Nur OnTopic Sound Verzerrung in der Natur (Distortion)

[Plan9]

Mir fällt ein. Verzerrungen durch Resonanzfrequenzen eines Gegenstandes. Durch Bewegungen dieses Gegenstandes können neue Frequenzen entstehen.

 

[C0r€]

- Jeder Gegenstand (Gitarrensaite, Membran, Stab, Kugel, ...) einer Ausdehnung >1 Atom hat mehrere Schwingungsmoden, die angeregt werden können.
- Selbst bei Atomen gibt es inhärente "Moden".
- Kein Gegenstand ist perfekt, selbst Monosilizium hat Störatome, die Nichtlinearitäten (durch Spannungen im Material) verursachen.
- Die Verteilung der Masse von Gegenständen ist nur ein wahrscheinlicher Aufenthalt
- Was bitte ist streng linear in dieser Welt?
- Man kann schon behaupten dass die typischen Verteilungsfunktionen "nichtlinear" sind, wenn man sie nicht mathematisch transformiert
- Beeinflussung von Außen (z.B. Gravitation) siehe Stringtheorie

 

[faltac]

Mir fällt ein. Verzerrungen durch Resonanzfrequenzen eines Gegenstandes. Durch Bewegungen dieses Gegenstandes können neue Frequenzen entstehen.

https://www.youtube.com/watch?v=W3N54q9pu3M

 

[Synth]

Ich glaube, wenn dich eine Schneelawine überrollt oder eine starke Wasserströmung mitnimmt, hat man bestimmt starke Verzerrungen und auch Clipping.

 

[C0r€]

Körperschall https://de.wikipedia.org/wiki/Körperschall longitudinale und transversale Schwingungsausbreitung, materialabhängig.
Auch Rayleighwellen (Oberflächenwellen) fehlen noch, mit anderen Ausbreitungseigenschaften. Und hier ein paar Beispiele für "Schwinger": https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-8348-8657-6_7

Das passiert auch durch deinen Körper, Deine Knochen. Verzerrung, oh Bange.
Transmission, Reflektion, Beugung und Impedanz? Ja natürlich, überall, hin und zurück Körperschall und Luftschall.
Unterschiedliche Temperaturen, andere Ausbreitungsgeschwindigkeit und infolge auch Impedanz.

 

[C0r€]

Ich glaube, wenn dich eine Schneelawine überrollt oder eine starke Wasserströmung mitnimmt, hat man bestimmt starke Verzerrungen und auch Clipping.

Ins Wasser springen ist einfacher und meist auch sicherer.
Alternative wäre Knochen brechen, das ist auch Clipping! Oder mit dem Kopf gegen die Wand kann auch zu Clipping führen.
Oder einen Strohhalm brechen, wobei das für die Umwelt schlecht ist.
Schonender: Fingernägel schneiden ist auch Clipping! Oder Haare, dann aber Mehrere wegen der geringen Amplitude oder ganz nah am Kopf.

 

[einseinsnull]

Es klingt nicht anders wenn ein Ton lauter wird. Es wird nur lauter.

du kennst offenbar weder tiere noch musikinstrumente.

 

[C0r€]

"Knarren", z.B. einer Tür, Stick-Slip Effekt (Haftreibung-Gleitreibung usw.) https://de.wikipedia.org/wiki/Stick-Slip-Effekt durch den nichtlinearen Übergang der Reibungstypen.

 

[einseinsnull]

ihr redet immer noch alle über das erzeugen von geräuschen. der TE redet von verzerrung, das ist eine modulation einer bereits bestehenden schwingung.

 

[C0r€]

du kennst offenbar weder tiere noch musikinstrumente.

Und die Ohren sind lautstärkeabhängig empfindlich https://en.wikipedia.org/wiki/Equal-loudness_contour
Also tiefe frequenzen (z.B. 30 bis 40 Hz) hört man z.B. erst ab einer Mindestamplitude, die größer ist als bei höheren Frequenzen usw.

