel typischerweise zwischen 40 und 50 dB. Um ein Abklingen von 60 dB zu messen, bräuchte man eine Schallquelle mit einen um 75 dB höheren Pegel (60 dB Differenz + 5 dB für Triggern + 10 dB Reserve). Die Erzeugung eines derart hohen Breitband-Schallpegels von 125 dB ist jedoch technisch kaum mach- bzw. zumutbar.

In der Praxis wird daher lediglich die Zeit gemessen, die es braucht, bis der Schallpegel um 20 dB bzw. 30 dB abgeklungen ist. Sofern dies einigermassen linear geschieht, lässt sich aus dem Ergebnis das RT60 Ergebnis interpolieren.

 

• RT60(T20) = 3 * (Zeit für Abklingen um 20 dB)
• RT60(T30) = 2 * (Zeit für Abklingen um 30 dB)

 

Generell ist eine RT60 Messung besser, wenn sie auf dem T30 Wert basiert, da die Messunsicherheit gegenüber dem T20 Wert tiefer ist. Falls jedoch der Hintergrundlärm zu laut oder die Schallquelle nicht leistungsfähig genug ist, um die geforderte Differenz von 45 dB zu erreichen, dann ist die Wahl des T20 Wertes angezeigt.

Wie berechnet man einen RT60 Einzahlwert?

Durch Mittelung der Messewerte verschiedener Frequenzbänder lässt sich ein Einzahlwert für die Nachhallzeit RT60 berechnen.

Bei der Verwendung eines solchen RT60 Einzahlwerts sollten die ausgewählten Frequenzen mit erwähnt werden, da das Ergebnis sonst unvollständig ist.

Beispiel: Mittelung der gemessenen Nachhallzeiten in den zwei Oktavbändern 500 Hz und 1000 Hz für die Berechnung eines einzelnen RT60 Werts.

Frequenz f [Hz]	RT60 Oktavband [s]
63	0.90
125	0.87
250	0.76
500	0.67
1000	0.59
2000	0.56
4000	0.56
8000	0.51

(0.67 + 0.59) / 2 = 0.63

Das Ergebnis wird folgendermassen dargestellt: RT60_{[500Hz, 1000Hz]} = 0.63

Als Alternative können Sie z.B. die Einzelergebnisse aus den sechs Terzbändern von 400 Hz bis 1250 Hz mitteln.

Frequenz F [Hz]	RT60 Terzband [s]
50	0.29
63	0.25
80	0.31
100	0.20
125	0.22
160	0.21
200	0.27
250	0.22
315	0.41
400	0.34
500	0.36
630	0.25
800	0.22
1000	0.23
1250	0.22
1600	0.22
2000	0.25
2500	0.21
3150	0.20
4000	0.22
5000	0.22
6300	0.21
8000	0.23
10000	0.22

(0.34 + 0.36 + 0.25 + 0.22 + 0.23 + 0.22) / 6 = 0.27

Dieses Ergebnis wird wie folgt dargestellt: RT60_{[400Hz-1.25kHz]} = 0.27

Gemäss der Norm ISO 3382-1 sind die o.g. Ergebnisse mit T_30,mid oder T_20,mid zu bezeichnen, je nachdem ob das RT60 Messergebnis mit dem Dynamikbereich 20 dB oder 30 dB ermittelt wurde. Für die Wiederholbarkeit der Messung und die korrekte Protokollierung der Ergebnisse ist es notwendig, die erhaltenen Resultate immer zusammen mit den vollständigen Einzelergebnissen darzustellen, am besten in Tabellenform (s.o.) oder in einem Graphen.

Soll ich die Messung alleine durchführen?

Die Messprozedur mitsamt der Bedienung des Akustik Analysators lassen sich problemlos von einer einzelnen Person durchführen.

Auf der anderen Seite dürfen sich trotz des hohen Lärmpegels auch weitere Hilfskräfte im Raum aufhalten, z.B. um den Dodekaeder-Lautsprecher in verschiedene Positionen zu bringen.

Während der Messung müssen alle Anwesenden einen Gehörschutz tragen. Ausserdem sollen sie sich still verhalten und nicht zu nahe beim Mikrofon stehen.

Alle Personen, die sich während der Messung im Raum aufhalten, absorbieren Schallenergie und beeinflussen damit das RT60 Ergebnis. Daher ist ihre Anzahl zu protokollieren.

Technische Spezifikationen RT60

Der Akustik-Analysator XL2,

• Konform mit ISO 3382 und ASTM E2235
• 1/1 Oktavbandauflösung von 63 Hz - 8 kHz basierend auf T20 und T30
• Optional: Terzbandauflösung von 50 Hz - 10 kHz basierend auf T20 und T30
• Messbereich: 10 ms - 30 Sekunden
• Minimale RT60 (typisch)
  • < 100 Hz: 0,3 Sekunden 
  • 100 - 200 Hz: 0,2 Sekunden
  • > 200 Hz: 0,1 Sekunden
• Messung mit Schröder-Rückwärtsintegration
• Testsignal: Impulsschallquelle oder ein getaktetes Rosa Rauschen erzeugt von MR-PRO, MR2 oder der beigelegten NTi Audio Test CD

Wie der XL2 die Nachhallzeit RT60 misst

Der Akustik-Analysator XL2 misst autonom die Nachhallzeit RT60, indem er

• ein Abklingen des Schallpegels um 5 dB erkennt; dies zeigt an, dass die Schallquelle abgeschaltet wurde, und löst die Messung des weiteren Abklingens durch den XL2 aus,
• die Zeit für einen Pegelabfall um 20 bzw. 30 dB bestimmt (je nach Wahl),
• die aufgenommene Zerfallskurve linearisiert
• das RT60 Ergebnis berechnet:
  RT60(T20) = 3 * (20 dB Abklingdauer) oder
  RT60(T30) = 2 * (30 dB Abklingdauer)

Der Akustik-Analysator XL2 speichert alle Messwerte in Textformat (txt-Datei) für die Dokumentation und weiterführende Analysen auf der SD-Karte ab. Die Dateien können mit einem Texteditor geöffnet werden, z.B. Notepad oder Wordpad, oder direkt in MS Excel importiert werden.

Die Norm ISO 3382-1 definiert die Messung der Nachhallzeit RT60 für Aufführungsräume, die Norm ISO 3382-2 für normale Räume, und die Normen ISO 3382-3 bzw. ASTM E2235 für Grossraumbüros.

Die untenstehende Tabelle listet empfohlene Nachhallzeiten für verschiedene Räume auf:

Hier zeigen wir, wie Sie die Nachhallzeit durch Klatschen abschätzen können.

Normalerweise lässt sich die Nachhallzeit durch schallabsorbierende Flächen reduzieren. Als schallabsorbierende Materialien eignen sich z.B. dicke Teppiche, Vorhänge, gepolsterte Sitzmöbel oder spezielle Paneele. Darüber hinaus dämpfen Personen, die sich im Raum aufhalten die Nachhallzeit und reduzieren damit des RT60 Ergebnis gegenüber dem leeren Raum.

Erfahren Sie mehr über Optionen zur Schalldämmung.

Wenn Sie ein weitergehendes Interesse an der Nachhallzeit haben, finden Sie hier einige Links zu diesem Themenkomplex.