Eine Einführung in grundlegende Konzepte und Begriffe der Akustik, der Klangwissenschaft.
1. Was ist Ton?
Schall ist eine Schwingung, die vom menschlichen Ohr wahrgenommen wird. Er wird durch vibrierende Objekte erzeugt und erfordert zur Ausbreitung ein Medium, da sich Schall im Vakuum nicht ausbreiten kann.
Klang hat drei grundlegende Eigenschaften:
- Tonhöhe:Bestimmt durch die Schwingungsfrequenz. Eine höhere Frequenz führt zu einer höheren Tonhöhe.
- Lautstärke:Bezogen auf die Schwingungsamplitude. Eine größere Amplitude führt zu einer größeren Lautstärke. Die Lautstärke ist subjektiv, während die Schallintensität das objektive Maß für die Energie ist, die pro Zeiteinheit durch eine Flächeneinheit fließt.
- Timbre:Sie wird auch Tonqualität genannt und gibt die einzigartigen Eigenschaften einer Tonquelle an. Sie wird durch die Anzahl, Frequenz und Amplitude der Harmonischen beeinflusst, die mit der Grundfrequenz erzeugt werden.
2. Infraschall und Ultraschall
Infraschall:Schallwellen mit Frequenzen
unter 20 Hz, für Menschen unhörbar, für Tiere wie Wale und
Delfine jedoch wahrnehmbar.
Ultraschall:Schallwellen mit Frequenzen
über 20,000 Hz, ebenfalls für Menschen unhörbar, aber für
Tiere wie Fledermäuse, Hunde und Katzen wahrnehmbar.
3. Frequenzbereich
Der Mensch kann Töne im Frequenzbereich von 20 Hz bis 20 {2} Hz hören und so die vielfältigen Klänge von Musikinstrumenten genießen. Die menschliche Sprache erstreckt sich jedoch über einen engeren Bereich, mit Grundfrequenzen zwischen 80 Hz und 1.200 Hz und Harmonischen, die bis zu 10 kHz reichen. Das typische Sprachfrequenzband liegt zwischen 80 Hz und 10 {9} Hz.
4. Schalldruck
Unter Schalldruck versteht man die durch eine Schallwelle verursachte Abweichung vom statischen Druck. Er wird häufig als Effektivwert (Root Mean Square, RMS) über einen bestimmten Zeitraum ausgedrückt, der lang genug sein sollte, um die Berechnungsergebnisse nicht zu beeinträchtigen.
5. Zusätzliche Konzepte
- Volumengeschwindigkeit:Das Produkt aus der Partikelgeschwindigkeitskomponente senkrecht zu einer Oberfläche und der Oberfläche.
- Dämpfung:Die Verringerung der Energie über Zeit oder Entfernung.
- Dynamikbereich:Die Differenz zwischen dem maximalen Schalldruckpegel, den ein elektroakustischer Wandler verarbeiten kann, und dem geräuschäquivalenten Schalldruckpegel.
- Wandler:Ein Gerät, das Eingangssignale in einem System in entsprechende Ausgangssignale in einem anderen umwandelt.
- Standardmikrofon:Ein präzise kalibriertes Mikrofon für genaue Schallmessungen unter bestimmten Bedingungen.
Die Akustik spielt eine entscheidende Rolle beim Verständnis von Schall und seinen Eigenschaften und ermöglicht Fortschritte in verschiedenen Bereichen wie Audiotechnologie und Kommunikation.
