Es muss fauchen, krachen, rumpeln

Ein Porsche-Carrera-Motor muss fauchen. Er soll ein wenig rau und unfertig klingen – als hätten die Mechaniker gerade noch an ihm herumgeschraubt, um vor einem großen Rennen das letzte Quäntchen Kraft aus dem Aggregat herauszukitzeln. Der Besitzer des Carrera soll sich wie ein kleiner Rennfahrer fühlen, wenn er auf das Gaspedal tritt. Autos müssen gut klingen, das wissen Ingenieure seit Jahrzehnten. Lange haben sie nur am Klang des Motors getüftelt. Dank immer rechenstärkerer Computer ließ sich dann auch die Akustik des gesamten Autos genau analysieren. Inzwischen arbeiten die Hersteller sogar am Klang der Motorhaube und am Geräusch beim Schlagen der Autotür. Denn das ist das Erste, was der Kunde im Autohaus tut: Türen schlagen. Fällt die Tür satt ins Schloss, klingt das nach Qualität.

Techniker nennen es „Sounddesign”, wenn sie den Klang eines Produkts optimieren, damit potenzielle Kunden die Ohren spitzen. Man könnte glauben, dass die Möglichkeiten des Sounddesigns inzwischen ausgeschöpft sind. Tatsächlich aber rappelt es in der Branche erst in jüngster Zeit so richtig. Denn nicht nur Autoproduzenten interessieren sich für den perfekten Klang ihrer Ware, sondern auch die Hersteller von Alltagsprodukten wie Staubsaugern und Lebensmitteln. So wirken Kartoffelchips besonders frisch, wenn sie beim Zubeißen mit hohen Tönen zerbrechen. Über die Backzeit oder die Feuchtigkeit in den Chips lässt sich das Krachen exakt einstellen. Knuspermüsli hingegen sollte zwischen den Zähnen rumpeln, damit sich der Klang in den Schädelknochen überträgt. So wirkt das Müsli besonders lecker.

Doch den größten Aufwand in Sachen Klangperfektion treiben nach wie vor die Autohersteller. In Klanglabors prüfen sie, wo es scheppert, brummt oder knarrt – und was den Kunden besonders gut gefällt. Audi in Ingolstadt zum Beispiel betreibt seit einigen Jahren eigens ein Labor für „Bedienteilakustik” – für jene Knöpfe und Hebel, mit denen der Fahrer den Fensterheber oder die Einparkhilfe aktiviert. In dem Labor ist in den letzten Jahren der „Audi-Klick” entstanden: ein helles, metallisches Klicken, das jedes Bedienelement von sich gibt – ganz egal, welchen Schalter der Fahrer betätigt. Das Besondere: Der Fahrer hört den Klick nicht nur, sondern spürt zugleich das Einrasten des Schalters.

Der rechte Klick sorgt für Sicherheit

„Dieser Klick ist unaufdringlich, er lenkt den Fahrer nicht ab” , sagt Manfred Mittermaier, bei Audi verantwortlich für die Akustik der elektrischen Bedienelemente. „Wir nutzen über das Hören und das Fühlen, die Haptik also, zusätzliche Sinneskanäle.” Das erhöht die Sicherheit, denn der Klick meldet dem Fahrer, dass eine Funktion ein- oder ausgeschaltet ist, ohne dass er dazu nachschauen und den Blick von der Straße wenden muss.

Der kleine Klick hat es in sich, denn alle Bedienelemente sollen gleich klingen – unabhängig davon, ob sie eine runde oder längliche Form haben, ob sie in der schmalen Tür eingebaut sind oder in der voluminösen Mittelkonsole. Je nach Bauteil löst eine Feder den Klick aus oder eine kleine Metallscheibe, die beim Drehen eines Knopfes zuschnappt. All das führt dazu, dass ein Bedienelement zunächst ganz anders klickt, als gewünscht: entweder dumpfer oder heller. „Dann müssen wir das Bauteil oder seine Umgebung so lange verändern, bis es passt”, sagt Mittermeier – zum Beispiel, indem die Ingenieure das Material in der Tür, im Armaturenbrett oder in der Mittelkonsole verstärken oder indem sie Kunststoff-Rippen aufbringen.

