Akustik (gr. aku- von ακουειν = hören) ist die Lehre vom Schall und seinen Wirkungen und ist ein Teilbereich der Physik. Sie beschäftigt sich mit der Erzeugung, der Ausbreitung, der Reflexion und der Absorption von Schallwellen. Schallwellen (Druck-Dichte-Wellen) sind mechanische Schwingungen in einem elastischen Medium, im Regelfall der Luft. Da das Prinzip der Akustik auf die Ausbreitung der Wellen und Schwingungen im Raum beruht, kann es auch als Teilgebiet der Mechanik gesehen werden.
Arbeitsmethoden der Akustik
Mikrofone, Lautsprecher und verschiedene Klangerzeugungsinstrumente wie Musikinstrumente sind die Arbeitsinstrumente der Akustik.
Daneben gibt es Räume zu Erzeugung spezieller Schallfelder:
- Schalltote oder Reflexionsarme Räume besitzen gutes Absorptionsmaterial an den Wänden, sodaß nur minimale Reflexionen auftreten und Bedingungen wie in einem freien Schallfeld herrschen und der Schalldruck mit dem inversen Quadrat des Abstandes von einer Punktschallquelle abnimmt.
- Hallräume dagegen werden so konstruiert, daß möglichst viele ungerichtete Reflexionen auftreten und bei Vorhandensein von Schallquellen fast im gesamten Raum derselbe Schalldruck herrscht, was einem diffusen Schallfeld entspricht. Um ausgeprägte Resonanzen in Hallräumen zu vermeiden werden Hallräume i. Allg. ohne parallel zueinander stehende Wände und Decken gebaut. Dieser Aufbau führt zu einer gleichmäßigen Verteilung der raummoden. Hallräume sind zum Beispiel zur Bestimmung der Schallleistung von verschiedensten Geräten sehr nützlich.
Darüber hinaus werden in zunehmendem Maße Methoden der modernen Signalanalyse auf akustische Signale angewandt. Dabei sind vor allem die Frequenzanalyse durch FFT (Schnelle Fouriertransformation) und die etwas gröbere Oktav- und Terzbandanalyse zu nennen. Weiters kann durch geeignete Signalprozessoren die Impulshaltigkeit von akustischen Signalen erfaßt werden. Eine wichtige Rolle spielen auch die elektronisch umgesetzten Frequenz- und Zeitbewertungen, von denen wohl die A-Bewertung am bekanntesten ist. Dies ist eine Frequenzbewertungskurve, die zu den unbewertet ermittelten Schalldruckpegeln in Dezibel (dB) addiert wird und den A-bewerteten Pegel in dB(A) ergibt. Damit versucht man die unterschiedliche Empfindlichkeit des menschlichen Ohres bei verschiedenen Frequenzen zu berücksichtigen. Die meisten normierten Grenzwerte für Schalldruckpegel in der Lärmbeurteilung sind dB(A)-Pegel.
Physiologie und Psychologie
Die meisten höheren Tiere sind zumindest zur akustischen Wahrnehmung befähigt, besitzen also einen Hörsinn. Schall ist einer der wichtigsten Kommunikationskanäle, da er praktisch unmittelbare Fernwirkung besitzt und - im Gegensatz zu optischen Eindrücken - Hindernisse umgeht (siehe: Beugung). Mit Lautäußerungen ist den Tieren ein Mittel zur Reviermarkierung, zur Partner- oder Rudelsuche, zum Auffinden von Beute und zur Mitteilung von Stimmungen, Warnsignalen, etc. gegeben. Selbst wenn Schall keine Rolle bei der Kommunikation innerhalb der Art spielt, Lautorgane also nicht oder nur rudimentär ausgebildet sind, spielt die akustische Orientierung nach Beutetieren eine elementare Rolle bei den Sinneswahrnehmungen.
Das akustische Empfangsorgan des Menschen ist das Ohr, auch für die Richtungslokalisation, (nicht Ortung). Im Innenohr werden Schallinformation in Nervenimpulse umgewandelt. Reine Sinusschwingungen werden als Ton empfunden, Sinusschwingungen mit Oberschwingungen als Geräusch. Ein Rauschen hören wir, wenn sehr viele Schwingungen unterschiedlicher Frequenzen aber ungefähr gleicher Leistung an unser Ohr dringen.
Das akustische Sendeorgan des Menschen ist der Kehlkopf mit den Stimmbändern, wo die "Roh"klänge erzeugt werden, die im Rachen- und Nasenraum durch verschiedene willkürlich beeinflussbare oder unveränderliche individualspezifische Resonanzräume zu Phonemen moduliert werden. Die Konsonanten sind allerdings nicht von der Schwingung der Stimmbänder abhängig, sondern kommen durch Verschluss, Halböffnung und plötzliche Öffnung des Luftstromes zustande. Beim Flüstern werden selbst die Vokale nur durch Modulation des Obertonspektrums des Rauschens eines hervorgepressten Luftstromes gebildet.
Die psychologischen Effekte akustischer Wahrnehmung werden von der Psychoakustik sowie der Musikpsychologie erforscht. Das Thema "Gehörrichtige Lautstärke" gehört auch hier zur Psychoakustik.
Weblinks
Weiterführende Informationen
Siehe auch
Portal Physik - Ton - Klang - Lokalisation - Musik - Schalldruck - Raumakustik - Nachhall - Hall - Echo - Schallfeldgröße - Schallenergiegröße - Effektgerät (Musik) - Sonar - Audiologie - Audiometrie