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Schallanalyse. Physikalische Eigenschaften natürlicher Schallvorgänge

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Book cover Einführung in die Akustik

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Zusammenfassung

Unter Schallanalyse versteht man die Ermittlung von Stärke, Tonhöhe und Phase derjenigen Komponenten, aus denen Sehallvorgänge zusammengesetzt sind. Bei rein periodisch aufgebauten Schallvorgängen entspricht die Schallanalyse der Fourier-Analyse, die wir S. 7 besprochen haben. Bei nicht periodischen Vorgängen liefert die Fourier-Darstellung zwar eine für den betrachteten Zeitabschnitt des Vorganges einwandfreie und eindeutige mathematische Darstellung, außerhalb des betrachteten Abschnittes besitzt die Fourier-Analyse aber keine physikalische Realität. Die Phasenlage der in einem Schallvorgang enthaltenen verschiedenen Komponenten ist häufig ohne Interesse; so ist ja z. B. die Phasenlage für die subjektive Wahrnehmung ohne wesentliche Bedeutung (vgl. S. 443); die Schallanalyse kann sich daher praktisch meist auf die Ermittlung der Stärke und der Tonhöhe der verschiedenen Komponenten beschränken. Weiterhin sei bemerkt, daß häufig nicht die Aufgabe vorliegt, die genaue Stärke sämtlicher Komponenten im einzelnen zu ermitteln, sondern daß die Aufgabe nur darin besteht, die Stärke verschiedener Tonbereiche, beispielsweise die Stärke von Oktavbereichen oder Bereichen von Teilen einer Oktave kennenzulernen. Man pflegt im weiteren Sinn auch die Ermittlung der Stärke bestimmter Tonbereiche als Schallanalyse zu bezeichnen. Zur Kennzeichnung der Stärke benutzt man hierbei meist den Schalldruck oder — wenn eine logarithmische Skala zweckmäßiger erscheint, den Schalldruckpegel; bei einer oktavenmäßigen Aufteilung spricht man dann von einem Pegel-Oktavspektrum. Wir hatten oben (Ziff. 29, S. 428) bereits darauf hingewiesen, daß man bei der Darstellung von Spektren statt der Schalldruckverteilung auch die Lautstärkenverteilung oder auch die Lautheitsverteilung angeben kann („Lautstärkenoktavspektren“, „Lautheitsoktavspektren“ bzw. — wenn man statt der oktavmäßigen Aufteilung eine frequenzgruppenmäßige Aufteilung benutzt — „Lautheitsgruppenspektren“)1.

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Hinweise

  1. Zu den allgemeinen Fragen der Schallanalyse vgl. insbesondere W. Meyer-Eppler: Z. Phonetik 4, 240 (1950) (zusammenfassender kritischer Überblick über das Gesamtgebiet).

    Google Scholar 

  2. W. Meyer-Eppler: Z. VDI 96, 253 (1954).

    Google Scholar 

  3. Vgl. zu den verschiedenen spektralen Darstellungsmöglichkeiten L. Cremer u. L. Schreiber: Frequenz 10, 201 (1956).

    Google Scholar 

  4. Über den Schleifenoszillograph vgl. insbesondere F. Eichler u. W. Gaarz: Siemens-Z. 10, 598, 635 (1930).

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    MathSciNet  Google Scholar 

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    Google Scholar 

  8. erfunden. Zur Geschichte des Braunschen Rohrs vgl. J. Zenneck: Naturwissensch. 35, 33 (1948). Vgl. über Kathodenstrahloszillographen weiterhin: A. Bigalke: A. T. M. J. 834-24 (1939).

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  9. Goldstein, H., u. P. D. Bales: Rev. Sci. Instr. 17, 89 (1946) (betr. hohe Schreibgeschwindigkeiten).

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  17. Walter, C. H.: Z. techn. Phys. 13, 436 (1932).

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  18. Diebitsch, J., u. H. Zuhrt: Elektr. Nachr.-Techn. 9, 293 (1932).

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  19. Kluge, M.: Z. techn. Phys. 15, 223 (1934).

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  20. Walter C. H. u. E. Freystedt Wiss. Veröff. Siemens-Werk 14/1, 63 (1935).