Auch die Zulieferer müssen den Audi-Klick beherrschen. Sie erhalten von dem Automobilhersteller genaue Vorgaben über den Klang der Bedienelemente. Darüber hinaus liefert ihnen Audi Messvorschriften, um testen zu können, ob ein Bauteil richtig klingt. 30 bis 40 Knöpfe und Hebel hat ein modernes Oberklassefahrzeug, und alle sollen dasselbe Geräusch von sich geben.

Der Klick aus Ingolstadt macht deutlich, dass das Sounddesign heute eine filigrane Angelegenheit ist. Nuancen machen den Unterschied und können für den Kunden kaufentscheidend sein. Wissenschaftler beginnen erst langsam zu verstehen, was die Kunden eigentlich wollen. Wann klingt ein Geräusch gut? Wann ist es lästig? Welche Bestandteile eines Klangs sind von Bedeutung? Dummerweise geben viele Produkte nicht nur einen simplen Klick von sich – ein Geräusch, das sich recht gut optimieren lässt. Vielmehr haben es die Klangforscher oft mit komplexen Klängen wie dem Dröhnen eines Staubsaugers zu tun: einem Frequenzsalat, in dem sich vielerlei Schwingungen überlagern – und in dem manche Frequenzen lauter oder leiser tönen als andere.

Jan Rennies, Physiker am Fraunhofer-Institut für Digitale Medientechnologie IDMT in Oldenburg, hat in mehreren Studien untersucht, wann Menschen ein Geräusch als störend empfinden. Er hat sich dazu die simple Frage gestellt, was letztlich die Qualität eines Klangs ausmacht. Dabei stand Rennies vor einem fundamentalen Problem: Es gab kaum klar definierte Begriffe, mit denen sich ein Klang neutral und standardisiert beschreiben lässt.

Probehören am Rasierapparat

Der Forscher fing daher bei null an. Er spielte Testpersonen die Geräusche von verschiedenen elektrischen Rasierapparaten und Staubsaugern vor und bat sie, den Klang mit eigenen Worten zu beschreiben. In einer zweiten Runde wurden daraus sogenannte Antonyme extrahiert – Wortpaare wie „laut” und „leise”, die Gegensätze ausdrücken. Zum Schluss ordnete Rennies die Begriffe verschiedenen Klangmerkmalen zu:

· Begriffe wie „kraftvoll” und „schwach”, die die Qualität beschreiben,

· Begriffe wie „scharf” oder gedämpft”, die das Geräusch allgemein bewerten,

· Begriffe zum Klangspektrum wie „heulend” und „nicht heulend” sowie

· Gegensätze, die den zeitlichen Verlauf charakterisieren, zum Beispiel „monoton” und „unregelmäßig”.

„Damit verfügen wir jetzt über ein Modell, mit dem Probanden gezielt den Klang eines Produkts beschreiben können”, sagt der Physiker. „Das ist besonders wichtig für Hersteller, die Kundenumfragen machen möchten.”

Zusammen mit Ingenieuren von Opel in Rüsselsheim hat Rennies 2013 durch Befragen von Testpersonen herausgefunden, wann sie das sogenannte Nageln eines Dieselmotors als unangenehm empfinden. Bisher wurde das Nageln immer anhand der Außengeräusche bewertet. In einem Prüfstand stellten die Forscher dazu ein Mikrofon auf, öffneten die Motorhaube und untersuchten anschließend, ob bestimmte Werte überschritten wurden.

Aber noch wichtiger sind die Innengeräusche. Opel lieferte dazu unter anderem Tonaufnahmen verschiedener Fahrzeugmodelle, die die Testpersonen dann im Akustiklabor bewerteten. Das Ergebnis ist eine Art akustische Idealkurve, aus der die Fahrzeugingenieure ablesen können, welche Frequenzen oder Klangeigenschaften das Nageln des Motors lästig machen – und die sie einem Diesel deshalb tunlichst austreiben sollten.

