2. Gehör - Universität für Musik und darstellende Kunst Wien

Universität für Musik und darstellende Kunst Wien, Institut für Elektroakustik
Studienrichtung Tonmeister, Theorie der Tontechnik
Inhalt
1. Das Hörorgan
2. Die Hörempfindungen
3. Lärm, Lärmbewertung, Gehörschäden
4. Tonalität und Tonscalen
Anhang
A1 Demo-CD 2 „Hören“
Jürg Jecklin
floatsound@bluewin.ch
2. Gehör
Ueberblick Scripts
Theorie der Tontechnik
1. Geschichte der Tontechnik tt01.pdf
2. Gehör tt02.pdf
3. Mikrofone tt03.pdf
4. Schallquellen tt04.pdf
5. Lautsprecher und Kopfhörer tt05.pdf
6. Akustik und Raumbeschallung tt06.pdf
7. analoge Audiotechnik tt07.pdf
8. digitale Audiotechnik tt08.pdf
9. Signalaufzeichnung tt09.pdf
10. Technik der Musikaufnahme tt10.pdf
Anhang
Grundlagen ttA.pdf
Tontechnik special
Aufnahmen ttspecial. aufnahmen
Grundlagen ttspecial.grundlagen
Lautsprecher im Raum ttspecial. L-imraum
Mhs2 ttspecial.mhs2
Mikrofone ttspecial.mikrofon
Musikakustik ttspecial.musikakustik
Surround ttspecial.surround
Materialien zur Tontechnik
Computer computer.pdf
Diverses diverses.pdf
HD-Recording hdrecording.pdf
Headphon headphone.pdf
Lautsprecher lautsprecher.pdf
Manuals manuals.pdf
Mikrofone microphone.pdf
Sound absorption soundabsorption.pdf
Surround surround.pdf
Technik technik.pdf
Tube Data tubedata.pdf
Jecklin - Theorie der Tontechnik 2. Gehör, Vers. Mai 2003

2
Jecklin - Theorie der Tontechnik 2. Gehör, Vers. Mai 2003

1.1 Aussenohr
1
1. Das Hörorgan
1.1.1 Ohrmuschel
Die Ohrmuschel ist der sichtbare Teil des Hörorgans.
Sie hat die Aufgabe, Schall grossflächig aufzunehmen
und zum Gehörgang zu leiten. Beim Uebergang
von der Ohrmuschel zum Hörkanal findet ein Filterungsprozess
statt. bei dem der Frequenzbereich der
menschlichen Sprache verstärkt wird. Dieser Prozess
kreiert auch Richtungsinformationen durch winkelabhängige,
schmalbandige Anhebungen und Absenkungen
in Abhängigkeit von der Frequenz.
Die individuelle Form der Ohrmuschel spielt im Zusammenhang mit dem Hörvorgang eine
nicht zu unterschätzende Rolle. Der Frequenzgang des auftreffenden Schalls wird im Frequenzgebiet
oberhalb von rund 1.5 kHz deutlich und individuell modifiziert. Die Veränderung
des Frequenzgangs mit schmalbandigen Ueberhöhungen von bis zu 10dB und entsprechenden
Absenkungen spielt eine wichtige Rolle bei der vorn-hinten-Ortung und beim
einohrigen Richtungshören.
1.1.2 Gehörgang
Der Gehörgang, ein Kanal von rund
3.5cm Länge und einem Durchmesser
von 0,7 cm leitet den Schall zum Trommelfell.
1.1.3 Trommelfell
Beim Trommelfell handelt es sich um eine
konisch ins Mittelohr hineingezogene
Hautmembran mit einer Fläche von
0.7cm 2 . Das Trommelfell wird via Gehörgang
von den Schallschwingungen
zum Mitschwingen angeregt.
Bild 4 Frequenzgang am Ort des Trommelfells
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f(kHz)

1.2 Mittelohr
2
1.2.1 Gehörknöchelchen (Bild 5)
Es handelt sich um drei kleine Knochen
(die kleinsten des menschlichen
Körpers). Entsprechend ihrer Form
bezeichnet man sie als Hammer, Am-
Gehörknöchelchen
Trommelfell
boss und Steigbügel. Das System dieser
drei Knöchelchen überträgt die
Schwingungen des Trommelfells auf
das Innenohr. Die Gehörknöchelchen
sind mit kleinen Muskeln und Sehnen
im Mittelohr aufgehängt. Sie bilden
80 mm
ovales Fenster
Trommelfell
1.3 : 3
einen Hebelarm mit einem Untersetzungsverhältnis von 1.3 : 3.
Mit dieser Untersetzung wird die Impedanz des flüssigkeitsgefüllten Innenohrs an die der
Luft angepasst. Es handelt sich gleichzeitig um einen Schutzmechanismus, denn der Hebelarm
verändert sich mit der Amplitude der Trommelfellschwingung, und die Bewegung
kann durch (unwillkürliches) Anspannen der Muskeln der Aufhängung gebremst werden.
2
Hammer
Der Hammer ist das erste Knöchelchen des Schwingungs-Uebertragungsmechanismus
zwischen Trommelfell und Innenohr. Er ist elastisch mit dem Trommelfell verbunden.
ovales Fenster
Amboss
Das zweite Gehörknöchelchen überträgt die Bewegungen des Hammers zum Steigbügel
Steigbügel
Der Steigbügel, das dritte Gehörknöchelchen, ist mit dem ovalen Fenster des Innenohrs
verbunden.
Wichtig:
• Die Schwingungsübertragung durch die Gehörknöchelchen ist im Frequenzgebiet zwischen
500 Hz und 4 kHz am effizientesten.
• Im Mittelohr wird ein Teil der Schwingungsenergie frequenz- und amplitudenabhängig
zum Trommelfell zurückreflektiert.
1.2.2 Eustachische Röhre
Die eustachische Röhre verbindet das Mittelohr (eine abgeschlossene Höhle) via Rachenhöhe
mit der Umwelt. Es handelt sich um einen Tubus mit einer Länge von rund 3.6 cm.
Sie ist im Schädelknochen eingebettet und besteht aus mit Schleimhaut überzogenem
Knorpel.
Die eustachische Röhre hat folgende Aufgaben:
• Druckausgleich zwischen Mittelohr und Umwelt.
• Ableitung der sich im Mittelohr bildenden Flüssigkeit.
Die eustachische Röhre öffnet sich wenn man kaut oder gähnt.
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3 mm 2

1.3 Innenohr
1.3.1 ovales Fenster
Eine dünne Membran in der Trennwand zwischen
Mittelohr und Innenohr. Das ovale Fenster
überträgt die Bewegungen der Gehörknöchelchen
auf die Flüssigkeit des Innenohrs.
1.3.2 Bogengänge
Es handelt sich um das Gleichgewichtsorgan,
dessen Funktion mit dem Hörorgan direkt nichts
zu tun hat. Die Bogengänge sind mit Flüssigkeit
gefüllt, in die spezielle Haarzellen hineinragen.
Wenn sich die Flüssigkeit bewegt, senden die
Haarzellen Signale zum Hirn, die dann als Lageveränderung
des Kopfes interpretiert werden.
Bilder 6-7
1.3.3 Schnecke (Cochlea) und
Basilarmembran
In der Cochlea werden physikalische Schwingungen
in elektrische Impulse umgewandelt.
Die Cochlea ist ein mit Flüssigkeit gefüllter
Schlauch von rund 3.5 cm Länge, der eingerollt
im Schädelknochen eingebettet ist.
Die Cochlea wird in Längsrichtung von der Basilarmembran
in zwei verkoppelte Kammern unterteilt, die scala tympani
und die scala vestibuli. Am hinteren Ende der Cochlea sind
die beiden Kammern verbunden.
Die Schwingungen der Membran des ovalen Fensters verursachen
eine durch die scala vestibuli und die scala tympani
durchlaufende Druckwelle.
Die Folge ist eine Deformation der Basilarmembran mit ausgeprägten
Auslenkungsmaxima.
Bei einer Anregung mit einer einzelnen Sinusschwingung
wird der Ort der maximalen Auslenkung von der Frequenz
bestimmt:
3
Reissner-Membran
Schneckengang
Basilarmembran
Paukentreppe
Deckmembran
Corti-Organ
hohe Frequenzen lenken die Basilarmembran in der Nähe des ovalen Fensters aus, tiefe
Frequenzen deformieren die Basilarmembran an
ihrem Ende.
Vorhoftreppe
Im Innenohr findet also eine Frequenz - Ort -
Umsetzung statt. Jeder Ort auf der Basilarmembran
ist einer bestimmten Frequenz zuge-
ovales Fenster
ordnet (Bild 8, 9).
Basilarmembran
Jeder Punkt auf der Basilarmembran kann als
Bandpassfilter betrachtet werden, mit einer Mittenfrequenz,
einer Bandbreite und beidseitig abfallenden
Flanken. Die Bandbreite dieses Filters
liegt zwischen 0.5 und 0.15 Oktave. Die Frequenzauflösung ist also begrenzt.
Im Frequenzgebiet oberhalb von 500 Hz geschieht die Frequenzauflösung in einer logarithmischen
Skala, darunter in konstanten Bandbreiten.
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Hörnerv
knöcherne
Trennwand
Bild 5 Schnitt durch die Schneck

