Akustische Kommunikation

1. Einführung.- 1.1 Die drei Welten.- 1.2 Aspekte der Physik.- 1.2.1 Schallquellen.- 1.2.2 Schallübertragung.- 1.2.3 Schallempfang.- 1.3 Aspekte der Wahrnehmung.- 1.3.1 Wahrnehmungen als sensorische Systemgrößen.- 1.3.2 Hörversuche.- 1.3.3 Die beiden Klassen von Sinnesempfindungen.- 1.3.4 Eigenschaften prothetischer Empfindungsgrößen.- 1.4 Aspekte der Information.- 1.4.1 Hauptmerkmale sensorischer Information.- 1.4.2 Information an der Peripherie sensorischer Systeme.- 1.4.3 Primärkonturen als binäre Informationseinheiten.- 1.4.4 Virtuelle Konturen.- 1.4.5 Autonomie sensorischer Informationsverarbeitung.- 1.4. 6 Das hierarchische Prinzip.- 1.4.7 Schema der sensorischen Informationsverarbeitung.- 2. Komponenten der Audiokommunikation.- 2.1 Schallquellen.- 2.1.1 Das Sprechorgan.- 2.1.2 Musikalische Blechblasinstrumente.- 2.1.3 Musikalische Rohrblattinstrumente.- 2.1.4 Pfeifen und Flöten.- 2.1.5 Musikalische Saiteninstrumente.- 2.2 Elektroakustische Komponenten.- 2.2.1 Mikrofone.- 2.2.2 Lautsprecher und Kopfhörer.- 2.2.3 Elektroakustische Schallspeicher.- 2.3 Das Gehör.- 2.3.1 Übersicht.- 2.3.2 Die äußeren Teile des Hörorgans.- 2.3.3 Das Mittelohr.- 2.3.4 Das Innenohr und die Cochlea.- 3 Signal- und systemtheoretische Grundlagen.- 3.1 Signale und Systeme.- 3.1.1 Energietorsysteme.- 3.1.2 Potentialgrößen und Flußgrößen.- 3.1.3 Effektivwert und Pegeldarstellung.- 3.1.4 Nichtlinearität, Klirrfaktor und Klirrdämpfung.- 3.2 Operatorenrechnung und kausale Fourier-Transformation.- 3.2.1 Operatorenrechnung.- 3.2.2 Fourier-Transformation.- 3.2.3 Zur Existenz der Fourier-Transformierten.- 3.2.4 Kausale Fourier-Transformation CFT.- 3.3 Lineare zeitinvariante Zweitorsysteme.- 3.3.1 Systemgleichungen und Kettenmatrix.- 3.3.2 Kettenverbindung von Zweitorsystemen.- 3.3.3 Umkehrung der Übertragungsrichtung.- 3.3.4 Typen von Zweitorsystemen.- 3.3.5 Eingangs- und Ausgangsimpedanz.- 3.3.6 Übertragungsfunktionen.- 3.4 Zeitvariante Fourier-Transformation.- 3.4.1 Übergang zur zeitvarianten Fourier-Transformation.- 3.4.2 Einige Eigenschaften der FTT als Signal-Analysator.- 3.4.3 Berechnung der FTT für Kosinusschwingungen.- 3.4.4 Digitale FTT.- 3.5 Merkmale einiger Schallsignaltypen.- 3.5.1 Komplexe Töne.- 3.5.2 Sinusförmig amplitudenmodulierte Signale.- 3.5.3 Sinusförmig frequenzmodulierte Signale.- 3.6 Periodendauer, Fourier-Spektrum, Teiltonanalyse.- 3.6.1 Teiltonkonzept und zeitvariante Teiltonsynthese.- 3.6.2 Periodenanalyse, Autokorrelation, Fourierspektrum.- 3.6.3 Gehörgerechte Teiltonanalyse.- 4. Elektromechanische Systeme.- 4.1 Grundlagen der Berechnung.