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  24. Weymann, G.: Hochfrequenztechn. 49, 181 (1937).

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  25. Schoeps, K.: Hochfrequenztechn. 49, 184 (1937).

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  26. Buchmann, G.: Z. VDI 81, 915 (1937).

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  27. Holle, W.: Z. techn. Phys. 18, 312 (1937).

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  28. Meyer-Eppler, W.: A. E. Ü. 4, 331 (1950).

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  29. Kallenbach, W.: Acustica 4, (AB 1), 403 (1954).

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  30. Spencer, T. A.: Bell Lab. Rec. 33, 35 (1955).

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  31. Richard, J. D., P. F. Smith u. F. H. Stephens: I. R. E. Trans. Audio AU 3, 37 (1955).

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  32. Martin, W.: Rhode u. Schwarz Mitt. No. 6, 353 (1955).

    Google Scholar 

  33. Vgl. H. Salinger: Elektr. Nachr.-Techn. 6, 293 (1929).

    Google Scholar 

  34. Walter, C. H.: Wiss. Veröff. Siemens-Werk 14, 56 (1935).

    Google Scholar 

  35. Vgl. M. Grützmacher: Z. techn. Phys. 10, 570 (1929).

    Google Scholar 

  36. Vgl. insbesondere G. Weymann: Hochfrequenztechn. 49, 181 (1937).

    Google Scholar 

  37. Mit hochabgestimmten, aus mehreren Systemen zusammengesetzten mechanischen Bandfiltern lassen sich, wie G. Buchmann [A. Z. 5, 7 (1940)] zeigte, Filter bauen, deren Frequenzkurve nicht so spitz zuläuft wie diejenige von Piezoquarzen und die außerdem größere Flankensteilheit aufweisen.

    Google Scholar 

  38. Über Hochtonanalyator vgl. auch K. Tamm u. J. Pritsching: Acustica 1, (AB 1) 43 (1951) (mechanisches 40 kHz Filter, Analysierzeit im Bereich 0 bis 20 kHz 150 s.) Über einen schnell arbeitenden.

    Google Scholar 

  39. keine mechanisch bewegten Teile enthaltenden elektronischen Suchtonspektrograph für Sprachanalysen vgl. S. Steinbach: Nachrichtentechn. 6, 396 (1956).

    Google Scholar 

  40. Vgl. hierzu J. Dreyfus-Graf: Microtechn. 7, 149 (1953).

    Google Scholar 

  41. Koenig, W., H. K. Dunn u. L. Y. Lazy: J. A. S. A. 18, 19 (1946).

    Google Scholar 

  42. Vgl. auch W. Koenig u. A. E. Ruppel: J. A. S. A. 20, 787 (1948) (Ersatz der elektrolytischen Registrierung durch ein photographisches Verfahren).

    Google Scholar 

  43. Mathes, R. C., A. C. Norwine u. K. H. Davis: J. A. S. A. 21, 526 (1949) (betr. eine ähnliche Anordnung mit einem Braunschen Rohr).

    Google Scholar 

  44. Peterson, G. E., u. G. Raisbeck: J. A. S. A. 25, 1157 (1953) (Lärmmessungen mit dem Sound Spectrograph).

    Google Scholar 

  45. Kock, W. E.: J. A. S. A. 26, 105 (1954) (Qualitätsbestimmung von Musikinstrumenten).

    Google Scholar 

  46. Freystedt, E.: Z. techn. Phys. 16, 533 (1935).

    Google Scholar 

  47. Vgl. auch P. Vetterlein: Z. techn. Phys. 23, 17 (1942) (Ersatz des rotierenden mechanischen Umschalters durch eine Elektronenröhrenschaltung).

    Google Scholar 

  48. Über ähnliche mit Filtersätzen ausgestattete Geräte vgl. auch O. Gruenz: Bell Lab. Rec. 29, 256 (1951).

    Google Scholar 

  49. Sherman, J. B.: Electronics 26, 192 (1953).

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  50. Essler, W. O.: I. R. E. Trans. Audio AU 3, 24 (1955).

