Atmosphärenkonstruktion - Geräusch- und Klangweltenanalyse

Inhaltsverzeichnis

1.00 VORWORT // Abstract // Einordnung
1.10 Einleitung

2.00 i Wahrnehmung // Stimmungsqualität
2.10 Aufenthaltsqualität
2.11 Schallraum
2.12 Auditive Atmosphärenkonstruktion
2.13 Atmosphärenbegriff
2.14 klangraum

3.00 ii Physikalische Grundlagen
3.10 Schallentstehung und Schallausbreitung
3.11 Schallausbreitung im Medium
3.12 Schallausbreitung im Vergleichsmodell
3.121 Binokular Sehen Exkurs
3.122 Binaural hören
3.13 Schallanregung
3.14 Resonanz
3.141 Resonanzfrequenz
3.142 Raumresonanz
3.143 Periodisch und aperiodische Resonanz
3.15 Schwingungsfrequenz und Amplitude
3.151 Schwingungsfrequenz
3.152 Amplitude, Schalldruck

4.00 mi Geräuscharten // Klangarten
4.10 Schallcharakteristiken
4.11 Geräusch
4.111 Frequenzzusammensetzung
4.12 Geräuschkategorien
4.121 TONALE UND BREITBANDIGE GERÄUSCHE
4.122 Kontinuierliche und impulshafte Geräusche
4.123 Impulshafte Geräusche
4.124 INTERMITTIERENDE GERÄUSCHE
4.125 Klangfarbe der Geräusche
4.13 Wirkungen von Geräuschen
4.131 Geräuschstimmungen
4.14 Die Kunst der Geräusche
4.141 Bernhard Leitner
4.142 Robin Minard
4.1421 Robin Minard // Konditionierung
4.1422 Robin Minard // Artikulation
4.143 JOHN Cage
4.15 Geräuschstimmungen im zeitlichen Kontext
4.151 Geräuschsituation lärm
4.16 Geräusche mit Störwirkung
4.161 lärm
4.162 Umweltrecht
4.163 Umgebungsrichtlinie
4.17 Geräusche als Informationsübertragung
4.171 Geräuschlandschaften
4.18 Geräuschgruppen
4.19 Geräuschausprägung
4.191 Geräuschverdeckung
4.192 Hintergrundgeräusch
4.20 Geräuschanwendungen
4.201 Geräusche als Umweltreize
4.21 Geräusche mit beruhigender Wirkung
4.211 Geräusche im Schlaf
4.22 Wesenserfassung von Geräuschen
4.221 Objektbewegung
4.222 Objektausdehnung angrenzende nähe
4.223 Objektausdehnung umliegende nähe
4.224 Objektausdehnung Mitte
4.225 Objektausdehnung GROßRÄUMIG
4.23 Differenzierung von Geräusch und Klang
4.24 Höreindruck von Geräusch und Klang

5.0 IV Klang
5.10 Der reine ton
5.11 Der natürliche ton
5.12 Die Klangfarbe
5.121 Tonhöhe und Tondauer
5.122 Formanten
5.123 Frequenzspektrum
5.124 Die Klangfarbe in der Psychoakustik
5.13 Konsonanz und Dissonanz
5.14 Wirkungen von Klängen

6.0 v Was ist Musik?
6.10 Phänomen Musik
6.101 Emotionswahrnehmung und Emotionsinduktion
6.11 Musik als Aktivierung
6.111 Aktivierende und beruhigende Wirkungen von Musik
6.12 Emotionale und körperliche Wirkung von Musik
6.121 Emotionale Wirkung von Musik
6.122 Körperliche Wirkung
6.13 Musikalische Elemente
6.131 Lautstärke und Rhythmus
6.132 Lautstärke
6.133 Rhythmus
6.134 Frequenz und Tonhöhe
6.135 Adaptionseffekte
6.14 Funktionelle Musik
6.141 Klassische Form der Hintergrundmusik
6.142 Moderne Form der Hintergrundmusik
6.143 Intensität der Hintergrundmusik
6.15 Eric Satie // Musique d‘Ameublement

VI Akustische Umwelt

7.10 der Soundscape Begriff
7.11 Lautsphären
7.111 Schizophonie
7.112 World Soundscape Project
7.12 luigi Russolo // Manifesto dell ’Arte dei Rumori
7.13 Pierre Schaeffer // Musique concrète
7.131 Objet Sonore
7.14 Geräuschobjekt // Klangobjekt
7.141 Was klingt?
7.142 Was bewegt sich?
7.143 Welches Material klingt?
7.144 Wie klingt es?
7.145 Wo klingt es?
7.15 Murray Schafer // Soundscape
7.16 Lautsphärenanalyse
7.161 HI-FI und LO-FI Lautsphären
7.1611 HI-FI Lautsphäre
7.1612 LO-FI Lautsphäre
7.162 Lautsphärenmerkmale
7.1621 Signallaute
7.1622 Orientierungslaute

VII Psychoakustik

8.10 hörempfinden
8.101 Primärempfindungen
8.11 Hörfeld
8.12 Richtungshören
8.121 Kopfbezogenes Koordinatensystem
8.13 Gerichtetes hören von Schallcharakteristiken
8.131 Auditive Aufmerksamkeit und Selektion
8.14 Auditive Informationsverarbeitung
8.15 Hörperspektiven
8.151 Amphoux Hörperspektiven
8.16 Hörprozesse
8.161 Reduziertes hören
8.162 Figuratives HÖREN
8.163 Semantisches hören

VIII Raumakustik // Entwerfen

9.10 Raumakustische Kriterien
9.11 Primärform
9.111 Raumproportion
9.112 Raumform
9.12 Sekundärstruktur
9.13 Freifeld
9.131 Freifeldraum [RAR]
9.14 UMSCHLOSSENER RAUM
9.141 HALLRAUM

10.00 Konklusion

Bibliographie

INTERNETNACHWEISE

Darstellungsverzeichnis

ich Danke recht schön

Dieses Projekt ist das Ergebnis meiner dreimonatigen Master-Thesis, entstanden vom 01.04.2011 bis zum 27.07.2011, an der Universität für künstlerische und individuelle Gestaltung Linz.

Ich danke meiner Professorin Frau Univ. Prof. Mag. Arch. Elsa Prochazka und Univ.-Doz. Mag. art. Josef Maier, die diese theoretische Arbeit unterstützt und betreut haben, sowie Anna Zwingl und Alexander Beck, Universitätsassistenten von Raum und Designstrategien von der Universität für künstlerische und individuelle Gestaltung Linz.

Mein besonderer Dank gilt meiner Lebensgefährtin Mag. Barbara Klammer, die viel Bereitschaft und Geduld aufbrachte und unsere zweijährige Tochter Ava Milla Soname mit zahlreichen Unternehmungslustigkeiten, Zeitfenster zur Vertiefung der theoretischen Arbeit mir damit einräumte.

Ich danke all denen, die mir im Studium gute Freunde waren und mich unterstützt haben.

Dem gesamten space & designstrategies Team: Ing. Arthur Viehböck, Mag. art. Herbert Winklehner, Andreas Kieninger, Mag. Arch. Sandrine von Klot, Michael Obrist, Gertraud Kliment. Ich bedanke mich ganz besonders bei meiner Mutter Margit Steininger, die meinen Ausbildungsweg mit Anteilnahme und Interesse begleitet hat, sowie bei meiner Schwester Doris Hackl. Nicht unerwähnt möchte ich den beiden Eltern meiner Lebensgefährtin Johann und Eva Klammer danken, welche die vorliegende Master-Thesis immer interessiert verfolgt und gelesen haben und mit weitreichender Unterstützung beistanden.