Die Basilarmembran ist mit über zwei Millionen
Haarzellen (Stereocilia) besetzt. Diese
werden von den Bewegungen der Basilarmembran
und der Flüssigkeit gereizt. Diese
mechanischen Signale werden in elektrische
Impulse umgewandelt.
Bild 10
1.3.4 Hörnerv
Die von den Haarzellen ausgehenden elektrischen
Impulse werden vom Hörnerv zum
Gehirn geleitet, wo sie verarbeitet und interpretiert
werden.
1.3.5 Basilarmembran und kritische Bandbreite
Bild 11 zeigt (als Folge einer Anregung) die typischen, asymmetrischen
Verformungen der Basilarmembran mit einem steilen Anstieg
und eine flacheren Abstieg. Von einer Verformung ist also nie ein
Punkt, sondern immer ein Bereich betroffen, deren grösserer Teil oberhalb
der Anregungsfrequenz liegt. Die Breite dieses Bereichs
hängt von der Stärke der Anregung ab. Bei einer gleichzeitigen Anregung
mit mehreren Frequenzen ist die sich einstellende “Hüllkurve”
für die Empfindung massgebend.
Bild 11 – 13
4
Basilarmembran
0 8 16 24 32 mm
0 160 320 480 640 Frequenzstufen
0 600 1200 1800 2400 mel
Tonhöhenverhältnis
0 3 6 9 12 15 18 21 24 Bark
kritische Bandbreite
0 0.25 1 2 4 8 16 Hz
Frequenz
0.125 0.5
Schneckenspitze ovales Fenster
Frequenz
Hüllkurve der Vibration
Knohenspirale
Basilarmembran
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Länge
Anregungspunkt auf
der Basilarmembran
Resultat der Anregung
mehrerer Bänder
f

2.1 Tonhöhenunterscheidung
5
2. Die Hörempfindungen
Die im Bild 14 dargestellten Kurven zeigen folgendes:
a) das kritische Frequenzband, das als gleich breit
empfunden wird. Als Referenz für die Grössenordnung
dieses Abstands dient die gestrichelt, einer
Terzbreite anzeigenden Linie.
b) die Frequenzauflösung für einzelne Sinustöne.
c) minimale Frequenzdifferenz von zwei gleichzeitig
erklingenden Tönen, die gerade noch als
zwei Töne wahrgenommen werden.
Diese Art der Frequenz-Ort-Umsetzung lässt sich
mit der im Bild 14 gezeigten pegelabhängigen Verformung
der Basilarmembran erklären.
Bild 14 - 15
2.1.1 Zweitonempfinden (
Zwei Einzeltöne werden je nach Abstand als nur ein Ton, als Schwebung, als Rauhigkeit,
oder dann richtig als zwei Töne empfunden. Massgebend ist die kritische Bandbreite.
2.1.2 Tonhöhe und Lautstärke
Das Mittelohr liefert Nervensignale, die
im Gehirn ausgewertet und interpretiert
werden. Dabei kommt (wie bei allen Sinnesempfindungen)
das Weber-
Fechner‘sche Gesetz zum tragen (ein
Reizzuwachs steht immer im gleichen
Verhältnis zum bereits vorhandenen
Reiz). Generell besteht zwischen physikalischem
Reiz und der Empfindung ein
logarithmischer Zusammenhang. Dies
mit einem unteren Schwellenwert und einer
Sättigung im Bereich des maximal zu
verarbeitenden Reizes.
Bild 18
hoher Pegel
tiefer Pegel
Basilarmembran
Frequenz
Bild 16 - 17)
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2.2 Frequenzgang des Gehörs
2.2.1 Lautstärkeabhängigkeit des Frequenzgangs
Der Frequenzgang des Gehörs ist abhängig von der
Schallstärke. Wenn man die Frequenzgangkurven
von Bild 19 umzeichnet ergeben sich die bekannten
Kurven gleicher Lautstärke (nach Fletcher und
Munson, Bild 20).
2.2.1 Kurven gleicher Lautstärke (Bild 20)
Hörschwelle
6
Bild 19
Lautstärkepegel (phon)
f(kHz)
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2.3.2 Schallstärke, Lautstärke und Lautheit
7
Schallstärker in dB
Die Schallstärke in dB ist die physikalisch messbare Stärke des Schalls. Die Angabe in dB
(einer logarithmischen Verhältniszahl) bezieht sich auf den Bezugswert der Hörschwelle.
0 dB = 0,000204 dyn / cm2
Bild 21
Lautstärke in Phon
Die Lautstärke in Phon entspricht im Bereich
der grössten Ohrempfindlichkeit (im
Bereich von 1000 Hz per Definition) der
Schallstärke in dB.
Im hohen und tiefen Frequenzbereich
weicht die Lautstärke in Phon (entsprechend
dem Frequenzgang des Gehörs) von
der Schallstärke ab.
Lautheit in Sone
Die Angabe der Lautstärke in Phon gibt in der Praxis eine recht gute Beschreibung der
Schallempfindung. Genauer ist aber die Angabe der Lautheit eines Tones mit der Einheit
Sone.
Der Zusammenhang zwischen Lautstärke (Einheit Phon) und Lautheit (Einheit Sone) ist in
Bild 22 dargestellt.
Lautheit von impulsartigen Schallvorgängen
Das Lautheitsempfinden hängt nicht nur von der Stärke,
sondern zusätzlich von der Art eines Schallereignisses
ab. Länger dauernde Töne werden lauter empfunden als
impulsartige Schallvorgänge. Dies lässt sich am Beispiel
von sogenannten Tonbursts zeigen:
Wegen der Trägheit der Basilarmembran führen
Einschwing- und Ausschwingvorgänge zu einer
“verrundeten” Auslenkung, und damit zu einem
schwächeren Reiz.
Zusätzlich eine Rolle spielt auch noch die Art
des Signals. Bursts von reinen Tönen werden leiser
empfunden als Bursts von breitbandigen Signalen.
2.4 Frequenz, Tonhöhe und Tonheit
Will man den Zusammenhang zwischen den
physikalischen Grössen und der Gehörempfindung
noch genauer darstellen, muss die Frequenz
(die wegen der Art der Tonhöhenempfindung
generell in einem logarithmischen Massstab aufgezeichnet
wird) durch die empfundene Tonhöhe,
die sogenannte “Tonheit” ersetzt werden.
Die Einheit für die Tonheit ist das Mel.
Schallsignal
Tonburst
Dauer des Tonbursts (ms)
Einschwingzeit Ausschwingzeit
Bewegung der
Basilarmembran
Bild 22-23
Bild 24
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Gehörrichtige Darstellung von Frequenzgängen
Auf dem Gebiet der Tontechnik sind einerseits Techniker,
die sich mit der Entwicklung von Geräten und
der Tonmesstechnik befassen, und andrerseits Musiker,
und Konsumenten, die sich nur für die Hörempfindungen
interessieren. Technisch sind Schallpegel
8
und Frequenzen von Interesse, für Musiker und Konsumenten
geht es aber um Lautheiten und Tonheiten.
Dazu ein Beispiel (Bild 25 - 26):
Lautsprecher werden messtechnisch untersucht, aber
gehörsmässig beurteilt. Das Messergebnis zeigt den
Schalldruckverlauf in Abhängigkeit von der Frequenz.
gehörrichtige Darstellung
Man “hört” aber die Lautheit in Abhängigkeit von der Tonheit. Würde man dies auch so
darstellen, würde der Kurvenverlauf der gehörsmässigen Beurteilung besser entsprechen.
2.5 Hörfläche (Bild 27)
Wellenlänge
Schalldruck
20m 2m 20cm 2cm
db pa
140 h
140 200
120
100
80
60
40
20
0
a
g
e
f
0.02 0.5 0.1 0.2 0.5 1 2 5 10 20
Frequenz (kHz)
d
c
b
Jecklin - Theorie der Tontechnik 2. Gehör, Vers. Mai 2003
120
100
80
60
40
20
0
20
2
übliche Darstellung
0.2
0.02
0.002
0.0002
0.00002
Schalldruck Auslenkun
mw/m
1000'000 0.1 mm
2
1000
10
0.1
0.001
0.00001
0.0000001
-
0.1 um
10 pm
Bild 15 Eigenschaften des Gehörs
(a) Hörschwelle mit 20 Jahren
(b) Hörschwelle mit 40 Jahren
(c) Hörschwelle mit 60 Jahren
(d) Jugendlicher mit Disco-Hörschaden
(e) Bereich von natürlich klingender Musik in der entsprechenden Umgebung
(f) Bereich der Sprache,
(g) Grenze oberhalb der bei längerdauernder Beschallung Hörschäden möglich sind (entspricht
einer Schallstärke von 10mW / m2)
(h) Schmerzgrenze

