Verteilbeschallung im Garten

Im Freien gibt es keinen Raum, der Schall zurückgibt. Jeder Meter Entfernung kostet Pegel, und zwar rund 6 dB bei jeder Verdopplung. Wer eine Gartenfläche von einem einzigen Punkt aus beschallen will, muss diesen Verlust am Gerät ausgleichen — und erzeugt damit vorn genau so viel Überschuss, wie hinten fehlt. Verteilbeschallung dreht die Aufgabe um: Statt den Pegel zu erhöhen, wird der Weg zum Ohr überall kurz gehalten. Daraus folgt alles Weitere — die Zahl der Lautsprecher, ihr Abstand, der Schnitt der Zonen und die Frage, ob Stereo im Garten noch eine Bedeutung hat.

Was zwei laute Quellen kosten

Die Rechnung lässt sich mit dem Abstandsgesetz vollständig durchführen. Wie es zustande kommt und wie damit gerechnet wird, steht auf der Formelseite zum Pegelabfall im Freifeld; hier zählt nur das Ergebnis.

Angenommen, am entferntesten Aufenthaltsort sollen 70 dB ankommen — eine Lautstärke, bei der eine Unterhaltung noch mühelos funktioniert. Dieser Ort liegt 20 Meter von der Hauswand entfernt, an der ein Lautsprecherpaar hängt.

• Damit in 20 Metern 70 dB ankommen, muss das Paar in einem Meter Abstand rund 96 dB erzeugen.
• Die Grundstücksgrenze liegt 35 Meter von der Hauswand entfernt. Dort kommen von diesen 96 dB noch rund 65 dB an.
• Und der Sitzplatz auf der Terrasse, 5 Meter vom Paar entfernt, liegt bei rund 82 dB. Das ist deutlich lauter als gewollt.

Jetzt dieselbe Fläche mit sechs Satelliten, so verteilt, dass kein Aufenthaltsort weiter als 4 Meter vom nächsten Satelliten entfernt ist — und keiner näher als 2 Meter, weil die Positionen an den Rand der Aufenthaltsflächen rücken und nicht mitten hinein.

• Jeder Satellit muss dafür in einem Meter Abstand nur noch rund 82 dB erzeugen.
• An der Grundstücksgrenze, im Mittel 30 Meter entfernt, liefert jeder einzelne rund 53 dB. Sechs gleich laute Quellen addieren sich energetisch, also mit rund 8 dB Zuschlag: zusammen rund 60 dB.
• Zwischen diesen 2 und 4 Metern liegt der Faktor zwei, über die Fläche schwankt der Pegel also um rund 6 dB. Beim Paar waren es zwischen 5 und 20 Metern der Faktor vier und damit 12 dB.

Zwei Befunde stehen damit fest, und der zweite ist der wichtigere. An der Grundstücksgrenze bringt die verteilte Lösung in diesem Beispiel rund 5 dB — spürbar, aber kein Freibrief. Über die eigene Fläche halbiert sich dagegen das Pegelgefälle, und das ist der eigentliche Gewinn.

Wichtig ist, woher die 5 dB kommen: nicht aus der Zahl der Lautsprecher, sondern aus dem kürzeren Weg zum Ohr. Sechs Satelliten, die man genauso weit weg aufstellt wie das Paar, ergeben an der Grenze mehr Pegel und nicht weniger. Wer die Rechnung als Argument benutzt, muss deshalb die Abstände mitliefern. Und jenseits von etwa 50 Metern bestimmen ohnehin andere Beiträge das Ergebnis — Luft, Boden, Bewuchs und vor allem das Wetter; die Seite zur Schallausbreitung im Freien ordnet sie ein.

