Resonatorplatten sind abgestimmte Bassfallen, die ein einzelnes schmales Frequenzband aus Ihrem Raum entfernen, beispielsweise einen dröhnenden 50- oder 70-Hz-Anteil, der Ihre Mixe trübt. Der bekannteste Typ ist der Helmholtz-Resonator: ein geschlossener Kasten mit einer perforierten oder geschlitzten Vorderseite. Ein solches Paneel funktioniert nur dann gut, wenn Sie zunächst messen, welche Frequenz das Problem darstellt, es darauf abstimmen und an der richtigen Stelle anbringen. In diesem Leitfaden erfahren Sie, wie ein Resonator funktioniert, wann er sinnvoll ist, wie man ihn berechnet und wo seine Grenzen liegen.
Zusammengefasst
- Eine Resonatorplatte absorbiert niedrige Frequenzen in einem schmalen Frequenzband. Sie ist kein Ersatz für breitbandige Absorption oder Bassfallen.
- Die Betriebsfrequenz hängt von der Größe der Öffnungen, dem dahinterliegenden Luftvolumen und der Dicke der Frontplatte (dem „Hals“) ab.
- Verwenden Sie einen Resonator erst dann, wenn nach dem üblichen Basstrapping noch ein oder zwei hartnäckige Raummoden verbleiben.
- Führen Sie stets Messungen vor und nach der Installation durch: Berechnungen dienen als Ausgangspunkt, die fertige Bassfalle muss fast immer noch nachjustiert werden.
- In einem kleinen Nahfeldstudio lassen sich die größten Probleme oft bereits durch gut platzierte Absorber und die richtige Monitoranordnung lösen.
Inhaltsverzeichnis
- Was genau ist eine Resonatorplatte?
- So funktioniert ein Helmholtz-Resonator
- Wann sollten Sie sich für einen Resonator entscheiden – und wann nicht?
- Zunächst messen: Welche Frequenz stellt das Problem dar?
- Wo bringt man Resonatorplatten an?
- Selbst bauen oder anfertigen lassen: Worauf sollten Sie achten?
- Unsere Sicht auf Resonatorplatten
- Akustische Beratung für Ihren Raum
- Häufig gestellte Fragen
- Quellen
Was genau ist eine Resonatorplatte?
In der Studioakustik arbeitet man grob gesagt mit drei Arten von Maßnahmen. Jede Art wirkt sich anders auf den Schall aus, wobei ein Resonator die spezialisierteste der drei ist.
| Typ | Funktionsweise | Frequenzbereich | Typische Anwendungsbereiche |
|---|---|---|---|
| Schallabsorber (poröse Platte) | Wandelt Schallenergie in Wärme um | Breites Spektrum, vor allem im mittleren und hohen Bereich; dickere Platte reicht tiefer | Dämpft erste Reflexionen und den Nachhall |
| Basstrap (dick, porös oder mit Membran) | Absorbiert tiefe Töne | Breiter Tieftonbereich | Ecken, Rückwand |
| Diffusor | Streut Reflexionen, ohne Energie zu entziehen | Mittlere und hohe Frequenzen | Rückwand, Decke in größeren Räumen |
| Resonator (Helmholtz- oder Membranresonator) | Absorbiert ein bestimmtes, abgestimmtes Frequenzband | Schmal, tief | Ein spezifischer Raummodus |
Der große Unterschied liegt in der Bandbreite. Ein Absorber wirkt über einen breiten Bereich und ist daher unempfindlich. Ein Resonator ist präzise: Er wirkt auf einen schmalen Frequenzbereich ein und lässt den Rest nahezu unberührt. Genau darin liegt gleichzeitig seine Stärke und seine Schwäche.
Helmholtz-Resonator und Membranresonator
Es gibt zwei Hauptformen:
- Helmholtz-Resonator. Ein Gehäuse mit einem Luftvolumen hinter einer Platte mit Löchern oder Schlitzen. Die Luft in den Öffnungen schwingt mit einer bestimmten Frequenz mit.