2.6 Klangfarbenhören
Neben der Tonheit (Klanghöhe) und der Lautheit (Klangstärke)
ist die Klangfarbe das dritte psychoakustische Merkmal eines
Klanges. Die Klangfarbe wird vom Spektrum eines Klanges bestimmt.
Beispiele für exakt wahrnehmbare
und beschreibbare Klänge sind
die Vokale, deren Klangfarbe
von sogenannte Formanten bestimmt
wird.
Mit dem Begriff Formant bezeichnet
man den oder die Teiltonbereiche
mit maximaler Stärke
innerhalb eines Frequenzspektrums.
Den im Bild 29 dargestell-
9
Formant 1
ten Spektren kann man entnehmen, dass für jeden Vokal zwei Formantbereiche typisch
sind. Die Frequenzlage der Vokalformanten wird im sogenannten Vokaldreieck dargestellt.
2.7 Verdeckungseffekt (Maskierung) Bild 30, 31, 32
Definition:
Wahrnehmung des lauteren und Nicht-Mehr-
Wahrnehmung des leiseren von zwei Schallereignissen,
denen ein Ohr gleichzeitig ausgesetzt
ist. Das leisere Schallereignis wird dabei
vom lauteren verdeckt.
Praktisch wird die Hörschwelle für das leisere
Ereignis angehoben (sogenannte Mithörschwelle).
Massgebend ist dabei einerseits das
Verhältnis der Schallpegel, andrerseits die
Spektren der zwei Schallereignisse. Bei einer
Erhöhung des Schallpegels wird ein verdecktes
Signal plötzlich wieder hörbar.
Die Mithörschwelle fällt nach tieferen Frequenzen
hin steil, nach höheren Frequenzen
hin flach ab. Höhere Frequenzen werden von
tieferen besser verdeckt als umgekehrt.
Mithörschwelle und Verdeckung
bei weissem Rauschen
Bild 31 zeigt die Mithörschwelle LT von Sinustönen,
die durch weisses Rauschen mit verschiedener
Dichte Iwr verdeckt werden.
Mithörschwelle und Verdeckung
bei Schmalbandrauschen
Bild 32 zeigt die Mithörschwelle LT bei Verdeckung
durch frequenzgruppenbreites
Schmalbandrauschen mit einer Mittenfrequenz von 1 kHz
Jecklin - Theorie der Tontechnik 2. Gehör, Vers. Mai 2003
nt 2
a
e
i
o
u

10
2.8 Richtungs - und Positionshören
Abhängig von der Schalleinfallsrichtung werden die beiden Ohren unterschiedlich beschallt.
Die Ortung einer Schallquelle findet primär auf Grund der Unterschiede zwischen
den zwei Schallsignalen am Ort der beiden Trommelfelle statt. Aber nicht aussschliesslich,
denn interessanterweise ist auch einohriges Richtungshören möglich.
2.8.1 Einohriges Richtungshören
Ein einfacher Versuch zeigt die Tatsache,
dass auch mit nur einem aktiven
Ohr Richtungshören möglich ist:
Eine Schallquelle müsste mit einem
rechten verschlossenen Ohr eigentlich
links geortet werden. Das ist aber nicht
der Fall. Die Schallquelle wird auch einohrig
an ihrer wahren Position, oder
allenfalls leicht nach links verschoben
geortet. Dies ist allerdings nur im Frequenzgebiet
oberhalb von 1,5 kHz der
Fall.
Bild 33, 34, 35
Ursache für diese einohrige Ortungsmöglichkeit sind frequenzselektive, sehr schmalbandige
Reflexion an der Ohrmuschel, die zu Ueberhöhungen und Absenkungen von bis zu 10
dB am Ort der Trommelfelle führen. Das Frequenzmuster dieser Reflexionen ist individuell
(es gibt nicht zwei Menschen mit identischen Ohrmuscheln), und zudem unterschiedlich
für die linke und rechte Ohrmuschel.
Diese Erscheinung spielt unter anderem eine Rolle bei der vorn/hinten- und der oben/unten-Ortung.
2.8.2 Zweiohriges Richtungshören
Kurve 1
Kurve 2
Kurve 3
Symmetrie
ebene
Intensitäts- und Frequenzgangunterschiede
Am Kopf wird der Schall für das einer Schallquelle zugewandte Ohr gestaut, für das abgewandte
Ohr hat der Kopf eine Abschirmwirkung. Diese ist umso grösser, je weiter die
Schallquelle von der Symmetrieebene des Kopfes weggedreht ist.
Die Intensitätsunterschiede am Ort der beiden Ohren sind winkel- und frequenzabhängig:
• Im Bereich der tiefen Töne hat das Schallsignal am Ort der beiden Ohren die gleiche
Intensität, und zwar unabhängig von der
Position der Schallquelle (Grund: die
Wellenlänge ist gross im Verhältnis zum
Kopfdurchmesser).
• Im Bereich der hohen Töne ist ein für die
jeweilige Frequenz typischer Intensitätsunterschied
vorhanden. Bild 36, 37, 38
Jecklin - Theorie der Tontechnik 2. Gehör, Vers. Mai 2003
180°

11
Klangfarbenunterschiede
Da die Intensitätsunterschiede stark frequenzabhängig sind, ergeben sich bei komplexen
Klängen Klangfarbenunterschiede am Ort der beiden Orten. Bei einem bekannten Klang ist
deshalb eine Ortung der Schallquelle aufgrund des Klangunterschiedes möglich. Allerdings
handelt es sich dabei eigentlich nicht um eine
Richtungsbestimmung durch den Gehörmechanismus,
sondern um eine Richtungsinterpretation.
Dieser Mechanismus spielt eine Rolle
bei der vorne/hinten – Ortung
Eintreffzeit-Unterschiede
Wenn der Abstand Schallquelle - linkes Ohr
und Schallquelle - rechtes Ohr nicht gleich gross sind
(und das ist immer der Fall, wenn sich die Schallquelle
nicht in der Symmetrieachse des Kopfes befindet),
trifft der Schall nicht gleichzeitig am Ort der beiden
Ohren ein. Der winkelabhängige Zeitunterschiedes
wird vom Gehör als Richtungsinformation interpretiert.
Kombination Intensitäts- und Laufzeitunterschied
Beim natürlichen Hören treten Intensitäts- und Eintreffzeit-Unterschiede
immer verkoppelt auf. wobei
sich ihre Wirkungen summieren.
Setzt man sie “entgegengesetzt” ein (beim natürlichen
Hören nicht möglich), können sie sich aufheben (Bild
41). Abhängig von der Frequenz entspricht ein Zeitunterschied
von 1ms einem Intensitätsunterschied von 5
bis 12dB.
2.9 Positions- und Räumlichkeitesempfinden
Bild 39, 40, 41
Erste Wellenfront
Eine Richtungsbestimmung ist auch in sehr halligen Räumen möglich, also immer dann,
wenn der Pegel des diffusen, reflektierten Schalls viel grösser ist als der des direkten
Schalls von der Schallquelle. Bei impulsförmigen Schallvorgängen wird der Schall als aus
der Richtung kommend empfunden, aus der die erste Wellenfront auf die Ohren auftrifft.
Eine brauchbare Ortung ist aber nur möglich, wenn der diffuse Schall um 40...60 ms gegenüber
dem direkten verzögert ist. Bei noch grösserer Verzögerung findet eine separate
Richtungswahrnehmung statt. In einem sehr halligen Raum zum Beispiel nimmt man die
erste Reflexion von der Raumrückwand getrennt wahr.
Entfernungshören
In der Praxis wird die Entfernung einer Schallquelle aus dem Verhältnis zwischen direktem
und diffusem Schall abgeschätzt.
Eine genaue Entfernungsbestimmung ist nur in einem bekannten Raum möglich. In einem
unbekannten Raum (oder bei Lautsprecherwiedergabe) lässt sich ein Entfernungsunterschied
zwischen zwei Schallquellen nur feststellen, wenn die Hallanteile deutlich unterschiedlich
sind.
Jecklin - Theorie der Tontechnik 2. Gehör, Vers. Mai 2003