In schöner Erinnerung werde ich manchmal die anstrengende und fordernde, aber immer interessante Zeit des Studiums und den vielen positiven Erlebnissen mit Ausbilder/Innen behalten.

1.00 - VORWORT // Abstract // Einordnung

Die vorliegende Master-Thesis versucht sich mit der Thematik der Atmosphärenkonstruktion mittels Schallcharakteristiken auseinander zu setzen, die in den vergangenen Jahren ins Zentrum der Aufmerksamkeit der Lautsphärenforschung und der auditiven Architektur gerückt sind. Bislang wurde jedoch kaum ein vertiefender Untersuchungszusammenhang gestellt, der auch das Zwischenphänomen der auditiven konstruierten Atmosphäre in die Architektur mit einbezieht. Die menschliche Erfahrung und Wahrnehmung von Schallcharakteristiken, bildet den Kern der methodischen Perspektivierung dieser theoretischen Arbeit. Die weitere wissenschaftliche Fragestellung bezieht den gemeinsamen Bezugspunkt in der Wechselwirkung von Schall und Raum. In der Thesis geht es jedoch nicht darum den Raum akustisch soweit reflexionsarm zu aktivieren bzw. diesen zu dämmen oder gedankenlos den gesetzlichen festgelegten DIN Normen zu entsprechen. Die hier vorgestellte Abhandlung erhebt daher keinen Anspruch auf ingenieurwissenschaftliche Vollständigkeit. Es ging letztlich um die Frage, in welcher Weise Schallcharakteristiken in den architektonischen Entwurf einer auditiven Atmosphärenkonstruktion etabliert werden können. Ausgehend von diesem Schwerpunktthema, handelt sich hierbei mehr um eine Anstiftung zum Hören in die akustische Umwelt.

Der erste Teil befasst sich einleitend mit der auditiven Konstitution eines umschlossenen Raumes und implementiert hierbei im engeren Sinne die Hörsamkeit eines Raumes beziehungsweise Ortes. Ein zentrales Bestimmungsmerkmal ist die Übertragung der auditiven Situation, als Aufenthaltsqualität zwischen Subjekt und Objekt. In diesem Zusammenhang erweitert der Beitrag 2.13 Atmosphärenbegriffdas behandelte Thema.

Der zweite Teil beschäftigt sich mit den Grundlagen der Schallentstehung und Schallausbreitung. Untersucht werden die komplexen Vorgänge der Akustik und Naturakustik. Die Thematik des Erzeugens von Schallcharakteristiken, sowie damit einhergehend der Wirkung und Funktion von Schwingungen, Resonanzen und Frequenzen wird einer besonderen Bedeutung zugemessen.

Während der zweite Teil die Grundlagen der Schallentstehung und Schallausbreitung gewidmet ist, befasst sich der dritte und vierte Teil mit der interdisziplinären übergreifenden Analyse der Geräuscharten und die Erkundung des Klangs. Die Schallcharakteristiken werden im Hinblick auf Forschungsperspektiven der Lautsphärenforschung, der neuen Kunstgattung Klangkunst und mit historischen Bezugspunkten erkundet.

Der enge Bezug des Hauptgegenstandes der vorliegenden Untersuchung, wird im fünften Teil durch die ästhetische Verkörperungspraxis des Klanges, die durch Musik mit emotional fundierter Erkenntnis von musikalischen Grundelementen als Adaption verdeutlicht.

Der Beitrag 6.14 Funktionelle Musik legt hier einen vertiefenden Bezug zu den konkreten Praktiken im Hinblick auf die Konstitution von inszenierten Schallräumen dar. Das Verhältnis zwischen akustischer Umwelt und Mensch wird im darauffolgenden sechsten Teil mit einer umfassenden Klangobjektanalyse und Lautsphärenanalyse erarbeitet.

Im Zusammenhang mit den Phänomenen Geräusch und Klang, wird der siebte Teil mit der psychologischen Beschreibbarkeit der Wahrnehmung von Schallcharakteristiken mit der Emergenz des auditiven Systems beschrieben. Die Behandlung von Raumorientierung und Hörperspektiven, sowie die Beiträge über Hörprozesse erweitern das behandelte Thema im Kontext des Begriffes „aktives Zuhören“.

Die auditive Abbildung eines umschlossenen Raumes, die sich durch Raumakustik bezogene Kriterien hörbar vermitteln, wird am Ende der Master-Thesis vorgelegt. Die raumakustische Ausstaffierung von konkreten Räumen beschreiben die beiden Beiträge 9.121 Freifeldraum [RAR] und 9.141 Hallraum. Die untersuchten zwei Einzelstudien bilden hierbei einen Rahmen, mit der die Bestimmung einer auditiven Funktionalität einer Räumlichkeit exemplarisch erläutert wird.

Schließlich wird die Thesis durch die Nachbemerkung 10.00 Konklusion abgerundet.

Die miteinbezogenen Abbildungen sind soweit aufzufassen, dass die übergreifenden Themen und Beiträge im Zusammenhang visuell unterstützt werden. Abbildungen die nicht theoretisch abgehandelt werden, dienen zur visuellen Charakterisierung der einzelnen Gedankenmodelle.

1.10 -Einleitung

Die theoretische Ausarbeitung des Themas Atmosphärenkonstruktion, ist eine auditive atmosphärische wirksame Ausstaffierung einer vorhandenen konkreten Innenarchitektur. Diese auditive Inszenierung wird anhand von elektroakustischen Systemen im umschlossenen Raum übertragen. Der technische und gestalterische Eingriff ist auf den Charakter eines konkreten Raumes bezogen und transformiert die vorherrschende auditive Situation. Die auditiv ausgestaltete Atmosphärenkonstruktion erhöht oder schwächt die Akzeptanz des Raumes. Die Identifikation der Nutzer/Innen mit dem Raum wird dadurch gestärkt oder verringert. Gestimmte Atmosphären können somit entscheidend für die Aufenthaltsqualität eines Raumes sein.

Bei aller Dominanz des visuellen Primats sollte nicht vergessen werden, dass gerade der in Europa lebende moderne Mensch ca. 80% seines Lebens sich in Räumlichkeiten aufhält und die Hörsamkeit beziehungsweise die auditive Transparenz, als visuelles Pendant zum auditiven, der akustischen Raumgesamteindruck eine wichtige und entscheidende Rolle spielt. [vgl. Global Scaling Media, 2010]

Als Hauptgegenstand meiner Untersuchung stellt sich die Tatsache, dass sich der Schallraum auditiv zu allererst durch Schallcharakteristiken repräsentiert und sich den hörenden Menschen allumfassend aufoktroyiert. Der Oberbegriff der beiden Begriffe „Geräusch“ und „Ton“ wird durch den sinnähnlichen „Klang“ figuriert, der als immaterielles, unstoffliches Phänomen Träger von akustischen Botschaften in summa ist, die sich in zwei Funktionen im alltäglichen Leben charakterisieren. Die erste wichtige Rolle ist die Informationsübertragung und die zweite stellt einen ästhetischen Wert mit der Hörgewohnheit dar.

Die detaillierte Betrachtung der komplexen raumakustischen Vorgänge, die hörenderweise in Erscheinung treten, werden mit interdisziplinären Schnittstellen erarbeitet und folgen der Forschungsschwerpunkte der auditiven Architektur, die als Transformation der wissenschaftlichen Sprache, physikalische Beschreibungen in Verbindung setzt und sich mit dem Entwerfen und Gestalten von auditiv-architektonischer Räume befasst. Ebenfalls wird in diesem übergreifenden Untersuchungszusammenhang der Informationsgehalt von Innenräume und Außenräume mit der Lautsphärenanalyse beziehungsweise mit dem Konzept Soundscape analysiert.

