Folienpaket 8 - mtech@uni - Campus Koblenz

Medien- 

Technik 

Medientyp Audio 

Schnecke 

Hörnerv 

Eustachisches 

Rohr 

(Druckausgleich)

Medien- 

Technik 

Äußeres Ohr 

Ohrmuschel 

Auricula auris 

Knorpel: 

Cartilago auriculae 

Äußerer Gehörgang 

Einfangen des 

Schalles (Trichter) 

Formgebung 

unterstützt 

Richtungshören durch 

Resonanzbildung 

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/de/b/bc/Ohr2.jpg 

http://flexicon.doccheck.com/upload/8/8d/Auricula_Explorer_002.swf

Medien- 

Technik 

Mittelohr (auris media) 

Das Mittelohr besteht aus 

dem Trommelfell 

der luftgefüllten Paukenhöhle, 

den Gehörknöchelchen, Hammer, Amboss und 

Steigbügel) 

Mittelohrmuskeln (Trommelfellspanner, 

Steigbügelmuskel 

Aufgaben des Mittelohres 

Schwingungsübertragung vom Außen- zum 

Innenohr 

Impedanzanpassung zwischen Mittel- und 

Innenohr 

Erweiterung des Dynamikbereiches des Gehörs 

frequenzselektive Empfindlichkeitsänderung des 

Gehörs 

Schutz des Innenohres vor zu lauten Schallen

Medien- 

Technik 

Aufgaben des Mittelohres 

 

 

 

 

 

Schwingungsübertragung vom Außenzum 

Innenohr 

Impedanzanpassung zwischen Mittelund 

Innenohr 

Impedanz: Schallwellenwiderstand. In der 

flüssigkeitsgefüllten Schnecke höher als 

in Luft, Reflektionsverluste an der 

Grenzfläche werden gemindert. 

Druckerhöhung Faktor 22. 

Erweiterung des Dynamikbereiches des 

Gehörs 

durch die Muskelspannung 

frequenzselektive 

Empfindlichkeitsänderung des Gehörs 

durch die Muskelspannung 

Schutz des Innenohres vor zu lauten 

Schallen 

Muskelkontraktion bei großem Pegel, 

dadurch SChallreflektion am Trommelfell 

und Schutz des Innenohres.

Medien- 

Technik 

Das Innenohr 

Labyrinth im Felsenbein 

bestehend aus 

Schnecke (Cochlea) und 

Bogenäangen (Gleichgewichtsorgan) 

Scala vestibuli / Vorhofgang 

Scala media 

Scala tympani / Paukengang

Medien- 

Technik 

Hörvorgang 

Steigbügel am ovalen Fenster setzt die 

Perilymphe des Vorhofganges in Bewegung 

bzw. ändert den Druck. Durch das 

Helicotrema überträgt sich die Bewegung in 

den Paukengang. 

• Dies setzt die Basilarmembran 

in Schwingung (Wanderwellen). 

Das Maximum Scala vestibuli der Amplitude / Vorhofgang 

ist frequenzabhängig 

(Stimmung der 

Basilarmembran). 

Haarzellen im Corti-Organ 

geben Reiz an Hörnerv weiter.

Medien- 

Technik 

Hörvorgang 

3 Reihen äußere Haarzellen verstärken 

die Amplitude der Wanderwelle 

1 Reihe innerer Haarzellen (3500 

insgesamt) geben Signal an Hörnerv 

Position der Haarzelle entspricht 

Frequenz, hohe vorne a, ovalen 

Fenster 


Scala media

Medien- 

Technik 

Hörvorgang 

3 Reihen äußere Haarzellen verstärken 

die Amplitude der Wanderwelle 

1 Reihe innerer Haarzellen (3500 

insgesamt) geben Signal an Hörnerv 

Position der Haarzelle entspricht 

Frequenz, hohe vorne a, ovalen 

Fenster 


Scala media

Mittel- und Innenohr 

Medien- 

Technik 

20Hz-16.000 Hz 

C A 1000Hz 5000Hz 

Hörfähigkeit: 

Mensch: 16 Hz-20.000 Hz 

größte Empfindlichkeit 

1.000-3.000 (5.000) Hz

Akustische Grundbegriffe 

Medien- 

Technik 

Fortschreitende 

ebene Schallwelle 

speaker-sound.swf 

Hermann von 

Helmholtz 

1821-1894 

p = 

v 

const 

v Schnelle 

p Druck


Medien- 

Technik 

speaker-sound.swf


Medien- 

Technik 

Schallwellen 

Longitudinalwellen 

Schalldruck 

(Schallwechseldruck) 