12
Bei kleinem Abstand eines Zuhörers von
einer Schallquelle wird die Entfernung
auf eine andere Art festgestellt :
Strahlt eine Schallquelle den Schall kugelförmig
ab, so nimmt der Schalldruck
mit dem Quadrat der Entfernung von der
Schallquelle ab und zwar unabhängig von
der Frequenz. Die entfernungsabhängige
Abnahme der Schallschnelle ist dagegen
linear und frequenzabhängig (Grund: massgebend ist die Wellenlänge). Bild 42
Das entfernungsabhängige Verhältnis der Intensitäten von Schalldruck und Schallschnelle
ermöglicht eine Entfernungsbestimmung aufgrund der sich ändernden Klangfarbe.
Diese Art der Entfernungsbestimmung ist nur bis zu einem Abstand von ca. 1,5 m von der
Schallquelle möglich.
2.10 Projektion einer Schallquelle nach aussen
Das menschliche Gehör nimmt nicht nur äusseren Schall wahr, sondern auch Schall, der im
Körper selbst entsteht ( Klopfen der Blutgefässe ). Obwohl der äussere und der innere
Schall gleichermassen auf den Gehörmechanismus wirken, ist man in der Lage, zwischen
diesen beiden Schallarten zu unterscheiden:
Von aussen kommender Schall wir nach aussen projiziert,
körpereigener Schall wird im Kopf lokalisiert.
Für diese unterschiedliche Wahrnehmung gibt es mehrere Gründe:
Der visuelle Eindruck spielt eine Rolle. Von einer Schallquelle, die gleichzeitig visuell
wahrgenommen wird, nimmt ein Hörer unbewusst an, dass sie sich nicht im Körperinnern
befindet.
Eine körpereigene Schallquelle wird unabhängig von der Stellung des Kopfes immer
gleich wahrgenommen.
Bei einer äusseren Schallquelle ändern sich die Signale der beiden Ohren schon bei einer
leichten Kopfbewegung. In der Praxis wird der Kopf immer innerhalb eines Winkels von
etwas 70 bewegt. Eine Schallquelle wird immer unwillkürlich angepeilt.
Der Mechanismus, der diese Projektion nach aussen ermöglicht, ist sehr empfindlich. Sehr
laute Geräusche werden, unabhängig von ihrer Herkunft, im Innern des Kopfes lokalisiert.
2.11 Wiedergabe von Aufnahmen mit wenigen Kanälen
Mit dem Begriff Raumeindruck bezeichnet
man die Hörempfindung,
die man hat, wenn man sich mit einer
oder mehreren Schallquellen in
einem abgeschlossenen Raum befindet.
Der Raumeindruck wird von
der Halligkeit bestimmt.
Bei der Wiedergabe von Musikaufnahmen
hat man das Gefühl, in einen
andern Raum “hineinzuhören”,
bei Monowiedergabe durch ein
Loch in der Wand, bei Stereowie-
Bild 43
Jecklin - Theorie der Tontechnik 2. Gehör, Vers. Mai 2003

13
dergabe von einer Loge aus. Einen echten Räumlichkeitseindruck kann man nur mit einer
mehrkanaligen Wiedergabe (Surround Sound) simulieren.
Jecklin - Theorie der Tontechnik 2. Gehör, Vers. Mai 2003

