Wie funktioniert Musik? bzw. Schallwandler im allgemienen?

GENAU dieselbe Frage stellt sich mir seit einiger Zeit, gerade wollte ich einen Thread erstellen, und, sieheda, es gibt schon einen.

Bitte um Aufklärung!

EDIT: Dieser Beitrag war Mist! Bitte ignorieren, oder berichtigen, aber nicht glauben

Ich kann mich ja mal selbst in einer Antwort probieren, vielleicht baut ja dann jemand darauf auf...

Also, Schallwandler, insbesondere Lautsprecher geben verschiedene Töne mit verschiedenen Phasen, d.h. drehungen um die LS Achse ab. Je nach Frequenz gibt es einen spezifischen Drehwinkel (Phase), daher komme es nicht zu den von mir angenommenen Überlagerungen. Da sich die Phase eines LS jedoch über seine Wiedergabe-Bandbreite um mehr als 180° dreht, kommt es aber Periodisch doch wieder zu gewissen überlagerungen, von jedoch recht weit auseinanderliegenden Frequenzen. Ich würde jetzt einmal darauf schließen, dass das etwas mit der Bündelung zu tun hat. (Dies könnte eben genau der grund für die starke Bündelung von Breitbändern sein, da sie ja ein Großes Spektrum wiedergeben können, somit also die 180° recht oft überschreiten müssen...)

Des Weiteren würde eine solche Abstrahlcharakteristik auch den deutlichen Abfall bestimmter Frequenzen bei großen Hörwinkeln erklären, da sich die Wellen je nach Winkel ja auch nur in bestimmte Richtungen ausbreiten können. (Was explizit auch die Unterschiede im Abstrahlen nach oben und dem zur Seite erklären würde, nämlich eine Phasenverschiebung.

Was mir jetzt jodoch npoch nicht klar ist, wie genau breiten sich diese Wellen aus, und wie erzeugt ein LS diese Pahsengedrehten Wellen. Einen Ton zu erzeugen erscheint mir einfach (Sinusartiger Hub, mit bestimmter Geschwindigkeit, und bestimmter Hublänge) aber wie kann er mehrere gleichzeitig, bzw kurz hintereinander erzeugen?

Ich hoffe jemand greift mal das auf, was ich hier geschrieben habe, es könnte ja totaler mist sein.

Wenn Du als LS einen Breitbänder hast, dann bewegt sich dessen Membran im idealen Fall einfach wie die Summenkurve Deines Bildes es zeigt. Der Lautsprecher merkt nichts von unterschiedlichen Frequenzen, er bewegt sich einfach vor und zurück wie vom Verstärker vorgegeben und erzeugt entsprechende Schallwellen.

Probleme gibt's dabei nur bei besonders tiefen und bei besonders hohen Frequenzen.

Bei den tiefen Frequenzen wäre aus physikalischen Gründen eine große Membranfläche oder ein großer Hub nötig, und zusätzlich muß man mit Auslöschungen der Wellen rechnen die durch den nach hinten abgestrahlten Schall bewirkt werden.

Bei hohen Frequenzen wird die Membran zu träge und ist nicht steif genug, so daß die Membran in sich "arbeitet" und nicht mehr wie ein Kolben wirkt.

Diese Probleme machen es nötig, den ganzen Frequenzbereich auf einzelne Systeme aufzuteilen. Dabei handelt man sich aber wieder mögliche Probleme ein im Übergangsbereich zwischen den Systemen, weil es hier wieder zur Wellen-Überlagerungen und Auslöschungen kommen kann.

Aber auch bei Mehrwegelautsprechern gilt noch immer, daß die Systeme keine Einzelfrequenzen "sehen", sondern die Summe aus vielen Frequenzen, die in dem Bereich liegen den die Weiche an sie durchläßt.

