15:58. Medien Technik. Medientyp Audio. Schnecke. Hörnerv. Eustachisches Rohr (Druckausgleich)

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1 Medientyp Audio Schnecke Hörnerv Eustachisches Rohr (Druckausgleich)

2 Mittel und Innenohr Mittel innen Ohr

3 Mittel und Innenohr Hörfähigkeit: Mensch: 16 Hz Hz größte Empfindlichkeit (5.000) Hz Orgel: 16,4 Hz bis über 20 khz Unter 16 Hz: Infraschall Über 20 khz: Ultraschall

4 Akustische Grundbegriffe Schallwellen Longitudinalwellen Schallgeschwindigkeit 325 m/s ( 10 C) 350 m/s (30 C) abhängig von Temperatur, CO2 (Blasinstrumente) Schalldruck (Schallwechseldruck) Maßeinheit Pa Pascal = Kraft/Fläche [N/m 2 ] Luftdruck 10 5 Pa (1000 hpa) Hörbarkeitsschwelle 2*10 5 Pa bei 1000Hz Normal Lautstärke 0,1 Pa Schmerzgrenze 100 Pa

5 Schmerz Grenze Hörbarkeits schwelle Unterhaltung Sehr laut Schmerz Grenze 15:58 Akustische Grundbegriffe Logarithmische Skalierung ,1 0,01 0,001 0,0001 0,00001 Schalldruc Schalldruc Verzehnfachung Hörbarkeits schwelle Unterhaltung Sehr laut

6 Akustische Grundbegriffe Definition Schalldruckpegel p 5 = 20lg db p0 = 2*10 Pa p L p 0 Alexander Graham Bell Taubstummenlehrer Erfinder Telefon, Audiometer Grammophon, Flugzeuge, Boote Normallaut L p L p 0,1 = 20 lg 2 *10 = 20 l ( g 0,5 4) db Schmerzgrenze 100 = 20 lg 2 *10 5 = 20 lg 0, ( ) db Hörschwelle p = p0 L p = 0 db Telefon 1875

7 Akustische Grundbegriffe Definition Schalldruckpegel p 5 = 20lg db p0 = 2*10 Pa p L p 0 dezibel: dimensionslose Größe (Größenvergleich) Wegen lg 2 = 0,301 = 3,01 db alle 3 db Verdoppelung des Schalldruckpegel s p 100 = 20 lg 2*10 5 lg p * p 5 10 = *10 2 p = = 100 db Schalldruck?

8 Akustische Grundbegriffe Lautstärke Wahrnehmung hängt auch von Frequenz ab Linien gleicher Lautstärkewahrnehmung phon Maß der subjektiven Lautstärke bei 1000 Hz identisch mit Schalldruckpegel 60 Jährige: Hörvermögen über 10 khz um 25 db vermindert. Hörschwelle nahe an Lästigkeitsgrenze! Beispiel: Schalldruckpegel von 60 db bei 3000 Hz wird 70 phon laut empfunden Handbuch der Tonstudiotechnik Akustik & musik. Aufführungspraxis Normalhörender 20 jähriger

9 Akustische Grundbegriffe Schallschnelle Geschwindigkeit der schwingenden Luftteilchen Schallgeschwindigkeit Ausbreitungs geschwindigkeit der Schallwelle Schmerzgrenze Normallautstärke Hörschwelle ~ v = 0,25 m/s = max ~ v = 2,5*10 4 normal ~ 8 v min = 5 *10 m/s 0,9 km/h m/s Frequenzen 16,5 Hz C 2 Orgel 33 Hz C 1 Kontrabaß 66 Hz C Violoncello 131 Hz c Bratsche 262 Hz c Geige 524 Hz c Tenor max 1047 Hz c Sopran max 2093 Hz c 4 Geige max 4185 Hz c 5 Piccolo Flöte

