Akustik bei E-Autos
Melodien für Motoren
E-Autos sind so leise, dass man sie künstlich laut machen muss, um Fußgänger zu schützen und dem Fahrer ein Gefühl für seine Geschwindigkeit zu geben. Ingenieure und Musiker entwickeln den neuen Klang der Straße.
Noch vor Sonnenaufgang kletterte Musikproduzent Leslie Mandoki in sein Kanu, paddelte ein paar Hundert Meter hinaus auf den Starnberger See und verharrte dann lauschend im Boot, um zu hören, wie es klingt, wenn die Natur erwacht. Danach schipperte er zurück in sein Tutzinger Studio und rekonstruierte die Stimmung elektronisch. Mandoki unternahm seine Tour für einen Auftrag des Autobauers Volkswagen. Jetzt sirrt der neue VW ID.3 beim Beschleunigen und Bremsen wie ein Frühlingsmorgen. Oder zumindest so, wie Mandoki ihn sich vorstellt.
Um den Sound für Elektrofahrzeuge zu entwickeln, legt sich die Autoindustrie gehörig ins Zeug. Die Akustikingenieure von Mercedes zum Beispiel studierten die Soundtracks aller Science-Fiction-Filme, in denen futuristische Fahrzeuge vorkommen. Die Experten von Audi bliesen das Didgeridoo, schrappten mit dem Geigenbogen über eine Gitarre und nahmen auf, wie eine Helikopter-Drohne im Flug knattert.
Für außen und innen
Elektroautos mit einem Sound auszustatten klingt paradox: Wieso soll man ein flüsterleises Fahrzeug vorsätzlich lärmen lassen? Dafür gibt es drei Gründe.
Erstens die Sicherheit der Fußgänger: E-Fahrzeuge sind beim Anfahren so leise, dass sie nicht erkannt und eingeordnet werden können. Das ist gefährlich, besonders für Menschen mit Sehbehinderung. Ab dem 1. Juli 2021 müssen laut EU-Verordnung alle Neuwagen bei Geschwindigkeiten unter 20 km/h mit einem Außensound zu hören sein, der die Umweltgeräusche übertönt. Der Fachbegriff dafür ist Acoustic Vehicle Alerting System (kurz AVAS). Ab 20 Stundenkilometern ist das Abrollgeräusch der Reifen laut genug, um bei Fußgängern und Fahrradfahrern Aufmerksamkeit zu erzeugen. Dann schaltet das AVAS wieder ab.
Zweitens die Sicherheit des Fahrers und seiner Mitfahrer: Ein Auto zu steuern ist eine multisensorische Tätigkeit. Wir achten auf die Instrumente, wir sehen die Straße und den Verkehr, wir hören Motor- und Windgeräusche und fühlen Vibrationen, Scherkräfte und Schlaglöcher. Mithilfe all dieser Informationen analysiert das Gehirn die Fahrsituation und trifft seine Entscheidungen: beschleunigen, bremsen, lenken. E-Motoren sind ungewohnt leise für das Tempo, auf das sie in kürzester Zeit beschleunigen können. Deshalb entwickeln die meisten Autofirmen neben AVAS auch einen Innensound, der über die Bordlautsprecher in die Fahrzeugkabine gespielt wird.
Damit reagieren die Ingenieure zugleich auf den dritten Grund fürs Krachmachen: „Schadgeräusche“, die niemand hören will, sollen übertönt werden. Wenn es in der Fahrgastzelle zu still ist, stört das Knattern des Klimakompressors und das Verzahnen des Getriebes, jedes Quietschen und Knarzen. Und es nervt auch der Antrieb selbst.
Der Sound der Stille
„Ein Elektromotor klingt nicht besonders schön“, sagt Stefan Sentpali, 55, Psychoakustiker an der Hochschule München und Papst der deutschen Sounddesigner. Jeder Verbrennungsmotor habe einen eigenen Drehklang, eine eigene Melodie, je nach Bauweise des Motors und der Zündabfolge der Zylinder. Ein E-Motor dagegen produziere ein hochfrequentes, tonales Geräusch und erinnere eher an eine Mischung aus Straßenbahn und Zahnarztbohrer. Sentpali empfiehlt daher für den Innenraum einen künstlichen Geräuschpegel von maximal 40 bis 50 Dezibel, etwa wie leise Radiomusik. Er nennt das den „Sound of Silence“.
Die Akustik-Ingenieure in der Autoindustrie stehen vor einer ganz neuen Herausforderung. Bisher war es ihr Job, Autos leiser zu machen. Bei Mercedes zum Beispiel sind dafür 250 Spezialisten zuständig. Jetzt geht es plötzlich darum, Autos lauter zu machen. Das übernehmen bei Mercedes lediglich zehn Experten. Die geben freilich richtig Gas, weil es cooler ist, neue Sounds zu entwickeln, als alten Lärm zu unterdrücken.