14
3. Lärm, Lärmbewertung, Gehörschäden
3.1 Wirkung von Lärm
3.1.1 Allgemeines
Lärm ist kein rein physikalischer, sondern ein subjektiver
Begriff. Für die Beurteilung, ob ein Schallereignis
auch als Lärm empfunden wird, sind die davon Betroffenen
massgebend. Entsprechend schwierig ist es.
die subjektive Größe Lärm zu messen und zu bewerten.
Die Belastung des Menschen durch Lärm hängt im
Wesentlichen von folgenden, objektiv feststellbaren
Faktoren ab:
• Stärke,
• Dauer,
• Häufigkeit und Tageszeit des Auftretens,
• Frequenzzusammensetzung.
• Auffälligkeit,
• Ortsüblichkeit
• Art und Betriebsweise der Schall- oder
• Geräuschquelle.
Daneben gibt es auch noch eine Reihe von subjektiven Einflüssen, die quantitativ nicht
eindeutig zu erfassen und zu bewerten sind:
• Gesundheitszustand (physisch, psychisch),
• Tätigkeit während der Geräuscheinwirkung,
• Gewöhnung
• persönliche Einstellung zum
• Geräuscherzeuger.
Dies alles ist in allen Einzelheiten in den VDI-Richtlinien 2058, Blatt I beschrieben.
Eine objektiv bestimmbare Grösse, der im Bereich des Lärmschutzes eine ganz besondere
Bedeutung zukommt, ist der sogenannte Beurteilungspegel, der die Wirkung eines Geräusches
auf unser Gehör beschreibt. Die Höhe dieses Pegels hängt nicht nur von der Stärke,
sondern zusätzlich von der Einwirkdauer eines Lärmereignisses ab. Es macht auch einen
Unterschied, ob ein Geräusch dominierende Einzeltöne und/oder Impulse enthält. Dies ist
bei der Bildung des Beurteilungspegels zusätzlich zu berücksichtigen.
3.1.2 Vorschriften
Lärm ist hörbarer Müll. Zum Schutz der Menschen vor schädigendem Lärm gibt es gesetzliche
Vorschriften, die in Deutschland in den folgenden Regelwerken zusammengestellt
sind:
• Technische Anleitung zum Schutz gegen Lärm (TALärm) vom 16.07.1968,
• Unfallverhütungsvorschrift (UVV-) Lärm, (VBG 121 ) der gewerblichen Berufsgenossenschaften,
Ausgabe 01.04. 1991.
• Verordnung über Arbeitsstätten (Arb-StättV) vom 20.03. 1975, geändert durch
Verordnung vom 01.08. 1983 (BGB1 I Seite 1057), §15, Schutz gegen Lärm.
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15
• VDI 2058 Blatt 1, Beurteilung von Arbeitslärm in der Nachbarschaft, September
1958
In der TALärm wird Lärm als Schall (Geräusch) definiert, “...der Nachbarn oder Dritte
stören (gefährden, erheblich benachteiligen oder erheblich belästigen) kann ...”.
3.1.3 Schallmessung
Schallpegel werden mit einem Schallpegelmesser gemessen.
Auf dem Markt werden (bezahlbar) einfache und preiswerte Schallpegelmessgeräte angeboten.
Daneben gibt es hochwertige, allen Anforderungen der internatonal genormten
Messwerte-Ermittlung genügende Geräte, die selbstverständlich auch ihren Preis haben.
Oft sind Schallpegelmesser Bestandteil größerer Akustik- Messanlagen
Schalldruckpegel und Beurteilungspegel
In der Schall-Messtechnik ist der Schalldruckpegel L (Einheit dB) die übliche Grösse zur
quantitativen Erfassung und Beschreibung von Schallereignissen. Unter dem Schalldruckpegel
versteht man den 20fachen Logarithmus des im Augenblick der Messung herrschenden
Schalldrucks P (Einheit Newton/m2 oder Pascal. bzw. N/m2 oder Pa), ins Verhältnis
gesetzt zum genormten Bezugsschalldruck p0.
Es gilt:
L = 20dB • lg(p/p0)
Beim Wert p0 = 20 uN/m2 (entsprechend uPa) handelt es sich um den kleinsten Schalldruck,
der hörbar ist.
Für die Bildung des Schalldruckpegels werden von den Schalldruckwerten jeweils die Effektivwerte
verwendet;
Der Schalldruckpegel ist ein Mass für die Stärke eines Schallereignisses. Die Schallpegelskala
beginnt bei 0dB (Hörschwelle) und reicht über die Schmerzgrenze bei etwa 120 dB
(bei 1000 Hz) hinaus (Bild I), denn ein Jet-Triebwerk z.B. kann in einer Entfernung von
25 m einen Schalldruckpegel von 140 dB erzeugen.
Bild 44, 45
Bewertung
Die Messung des Schalldruckpegels geschieht entweder
frequenzunabhängig oder frequenzbewertet.
Frequenzunabhängig: linear gemessener Schalldruckpegel
in db
Frequenzabhängig: frequenz- bewerteter Schalldruckpegel,
wobei die Art der Bewertung vom eingesetzten
Bewertungsfilter abhängt. Man spricht
dann von db(A), db(B), db© oder db(D)
Bekanntlich ist die Empfindlichkeit des menschlichen
Gehörs pegel- und frequenzabhängig. Dies
kann man den durch subjektiven Hörvergleiche ermittelten
Kurven gleicher Lautstärke (Einheit Phon)
entnehmen.
Seit den Dreissigerjahren hat man versucht, mit Hilfe
bestimmter Filter eine möglichst gute Annäherung
zwischen den mit einem Schallpegelmesser objektiv
ermittelten Schalldruckpegeln und den Lautstärkepegeln
zu realisieren. Zuerst gab es die sogenannten
Ohrkurvenfilter, dann die Bewertungsfilter A, B und
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C. Da die Eigenschaften unseres Hörorgans komplex sind, lassen sie sich nicht durch einfache
Filternetzwerke vollständig nachbilden.
Im Bereich der Lärm-Messtechnik verwendet man heute praktisch nur noch die Frequenzbewertung
A, und zwar unabhängig von der Höhe des jeweiligen Schallpegels. Die A-
Bewertung ist also nicht mehr auf Geräusche mit niedrigen Pegeln beschränkt. Die so gemessenen
Schallpegel LA (in dB(A)) bilden die Grundlage für die Bestimmung des Beurteilungspegels
Lr.
Die relativen Frequenzgänge der Bewertungskurven A. B und C sowie auch der D-Kurve
(Frequenzbewertung für die Messung von Flugzeuglärm) sind in Bild 45 dargestellt. Die
entsprechenden Pegelkorrekturen sind in der Tabelle 1 zu sehen.
Dauertöne und impulsartiger Schall
Die in der Praxis auftretenden Geräusche haben selten einen konstanten Pegel. In der Regel
schwanken die Pegel mehr oder weniger stark. Oft haben sie einen Impulscharakter. z.B. in
Kesselschmieden oder bei Explosionen. Das Ablesen eines für derartige Schallvorgänge
repräsentativen Messwertes am Schallpegelmesser ist wegen der schwankenden Anzeige
nicht möglich. Schallpegelmesser müssen daher in der Lage sein, neben dem im Augenblick
der Messung herrschenden Momentaner des Schalldruckpegels auch den Mittelungspegel
Lm zu bestimmen (Mittelwertbildung gemäss DIN 45641).
Neben der Frequenzbewertung (A, B, C und D) spielt bei der Messung von Schalldruckpegeln
die sogenannte Anzeige-Dynamik, die Zeitkonstante des Effektivwertes eine wichtige
Rolle. Der zu messende Schalldruckpegel wird einer Zeitbewertung unterzogen.
Genormt sind 3 verschiedene Zeitbewertungen:
S (SLOW’)
F (FAST)
I (IMPULSE).
Den mit der Zeitbewertung FAST und der Frequenzbewertung A gemessenen Mittelungspegel
Lm = LAFm bezeichnet man auch als A-bewerteten, energieäquivalenten Dauerschallpegel
Leq.
Dieser sagt folgendes aus:
Ein während einer bestimmten Zeit vorhandenes, schwankendes Geräusch mit einem Mittelungspegel
Lm = Leq hat die gleiche (energieäquivalente) Wirkung auf unser Gehör hat, wie ein während
der gleichen Zeit herrschender Dauerschall gleichen Pegels.
Aus dem objektiv gemessenen erhält man den Beurteilungspegel Lr durch Berücksichtigung
bestimmter Zu- und Abschläge für Fremdgeräusche, Ruhezeiten, Einzeltöne und Impulse
(Details VDI 2058, Blatt I und DIN 45645, Teil 1). So wird der komplizierten Zusammenhang
zwischen den messbaren Schallgrößen und ihren physiologischen und psychologischen
Auswirkungen beim einzelnen Menschen näherungsweise Rechnung getragen.
Beurteilungspegel
Der Beurteilungspegel Lr ist ein Maß für die durchschnittliche Geräuschimission während
der sogenannten Beurteilungszeit Tr.
Er wird wie folgt angegeben:
Lr = Leq + KI + KT (dB)
mit
KI Impulszuschlag (je nach Auffälligkeit)
KT Tonzuschlag +3dB(A) oder +6dB(A)
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Beurteilungszeit
Die Beurteilungszeit Tr ist das Zeitintervall, das der Berechnung des Beurteilungspegels
zugrunde liegt. Für Geräuschimissionen am Arbeitsplatz beträgt Tr für eine normale Arbeitsschicht
8 Stunden. Für andere Geräuschimissionen (z. B. Verkehrsgeräusche) werden
andere Zeiten angesetzt. (Details im Papier “Richtlinie für den Lärmschutz an Straßen
RLS-90”, DIN 45645, Teil 1, Abschnitt 4.3.2).
3.2 Zustand des Gehörs
Das bisher in diesem Kapitel gesagte gilt natürlich nur für den Hörvorgang eines intakten
Gehörs. Nun sind aber heute Hörschäden (meist Verursacht durch zu lautes Musikhören
mit Kopfhörern oder in Diskos nahezu normal.
Der Zustand des Gehörs wird mit sogenannten Audiogrammen ermittelt.
normales Audiogramm
Die Hörschwelle liegt im normalen Bereich und zwar für die Luft- wie auch die Knochenleitung.
Defekte im Innenohr (Bild 41 )
Die Hörschwelle ist deutlich abgesenkt mit einem zusätzlichen
massiven Einbruch bei 4.5 kHz. Dies gilt für die Luft- wie auch
für die Knochenleitung.
Defekte im Mittelohr
Die Hörschwelle für die Knochenleitung zeigt, dass das Innenohr
intakt ist. Die um 50 dB abgesenkte Hörschwelle für die Luftleitung
zeigt, dass die Schwingungsübertragung vom Trommelfell
zum Innenohr geschädigt ist.
Kombinierte Defekte
Sowohl das Innenohr, wie auch das Mittelohr sind geschädigt.
Das Audiogramm zeigt die kombinierte Wirkung beider Schädigungen.
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4.1 Obertöne und Quintenstapel
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4. Tonalität und Tonscalen
Bei den konventionellen Musikinstrumenten dient entweder eine schwingende Saite oder
einer pulsierende Luftsäule der Schwingungs- und Klangerzeugung.
Saiten und Luftsäulen schwingen einerseits als ganzes, andrerseits aber auch mehrfach unterteilt.
Neben einer Grundschwingung entstehen so immer auch Oberschwingungen mit
der doppelten, dreifachen, vierfachen, etc. Frequenz der Grundschwingung. Diese werden
als sogenannte Obertöne von unserem Gehör nicht einzeln wahrgenommen. Sie verschmelzen
mit dem Grundton zu einem Klang. Dies ist der Fall, weil alle diese Töne in einem
harmonischen Verhältnis zueinander stehen, und die Intensität der Obertöne geringer
ist als die des Grundtones.
4.2 Frequenzverhältnisse und Konsonanz
Intervall Frequ.-Verhältnis grösste Zahl
Unisono 1:1 1
Oktave 2:1 2
Quinte 3:2 3
Quarte 4:3 4
grosse Terz 5:4 5
grosse Sexte 5:3 5
kleine Terz 6:5 6
kleine Sexte 8:5 8
Sekunde 9:8 9
Es gilt:
• Je grösser die Zahl in der dritten Spalte der Tabelle, desto kleiner die Konsonanz des
Intervalls.
Die Quinte als Ausgangs-Intervall für die Bildung einer Tonscala
Der zweite Oberton mit der dreifachen Frequenz des Grundtones liegt um eine Duodezime
höher als der Grundton. Setzt man ihn eine Oktave Tiefer, dann erhält man das Intervall
einer Quinte mit dem Frequenzverhältnis 3 : 2 (halbierte dreifache Frequenz des Grundtones).
Dieses Intervall eignet sich zur Bildung von Tonscalen.
Der Quintenstapel
Werden Quinten aufeinander gestapelt“, durchlaufen sie den
sogenannten Quintenzirkel.
Nach 12 Quinten ist man bei der siebten Oktav des Ausgangstones
angelangt. Werden nun alle durch Werden die durch die
Quintenstapelung entstandenen Töne durch entsprechende gradzahlige
Frequenzteilung in den Bereich einer einzigen Oktav
heruntergesetzt, ergibt sich eine aus 12 Tönen bestehende Scala.
Durch die Auswahl einzelner Töne aus diesem Quintenzirkel sind folgende musikalisch
brauchbare Tonleitern entstanden:
die alte griechische Scala: C - F - G
die pentatonische Skala C - D - F - G – A (chinesisch, alt-schottisch, Asien, Afrika)
die Siebentonscala C - D - E - Fis - G – A – H (Syntho-lydisch)
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Es
B
Gis
F
Cis
C
Fis
G
H
D
E
A

