Auditive Wahrnehmung und kritische Bandbreiten: |
1. Einführung
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Akustische Größen und Empfindungsgrößen | |||
Schallenergie: Die Dichte- bzw. Druckänderungen des Mediums der Schallübertragung können als Energietransport betrachtet werden, da die schwingenden Teilchen des Mediums eine Masse darstellen, die mit einer bestimmten Geschwindigkeit bewegt wird. Die Schallenergie bezeichnet die gesamte auf diese Weise in einem Schallfeld enthaltene kinetische und potentielle Energie. Schallintensität: Die Schallintensität ist die Schallenergie, die auf eine bestimmte Fläche (senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der Schallwelle) einwirkt. Die Einheit ist Watt/m². Schalldruck und Schalldruckpegel: Der Schalldruck p kennzeichnet die Schallenergie an einem bestimmten Ort innerhalb des Schallfeldes. Die Einheit ist Pascal (Pa). Das Gehör kann enorme Druckunterschiede verarbeiten. Zur besseren Handhabung dieses Dynamikumfangs benutzt man daher die logarithmische dB (Dezibel) - Skala des Schalldruckpegels. Der Schalldruckpegel ist das Verhältnis des herrschenden Schalldrucks zu einem Bezugsschalldruck p0. Dies ist der Schalldruck, der im empfindlichsten Frequenzbereich des Gehörs gerade eben eine Empfindung auslöst. Üblich ist der Bezugsschalldruck p0 = 20 µPa (2*10-5 Pa). Der Schalldruckpegel L errechnet sich folgendermaßen:
[Formel 1.1] Schalldruckpegel in Dezibel [dB] Um deutlich zu machen, dass die Skala mit dem genannten Bezugsschalldruck von 20 µPa benutzt wird, wird der Pegel mit dB SPL gekennzeichnet (SPL = Sound Pressure Level, Schalldruckpegel). Lautheit (empfundene Lautstärke): Die subjektiv empfundene Lautstärke des Schalls wird als Lautheit bezeichnet (engl. Loudness) und ist eine psychoakustische Größe. Die Lautheit eines Tons hängt u.a. vom Pegel und von der Frequenz ab. Die Gesamtlautheit eines breitbandigen Signals hängt von der Verteilung der Schallenergie über das Spektrum ab. Es gibt verschiedene Methoden der Lautheitesmessung. Eine gängige Skala der Lautheit ist die Verhältnisskala nach S.S. Stevens. Die Einheit er Verhältnislautheit N ist sone. Die Lautheit von 1 sone wurde definiert als die Lautheit eines Sinustons mit einer Frequenz von 1 kHz bei einem Schallpegel von 40 dB SPL. Die Verhältnislautheit folgt einem Potenzgesetz:
[Formel 1.2] Verhältnislautheit N in sone. Die Konstante k hängt von den jeweiligen Versuchsbedingungen ab. Aus dem Potenzgesetz ergibt sich, dass eine Erhöhung des Schallpegels um 10 dB zu einer Verdoppelung der Lautheit führt. |
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