Auch Klaus Zyciora, 59, der als Designchef von Volkswagen für Aussehen und Klang aller Marken von VW über Audi, Seat, Skoda, Bentley, Bugatti bis Lamborghini und Porsche verantwortlich ist, hat ehrgeizige Pläne: Er will den E-Sound von Volkswagen als Standard für alle Elektroautos etablieren. „Bisher“, sagt Zyciora, „gibt es keinen definierten Klang für E-Fahrzeuge und kein Hörerlebnis, das Bilder im Kopf erzeugt, wie etwa beim Porsche 911.“ Beim E-Auto sei „das Blatt leer“. Zyciora: „Wenn man da was macht, dann ist es prägend.“
Vom Piano zum Forte
Bei der Suche nach den neuen Melodien, den richtigen Tonhöhen, Dreiklängen und Harmonien, der stimmigen Phrasierung und einer passenden Dynamik von forte und piano, kommen Musiker und Komponisten ins Spiel. BMW hat dafür den Oscarpreisträger Hans Zimmer, 63, engagiert. Der Schöpfer der Filmmusik zu „Gladiator“ und „Der König der Löwen“ entwickelte gemeinsam mit BMW-Sounddesignchef Renzo Vitale zunächst den Klang für die Konzeptstudie Vision M Next. Das Ergebnis wird in künftigen Modellen des Konzerns zu hören sein. Weitere Werke und Variationen werden folgen. Der italienische Akustikingenieur Vitale, 41, ist selbst Pianist, Komponist und Performancekünstler. Er will die Autofahrer mit seinen Klangcollagen „Emotionen spüren lassen“.
Volkswagen-Designchef Zyciora hat Leslie Mandoki angeheuert. Mandoki, 68, wurde einst als Mitglied der Band Dschinghis Khan bekannt. Heute konzipiert er das Audio-Branding großer Konzerne und komponiert auch für den FC Bayern. Er sollte einen nagelneuen E-Sound kreieren, klar, rein, zeitlos und präzise, geeignet als das akustische Logo des größten Autobauers der Welt.
In Mandokis Red Rock Studio am Starnberger See hängen neben Dutzenden von Goldenen Schallplatten die Fotos von Lionel Richie, Chaka Khan, Phil Collins, Klaus Doldinger, Angela Merkel und mehreren Wirtschaftsführern an der Wand. Mandoki kennt sie alle. In seinem Büro liegen die kiloschwere Ausführung „Ganzheitliche musikalische Emotionalisierung im Zeitalter der Digitalisierung und E-Mobilität“ und Hunderte Seiten von Regeln für das AVAS aus Brüssel, Washington, Peking und Tokio. Wer einen Sound entwickeln will, der künftig die Welt beherrscht, braucht neben Kreativität auch viel Geduld und Fachwissen. Als musikalische Zutaten erwähnt Mandoki „glasklare Höhen, sympathische Mitten und trockene Bässe“.
Jetzt sitzt der Künstler an seinem fünf Meter langen Solid-State-Logic-Mischpult mit 72 Kanälen und spielt die VW-Signatur vor, die er seit seinem Paddelausflug im Ohr hat. Sie habe etwas von einem schwebenden Raumschiff, hat ihm sein Auftraggeber versichert, es würden Zukunft, Futurismus und Nachhaltigkeit mitschwingen. Man könnte auch sagen, sie hört sich an wie ein Brummkreisel auf Speed.
„Hier im Studio, über eine der besten Anlagen der Welt, klingt der Sound immer super“, sagt Mandoki. Aber was wird aus dem schwebenden Raumschiff, wenn es über einen Lautsprecher in wasserdichter Plastikhülle im vorderen Stoßfänger tönt? „Da haben wir lange experimentiert, bis der Sound auch da so rauskam, wie wir ihn haben wollten“, sagt Mandoki. Nun ist er zufrieden, wenn er den neuen VW ID.3 hört – eine kleine elektronische Symphonie, die es noch nie zuvor gab und die trotzdem irgendwie vertraut klingt.
Vorbild brüllender Löwe
Volkswagen-Konkurrent Mercedes-Benz lädt ein zur virtuellen Rundfahrt im neuen vollelektrischen EQC 400. Am Steuer sitzt Sounddesigner Thomas Küppers, 36, der seine Dissertation zur „Zielgeräuschentwicklung von Elektrofahrzeugen“ geschrieben hat. Neben ihm überträgt Mona Moll, 30, aus der Daimler-Pressestelle die Fahrt auf der Versuchsstrecke in Sindelfingen per Zoom-Konferenz. So läuft das in Corona-Zeiten.
Zunächst zeigt Küppers, wie zufrieden der Sound-Prototyp des EQC vor sich hin trällert, wenn seine Batterie geladen wird und schließlich voll ist. Dann erklingt aus den 15 Innenlautsprechern die Begrüßungsfanfare. Sie signalisiert „Triebstrangbereitschaft“, schmeichelt dem Ohr aber glücklicherweise mehr als das Fachwort. Das gilt auch für den AVASAußensound, der bei Küppers „Gesetzeserfüllungsgeräusch“ heißt. Der Jargon der Akustiker ist nicht besonders lyrisch.
Bei Mercedes gibt es drei unterschiedliche Sounddesigns für drei unterschiedliche Zielgruppen. Die Basis-Einstellung ist das „komfortable Soundset“. Sehr unaufdringlich und dem Rauschen des Fahrtwindes nachempfunden. In den „sportlichen Klangwelten“ für eher extrovertierte Fans der High-Performance- Marke AMG röhrt der EQC schon ein bisschen mehr. Auf Wunsch wird elektronisch „gebollert“. Hier ist das assoziative Vorbild ein brüllender Löwe in der Savanne. „Traditionelle S-Klasse- Fahrer“, warnt Küppers, „finden das vielleicht nicht so prickelnd.“ Aber die können den Löwen blitzschnell zur Ruhe bringen. Ein Knopfdruck genügt. Dann zirpt nur noch das „Gesetzeserfüllungsgeräusch“ über die beiden Außenlautsprecher. Und auch das verstummt, wenn das Auto schneller als 20 km/h fährt. Im Inneren herrscht dann die himmlische Ruhe, für die sich so mancher Kunde ein E-Auto kauft.