- 4.1.1 Das elektromechanische Schema EMS.- 4.1.2 Elektromechanische Entsprechungen.- 4.1.3 Umwandlung des EMS in das entsprechende PES.- 4.2 Elektromechanische Elementarwandler.- 4.2.1 Der elektrodynamische Elementarwandler.- 4.2.2 Der piezoelektrische Elementarwandler.- 4.2.3 Der dielektrische Elementarwandler.- 4.2.4 Der elektromagnetische Elementarwandler.- 4.3 Der reale elektromechanische Wandler.- 4.3.1 Kettenmatrix.- 4.3.2 Übertragungsfunktionen des Schwingungsgebers.- 4.3.3 Übertragungsfunktionen des Kraftwandlers.- 5 Schallemission und Schallfelder in Luft.- 5.1 Die linearen Gesetze des Schallfeldes.- 5.2 Grundtypen von Schallfeldern.- 5.2.1 Das quasi-statische Schallfeld.- 5.2.2 Das ebene Schallfeld.- 5.2.3 Das Kugelschallfeld.- 5.3 Grundtypen von Schallstrahlern.- 5.3.1 Kugelstrahler.- 5.3.2 Punktschallquelle.- 5.3.3 Doppel-Punktschallquelle.- 5.3.4 Dipolschallquelle.- 5.3.5 Linienschallquelle.- 5.3.6 Kreiskolbenstrahler in sehr großer Wand.- 5.4 Schall in halligen Räumen.- 5.4.1 Punktquelle vor einer sehr großen Wand.- 5.4.2 Punktschallquelle in einem quaderförmigen Raum.- 5.4.3 Kenngrößen der Raumakustik.- 6. Lautsprecher, Kopfhörer und Mikrofone.- 6.1 Lautsprecher.- 6.1.1 Der Schallwandlautsprecher.- 6.1.2 Die Lautsprecherbox.- 6.2 Kopfhörer.- 6.2.1 Die akustische Übertragungsfunktion.- 6.2.2 Die elektromechanische Übertragungsfunktion.- 6.2.3 Die Gesamtübertragungsfunktion.- 6.3 Mikrofone.- 6.3.1 Die akustische Übertragungsfunktion.- 6.3.2 Die Gesamt-Übertragungsfunktion.- 7. Sprechvorgang und Sprachsignal.- 7.1 Die Schallquellen des Sprechorgans.- 7.1.1 Die Glottis-Schallquelle.- 7.1.2 Turbulenz-Schallquellen.- 7.1.3 Impuls-Schallquellen.- 7.2 Die Vokale.- 7.2.1 Allgemeiner Ansatz.- 7.2.2 Der Schwa-Laut.- 7.2.3 Vokaltrakt-Kettenmatrix.- 7.2.4 Funktionstyp der Übertragungsfunktion.- 7.2.5 Eigenfrequenzen und Formanten.- 7.2.6 Informationsgewicht der Formanten.- 7.3 Nasallaute.- 7.4 Frikativlaute.- 7.5 Plosivlaute.- 7.6 Weitere Merkmale des Sprachsignals.- 8. Schallsignale der Musik.- 8.1 Das Tonsystem.- 8.2 Wirkungsweise konventioneller Tonerzeuger.- 8.2.1 Tonerzeugung auf Rohrblattinstrumenten.- 8.2.2 Tonerzeugung auf Blechblasinstrumenten.- 8.2.3 Tonerzeugung auf Flöten und Pfeifen.- 8.2.4 Tonerzeugung auf Streichinstrumenten.- 8.2.5 Anzupfen und Anschlagen von Saiten.- 8.3 Tonsignaltypen und ihre Charakteristika.- 8.3.1 Harmonische komplexe Töne.- 8.3.2 Angenähert harmonische komplexe Töne.- 8.3.3 Geringharmonische komplexe Töne.- 8.4 Die gespreizte Intonation der Tonskala.- 9. Grundparameter des Gehörs.- 9.1 Autonome Einflüsse auf die Schallsignale.