2.00 -Wahrnehmung // Stimmungsqualität

Einer der zentralen Fragestellungen im folgendem Kapitel ist wie sich der Anspruch der Hörsamkeit zum architektonischen Raum verhält oder anders ausgedrückt welche Bedeutung der auditive Raum für das Wohlbefinden der Menschen hat.

Die auditive Atmosphärenkonstruktion ist eine atmosphärische Ausstaffierung eines Schallraumes mittels Schallcharakteristiken. Diese werden zunächst einmal als sinnliche wechselseitige Beziehung zwischen Subjekt und Umwelt als Empfindung an einem spezifischen Ort / Raum wahrgenommen. Die bewusste oder unbewusste Ausstaffierung einer auditiven Atmosphärenkonstruktion gestaltet die Aufenthaltsqualität in einem Raum oder an einem Ort, die als Konstellation leiblicher Befindlichkeit und emotionaler Betroffenheit sich diese beim wahrnehmenden Menschen auswirkt.

Das Zwischenphänomen Atmosphäre folgt hierbei der Wahrnehmungserfassung des Menschen, der im Moment seiner körperlichen Anwesenheit an einem Ort oder in einem räumlichen Gebilde eine bestimmende Grundstimmung mit affektiver Betroffenheit erfährt. [vgl. Achammer-Kiss, 2008, S. 8]

Unsere sinnlich-emotionale Wahrnehmung hat eine innige Verbindung zwischen gebauter Architektur und Mensch. Diese einhüllenden Stimmungsqualitäten sind Ausprägungen einer architektonischen Qualität, die innerhalb des Hörbaren, Sichtbaren und Greifbaren liegen, sowie über das Reale Faktische hinaus, direkt nachvollziehbar ist und als ein alltägliches Raumphänomen mit seiner flüchtigen Existenz von Atmosphäre sich repräsentiert. In unserer von Menschen für Menschen gebauten Umwelt wird diese Stimmungsqualität in sekundenschnelle von jedem Menschen mit seiner eigenen Befindlichkeit erfahren. Diese mit allen Sinnen gleichzeitig wahrgenommene Stimmung eröffnet der Architektur einen Gesamteindruck und impliziert dem wahrnehmenden Subjekt eine Wirkungsqualität, die sich als Grundstimmung charakterisiert. Der arrivierte Schweizer Architekt Peter Zumthor bezieht sich auf diese atmosphärische Energie im Raum die er als kurze assoziative architekturtheoretische Konstrukte in seinem Band Atmosphären als sein qualitativ erlebtes Klangraumgefühl schildert.

„Die Geräusche, als ich Bub war, die Arbeitsgeräusche meiner Mutter in der Küche. Die haben mich immer glücklich gemacht. [...] Es gibt Gebäude, die wunderbar tönen, die sagen mir: ich bin aufgehoben, ich bin nicht allein.“ [zit. n. Zumthor, 2006, S. 28-31]

Diese entscheidende auditive architektonische Qualität aktiviert hier wirksam die im engeren Sinne einmalige Dichte und Stimmung einer auditiven inszenierten Atmosphäre.

2.10 -Aufenthaltsqualität

Der Begriffsinhalt „Aufenthaltsqualität“ impliziert ein Raumbefinden indessen eine Person die erstens eine ganzheitliche umgebende Raumqualität durch die Wahrnehmungsfähigkeit ihrer Sinnesorgane implementiert beziehungsweise erspürt und zweitens unter den Bedingungen von grundlegenden Empfindungsmustern und Verhaltensgewohnheiten, die das Einzelindividuum in seiner umgebenden Alltagskultur geprägt haben, einer subjektiven Bewertung unterzieht. So ist bei den Empfindungsmustern und Verhaltensgewohnheiten das klangliche soziale Milieu einzubeziehen. Bestimmte auditive Teilbereiche werden in der jeweiligen Lebenssumme aller auditiven Einflüsse den Menschen in seiner Lebensbedingung und Persönlichkeitsentwicklung prägen. [vgl. Brüstle, 2009, S. 127]

Die auditiven Teilbereiche werden mit kognitiven Inhalten erlernt und erfahren. Die auditive Nachverarbeitung der akustischen Eindrücke als Reize sind jeweils persönliche Erfahrungen die individuell unterschiedlich empfunden werden. Diese beinhalten wie o. g. die sozialen und kulturellen Faktoren. Somit hat ein junger Erwachsener in seiner Lebensweise innerhalb von ca. 100.000 Stunden damit verbracht auf Schlüsselreize des Raumes zu hören. [vgl. Blesser, 2008, S. 18]

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 01, Betonarchitektur mit kolorierten Klangelementen

2.11 -Schallraum

Der Schallraum ist eine spezifische auditive Situation und der kennzeichnende Wahrnehmungsbereich sind nur die auditiven Reize für die der Mensch zugänglich ist. Die wahrnehmbaren Wirkungsweisen auraler Architektur die von Barry Blesser und Linda Salter in ihrer Publikation Spaces Speak, are you listening?, Experiencing Aural Architecture behandelt werden stellen das Hören im Raum in ihren Forschungsmittelpunkt und beschreiben das auditive System zum wesentlichen sozialen Austausch eines Menschen. Die Interaktion erhöht sich mit dem Qualitätsmerkmal des Zuhörens und diese wiederum verbessert sich mit der akustischen Ausstaffierung beziehungsweise mit der Optimierung der Hörsamkeit von umschlossenen Räumen. Diese Raumeigenschaft trägt wesentlich dazu bei, die gewünschte Kommunikation zu fördern oder diese mit einer sozialen Distanz in der Situation durch die akustische Verständlichkeit zu beeinflussen. Die beiden Autoren formulieren mit ihrem Konzept der auditiven Architektur die räumliche Eigenschaft hierbei als akustische Arena die als Erfahrungsbereich mit der sozialen Beziehung und dem Raumverhalten vom Sozialanthropologen E. Hall mit dem Begriff „Proxemik“ geprägt wurde. Diese physische Distanz zwischen Hörer und Schallquelle muss jedoch nicht an die physikalische Realität gebunden sein. Die sensorische Verbindung zu anderen Gesprächspartnern in einem konkreten Raum der entsprechend eine ungewünschte Verstärkung der Umgebungsgeräusche unterstützt und die mitgelieferten auditiven Raumeigenschaften, wie Echo oder Hall, als spezifische Klangeigenschaften der Primärstruktur sowie der Sekundärstruktur eines umschlossenen Raumes die Interaktion maßgeblich beeinflusst. Diese äußert sich nach B. Blesser und L. Salter offensichtlich auf das menschliche Sozialverhalten aus. Wird die akustische Arena durch Umgebungsgeräusche entsprechend verringert wird die körperliche angemessene Distanz zwischen Zuhörer und Sprecher in drei Eventualitäten in der Situation gefördert.