Aus Krach soll Wohlklang werden

Natürlich haben Autohersteller ein größeres Sounddesign-Budget als etwa Produzenten von Staubsaugern. Wie Studien von Forschern der Technischen Universität Dresden zeigen, lassen sich aber auch die optimieren. Bei einem Staubsauger stört den Kunden weniger die „Lautheit” als hohe, kreischende Frequenzen. Und die lassen sich verringern, indem man das Gehäuse umbaut. Ercan Altinsoy, Leiter des Lehrstuhls für Kommunikationsakustik an der TU Dresden, hat sich zum Ziel gesetzt, den Krach im Haushalt in angenehme Geräusche zu verwandeln. Er analysiert dazu im Detail nicht nur die akustischen Spektren von Staubsaugern, sondern auch die von Rasierern und Wäschetrocknern. Das ist sinnvoll, sagt er: „Hersteller, denen es gelingt, Produkte mit gutem Klang auf den Markt zu bringen, können ihre Marke damit künftig deutlich von ihren Mitbewerbern abheben.”

Wie Fraunhofer-Forscher Jan Rennies fragte sich auch Altinsoy, was ein guter Klang eigentlich ist. Er fand heraus, dass das Brummen eines Rasierapparats durchaus erwünscht ist, denn es vermittelt dem Nutzer das Gefühl von Männlichkeit. In einer anderen Studie hat der Forscher untersucht, wie Waschmaschinen oder Trockner klingen, wenn man gegen das Gehäuse klopft. Das sei ein typisches Verhalten der Kunden im Elektrofachgeschäft, sagt Altinsoy. Vor dem Kauf klopften sie gegen das Gerät. Zwar sage das nichts über die Qualität aus, aber das Klopfgeräusch liefere Informationen über das Material und die Stabilität der Maschine. „ Wir haben festgestellt, dass Kunden ein Gerät als minderwertig empfinden, wenn es in hohen Frequenzen ausschwingt”, berichtet Altinsoy – wenn es also leicht scheppert. Für die Interessenten ist das ein K.-o.-Kriterium.

Zusammen mit anderen Forschern feilt der Dresdner Akustiker derzeit an einem europäischen „Sound-Label”, mit dessen Hilfe sich beim Einkauf angenehm klingende Haushaltsgeräte von lästigen Krachmachern unterscheiden lassen sollen. Vorbild dieses Sound-Labels ist das europäische Energie-Label, bei dem die Kunden auf einer Skala von A+++ bis G Energieschleudern und Stromfresser erkennen und von sparsamen Geräten unterscheiden können.

Umzingelt von Lautsprechern

Ercan Altinsoy verfügt über ein ansehnliches Akustiklabor, dessen Wände ringsum mit Lautsprechern bestückt sind. Die Lautsprecher lassen sich zu einem sogenannten Wellenfeld abstimmen, in dem der Hörer den Eindruck hat, ein Geräusch aus einer bestimmten Richtung wahrzunehmen. So kann der Klangforscher etwa nur in der Mitte des Raums das Geräusch eines Staubsaugers ertönen lassen oder den ganzen Raum mit Motorenlärm füllen. Mitten in diesem Labor thront ein Autositz auf einem Podest. Er ist auf einem Rütteltisch befestigt, der den Sitz vibrieren lässt. Altinsoy untersucht damit, wie sich Hören und Vibrationen gegenseitig beeinflussen, denn beide sind eng miteinander verknüpft. Experten sprechen von „Vibro-Akustik”.

Unlängst spielte der Dresdner Wissenschaftler Testpersonen in seinem Labor das Geräusch eines Sportwagens vor. Sie sollten beschreiben, wie „sportlich” ihnen das Fahrzeug erschien. Zugleich ließ er den Autositz vibrieren. Das verblüffende Resultat: Selbst ein etwas leiserer Sportwagen fühlt sich sehr sportlich an, wenn man die Vibrationen verstärkt. Doch auch dabei kommt es auf Feinheiten an. „Wir mussten den Zeitverlauf des Vibrationssignals sehr genau steuern, damit der Effekt auftritt”, sagt Altinsoy. Sportfahrzeuge könnten künftig leiser sein, wenn man die Vibrationen beispielsweise durch eine andere Aufhängung der Sitze verstärkt, meint er.