Also da müsste der Löwe seinen Klang doch lautstärkeabhängig anpassen in Bezug zur Frequenzverteilung, damit es sich gleich und nur lauter anhört.
Was natürlich jeweils von der zuhörenden Person abhängt.
Ich glaube das können Löwen nicht. Und manchmal höhren mehrere Menschen zu, in verschiedenem Abstand zum Löwen (der Abstand geht nichtlinear ein, zudem ist die Dämpfung von Frequenzen auch nichtlinear bezüglich des Abstandes im Medium Luft)
Oder schafft der Löwe einen reinen unverzerrten Sinus auszugeben? Seine Stimmbänder geben das wohl nicht her.

 

[einseinsnull]

Also da müsste der Löwe seinen Klang doch lautstärkeabhängig anpassen in Bezug zur Frequenzverteilung, damit es sich gleich und nur lauter anhört.
Was natürlich jeweils von der zuhörenden Person abhängt.

ich meine etwas anderes.

wenn es bei der erzeugung von stimmen so ist, z.b. in deiner kehle oder in einer flöte, dass bei höherem druck die frequenz steigt, und dass der apparatus insgesamt sogar komplett anders klingt oder aufhört zu klingen wenn der druck "zu hoch" ist, dann ist das auch bei bestehenden geräuschen so.

aus physikalischer sicht ist die welle IN der flöte ja auch bereits ein schallereignis. (zumindesten wenn man zwischendruch auch mal damit aufhört)


oder noch mal anders: "elektrotechnik" und "natur" ist schon kein widerspruch. beides ist physik, und die regeln sind daher ganz ähnlich.

aus einer trompete kommt tröööt heraus. vorne, wo sie die große fresse hat, ist also geräusch. nimmst du jetzt aber einen dämpfer davor, ändern sich amplitude, phase, und leztztlich spektrum plötzlich ganz erheblich.

genau wie sich licht bricht, wenn es vom wasser in die luft übergeht, bricht sich auch schall. was passiert, wenn eine welle gebrochen wird? richtig, phase und amplitude werden moduliert.

das findet überall statt.

auch das schallmauer beispiel von @laux halte ich für valide. tausende von meteoriten dringen jede stunde in die atmosphäre ein und verursachen dort geräusch. und wenn die geschwindigkeit des geräusche verursachenden körpers die schallgeschwindigkeit wieder unterschreitet, dann ändert sich aus der perspektive des beobachters das geräusch ganz erheblich. jedenfalls so lange dieser prozess nicht stundenlang dauert.

 

[C0r€]

ihr redet immer noch alle über das erzeugen von geräuschen. der TE redet von verzerrung, das ist eine modulation einer bereits bestehenden schwingung.

Was ist "bestehend", es gibt Wechselwirkungen der Quelle mit der Umgebung. Z.B. die Membran mit derem Korpus oder der Hand, der Luft in der Umgebung usw.
Ist der Korpus dann "bestehend" oder nicht? Wenn ich die Hand auf den Korpus lege während dieser schwingt ändert sich dessen Körperschall und dessen emittierter Luftschall.

 

[C0r€]

ich meine etwas anderes.

wenn es bei der erzeugung von stimmen so ist, z.b. in deiner kehle oder in einer flöte, dass bei höherem druck die frequenz steigt, und dass der apparatus insgesamt sogar komplett anders klingt oder aufhört zu klingen wenn der druck "zu hoch" ist, dann ist das auch bei bestehenden geräuschen so.

Selbst wenn du etwas anderes meinst, und ich denke du hast damit einfach nur einen anderen Aspekt beleuchtet, widerspricht sich das doch nicht?

Es gibt verschiedenste Abhängigkeiten der physikalischen Größen, die zueinander nichtlinear sind, alles gleichzeitig in (nichtlinearer) Superposition, z.T. mit Rückwirkung.
Also nicht LTI.
Die meisten Systeme sind nichtlinear und zeitvariant. Zeitvariant z.B. wegen Alterung, Hysterese, Ortsveränderung über die Zeit.

Über genügend lange Zeit betrachtet sind alle existierenden Systeme bzw. Objekte bzw. Materie zeitvariant.

 

[VEB Synthesewerk]

du kennst offenbar weder tiere noch musikinstrumente.

 

[einseinsnull]

Selbst wenn du etwas anderes meinst, und ich denke du hast damit einfach nur einen anderen Aspekt beleuchtet, widerspricht sich das doch nicht?

nene, ich wiederspreche dir überhaupt nicht.

