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Tonverteiler

Holz und Prinzipien der Akustik

Karl Quiring
Erschienen in
Zuschnitt 56: Holz hören
Dezember 2014, Seite 8

Holz ist – infolge seines Wuchses und seiner Struktur – ein schwingungsfähiges Material, welches ihm aufgeprägte Schwingungen sehr gut weiterleitet. Wie tritt nun diese Eigenschaft 
bei Verwendung von Holz in Erscheinung? Wir stoßen hier auf mehrere Prinzipien der Akustik.

Holz beim Bau von Musikinstrumenten

Bei der Geige versetzt der Streichbogen die Saite in Schwingungen, welche über den kraftschlüssig mit der Weichholzdecke des Korpus verbundenen Steg (und mit einer Verbindung von Decke und Boden mittels »Stimmstock«) in den Korpus eingeleitet werden. Diese Schwingungsenergie versetzt den inneren Luftraum in Schwingungen, welche als (aus Grundton und Obertönen bestehender) Ton über die »f-Löcher« abgestrahlt werden. Der hölzerne, nach langer Tradition gebaute Geigenkorpus mit seiner Masse und Steifigkeit ist damit aktiv in die direkte Klangentstehung und damit auch in den Abstrahlvorgang eingebunden. Der Frequenz- bzw. Tonumfang bestimmt die Baugröße als Geige, Bratsche, Cello oder Kontrabass – mit zwar frequenzverschobenem, aber ansonsten gleichem Klangerzeugungsprinzip.

Als andere Anwendung soll nun ein Xylophon betrachtet werden – hier werden Riegel verschiedener Größe aus Hartholz angeschlagen, wobei sich die Tonhöhe aus der Härte und Steifigkeit ergibt. Die Klangabstrahlung entsteht durch die Eigenschwingung dieser Holzriegel, ohne dass Luft im Hohlraum eines Instruments als Übertragungsmedium fungiert, und zeigt sich deutlich weniger ausgeprägt als bei den Streichinstrumenten.


Holz beim Bau von Konzertsälen

Bei Konzertsälen sind das Volumen und die Raumform für die Verteilung des Klangfeldes primär. Bei dieser Anwendung tritt das Holz z. B. als Verkleidung von Wänden und Decke in Erscheinung. Dabei wirken – raumakustisch gesehen – die Oberflächen eines Saals abhängig von Masse und Steifigkeit passiv vor allem auf die dort auftreffenden Reflexionen und beeinflussen derart den Gesamtklang im Raum.

Wenn dabei die Platten der Verkleidung hohe Steifigkeit und Masse aufweisen, findet eine fast vollständige Reflexion der auf diese Oberflächen auftreffenden Schallenergie statt. Durch spezielle Bauarten von Holzverkleidungen kann der Akustiker mit dem Prinzip der Schallabsorption verschiedene Frequenz-(Klang-)Anteile dieser auftreffenden Schallenergie gezielt »abmindern« oder »vernichten« und damit die Farbe des Gesamtklangs in einem Raum regulieren:

  • Bei geschlitzten oder gelochten Platten entsteht Schallabsorption durch die Schwingungen einer in den Löchern vorhandenen Luftmasse (»Massenbelag«) auf einem Luftraum hinter der Platte (»Feder«), also durch Schwingung eines Feder-Masse-Systems.
  • Bei dünnen, membranartigen Platten entsteht Schallabsorption, unter anderem abhängig von Steifigkeit und Masse der Platte, durch einen Schwingungszustand, mit dem den dort entstehenden Reflexionen Schallenergie entzogen wird.

Holz mit seinen Vorteilen einer geringen Masse und leichten Bearbeitbarkeit wird bereits seit Jahrhunderten für die Ausstattung von Räumen mit festlichem Charakter herangezogen. Allerdings kann Holz aus Sicht raumakustischer Erfordernisse durchaus bei dieser Anwendung durch andere Materialien ersetzt werden, wenn diese weitgehend gleiche Eigenschaften der Bearbeitbarkeit, eine geringe Masse und Steifigkeit aufweisen.

Reflexion – von vollständig bis eingeschränkt

massive Holzwand
gelochte Holzwand
dünne, schwingungsfähige Holzwand

Text

Karl Quiring
Akustiker mit eigenem Büro in Aldrans. Die vier neuen Probesäle im Musikverein, das neue Musiktheater in Linz und viele andere Bauten gehören zu seinem Portfolio.

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