Ein hörbarer Unterschied

Wie viel Schall schlucken die neuen Schallschutzfenster wirklich? Wird der Straßenlärm vor meiner Haustür schlimmer, wenn es drüben an der Kreuzung eine neue Ampelanlage gibt? Und was habe ich von der geplanten Schallschutzwand an der nahen Bahntrasse? Solche Fragen stellen sich Menschen oft, wenn in ihrer Umgebung etwas neu- oder umgebaut wird. Im KMU-Projekt HEAR aus der Impulspartnerschaft i_city arbeitet ein Team der Wölfel Engineering GmbH an einer simplen Lösung für dieses Problem: Sie wollen Lärmprognosen hörbar machen, damit sich alle Beteiligten schon vor einem Bauprojekt informieren können, wie es sich wirklich auf die Geräuschkulisse um sie herum auswirkt.

Bei der Planung von Bauprojekten sehen sich die Beteiligten immer wieder mit einem Problem konfrontiert: Es gibt Ärger um den Lärm. Zwar gehören Schallimmissionsprognosen immer zum Planungsprozess, aber diese Prognosen sagen Laien oft nichts, erklärt Wölfel-Ingenieur Janosch Blaul: „Fünf Dezibel lauter oder leiser, was genau bedeutet denn das? Das ist ein schwer vermittelbarer, sehr abstrakter Wert.“

Ein verwaschenes Foto von zahlreichen Autos auf einer Straße, von hinten fotografiert. Das Foto deutet die Dynamik des Straßenverkehrs an..

Straßenlärm sorgt vor allem in dichtbesiedelten Gebieten für Stress, kann aber durch bauliche Maßnahmen eingedämmt werden. Im Projekt HEAR wurde ein Auralisationstool entwickelt, das solche Veränderungen hörbar macht und die Kommunikation zwischen Bauplanern, Kunden und Betroffenen verbessern soll.

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Noch dazu wird Lärm von Menschen unterschiedlich wahrgenommen: Was für die einen nur ein leises Hintergrundgeräusch ist, empfinden andere als unerträglich. Oft würden Erwartungen enttäuscht oder Werte unterschätzt, so Blaul. Es folgen Streit und Protest der Betroffenen.

Im Projekt HEAR haben Janosch Blaul, Projektleiter Dr. Andreas Nuber und ihr Team für dieses Problem eine ganz pragmatische Lösung erdacht: Warum nicht einfach die Geräuschkulisse simulieren, die die Anwohner erwartet? Die Simulation könnte man dann zum Beispiel bei öffentlichen Präsentationen zum Bauprojekt abspielen. Die Anwesenden könnten sich damit einen viel besseren Eindruck davon machen, wie sich die Geräusche in ihrer Umgebung verändern. Der Fachbegriff für eine solche akustische Simulation ist Auralisation.

Straßenverkehr als komplexer Klangteppich

Was eigentlich simpel und einleuchtend klingt, war für das Projektteam aber eine ganz schön harte Nuss. Für die Raumakustik-Planung gibt es zwar bereits viele Auralisationstools, die den Klang im Raum hörbar machen. Bei HEAR ging es aber explizit nicht um Innenräume, sondern um den städtischen Außenraum mit seinen Klang- und Lärmteppichen aus Straßenverkehr, Menschen, Maschinen und Fabriken. Gerade der Straßenlärm in großen Städten ist ein Stressfaktor für die Bewohner. Leider ist er aber auch um ein Vielfaches komplexer als der Raumklang, selbst wenn es sich um einen großen Raum wie eine Konzerthalle handelt. Blaul und sein Team mussten also ganz neu denken und neue Ansätze finden, um ihre Simulation umzusetzen.

„Die Lösung war letztlich eigentlich ganz einfach, aber wir mussten sie uns erst erarbeiten und sind dabei auch schon mal in Sackgassen geraten“, berichtet Blaul. Schließlich ist die Straßenlärm-Simulation der Wölfel GmbH weltweit eine der ersten ihrer Art – und die bisher einzige, die die Geräuschkulisse pegeltreu wiedergibt und sich damit innerhalb der offiziellen Berechnungsvorschriften für den Schallimmissionsschutz bewegt.

Auralisation

Auralisation ist ein Verfahren, mit dem akustische Situationen künstlich hörbar gemacht werden. Sie ist sozusagen das Pendant zur Visualisierung. Typischerweise kommt Auralisation in der Raumakustik zum Einsatz, außerdem nutzt man sie bereits, um zum Beispiel die akustischen Auswirkungen von Bauteilen wie Schallschutzfenstern zu simulieren. Um die Auswirkungen von Baumaßnahmen erfahrbar zu machen, werden in der Auralisation in der Regel Vorher-Nachher-Vergleiche angestellt.