 

[VEB Synthesewerk]

@C0r€

Was war eigentlich an meinem Grammophon Beitrag so witzig?

 

[intercorni]

und dann gibt es natürlich noch im zusammenhang mit transducing. geht eine welle von der luft ins wasser über, wird sie auf eine bestimmte art verzerrt.

Ja daran hatte ich auch gedacht, aber das ist ja eher eine Dämpfung. Überbetonungen und Resonanzen gibt es in der Natur, zB in Höhlen durch Echos usw.

 

[OdoSendaidokai]

Wow ihr seid klasse! Da sind schon echt viele tolle Ideen, Gedanken und Artikel zusammen gekommen. Vielleicht ist es ja wirklich sehr wichtig, dass man festlegt, ab wann ein Signal verzerrt wird oder verzerrt werden kann?

Die Diskussion mit der Trompete ging so ungefähr in die Richtung in die ich angedacht habe und hat mein Bild noch etwas konkretisiert.
Zum einen ist es natürlich möglich eine Trompete so laut zu blasen (überblasen?) dass der Sound sich massiv verändert. Aber - und vielleicht habe ich da einen Gedankenfehler - geht meine ursprüngliche Frage in die Richtung: Würde man einen "sauberen" Trompetenton extrem sauber verstärken, würde die Natur oder irgendwas in der Natur es verzerren, so dass es verzerrt an das Ohr dringt?
Oder ist diese Denke schon falsch?

Meine ersten Gedanken bei diesem Thema waren sowas wie Donner bei Gewitter, oder Vulkanausbrüche, ob deren Sounds auch verzerrt sein können bevor wir sie hören?

Und dann war da noch dieser verlinkte Artikel

Maximale Lautstärke und Tonhöhe • Igor Ivanov • Wissenschaftlich beliebte Aufgaben zu den "Elementen" • Physik

Schätzen Sie die maximale Lautstärke und maximale Frequenz der Schallwelle, die sich unter normalen Bedingungen in Luft und Wasser ausbreiten kann. Beschreibe allgemein, was passiert, wenn du versuchst, Töne oberhalb dieser Grenzen zu strahlen.

de.sciencenetnews.com

Ich habe im Laufe der Zeit ein paar Daten zu Lautstärken zusammengesammelt, die aus - subjektiv betrachtet - seriösen Quellen(die ich natürlich auch nicht extra notiert hatte) stammen, die sich mit dem Artikel beissen. Ich packe die mal hier rein und das wäre eventuell auch nochmal Stoff für einen weiteren Thread

• 10 dB Normale Atmung
• 20 dB Blätterrauschen, Flüstern
• 50 dB eine normale Unterhaltung in ruhiger Umgebung
• 70 dB ein Rasenmäher, Staubsauger
• 90 dB Straßenverkehr auf stark befahrenen Straßen
• 100 dB eine Motorsäge. Spätestens ab dieser Größenordnung kann eine Dauerbelastung schädlich sein
• 130 dB neben einem startenden Düsenjet stehend. Schon ein einmaliges Schallereignis von 120 dB kann das Gehör dauerhaft schädigen.
• 174 dB ein Pottwal an Land
• 180 dB Explosion des indonesischen Vulkans Krakatau 1883 mit der Wucht von zirka 100.000 Hiroshima Atombomben oder 2.000 Megatonnen TNT. Wobei die Lautstärke erst 160 km weiter gemessen wurde
• 182 dB Rekord des lautesten Lautsprechers
• 198 dB tödlich für den Menschen
• 200 dB Knallkrebs/Pistolenkrebs an Land (Shrimpolumineszenz/Sonolumineszenz "Blitze")
• 204 dB Start einer Saturn V Rakete von 1968
• 235 dB Erdbeben der Stärke 5 auf der Richterskala im Erdbebenzentrum
• 310 dB Tunguska-Meteor am 30. Juni 1908 in Sibirien
• 320 dB Tambora-Explosion (Vulkanausbruch 1815 in Indonesien)

Auf jeden Fall finde ich die Diskussion sehr erhellend und sie öffnet zusätzliche Perspektiven zu diesem Thema. Daher schon jetzt vielen Dank dafür

 

[haesslich]

Wo kommt denn das 198 dB tödlich für Menschen her? Und was ist dabei die Todesursache?
Denn - ich habe selber vor 3 Jahren zu dem Thema recherchiert und einen Vortrag gehalten - es ist gar nicht so offensichtlich, woran ein Mensch auf Grund einer großen Lautstärke stirbt.