Maßeinheit Pa 

Pascal = Kraft/Fläche [N/m 2 ] 

Luftdruck 10 5 Pa (1000 hPa) 

Schallgeschwindigkeit 

325 m/s (-10° C) 

350 m/s (30° C) 

abhängig von 

Temperatur, CO2 

(Blasinstrumente) 

Hörbarkeitsschwelle 

2*10 -5 Pa bei 1000Hz 

Normal-Lautstärke 

0,1 Pa 

Schmerzgrenze 

100 Pa 

www.dasp.uni-wuppertal.de/ars_auditus/akustik/akustik1.htm

Schmerz- 

Grenze 

Medien- 

Technik 

120 

100 

80 

60 

40 

20 

0 


Unterhaltung 

Sehr laut 


Logarithmische 

Skalierung 

100 

10 

1 

0,1 

0,01 

0,001 

0,0001 

0,00001 

Schalldruck 

Schalldruck 

Verzehnfachung 

Unterhaltung 

Sehr laut 


Schmerz- 

Grenze


Medien- 

Technik 

Definition 

Schalldruckpegel 

p 

−5 

= 20lg dB p0 

= 2*10 Pa 

p 

L p 

0 

Alexander Graham 

Bell 1847-1922 

Taubstummenlehrer 

Erfinder 

Telefon, 

Audiometer 

Grammophon, 

Flugzeuge, 

Boote 

Normallaut 

Lp 

0,1 

= 20lg 2*10 

= 20 l + 

≈ 

74 

−5 

( g 0,5 4) 

dB 

Schmerzgrenze 

Lp 

100 

= 20lg 2*10 

−5 

= 20 lg 0,5 + 7 

≈134 

( ) 

dB 

Hörschwelle 

p = p0 ⇒ L p 

= 0 dB 

Telefon 1875


Medien- 

Technik 

Definition 


p 

−5 

= 20lg dB p0 

= 2*10 Pa 

p 

L p 

0 

Verdoppelung 

des Schalldrucks 

bedeutet 

Anhebung des 

Schalldruckpegels 

um 6dB 

L 

2 p 

⎛2 

p ⎞ 

= 20lg⎜ ⎟ 

⎝ p 

0 ⎠ 

⎛ p ⎞ 

= 20lg⎜ 

⎟+ 

20lg 2 

⎝ p 

0 ⎠ 

= L + 6dB 

p 

deziBel: dimensionslose Größe (Größenvergleich) 

p 

100 = 20lg 2*10 

⎛ p 5 ⎞ 

5 = lg ⎜ *10 ⎟ 

⎝ 2 ⎠ 

5 p 5 

10 = *10 

2 

p = 2 

−5 

100 dB 

Schalldruck 

?


Medien- 

Technik 

Lautstärke- 

Wahrnehmung 

Lautheit in Sone 

Definition: 

Lautstärke von 40 Phon = 1 Sone 

Doppelt so laut: 2 Sone 

Halb so laut: ½ Sone. 

Subjektive Wahrnehmung. 

Sone-Verdoppelung 

alle 10 Phon 

Nichtlinear 

unterhalb 1 Sone 

Normalhörender 20-jähriger


Medien- 

Technik 

Lautstärke- 

Wahrnehmung 

hängt auch von 

Frequenz ab 

Linien gleicher Lautstärkewahrnehmung 

phon Maß der subjektiven 

Lautstärke 

bei 1000 Hz identisch mit 


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

Medien- 

Technik 


Schallschnelle 

Geschwindigkeit 

der schwingenden 

Luftteilchen 

Schallgeschwindigkeit 

Ausbreitungsgeschwindigkeit 

der Schallwelle 

Faustregel: 

Schalldruckwert 

400 

Schmerzgrenze 

Normallautstärke 

Hörschwelle 

v 

~max = 0,25 m/s = 0,9 km/h 

~ − 

v = 2,5*10 

4 

normal 

~ −8 

vmin 

= 5*10 

m/s 

m/s 

Nahbesprechungseffekt 

In der Nähe der Schallquelle haben Schnelle 

und Schalldruck unterschiedliche Phase 

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

Medien- 

Technik 


Frequenzdarstellung reiner Sinus-Schwingungen 

x 

Periodische Funktion 

( ) = sin = sin ( + 2 ) 

f x x x π 

Substitution x= 

2π 

ft 

() sin ( 2π 

ft) 

f t 

50 Hz Sinus f () t = sin ( 2 π *50* t) 

= hat Periode 1/f, denn 

0 2π 

⎛ ⎛ 1 ⎞⎞ 

⎛ 2π 

f 

sin ⎜2π 

f ⎜t+ ⎟⎟= sin 2π 

ft+ 

⎝ ⎝ f ⎠ 

⎜ 

⎠ ⎝ f 

⎞ 

⎟ 

⎠

Medien- 

Technik 


Klangfarbe (Timbre) 

