In diesem ersten Kapitel werden wir uns ein paar Begriffen zuwenden, die jeder Musiker und designierte Produzent kennen sollte:
Was ist eine Schallwelle?
Bei der Schallwelle handelt es sich um eine sich räumlich ausdehnende Welle, die sich nur in einem Medium, einem Material, ausbreiten kann. Dies kann ein Festkörper, eine Flüssigkeit, ein Gas oder natürlich auch ein Gasgemisch wie die Luft sein. Beim Luftschall werden die Luftmoleküle in Schwingungen versetzt. Sie bewegen sich hin- und her. Aus der Hinbewegung resultiert eine Erhöhung des Luftdrucks, aus der Rückwärtsbewegung eine Absenkung. Es werden also abwechselnd ein Über- und ein Unterdruck gegenüber dem konstanteren Luftdruck erzeugt. Diese Druckunterschiede bringen das Trommelfell des Ohrs in Schwingungen, die wiederum an das Innenohr weitergeleitet und dort je nach Art der Schallquelle als Geräusch (Rauschen, Knall) oder tonales Ereignis (Ton, Klang) interpretiert werden können.
Was und wie hoch ist die Schallgeschwindigkeit?
Die Geschwindigkeit, mit der sich Schallwellen ausbreiten, c, ist abhängig vom Ausbreitungsmedium. In Luft beträgt sie bei einer Temperatur von 16° C 340 Meter pro Sekunde (m/s).
Was bedeutet Frequenz?
Die Frequenz f beschreibt die Anzahl von Hin- und Herbewegungen der Moleküle pro Sekunde (Schwingungen). Die Einheit ist Hertz (Hz). Schwingt eine Welle genau 50mal pro Sekunde, so hat sie eine Frequenz von 50 Hz. Schwingt sie 5000mal pro Sekunde, so hat sie eine Frequenz von 5000 Hertz (Hz) oder 5 Kilohertz (kHz). Eine niedrige Frequenz wird vom Ohr als tiefer Ton interpretiert, eine hohe Frequenz als hoher Ton. Das junge, gesunde Gehör kann Schallwellen mit einer Frequenz zwischen 20 Hz und 20 kHz wahrnehmen. Die Empfindlichkeit schwankt jedoch mit der Frequenz. Etwa zwischen 2000 Hz und 5000 Hz ist das Gehör am empfindlichsten. Oberhalb von 5000 Hz nimmt sie wieder etwas ab.
Was ist eine Sinusschwingung?
Natürliche Schallereignisse sind stets ein Gemisch aus vielen verschiedenen Frequenzen und Wellenlängen (Erklärung folgt), die sich überlagern. Die einfachste Form der Schallwelle ist die Sinusschwingung, die bei genau einer Frequenz schwingt und eine einheitliche Wellenlänge aufweist. Sie wird auch reiner Ton genannt. Ein Instrumententon besteht vorwiegend aus einer Sinus-Grundschwingung und diversen Sinus-Oberschwingungen, den Obertönen oder Harmonischen Vielfachen. Jeder noch so komplexe Klang kann in einzelne Sinusschwingungen zerlegt werden. Die Tonhöhen-Wahrnehmung eines Instrumententons richtet sich jedoch einzig und allein nach der Frequenz des Grundtons, während die Zusammensetzung der Obertöne über die Klangfarbe bestimmt.
Was heißt Phase?
Mit der Phase werden die unterschiedlichen Positionen auf der Welle benannt – oder in professionelleren Worten: Mit ihr ist der Schwingungszustand der Welle an einer bestimmten Position zu einem bestimmten Zeitpunkt gemeint. Die Einheit ist Grad (°), das Winkelmaß. Daher wird oftmals auch von Phasenwinkel gesprochen. Ein Grad ist der 360stel Teil eines Kreises. Zur Veranschaulichung kann die gerade erklärte Sinusschwingung herhalten. Diese lässt sich problemlos auch als Kreisdurchlauf betrachten. Die Phaselage von Schallwellen spielt in der Raumakustik eine entscheidende Rolle.
Was ist die Wellenlänge?
Die Wellenlänge λ (das ist der griechische Buchstabe Lambda) ergibt sich aus dem Abstand zweier benachbarter Punkte mit exakt gleicher Phase. Sie ist bei der Berechnung von Stehenden Wellen von großer Bedeutung und ergibt sich rechnerisch aus der Schallgeschwindigkeit c, geteilt durch die Frequenz f.
Was bedeuten die Begriffe Elongation und Amplitude?
Die Auslenkung der Schwingung zu einem bestimmten Zeitpunkt an einer bestimmten Position der Welle wird Elongation genannt, die Auslenkungs-Maxima Amplituden. Bei der Amplitude wird der stärkste Überdruck oder Unterdruck erzeugt. Am Auslenkungsminimum wird kein Druck erzeugt. Das Auslenkungsminimum wird manchmal auch Wellenknoten oder Nulldurchgang genannt.