10
Dez

Der Einfluss von Akustik und Haptik auf die Architektur

Bild: Westfalenhallen Unternehmensgruppe

Fachartikel

 

Die Themengebiete Akustik und Haptik sind miteinander verwandt , sowohl auf der physikalischen wie auch auf der Wahrnehmungsebene, denn Schall wird im Alltag gewöhnlich von Körperschwingungen erzeugt. Wir sprachen mit Ercan Altinsoy, Professor für Akustik und Haptik an der TU Dresden, über die Gestaltung mit "Geräuschen".

Rolf Mauer: Herr Altinsoy, Sie sind Professor für Akustik und Haptik und lehren an der Technischen Universität in Dresden. Akustik und Haptik, das passt doch eigentlich nicht zusammen?

Ercan Altinsoy: Die Kombination meines Lehrstuhls „Akustik und Haptik“ ist weltweit einzigartig. Warum das so ist, kann ich nicht beantworten. Denn eigentlich sind beide Themengebiete miteinander verwandt – und zwar auf der physikalischen sowie der Wahrnehmungs-Ebene. Denn Schall wird im Alltag gewöhnlich von Körperschwingungen erzeugt. Viele dieser Schwingungen werden von uns sowohl auditiv als auch taktil wahrgenommen. Bei beiden Wahrnehmungsformen verwandeln die Haarzellen oder die Haut die Reize in Nervenaktivität. Wenn wir etwas hören, hören wir oftmals mit unserem gesamten Körper. Denn der Schall kann nicht nur die Haarzellen des Innenohres anregen, sondern auch die Körperoberfläche zum Schwingen bringen. Man kann also sagen, dass wir Menschen „multimodale Empfänger“ sind: Auditive Wahrnehmung und taktile Wahrnehmung interagieren also miteinander. Und damit passen Akustik und Haptik sehr wohl zusammen. Und deswegen haben wir an unserem Lehrstuhl das Ziel, aufbauend auf den Erkenntnissen der Akustik den Grundstein für die Haptik zu legen. Unsere Forschungen leisten seit vielen Jahren Beiträge, die unter anderem zur Optimierung von Audiowiedergabesystemen oder Schaffung völlig neuartiger Audiowiedergabekonzepte genutzt werden. Eine unsere wichtigsten Leistungen ist es aber, viele Wandler-Technologien aus der Akustik effizient für eine hochwertige haptische Widergabe zu adaptieren.

Rolf Mauer: Können Akustik und Haptik zu einer barrierefreien Umgebung beitragen?

Ercan Altinsoy: Akustik und Haptik eröffnen neue Perspektiven für Sehbehinderte. Visuelle Informationen kann man in akustische oder haptische Signale übersetzen. Damit wird die Erfassung der Umwelt in völlig anderer Weise möglich. Orientieren, Warnen, Informieren sind die Stichwörter. Barrierefreie Mobilität im öffentlichen Verkehrsraum ist nur mit solchen technischen Entwicklungen möglich. Natürlich sind diese Aspekte genauso für zu Hause gültig. Die Interaktion mit Raum und Objekten wird durch Raumakustik und Haptik aktiv unterstützt. Haptik ermöglicht auch Hörgeschädigten oder Gehörlosen Menschen einen Musikgenuss. Zu diesen Themen wird in meiner Professur intensiv geforscht.

Rolf Mauer: Ist Sounddesign eine Form der Kommunikation und wenn ja, wer kommuniziert hier mit wem?

Ercan Altinsoy: Genau wie Schwingungswellen sind Schallwellen Träger von Informationen. Ob Objektmaterial, -größe oder -geschwindigkeit – all das – und noch vieles weiteres – können wir im Alltag mit Hilfe von Schallsignalen wahrnehmen. Auch bei der Nutzung eines Produkts spielen Schall und das damit verbundene Sounddesign eine Rolle. Ein Beispiel: Treten Autofahrer auf das Gaspedal, beschleunigt das Auto, wird lauter, die Umgebung verschwimmt – so erhalten sie ein unmittelbares auditives, taktiles und visuelles Feedback. Damit können sie die Geschwindigkeitsänderung sowie die damit verbundene Reaktion des Autos besser einschätzen. Und im Idealfall entsteht – grade bei teuren Automobilen – ein eindrucksvolles Gesamterlebnis. Das kann Mittels Sound Designs intensiviert werden – oder auch verändert, wenn einen die Geräusche eher stören. Denn wenn die übertragenen Informationen für uns nicht relevant sind, uns von anderen Aktivitäten ablenken oder sich dauerhaft wiederholen, nehmen wir solche Schallsignale als Lärm war und sie sind für uns lästig. Solche unerwünschten Schallsignale sollen vermindert werden, um unsere Lebensqualität zu verbessern. Auch das ist Sound Design.