- 9.1.1 Die Freifeldübertragungsfunktion.- 9.1.2 Die interaurale Übertragungsfunktion.- 9.1.3 Schallquelle in der Medianebene.- 9.2 Die Schallübertragung zum Innenohr.- 9.2.1 Die Übertragungsfunktion des äußeren Gehörganges.- 9.2.2 Die Übertragungsfunktion des Mittelohres.- 9.2.3 Die Übertragungsfunktion des Innenohres.- 9.3 Die Absoluthörschwelle für Sinustöne.- 9.3.1 Dauertöne.- 9.3.2 Tonimpulse.- 9.4 Funktionsschema der peripheren Schallsignalübertragung.- 9.4.1 Gehörgangresonanzen.- 9.4.2 Cochleäre Übertragungsfunktionen.- 9.4.3 Digitale Berechnung des PET-Systems.- 9.5 Gehörbezogene Frequenzskalierung.- 9.5.1 Logarithmische Skalierung.- 9.5.2 SPINC-Skalierung.- 9.5.3 Bark-Skalierung (Tonheit).- 9.5.4 ERB-Skalierung.- 9.5.5 PET-Skalierung.- 10. Prothetische Aspekte des Hörens.- 10.1 Wahrnehmung der Schallstärke.- 10.1.1 Intensitätsunterschiedsschwellen.- 10.1.2 Die Lautheit.- 10.2 Wahrnehmung von Schallfluktuationen.- 10.2.1 Absolutschwellen für Schallfluktuationen.- 10.2.2 Unterschiedsschwellen für Schallfluktuationen.- 10.2.3 Binaurale Schwebung.- 10.2.4 Rauhigkeit und Schwankungsstärke.- 10.3 Prothetische Attribute der Klangfarbe.- 10.3.1 Volumen.- 10.3.2 Schärfe.- 10.3.3 Klanghaftigkeit.- 11. Die Tonhöhe.- 11.1 Konzeptionelle Grundlagen.- 11.1.1 Die Tonhöhenhierarchie.- 11.1.2 Der Sinuston als Bezugsschall.- 11.1.3 Die Tonhöhe harmonischer komplexer Töne.- 11.2 Die Spektraltonhöhe.- 11.2.1 Existenzbedingungen.- 11.2.2 Kontureffekte.- 11.2.3 Tonhöhenabweichungen.- 11.2.4 Die interaurale Tonhöhendifferenz.- 11.2.5 Oktav- und Quintabweichung.- 11.2.6 Zusammenfassung.- 11.3 Die virtuelle Tonhöhe.- 11.3.1 Klänge aus wenigen Teiltönen.- 11.3.2 Dominanz des mittleren Frequenzbereichs.- 11.3.3 Unterschiedsschwellen.- 11.3.4 Tonhöhenabweichungen und Teiltonspektrum.- 11.3.5 Tonhöhenabweichungen bei Schallpegeländerungen.- 11.3.6 Tonhöhenabweichungen durch Zusatzschall.- 11.3.7 Interaurale Tonhöhendifferenz.- 11.3.8 Oktavabweichung.- 11.3.9 Virtuelle Tonhöhen von Geräuschen.- 11.4 Theorie.- 11.4.1 Die Theorie der virtuellen Tonhöhe.- 11.4.2 Andere Theorien.- 12. Klangzeitgestalt, Sprache und Musik.- 12.1 Klanggestalt.- 12.1.1 Klangfarbe, Klanggestalt und Tonhöhe.- 12.1.2 Erkennung.- 12.1.3 Ähnlichkeit.- 12.1.4 Musikalische Konsonanz.- 12.2 Klangzeitgestalt.- 12.2.1 Ereignisintervalle und Ereigniszeitpunkte.- 12.2.2 Auditive Dauer von Ereignissen.- 12.2.3 Der Kontinuitätseffekt.- 12.2.4 Der Akzentuierungseffekt.- 12.2.5 Bildung und Zerfall von Ereignisketten.- A.1 Symbole, Größen und Konstanten.- A.2 Korrespondenzen und Rechenregeln der CFT.- A.3 Inhalt der Compact-Disk.