Woher das Abstandsraster kommt

In der gewerblichen Beschallung ist die Auslegung eines verteilten Systems ein durchgerechnetes Verfahren. Die Lautsprecher sitzen in der Decke, die Ohren liegen darunter, und aus dem Abstrahlwinkel ergibt sich auf Höhe der Ohren ein Abdeckungskreis. Je nachdem, wie stark sich diese Kreise überlappen sollen, unterscheidet die Praxis mehrere Dichten — von Kreisen, die sich gerade berühren, bis zu solchen, die bis zur Mitte des Nachbarn reichen und rund die vierfache Anzahl an Lautsprechern verlangen. Eine Anwendungsschrift des US-Herstellers Lowell Manufacturing von 2019 gibt dafür Formeln an, in denen ein Ausdruck immer wieder auftaucht: die Differenz zwischen Lautsprecherhöhe und Hörhöhe.

Genau dieser Ausdruck macht das Verfahren im Garten unbrauchbar. Ein Satellit auf dem Erdspieß steht in 40 Zentimetern Höhe, die Ohren liegen bei 1,2 bis 1,7 Metern. Die Differenz ist negativ — die Quelle sitzt unterhalb der Hörebene, nicht darüber. Ein Abdeckungskreis auf Ohrhöhe existiert dann gar nicht, und die Formeln liefern keine sinnvolle Zahl. Wer das Deckenraster trotzdem überträgt, rechnet ein Problem, das er nicht hat.

Im Garten entscheidet stattdessen der horizontale Abstand, und damit lässt sich das Raster direkt aus dem Abstandsgesetz herleiten. Der Pegelunterschied zwischen dem nächsten und dem entferntesten Aufenthaltsort einer Fläche beträgt das Zwanzigfache des Zehnerlogarithmus ihres Abstandsverhältnisses. Daraus folgt eine Regel in drei Zeilen:

• Doppelter Abstand bedeutet 6 dB Unterschied. Wer über eine Fläche höchstens 6 dB Schwankung zulässt, darf den entferntesten Punkt also höchstens doppelt so weit von seinem nächsten Lautsprecher entfernt haben wie den nächsten Punkt.
• Für eine Reihe von Satelliten entlang eines Weges heißt das: Der Abstand zwischen zwei Satelliten darf rund das Dreieinhalbfache des seitlichen Abstands betragen, in dem Menschen daran vorbeigehen.
• Soll die Schwankung nur 3 dB betragen, halbiert sich das fast: Der Abstand zwischen zwei Satelliten ist dann das Doppelte des seitlichen Hörabstands.

Ein Beispiel: Der Weg verläuft 2 Meter neben der Beetkante, in der die Satelliten stehen. Bei 3 dB Schwankung stehen sie 4 Meter auseinander, bei 6 dB rund 7 Meter. Der Unterschied zwischen beiden Auslegungen ist fast der Faktor zwei bei der Zahl der Lautsprecher — und damit die teuerste Einzelentscheidung der ganzen Planung.

Diese Herleitung hat drei Voraussetzungen, die man kennen muss. Sie nimmt eine kugelförmig abstrahlende Quelle an und lässt die Richtwirkung außer Acht, die reale Satelliten durchaus haben. Sie rechnet ohne den Bodeneffekt, der die Klangfarbe über die Fläche zusätzlich verändert. Und sie sagt nichts darüber, welche Schwankung akzeptabel ist — das ist eine Setzung und keine Rechnung.

Diese Setzung hat AVITECT getroffen: Das Planungsziel für eine Außenfläche sind ±3 Dezibel, also eine Spanne von 6 Dezibel zwischen dem lautesten und dem leisesten Aufenthaltsort. Im Beispiel oben ist das der Fall mit rund sieben Metern Abstand zwischen zwei Satelliten. Der Wert kommt aus der Planungspraxis und nicht aus einer Messreihe.

Wo Zonen geschnitten werden

Eine Zone ist die kleinste Einheit, die sich getrennt einschalten und in der Lautstärke einstellen lässt. Im Garten wird sie nach der Nutzung geschnitten und nicht nach der Fläche — Terrasse, Essplatz, Pool und der Weg dorthin sind vier verschiedene Situationen, auch wenn sie ineinander übergehen.