Die erste und die weiteren Handlungen beziehen sich hierbei auf den Gesprächspartner der mit seiner physischen Distanz eine intime Beziehung einnimmt. In der zweiten sozialen Kohäsion bleibt der Gesprächspartner in seiner angemessenen Distanz der höfflichen Beziehung und kann innerhalb der akustischen Arena sich unterhalten. Wird diese akustische Arena übertönt reagiert der Gesprächspartner. Aus diesem Standpunkt heraus ist man gezwungen die eigene Stimme gegenüber dem Zuhörer zu erheben und man wird laut was jedoch als aggressiv empfunden werden kann. [vgl. Blesser, 2008, S. 19]

2.12 -Auditive Atmosphärenkonstruktion

Die simultane Beeinflussung von Raum und Klang ist somit die resultierende auditive Information eines umschlossenen Raumes und ein Faktor seiner auditiven Raumeigenschaft die seiner grundlegenden Funktion entsprechend zu wahrnehmbaren Wirkungsweisen führen. Die Erfahrungswelt von gewünschten und unerwünschten Schallemissionen mit der spezifischen akustischen Eigenschaft eines Raumes stellt eine besondere Herausforderung dar und sollte zu seiner Grundfunktion auditiv ausgestaltet werden. Ist die auditive Atmosphärenkonstruktion nicht zu dessen Funktion unterstützend geplant und gestaltet führt dies meist zu unerwünschten Empfindungen wie Anspannung, Stress und Irritation. [vgl. Blesser, Salter, 2007, S. 13]

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 02, Sound Enviroment

Die Erkenntnisgewinnung der beiden Wissenschaften Architektur und Akustik wird bei Blesser und Salter, in der Summe einer räumlichen Situation entsprechend, in fünf räumlichen Grundeigenschaften beschrieben. Die Kategorien beziehen sich wie o. g. vom Standpunkt des Zuhörers im Raum aus und unterstützen den Raum in seiner Grundfunktion. Diese werden im Forschungsfeld der auralen Architektur in: soziale, symbolische, navigatorische, ästhetische und musikalische Räumlichkeiten bezeichnet. [vgl. Blesser, Salter, 2007, S. 12] Der Erfahrungswert, der eben genannten Räumlichkeiten, ist als physikalisches Phänomen nicht objektiv Messbar.

Der spannende Bogen hierbei ist die gezielte Beeinflussung mit akustischen Mittel einer bewussten Bestimmung der atmosphärischen Qualität und die weitere durch die auditive Manipulation, die sich als Aufenthaltsqualität vermittelt. Die auditiven Erfahrungen ob nun natürlich oder künstlich geschaffen können hierbei offenkundige Emotionen hervorrufen oder in vielen Situationen eine einhergehende Befindlichkeit herbeiführen. Zunächst stellen diese Themenräume räumliche Eigenschaften voraus die entsprechend den vorhandenen kulturellen Erwartungen gestaltet wurden. Diese sinnliche-emotionale atmosphärische Raumwahrnehmung zwischen den Wahrnehmenden am Ort beziehungsweise in einem umschlossenen Raum als Subjekt und der Beschaffenheit der räumlichen Umgebung [Objekt], ist eine in Rahmenbedingungen eingebettete Wirklichkeit. Auch die auditive Wahrnehmung eines Menschen unterliegt akustischen Täuschungen die sich als Höreffekte in Analogie zur optischen Täuschung ausprägen. Als akustische Täuschung ist der Verdeckungseffekt oder Maskierungseffekt bezeichnet der als simultane Maskierung von Schallcharakteristiken durch Geräusch-Ton-Klangmaskierung beim menschlichen auditiven System eine gezielte Frequenzbeeinflussung der Hörbarkeit bewirkt. [vgl. Raffaseder, 2010, S. 111-112]

2.13 -Atmosphärenbegriff

Folgt man thematisch gerichtet mit der namentlichen Wirklichkeit und den Überlegungen von Tellenbach und dem Philosophen Hermann Schmilzt zum Atmosphärenbegriff wird die Stimmung als Einheit von Ich-& Weltgefühl mit der Empfindung als primärer Zugang zur Atmosphäre als Medium konzeptualisiert. Der Geograph und einer der Protagonisten des Atmosphärenbegriffes Rainer Kazig differenziert hier drei Befindlichkeitsdimensionen die erstens mit der Emotion in dieser wir uns gerade eben Befinden sich auswirkt. Mit der zweiten Dimension bezieht sich Kazig auf die Situation die sich kennzeichnet durch die fokussierende Aufmerksamkeit. Die dritte folgt der Bewegung und Empfindung die sich als aktivierende oder beruhigende Stimmung und in der Folge der Apperzeption auf den Menschen auswirkt. Dieses Raumbefinden ist im Atmosphärenbegriff eine ästhetische Immersionstheorie und somit ein zentraler Rezeptionsprozess für das „Drin-Sein“ als mentale Verschmelzung den Sinn den man Befindlichkeit nennt. Im Befinden spüren wir wo wir uns befinden. Sich befinden bedeutet den Raum spüren, das Spüren, was uns umgibt -Atmosphäre spüren.

Die resultierende flüchtige Stimmung als Charakter eines Ortes / Raumes ist als architektonische Qualität ein Zustand der durch die Herbeiführung emotionaler Empfänglichkeit eine tiefere Beziehung zwischen Subjekt und seiner physischen Umwelt mit einer Stimmung der spürbaren Anwesenheit von etwas schafft.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 03, Olafur Eliasson & Ma Yansong, Feelings are facts

Die Annäherung der beiden Disziplinen Philosophie und auditive Architektur mit unbestreitbarer wahrnehmungstheoretischer Objektivierbarkeit wurde in diesem Kapitel von Seiten des Subjekts das eindeutig fühlt und spürt und sich einer Atmosphäre aussetzt und zweitens Seitens der Aufenthaltsqualität, die resultierend aus der eigenen Befindlichkeit mit der Wirkung von atmosphärischen Grundstimmungen reagiert, her betrachtet.

Die Beschäftigung mit der auditiven Atmosphärenkonstruktion, als Wahrnehmung eines Klangraumes, ist das Ergebnis eines komplexen Prozesses in dem das menschliche Gehirn visuelle, akustische und haptisch-kinästhetische Eindrücke verarbeitet.

2.14 -Klangraum

Der Ursprung des Begriffes „Raum“ geht laut deutschsprachigem Wikipedia bis auf die griechische Philosophie zurück. Etymologisch betrachtet bedeutet „Raum“ als Wort seit dem 8. Jahrhundert in althochdeutsch „rumi“, mittelhochdeutsch „rum“, „weit“, „geräumig“ beziehungsweise das nicht „Ausgefüllte“ oder „freier Platz“. Der Raum entsteht nach einer weitverbreiteten Raumtheorie aus der Distanz, die das Subjekt dem Objekt gegenüber einnimmt. [vgl. Wikipedia, Architektur, 2011] Die Distanz wird in der visuellen Erfahrung zum Objekt als Abgrenzung und Individualität gebildet während mit dem Hören eine Innerlichkeit, Kollektivität und Sozietät gekennzeichnet wird. Sichtbares und Hörbares ergänzen sich in ihren Wirkungsmechanismen. Erst wenn sie eine Einheit bilden, fühlt man sich in einem konkreten Raum wohl. Die konkreten Räume sind visuell und auditiv leicht zu ergründen, diese sind unmittelbar verständlich, ein konkreter Raum kann u. a. als Zimmer, Speisekammer, Halle, Spielfeld, Park, etc. ausgeführt sein. Wobei für den konkreten Raum als Zimmer entscheidend ist, dass dieser Raum Wände, eine Decke, im besten Falle eine Türe hat und in der Regel mit einem Fenster versehen sein muss. Der Mensch erzeugt die konkreten Räume vom Menschen für den Menschen und muss diese „einräumen“. Wenn der Mensch ein Zimmer einräumt, bestimmt dieser damit seine Funktionalität und nach seinen ästhetischen Bedürfnissen. Ein leergelassenes Zimmer ist ebenfalls ein gestalteter Raum. [vgl. Jongen, 2008, S 39]

Wo ist in diesem Zusammenhang der auditive Raum? Er soll hier definiert sein als Schallraum, der durch den Rezipienten wahrgenommene subjektive auditive Realität, durch erfahrene Schallcharakteristiken. Dem gegenüber steht der konkrete akustische Raum, der entweder messtechnisch zu erfassen ist oder mittels der Elektroakustik übertragen und reproduziert werden kann. Erst die Wahrnehmung der akustischen Umwelt durch den Rezipienten ergibt den erlebten auditiven Raum. Derselbe akustische Raum wird von Rezipient zu Rezipient unterschiedlich wahrgenommen. Es entstehen somit jeweils voneinander abweichende auditive Räume.