- Membran- oder Plattenresonator. Ein geschlossener Kasten mit einer dünnen, biegsamen Vorderseite, die selbst mitschwingt. Laut Paul White in „Sound On Sound“ sind abgestimmte Traps keine Breitbandabsorber, mit Ausnahme von stark gedämpften Platten-Traps mit einer schlaffen Membran.
Lamellenpaneele mit schmalen Schlitzen zwischen den Lamellen funktionieren oft nach demselben Prinzip wie ein Helmholtz-Resonator: Der Schlitz bildet dabei den „Hals“. Daher findet man diese Kombination aus Diffusion und Resonanz auch bei dekorativen Holzpaneelen.
So funktioniert ein Helmholtz-Resonator
Denken Sie daran, wie man über den Flaschenhals bläst. Man hört einen Ton, und dieser Ton verändert sich, wenn man die Flasche füllt. Das ist die Helmholtz-Resonanz.
Der Mechanismus ist ein Masse-Feder-System. Die Luft im Hals bewegt sich als eine einzige Masse hin und her, während die im Gehäuse eingeschlossene Luft als Feder wirkt. Dies wird in der physikalischen Erklärung der UNSW anschaulich dargelegt. Die Frequenz hängt von vier Faktoren ab:
- Die Fläche der Öffnung (S): Je größer die Öffnung, desto höher die Frequenz.
- Das Volumen des Gehäuses (V): Je größer das Volumen, desto niedriger die Frequenz.
- Die effektive Halslänge (l): Je länger der Hals, desto niedriger die Frequenz.
- Die Schallgeschwindigkeit ©: in Luft bei Raumtemperatur etwa 343 m/s.
Die Formel lautet: f₀ = c / 2π × √(S / (V × l)).
Die effektive Halslänge ist stets etwas größer als die tatsächliche Dicke der Platte. Denn um die Öffnung herum bewegt sich nämlich auch noch etwas Luft mit; dies wird als Endkorrektur bezeichnet. Insbesondere bei einer dünnen Platte kann die berechnete Frequenz dadurch erheblich von den gemessenen Werten abweichen.
Von der Flasche zum Paneel
Ein Studio-Resonator besteht selten aus nur einer einzigen Flasche. Laut Paul White bildet eine perforierte Platte mit einem Luftzwischenraum eine Helmholtz-Treppe, in der jedes Loch wie eine kleine Flasche wirkt. Der Perforationsgrad und die Tiefe des Zwischenraums bestimmen gemeinsam, in welchem Frequenzbereich die Platte wirkt.
Für eine perforierte Platte können Sie die Formel umschreiben. Zu jedem Loch gehört ein Stück Hohlraum, daher ergibt sich S/V als Quotient aus dem Perforationsgrad (P) und der Hohlraumtiefe (d):
f₀ = c / 2π × √(P / (d × l))
Rechenbeispiel
Angenommen, Sie möchten eine Spitze um 70 Hz bekämpfen. Sie wählen:
- Perforationsgrad P = 0,5 % (0,005)
- Hohlraumtiefe d = 15 cm (0,15 m)
- effektive Halslänge l = 2 cm (0,02 m), also eine Platte von etwa 12 mm plus Endkorrektur
Dann gilt: 343 / 6,283 = 54,6. Die Wurzel aus 0,005 / (0,15 × 0,02) = √1,667 = 1,29. Das ergibt 54,6 × 1,29 ≈ 70 Hz.
Möchten Sie einen niedrigeren Wert erzielen? Vergrößern Sie den Hohlraum, wählen Sie eine dickere Platte oder verringern Sie den Perforationsanteil. Zwei Anmerkungen:
- White schreibt, dass schallabsorbierendes Material im Gehäuse die Resonanzfrequenz leicht senkt und die Spitze verbreitert. Die Bandbreite (der Q-Faktor) lässt sich daher im Voraus nur schwer vorhersagen.
- Beim Bau eines Helmholtz-Paneels in „Sound On Sound“ senkte die Mineralwolle die Frequenz sogar so stark, dass zusätzliche oder größere Öffnungen erforderlich waren.
Rechnen Sie daher stets etwas höher als Ihre Zielfrequenz, oder gestalten Sie die Platte so, dass Sie sie nachträglich anpassen können.