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Universelle 12-Ton-Scala
Die 12 Tönen des Quintenstapels bilden auch den Ausgangspunkt für eine universelle 12-
Ton-Scala.
Problem:
• Mit 12 gestapelten Quinten gelangt man nicht genau zur 7. Oktav. Die 12. Quinte liegt
ein wenig höher als die 7. Oktav.
Dies lässt sich rechnerisch zeigen:
Nach 12 Quinten erreicht man eine Frequenz, die um den Faktor 3/2) 12 höher liegt als die
Ausgangsfrequenz.
Nach 7 Oktaven erreicht man eine Frequenz, die um den Faktor 2 7 höher liegt als die Ausgangsfrequenz.
Fazit:
Es gibt keinen geschlossenen Quintenkreis, sondern nur eine endlose Quinten-Spirale.
Das pythagoräische Komma
• 12 Quinten entsprechen einem Zahlenwert von 3/2)12 = 129.7463
• 7 Oktaven entsprechen einem Zahlenwert von 2 7 = 128
Die Zahlendifferenz von 1,7463 wird pythagoräisches Komma genannt.
Dieses Komma ist die Ursache für die bekannten Probleme mit den Tonscalen und der
Stimmung der Musikinstrumente.
4.3 Mögliche Tonscalen und Stimmungen
4.3.1 Reine Stimmung
Alle Intervalle sind im Bezug auf C und die direkt benachbarten Töne so rein wie möglich.
Note C D E F G A H C
Verhältnis zu C 1 9/8 5/4 4/3 3/2 5/3 15/8 2
zu vorangehendem Ton 9/8 10/9 16/15 9/8 10/9 9/8 16/1
Merkmal dieser Stimmung:
• es gibt zwei unterschiedliche Ganztöne mit dem Frequenzverhältnissen 9/8 und 10/9.
• Die Scala ist nicht universell, sondern nur in jeweilen einer Tonart brauchbar.
4.3.2 temperierte Stimmung
• Die Oktav wird rein gestimmt.
Das pythagoräische Komma wird gleichmässig auf alle 12 Quinten des Quintenzirkels
(und damit auf alle Halbtonintervalle der 12Ton-Scala) verteilt: Die Quinten werden zu
klein, und damit unrein und nicht voll-zusammenklingend gestimmt.
• Es tritt eine Schwebung auf.
Die Verteilung des Kommas auf die 12 Halbtöne kann nun entweder so geschehen, dass
die Stimmung gleichschwebend oder proportional-schwebend ausgeführt wird.
Die temperierte Stimmung ist universell. Ohne sie wäre die Entwicklung der Musik seit
Bach anders verlaufen.
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4.3.3 mitteltönige Stimmung
• Die ersten vier Schritte des Quintenzirkels führen zum E, zur Terz (C-G-D-A-E). Bei
der mitteltönigen Stimmung werden nun die Quinten C-G, G-D. D-A und A-E so gestimmt,
dass das Intervall C-E rein ist.
• In diesem Fall wird das Intervall Gis - Es deutlich unrein. Man nennt es die Wolf-
Quinte (quinte-de-loup).
• Die Tonscala ist nicht universell verwendbar!
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4.3.4 Frequenzverhältnisse (rein, mitteltönig und temperiert)
Note reine Stimmung mitteltönig temperiert
C-Scala Harmonie im Bezug auf: (gleichschwebend)
C G D F A
C 1.000 1.000 1.031 0.985 1.00 1.042 1.000 1.000
Cis - - - - - - 1.045
Des - - - - - - 1.070 1.059
Cx - - - - - - 1.092
D 1.125 1.125 1.125 1.125 - 1.146 1.118
Ebb - - - - - - 1.145 1.122
Dis - - - - - - 1.168
Es - - - - 1-167 - 1.196 1.189
E 1.250 1.250 - 1.266 - 1-250 1.250
Fb - - - - - - 1.280 1.260
Eis - - - - - - 1.306
F 1.333 1.375 1.312 - 1.333 - 1.337 1.335
Fis - - - 1.406 - - 1.398
Gb - - - - - - 1.431 1.414
Fx - - - - - - 1.460
G 1.500 1.500 1.500 1.500 1.458 1.495
Abb - - - - - - 1.531 1.498
Gis - - - - - - 1.563
As - - - - - - 1.600 1.587
Gx - - - - - - 1.633
A 1.667 - 1.687 1.687 1.667 1.667 1.672
Hbb - - - - - - 1.712 1.682
Ais - - - - - - 1.747
B - 1.757 - - 1.833 - 1.789 1.782
H 1.875 - 1.875 - - 1.875 1.869
Ces - - - - - - 1.914 1.888
His - - - - - - 1.953
c‘ 2.000 2.000 2.062 1.969 2.000 2.083 2.000 2.000
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4.4 Möglichkeiten für erweiterte Tonsysteme
Jecklin - Theorie der Tontechnik 2. Gehör, Vers. Mai 2003
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4.4.1 Viertelton-Scala
Manchmal verwendet wird auch das Viertelton-Systeme. Für diese Scala gibt es aber keine
„natürliche“ Rechtfertigung. Es handelt sich um eine abstrakte Konstruktion (es wurden einfach
die Halbtöne der temperierten Scala halbiert), die keinen Bezug zur empfundenen Tonalität
hat.
4.4.2 Erweiterte Scala auf der Basis des Quintenstapels
Folgende Scalen-Konstruktionen sind möglich:
• die heute übliche 12/Ton-Scala, konstruiert aus 12 gestapelten Quinten, entsprechend 7
Oktaven mit einer Abweichung (pythagoräisches Komma) von1/4 Halbton
• eine 41/Ton-Scala, konstruiert aus 41 Quinten, entsprechend 24 Oktaven und einem
Komma von 1/5 Halbton
• eine 53/Ton-Scala, aufgebaut aus 53 Quinten, entsprechend 31 Oktaven und eine Komma
von 1/23 Halbton
• eine 306/Ton-Scala, konstruiert aus 306 Quinten, entsprechend179 Oktaven und einem
Komma von 1/60 Halbton

1. Lautstärke
dB-Stufen und Lautheitsempfinden
Signal: Breitbandrauschen
(1) 10 x 6-dB-Stufen mit 1 Wiederholung
(2) 15 x 3-dB-Stufen
(3) 20 x 1-dB-Stufen
23
Anhang
A1 Demo-CD 2 „Hören“
(4) Zeitintegration der Lautheitsempfindung
Der Pegel eines breitbandigen Rauschsignal-Bursts wird in mehreren Sequenzen in 8 identischen
Stufen reduziert. Die Sequenzen unterscheiden sich nur in der Dauer der Bursts.
• Je nach Burst-Dauer ist eine unterschiedliche Anzahl von Lautheitsstufen hörbar.
(5) Frequenzabhängigkeit der Lautheitsempfindung
Zuerst erklingt ein Pegelton. Dessen Lautstärke wird so eingestellt, dass der Pegelton gerade noch
hörbar ist.
Es folgt eine Reihe von Testtönen (sinus) mit unterschiedlicher Frequenz, und in 10 Pegelstufen
mit jeweilen um 5 dB reduziertem Pegel. Die Sequenz wird einmal wiederholt.
• Je nach Tonhöhe ist eine unterschiedliche Anzahl von Stufen hörbar.
(6) kritische Bandbreite und Lautstärke
Referenzsignal: Schmalbandiges Rauschen mit einer Mittenfrequenz von 1000 Hz und einer Bandbreite
von 15% (930 Hz - 1075 Hz) als Referenz.
Testsignals, dessen Bandbreite in 7 Stufen um je 15% vergrössert wird, bei gleichzeitiger Verringerung
der Amplitude für konstante Leistung des Signals.
7 Paare Referenzsignal - Testsignal mit gleicher Leistung aber unterschiedlicher Bandbreite.
Die Sequenz wird einmal wiederholt.
• Wenn die Bandbreite des Testsignals die sogenannte kritische Bandbreite übersteigt,
wird die empfundene Lautheit trotz gleicher Schall-Leistung grösser.
2. Tonhöhe und Konsonanz
(7) Lautstärkeabhängigkeit der Tonheit
Pegelton 200 Hz, dessen Lautstärke so eingestellt wird, dass er gerade noch hörbar ist.
Tonbursts mit 200 Hz, 500 Hz, 1000 Hz, 3000 Hz, 4000 Hz und einer Dauer von 500 ms, die paarweise
nacheinander erklingen. Der Pegel des jeweilen zweiten Tones ist 30 dB höher als der des
ersten Tones (und 5 dB höher als der Pegel des Pegeltones).
Es erklingen 6 Tonpaare verschiedener Frequenz.
• Bei Tönen im Frequenzgebiet unterhalb von 1000 Hz nimmt die wahrgenommene Tonhöhe
mit zunehmender Lautstärke ab. Bei Tönen im Frequenzgebiet oberhalb von 1000 Hz
nimmt die Tonhöhe mit zunehmender Lautstärke zu
(8) Tondauerabhängigkeit der Tonheit
drei Kurztöne mit zunehmender Dauer.
• Bei kurzer Dauer wird ein Klick gehört, der mit zunehmenden Dauer zum Ton mit erkennbarer
Tonheit wird.
Jürg Jecklin - Theorie der Tontechnik / Aufnahmeanalyse Demo-CD 2 ”Hören“

