Akustik

dBA: 20 - 55 dBSPL

(dBB: 55 - 85 dBSPL) selten genutzt

dBC: 85 - 140 dBSPL

ist die zeitliche Stauchung bzw. Dehnung eines Signals bei Veränderungen des Abstands zwischen Sender und Empfänger während der Dauer des Signals.

Die Periodendauer entspricht der Zeit in der nach einer vollen Schwingung wieder der Ausgangsaugenblickwert erreicht wird.

T = 1 / f

Schall ist die Ausbreitung v. Schwingungen in einem elastischem Medium.

Der Begriff Schall bezeichnet ein Geräusch, Klang oder Ton, welches v. Mensch oder Tier wahrgenommen werden kann.

Das Abstandsgesetz sagt aus, das Schall, welcher von einer Punktförmigen Quelle ausgeht mit zunehmender Entfernung von der Schallquelle an Energie verliert.

Die Energie verteilt sich hierbei auf einer proportional zum Quadrat des Abstandes grösser werdenden Kugeloberfläche.

Die Leistung pro Fläche nimmt somit um 1/r² ab , einfacher ausgedrückt verringert sich der Pegel des Schalls um                     6 dB pro Abstandsverdopplung.

(Christiaan Huygens, 1629 - 1695)

Frequenzen deren Wellenlänge kleiner sind als das Objekt werden reflektiert oder absorbiert.

Diese Frequenzen werden vom Objekt abgeschattet und hinter dem Objekt entsteht ein Frequenzabhängiger Schallschatten.

• Grossen Wertebereich überschaubar machen
• Gehör arbeitet logarhythmisch
• Pegel können einfach addiert werden

L_Urel = 20 lg * U_out / Uin  dB_r 

Pegelstandart, auf dem das Gerät arbeitet. (ist der Pegel wo sich das Gerät "wohlfühlt")

• Studiopegel:               + 4 dBu  =  1,23 V
• Homerecordingpegel: - 10dBV = 316 mV
• Rundfunkpegel:         + 10 dBu = 1,55 V

Der Attack beschreibt die Zeit in der der Klang aus der Ruhe heraus entsteht.

Die Attack Phase ist charakteristisch für einen Klang.

Ohne sie lassen sich verschiedene Instrumente kaum voneinander unterscheiden.

Die Amplitude ist ein Maß für die Auslenkung der schwingendenMoleküle aus der Ruhelage.

Sie beschreibt den Pegel eines Signals.

r = 1 : identische Signale (mono)

r = 0: zwei völlig verschiedene Signale, oder ein Signal fehlt

r = -1 : identische Signale, gegenphasig

Monokompatibilität bei r > 0

+3 dB

Weißes Rauschen besitzt eine konstante Leistungsdichte über das gesamte Frequenzspektrum

Ist ein Hindernis kleiner als die Wellenlänge des auftretenden Schalls, beugt sich die Schallwelle um das Objekt.

ASR Hüllkurve

Attack, Sustain, Release

Ein Klang bezeichnet eine Schallinformation bestehend aus Grund- und Obertönen.

Wenn die Obertöne aus ganzzahligen Vielfachen der Grundtonfrequenz bestehen spricht man von einem einfachen oder Harmonischem Klang.

RT_{60 =} K * (V/A)

Die Nachhallzeit T60 oder auch einfach T, im Englischen meist reverberation time RT, ist die bekannteste Kenngröße der Raumakustik.

Unter der Nachhallzeit versteht man das Zeitintervall, innerhalb dessen der Schalldruck in einem Raum bei plötzlichem Verstummen der Schallquelle auf einen Bruchteil, bei T₆₀ auf den tausendsten Teil, seines Anfangswerts abfällt, was einer Abnahme des Schalldruckpegels von 60 dB entspricht.

Die Nachhallzeit eines Raums wird üblicherweise für die Mittenfrequenz eines Terzfilters mit einer Frequenz von 500 Hz oder 1 kHz angegeben oder als frequenzabhängige Kurve, was aber keinen Frequenzgang des Nachhalls darstellt.

( Wallace Clement Sabine (1868–1919)

Nachhallzeit RT60 = k · V / A = 0,161 · V / A
 mit dem Faktor k = (24 · ln 10) / c20 = 0,161 (für metrische Größen)
 
RT60 = Nachhallzeit in s
V = Raumvolumen in m3
A = α · S = äquivalente Absorptionsfläche oder Absorptionsvermögen in m2
α = Absorptionsgrad
S = absorbierende Oberfläche (surface) in m2
A = α1 · S1 + α2 · S2 + α3 · S3 + ...
c20 = ist 343 m/s bei 20°C  

Der Relative Pegel steht für eine Verstärkung oder Dämpfung und wird in dB_r angegeben.