Im Ersten Weltkrieg dachte man, die traumatisierten Soldaten, hätten durch das Artilleriefeuer ein Schädel-Hirn-Trauma erlitten, das man Shellshock ("Shell" = Granate) nannte. Heute weiß man, dass der Zustand gar keine physiologische Ursache hat, sondern eine psychologische: Post Traumatischen Stress.
Andererseits ist beim Start der Saturn V, wenn man die 204dB direkt von der Startrampe nimmt, sicherlich der Abgasstrahl des Raketentriebwerks der tödliche Faktor, und nicht die Lautstärke.

Die Vermutlich offensichtlichste Todesursache durch Lautstärke ist vermutlich der Lungenkollaps:
Lautstärke ist ja Druckunterschied. Und wir wissen, dass eine schnelle, starke Änderung des Drucks unsere Lungen beschädigen kann. Sicherlich ist das auch bei einer gewissen Lautstärke der Fall, aber die anderen Limitierenden Faktoren wären dann Frequenz (die sollte dafür sicherlich nicht zu hoch sein: Die Strecke der Druckänderung - also die Wellenlänge des Tons, sollte nicht sehr viel Kleiner als die Lungenbläschen sein, vermute ich). Vielleicht aber auch nicht zu tief (Bei der Wellenlänge eines Erdbebens gibt's sicherlich keine signifikante Änderung des Drucks innerhalb der Lunge in einer angemessenen Zeit).

Aber tatsächlich können schon viel niedrigere Lautstärken dauerhaft tödlich sein. Z. B. wenn durch konstanten oder regelmässigen Lärm ein Schlafentzug erzwungen wird. Aus dauerhaftem Schlafentzug folgen Herzprobleme, die - theoretisch zumindest - chronifizieren und zum Tode führen können.

Kennt jemand den Tim & Struppi Band "Der Fall Bienlein"? Da gibt's auch eine Schallkanone.

 

[einseinsnull]

Ja daran hatte ich auch gedacht, aber das ist ja eher eine Dämpfung. Überbetonungen und Resonanzen gibt es in der Natur, zB in Höhlen durch Echos usw.

beim thema absorbtion war ich mir erst nicht sicher, ob das überhaupt dazuzählt, bis ich mich an die sache mit dem wasserdampf in der luft erinnert habe. ich glaube ein kleines bischen nonlinearität bei der absorbtion ist immer irgendwie vorhanden, nur dass man das doch eher mit einem freqeunzfilter verglichen würde als mit "distortion".

 

[einseinsnull]

Aber - und vielleicht habe ich da einen Gedankenfehler - geht meine ursprüngliche Frage in die Richtung: Würde man einen "sauberen" Trompetenton extrem sauber verstärken, würde die Natur oder irgendwas in der Natur es verzerren, so dass es verzerrt an das Ohr dringt?
Oder ist diese Denke schon falsch?

wir können es noch mal von anfang her denken und aussprechen, was verzerrung im schaltkreis oder in der digitalen abstraktion bedeutet: (1.) eine veränderung der amplitude je nach amplitude.

in der natur ist dann die intermodulation, also die modulation durch ein anderes schallereignis - oder die bewegung des zuhörers oder der quelle - das erste, was einem dazu einfallen könnte.

oder, wenn man das (2.) auch erlauben will, der phase, also eine modulation der amplitude über die zeit, zyklisch oder auch nicht. dann sind wir beim thema hysterese, was einem in der phyhsik ja öfter begegnet als man denken sollte.

sofern man allerdings davon ausgeht, dass "verzerrung" (3.) bereits teil des prozesses ist, bei dem das schallereignis entsteht, dann war auch die sache mit dem fingernagel an der schwingenden saite ein valides beispiel.

 

[Area88]

freqeunzfilter

Wenn ich das Frollein Google aussprechen lasse..