Man könnte glauben, dass solche Experimente Spielerei sind. Doch die Fahrzeugakustik ist ein aktuelles Thema, weil in den nächsten Jahren wohl immer mehr Elektroautos auf den Markt kommen werden. Und die geben im Stadtverkehr kaum Geräusche von sich. Fußgänger könnten herannahende Fahrzeuge deshalb leicht überhören. Außerdem hört der Fahrer keine Motorengeräusche mehr, die ihm in einem Wagen mit Verbrennungsmotor Informationen über die aktuelle Fahrsituation liefern. Das ist gewöhnungsbedürftig. Für die Elektroautos wird man also zweierlei brauchen: einen Außenklang für die Umgebung und einen Innenklang für den Fahrer.

„Für die Hersteller besteht die Aufgabe darin, den Kunden den Übergang vom gewohnten Klang einer Verbrennungsmaschine zum leisen elektrischen Fahren zu erleichtern”, sagt Sven Kämpf, ein Kollege von Jan Rennies am Fraunhofer IDMT in Oldenburg. „Es wäre durchaus sinnvoll, dass ein Elektrofahrzeug eine akustische Rückmeldung über den aktuellen Fahrzustand liefert.” So könnte ein Geräusch beim Tritt aufs Gaspedal dem Fahrer suggerieren, dass jetzt viel Strom verbraucht wird. Bei einer Vollbremsung könnte ein anderes Geräusch Passanten in der Nähe warnen.

Autos mit künstlichem Motorenlärm

Seit 30 Jahren arbeiten Sounddesigner daran, den Klang von Automobilen zu verändern – für das Elektroauto müssen sie erst einen Klang erfinden. Kämpf hat eine Software entwickelt, die den Klanggestaltern der Automobilproduzenten diese Arbeit erleichtern soll. Das Programm ist eine Art Klangmaschine, die es ermöglicht, ein realistisches oder futuristisches Motorengeräusch über die bordeigenen Lautsprecher in den Innenraum oder nach außen zu übertragen. So lassen sich störende Nebengeräusche, etwa durch den Fahrtwind oder das Abrollen der Reifen, mit einem gewissen Wohlklang überdecken. Bei dieser Klangsynthese werden einzelne einfache und kurze Klangsequenzen je nach Fahrzustand des Elektromotors modifiziert und zu komplexen Geräuschszenarien kombiniert.

Auch Florian Käppler beschäftigt sich täglich mit Klängen – nicht nur mit denen von Elektroautos. Er ist Professor für Musikdesign an der Staatlichen Hochschule für Musik im baden-württembergischen Trossingen und zugleich Geschäftsführer eines Klang-Beratungsunternehmens, der „Klangerfinder” in Stuttgart. Für Automobilhersteller hat er Archive aufgebaut, in denen typische Klänge aus verschiedenen Automodellen gespeichert sind. „Die lassen sich etwa in Werbefilme einspielen, um die Automarke fühlbar zu machen.” Für Käppler ist die Erfindung eines Elektroauto-Sounds eine Herausforderung. „Wir werden damit künftig den Klang ganzer Städte beeinflussen – und tragen damit eine große Verantwortung.” Die Herausforderung ist für ihn: „ Gelingt es, einen Wohlklang zu erzeugen, oder werden die künstlichen Sounds der verschiedenen Autos eine unerträgliche Kakophonie ergeben?”

Der Musikdesigner berichtet, dass es an diversen Hochschulen bereits Lehrstühle für „Klangökologie” gibt. Er hält das für den richtigen Weg, denn eine große Diskussion darüber, in welche Richtung sich der Klang von Elektroautos entwickeln soll, gebe es bislang nicht. Käppler meint: „Vielleicht brauchen wir am Ende sogar eine internationale Charta, in der festgeschrieben ist, wie unsere akustische Zukunft aussehen soll.” •

Seit der Recherche zu diesem Artikel lauscht der Oldenburger Wissenschaftsjournalist TIM SCHRÖDER aufmerksam dem Klang seines Müslis.

von Tim Schröder