Einsatz einer akustischen Kamera in der Bauphysik

16.06.2023

 

Da Architekten bestrebt sind, Räume zu schaffen, die nicht nur optisch, sondern auch akustisch ansprechend sind, ist der Einsatz von Technologie zu einem integralen Bestandteil des Planungsprozesses geworden. Eine solche Technologie, die in den letzten Jahren an Popularität gewonnen hat, ist die akustische Kamera, ein Gerät, das Architekten und Akustikern helfen kann, Schallquellen in einem Raum zu identifizieren und zu analysieren.

In diesem Artikel erhalten Sie eine Einführung in die Welt der Bau- und Raumakustik, erfahren, wie akustische Kameras funktionieren, und erfahren, wie sie in der Praxis eingesetzt werden.

 

 

Bauakustik verstehen

Unter Bauakustik versteht man die Untersuchung des Verhaltens von Schall in Innen- und Außenräumen, einschließlich der Art und Weise, wie Schall erzeugt, übertragen und empfangen wird. Ziel der Bauakustik ist es, Räume zu schaffen, die akustisch angenehm und funktional sind, sei es durch die Reduzierung des Lärmpegels in Büroumgebungen oder durch die Optimierung der Akustik in Konzertsälen, um das Hörerlebnis zu verbessern.

Die Bauakustik ist ein komplexes Gebiet, das ein tiefes Verständnis der Physik des Schalls erfordert. Schallwellen können sich auf unvorhersehbare Weise verhalten, an Wänden und Oberflächen abprallen und durch Umgebungsfaktoren wie Temperatur und Feuchtigkeit verzerrt werden. Akustikingenieure müssen all diese Faktoren bei der Gestaltung eines Raums berücksichtigen, um sicherzustellen, dass er die gewünschten akustischen Ziele erfüllt.

 

Die Bedeutung der akustischen Gestaltung in der Architektur

Das optische Erscheinungsbild eines Gebäudes ist zweifellos von entscheidender Bedeutung, doch die akustische Gestaltung ist ebenso wichtig. Eine schlechte akustische Gestaltung kann zu einer Reihe von Problemen führen, z. B. zu Problemen bei der Sprachverständlichkeit, zu hohen Hintergrundgeräuschpegeln und zu schlechter Musikqualität. Im Gegensatz dazu kann eine gute akustische Gestaltung Räume schaffen, die sowohl ästhetisch als auch akustisch ansprechend sind und das Gesamterlebnis der Nutzer verbessern.

Ein Beispiel für die Bedeutung der akustischen Gestaltung ist der Bau von Aufnahmestudios. Diese Räume müssen so gestaltet sein, dass Außengeräusche und Vibrationen minimiert werden und eine optimale Akustik für die Aufnahme und Abmischung von Musik gewährleistet ist. Ohne eine angemessene akustische Gestaltung könnte ein Aufnahmestudio minderwertige Aufnahmen produzieren, die den Standards der Musikindustrie nicht entsprechen.

 

Akustische Schlüsselkonzepte und Terminologie

Bevor Sie sich mit dem Einsatz von akustischen Kameras in der Bauakustik befassen, sollten Sie einige der wichtigsten Konzepte und Begriffe verstehen. So sind beispielsweise Schallwellen, Frequenz und Amplitude wichtige Begriffe der Akustik, die sich darauf auswirken können, wie wir Schall in einer bestimmten Umgebung wahrnehmen. Wenn Sie diese Konzepte verstehen,können Sie besser einschätzen, wie akustische Kameras funktionieren und was sie leisten können.

Ein weiteres wichtiges Konzept in der Bauakustik ist die Nachhallzeit. Damit ist die Zeit gemeint, die der Schall braucht, um in einem bestimmten Raum abzuklingen. Eine längere Nachhallzeit kann in bestimmten Umgebungen, wie z. B. in Konzertsälen, wünschenswert sein, da sie die Fülle und Tiefe der Musik verstärken kann. In anderen Räumen, wie z. B. Klassenzimmern oder Konferenzräumen, kann eine kürzere Nachhallzeit besser geeignet sein, um die Sprachverständlichkeit zu gewährleisten.