Drei Kriterien entscheiden über den Schnitt:

Wird hier zur selben Zeit etwas anderes gebraucht? Wer am Essplatz Hintergrundmusik will, während am Pool niemand ist, braucht zwei Zonen. Wer beides immer gemeinsam nutzt, braucht eine.

Liegen die Bereiche unterschiedlich zur Grundstücksgrenze? Der Poolbereich an der Grenze verlangt einen anderen Grenzpegel als die Terrasse am Haus. Eine gemeinsame Zone zwingt beide auf den strengeren Wert — und macht die Terrasse damit leiser, als sie sein müsste.

Sind die Bereiche akustisch getrennt? Zwei benachbarte Zonen, die man gleichzeitig hört, müssen zeitlich zusammenpassen. Kommt derselbe Inhalt versetzt aus beiden Richtungen, wandert die Ortung oder es wird als Echo hörbar; der Eintrag zum Gesetz der ersten Wellenfront beschreibt die Grenze. Zwei Zonen im selben Sichtfeld sind deshalb entweder synchron oder besser eine.

Ab wann Stereo im Garten noch etwas bedeutet

Stereo entsteht im Kopf des Zuhörers, und zwar nur an einem einzigen Ort. Die Voraussetzung dafür beschreibt der Eintrag zum Stereodreieck: Der Zuhörer muss ungefähr gleich weit von beiden Lautsprechern entfernt sein. Weicht er zur Seite aus, trifft der Schall der näheren Seite zuerst ein, und die Richtungszuordnung springt vollständig dorthin.

In einem Garten trifft diese Voraussetzung an genau einer Stelle zu, und sonst nirgends. Auf allen anderen Plätzen wird die Aufteilung in links und rechts zum Nachteil: Wer neben dem rechten Lautsprecher sitzt, hört den rechten Kanal — bei manchen Aufnahmen fehlen dann Instrumente oder Stimmen vollständig. Deshalb arbeiten verteilte Anlagen im Freien in Summenmono: Jeder Lautsprecher gibt beide Kanäle zusammen wieder, jeder hört den vollständigen Inhalt.

Zwei Fälle rechtfertigen trotzdem Stereo im Garten:

• Ein fester Sitzplatz mit definierter Blickrichtung — eine Loungegruppe, eine Outdoor-Küche mit Theke. Dort steht ein Paar in der richtigen Geometrie, und das Ergebnis ist hörbar besser als Mono.
• Getrennte Zonen für links und rechts, wenn eine größere Fläche bewusst als Bühne gedacht ist. Das ist Aufwand für einen Effekt, der nur in einem Teil der Fläche ankommt — und es geht auf Kosten der Gleichmäßigkeit, die der eigentliche Zweck einer verteilten Anlage ist.

Für den Filmabend im Freien gilt beides nicht: Ein verteiltes Monosystem erzeugt weder Bühne noch Dialogkanal an der Leinwand. Was dafür nötig ist, ordnet die Seite zum Outdoor-Kino ein.

In der Planung

Ein Grundstück mit Terrasse am Haus, Essplatz unter einem Baum, einem Weg zum Pool und einer Nachbargrenze auf der Poolseite.

Zuerst die Konzeptfrage: Soll überall Musik hörbar sein oder sollen drei Orte klingen? Bei der ersten Antwort ergibt sich eine durchgehende Verteilung entlang der Wege, bei der zweiten drei kleine Gruppen mit Lücken dazwischen. Beides ist richtig — es sind unterschiedliche Anlagen, und die Entscheidung fällt vor jeder anderen.

Dann das Verfahren: Zonen nach Nutzung und Grenzlage schneiden, hier also Terrasse, Essplatz und Pool getrennt. Je Zone das Pegelfenster festlegen, daraus über das Abstandsverhältnis den Abstand der Satelliten ableiten, und die Positionen an die Aufenthaltsorte rücken statt sie gleichmäßig über die Fläche zu streuen. Der Poolbereich bekommt dabei den strengsten Grenzpegel und damit die dichteste Verteilung bei der niedrigsten Einzellautstärke.