3.00 -Physikalische Grundlagen

Bevor die eigentliche Verknüpfung der Schallcharakteristiken als atmosphärische Ausprägung eines Raumes analysiert wird, muss noch ein Blick in die Natur der Schalldruckwelle geworfen werden.

Es sollen zunächst einzelne Grundlagen der Akustik beschrieben werden, die weiter im Kontext der Erforschung der Schallcharakteristiken und der Raumakustik einbezogen werden. Die Wirkungszusammenhänge beziehungsweise die akustischen Phänomene als spezifische Kriterien eines umschlossenen Raumes werden soweit verdeutlicht um die Bedeutung der auditiven Gestaltung einer Atmosphärenkonstruktion aufzuzeigen.

Die Wissenschaft der Akustik ist mit unzähligen interdisziplinären Wissensgebieten verbunden. Die Raumakustik, eines der Themen dieser vorgestellten Abhandlung, ist ein kleiner Anteil all dieser Bereiche.

Zwei Aspekte bilden jedoch die Grundlage der interdisziplinären akustischen Wissenschaften:

Der erste befasst sich mit den physikalischen Vorgängen in der Natur, die als grundlegende Physik des Schalls bezeichnet werden kann. Unabhängig von der menschlichen Anwesenheit bewegt sich Schall in einem Medium.

„ „Wenn ein Baum im Wald umstürzt und es ist kein Mensch zugegen, der es hört, gibt es dann Schall?“ [zit. n. Bick, 2010, S. 3] der irische Philosoph und Theologe George Berkeley stellte diese berühmte, jedoch auf grundsätzlich begrifflichen Zwiespalt basierende philosophische Frage, an die Denker des achtzehnten Jahrhundert in den Salons Europas.

Der zweite Aspekt ist die psychologische Seite, das Konzept der Psychoakustik befasst sich mit der menschlichen Seite der Schalleinwirkung. Das Hörgefühl im auditiven System, wie auch mit dem Hörempfinden, das durch die Nervenimpulse im Gehirn ausgelöst wird. Mit der Wirkung von Umweltreizen auf das menschliche Verhalten, beschäftigt sich das Kapitel 7.00 Akustische Umwelt. Das akustische Umfeld besteht grundlegend aus dem Hörereignisort, der Schallquelle, dem Übertragungsweg durch ein Medium und mit seiner Ausbreitungsmöglichkeit im Freifeld oder im Diffusfeld. Je nach akustischen Eigenschaften des umgebenden Bereiches beschreibt somit der Schall beim Empfänger seine Umgebung als auditive Information. Alle vier Bereichsvariablen beeinflussen die Eigenschaft des Schalls beim Empfänger.

3.10 -Schallentstehung und Schallausbreitung

Der bezeichnende Luftschall als Longitudinalwelle entsteht als Störung der Luftmoleküle durch periodische oder nicht periodische Schwingungen im komplexen System aus Masse und Feder im Stoff, den wir atmen.

Als Entstehungsquelle bedarf es einer Vibration, das bedeutet: einem schwingender Gegenstand, gibt als vibrierendes Objekt wiederholt einen Druck auf die Luftmoleküle in seiner Umgebung aus. Die Schwingungsanregung wird durch Interaktion zwischen Objekten ausgelöst. Diese sind untrennbar an die Bewegung beziehungsweise an die Aktion gebunden.

Die Bewegungsabläufe von Objekten konstituieren sich in zwei Prozessformen aus.

Die erste Prozessform der Objektbewegung charakterisiert das treibende Objekt, dem ein Impuls zugeführt wird. Das bewegte Objekt setzt dem ruhenden Objekt somit passiv eine Bewegung zu. Die zweite Prozessform, beschreibt ein einzelnes Objekt, das durch verschiedene Arten der Schallanregung wie: schlagen, reiben, etc. in Schwingung versetzt wird. [vgl. Flückiger, 2001, S. 104]

Eine langsam schwingende Membran oder eine andere Fläche eines festen Körpers schiebt die Luftmoleküle lediglich in ihrer Umgebung hin und her. Das Verschieben der Luftmoleküle wird in der Fachliteratur als sogenannte mitbewegte oder mitschwingende Mediumsmasse bezeichnet. Als weitausholendes erklärendes Beispiel für einen sehr schlechten Wirkungsgrad würde hier meiner Meinung nach, der Wind als eine gerichtete stärkere Luftbewegung in der Atmosphäre, als akustische Blindleistung bezeichnet werden können.

Schwingt eine wie o. g. gleich große Membran wesentlich schneller, so können die in Unruhe gebrachten Luftmoleküle aufgrund ihrer Massenträgheit nicht mehr ausweichen und stoßen gegen ihre Nachbarmoleküle, schnellen in ihre Ausgangsstellung zurück, um dann von Neuem angestoßen zu werden.

Zusammenstoßende Luftmoleküle verursachen eine zeitliche und örtliche Verdichtung der Luft, zurückschnellende Luftmoleküle bewirken eine zeitliche und örtliche Verdünnung. Es kommt zu lokalen Druckunterschieden, die sich kugelwellenförmig im Medium Luft von der vibrierenden Quelle als Ausgangsniveau nach allen Richtungen als Druckwellen ausbreiten.

Diese bezeichnet man in der Akustik als Wirkleistung. [vgl. Görtz, 2001, S. 2] „Eine Schwingende Membran oder Fläche strahlt bei hohen Frequenzen mehr Wirkungsleistung ab als bei tiefen Frequenzen und kann somit einen höheren Schalldruck erzeugen.“ [zit. n. ebd., S. 2] Schall ist somit das Artefakt der Schwingung eines schwingungsfähigen Materials.

3.11 -Schallausbreitung im Medium

Die Schallausbreitung bedarf generell eines elastischen Mediums und ist somit an die Existenz von Materie gebunden, d. h. ein Medium, in dem sich Schall ausbreitet, kann qualitativ gasförmig wie Luft, flüssig wie Wasser oder auch fest sein wie Metall, Beton, Holz, etc. Im Vakuum kann sich Schall somit nicht ausbreiten.

In der Luft herrscht ein gegebener Gleichdruck von ca. 100 kPa [vgl. Görtz, 2001, S. 8], dem ein wesentlich kleinerer Wechseldruck als Schalldruck überlagert wird. Die Luft ist ein nicht dispersives Medium. Damit ist gemeint, dass sich alle Schallwellen, gleichgültig welche Frequenz sie auch haben, mit der gleichen Schallgeschwindigkeit von c=343m/s [1234,8 km/h] für 20 °C [vgl. Dickreiter, 2008, S. 6] ausbreiten.