 

Einführung in akustische Kameras

Eine akustische Kamera ist ein Gerät, das mehrere Mikrofone zur Identifizierung und Visualisierung von Schallquellen in einer bestimmten Umgebung verwendet. Diese Mikrofone sind in der Regel auf einer Kreisbahn angeordnet, so dass der Benutzer eine visuelle „Karte“ des Schalls in einem Raum oder einer Fläche erstellen kann. Die daraus resultierenden Bilder können Architekten und Akustikern dabei helfen, besser zu verstehen, wie sich der Schall in einer bestimmten Umgebung verhält, und Bereiche zu identifizieren, die verbessert werden müssen.

Akustische Kameras sind in den letzten Jahren immer beliebter geworden, da Architekten und Akustiker versuchen, optimale akustische Umgebungen für eine Vielzahl von Räumen zu schaffen. Von Konzertsälen und Aufnahmestudios bis hin zu Klassenzimmern und Büroräumen haben sich Akustikkameras als wertvolles Hilfsmittel erwiesen, um zu verstehen, wie Schall mit verschiedenen Umgebungen interagiert.

 

So funktionieren akustische Kameras

Akustische Kameras messen die Zeitdifferenz zwischen dem Auftreffen der Schallwellen auf die einzelnen Mikrofone des Arrays. Anhand dieser Informationen wird dann die Position der Schallquelle im Raum berechnet. Moderne akustische Kameras können Tausende von Messungen pro Sekunde erfassen und ermöglichen so eine detaillierte Visualisierung des Schalls in einem Raum.

Einer der Hauptvorteile akustischer Kameras ist ihre Fähigkeit, detaillierte und leicht verständliche Visualisierungen des Schalls zu erstellen. Durch die visuelle Darstellung des Schalls in einem Raum können Architekten und Akustiker schnell Bereiche identifizieren, die verbessert werden müssen, und fundierte Entscheidungen zur Optimierung der akustischen Umgebung treffen.

 

Vorteile und Grenzen von Akustikkameras

Akustische Kameras bieten gegenüber herkömmlichen akustischen Messverfahren mehrere bedeutende Vorteile. Sie ermöglichen es dem Benutzer, den Schall mit noch nie dagewesener Detailgenauigkeit zu visualisieren und eine visuelle Darstellung des Schalls zu erstellen, die leicht zu verstehen ist. Dadurch lassen sich verbesserungsbedürftige Bereiche leichter identifizieren und fundierte Entscheidungen zur Optimierung der akustischen Umgebung treffen.

Doch wie alle Technologien haben auch akustische Kameras ihre Grenzen. So können sie beispielsweise keinen Einblick in das subjektive Klangerlebnis oder die emotionale Reaktion der Nutzer geben. Außerdem erfordern sie einen erheblichen Aufwand an Datenverarbeitung und technischem Fachwissen, um effektiv eingesetzt werden zu können.

Trotz dieser Einschränkungen bleiben akustische Kameras ein wertvolles Werkzeug für Architekten und Akustiker, die akustisch optimale Räume schaffen wollen. Mit ihrer Fähigkeit, detaillierte Visualisierungen des Schalls zu erstellen und verbesserungsbedürftige Bereiche zu identifizieren, sind akustische Kameras zu einem unverzichtbaren Werkzeug für die Optimierung der akustischen Umgebung einer Vielzahl von Räumen geworden.

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Lesen Sie in unserem Artikel über Coherence Scanning Holography, wie wir die Einschränkungen herkömmlicher Beamforming-Kameras mit einer neuen Technologie und einem neuen Algorithmus überwinden.

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Anwendungen von Akustikkameras in der Bauakustik

Akustische Kameras haben den Bereich der Bauakustik revolutioniert und bieten Planern ein leistungsstarkes Werkzeug zur Analyse und Optimierung akustischer Umgebungen. Werfen wir einen genaueren Blick auf einige der wichtigsten Anwendungen akustischer Kameras in diesem Bereich.