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  51. Kaule, W., u. A. Johne: Nachrichtentechn. 6, 35 (1956) (Analysierbereiche 0 bis 1 kHz mit 20 Filterstufen je 50 Hz bzw. 0 bis 20,5 kHz mit 41 Stufen je 500 Hz Bandbreite. Elektronische Abtastung).

    Google Scholar 

  52. Trendelenburg, F., u. E. Franz: Z. techn. Phys. 16, 513 (1935).

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  53. Trendelenburg, F., u. E. Franz: Wiss. Veröff. Siemens-Werke 15, 78 (1936).

    Google Scholar 

  54. Oszillographische Untersuchungen mit Siebketten wurden insbesondere auch von O. Vierling [Z. techn. Phys. 16, 528 (1935)] und.

    Google Scholar 

  55. O. Vierling u. F. Sennheiser [Akust. Z. 2, 93 (1937)] durchgeführt. Über Baudaten von Oktavsieben vgl. auch G. Bosse: Funk u. Ton 1948, 66.

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  56. Küpemüller, K.: Elektr. Nachr. Techn. 5, 18 (1928).

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  57. von H. Guth zum Beitrag: „Entwickelung und Grundlagen der Quantenphysik“ zum Handbuch der Physik 4, 473 (1929).

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  58. Riesz, R. R., u. L. Schott: J. A. S. A. 18, 50 (1946).

    Google Scholar 

  59. Über das drehbare Braunsche Rohr vgl. insbesondere auch J. B. Johnson: J. Appl. Phys. 17, 891 (1946).

    ADS  Google Scholar 

  60. Dudley, H., u. O. O. Gruenz: J. A. S. A. 18, 62 (1946).

    Google Scholar 

  61. Zur Schallanalyse mittels Filtern vgl. ferner noch H. Markham: J. A. S. A. 20, 95 (1948).

    Google Scholar 

  62. Meyer-Eppler, W.: Acustica 1 (AB) 1 (1951).

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  63. Meyer, E., u. S. Thienhaus: Z. techn. Phys. 15, 630 (1934).

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  64. Mohr, E.: A. Z. 6, 209 (1941).

    MathSciNet  Google Scholar 

  65. Curtis, K. K, u. L. N. Hadley: J. A. S. A. 24, 721 (1952).

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  66. Becker, H. E. R.: Ann. Phys. 36, 585 (1939).

    MATH  Google Scholar 

  67. Hingewiesen sei hier noch auf zwei Arbeiten zur Theorie der optischen Schallanalyse: J. Picht: Ann. Phys. 5, 117 (1949).

    MATH  Google Scholar 

  68. J. Picht: Ann. Phys. 9, 381 (1951).

    MATH  Google Scholar 

  69. Rice, S. O.: Bell Syst. Techn. J. 23, 288 (1944).

    MathSciNet  Google Scholar 

  70. Rice, S. O.: Bell Syst. Techn. J. 24, 46 (1945).

    MathSciNet  MATH  Google Scholar 

  71. James, H. M., N. V. Nichols u. R. S. Phillips: Theory of Servomechanism, McGraw Hill Book Co., N. Y. 1947, Kap. 6.

    Google Scholar 

  72. Stevens, N. K.: J. A. S. A. 22, 769 (1950).

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  73. Lee, Y. W., u. J. B. Wiesner: Electronics 23, 86 (1950).

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  74. Fano, R. M.: J. A. S. A. 22, 546 (1950).

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  75. Exner, M. L.: Acustica 4, 365 (1954).

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  76. Biddulph, R.: J. A. S. A. 26, 539 (1954).

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  77. Holmes, J. N., u. J. M. C. Dukes: Proc. Instn. Elect. Engrs. 101, 225 (1954).

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  78. Goff, K. W.: J. A. S. A. 27, 223, 236 (1955).

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  79. Sapozhkov, M. A.: Akust. Z. (USSR) 2, 279 (1956) (Messung der gesamten Verzerrungen in einem Übertragungskanal durch Bestimmung des Kreuzkorrelationskoeffizienten von Eingangs-und Ausgangsspannung am Kanal).

