Post on 17-Sep-2018
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Wie entsteht der Schall?1. Ein Gegenstand bewegt sich und verursachtLuftdruckveränderungen.
Stimmgabel
Luftmoleküle
HoherLuftdruck(Verdichtungder Luftmoleküle)
NiedrigerLuftdruck(Verdünnung derLuftmoleküle)
Wie entsteht der Schall?
2. Die Luftdruckveränderungen (= der Schalldruck) werdender Länge nach wegen der gegenseitigen Wirkung derLuftmoleküle aufeinander fortgepflanzt
Eine Analogie: die Fortpflanzung einer Verdichtungwegen der Federn, die Teilchen verbinden
Die Wahrnehmung des Schalls
4. Das Trommelfell im Ohr wird im Verhältnis zumSchalldruck in Bewegung gesetzt.
3. Durch die Fortpflanzung enstehtderselbe Schalldruck imOhr
5. Diese physiologischen Bewegungen im Ohr werden in entsprechende elektrische Impulse umgewandelt, die das Gehirn erreichen.
Ein ZeitsignalDer sich mit der Zeit änderndeSchalldruck wird mit einemMikrophon an einer Stellegemessen – eine Abbildungdavon ist ein Zeitsignal
Mikrophon
Ein Zeitsignal
AtmosphärischerLuftdruck
Hoher Luftdruck
Niedrigerer Luftdruck
Die Schalldruck-Amplitude odereinfachDie Amplitude
Die Zeit oder Dauer
Zeitsignale und Lautheit
Lautheit ist von der Höhe/Tiefe der Schalldruck-Amplitude abhängig
Sch
alld
ruck
-Am
plitu
de
LautLeise
Zeit
Stimmhafte und stimmlose Laute
Stimmhafte Laute werden durch periodische Schwingungenvon den Stimmlippen erzeugt, die eine sich wiederholendeRegelmäßigkeit, oder Periodizität im Sprachsignalverursachen.
Periodizität und StimmhaftigkeitDie Periodizität, die in stimmhaften Lauten vorkommt, verursacht eine regelmäßige Wiederholungim Zeitsignal.
Jede Wiederholung wird eine Schwingunggenannt.
s t Q m pPeriodizität
Am
plitude
Dauer (ms)
stimmlos stimmhaft stimmlos
Die Periodendauer
Die Periodendauer istdie Dauer einerSchwingung (einerVibration also einerSchließung + Öffnung) der Stimmlippen
Stimmlippen schließen sich
Tonhöhe, Periodendauer, Grundfrequenz
Die Grundfrequenz ist die Anzahl der Stimmlippen Schwingungen pro Sekunde und wird in Hertz (Hz) gemessen.
Je schneller die Stimmlippen vibrieren, umso mehrSchwingungen pro Sekunde und umso:• größer die Tonhöhe• kleiner die Periodendauer• höher die Grundfrequenz (f0)
Die Grundfrequenz (f0) in Hz = 1 / (Periodendauer in Sekunden)
Periodendauer = 9.79 ms = 0.00979 Sekunden
f0 = 1/0.00979 = 102.2 Hz
In diesem Intervall vibrieren (schließen und öffnen) die Stimmlippen 102.2 Mal pro Sekunde
Zeitsignal, Spektrum, Spektrogramm
Zeitsignal = Zeit x Amplitude
Fourier Analyse:= Die Zerlegung eines Zeitsignals in Sinusoiden
Spektrum= Frequenz x Amplitude
Spektrogramm= Amplitude x Frequenz x Zeit
Definition von einem SinusoidEin Sinusoid: ein Punkt dreht sich im Kreis – die Höheüber der horizontalen Linie wird gemessen, und alsFunktion der Zeit abgebildet
Sinusoid
Die Frequenz = 1 Hertz (1 Hz)(weil sich der Punkt 1 Mal/Sekunde im Kreis dreht)
Doppelte Amplitude, selbe Frequenz
Amplitude =2Frequenz = 1 Hz
Amplitude =1Frequenz = 1 Hz2
Am
plitu
de
0
-20 1 0 1
Dauer (Sekunden)
Selbe Amplitude, doppelte Frequenz
Amplitude =1Frequenz = 1 Hz
Amplitude = 1Frequenz = 2 Hz
2
Am
plitu
de
0
-20 1 0 1
Dauer (Sekunden)
Ein Spektrum
Ein Spektrum ist eine Abbildung der Frequenz (x-Achse) x Amplitude (y-Achse) von Sinusoiden
Sinusoiden (Zeitsignale)
0 1
0 2
0
1
2
1
2
Am
plitu
de
0
0 1
0 2
0
1
2
1
-20 1Dauer (s)
deren Spektra
2
Am
plitu
de 1
0
0 21Frequenz (Hz)
Spektrum von einem Zeitsignal
Zeitsignal
1. Das Zeitsignal wird durch eine Fourier-Analyse in Sinusoiden zerlegt
2. Spektrum: die Abbildung derAmplituden und Frequenzen dieserSinusoiden
Zeitsignal
2.5 Hz Sinusoid
5 Hz Sinusoid
7.5 Hz Sinusoid
Fourier-Analyse
1. Fourier-Analyse/Zerlegung
Die Zerlegung oderFourier-Analysebedeutet: das Signal wirdauf eine solche Weise in Sinusoiden aufgeteilt, sodass das ursprünglicheSignal bei derSummierung derSinusoiden genaurekonstruiert wäre.
Summierung:
z.B. a = b + c + d