Akustikmodells

Akustikmodelle sind mathematische oder physikalische Beschreibungen der Ausbreitung von Schall in einem Medium oder Raum. Sie dienen der Vorhersage von Schalldruckfeldern, Nachhallzeiten und Sprachverständlichkeit bzw. Klangqualität. Akustikmodelle werden eingesetzt, um Räume, Geräte oder Materialien zu planen, zu vergleichen und zu optimieren, ohne jedes Experiment im Realraum durchführen zu müssen.

Die gängigen Modellkategorien unterscheiden geometrische und wellebasierte Ansätze. Geometrische Akustikmodelle, z. B. Raytracing oder das Image Source Method, approximieren Schallpfade durch Geraden und Reflexionen und eignen sich gut für große Räume oder Bühnen. Wellebasierte Modelle lösen die akustischen Wellen vollständig (FEM, BEM, FDTD) und liefern detaillierte Interferenzen und Modaleffekte, sind aber rechentechnisch intensiver und oft auf kleineren Maßstab beschränkt. Mischformen kombinieren beides.

Wichtige Kenngrößen sind die Nachhallzeit RT60, Absorptionsgrade von Oberflächen, Schalldruckverteilung und Impulsantwort. Sabine-, Eyring-Formeln oder datengetriebene Ansätze werden verwendet, um aus Materialeigenschaften oder Messdaten Vorhersagen abzuleiten. Modellparameter werden üblicherweise durch Messungen am Objekt oder am Raum kalibriert.

Anwendungen finden sich in der Architektur und Raumplanung, der Architektur- und Produktentwicklung von Lautsprechern, der Fahrzeug- und Gebäudeklimatologie sowie in Virtual-Reality- und Studiosets. Messungen der Raumakustik (RIR, MLS, Sweep) und Normen wie ISO 3382 dienen der Validierung. Grenzen der Modelle liegen in der Komplexität realer Oberflächen und in der Rechenzeit; oft wird ein Kompromiss zwischen Genauigkeit und Aufwand gewählt.