Wird durch das 

Spektrum, 

Einschwingverhalten, 

Formanten, Spieltechnik, 

bestimmt 

Formanten: 

Maxima im Spektrum 

eines Klanges 

= klangformende Frequenzen 

F1, F2, F3, …


Medien- 

Technik 

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)


Medien- 

Technik 

deutscher 

Vokal 

Vokal-Formant-Zentren 

IPA 

Formant 

f1 

Formant f2 

U u 320 Hz 800 Hz 

O o 500 Hz 1000 Hz 

å a 700 Hz 1150 Hz 

A a 1000 Hz 1400 Hz 

ö ø 500 Hz 1500 Hz 

ü y 320 Hz 1650 Hz 

ä ɛ 700 Hz 1800 Hz 

E e 500 Hz 2300 Hz 

I i 320 Hz 3200 Hz 

männlich 

weiblich


Medien- 

Technik 

Vokaldreieck 

Zungenlage 

i 

u 

a

Tonlehre 

Medien- 

Technik 

Frequenzverhältnis 1 1 1/2 1 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 

24 27 30 32 36 40 45 48 

Verhältnis 

zur Prime 

Verhältnis 

Vorgänger 

12 Töne innerhalb einer Oktave

Tonlehre 

Medien- 

Technik 

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

Medien- 

Technik 

Tonlehre 

2 

3 • 2 

F 

3/2 

1 

1 

C 

3/2 

Berechnung der Halbtöne 

über den Quintenzirkel 

G 

3 

2 

16 

9 

B 

3/2 

3/2 

D 

9 

4 /2 

D:Fis =4:5 

Gr. Terz 

6 

5 

Es 

A 

940 5 

= 

827 3 

3/2 

3/2 

8 

5 

As 

3/2 

3/2 

E 5 3 

3 

2 / 

2 

16 

15 

Des 

64 

45 

3/2 

Ges 

Fis 

3/2 

45 

32 

H 53 

42

Tonlehre 

Medien- 

Technik 

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 (!)

Tonlehre 

Medien- 

Technik 

Gleichschwebende Temperatur, temperierte Stimmung 

Prinzip: die 12 Halbtöne einer Oktave 

haben gleichen Abstand 

C:Cis = Cis:D=D:Dis= ... 

12 

2 

Die Stimmung 

wird heute als 

cent-Abstand 

zur gleichstufigen 

Stimmung 

angegeben 

11 

1: 2 

11 

1: 2 

Quinte z.B. G:C = 1,4983 

12 

1: 2 

11 

1: 2 

11 

1: 2 

11 

1: 2 

12 

1: 2 

100 12 

1 cent = 2 teilt einen Halbton in 100 Teile

Medien- 

Technik 

440 Hz 

Reine Quinte 

Periode = 

ggT 

660 Hz

Medien- 

Technik 

Reine Quinte, 3 sec

Medien- 

Technik 

Gleichstufige Quinte, 3 sec 

F=440*1,4983 = 659,25 Hz 

Schwebung 

Vergleichsfolge 

rein-gleich-rein-gleich

Tonlehre 

Medien- 

Technik 

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 

eis‘‘‘‘‘‘ (3/2) 11 

his‘‘‘‘‘‘ (3/2) 12 =129,7• 2 7 

Pytagoräisches Komma

Medien- 

Technik 

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

Medien- 

Technik 

Vorlesung „Medientechnik SS 2006“ 

Dr. Manfred Jackel 

Studiengang Computervisualistik 

Universität Koblenz-Landau 

Campus Koblenz 

Postfach 201602 

56016 Koblenz 

© Manfred Jackel 

E-Mail: jkl@uni-koblenz.de 

WWW: www.uni-koblenz.de/~jkl 

mtech.uni-koblenz.de 

Literatur zu diesem Kapitel 

Stephan Frings: Zyklusvorlesung 

"Sinnesphysiologie - vom 

Ionenkanal zum 

Verhalten„,Universität Heidelberg 

Hyperlinks zu diesem Kapitel 

Grafik-Quellen 

http://www.dasp.uni-wuppertal.de/ars_auditus/index.html www.wikipedia.de 

OHCs 

Ashmore Lab 

http://www.dasp.uni-wuppertal.de/ars_auditus/ 

ABC der Hals-Nasen-Ohrenheilkunde im Gehörratgeber Brockhaus

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