Akustik & Schalltechnik: Wichtige Definitionen und Begriffe

Grundlagen des Schalls und der Akustik

Schall

Schall ist alles, was wir hören. Er ist eine longitudinale mechanische Welle, die sich durch elastische Medien wie Luft, Wasser usw. ausbreitet.

Schalldruckpegel

Der Schalldruckpegel beschreibt die Druckschwankungen, die durch eine Schallwelle bei ihrer Ausbreitung im Raum erzeugt werden.

Wellenlänge

Die Wellenlänge ist definiert als der Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Spitzen oder zwei aufeinanderfolgenden Minima des Drucks einer Welle.

Das Dezibel (dB)

Das Dezibel ist eine logarithmische Maßeinheit, die das Verhältnis zwischen zwei akustischen oder elektrischen Größen beschreibt, wobei eine Größe als Referenzstärke dient.

Schallphänomene und Wahrnehmung

Lautstärke (Loudness-Funktion)

Die Lautstärke beschreibt die Energie, die mit zunehmender Amplitude der Schwingung zunimmt und durch die Medien getragen wird.

Lautheit (Loudness)

Die Lautheit ist die subjektive Wahrnehmung der Schallintensität, die im Ohr erzeugt wird.

Klangfarbe (Timbre)

Die Klangfarbe ermöglicht die Unterscheidung zwischen verschiedenen Audio-Frequenzspektren (Tiefen, Mitten und Höhen).

Reflexion

Die Reflexion tritt auf, wenn ein Teil der Welle (abhängig vom Absorptionsgrad) in einem Winkel reflektiert wird, der dem Einfallswinkel entspricht. Sie ist materialabhängig.

Brechung

Die Brechung ist die Veränderung in Richtung einer Schallwelle.

Beugung (Diffraktion)

Dies geschieht, wenn sich ein Strahl von Schallwellen ausbreitet und hinter einer Barriere oder einem isolierenden Körper mit Abmessungen, die kleiner als die Wellenlänge sind, in den Raum gelangt.

Echo

Ein Echo tritt auf, wenn das Hindernis, das den reflektierten Schall erzeugt, in einem Abstand von 17 Metern oder mehr zur Schallquelle liegt.

Nachhall (Reverb)

Der Nachhall tritt auf, wenn das Hindernis, das die reflektierten Schallwellen erzeugt, in einem Abstand von weniger als 17 Metern zur Schallquelle liegt.

Interferenzen

Interferenzen entstehen, wenn der Ton aus mehreren Reflexionen der direkten Welle resultiert.

Verzerrung (Verzeichnung)

Die Verzerrung beschreibt die Menge an Signalen, die am Ausgang eines Systems vorhanden sind, aber nicht am Eingang.

Resonanz

Resonanz tritt auf, wenn ein Material durch einen Impuls angeregt wird und die Tendenz hat, bei einer dominanten Frequenz zu schwingen, bevor die Schwingung gedämpft wird.

Mikrofone: Funktion und Typen

Das Mikrofon

Ein Mikrofon ist ein Element, das Schallwellen erfasst und die Druckschwankungen, die auf seine Membran treffen, in elektrische Energie umwandelt.

Richtcharakteristiken

• Omnidirektionales Mikrofon: Hat die gleiche Empfindlichkeit gegenüber dem einfallenden akustischen Signal aus allen Richtungen.
• Bidirektionales Mikrofon (Acht): Empfängt den Druck von beiden Seiten der Membran (vorne und hinten), während Geräusche aus anderen Richtungen gedämpft werden.
• Unidirektionales Mikrofon (Niere): Erfasst bevorzugt Klänge, die direkt vor ihm liegen, und mit geringerer Intensität Klänge, die von der Seite kommen.
• Hyperniere: Hat eine sehr kleine Rückkeule für den Schall.
• Richtrohrmikrofon (Interferenzrohr): Ist darauf ausgelegt, gezielte Schallquellen zu erfassen und alle anderen Geräusche in ihrer Umgebung zu dämpfen.

Mikrofontechnologien

• Kohlemikrofon: Basiert auf dem Prinzip der Aufnahme innerhalb einer geschlossenen Kammer.
• Elektrodynamisches Mikrofon: Basiert auf einem Wandler, bei dem sich ein elektrischer Leiter (eine bewegliche Spule) innerhalb des Magnetfelds eines Permanentmagneten bewegt.
• Piezoelektrisches Mikrofon: Erzeugt eine elektrische Ladung, wenn es durch Schallwellen Druck oder Verformung ausgesetzt wird.
• Dynamisches Mikrofon: Basiert auf dem Phänomen der Erzeugung einer elektromotorischen Kraft, wenn sich ein elektrischer Leiter in einem Magnetfeld bewegt.

Drahtloses Mikrofon

Ein drahtloses Mikrofon besteht aus einem Set mit zwei Komponenten: einem Standardmikrofon und einem FM-Sender (Transmitter), der das Funksignal an einen Empfänger überträgt, welcher das Signal zurück in ein Audiosignal umwandelt.

Testen eines dynamischen Mikrofons

Zum Testen eines dynamischen Mikrofons kann die Kontinuität der Spule mit einem Multimeter im Widerstandsmodus überprüft werden.

Lautsprecher und Audiosysteme

Dynamischer Lautsprecher

Das Funktionsprinzip des dynamischen Lautsprechers basiert auf elektromagnetischen Kräften. Der Motor wandelt elektrische Energie in mechanische Energie und diese wiederum in Schallwellen um.

Elektrostatischer Lautsprecher

Besteht aus einer großen, flachen, leichten Polyesterfolie, die zwischen zwei festen Platten platziert ist, um das akustische Audiosignal zu erzeugen.

Piezoelektrischer Lautsprecher

Basiert auf dem piezoelektrischen Effekt: Wenn ein elektrisches Signal an bestimmte Kristalle angelegt wird, entsteht eine mechanische Schwingung auf der gegenüberliegenden Seite.

Testen eines Lautsprechers

Zur Überprüfung wird der Widerstand der Schwingspule mit einem Multimeter gemessen. Der gemessene Wert sollte dem vom Hersteller angegebenen Durchschnittswert entsprechen. Ein unendlicher Wert deutet darauf hin, dass die Schwingspule offen (defekt) ist und der Lautsprecher verworfen werden muss.

Frequenzweiche (Crossover)

Die Frequenzweiche ist eine Schaltung, die sicherstellt, dass jeder Lautsprecher nur den Frequenzbereich erhält, für den er ausgelegt ist.

Bassreflex-Subwoofer

Basiert auf mechanischer Resonanz. Dieser Effekt hängt vom Volumen des Lautsprechergehäuses, der Öffnung (Port) der Box und dem Luftvolumen ab, das durch die Lautsprechermembran bewegt wird.

Anwendungen

Akustische Umgebung

Beschreibt die Wiedergabe von Musik in einem sanften Ton, angepasst an das Umfeld, in dem sie präsentiert wird (Hintergrundmusik).

Paging (Durchsagen)

Beinhaltet die Übertragung von Nachrichten oder Mitteilungen von einem bestimmten Punkt aus.