1. Einführung in die Akustik

Unter Schall versteht man die Ausbreitung von kleinsten Druck- und Dichteschwankungen in Medien. Schall kann sich in gasförmigen, flüssigen und festen Medien ausbreiten. Die Ausbreitung erfolgt in Form einer Welle.

Schall wird u.a. durch die beiden Kenngrössen Frequenz (f in Hz) und Amplitude gekennzeichnet. Dabei versteht man unter dem Begriff Frequenz die Anzahl der Schwingungen pro Sekunde. Der Begriff Amplitude bezeichnet dagegen die „Stärke“ der Schwingung. Eine weitere wichtige Kenngrösse ist die Schallintensität (I in W/m2), womit die Schallleistung beschrieben wird, die je Flächeneinheit auf eine durchschallte Fläche trifft. Dabei besteht ein linearer Zusammenhang zwischen Schallleistung und Fläche. Letztendlich resultiert aus der Schallintensität der Schallintensitätspegel bzw. die Lautstärke. Diese wird als logarithmische Grösse in der Einheit Dezibel (L in dB) angegeben.

Der Schall wird grob in Nutzschall (z.B. Musik oder Stimme im Gespräch) und Störschall (z.B. Baustellen- oder Verkehrslärm) eingeteilt. Weiterhin unterscheidet man je nach Zusammensetzung bzw. Signalform des Schalls:

• reine Töne – sinusförmige Schwingungen [Abb. 1 Ton]
• Klänge – mehrere sinusförmige Signale [Abb. 2 Klang]
• Geräusche – statistische Schallsignale [Abb. 3 Geräusch]

Anhand der Frequenz wird Schall weitergehend unterschieden:

• Infraschall (< 16Hz) kann vom Menschen aufgrund der sehr
niedrigen Frequenz nicht gehört werden.
• Hörschall (16Hz bis 20kHz), für den Menschen
• Ultraschall (20kHz bis 1,6GHz) ist ebenfalls nicht hörbar

Das Hörfeld beginnt mit der Hörschwelle und endet an der Schmerzschwelle, wie nachfolgende Abbildung zeigt [Abb. 4 Hörfeld]. Der Hörschall teilt sich anhand des Frequenzbereiches in einen Tieftonbereich, den klassischen Haupt-Sprachbereich zwischen 300Hz und ca. 5kHz und einen Hochtonbereich auf (näheres zur Sprache siehe 4. Audiologie). Die geringste wahrnehmbare Lautstärke repräsentiert die frequenzabhängige Hörschwelle. Die höchste wahrnehmbare Lautstärke dagegen wird als Schmerzgrenze bezeichnet. Diese liegt bei ca. 120dB.

Die menschliche Hörcharakteristik ändert sich mit unterschiedlicher Schallintensität und besitzt die höchste Sensitivität in einem Bereich zwischen 2kHz und 4kHz. In diesem Bereich erreicht das menschliche Gehör einen maximalen Dynamikumfang bis zur Schmerzgrenze. Töne mit Frequenzen über 4kHz werden ebenso wie Töne tiefer als 2kHz bei gleicher Schallintensität als leiser empfunden. Die physikalisch korrekte Darstellung in einem Audiogramm nennt sich Sound Pressure Level (SPL). Typisch für die Hörgeräteakustik ist allerdings die Darstellung als Hearing Level (HL). Diese Darstellung der Hörkurve ist relativ. Sie zeigt die durchschnittliche Hörfähigkeit eines gesunden Menschen als Null-dB-Kurve an.