    Google Scholar 

  80. Siehe dazu W. Meyer-Eppler: Comm. Theory 1953, S. 183; W. Meyer-Eppler: VDI-Z. 98, 600 (1956).

    Google Scholar 

  81. Zu allgemeinen Fragen der musikalischen Akustik vgl. insbesondere E. Thienhaus: Die Musikforschung 1, 146 (1948).

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  82. Lottermoser, W.: Naturw. 37, 302 (1950).

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  83. Young, R. W.: J. A. S. A. 26, 955 (1954).

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  84. Fersman, B. A.: Akust. Z. (USSR) 3, 274 (1957).

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  85. Douglas, A.: Electron. Engng. 29, 214 (1957).

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  86. Stumpf, C.: Berliner Ber. 1918, Nr. 17 351.

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  87. Stumpf, C.: Beitr. Anat. usw. Ohr. usw. 17, 181 (1921).

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  88. Über die Frequenzverteilung von Sprachklängen vgl. insbesondere auch F. Trendelenburg Wiss. Veröff. Siemenswerke III/2, 43 (1924).

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  89. Wagner, K. W.: E. T. Z. 45, 451 (1924).

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  90. Lueder H. Wiss. Veröff. Siemens IX/2, 167 (1930) (Spitzenwert-und Mittelwertspektren von Sprach-und Musikklänge

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  91. Dunn, K. H., u. S. D. White: J. A. S. A. 11, 278 (1940).

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  92. Stevens, S. S., J. P. Egan u. G. A. Miller: J. A. S. A. 19, 771 (1947).

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  93. Rudmose, H. W., K. C. Clark, F. D. Carlson, J. C. Eisenstein u. R. A. Walker: ebdt. 20, 503 (1948).

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  95. Tarnoczy, Th.: Acustica 8, 395 (1958).

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  96. Fletcher, H.: Bell Syst. techn. J. 1, 129 (1922).

    Google Scholar 

  97. Vgl. auch N. R. French u. J. C. Steinberg: J. A. S. A. 19, 90 (1947).

    Google Scholar 

  98. Pollack, I.: J. A. S. A. 20, 259 (1948) (betr. Einfluß von Hochpaß-und Tiefpaß-Filterung auf die Sprachverständlichkeit bei Anwesenheit von Geräuschen).

    Google Scholar 

  99. Fletcher, H., u. R. H. Galt: J. A. S. A. 22, 89 (1950) (Umfassende Untersuchung über Verständlichkeitsfragen).

    Google Scholar 

  100. Hirsh, I. J., E. G. Reynolds u. M. Joseph: J. A. S. A. 26, 530 (1954) (Einfluß der Bandbreite).

    Google Scholar 

  101. Macdonald, J. R.: J. A. S. A. 29, 1348 (1957) (Filter variabler Bandbreite).

    Google Scholar 

  102. Sapozhkov, M. A.: Akust. Z. (USSR) 5, 212 (1959) (Erkennbarkeit von Formanten).

    Google Scholar 

  103. Pollack, I., H. Rubenstein, u. L. Decker: J. A. S. A. 31, 273 (1959) (Verständlichkeit bei bekannten und bei unbekannten Texten).