Wann sollten Sie sich für einen Resonator entscheiden, und wann nicht?
Ein Resonator ist kein erster Schritt. Er ist das Werkzeug für das letzte, hartnäckige Problem.
Ein Resonator ist sinnvoll, wenn:
- Sie bereits mit Bassfallen und Absorbern einen breiten Frequenzbereich behandelt haben;
- danach noch ein oder zwei deutliche Raummoden bestehen bleiben;
- Türen, Fenster oder Möbel verhindern, dass Sie an der idealen Stelle große Bassfallen platzieren können.
Genau diese Situation beschreibt auch Mike Senior in „Building A Helmholtz Panel“: eine gezielte Lösung für die verbleibenden Probleme, abgestimmt auf die Häufigkeit des Auftretens.
Ein Resonator ist nicht die richtige Wahl, wenn:
- Ihr Raum ist noch nahezu unbehandelt. In diesem Fall benötigen Sie zunächst eine breitbandige Absorption;
- Sie mehrere Spitzen und Täler über den gesamten Tieftonbereich verteilt haben. Sie müssten dann eine Reihe von Resonatoren bauen, während dicke Basstraps all diese Schwingungsmoden gleichzeitig bekämpfen;
- Sie nicht messen können. Ein Resonator, der 10 Hz neben dem Spitzenwert liegt, trägt so gut wie nichts zur Lösung Ihres Problems bei;
- Sie in einem kleinen Raum vor allem im Nahfeld arbeiten. White merkt an, dass weniger komplexe Mittel oft die größten Probleme lösen.
Das erklärt auch, warum manche Produzenten sagen, dass Resonatoren in Heimstudios „nicht funktionieren“. Meistens liegt es nicht am Prinzip selbst. Die Platte wurde dann nicht nachgemessen, falsch abgestimmt, falsch platziert oder dort eingesetzt, wo eine breitbandige Bearbeitung erforderlich war.
Zunächst messen: Bei welcher Frequenz liegt das Problem?
Ohne Messungen ist die Gestaltung eines Resonators reine Spekulation. Glücklicherweise kommen Sie mit einem Messmikrofon, Ihrem Audio-Interface und einer kostenlosen Messsoftware wie Room EQ Wizard (REW) bereits sehr weit.
Schritt 1: Berechnen Sie die Raummoden
Raummoden entstehen zwischen parallelen Wänden. Die erste axiale Mode liegt bei c / (2 × Abstand). Im Beispiel von Alpha Audio ergibt eine Länge von 5 Metern eine erste Schwingungsform bei 34,3 Hz und eine zweite bei 68,6 Hz. Verfahren Sie ebenso für die Breite und die Höhe. Weitere Hintergrundinformationen finden Sie in unserer Erläuterung zu Raummoden.
Schritt 2: Messen Sie an der Hörposition
Stellen Sie Ihr Messmikrofon an Ihrem Mischpult auf Ohrhöhe auf und spielen Sie über Ihre Monitore einen Sweep ab. Für tiefe Moden reicht ein Bereich von etwa 10 bis 200 Hz aus.
Schritt 3: Messen Sie an mehreren Stellen
Jarkkos REW-Leitfaden empfiehlt eine Nahfeldmessung an jedem Lautsprecher sowie Messungen an der Hörposition und an einigen weiteren Stellen. So können Sie erkennen, welche Anteile vom Raum und welche vom Lautsprecher bzw. dessen Aufstellung stammen.
Schritt 4: Beachten Sie die Nachhallzeit
Ein Spitzenwert im Frequenzdiagramm sagt nicht alles aus. Sehen Sie im Spektrogramm oder im Wasserfall-Diagramm nach, welche Frequenzen lange nachklingen. Diese lang nachklingenden Schwingungsmoden sind Ihr eigentliches Ziel.
Schritt 5: Vergleichen Sie die Berechnung mit dem Messwert
Rechner gehen von einem rechteckigen, leeren Raum aus. Eine schräge Decke, eine offene Tür oder ein volles Bücherregal verändern die Ergebnisse. Verlassen Sie sich daher auf Ihre eigene Messung und nutzen Sie die Berechnung lediglich zur Überprüfung.
