Direktschall und Diffusfeld

Direktschall ist der Anteil, der auf kürzestem Weg von der Quelle zum Ohr läuft — als Erstes da, aus klarer Richtung, mit der Entfernung schnell leiser. Das Diffusfeld ist das, was nach vielen Reflexionen von diesem Schall übrig bleibt: ein Gemisch aus allen Richtungen, im Idealfall überall im Raum gleich laut und ohne erkennbare Herkunft.

Ausführliche Erklärung

Beide Anteile stammen aus derselben Quelle und derselben Energie, aber sie verhalten sich gegensätzlich. Der Direktschall folgt dem Abstandsgesetz und verliert im Freifeld rund 6 dB je Abstandsverdopplung. Das Diffusfeld speist sich aus der gesamten abgegebenen Leistung und ist, sobald es sich ausgebildet hat, praktisch abstandsunabhängig. Beide Kurven schneiden sich genau einmal, und dieser Schnittpunkt ist der Hallradius.

Daraus folgt eine Beziehung, die man sich merken kann, weil sie so einfach ist: Das Verhältnis der beiden Anteile hängt nur davon ab, wo Du relativ zum Hallradius sitzt. Auf dem Hallradius selbst sind beide gleich laut, beim doppelten Abstand liegt der Direktschall 6 dB darunter, beim vierfachen 12 dB — und dann sind von der Energie, die am Platz ankommt, keine 6 % mehr Direktschall. Genau das ist die Lage auf einem üblichen Sofaplatz, denn der Hallradius eines Wohnraums liegt bei unter einem Meter. Die Gleichung dazu und die Umrechnung des Dezibelwerts in einen Energieanteil stehen auf der Formelseite zum Direktschall-Diffusfeld-Verhältnis.

Drei Stellschrauben verändern diesen Wert, und sie sind unterschiedlich stark. Der Abstand geht direkt in die Rechnung ein und ist deshalb die einzige Maßnahme, die ohne neues Gerät und ohne Umbau zu haben ist — der Nahfeldplatz im Studio wendet genau das konsequent an. Raumdämpfung wirkt schwächer, als die meisten erwarten: Sie kürzt die Nachhallzeit, und die steht beim Hallradius unter einer Wurzel im Nenner, sodass eine Halbierung nur den Faktor 1,41 bringt. Am weitesten kommt man mit der Bündelung der Quelle. Sie hebt den Direktschall auf der Achse an, ohne das Diffusfeld mitzuheben, denn dieses speist sich aus der gesamten abgestrahlten Leistung und ändert sich nicht, wenn dieselbe Leistung nur anders verteilt wird. Was die drei in Zahlen leisten und wo jede von ihnen an eine Grenze stößt, rechnet die Formelseite durch.

Nun die Einschränkung, die das saubere Zweierbild aufweicht. Zwischen dem Direktschall und dem ausgebildeten Diffusfeld liegen die frühen Reflexionen — einzelne, noch kräftige Rückwürfe über Seitenwand, Decke und Boden, die in den ersten Millisekunden eintreffen. Sie gehören weder zum einen noch zum anderen. Beim Ortungseindruck schlägt das Gehör sie weitgehend dem Direktschall zu, weil die erste Wellenfront die Richtung festlegt; die Klangfarbe verändern sie durchaus. Ein D/R-Wert allein sagt deshalb nicht, wie ein Raum klingt. Er sagt, wie viel Raumanteil dabei ist — nicht, ob dieser Anteil aus nützlichen frühen Reflexionen oder aus diffusem Nachhall besteht.

Und eine harte Grenze gehört dazu: Ein Diffusfeld entsteht überhaupt erst, wenn genügend Moden überlappen. Unterhalb der Schroeder-Frequenz gibt es keins — dort wirken einzelne Raummoden mit eigener Frequenz, eigenem Ort und eigener Abklingzeit. Im Bass ist die Aufteilung in Direktschall und Diffusfeld also nicht bloß ungenau, sie beschreibt den Raum gar nicht. Was dort stattdessen gilt, steht bei den Raummoden.

Häufiges Missverständnis

„Der Raum ist hallig, also ist die Nachhallzeit zu lang." Das ist die verbreitete Erzählung, und sie greift daneben. Was am Hörplatz als hallig ankommt, ist das Pegelverhältnis der beiden Anteile, nicht die Dauer des Abklingens. Zwei Räume mit identischer Nachhallzeit klingen sehr verschieden, wenn in dem einen der Hörplatz drei Meter entfernt steht und in dem anderen anderthalb — oder wenn der eine mit einem breit abstrahlenden System bespielt wird und der andere mit einem Hornsystem. Die Nachhallzeit ist eine Eigenschaft des Raums, das D/R-Verhältnis eine Eigenschaft der Situation aus Raum, Quelle und Sitzposition.

