Schallwellen

Schallwellen

Bei einer Schallwelle handelt es sich um eine Druckwelle, die vom menschlichen Ohr wahrgenommen werden kann. Die Schallwelle kann durch den menschlichen Stimmapparat, durch Maschinen, Tiere und auf andere Arten erzeugt werden und pflanzt sich in verschiedenen Medien fort. Die Medien können fest, flüssig oder gasförmig sein. Schallwellen unterliegen den üblichen physikalischen Beeinflussungen von Wellen wie der Reflexion, Beugung, Brechung und der Absorption. Die Geschwindigkeit, mit der sich die Schallwellen ausbreiten, ist von dem Übertragungsmedium abhängig. In der Luft beträgt sie etwa 330 Meter pro Sekunde, in festen Materialien zum Teil mehrere tausend Meter pro Sekunde. Der hörbare Frequenzbereich des Menschen liegt zwischen 20 und 20000 Hertz. Schall außerhalb dieses Bereichs wird als Ultraschall oder als Infraschall bezeichnet. In einem Vakuum können sich Schallwellen nicht ausbreiten, da sie immer ein Medium benötigen. Hierin unterscheiden sie sich zum Beispiel von elektromagnetischen Wellen.

Wandlung von Schall in elektrische Signale und umgekehrt

Um Schallwellen durch elektrische Geräte wie Musikanlagen oder Telefone zu erzeugen oder Schallwellen in elektrische Signale zu wandeln, kommen Lautsprecher oder Mikrofone zum Einsatz. Bei einem Mikrofon ändern sich aufgrund der Einwirkung des Schalls die elektrischen Eigenschaften. Dadurch lassen sich Schallwellen in elektromagnetische Wellen umwandeln. Lautsprecher arbeiten meist nach dem elektrodynamischen Prinzip und wandeln elektromagnetische Wellen mit Hilfe von Membranen und Spulen in Schallwellen.

Übertragung der Schallwellen in der Telefonie

In der Telefonie ist der Frequenzbereich der übertragenen Schallwellen auf 300 bis 3400 Hertz (ausgenommen die HD-Telefonie) eingeschränkt. Die Schallwellen werden durch ein Mikrofon in elektrische Signale umgewandelt und über das Telefonnetz entweder analog oder digital übertragen. Für die digitale Übertragung muss das analoge Signal durch Sampling, Quantisierung und Kodierung in ein digitales Signal übersetzt werden. Die digitalen Signale lassen sich auch über reine Datennetze übertragen. Unter anderem nutzt das Voice-over-IP-Verfahren (VoIP) das Internet für die Übermittlung der digitalen Sprachdaten. Dadurch ist es zum Beispiel möglich, über jeden Internetanschluss die Dienste einer Cloud-Telefonanlage aus dem Netz in Anspruch zu nehmen.