Wo bringt man Resonatorplatten an?
Bei einem Resonator ist die Anordnung ebenso wichtig wie die Abstimmung. Eine Stufe funktioniert nur dort, wo der Schalldruck der jeweiligen Schwingungsform hoch ist.
- An den Wänden, die zu den Moden gehören. Laut White platzieren Sie abgestimmte Stufen an den Wänden, die den Moden entsprechen, die Sie abschwächen möchten. Eine Längenmode behandeln Sie an der Vorder- oder Rückwand, eine Breitenmode an einer Seitenwand.
- An der Decke bei Boden-Decken-Moden. Eine Höhenmode können Sie mit einer Treppe an der Decke behandeln.
- In oder an den Ecken. Ecken weisen traditionell einen hohen Druck für alle Moden auf, was sie für eine Behandlung mit niedrigen Frequenzen attraktiv macht.
Sind Sie sich unsicher? Führen Sie ein Messmikrofon an der Wand entlang, während Sie einen Sinuston mit der Problemfrequenz abspielen. Dort, wo es am lautesten klingt, befindet sich Ihr Resonator. Für die allgemeine Gestaltung Ihres Raums finden Sie in unserem Leitfaden zur optimalen Anordnung von Akustikpaneelen weitere Informationen.
Überprüfen, ob es funktioniert
Führen Sie nach der Installation erneut eine Messung durch, wobei Sie genau dieselbe Mikrofonposition und dieselbe Lautstärke beibehalten. Vergleichen Sie die beiden Messungen:
- Ist die Spitze bei der Zielfrequenz niedriger geworden?
- Klingt die Modenlinie im Spektrogramm kürzer an?
- Sind keine neuen Täler bei benachbarten Frequenzen entstanden?
Liegt der Effekt knapp neben dem Spitzenwert, passen Sie die Platte an. Mehr oder größere Löcher erhöhen die Frequenz, das Abdecken von Löchern senkt sie.
Selbst bauen oder bauen lassen: Worauf sollten Sie achten?
Ein Helmholtz-Paneel ist ein beliebtes Selbstbauprojekt. Der Bau ist nicht schwierig, die Abstimmung nimmt jedoch Zeit in Anspruch. Basierend auf den Erfahrungen in „Sound On Sound“ sind dies die wichtigsten Punkte:
- Bestimmen Sie Ihre Zielfrequenz anhand einer Messung und nicht allein mithilfe eines Taschenrechners.
- Berücksichtigen Sie die Abmessungen, die Perforation und die Dämpfung. Beachten Sie, dass Mineralwolle die Frequenz senkt.
- Entwurf zur Anpassung. Beginnen Sie mit etwas weniger oder kleineren Löchern, damit Sie diese nachbohren können. Sie können die Löcher auch mit Klebeband abdecken.
- Verschließen Sie den Schrank luftdicht und fest. Undichte Fugen und eine vibrierende Rückwand führen zu einer Verschiebung der Abstimmung.
- Decken Sie die Öffnungen auf der Innenseite mit einem schalldurchlässigen Stoff ab. So verhindern Sie, dass Fasern der Mineralwolle nach außen gelangen, was sowohl für Ihren Raum als auch für Ihre Lunge besser ist.
- Messen Sie die fertige Platte im Raum und nehmen Sie Anpassungen vor, bis der Spitzenwert tatsächlich abnimmt.
Wenn Sie mit Mineralwolle arbeiten, tragen Sie beim Sägen und Einfüllen Handschuhe, eine Staubmaske und eine Schutzbrille. Befolgen Sie die Sicherheitshinweise des Herstellers des Dämmstoffs.
Unsere Sichtweise auf Resonatorplatten
In der Praxis beobachten wir oft dasselbe Muster. Jemand liest etwas über Helmholtz-Resonatoren, ist von der Präzision begeistert und möchte sofort eine abgestimmte Platte. In den meisten Heimstudios liegt das größte Problem jedoch nicht bei einer einzelnen Frequenz. Es liegt vielmehr an einem Raum mit zu geringer Absorption, an Monitoren, die zu nah an der Wand stehen, und an einer Hörposition, die genau in einem Druckmaximum liegt.