Bei ausreichenden Lautstärken, die in der Akustik als Amplitude bezeichnet werden und als zweites Merkmal mit der Frequenz die als bestimmende Tonhöhe tönt und die als Druckänderungen in der Luft korrelieren, kommt es zu einer Hörwahrnehmung beim Homo sapiens. Die Ausbreitung einer Vielzahl von Schallen mit verschiedenen Frequenzen ergibt somit eine komplexe Veränderung der Druckänderungen im gegebenen Schallfeld.

3.12 -Schallausbreitung im Vergleichsmodell

Eine Veranschaulichung der Ausbreitung von Schallwellen kann mit der visuellen Analogie mit einem Vergleichsmodell, d. h. zum Sinnbild eines anderen Wellenphänomens, unter diachronisch naturwissenschaftlichen Betrachtung, mit den Eigenschaften von mechanischen Wasserwellen, als Beispiel einer räumlichen Ausbreitung von Schall wird die Schallfortpflanzung in diesem Kapitel erläutert.

Der deutsche Naturwissenschaftler Hermann Ludwig Ferdinand von Helmholtz, stellt seine Affinität zur Ausbreitung von Schallwellen in seinem wissenschaftlichen Beitrag Über die physiologischen Ursachen der musikalischen Harmonie, am Beispiel von Wasserwellen vor. [vgl. Helmholtz, 1865, S. 67] „Denken Sie die Kreise, welche ein in das Wasser geworfener Stein erzeugt, nach allen Richtungen des Raumes hin auslaufend, so werden daraus kugelförmige Luftwellen, in denen sich der Schall verbreitet [...]“ [zit. n. ebd., S. 67]

Ausgangspunkt ist eine beliebige ruhige Wasseroberfläche. Die Wasseroberfläche wird durch einen Stein, der in das Wasser geworfen wird als einmaliger Impulsgeber angeregt und somit in Bewegung gesetzt. Über die Wasseroberfläche entstehen nun Wellentäler und Wellenhügel, die sich als Ringwellen nach allen Richtungen ausbreiten.

Wird eine weitere Anregung der Wasseroberfläche mit einem zweiten Stein erzeugt, treffen zwei Wellenhügel aufeinander, es entsteht ein Bereich der Verstärkung, in der Physik mit dem Fachbegriff der „Konstruktiven Interferenz“ definiert, diese erzeugt an der betreffenden Stelle eine größere Welle. [vgl. Harten, 2009, S. 338] Ebenso führt das verschiedene Erregen einer Wasseroberfläche zu einer Überlagerung von Wellenzügen, die in der Physik als „Interferieren“ beschrieben wird [vgl. ebd., S. 338]. Das Zusammentreffen zweier Wellentäler wird zu einem tieferen Wellental und wird mit dem Fachterminus „Destruktive Interferenz“ bezeichnet [vgl. ebd., S. 338].

Treffen ein Wellenhügel und ein Wellental mit gleicher Stärke zusammen, heben sich die beiden Kräfte auf, es tritt in diesem Bereich ein Grenzfall einer destruktiven Interferenz, die als Auslöschung einer Schwingung auftritt. An der betreffenden Stelle ist die Wasseroberfläche dann glatt. Das Auftreten der Überlagerungen der verschiedenen mechanischen Wellen gleicher Wellenlänge und Frequenz ist vorübergehend und wirkt sich lokal an den Stellen aus, an denen die Wellen aufeinandertreffen und interferieren. Nach dem Zusammentreffen sind die ursprünglichen mechanischen Wellenformen wieder gegeben. [vgl. Rudolph, 1993, S. 16]

Das anschaulich erläuterte Model der Schallfortpflanzung von Hermann von Helmholtz mit den Wasserwellen auf der Wasseroberfläche, die sich quer zur Ausbreitungsrichtung der Welle ausbreitet, werden in der technischen Akustik als Transversalwellen bezeichnet.

Gleiche Korrespondenz gilt für die Anregung der Schallquelle in der Luft, die als Longitudinalwellen sich druckkugelförmig ausbreiten und die damit ausgelösten Luftdruckänderungen in der Umgebungsluft erzeugen.

Durch die Materialkonstante und der Kompressibilität des elastischen Mediums, wird an jedem Punkt der Luftmasse ein spezifisch bestimmter Druck bewirkt, der durch die einzelnen Beiträge der unterschiedlichen Schallwellen bestimmt wird, die zu dem betreffenden Zeitpunkt lokal vorhanden sind. [vgl. ebd., S. 17]

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 04, Wellenphänomen

3.121 -Binokular Sehen Exkurs

Um das erläuterte visuelle Analogiemodel der Schallfortpflanzung mit den Wasserwellen als Veranschaulichung zur Tiefenwahrnehmung mit dem Sehsinn zu klären, muss die Betrachtung mit dem stereoskopischen Sehen oder binokularen Sehen und mit der Affinität des binauralen Hörens als kleiner Exkurs zur Raumwahrnehmung hier an dieser Stelle eingebracht werden.

Durch das binokulare Sehen kann die Entfernung eines Objekts durch die beiden Augen wahrgenommen werden und mit Unterstützung der bereits erlangten Kenntnisse über die reale Welt die gegebene räumliche Tiefe interpretiert werden. [vgl. Scherzer, 2010, S. 39]

Es sei hier kurz angeführt, dass es auch das Pendant der akustischen Parallaxe als Entfernungsmessung gibt, die als interaurale Merkmale durch Signaldifferenzen von der Schallquellenentfernung beschrieben werden. [vgl. Scherzer, 2010, S. 42]

Während das visuelle Raumwahrnehmen durch das binokulare Sehen, damit ist das stereoskopisches Sehen durch Parallaxe gemeint die den Raum binokular wahrnimmt d. h. das räumliches Sehen ist in der Lage die Ausbreitung der Wasserwellen räumlich zu verfolgen, nimmt das auditive System die Veränderung der Druckverhältnisse in der Luft als prägnante Momentanwerte der Schallschwingung nur an einer bestimmten Position im Raum auf. [vgl. n. ebd., S. 39]

3.122 -Binaural Hören

Was das binaurale Hören oder auch räumliche Hören in geschlossenen Räumen mit schallreflektierenden Wänden betrifft, so ist das soeben angedeutete Prinzip des eintreffenden Primärschalles mit dem Gesetz der ersten Wellenfront und mit dem physikalischen Fachbegriff „Präzedenzeffekt“ bezeichnet. [vgl. Weinzierl, 2008, S. 103] Damit ist der psychoakustische Effekt und seine Auswirkungen auf die auditive Wahrnehmung definiert, der unter anderem Folgendes besagt:

Die frontal auf dem Kopf des Hörers / Hörerin eintreffende erste Wellenfront bestimmt die Lokalisation vom Hörereignisort, der als Entstehungsort bzw. die der Schallquelle bezeichnet wird und kann in der Raumrichtung zugeordnet werden.

Damit ist die Ortung der Schallquelle möglich. Selbst im Diffusfeld wo mehrfache Schalle das auditive System erreichen. Als Beispiel kann hier die o. g. schallreflektierende Wand beschrieben werden, die als Schallreflexionen zeitlich in sehr kurzem Abstand zum auditiven System folgen. Somit wird stets in der Richtung geortet, aus der die erste Wellenfront den Kopf erreicht. [vgl. ebd., S. 103]

Um die Vollständigkeit, des Erkennen von Richtung und Entfernung einer Schallquelle im geschlossenen Raum in der vorliegenden Abhandlung zu gewährleisten verweise ich hier auf das Kapitel 8.00 Psychoakustik, s. 8.12 Richtungshören.

3.13 -Schallanregung

Eine anhaltende Schallanregung erzeugt gegenüber der Impulsanregung eine schnelle Folge immer neuer Wellenzüge.

