Hallradius

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Der Hallradius r_H ist in der Akustik in einem geschlossenem Raum diejenige Entfernung von der Schallquelle Q, bei dem der Direktschallpegel L_D gleich dem Raumschallpegel L_R im statistischen Schallfeld ist. Dieses ist ein "unsichtbarer" und theoretischer Wert, der bei der Tonaufnahme mehr oder weniger Beachtung findet.

[Bearbeiten] Einführung

Wenn in einem geschlossenen Raum, z.B. einer Kirche, ein Redner spricht, dann wird die Sprache immer wieder an Boden, Wänden und Decke reflektiert, bis sie nach einigen Sekunden abgeklungen ist. Siehe Nachhall. Dadurch ist der ganze Raum erfüllt von einem sogenannten "Schallfeld", das heißt an jedem Punkt im Raum addieren sich die Amplituden von allen möglichen Reflexionen, z. B. die 3. Reflexion eines Lautes, der vor 20 Millisekunden gesprochen wurde, vielleicht die 10. Reflexion eines 100 Millisekunden alten Lautes, usw.
Dieses Raumschallfeld ist quasi statisch und an jedem Ort der Kirche ungefähr gleich laut, da die Reflexionen von allen Seiten kommen. Man unterscheidet Direktfeld (Freifeld) vom Raumfeld (Diffusfeld).
Der Direktschall vom Redner, also der Schall, der den Hörer ohne Reflexion direkt erreicht, ist umso lauter, je näher der Hörer am Redner ist. Für die Schalldruckabnahme gilt hier das Entfernungsgesetz (distance law) für lineare Schallfeldgrößen, das für den Schalldruck das 1/r-Gesetz ist. Ganz in seiner Nähe ist der Redner gut zu verstehen und der Nachhall ist kaum wahrnehmbar. Weiter entfernt wird diese Stimme immer mehr im Nachhall untergehen. Dazwischen gibt es einen Abstand (eine Entfernung), bei dem der Raumschall R (frühe Reflexionen und Nachhall) gleiche Amplitude hat, wie der Direktschall D. Genau dieses ist der Hallradius, der manchmal auch unrichtig mit Hallabstand bezeichnet wird.

[Bearbeiten] Akustische Betrachtung

Der Hallradius r_H ist also ein bestimmter theoretischer Abstand oder eine Entfernung zwischen Schallquelle und Mikrofon, bei dem der Direktschall D in einem Raum und der Raumschall R (Diffus-Schall) gleich groß sind. Das heißt, das Verhältnis von D/R ist genau 1.
Die akustische Summe der beiden Schallpegel (genauer: Schalldruckpegel, siehe SPL = Sound Pressure Level) ist an dieser Stelle wegen der inkohärenten Addition von D-Schall und R-Schall 3 dB größer, als jeder der beiden Anteile allein.

Bestimmungsgleichung für den Hallradius r_H in m ist:

$r_{H} = 0,057 \cdot \sqrt \frac{V \cdot \gamma_{Q} \cdot \gamma_M}{T_{60}}$

Dabei ist der Bündelungsgrad γ_Q und γ_M dimensionslos.
Bündelungsgrad der Schallquelle ist γ_Q (Für Kugel-Charakteristik: γ_Q = 1)
Bündelungsgrad des Mikrofons ist γ_M (Für Kugel-Charakteristik: γ_M = 1, für Nieren- oder Achter-Charakteristik: γ_M = 3 und für Hyperniere: γ_M = 4)
Das Volumen (Rauminhalt) des eingeschlossenen Raums ist V in m³
Die Nachhallzeit für 60 dB Schalldruck-Pegeldämpfung (SPL) ist T₆₀ in Sekunden.

[Bearbeiten] Praktische Bedeutung

Im Freien ist das Volumen unendlich und die Nachhallzeit Null; somit ist der Hallradius unendlich, das bedeutet im Freien gibt es keinen Hallradius. Ein typischer Wert für den Hallradius in einem halligen Raum, z. B. einer Kirche, liegt je nach der Größe des Raumvolumens, der Nachhallzeit und der Richtwirkung des Mikrofons z. B. um 2 Meter.
Das bedeutet am Beispiel der Kirche: Je näher sich ein Mikrofon im Direktfeld an einer Schallquelle befindet, umso lauter ist der aufgenommene Pegel. Ist das Mikrofon jedoch weiter als 2 m von der Schallquelle entfernt, dann überwiegt das Raumfeldsignal und das gesamte Tonsignal wird unklar und verschwommen aufgenommen. Darum heißt auch ein Merksatz der Aufnahmetechnik: Mikrofone haben immer innerhalb des Hallradius' zu stehen.

Merksatz: Im Raumfeld (Diffusfeld) verliert die Richtcharakteristik eines Mikrofons ihre Wirkung.

Man kann aus dem Mikrofonsignal jenseits des Hallradius nicht mehr das Direktsignal "heraushören", wenn man es um seine Achse dreht. Anders verhält sich dagegen das menschliche binaurale Hören. Wir können noch weit außerhalb des Hallradius die Richtung der Schallquelle bestimmen.

Wozu ist der Hallradius in der Praxis nutze? Mit Hilfe des Hallradius kann überschlagsmäßig also ohne Berücksichtigung der Frequenzabhängigkeit berechnet werden, bei welchem Abstand von der Schallquelle der Raumschall R den Direktschall D überwiegt. Dieses Wissen ist für die grobe Bestimmung des optimalen Aufstellungsortes (Mikrofonierung) für die bei der Aufnahme verwendeten Mikrofone nützlich.