In die Gegenrichtung geht der zweite Fehlschluss: „Dann dämpfe ich den Raum, bis es trocken ist." Absorption senkt tatsächlich das Diffusfeld — nur eben mit dem oben genannten Wurzelverhalten, und sie senkt es über alle Richtungen gleichmäßig. Ein Raum, der auf diesem Weg trocken gemacht wurde, verliert die späten Anteile, die ihn räumlich wirken lassen, bevor das D/R-Verhältnis wirklich gut wird. Deshalb steht in der Planung fast nie Dämpfung allein, sondern die Kombination aus Sitzabstand, Abstrahlverhalten und gezielt gesetzter Absorption.

Nicht zu verwechseln mit

• Diffusion: Das ist das Streuen von Schall an einer Oberfläche — eine Eigenschaft von Wand, Decke oder Diffusor, messbar als Streu- und Diffusionsgrad. Das Diffusfeld dagegen ist ein Zustand des Schallfelds im Raum. Die beiden hängen zusammen, sind aber nicht dasselbe: Ein Raum kann ein gut ausgebildetes Diffusfeld haben, ohne einen einzigen Diffusor zu enthalten, denn dafür sorgt die schiere Zahl der Reflexionen. Diffusoren machen dieses Feld gleichmäßiger und entschärfen einzelne Rückwürfe — sie erzeugen es nicht.
• Klarheitsmaß C50 und C80: Diese Größen teilen die Energie nach Zeit auf — früh gegen spät, mit der Grenze bei 50 oder 80 ms. Die frühen Reflexionen zählen dort zum nützlichen Anteil. Das D/R-Verhältnis teilt anders, nämlich nach Weg. Beide Zahlen können im selben Raum in verschiedene Richtungen zeigen.
• Hallradius: ein Abstand in Metern, an dem das Verhältnis gerade 0 dB beträgt. Das D/R-Verhältnis ist der Wert an Deinem Platz.
• Nachhallzeit: die Dauer, in der das Diffusfeld abklingt. Sie sagt nichts darüber, wie groß sein Anteil am Hörplatz ist.

In der Planung

Ein Kunde beschreibt seine Anlage im großen, offenen Wohnraum als „räumlich schön, aber unpräzise" und fragt nach Lautsprechern mit besserer Auflösung. Die Messung zeigt eine unauffällige Nachhallzeit — für diesen Raumtyp sogar einen ordentlichen Wert. Trotzdem stimmt seine Beschreibung, denn bei vier Metern Hörabstand und einem breit abstrahlenden System liegt sein D/R-Verhältnis tief im Minus.

Am Anfang steht deshalb eine Zielgröße: Wie viel Direktschall soll am Platz ankommen? Die Verfahrenswahl folgt daraus — Sitzposition nach vorn, ein stärker bündelndes System, Absorption an den Erstreflexionspunkten oder eine Kombination daraus. Und erst wenn feststeht, welches Abstrahlverhalten gebraucht wird, ist die Frage nach dem Gerät überhaupt beantwortbar. Der Lautsprecher mit der besseren Auflösung im Prospekt löst dieses Problem nicht, wenn er genauso breit abstrahlt wie der vorhandene.

Zu beachten bleibt, dass diese Betrachtung über Frequenzen mittelt. Reale Lautsprecher bündeln nach oben hin zunehmend, das D/R-Verhältnis ist im Hochton also fast immer günstiger als in den Mitten — genau dort, wo die Ortung sitzt, ist es am schlechtesten. Wer belastbare Zahlen braucht, misst sie; die Rechnung liefert die Größenordnung für die Planung.

Verknüpfte Inhalte

Wo der Schnittpunkt beider Anteile liegt und wie er sich berechnet, steht beim Hallradius; wie sich das Verhältnis an einem konkreten Platz beziffern lässt, rechnet die Formelseite zum Direktschall-Diffusfeld-Verhältnis vor. Woher die 6-dB-Regel kommt und wo sie endet, steht bei der Freifeld-Formelseite. Das Bündelungsmaß beschreibt den stärksten Hebel auf das Verhältnis, die Schroeder-Frequenz die untere Grenze, ab der es überhaupt gilt. Warum frühe Reflexionen die Richtung nicht verschieben, klärt das Gesetz der ersten Wellenfront; was ein hoher Direktschallanteil für Verständlichkeit bedeutet, der Eintrag zur Sprachverständlichkeit. Die Abgrenzung zur Diffusion als Oberflächeneigenschaft steht oben und wird dort vertieft.

Quellen

Die Aufteilung des Schallfelds in Direktschall und diffusen Anteil, die Bedingungen für Diffusität und der Zusammenhang mit dem Hallradius folgen der Standardliteratur zur Raumakustik; die Einordnung der frühen Reflexionen als eigene, perzeptiv anders wirkende Gruppe folgt Toole.