Als Quelle der Schallanregung, könnte für dieses Beispiel, die Stimmbänder im Kehlkopf den Schallvorgang hervorrufen. Hier kann eine mittlere Tonlage einer Männerstimme mit dem artikulierten Vokal U gewählt werden, die pro Sekunde rund 200 Wellenzüge erzeugt. Das bedeutet die 200 Hertz sind zweihundertfache Druckänderungen pro Sekunde, mit der Ausbreitungsgeschwindigkeit von 340 Meter pro Sekunde bei 20 °C, entspricht die einzelne Frequenz mit 200 Hz eine Wellenlänge von 1,715 Meter in der Luft. [vgl. Rudolph, 1993, S. 17] Das wiederum bedeutet den kleinsten Abstand zweier Punkte, der 200 Hz Schallwelle, die in gleicher Phase sind. Die Phase definiert sich durch den zeitlichen Ablauf einer Schallwelle, mit gleicher Amplitude und mit gleicher Bewegungsrichtung einer einzelnen Schallwelle. Die menschliche Stimme hat einen Frequenzbereich mit ihren ganzzahligen vielfachen Teiltönen von ca. 80 Herz bis 12 Kilo-Herz und der Stimmumfang der Stimme beträgt 1,3 bis 2,5 Oktaven. Bei den charakteristischen Vokalformanten, die unabhängig vom Grundton sind ist der Formantenbereich bei 500, 1500, 2500 und 3500 Herz hier definiert. [vgl. Spitzer, 2002, S. 267]

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 05, Schallwellenzüge

3.14 -Resonanz

Der menschliche Stimmapparat wie oben theoretisch dargestellt, ist ein resonanzerzeugendes System [lat. resonare= wiederhallen, tönen] und betrifft den Mund, die Nase und den Rachenraum, der als Resonanzraum mit den menschlichen Artikulationsorganen u. a. Zunge, Lippen, Gaumen verändert werden kann.

Jeder einzelne Formant kann in den Frequenzbereichen, die eine Konzentration mit der akustischen Energie zum Verhältnis zu anderen Frequenzbereichen eine relative Verstärkung erfahren, einem charakteristischen Resonanzraum im Stimmapparat zugeordnet werden.

Die Grundfrequenz der Stimme bleibt jedoch unverändert. [vgl. Raffaseder, 2002, S. 63] „Resonanz bedeutet eine Schwingung mit vergleichsweise großer Amplitude, die immer dann entsteht, wenn die Frequenz einer treibenden Kraft, relativ gut mit einer Eigenschwingungsfrequenz des Systems übereinstimmt, auf das sie einwirkt.“ [zit. n. Hall, 2008, S. 223] Dieses Resonanzphänomen resultiert aus der Schwingungsaufschaukelung mit der Anregung eines Objektes durch die Schallenergie.

3.141 -Resonanzfrequenz

Für jedes schwingungsfähige Objekt existieren exakt bestimmte Frequenzen, die es zum Schwingen anregen. Diese Frequenzen werden als Resonanzfrequenzen oder auch als Eigenresonanzen in einem schwingungsfähigen System bezeichnet.

Die äußere zugeführte periodische Schallenergie mit ihrer Anregungsfrequenz wird dem Objekt zugeführt. Entscheidend ist hier, ob sich das Objekt durch die Anregungsfrequenz entsprechend in Schwingung versetzten lässt, das bedeutet ob dieses entsprechend der Eigenschwingungsfrequenz des Objektes konvergiert, hängt von seiner physischen Beschaffenheit ab, darunter ist die Dämpfung zu verstehen die von der Größe, der Form und dem Material des Objektes abhängt. Objekte mit gegebener Masse reagieren daher nicht auf Schallfrequenzen, sie können durch ihre Starrheit den Schall vielmehr reflektieren. [vgl. Jourdain, 2001, S. 59 f.]

Wird ein Objekt mit impulshaften periodische Anregungsfrequenzen versorgt, die mit den Eigenschwingungsfrequenzen korrespondieren, kann ein Resonanzfall auftreten. Der aufgrund von Eigenschwingungen in einem System, in dem die Schwingungsamplituden nicht mehr begrenzt bleiben, zum Kollaps des Systems führen.

Als weltbekanntes Beispiel sei hier die Hängebrücke über einer Wasserenge bei Tacoma in der Nähe von Seattle [Washington, USA] angeführt. Diese Brücke in Tacoma ist am 7. November 1940, vier Monate, nach ihrer Eröffnung und Einweihung durch den oben beschriebenen Resonanzfall eingestürzt.

Der Grund dafür war die besondere Windsituation, die dazu geführt hatte, die Eigenschwingungen der Brücke soweit anzuregen, dass diese schließlich komplett zerstört wurde.

„Nachdem zunächst über einen längeren Zeitraum Längsschwingungen mit Amplituden von mehr als einem Meter aufgetreten waren, wurden anschließend Torsionsschwingungen angeregt, die die Fahrbahn um bis zu 45 ° in beiden Richtungen kippen ließen. Dies führte zum Absprengen erster Bauteile und immerhin erst nach ca. 2o Minuten zum endgültigen Einsturz der Brücke.“ [zit. n. Herwig, 2004, S. 117]

Zum Einsturz der Tacoma-Narrows-Bridge existiert im Internet viel audiovisuelles Material unter dem Stichwort Tacoma-Narrows-Bridge. Ein Film und Fotos sowie Textbeiträge finden sich unter www.enm.bris.ac.uk/anm/tacoma/tacoma.html.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 06, Film Skills, Tacoma-Narrows-Bridge

3.142 -Raumresonanz

Die akustische Resonanz oder Raumresonanz tritt durch Schallreflexionen innerhalb umschlossener Räume auf. Dieses Resonanzphänomen ist immer dann anzutreffen, wenn parallele Flächen ausreichend im Innenraum dimensioniert sind. Dann können zwischen diesen reflektierenden Flächen so genannte stehende Wellen entstehen. Die akustische Resonanz sei hier kurz angeführt um die Vollständigkeit der Resonanzphänomene inhaltlich zu verfolgen. Eine vertiefende Untersuchung der akustischen Resonanz findet unter Kapitel 9.00 Raumakustik // Entwerfen, s. 9.10 Raumakustische Kriterien statt.

3.143 -Periodisch und aperiodische Resonanz

Die Resonanz oder Eigenschwingung findet auch mit seinem spezifischen Frequenzmuster in der Bewertung von Klang und Geräusch eine bedeutungsvolle Position. Die resultierend mit der Hörempfindung von Schallcharakteristiken und unter anderem mit der Form der Frequenzverteilung abhängig ist, sind klassifiziert in den Begriffen „Konsonanz“ und „Dissonanz“ beziehungsweise volkstümlich als Wohlklang oder Missklang, die dem subjektiven abendländischen Klangempfinden entsprechen. [vgl. Rudolph, 1993, S. 27 ff.] Eine Klassifizierung findet im Kapitel 5.00 Klang, s. 5.13 Konsonanz und Dissonanz statt Im Klang findet sich die Resonanzfrequenz vom Grundton ausgehend in den ganzzahligen Frequenzvielfachen wieder. Diese ganzzahligen Frequenzen werden als harmonische Teiltöne bezeichnet. Diese bilden die verschiedenen Klangfarben der Musikinstrumente, die als schwingungserzeugende Systeme mit einem oder mehreren Resonanzsystem gebaut werden. [vgl. Kutsche, 2010, S. 64 f.]