Erst dann die Geräte: Aus der Zahl der Punkte und den Kabelwegen folgt die Übertragungsart — bei vielen Abnehmern an langen Wegen die 70-Volt-Technik —, und daraus die Anforderung an das Gerät im Technikraum, die die Seite zum Installationsverstärker ausführt. Welcher Satellit es wird, ist die letzte Frage und nicht die erste.

Grenzen und Sonderfälle

Mehr Lautsprecher sind nicht automatisch leiser beim Nachbarn. Der Vorteil entsteht durch die kürzeren Wege zum Ohr, nicht durch die Verteilung an sich. Eine dichte Verteilung, die trotzdem laut gefahren wird, liefert an der Grenze mehr als ein sparsam eingestelltes Paar.

Die Rechnung gilt für den Direktschall. Reflektierende Flächen — Hauswand, Pflaster, Wasser — verschieben das Ergebnis, und zwar in Richtung mehr Pegel. Ein Pool zwischen Anlage und Nachbargrenze ist der beste Schallweg, den ein Garten zu bieten hat.

Gleichmäßigkeit ist nicht dasselbe wie Klangqualität. Ein Raster, das den Pegel überall gleich hält, sagt nichts über Klangfarbe. Die schwankt über die Fläche zusätzlich, weil die Bodenreflexion mit dem Abstand ihr Muster verändert; einheitliche Montagehöhen begrenzen den Effekt, aufheben lässt er sich nicht. Was am Montagepunkt dafür zu tun ist, steht auf der Seite zu Erdspieß und Bodenmontage.

Der Grenzpegel kommt aus dem Recht, nicht aus der Akustik. Was an der Grundstücksgrenze zulässig ist, richtet sich nach Landesrecht, Gebietsart und Tageszeit; die Zahlen dazu stehen beim rechtlichen Rahmen für Beschallung im Freien.

Tiefton folgt anderen Regeln. Ein Subwoofer lässt sich nicht verteilen wie ein Satellit — bei großen Wellenlängen ortet das Gehör die Quelle kaum, und die Reichweite ist ohnehin größer. In der Praxis versorgt ein Tieftonpunkt eine ganze Zone, und er ist der Anteil, der beim Nachbarn als Erstes auffällt.

Verknüpfte Inhalte

Die Grundrechnung steht auf der Formelseite zum Pegelabfall im Freifeld, die vollständige Ausbreitungsrechnung mit Luft, Boden, Bewuchs und Wetter auf der Seite zur Schallausbreitung im Freien; wie mit Pegelangaben überhaupt gerechnet wird, erklärt der Eintrag Dezibel. Wie die vielen Abnehmer elektrisch an eine Leitung kommen, klärt die 70-Volt-Technik, welches Gerät sie speist die Seite zum Installationsverstärker, und wie die Punkte im Beet montiert werden die Seite zu Erdspieß und Bodenmontage. Zum Betriebsmodus gehören die Einträge Zone und Summenmono; zur Frage, warum Stereo im Freien selten funktioniert, das Stereodreieck und das Gesetz der ersten Wellenfront. Was an der Grundstücksgrenze gilt, steht beim rechtlichen Rahmen.

Quellen

Die Auslegungsdichten und Rasterformeln der gewerblichen Deckenbeschallung sowie die Unterscheidung zwischen dem konisch gemessenen Abstrahlwinkel und dem Winkel in Hörebene folgen einer im Volltext gelesenen Anwendungsschrift von Lowell Manufacturing aus dem Jahr 2019. Die Herleitung des Gartenrasters stammt nicht daher: Sie folgt allein dem Abstandsgesetz, das der Bestand dieser Plattform als Formelseite führt, und ist im Text als Herleitung gekennzeichnet. Dass jenseits der reinen Abstandsdämpfung weitere Beiträge das Ergebnis bestimmen, folgt ISO 9613-2 in der Fassung, die der Bestand in Bezug nimmt. Die Haltung zum Nachbarschaftsschutz stammt aus den AVITECT-Sichtungen zum Outdoor-Guide.