 

Identifizieren und analysieren von Schallquellen

Eine der wichtigsten Anwendungen von akustischen Kameras in der Bauakustik ist die Identifizierung und Analyse von Schallquellen in einem bestimmten Raum. Durch die Visualisierung des Schalls können akustische Kameras den Planern dabei helfen, Bereiche zu lokalisieren, in denen der Schall auf problematische Weise reflektiert wird oder nachhallt. Mit einer akustischen Kamera kann beispielsweise die Quelle unerwünschter Geräusche in einem Gebäude identifiziert werden, wie z. B. HLK-Geräte oder der Verkehr im Freien. Diese Erkenntnisse können dann genutzt werden, um architektonische Merkmale wie Wand- und Deckenmaterial oder die Platzierung von Lautsprechern und Mikrofonen zu ändern.

Akustische Kameras können nicht nur unerwünschte Lärmquellen identifizieren, sondern auch den von bestimmten Quellen wie Musikinstrumenten oder Lautsprechern erzeugten Schall analysieren. Dies kann den Planern helfen, die Platzierung und Konfiguration dieser Quellen zu optimieren, um die gewünschte akustische Umgebung zu schaffen.

 

Beurteilung von Raumakustik und Nachhall

Die Qualität der Raumakustik kann die Wahrnehmung eines Raums erheblich beeinflussen. Ein Raum mit übermäßigem Nachhall kann beispielsweise dazu führen, dass Sprache schwer zu verstehen ist und Musik matschig klingt. Mit Hilfe von Akustikkameras kann die Qualität der Akustik in einem Raum beurteilt werden, so dass Architekten das Design ändern können, um eine optimalere akustische Umgebung zu schaffen.

Akustische Kameras können auch eingesetzt werden, um die räumliche Verteilung des Schalls in einem Raum zu analysieren, was Aufschluss darüber gibt, wie der Schall reflektiert wird und mit verschiedenen Oberflächen interagiert. Diese Informationen können genutzt werden, um die Platzierung von schallabsorbierenden Materialien und anderen akustischen Maßnahmen zu optimieren.

 

Bewertung von Schalldämmung und Schallübertragung

Ein weiterer wichtiger Faktor in der Bauakustik ist die Schalldämmung und -übertragung. Akustikkameras können Architekten dabei helfen, zu verstehen, wie der Schall von einem Raum in einen anderen übertragen wird, und Bereiche zu identifizieren, die zusätzliche Abdichtung oder andere akustische Maßnahmen erfordern. Mit einer Akustikkamera können beispielsweise Bereiche identifiziert werden, in denen Schall aus einem Aufnahmestudio in angrenzende Räume entweicht, so dass die Planer eine zusätzliche Schalldämmung anbringen können, um diese Leckagen zu verhindern.

Diese Informationen können auch genutzt werden, um akustisch besser isolierte Räume zu schaffen, die Lärmbelästigung zu reduzieren und eine angenehmere Umgebung für die Nutzer zu schaffen. Mit Hilfe von Akustikkameras lässt sich die Wirksamkeit verschiedener Dämm- und Schallschutzmaterialien bewerten, so dass die Planer die besten Materialien für eine bestimmte Anwendung auswählen können.

 

Schlussfolgerung

Akustische Kameras sind ein leistungsfähiges Werkzeug für Bauingenieure und Architekten, die im Bereich der Bauakustik arbeiten. Sie bieten Einblicke in Schallquellen, Raumakustik, Schalldämmung und -übertragung. Durch den Einsatz von Akustikkameras zur Optimierung akustischer Umgebungen können Räume geschaffen werden, die für die Nutzer komfortabler, funktionaler und angenehmer sind.

 

Fallstudien: Einsatz von akustischen Kameras in der Praxis

Akustikkameras haben die Herangehensweise von Architekten und Ingenieuren an die Akustikplanung revolutioniert. Durch die visuelle Darstellung von Schallwellen ermöglichen diese Kameras den Designern, Bereiche zu identifizieren, in denen Schall reflektiert, absorbiert oder übertragen wird, und dann das Design zu ändern, um die Akustik zu verbessern.

Hier sind drei Beispiele für den Einsatz von akustischen Kameras in der Bauakustik.