3.15 -Schwingungsfrequenz und Amplitude

Mit den zwei Parametern „Frequenz“ & „Amplitude“ und mit ihrer Signalform beziehungsweise mit dem Signalspektrum in physikalischer Hinsicht, lässt sich die Verdeutlichung der Schallcharakteristiken, in Begrifflichkeiten wie „Ton“ bzw. „Klang“ oder das „Geräusch“ erklären. Mit der DIN-Norm 1320:2009-12 vom Deutschen Institut für Normung e.V., dass als internationales Arbeitsgremium den Stand der Technik festlegt und damit Terminologien und Einheiten der Akustik als Grundbegriffe zeitgerecht und konsensbasiert definiert, ist das Verbalabstraktum von dem Wort „Rauschen“ abgeleitete „Geräusch“ als Begriffsdefinition, in der DIN-Norm 1320:2009-12 als nicht zweckgebundene Schallemission charakterisiert.

Entsprechend handelt es sich bei Begriffen wie „Ton“, „Klang“, „Schallimpuls“ und „Knall“ um Schallsignale, die dadurch in ihren zeitlichen Verlauf beschrieben werden, wenn der Frequenzbereich im Bereich der menschlichen Wahrnehmung liegt oder oberhalb der so genannten Hörschwelle des Menschen als Hörereignis hervorgerufen wird. Da alle Schallsignale auf Schwingungen beruhen oder wie der reine Ton, sich als einzelne Schwingung darstellen lässt, sind die Schallereignisse mit der Einbringung des zeitlichen Schwingungsverlaufes und der Amplitude vollständig in physikalischer Hinsicht beschrieben.

3.151 -Schwingungsfrequenz

Ein anderer Begriff, den man im Zusammenhang mit Schallschwingungen im Allgemeinen verwendet ist die „Schwingungsfrequenz“ oder nur der Terminus „Frequenz“. Mit der Frequenz bezeichnet man die Anzahl von Schwingungen pro Sekunde, die Maßeinheit ist ein Hertz mit dem Einheitenzeichen „Hz“. Es ist benannt nach dem deutschen Physiker Heinrich Hertz, der die Radiowellen entdeckte. Ein Hertz entspricht einer Schwingung pro Sekunde, allgemeiner ist auch die Anzahl von sich wiederholenden Vorgängen pro Sekunde und somit einen regelmäßig wiederkehrenden Vorgang angibt. [vgl. Keen, 2006, S.12]

Die Frequenz als erstes Merkmal bestimmt die Tonhöhe. Je häufiger der Wechsel des Druckes in der Luft ist d. h. je ausgeprägter die Schwingungen, desto höher erscheint der Ton. Damit ist die „Tonhöhe“ als Terminus bezeichnet. In der musikalischen Akustik entspricht eine Verdoppelung der Frequenz dem Intervall einer Oktave.

Als Schallschwingung wird der zeitliche Verlauf beschreiben, die als Frequenz und als Schallstärke sich ausprägt. Die Schallstärke ist mit der Luftdruckänderung kohärent und kann an jener Stelle gemessen werden, an dem sich das auditive System, beziehungsweise das Ohr im Raum befindet.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 07, Schallschwingung

3.152 -Amplitude, Schalldruck

„Schallwellen transportieren Energie. Die gesamte Energie, die von einer Schallquelle pro Sekunde abgestrahlt wird, ist deren Schallleistung. Sie wird in Watt gemessen. [...] Die Schallstärke ist proportional zum Quadrat der Amplitude und zum Quadrat der Frequenz. [...] Eine Verdopplung der Frequenz bei gleicher Amplitude führt zu einer Vervierfachung der Schallstärke. “ [zit. n. Neukom, 2005, S. 78]

Um die einleitende Zitatdefinition mit der Schallleistung einer Figuration zukommen zu lassen, handelt es sich bei der Verdoppelung der Schallquelle um eine resultierende Schallleistungsverdoppelung, die zu einem Anstieg des Schalldruckpegels um 3dB führt.

Mit der Amplitude wird das zweite Merkmal einer Schwingung charakterisiert. Dieser physikalische Parameter definiert die Auslenkung eines schwingenden Körpers aus seiner Ruhelage, die eine zeitabhängige Größe ist und abhängig zum Schalldruck mit einem Effektivwert gebildet wird.

Somit hängt die Lautstärke davon ab wie kraftvoll die Schallschwingung angeregt wird, das bedeutet die Anregungskraft ist mit der Schwingungsamplitude direkt verbunden. [vgl. Raffaseder, 2002, S. 21]

Die Lautstärke eines akustischen Ereignisses, kann mit dem auditiven System eines Menschen jedoch nicht gemessen werden. Die einwirkende Lautstärke des akustischen Ereignisses wird hierbei eindimensional bewertet, was volkstümlich auf die wahrgenommene Lautstärke mit „laut“ oder „leiser“ abgeschätzt wird.

Um die wahrgenommene Lautstärke dennoch zu quantifizieren, wird in der Psychoakustik die vom Menschen subjektiv wahrgenommene Lautheit, mit der Amplitude, die als Pegel in der Fachliteratur als eine technische messbare physikalische Größe mit dem Schalldruckpegel zu bezeichnet ist, als Korrelat der Lautheitsempfindung gegenüber gestellt. Die wahrgenommene Lautstärke eines akustischen Ereignisses wird mit seinem Frequenzspektrum, sowie dem Zeitverhalten des Signals als Vergleichsmaß zum Schalldruckpegel analysiert und qualitativ bewertet.

Die subjektive Lautheit eines Schallereignisses wird mit der Einheit „Sone“ angegeben. [vgl. Dickreiter, 2008, S. 114 f.]

Um Geräuschquellen zu bewerten beziehungsweise in ihrer Stärke angeben zu können wird der Schalldruckpegel mit der Einheit „dB[A]“ am Immissionsort ermittelt. Hierbei steht das in Klammern gesetzte Akronym mit dem Buchstaben A für einen frequenzbewerteten Schallpegel, der auf die Ohrempfindlichkeit und somit auf alle Frequenzanteile des Hörbereichs in etwa Rücksicht nimmt. „Die A-Kurve reduziert Geräusche im oberen Pegelbereich der Hörfläche weit mehr als das Ohr, nur im unteren Pegelbereich stimmen A- und Ohr Bewertung auch wirklich etwa überein.“ [vgl. Möser, 2007, S. 12]

Der Schalldruckpegel liegt bei der Fähigkeit des Gehörs zur Schallwahrnehmung an der Hörschwelle bei ca. 20pPa [20x 10-6 Pa] bis zur Schmerzgrenze bei ca. 200 Pa. Dieser eminente Wirkungsbereich, mit einem Faktor von 107 = 10.000.000, ist im linearen Maßstab unmöglich darzustellen. [vgl. Görtz, 2001, S. 9]

Deswegen ist die Darstellung mit einem 20fachen logarithmierten Verhältnis, mit einem Bezugswert zur Hörschwelle der als Bezugsschalldruck in der DIN 45 630, mit 20 x 10-6 Pa, entspricht zur Kennzeichnung der Schalldruckwerte des Hörbereiches auf einen Pegelbereich von 0 bis 140 mit der Maßeinheit „dB“ angegeben, s. Abbildung 08. [vgl. Dickreiter, 2008, S. 9 f.]

Eine geringfügige Pegelveränderung von 1dB ist als Änderung der Lautstärke wahrnehmbar. Die doppelte Zunahme oder Abnahme einer Lautstärke, wird bei einer Pegelveränderung von 10dB wahrgenommen. 20dB entspricht einer Vervierfachung der wahrgenommenen Lautstärke. [vgl. Görtz, 2001, S. 10]

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 08, Noise Thermometer

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