Rolf Mauer: Wie kann man mit Geräuschen Räume gestalten?

Ercan Altinsoy: Ob Wohn-, Büro- oder Verkaufsraum: Sie alle sind eine Art „Produkt“ von Architekten. Das heißt, die am Beispiel „Auto“ vorgestellten Aspekte gelten auch hier. Räume kommunizieren mit uns über alle Sinne. Der visuelle Eindruck und die Interaktion mit dem Benutzer spielen dabei eine sehr wichtige Rolle. Aber auch auditive und haptische Kommunikation sind entscheidend. Jede Schallquelle klingt in einem anderen Raum anders. Das heißt: Wir hören immer den Raum mit. Deswegen klingen auch einige Räume „trocken“, andere „hallig“, „weiträumig“ oder „druckvoll“. Gleichzeitig hängt unser Wohlbefinden im Raum mit dem akustischen, visuellen und haptischen Eindruck zusammen. Mit „gestalteten“ Räumen und Geräuschen können wir das beeinflussen und „Illusionen“ erzeugen. Das heißt, dass der Raum sich durch bauliche Maßnahmen akustisch ganz anders darstellt, als er normalerweise physikalisch ist. Zum Beispiel größer, offener oder enger. Man kann auch einen Raum durch verschiedene Geräuschatmosphären in zwei Räumlichkeiten teilen.

Rolf Mauer: Was sind geeignete Materialien für die klangliche Raumgestaltung?

Ercan Altinsoy: Mein Lehrstuhl hat in Kooperation mit einem Hersteller eine Lautsprechertechnologie entwickelt, die fast unsichtbar in Möbel oder Wände integrierbar ist. Dabei nutzen wir sichtbare, feste Oberflächen als Membran. Durch Schwingungserreger wird diese in Bewegung versetzt. Das Prinzip ähnelt dem von Musikinstrumenten. So wird der Lautsprecher nicht als Fremdkörper im Raum wahrgenommen. In einem anderen Projekt haben wir ein interaktives System entwickelt, das abhängig vom Hintergrundgeräusch ein passendes Musikstück aus der Musikbibliothek des Nutzers auswählt. Dieses Musikstück passt rhythmisch zu dem Hintergrundgeräusch und verdeckt es auf diese Weise. Damit kann man die unangenehmen Hintergrundgeräusche unhörbar machen. Ansonsten existieren verschiedene elektroakustische Wiedergabetechnologien, wie eine „Schalldusche“, elektrostatische oder Ultraschall-Lautsprecher oder Lautsprecherarrays, die stark gerichtete Audio-Beschallung ermöglichen. Bei einem Rockkonzert wird der menschliche Körper zum Mitschwingen angeregt, aber auch in der Kirche oder im Konzertsaal können Boden oder Sitzflächen vibrieren. Bei der Wiedergabe von Konzertaufnahmen zu Hause über Multimedia- oder Hi-Fi-Systeme, fehlen Vibrationen in der Mehrzahl der Fälle. Dies kann z.B. an den niedrigeren Lautstärken oder dem eingeschränkten Frequenzbereich der Lautsprecher liegen. Fügt man leichte Vibrationen während der Wiedergabe von Musikaufnahmen wieder hinzu, z.B. unter Verwendung eines Vibrationssitzes, dann steigt in vielen Fällen die wahrgenommene Qualität des Musikerlebnisses. Deswegen haben wir verschiedene multimodale (audiohaptische) Musikwiedergabesysteme.

Rolf Mauer: Ist Sounddesign auch ein Gestaltungsmittel im Außenbereich?

Ercan Altinsoy: Sounddesign ist für den Außenbereich genauso wichtig wie für den Innenbereich. Natürlich sind die Gegebenheiten im Außenbereich ganz anders als im Innenbereich. Denn der „Raum“ fehlt schlicht und ergreifend. Und es gibt viel komplexere oder intensivere Hintergrundgeräuschkulissen. Solche „Soundscapes“ sind ein spannendes Forschungsgebiet. Zum Beispiel gibt es große Unterschiede im städtischen und ländlichen Bereich. Eine alte europäische Stadt klingt wegen der verwendeten Baumaterialien ganz anders als eine vergleichsweise neue amerikanische Stadt. Es gibt schon einige Ähnlichkeiten, aber auch Unterschiede zwischen den Innen- und Außenbereichen.

Rolf Mauer: Wie bewerten Sie Area Composing als Kunstform?

Ercan Altinsoy:Area Composing“ bezieht unsere zwei Sinne Sehen und Hören ein und versetzt uns in unterschiedlich gestaltete Welten. Die Verschmelzung der realen und gestalteten Welten und deren geschickte Umwandlung ist eine hohe Kunst. Multimodale Interaktion und Illusionen sind hier Schlagwörter. Ähnlich wie Film-Sounddesign ist insbesondere das Zusammenspiel der auditiven und visuellen Reize sehr entscheidend. Man kann die Geschichte nicht nur informativ, sondern auch emotional übermitteln. Als Kunstform ist das sehr spannend und wegweisend.