Aus diesem Grund empfehlen wir eine festgelegte Reihenfolge. Zunächst die Aufstellung Ihrer Studiomonitore und Ihrer Hörposition. Dann die ersten Reflexionen und breitbandige Bassfallen. Erst wenn Ihre Messung danach noch eine einzige deutliche, lang anhaltende Schwingungsform zeigt, wird ein Resonator interessant. An diesem Punkt ist er auch wirklich sein Geld wert, da Sie genau wissen, worauf Sie ihn abstimmen müssen.
Unserer Ansicht nach ist ein gutes Studio das Zusammenspiel von Raum und Ausrüstung. Eine stabile, geräuscharme Aufstellung und ein neutral klingender Raum verstärken sich gegenseitig. Es macht wenig Sinn, in hochwertige Monitore zu investieren, wenn Ihr Raum die tiefen Frequenzen zur Hälfte schluckt oder sie im Gegenteil überbetont.
– harold
Akustische Beratung für Ihren Raum
Sind Sie sich unsicher, ob Ihr Raum einen Resonator benötigt oder ob zunächst Absorber und Bassfallen angebracht sind? Bei i4studio denken wir mit Ihnen mit. Bei uns finden Sie eine große Auswahl an Akustikpaneelen und Studioakustikprodukten sowie eine persönliche Beratung dazu, welche Kombination zu Ihrem Raum und Ihren Messwerten passt.
Wenn Sie Reflexionen dämpfen und gleichzeitig etwas Streuung hinzufügen möchten, sind das schmalbandige Absorptions- und Diffusionspaneel „Pulsar“ sowie das kompakte akustische Mini-Paneel „Pulsar“ ein guter Ausgangspunkt für die Wände rund um Ihren Mischplatz. Für die Messungen selbst finden Sie bei uns Mikrofone und Audio-Interfaces. Wer das gesamte Studio optimieren möchte, kann sich auch einen maßgeschneiderten Studio-PC ab 1.099 € bauen lassen, der auf Stabilität und geringe Latenz ausgelegt ist.
Häufig gestellte Fragen
Was ist der Unterschied zwischen einem Resonator und einem Basstrap?
Ein herkömmlicher Bassfilter absorbiert einen breiten Bereich tiefer Frequenzen und ist daher sehr tolerant. Ein Resonator ist auf ein einziges schmales Frequenzband abgestimmt. Er ist bei dieser einen Frequenz effektiver, hat jedoch außerhalb dieses Bereichs nur geringe Wirkung.
Kann ich einen Helmholtz-Resonator ohne Messung abstimmen?
Nicht zuverlässig. Die Berechnungen weichen aufgrund von Endkorrekturen und des Dämmmaterials im Gehäuse ab, und reale Räume verhalten sich anders, als es ein Rechner vorhersagt. Führen Sie daher vor der Planung und nach der Installation Messungen durch.
Fungieren Holzlamellenpaneele auch als Resonator?
Die Schlitze zwischen den Lamellen können je nach Schlitzbreite, Plattendicke und dem dahinterliegenden Raum als Hals eines Helmholtz-Resonators wirken. Ohne abgestimmten Hohlraum und entsprechende Messungen lässt sich jedoch nicht feststellen, bei welcher Frequenz dies geschieht. Betrachten Sie ein solches Paneel daher nicht automatisch als Lösung für einen bestimmten Raummodus.
Wie viele Resonatoren benötige ich?
Das hängt von der Anzahl der hartnäckigen Moden ab, die nach einer breitbandigen Behandlung verbleiben. Meistens handelt es sich um eine oder zwei Frequenzen. Sind es deutlich mehr, ist eine zusätzliche breitbandige Bassdämpfung oft die bessere Investition.
Wo fange ich an, wenn mein Raum noch nicht akustisch behandelt ist?
Beginnen Sie mit den Grundlagen: der Aufstellung Ihrer Monitore, der Absorption an den ersten Reflexionspunkten und Bassfallen in den Ecken. Unser umfassender Leitfaden zu Akustikpaneelen und den Grundprinzipien der Akustik hilft Ihnen dabei, den richtigen Einstieg zu finden.