Das Ohr am anderen Ende funktioniert völlig anders. Im Inneren werden da tatsächlich die Frequenzen voneinander getrennt. Das passiert in der Hörschnecke, wo durch Resonanzeffekte die unterschiedlichen Frequenzen an unterschiedlichen Stellen die "Sensoren" in Form von Härchen anregen. Das Ganze ist komplizierter als ich es hier darstellen kann, aber auf Wikipedia kannst Du sicher einen ersten Einstieg finden.

Hi,

jrehhofj schrieb:

...Wenn, wie bei Musik, (oder irgendetwas anderem, was wir hören) mehrere Töne gleichzeitig auftreten, werden die Sinuskurven einfach addiert?

Ja.

Du denkst viel zu kompliziert bzw. bist viel zu sehr auf die Lehrbuch-Darstellungen fixiert.

Eher ist die Filterung /Reduktion auf einzelne Sinustöne eine nicht ganz simple Aufgabe,
das Tongemisch /Geräusch hingegen der Normalzustand...

Gruss,
Michael

jrehhofj schrieb:

...Also, Schallwandler, insbesondere Lautsprecher geben verschiedene Töne mit verschiedenen Phasen, d.h. drehungen um die LS Achse ab. Je nach Frequenz gibt es einen spezifischen Drehwinkel (Phase), daher komme es nicht zu den von mir angenommenen Überlagerungen. Da sich die Phase eines LS jedoch über seine Wiedergabe-Bandbreite um mehr als 180° dreht, kommt es aber Periodisch doch wieder zu gewissen überlagerungen, von jedoch recht weit auseinanderliegenden Frequenzen. Ich würde jetzt einmal darauf schließen, dass das etwas mit der Bündelung zu tun hat. (Dies könnte eben genau der grund für die starke Bündelung von Breitbändern sein, da sie ja ein Großes Spektrum wiedergeben können, somit also die 180° recht oft überschreiten müssen...) Des Weiteren würde eine solche Abstrahlcharakteristik auch den deutlichen Abfall bestimmter Frequenzen bei großen Hörwinkeln erklären, da sich die Wellen je nach Winkel ja auch nur in bestimmte Richtungen ausbreiten können. (Was explizit auch die Unterschiede im Abstrahlen nach oben und dem zur Seite erklären würde, nämlich eine Phasenverschiebung. Was mir jetzt jodoch npoch nicht klar ist, wie genau breiten sich diese Wellen aus, und wie erzeugt ein LS diese Pahsengedrehten Wellen. Einen Ton zu erzeugen erscheint mir einfach (Sinusartiger Hub, mit bestimmter Geschwindigkeit, und bestimmter Hublänge) aber wie kann er mehrere gleichzeitig, bzw kurz hintereinander erzeugen? Ich hoffe jemand greift mal das auf, was ich hier geschrieben habe, es könnte ja totaler mist sein.

Ja, das ist ziemlicher Mist.
Mir fehlt jetzt die Zeit alles auseinanderzudröseln, vllt. ein andermal.
Du solltest mit den Basics nochmal ganz von vorne anfangen