Rolf Mauer: Wie integriert sich die Disziplin Sounddesign in die Szenografie?

Ercan Altinsoy: Sound kann in der Szenografie wie ein visuelles Gestaltungselement betrachtet werden. Es ist – wie bei dem visuellen Design – eine Art Kodierung: Man hat auditive Ikonen (auditory icons), Symbole oder Indizes. Deswegen ist die Vorgehensweise sehr ähnlich. Man kann einige Themen und Emotionen sicher besser akustisch als visuell ausdrücken. Musik kann Emotionen erzeugen, uns beruhigen, glücklich oder traurig machen. Verschiedene wissenschaftliche Studien haben versucht, die Beziehung zwischen Musik und Emotion zu beschreiben. Einige der identifizierten Aspekte sind auf die Szenografie oder allgemein auf das Sound Design übertragbar. So ist es möglich, einen Zusammenhang zwischen den Parametern Tempo, Tonhöhe, Tonhöhenverlauf, Rhythmus, Lautstärke, Lautstärkeänderung, Melodie, Modulation und Harmonie sowie verschiedenen Emotionen herzustellen. Schnelles Tempo, dissonante Klänge und starke Modulationen wirken zum Beispiel oftmals aktivierend auf den menschlichen Körper. Was mir in einigen Szenografie-Ausstellungen jedoch fehlt, ist die Haptik: Durch die haptische Wahrnehmung begreifen wir die Objekte und unsere Umwelt.

Rolf Mauer: Lassen sich Geräusche ähnlich intensiv wie Farben empfinden?

Ercan Altinsoy: Es gibt Analogien zwischen Farbe und Tonhöhe. Schon Aristoteles versuchte, diese Analogie in seinen Werken darzustellen. Einige Menschen beschreiben sogar Geräusche, die sie hören, durch Farben. So nehmen beispielsweise Synästhetiker Geräusche oder Musik gleichzeitig in Farben oder Formen wahr. Meiner Meinung nach sind Farben und Geräuscheigenschaften für uns genauso wichtig.

Rolf Mauer: Kann Sounddesign auch Geräusche verstecken?

Ercan Altinsoy: Gestaltgesetze sind nicht nur für das visuelle Design gültig, sondern auch für das Sound Design. Es bedeutet, dass das Gesetz der Figur-Grund-Trennung für die auditive Wahrnehmung genauso gültig ist, wie für die visuelle Wahrnehmung. Große Musiker beherrschen diese Regeln intuitiv und setzen sie gezielt ein. Zum Beispiel wechselt Beethoven in seinem Stück „Piano Sonata No. 14: Moonlight“ Figur und Hintergrund so geschickt, dass viele Zuhörer dies nicht bewusst merken. Mit anderen Worten: Man kann man verschiedene Klänge oder Musikstücke nutzen, um Geräusche zu verstecken. Aktive „Sound Masking Systeme“ oder passive Geräuschquellen wie Brunnen werden dafür benutzt, dass die unerwünschten Geräusche aus dem Vordergrund verschwinden. Man kann auch die Geräusche physikalisch – durch ein Gegengeräusch, das mit Phasenumkehrung erzeugt wird – „auslöschen“. Das nennen wir „aktive Geräuschbekämpfung“ (active noise control). Diese Methode hat einige örtliche und zeitliche Beschränkungen, wird aber beispielsweise bei Kopfhörern sehr erfolgreich eingesetzt.

Rolf Mauer: Ist Stille eine Qualität?

Ercan Altinsoy: Wir müssen jeden Tag mit verschiedenen akustischen Reizen wie Verkehrsgeräuschen, Baustellegeräuschen, Sport- oder Freizeitlärm umgehen. Natürlich brauchen wir immer wieder die Stille zum Entspannen. Aber eine entspannende Stille heißt nicht immer schalltoter Raum oder umgangssprachlich die „Totenstille“. Vielmehr nehmen wir die Bergesstille oder die Meeresstille als etwas entspannendes wahr, ohne dass beides vollständig still ist. Auch nachts fühlen wir uns beispielsweise in einer U-Bahn-Haltestelle mit leisen, unauffälligen Hintergrundgeräuschen sicherer.

Rolf Mauer: Wie verbinden Sie in ihrer wissenschaftlichen Arbeit Haptik und Akustik?