Janosch Blaul beschreibt die Herausforderungen, die das Team bereits beim Aufbau einer Geräuschdatenbank meistern musste: „Es geht schon damit los, dass man bei Außenaufnahmen immer Nebengeräusche hat. Und dann sind Fahrzeuge bewegte Objekte, so dass Schalleffekte wie der Doppler-Effekt hinzukommen.“ Die erste Idee des Teams, einfach an entsprechend vielen stationären Messpunkten den Straßenlärm aufnehmen und darauf die Simulation aufzubauen, stellte sich schnell als Fass ohne Boden heraus. „Da stecken dann schon in einer einzigen Messung so viele Nebengeräusche drin, dass sie kaum zu verarbeiten ist – und man müsste unendlich viele Situationen und Orte aufnehmen, um ein umfassendes Bild zu schaffen“, so Blaul.

Den Lärm an der Quelle einfangen

Es wurde also schnell klar, dass man für die Aufnahmen näher an die Lärmquelle dran muss. Also nahm das HEAR-Team sich verschiedene Automodelle vor und machte massenhaft Aufnahmen in Motornähe: am stehenden Fahrzeug, im Standgas bei unterschiedlichen Drehzahlen. Für den Reifenlärm wurde ein Mikrofon in der Nähe der Räder montiert und das Geräusch beim Fahren aufgezeichnet. Mit diesen Aufnahmen ließen sich die Fahrgeräusche von verschieden großen und verschieden lauten Autos überraschend gut nachahmen. Ergänzt mit weiteren Soundschnipseln, teils aus eigenen Aufnahmen und teils aus zum Kauf verfügbaren Geräuschdatenbanken, bilden sie die Basis der Lärmsimulation.

Bei der Umsetzung konnte das Projektteam auf einer Software aufbauen, die die Wölfel GmbH bereits seit langer Zeit vertreibt und weiterentwickelt: Das Programm IMMI verwenden Baufirmen und Experten, um die Schallimmissionen zu berechnen, die ein Bauprojekt verursacht. Allerdings spuckt die Software eben Zahlen und Werte aus – mit denen wiederum nur Experten etwas anfangen können. Das neue Auralisationstool soll die Software ergänzen und wird, so hofft Blaul, die Kommunikation mit Kunden und Laien verbessern: „Wenn alle Beteiligten wissen, mit welchen Geräuschen sie es zu tun haben, können sie auch viel besser formulieren, was sie stört.“

Das fertige Tool soll bald verfügbar sein

Ohne die bereits vorhandenen IMMI-Algorithmen wäre das Auralisationstool wohl eine nahezu unlösbare Aufgabe gewesen, zumindest für die kurze Projektlaufzeit von nur anderthalb Jahren. So aber können Blaul und seine Kollegen nach Projektende einen Erfolg vermelden: Die Auralisation läuft im Prinzip bereits und wird derzeit nur noch optimiert. In einigen Monaten wird sie voraussichtlich für IMMI-Anwender auf den Markt kommen. Das Interesse der Kunden an dieser Lösung sei groß, berichtet Blaul. Und er spinnt den Gedanken des „Probehörens“ auch schon weiter: Am liebsten hätte er irgendwann ein Auralisationstool, das von der Expertensoftware IMMI unabhängig funktioniert – vielleicht sogar als App? So eine App sei allerdings bisher noch völlige Zukunftsmusik, schränkt der Akustikexperte ein.

Zunächst einmal soll das neue Tool helfen, den Schallimmissionsschutz weniger elitär und besser verständlich zu machen. Die Auralisation könne den Lärm an sich natürlich nicht verringern oder verhindern, so Blaul – aber die Zahl der von Lärm betroffenen Menschen zu verringern, dabei sollte sie schon helfen können. Schließlich haben selbst die Wölfel-Ingenieure bei der Entwicklung des Tools ganz neue Erfahrungen gesammelt: „Wir arbeiten ja sonst auch nur mit Zahlen und Werten, obwohl es bei uns um Klang und Geräusche geht“, erklärt Janosch Blaul. „Seit Jahrzehnten hantieren wir mit den entsprechenden Regelwerken für Schallimmissionsschutz. Und jetzt konnten wir uns zum ersten Mal anhören, wie sich so ein Regelwerk auswirkt!“

Das Projekt HEAR ist Teil der Impulspartnerschaft i_city, in der die Hochschule für Technik Stuttgart ein Netzwerk mit Unternehmen und Kommunen der Metropolregion Stuttgart bildet, um die Stadt der Zukunft zu erforschen. In den verschiedenen Projekten erarbeiten die Partner Konzepte für die „intelligente Stadt“ – von innovativen, energiesparenden Gebäudestrukturen über intelligentes Energie- und Lärmmanagement bis hin zu nachhaltiger Mobilität.