Gruss,
Michael

wie das mit den signalen ist kann ich mal erklären, ich versuchs mal so einfach wie möglich zu halten. da ich aus der elektrotechnik komme, kenne ich mich relativ gut mit den basics der signaltheorie aus, aber speziell in der akkustik bin ich jetzt nicht so bewandert. schallwellen können natürlich auch als signale aufgefasst werden, da die wellenform genau der entspricht, die elektrisch über den leiter übertragen wird. bei schallausbreitung im raum entstehen aber aufgrund der natur der wellenart noch weitere effekte, auf die ich aufgrund mangelnden wissens nicht eingehn werde, zb dass sich niederfrequente wellen anders ausbreiten als hochfrequente (im höhrbaren bereich) und dadruch basswellen zb auch hinter die box gelangen können usw. aber da is dann ein anderer spezialist gefragt
im grunde kommt in der natur nur eine wellenform form vor, und zwar die der harmonischen wellen, oder anders gesagt sinusförmige wellen/signale. jetzt ist es aber so, dass man auch viele andere wellenformen gehört oder gesehn hat. trotzdem stimmt das was ich eben gesagt habe immer noch. es ist nämlich so, dass signale, sobald sie von der harmonischen form abweichen, also sobald sie nicht mehr sinusförmig sind, aus einer überlagerung von harmoischen schwingungen bestehn. mathematisch liegt da die fourierreiher bzw fouriertransformation zugrunde, mit der man die harmonischen anteile eines signals berechnen kann. nehmen wir mal eine rechteckförmige spannung auf einer leitung. diese entsteht dadurch, dass sich sinusförmige spannungen unterschiedlicher frequenz überlagern. dabei werden die einzelnen spannungen einfach addiert. diese überlagerung entsteht aber auf rein natürliche weise, dh wenn ich ein rechteckförmiges signal erzeugen will, muss ich nicht viele sinusförmige spannungen mit entsprechender frequenz und amplitude erzeugen, sonder kann zb einfach eine gleichspannung nehmen und diese an und aus schalten. der witz ist, dass in diesen generierten signal von natur aus diese siunsförmigen anteile drinstecken, bzw dass es einfach aus diesen besteht. hat man jetzt ein schönes periodisches signal, wie das rechtecksignal, dann hat man ein diskretes spektrum. d.h es besteht aus einzelnen signalanteilen bestimmter frequenu und amplitude. bei dem rechteck zb hat man die grundfrequenz, die der frequenz des rechtecks entsoricht, dann die 3-fache frequenz bei 1/3 amplitude, 5-fache frequenz bei 1/5 amplitude, 7-fache frequenz bei 1/7 amplitude usw. addiert man diese harmomischen zusammen, entsteht schritt für schritt das rechtecksignal. theoretisch braucht man unendlich viele schritte um ein perfektes rechteck zu bekommen, praktisch ist es aber irgedwann so gut, dann man abweichungen und oberwellen nicht mal mehr messen kann. je unperiodischer ein signal wird, umso dichter rücken die einzelnen anteile zusammen, und bei einem nicht periodischen signal hat man dann ein kontinuierliches spektrum. das kommt daher, dass man mathematisch gesehn die periodendauer des analysierten signals immer weiter erhöht, bei unendlich langer periodendauer hat man dann das kontinuierliche spektrum. dabei ist man dann von der fourierreihe zur fouriertransformation gekommen. kontinuierliches spektrum bedeutet, dass es zwischen 2 frequenzen unendlich viele zwischenschritte gibt, anders als beim beispiel mit dem rechteck. dass ist zb auch bei musik der fall, da man hier nichtperiodische signale hat. wenn man jetzt weiss dass jedes signal aus einer überlagerung von harmonischen anteilen besteht, versteht man auch was ein filter macht. dieser dämpft ab einer bestimmten grenzfreqzenz die höheren oder niederen anteile raus. die töne die ein mensch hören kann liegen im bereich von grob 20Hz bis 20kHz. d.h. dass nur harmonische schwingungen in diesem frequenzbereicht als grundbausteine dienen können, höhrbare töne zu erzeugen. wenn eine box jetzt zb keinen linearen freqzenzgang hat dann bedeutet das, dass sie diese frequenzanteile die im signal vom verstärker enthalten sind, teilweise dämpft oder verstärkt, und damit setzt sich das hörbare akkustische signal dann aus leicht veränderten anteilen zusammen, was man als verzerrung wahrnimmt.
hier noch mal ein schöner link:
fouriersynthese
hier kann man die einzelnen sinusförmigen signalanteile verändern und kann dabei beobachten, was das eigentliche signal dabei macht.
wenn noch offene fragen sind, einfach posten. ich versuchs dann noch mal genauer zu erklären.