 

Akustische Optimierung einer Konzerthalle

Im Jahr 2013 wurde die Boettcher Concert Hall in Denver einer umfassenden akustischen Optimierung unterzogen. Das Design des Saals mit seinen vielen harten Oberflächen und scharfen Winkeln führte zu übermäßigem Nachhall, so dass sich Musiker nicht hörten und das Publikum untereinander sich nur schwer unterhalten konnte. Um dieses Problem zu lösen, wurde eine akustische Kamera eingesetzt, um Bereiche zu identifizieren, in denen der Schall von architektonischen Merkmalen wie den Wänden, der Decke und der Bühne reflektiert wurde. Die von der Kamera gesammelten Daten wurden dann verwendet, um das Design des Saals zu ändern und einen akustisch optimalen Raum für Musiker und Publikum zu schaffen.

Die Ergebnisse des Projekts waren beeindruckend. Die Musiker berichteten, dass sie sich gegenseitig besser hören konnten, und die Zuhörer berichteten, dass der Klang klarer und ausgewogener war. Der Boettcher-Konzertsaal wurde zu einem Modell für andere Konzertsäle in der ganzen Welt.

 

Verbesserung der Akustik im Klassenzimmer

Klassenzimmer können akustische Herausforderungen darstellen, die es den Schülern erschweren, die Lehrer zu hören und zu verstehen. Im Jahr 2017 wurde die Akustik in einer Grundschule in Colorado mit einer akustischen Kamera untersucht. Mit der Kamera wurden Bereiche identifiziert, in denen der Schall von Wänden und anderen architektonischen Merkmalen reflektiert wurde, was zu übermäßig hohen Lärmpegeln führte. Diese Informationen wurden dann genutzt, um das Klassenzimmer so umzugestalten, dass eine akustisch angenehmere Umgebung für Schüler und Lehrer geschaffen wurde.

Die Änderungen umfassten die Anbringung von Akustikpaneelen an den Wänden und Decken, die Verwendung schallabsorbierender Materialien auf den Böden und die Verlegung des Lehrerpults, um den Abstand zwischen Lehrer und Schülern zu verringern. Das Ergebnis war eine deutliche Verbesserung der Klangqualität im Klassenzimmer, was zu einem besseren Engagement der Schüler und besseren schulischen Leistungen führte.

 

Lärmreduzierung in Großraumbüros

Großraumbüros können eine akustische Herausforderung darstellen, da Gespräche und andere Geräusche die Mitarbeiter leicht stören können. Im Jahr 2018 wurde eine akustische Kamera eingesetzt, um die Akustik in einem Großraumbüro eines britischen Ingenieurbüros zu beurteilen. Mit der Kamera wurden Bereiche identifiziert, in denen der Schall von architektonischen Elementen reflektiert wurde, was zu übermäßigen Lärmpegeln führte. Diese Informationen wurden dann genutzt, um das Designdes Büros zu ändern und einen akustisch angenehmeren Raum für die Mitarbeiter zu schaffen.

Die Änderungen umfassten die Anbringung von schallabsorbierenden Paneelen an den Wänden und Decken, die Verwendung von schalldämpfenden Materialien auf den Böden und die Einrichtung von Ruhezonen für Mitarbeiter, die sich konzentrieren müssen. Das Ergebnis war eine deutliche Verringerung des Lärmpegels, was zu einer höheren Produktivität und Arbeitszufriedenheit der Mitarbeiter führte.

Akustische Kameras sind zu einem unverzichtbaren Werkzeug im Bereich der Bauakustik geworden. Indem sie den Planern eine visuelle Darstellung der Schallwellen liefern, ermöglichen sie es ihnen, akustische Probleme zu erkennen und zu lösen, was zu komfortableren und funktionelleren Räumen für Menschen zum Leben, Arbeiten und Spielen führt.

 

Schlussfolgerung

Wie dieser Artikel gezeigt hat, bieten Akustikkameras Architekten und Akustikern ein leistungsfähiges Werkzeug, um akustisch optimierte Räume zu schaffen. Durch die Visualisierung des Schalls und die Identifizierung von Bereichen, die verändert werden müssen, können Akustikkameras Architekten helfen, Räume zu schaffen, die sowohl ästhetisch als auch akustisch ansprechend sind. Auch wenn beim Einsatz von Akustikkameras gewisse Grenzen vorhanden sind, ist ihr Potenzial nach wie vor beträchtlich, und sie werden zweifellos weiterhin eine wichtige Rolle in der Welt der Bauphysik spielen.