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(9) Verdeckung und Tonheitsempfinden
Sinusburst 1000 Hz mit einer Dauer von 500 ms, abwechselnd mit dem gleichen, aber mit einem
Tiefpass-Rauschen (Filter 900 Hz) verdeckten Sinusburst. 1 mal wiederholt
• Der von einem leicht tiefer liegenden Rauschen verdeckte Tonburst wird höher wahrgenommen
als der unverdeckte.
(10) Aus- und Einblenden von Obertönen eines Klanges
Komplexer Klang mit 20 Harmonischen. Die ersten 10 Obertöne werden der Reihe nach aus-,
und dann wieder eingeblendet.
• Beim Einblenden der Obertöne werden diese nicht mehr als Klangkomponenten, sondern
diskret hörbar.
(11) diatonische Skalen logarithmisch und linear
diatonische 8-Ton-Skala mit logarithmischer, diatonische Skala mit linearer Abstufung. Beispiele
einmal wiederholt
• Beispiele zeigen die „gehörsmässige Begründung" der logarithmischen Skala
(12) Chromatische Skala, logarithmisch und linear
wie Demo (18), aber mit zwei chromatischen 12-Ton-Skalen. Beispiele einmal wiederholt
• Beispiele zeigen die „gehörsmässige Begründung“ der logarithmischen Skala
(13) Oktavabstimmung
Ein 500 Hz-Ton wechselt ab mit Tönen, deren Frequenz in Stufen von 5 Hz von 985 Hz bis 1035
Hz zunimmt.
• Der theoretisch reinen Oktav entspricht die Stufe 4 (1000Hz). Als rein empfunden wird
aber (meistens) die Stufe 6 mit dem Frequenzpaar 500 Hz - 1010 Hz
(14) gestreckte und komprimierte Tonskalen
drei Versionen einer in hoher Tonlage gespielten Melodie mit Begleitung in tiefer Tonlage.
1. Beispiel: Melodie H-Dur, Begleitung C-Dur
2. Beispiel: Melodie Cis-Dur, Begleitung C-Dur
3. Beispiel: Melodie und Begleitung in C-Dur
• Beispiel 1 ist akzeptabel (?), Beispiel 2 aber nicht. Richtig ist Beispiel 3
3. Schwebung
(15) "Einton-Schwebung"
Zwei Sinustöne mit Frequenzen von 1000 Hz und 1004Hz.
• Zu hören ist eine Schwebung von 4Hz.
(16) Schwebung bei Zweiklängen
1. Intervall das leicht grösser ist als eine Oktave (1000 Hz und 2004 Hz)
2. Intervall das leicht grösser ist als eine Quinte (1000 Hz und 1502 Hz)
3. Intervall das leicht grösser ist als eine Quart (1000 Hz und 1334.67 Hz)
• in allen drei Fällen ist eine Schwebung zu hören
4. Verdeckungseffekt
(17) Asymmetrie der Verdeckung
maskierender Tonburst, abwechselnd mit einer Kombination von maskierendem Tonburst und einem
Testtonburst. Bursts 200 ms mit anschliessender Pause von 100 ms. Der Pegel des
Testbursts wird in 10 Stufen um jeweilen 5 dB reduziert.
Ablauf: maskierender Burst 1200 Hz, Testtonburst 2000 Hz - maskierender Ton 2000 Hz, Testton
1200 Hz
• Ein höherer Ton wird von einem tieferen verdeckt, ein tieferer Ton wird von einem höheren
nicht verdeckt.
Jürg Jecklin - Theorie der Tontechnik / Aufnahmeanalyse Demo-CD 2 ”Hören“

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(18) Rückwärts-Verdeckung
Referenz: Sinustonbursts 2000 Hz mit einer Dauer von 10ms in 10 Pegelstufen von jeweilen -4 dB.
Testsignal: Gleiche Folge von Sinustonbursts, aber mit anschliessenden Schmalband-
Rauschbursts(1900- 2100 Hz). Die Pause zwischen Sinusbursts und Rauschburst wird in 4 Stufen
von 250 ms auf 100 ms, 20 ms und 0 ms reduziert. Die Sequenz wird einmal wiederholt
• Der Sinuston wird nicht verdeckt
(19) Vorwärts-Verdeckung
Referenz: Sinustonbursts 2000 Hz mit einer Dauer von 10ms in 10 Pegelstufen von jeweilen -4 dB.
Testsignal: Gleiche Folge von Sinustonbursts, aber mit vorangehendem Schmalband-
Rauschbursts (1900-2100 Hz). Die Pause zwischen Rauschburst und Sinusbursts wird in 4 Stufen
von 250 ms auf 100 ms, 20 ms und 0 ms reduziert.
• Der Sinuston wird pegel- und pausenabhängig verdeckt.
(20) Verdeckung und Impuse-Wahrnehmungsschwelle
Kombination von Tonburst 200 Hz sinus mit einer Dauer von 125 ms, gefolgt von einem Schmalband-Rauschbursts
(1875 Hz - 2125 Hz, Dauer 125 ms). Die Kombination wird wiederholt, und
zwar mit gleichbleibendem Pegel des Rauschbursts und, nach jeweilen 4 Folgen, mit einem um 1
dB reduziertem Pegel des Tonbursts.
• Von einem gewissen Pegel an wird der Sinuston kontinuierlich wahrgenommen.
5. Klänge
(21) Oberton-Zusammensetzung und Klang
Klang von zwei musikalischen Klängen bei stufenweiser Addition von Obertönen
• Entstehen eines Klanges
(22) Virtueller Stimm-Ton von Klängen (virtual pitch)
Signal: Klang mit einem Grundton von 200 Hz und 10 Harmonischen (9 Obertöne). Mit einem zugemischten
Rauschsignal mit einer oberen Grenzfrequenz von 300 Hz und einem Pegel von -10
dB wird verhindert, dass ein eventuell in der Wiedergabeanlage entstehender Differenzton (Verzerrung)
den Höreindruck verfälscht.
Ablauf: Zuerst wird der Grundton,dann der erste, zweite, etc. Oberton entfernt.
• Der Stimm-Ton ändert sich nicht. Die Funktion des nicht vorhandenen Grundtons übernimmt
ein "virtueller" Grundton.
6. Verschiebung der virtuellen Stimm-Tonhöhe
(23) harmonischer Dreiklang
harmonischer Dreiklang mit fehlenden Grundtönen.
Ablauf: Die Obertönewerden in gleichen Schritten nach oben verschoben werden bis der Dreiklang
wieder harmonisch klingt.
• Bei zwei Oberton-Kombinationen wird ein virtueller Grundton wahrgenommen.
(24) Dreiklang
Dreiklang mit den Frequenzen 800 Hz, 1000 Hz und 1200 Hz, anschliessend Dreiklang mit den
Frequenzen 850 Hz, 1050 Hz und 1250 Hz.
• Der Stimm-Ton wird von den virtuellen Grundtönen mit den Frequenzen 200 Hz und 210
Hz bestimmt.
(25) Maskierung der virtuellen Stimm-Tonhöhe)
Signal: Westminster-Melodie, gespielt mit jeweilen zwei aufeinanderfolgenden Tönen mit gleicher
Tonhöhe. Der erste Ton ist ein Sinuston, der zweite ein komplexer Klang. Die Sinustöne sind mit
Tiefpassrauschen verdeckt.
• unverdeckt ändert sich der Stimm-Ton der komplexen Klänge nicht. verdeckt ist die Sinuston-Melodie
ist weiterhin hörbar.
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(26) Virtuelle Stimm-Tonhöhe mit zufälligen Obertönen
Westminster-Melodie, gespielt mit fehlendem Grundton und drei unterschiedlichen Oberton-
Zusammensetzungen.
1. Beispiel:Obertöne 2 bis 6
2. Beispiel: Obertöne 5 bis 9
3. Beispiel: Obertöne 8 bis 12
• Die Melodie ist bei allen drei Bespielen erkennbar.
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(27) Virtuelle Stimm-Tonhöhe bei analytischem Hören und beim "Klanghören
Signal: verdeckendes Rauschen und (abwechselnd) Zweitonkomplex mit den Frequenz 800 Hz
und 1000 Hz, gefolgt von einem Zweitonkomplex mit den Frequenzen 750 Hz und 1000 Hz.
• Beim analytischen Hören hat man das Gefühl, das der untere der zwei Töne tiefe wird
(was ja auch der Fall ist). Beim Klanghören. bei dem man auf Grund der Obertöne einen
virtuellen Grundton wahrnimmt, wird dieser Grundton höher.
(28 ) Tonhöhenempfindung bei wiederholten Impustönen.
1. diatonische Skala über 5 Oktaven, gespielt mit einer Anzahl von Impulsen. Die Pause zwischen
den Impulsen wird mit ansteigender Tonhöhe kürzer (15 ms - 0.48 ms)
2. diatonische Skala über 4 Oktaven, gespielt mit einer Anzahl von Impulsen. Die Pause zwischen
den Impulsen haben eine Poisson-Verteilung mit Werten zwischen 15 ms und 0.95 ms.
3. diatonische Skala über 4 Oktaven, gespielt mit Bursts von weissem Rauschen mit Kammfilter-
Effekt und Pausen zwischen 15 ms und 0.95 ms Dauer zwischen den Echos.
• Unterschiedliche Deutlichkeit der Tonhöhenempfindung
Unreine und falsche Stimmungen
(29) Bachchoral (Referenz)
(30) Melodie- und Obertonskala auseinandergezogen
Basis: Frequenzverhältnis der Oktav nicht 2 : 1, sondern 2.1 : 1
• die unreine Skala wird vom Gehör "zurechtgerückt"
(31) Melodieskala auseinandergezogen, Obertöne normal
• Beispiel klingt deutlich unrein
(32) Skala der Grundtöne normal, Skala für die Obertöne auseinandergezogen.
• Beispiel klingt verwirrend und unnatürlich
7. K-Verzerrungen , Intermodulation, Kombinationstöne
(33) Klirrverzerrung K2
Sinuston 440 Hz mit K2 und folgendem 880 Hz-Ton
• der 880 Hz-Ton macht den Verzerrungsanteil deutlich
(34) Klirrverzerrung K3
Sinuston 700 Hz mit K3 und folgendem 1kHz- Sinuston
• der 1000 Hz-Ton macht den Verzerrungsanteil deutlich
(35) Intermodulationsverzerrungen
2 Sinustöne mit 700 Hz und 1000 Hz mit symmetrischer Kompression, abwechseln mit 400 Hz-
Suchton.
• der kubische Interferenzton bei 400 Hz ist hörbar. Der Suchton verdeutlicht die Wahrnehmung.
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(36) Hörbarkeit der Phasenlage der K2-Frequenz
Sinuston 440 Hz mit zugefügtem 880 Hz-Sinuston.
Testsignal 1: Die Phasenlage des 880 Hz-Tones (K2, Oktav) variiert zwischen 90° und -90°
Testsignal 2: quadratisch verzerrtes Sinussignal mit sich ändernder Phasenlage des 880 Hz-K2-
Tones
• Beim „zusammensetzten“ Signal ist die Aenderung der Phasenlage nicht hörbar.
• Beim verzerrten Sinus-Signal ist die Aenderung der Phasenlage deutlich hörbar.
Kombinationstöne
(37) Kombinationston
2 Sinustöne mit Frequenzen von 1000Hz und 1200Hz, und 804 Hz-Suchton
• Man nimmt einen Kombinationston (Frequenz 800 Hz) wahr. Kombinationston und Suchton
nimmt man kombiniert als Schwebung wahr.
(38) Kombinationston bei variierendem Frequenzverhältnis
Sinuston 1000 Hz und Sinuston, dessen Frequenz zwischen 1200 Hz und 1600 Hz variiert.
• Die Tonhöhe des kubischen Differenztons bewegt sich entgegengesetzt zum variablen
oberen Ton. Ein ebenfalls hörbar werdender quadratischer Differenzton bewegt sich in
der gleichen Richtung wie der obere Ton, zeitweilig wird noch ein Differenzton 4ter Ordnung
hörbar
8. binaurales Hören (Kopfhörerwiedergabe)
(39) Schwebung
1. Sinustöne 1000 Hz und 1004 Hz gleichzeitig links und rechts.
2. linkes Ohr 250 Hz sinus, rechtes Ohr 251 Hz sinus.
• Werden beide Ohren mit zwei Signalen mit leicht unterschiedlicher Frequenz beschallt,
wird eine Schwebung hörbar.
• Wird ein Ohr mit einem der zwei Töne beschallt, das andere Ohr mit dem andern, ist keine
Schwebung hörbar.
(40) Phasenunterschiede links/rechts
1. Sinuston 500Hz. Die Interaurale Phasenlage variiert zwischen +-45°
2. Sinuston 2000Hz. Die Interaurale Phasenlage variiert zwischen +-45°
• Bei 500 Hz wirkt sich die Phasenlage gehörsmässig aus, bei 2000 Hz wirkt sich die
Phasenlage gehörsmässig nicht aus.
(41) Unterschiedliche Eintreffzeit links/rechts
Klicksignale mit variierten Unterschieden der Eintreffzeit im linken und rechten Kanal (Variation +-5
ms). Der Pegel des Klicksignals ist in beiden Kanälen
immer gleich gross.
• Richtungsinterpretation der Eintreffzeitunterschiede am Ort der beiden Ohren.
(42) Unterschiedliche Intensität links/rechts
Signale:
Variierte interaurale Intensitäts-Differenz eines Sinustones mit einer Frequenz von 250 Hz.
(Variation +- 32 dB)
Variierte interaurale Intensitäts-Differenz eines Sinustones mit einer Frequenz von 4000 Hz.
Variation +- 32 dB
• Richtungsinterpretation der interauralen Intensitäts-Differenz
(43) Binaurale Verdeckung: Test- und Verdeckungssignal links
Referenzsignal: Sinusbursts mit einer Frequenzvon 500 Hz im linken Kanal. Pegel nimmt in 10
Stufen ab (1. Stufe 10dB, weitere Stufen 3 dB)
Testsignal: gleiches Signal aber mit zusätzlichem Verdeckungsrauschen.
• es findet eine Verdeckung statt.
Jürg Jecklin - Theorie der Tontechnik / Aufnahmeanalyse Demo-CD 2 ”Hören“