    Google Scholar 

  104. Clarke, F. R.: J. A. S. A. 32, 35 (1960).

    Google Scholar 

  105. Vgl. hierzu insbesondere auch noch F. Strecker: Z. techn. Phys. 17, 568 (1936).

    Google Scholar 

  106. Schäfer, E.: Elektr. Nachr.-Techn. 15, 237 (1938).

    Google Scholar 

  107. Snow, W. S.: J. acoust. Soc. Amer. 3/1, 155 (1931).

    ADS  Google Scholar 

  108. Vgl. hierzu insbesondere auch K. W. Wagner: ETZ 45, 451 (1924).

    Google Scholar 

  109. Fletcher, H.: Proc. Inst. Radio Engrs. 30, 266 (1942).

    Google Scholar 

  110. Olson, H. F.: J. A. S. A. 19, 549 (1947).

    Google Scholar 

  111. K. W. Wagner: Berl. Ber. 1932, No. 25, S. 372.

    Google Scholar 

  112. Vgl. zu diesen Fragen insbesondere noch H. J. v. Braunmühl: Z. techn. Phys. 14, 508 (1933).

    Google Scholar 

  113. Overley, J. P.: Trans. Inst. Radio Engrs. AU 4, 120 (1956).

    Google Scholar 

  114. Young, R. W., u. H. K. Dunn: J. A. S. A. 29, 1070 (1957).

    Google Scholar 

  115. Vgl. W. Janovsky: Elektr. Nachr.-Techn. 6, 421 (1929).

    Google Scholar 

  116. Braunmühl, H. J. v.: Z. techn. Phys. 15, 617 (1934).

    Google Scholar 

  117. Licklider, J. C. R.: J. A. S. A. 18, 429 (1946).

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  118. Zwicker, F., u. W. Spindler: Acustiea 3, 100 (1953).

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  119. Gässler, G.: Frequenz 8, 15 (1955).

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  120. Rimskii-Korsakov, A. V.: Akust. Z. (USSR) 1, 165 (1955).

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  121. Rimskii-Korsakov, A. V.: Akust. Z. (USSR) 2, 51 (1956).

    Google Scholar 

  122. Über den Einfluß anderer Verzerrungsarten (wie z. B. durch differenzierende oder integrierende elektrische Schaltelemente u. a. m.) vgl. Stevens, S. S., J. Miller u. I. Truskoff: Akust. Z. (USSR) 18, 418 (1946).

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  123. Kryter, K. D., J. C. R. Licklider u. S. S. Stevens: Akust. Z. (USSR) 19, 125 (1947).

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  124. J. C. R. Licklider u. I. Pollack: J. A. S. A. 20, 42 (1948).

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  125. Miller, G. A.: J. A. S. A. 22, 720 (1950) (Abhängigkeit der Verständlichkeit von der Zahl der Silben in der Zeiteinheit).

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  126. Flanagan, J. L.: J. A. S. A. 23, 303 (1951) (Einfluß von Laufzeitverzögerungen).

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  127. Martin, D. W., R. L. Murphy u. A. Meyer: J. A. S. A. 28, 597 (1956) (Diskussion des Einflusses der verschiedenen Arten von Verzerrungen).

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  128. Wathen-Dunn, W., u. D. W. Lipke: J. A. S. A. 30, 36 (1958).

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  129. Pickett, J. M.: J. A. S. A. 31, 1259 (1959).

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  130. Wendt, K.: N. T. F. 15, 21 (1959).

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  132. Vgl. K. Küpfmüller: Handb. d. Exp. Phys. 11/3, 431 (1931).

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  133. Über die Leistungen verschiedener natürlicher Schallquellen vgl. L. J. Sivian, H. K. Dunn u. S. D. White: J. acoust. Soc. Amer. 2, 330 (1931).

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  134. Vgl. weiterhin E. Meyer u. P. Just: Z. techn. Phys. 10, 309 (1929).

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  135. Lübcke, E., u. K. H. Wernicke: Hochfrequenztechn. 41, 212 (1933).

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  138. Ausführliche Angaben über die erforderliche Verstärkerleistung bei den verschiedenartigsten Sprach-und Musikdarbietungen bringen auch H. F. Hopkins u. N. R. Stryker: Proc. Inst, Radio Engrs. 36, 315 (1948).

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  139. Über stimmhafte und stimmlose Zischlaute vgl. insbesondere W. Meyer-Eppler: Z. Phonetik 7, 89, 196 (1953) und die Ausf. in Ziff. 18, S. 185.

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  140. Vgl. dazu auch R. W. Young u. H. K. Dunn: J. A. S. A. 29, 1070 (1957).

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  143. Backhaus, H.: Naturwiss. 17, 811, 835 (1929).

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Authors and Affiliations

  1. Universität Freiburg I. BR., Deutschland

    Dr. Phil. Ferdinand Trendelenburg (Honorarprofessor)

  2. Technischen Hochschule München, Deutschland

    Dr. Phil. Ferdinand Trendelenburg (Honorarprofessor)

Authors
  1. Dr. Phil. Ferdinand Trendelenburg
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Trendelenburg, F. (1961). Schallanalyse. Physikalische Eigenschaften natürlicher Schallvorgänge. In: Einführung in die Akustik. Springer, Berlin, Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-642-86495-7_6

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