10 Akustische Grundbegriffe Frequenzdarstellung reiner Sinus Schwingungen x Periodische Funktion ( ) = sin = sin( + 2 ) f x x x π Substitutio n f t x = 2π ft = sin 2π ft hat Periode 1/f, denn ( ) ( ) 50 Hz Sinus f ( t) = sin( 2 π *50* t ) 0 2π 1 2π f sin 2π f t + = sin 2π ft + f f

11 Akustische Grundbegriffe Verdeckungseffekt Störton 200 Hz Störton 1200 Hz

12 Akustische Grundbegriffe Klangfarbe Wird durch das Spektrum bestimmt männlich weiblich

13 Akustische Grundbegriffe Wie klingt: ( ( π ft ) + ( π ft ) + ( π ft ) + ( π ft )) 1 * sin 2 sin 2 * 2 sin 2 * 4 sin 2 * 6 4 Violinklang: a mit Vibrato Pizzicato (Ton h)

14 Tonlehre Frequenzverhältnis 1 1 1/ /2 Prime 1 c 24 Sekunde 9/8 9/8 d 27 Terz 5/4 10/9 e 30 Quarte 4/3 16/15 f 32 Quinte 3/2 9/8 g 36 Sexte 5/3 10/9 a 40 Septime 15/8 9/8 h 45 Oktave 2 16/15 c 48 Verhältnis zur Prime Verhältnis Vorgänger Töne innerhalb einer Oktave

15 Tonlehre Terzen 5:4 32:27 6:5 5:4 5:4 5:4 große Terz kleine Terz Quarten 4:3 4:3 4:3 45:32 4:3 Quinten 3:2 40:27 3:2 3:2 Je kleiner die Verhältniszahlen, desto wohlklingender

16 Tonlehre F 3/2 1 1 C 3/2 Berechnung der Halbtöne über den Quintenzirkel 3 G B 3/2 3/2 D 9 4 / 2 D:Fis =4:5 Gr. Terz 6 5 Es 3/2 A g = /2 8 5 As 3/2 3/2 E g 2 / Des 3/2 64 Ges 45 3/2 45 Fis 32 H g 2

17 Tonlehre Pythagoräische Stimmung reine Quarten und Quinten Mitteltönige Stimmung 8 gute, 4 schlecht Tonarten Wolfsquinte Wohltemperierte Stimmung Alle Tonarten spielbar Jede klingt anders Gleichstufige Stimmung Alle Tonarten gleich verstimmt (!)

18 Tonlehre Gleichschwebende Temperatur, temperierte Stimmung Prinzip: die 12 Halbtöne einer Oktave haben gleichen Abstand C:Cis = Cis:D=D:Dis= Die Stimmung wird heute als cent Abstand zur gleichstufigen Stimmung angegeben 11 1: : 2 Quinte z.b. G:C = 1, : : : : : cent = 2 teilt einen Halbton in 100 Teile

19 440 Hz Reine Quinte Periode = ggt 660 Hz

20 Reine Quinte, 3 sec

21 Gleichstufige Quinte, 3 sec F=440*1,4983 = 659,25 Hz Schwebung Vergleichsfolge rein gleich rein gleich

22 Tonlehre c 1 g 3/2 d (3/2) 2 a (3/2) 3 e (3/2) 4 h (3/2) 5 fis (3/2) 6 cis (3/2) 7 gis (3/2) 8 dis (3/2) 9 ais (3/2) 10 Pytagoräisches Komma eis (3/2) 11

23 Pentatonik: c d e g a c Diatonik: c d e f g a h c Tetrachorde: c d e f, g a h c Chromatik: 12 Halbtöne

24 Medientechnik WS 2000/2001 Dr. Manfred Jackel Studiengang Computervisualistik Institut für Informatik Universität Koblenz Landau Rheinau Koblenz Manfred Jackel E Mail: jkl@uni koblenz.de koblenz.de/~jkl Literatur zu diesem Kapitel Hyperlinks zu diesem Kapitel Grafik Quellen