Anhang anzeigen Frecke Uns Filter.wav

...hör' ich da immer 'nen Imperativ: "Frecke uns Filter!"

 

[einseinsnull]

ja, das ist weil es klein geschrieben ist.

 

[Scenturio]

• 198 dB tödlich für den Menschen
• 200 dB Knallkrebs/Pistolenkrebs an Land (Shrimpolumineszenz/Sonolumineszenz "Blitze")
• 204 dB Start einer Saturn V Rakete von 1968
• 235 dB Erdbeben der Stärke 5 auf der Richterskala im Erdbebenzentrum
• 310 dB Tunguska-Meteor am 30. Juni 1908 in Sibirien
• 320 dB Tambora-Explosion (Vulkanausbruch 1815 in Indonesien)

wie passt das zusammen? Oder hab ich was verpasst, und das ist nicht beides in dB SPL?

 

[Summa]

Mir fällt ein. Verzerrungen durch Resonanzfrequenzen eines Gegenstandes. Durch Bewegungen dieses Gegenstandes können neue Frequenzen entstehen.

Irgendwann kommt so ein Resonanzkörper auch in die Stättigung und dann hat man die Verzerrung.

 

[OdoSendaidokai]

Anhang anzeigen 151236


wie passt das zusammen? Oder hab ich was verpasst, und das ist nicht beides in dB SPL?

Deshalb schrieb ich ja, dass sich das beisst und das es eventuell ein neues Thema für einen neuen Thread ist.

 

[Feinstrom]

Wo kommt denn das 198 dB tödlich für Menschen her? Und was ist dabei die Todesursache?

Kennst du den Film "The Shout"? Sehr empfehlenswert.

Ich war allerdings eher bei den 174 dB hängengeblieben, die offenbar ein Pottwal an Land von sich gibt.
Wie macht er das? Aus größerer Höhe irgendwo drauffallen?
Ich sehe schon den Film "Whalenado"...
Sollte allerdings tatsächlich mal jemand bei einem gestrandeten Pottwal die Lautstärke seiner (vermutlich Todes-) Schreie gemessen haben, ziehe ich meinen Witz zurück und spreche dem Wal mein Mitgefühl aus.

Schöne Grüße
Bert

 

[Tonerzeuger]

Eine tolle Sammlung von Fakten und Ideen hier- echt inspirierend! Ich habe Mal gelesen, dass das menschliche Gehör bei Pegeln über 110 dB selbst (nichtlineare) Verzerrungen erzeugt. Das heißt nicht, dass es sinnlos ist, klirrarme Lautsprecher für hohe Pegel zu bauen, wenn diese weit genug vom Hörer entfernt sind. Aber bei den krassen Pegeln in manchen Clubs oder Konzerten- naja

 

[swissdoc]

Nochmal: Siehe Link

Interessanter Text. Nur ist die AI, die ihn übersetzt hat, mit dem falschen Fuss aufgestanden, dieser Satz gefällt mir am besten:
Die Frequenz der Welle begrenzt die Diskretion der Substanz.

Stilvoll aber auch das:
Eine der Schlüsseleigenschaften von Klang (im Gegensatz zu vielen anderen, komplexeren Wellen) ist, dass seine Geschwindigkeit nahezu unabhängig von der Frequenz ist.

Gemeint ist, dass die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Schall in Luft unabhängig von der Frequenz, es also keine Dispersion gibt.

Wenn man also unter den beschriebenen 195 dB bleibt, wird es zu keiner Verzerrung in der Schallausbreitung kommen.

Mit speziellen Tricks kann man das mit der Dispersion aber umgehen und bekommt dann auch akustische Solitonen hin:

Der Klang der Solitonwelle

Jeder hat Wünsche. Ein Wunsch von Kommunikationsingenieuren ist, daß komplexe Lichtsignale durch Glasfaser-Kabel wandern, ohne dabei Energie zu verlieren.…

www.spektrum.de

 

[swissdoc]

Was war eigentlich an meinem Grammophon Beitrag so witzig?

Ein Grammophon ist meines Erachtens nach kein gutes Beispiel für ein linear arbeitendes System. Ob man deswege in Gelächter ausbrechen muss, sei dahingestellt.