Ercan Altinsoy: Die Wirkung von Geräuschen auf den Menschen zählt zu den Kerngebieten der Forschung am Lehrstuhl für Akustik und Haptik. Von besonderem Interesse ist dabei die Verkopplung von mehreren Wahrnehmungsmodalitäten, speziell dem taktilen und auditiven Sinn. In den letzten Jahren rücken dabei zunehmend die tieferen Frequenzen in den Fokus, sowohl mit potenziell positiver Wirkung, wie der Sportlichkeit von Fahrzeugen oder der Wahrnehmung von Musik, als auch mit negativer Wirkung, wie Lärmbelastung. Im Bereich der Lärmwirkungsforschung werden häufig Laborversuche mit wahrnehmungspsychologischen Tests und physiologischen Messungen unter verschiedenartiger Lärmeinwirkung durchgeführt. Diese Messungen und Versuche werden am Lehrstuhl überwiegend im multimodalen Messlabor durchgeführt, da die gleichzeitige Darbietung von akustischen, optischen und vibratorischen Reizen auf den Menschen möglich ist, um Erkenntnisse über deren Wechselwirkungen zu erhalten. Weiterhin kann gezeigt werden, dass haptisches Feedback eine wichtige Rolle beim aktiven Musizieren mit einem Instrument spielt. Deswegen untersuchen wir, wie neue digitale Musikinstrumente gestaltet werden sollen. Und auch bei der Gestaltung intuitiv bedienbarer Elemente im Fahrzeuginnenraum oder beim Design eines optimalen Vibrationsalarms für Smartphones nutzen wir die Erkenntnisse aus der Akustik.

Rolf Mauer: In welcher Planungsphase sollte ein Architekt eine klangliche Gestaltung in seine Überlegungen einbeziehen?

Ercan Altinsoy: Leider wird in vielen Projekten die Akustik – wenn überhaupt – erst im letzten Schritt betrachtet. Je früher eine klangliche Gestaltung in einem Architektur-Projekt einbezogen wird, desto erfolgreicher wird sie am Ende. Wenn man die Geschichte, die das Gebäude erzählen soll, bestimmt hat, sollte man planen, wie die Akustik dazu beitragen kann. Denn diese kann mit der „normalen“ Gestaltung interagieren und diese ergänzen, sodass ein stimmiges Gesamtkonzept entsteht.

Rolf Mauer: Was können Architekten an Wissen und Erfahrung von der Messe acoustex mit ins heimische Büro nehmen?

Ercan Altinsoy: Was ich bei der Messe acoustex sehr schön finde, ist die Multidisziplinarität, die hier vorhanden ist. Die Aufgaben und die Produkte von Architekten, aber auch die Erwartungen an Architekten werden immer anspruchsvoller. Die kreativen Lösungen erfordern eine multidisziplinäre Sichtweise. Das unterstützt die Messe, da hier nicht nur neue und innovative Produkte vorgestellt werden, sondern es viele Impulsvorträge aus verschiedenen Disziplinen sowie Seminare oder Workshops gibt, die Grundlagen liefern. Und natürlich spielt auch der persönliche Austausch mit den anwesenden Experten eine wichtige Rolle – man kann voneinander lernen. Das macht die „acoustex“ aus meiner Sicht absolut besuchenswert.

Mehr zur Messe acoustex: https://www.architekturzeitung.com/fachmesse-acoustex


Zur Person

architektur gestaltung ercan altinsoy

Ercan Altinsoy ist Professor für Akustik und Haptik an der TU Dresden. Sein Forschungskonzept kann unter der Überschrift „Entwicklung technischer Geräte unter der Berücksichtigung menschlicher Wahrnehmung“ zusammengefasst werden. Ercan Altinsoy hat Maschinenbau an der Technischen Universität Istanbul studiert. Er promovierte an der Fakultät Elektrotechnik der Ruhr-Universität Bochum. Er nahm gleichzeitig auch an der Internationalen Graduiertenschule für Neurowissenschaften an der Ruhr-Universität Bochum teil. Nach seiner Promotion arbeitete Prof. Altinsoy bei HEAD acoustics als Projektingenieur auf dem Thema NVH (Noise Vibration Harshness). Seit 2006 ist er an der Technischen Universität Dresden. Er hat im Jahr 2014 den hochrangigen Lothar-Cremer-Preis der Deutsche Gesellschaft für Akustik erhalten und letztes Jahr war er als Gastprofessor an der Tohoku University in Japan tätig. Seine Professur ist am Exzellenzcluster “Centre for Tactile Internet with Human-in-the-Loop (CeTI) - Mensch und Maschine interagieren in Echtzeit" der TU Dresden beteiligt. Prof. Altinsoy ist als Berater für verschiedene deutsche Unternehmen in den Bereichen Fahrzeugakustik, Haushaltsgeräteakustik, Raumakustik, Sound Design und Haptik tätig. Er arbeitet am Klang von Geräuschen, etwa jenem von Autoblinkern oder dem Knuspern von Chips, und verändert diese so lange, bis sie angenehm klingen.

Bilder: Westfalenhallen Unternehmensgruppe


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