(44) Binaurale Verdeckung Testsignal links, Verdeckungssignal links und rechts.
• Das Verdeckungsrauschen wird nicht am gleichen Ort lokalisiert wie die Sinusbursts,
sondern im Kopf. Die Sinusbursts sind abgesetzt und deutlicher hörbar.
(45) Binaurale Verdeckung Test- und Verdeckungssignal links und rechts
• deutlichere Verdeckung als bei (44) und (45)
28
(46) Binaurale Verdeckung Test- und Verdeckungssignal links und rechts,
interaurale Phasenlage 180° (rechts verpolt)
• Sinus- und Verdeckungssignal werden örtlich unterschiedlich wahrgenommen. Das Sinussignal
ist deutlich wahrnehmbar.
(47) akustische Illusion
Tonsequenz mit unterschiedlichen Tönen im linken und rechten Kanal
• Rechtshänder nehmen den höheren Ton im rechten Ohr wahr, den tiefen Ton im linken.
Dies unabhängig von der Zuordnung der Kopfhörerseiten (ein Wechsel der Kopfhörerseiten
ändert nichts an dieser Wahrnehmung).
• Linkshänder nehmen individuell den höheren Ton entweder im rechten oder im linken
Ohr wahr.
9. zweikanaliges Hören (Lautsprecher, Stereoaufstellung)
(48) Phasendifferenz links/rechts
0 / 30° / 60° / 90° / 180°
(49) Pegeldifferenz links/rechts
0 / 3dB / 7.5dB / 15dB / 90dB
10. akustische Phänomene und Gehörtäuschungen
(50) Intervallabhängige Melodie- und Rythmus-Muster
Signal: Sinuston mit einer Frequenz von 2000 Hz und Sinuston mit einer sich zwischen 1000 Hz
und 4000 Hz ändernden Frequenz.
• Wenn die zwei Töne frequenzmässig nahe beieinander liegen, nimmt man einen
"galoppierenden" Rhythmus wahr. Liegen die zwei Töne weiter aneinander werden sie
isoliert wahrgenommen.
Drehzyklische Tonhöhenempfindung (akustische "Endlos-Treppen")
(51) Effektsignal nach Shepard
(52) Effektsignal nach Risset
11. Räumlichkeit und Hall
(53) Aufnahme nachhallarm
(54) mit Hall vom Konzerthaus Wien
(55) mit Hall vom Salle de Musique la Chaux-de-Fonds
(56) mit Hall von der Siemens-Villa Berlin
(57) mit Hall von der Jesus-Christus-Kirche Berlin
(58) mit Hall von der St. Peterskirche, Neuss
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12. Mikrofone und Mikrofonanordnungen
Mikrofone
(59) B+K 4006
(60) B+K 4011
(61) Schoeps CMC54
(62) Neumann U87
(63) 130
(64) Demo Richtcharakteristik Niere
(65) Demo Nahbesprechungseffekt
(66) genutzter Nahbesprechungseffekt
13. elektrische Signale
(73) Sinus, 400Hz, 1kHz
(74) Sinus Sweep
1kHz-Pegelton und sweep 25Hz - 315Hz
(75) warble tone 400Hz (Sinus)
(76) Sinus sweep
1kHz-Pegelton, warble 315Hz - 20kHz
(77) white noise
(78) pink noise
(79) IEC – noise
29
Mikrofonanordnungen
(67) A-B
(68) ORTF
(69) X-Y
(67) M-S
(71) NOS
(72) KF
(80) Oktavrauschen
250Hz, 500Hz, 1kHz, 2kHz, 4kHz, 8kHz
(81) Terzrauschen
250Hz, 315Hz, 400Hz,
500Hz, 630Hz, 800Hz,
1kHz, 1.25kHz, 1,6kHz
2kHz, 2.5kHz, 3.15kHz
4kHz
(82) Sinus, Dreieck, Sägezahn, Rechteck
(83) Klänge
Sinus 400Hz,
dito mit 2. und 4. Harmonischen,
dito mit 3. und 5. Harmonischem
14. Einohriges Richtungshören (mono, Kanal links)
(84) Sinus-Sweep 40 Hz – 10 kHz
Test: 1 Ohr wird mit Finger verschlossen
• Im tiefen Bereich wird das Signal auf der Seite des offenen Ohres geortet. Ab etwa 1500
Hz wird das Signal zunehmend vorn geortet.
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