Hintergrund

Die meisten von uns haben im Physikunterricht schon davon gehört und das Wissen so schnell wie möglich wieder verdrängt, doch wenn man es konkret mit Mikrofonen und Aufnahmegeräten zu tun bekommt, ist es hilfreich, ein paar wenige Grundbegriffe wieder ein etwas aufzufrischen...

Schallwellen

Schallwellen

Schall ist ein physikalisches Phänomen. Es kommt dadurch zustande, dass die Moleküle eines Mediums (z.B. Luft, Wasser,...) durch einen Impuls in Schwingung versetzt werden. Die Moleküle pendeln dann um ihre Gleichgewichtslage und übertragen ihre Schwingung auf die angrenzenden Teilchen, um wieder in ihre Ausgangsposition zurückzukehren. Schall ist demnach eine mechanische Schwingung, die sich als Welle in festen, flüssigen und gasförmigen Stoffen ausbreiten kann.

 

Schallgeschwindigkeit

Wie lange dauert es bis Schall beim Hörer ankommt? Die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Schallwellen hängt von der Dichte des Mediums ab. Je dichter, desto schneller der Schall. In der Luft liegt die Schallgeschwindigkeit bei ca. 333 m/s. Diese Zahl ist durchaus von praktischer Bedeutung, z.B. bei Aufnahmen mit mehreren Mikrofonen oder der Beschallung größerer Räume, wo Mikrofone oder Boxen in unterschiedlichen Abständen zum Mischpult aufgebaut werden.

 

Schalldruckpegel

RTW Peakmeter

RTW-Peakmeter

Dezibel (dB) ist die verbreitetste Einheit beim Umgang mit Lautstärke und stellt eine logarithmische Größe dar, die dem menschlichem Hörempfinden angepasst ist. Das bedeutet, dass man nicht linear mit dieser Größe rechnen kann: Eine Verdoppelung der Lautstärke entspricht nicht einer Verdoppelung des Dezibelwertes ! Trotzdem kann man diese Einheit recht einfach handhaben indem man sich folgendes merkt:

 

+03 dB: Doppelte Leistung (z.B. zwei gleichlaute Schallquellen statt einer)

+06 dB: Doppelter Schalldruck (doppelte Amplitude)

+10 dB: Doppelte Lautstärke (statistischer Durchschnittswert)

 

In der Regel beschreiben Angaben in Dezibel einen Lautstärkenunterschied: -4 dB (als Einstellung eines Reglers am Mischpult) heißt eigentlich, die Lautstärke ist zwar nicht bekannt, aber nach Passieren des Reglers ist sie um 4 dB geringer. 0 dB heißt in dem Fall, die Lautstärke wird nicht Verändert.

 

Bei Aussteuerungsanzeigen bezeichnet die 0 dB-Marke die maximale Lautstärke, die ein System bewältigen kann. Werte über 0 dB führen zu Verzerrungen. Allerdings kann man Dezibel auch als Maßeinheit für die Lautstärke einsetzen, z.B. ein Gebläse verursacht einen Geräuschpegel von 20 dB, o.ä. In diesem Zusammenhang bedeutet 0 dB, kein Schalldruck, die Lautstärke ist gleich 0.

 

Schwingungen

Die einfachste Form der Schwingung ist die Sinusschwingung. Sie kann durch Frequenz, Amplitude und Phase charakterisiert werden. Eine einzelne Schwingung beginnt, wenn sich ein Teilchen in der Ausgangsposition befindet und endet nach positivem und negativem Ausschlag wiederum in der Ausgangsposition.

Grafik einer Schwingung

Graphische Darstellung einer Schwingung

Die Frequenz (f) gibt die Anzahl der Schwingungen pro Sekunde an und bestimmt die Tonhöhe eines Klangs, je höher die Frequenz, desto höher der Ton. Die Einheit ist Herz (Hz).

Die Amplitude (A) ist der maximale Ausschlag der Schwingung, also der maximale Schalldruck, der für die Lautstärke verantwortlich ist.

Die Phase (w) bestimmt die Verschiebung der Schwingung auf der Zeitachse. Sie kann in Grad angegeben werden.

 

Ton/Geräusch

Schwingungen die sich in einer bestimmten Frequenz wiederholen (periodische Schwingungen) werden als Ton wahrgenommen. So erzeugt die Sinusschwingung, die in der Natur nicht vorkommt sondern von Oszillatoren hergestellt wird, quasi den reinst möglichen und gleichzeitig langweiligsten Ton. Alles was wir im Normalfall hören, setzt sich aus einer Vielzahl von Schwingungen zusammen, die sich gegenseitig überlagern. Bei der Überlagerung addieren sich die Pegel.

Geräusche dagegen bestehen aus einem Gemisch verschiedenster Frequenzen mit aperiodischem Schwingungsverlauf (keine regelmäßige Wiederholung). Geräusch und Ton schließen sich nicht aus, denn auch sie überlagern sich. Alle natürlich erzeugten Töne haben auch einen Geräuschanteil (Luftgeräusche bei Blasinstrumenten, Anschlag der Saiten beim Klavier, Kratzen des Bogens auf der Saite bei Streichinstrumenten), was sie um so interessanter macht. Umgekehrt können Geräusche auch Töne enthalten – die Übergänge sind fließend.