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Akustik

 

     


Akustik

Akustik (griech.: akuein ακουειν = hören) ist die Lehre vom Schall und seinen Wirkungen und ist ein Teilbereich der Physik. Sie beschäftigt sich mit der Erzeugung, der Ausbreitung, der Reflexion und der Absorption von Schallwellen. Schallwellen (Druck-Dichte-Wellen als Schallwechseldruck) sind mechanische Schwingungen in einem Medium, im Regelfall der Luft. Da das Prinzip der Akustik auf die Ausbreitung der Wellen und Schwingungen im Raum beruht, kann es auch als Teilgebiet der Mechanik gesehen werden. Das Spezialgebiet der Hydroakustik befasst sich ausschließlich mit der Akustik flüssiger Medien.

Arbeitsmethoden der Akustik

Mikrofone, Lautsprecher und verschiedene Klangerzeugungsinstrumente wie Musikinstrumente sind die Arbeitsinstrumente der Akustik.

Daneben gibt es Räume zu Erzeugung spezieller Schallfelder:
• Reflexionsarme Räume (Das Wort: "schalltote Räume" ist zu vermeiden) besitzen gutes Absorptionsmaterial an den Wänden, so dass nur minimale Reflexionen auftreten und Bedingungen wie in einem freien Schallfeld herrschen und der Schalldruck mit 1 / r mit dem Abstand (und nicht mit dem Quadrat!) von einer Punktschallquelle abnimmt.
• Hallräume dagegen werden so konstruiert, dass möglichst viele ungerichtete Reflexionen auftreten und bei Vorhandensein von Schallquellen fast im gesamten Raum derselbe Schalldruck herrscht, was einem diffusen Schallfeld entspricht. Um ausgeprägte Resonanzen in Hallräumen zu vermeiden werden Hallräume im Allgemeinen ohne parallel zueinander stehende Wände und Decken gebaut. Dieser Aufbau führt zu einer gleichmäßigen Verteilung der Raummoden. Hallräume sind zum Beispiel zur Bestimmung der Schallleistung von verschiedensten Geräten für den Schallschutz sehr nützlich.
• Freifeldraum = Raum mit absorbierenden Wänden und Decke und schallhartem Fußboden, der zur Schallmessungen unter Freifeldbedingungen, das heißt nur mit Reflexionen über den Fußboden, benutzt wird.
• Darüber hinaus werden in zunehmendem Maße Methoden der modernen Signalanalyse auf akustische Signale angewandt. Dabei sind vor allem die Frequenzanalyse durch FFT (Schnelle Fouriertransformation) und die etwas gröbere Oktav- und Terzbandanalyse zu nennen. Außerdem kann durch geeignete Signalprozessoren die Impulshaltigkeit von akustischen Signalen erfasst werden. Eine wichtige Rolle spielen auch die elektronisch umgesetzten Frequenz- und Zeitbewertungen, von denen wohl die A-Bewertung am bekanntesten ist. Dies ist eine Frequenzbewertungskurve, die zu den unbewertet ermittelten Schalldruckpegeln in Dezibel (dB) addiert wird und den A-bewerteten Pegel in dB(A) ergibt. Damit versucht man die unterschiedliche Empfindlichkeit des menschlichen Ohres bei verschiedenen Frequenzen zu berücksichtigen. Die meisten normierten Grenzwerte für Schalldruckpegel in der Lärmbeurteilung sind dB(A)-Pegel.

Physiologie und Psychologie

Die meisten höheren Tiere sind zumindest zur akustischen Wahrnehmung befähigt, besitzen also einen Hörsinn. Schall ist einer der wichtigsten Kommunikationskanäle, da er praktisch unmittelbare Fernwirkung besitzt und – im Gegensatz zu optischen Eindrücken – Hindernisse umgeht (siehe: Beugung). Mit Lautäußerungen ist den Tieren ein Mittel zur Reviermarkierung, zur Partner- oder Rudelsuche, zum Auffinden von Beute und zur Mitteilung von Stimmungen, Warnsignalen, etc. gegeben. Selbst wenn Schall keine Rolle bei der Kommunikation innerhalb der Art spielt, Lautorgane also nicht oder nur rudimentär ausgebildet sind, spielt die akustische Orientierung nach Beutetieren eine elementare Rolle bei den Sinneswahrnehmungen.

Das akustische Empfangsorgan des Menschen ist das Ohr, auch für die Richtungslokalisation, (nicht Ortung). Im Innenohr werden Schallinformation in Nervenimpulse umgewandelt. Reine Sinusschwingungen werden als Ton empfunden, Sinusschwingungen mit Oberschwingungen als Klang. Komplexere Schallereignisse werden als Geräusch bezeichnet. Schallsignale mit zeitlich zufälliger Amplitude werden als Rauschen bezeichnet.

Bei der Erzeugung von Lauten unterscheidet man im Allgemeinen zwischen stimmhaften und stimmlosen Phonemen. Bei den stimmhaften Phonemen, die als Vokale bezeichnet werden, werden beim Kehlkopf durch Vibration der Stimmbänder die "Roh"klänge erzeugt, die dann im Rachen- und Nasenraum durch verschiedene willkürlich beeinflussbare oder unveränderliche individualspezifische Resonanzräume moduliert werden. Bei stimmlosen Phonemen, den Konsonanten, ruhen die Stimmbänder, wobei der Laut durch Modulation des Luftstromes zustande kommt. Beim Flüstern werden selbst die Vokale nur durch Modulation des Spektrums des Rauschens eines hervorgepressten Luftstromes gebildet, wobei die Stimmbänder ruhen.

Die Wahrnehmung von Schall werden von der Psychoakustik sowie der Musikpsychologie erforscht.

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