Geht eine Schallwelle in ein anderes Medium über tritt eine Schallbrechung auf.

Die Schallwelle ändert ihre Richtung

Die Frequenz ist die Anzahl der Schwingungen pro Sekunde.

Sie ist verantwortlich für die Tonhöhe.

f (1/s = Hz)

f =1/T

Jede periodische Schwingung lässt sich in ihre einzelnen Schwingungen zerlegen. 

Aus dieser Erkenntnis lässt sich schließen, dass jede komplexe periodische Schwingung aus einer vielzahl von Sinusschwingungen besteht.

(John Babtiste Joseph Fourier, 1768 - 1830) 

Der Absorptionsgrad gibt an wieviel % der Schallenergie von einem Körper absorbiert werden.

Alpha = 1    ---> totale Absorption

t = s/c

• vergleicht 2 Signale
• zeigt das Stereobild an (NICHT PEGEL!)

-1                                                      0                                          1

2 identische Signale       völlig versch.                      Mono (gleiche Signale)

phasenverdreht                Signale

Die Wellenlänge λ beschreibt die räumliche Ausbreitung einer Schallwelle bezogen auf eine Periode.

Je größer die Wellenlänge, desto kleiner die Frequenz, deso tiefer der Ton.

  [m]

λ = c/f

Bei der Absorption wird die Schallwelle, oder Teile davon, energetisch vernichtet.

Die Schallwelle wird durch Reibung in Wärme umgewandelt oder durch Antischall ausgelöscht. (destruktive Interferenz)

Absorptionsgrad (alpha)

z.B. Angabe bei einem Absorber: f >1 kHz alpha = 0,7 (70% Absorption)

f< 1 kHz alpha = 0,5-0,1 (50%-10% Absorption)

20Hz - 60Hz Lower Bass    (psychoakustisch wichtig. für Musik eher nicht relevant)

60Hz - 250Hz Upper Bass   (Grundtöne von BD und Bass)

250Hz - 2,5kHz Lower Midrange   (Grundtonbereich der meisten Instrumente)

2,5KHz - 5KHz Upper Midrange   (Obertonbereich. Wichtig für Hallsignale)

5KHz - 7KHz Presence   (Obertonbereich. Ohren ermüden schnell)

7KHz - 20KHz Highend   (Rauschen. Brillanz)

t {s}

Die Laufzeit ist die Zeit die der Schall benötigt um eine bestimmte Strecke zurückzulegen.

t = s/c

(ca. 3 ms pro 1 Meter im Medium Luft)

• Übersteuerung erkennen
• Unhörbares hörbar machen
• Gehör ist adaptiv
• Standards einhalten

Tritt auf wenn eine Schallwelle auf einen Schallharten Körper trifft.

Es gilt das Reflexionsgesetz (Einfallswinkel = Ausfallswinkel)

Das Superpositionsprinzip beschreibt die Änderung der Amplitude welche durch die Überlagerung mehrerer Wellen entsteht.

Jeder momentane Schwingungszustand wird Elongation genannt.

Bei der Überlagerung von Schwingungen addieren sich die Elongationen.

Wird die Amplitude reduziert, spricht man von destruktiver Interferrenz, wird sie verstärkt handelt es sich um

konstruktive Interferrenz.

Durch die Überlagerung von 2 oder mehrerer Schwingungen entstehen neue Schwingungsverläufe.

Sie unterscheiden sich in Amplitude, Phasenlage und Frequenz.

Überlagern sich zwei gleiche Schwingungen zeitversetzt zueinander entsteht ein sog. Kammfiltereffekt. 

Entspricht die Verzögerung der beiden Schwingungen einem ganzzahligen vielfaachen ihrer Periodendauer wird  die Amplitude verstärkt. (konstruktive Interferrenz)

Genau dazwischenliegende Frequenzen werden dagegen ausgelöscht. (destruktive Interferrenz)

Das Ergebnis ist ein Signal mit starken Anhebungen bestimmter Frequen und Auslöschung der Frequenzen dazwischen.

Real-Time-Analyzer

stellt das Frequenzspektrum grafisch dar.

FFT (Fast Fourier Transformation am gängigsten bei DAW's aber meist langsam)