HC7 Akoestiek geluid 2.pptx

# Basisprincipes van geluid en toonhoogte Dit onderwerp verkent de fundamentele principes van geluid, de subjectieve waarneming van toonhoogte, en de rol van het gehoororgaan, inclusief concepten als octaaf en de logaritmische schaal. ## 1. Geluid en frequentie ### 1.1 Fysische definitie van frequentie * **Frequentie (f)** wordt gedefinieerd als het aantal cycli dat een geluidsgolf per seconde aflegt. * De eenheid van frequentie is **hertz (Hz)**. ### 1.2 Subjectieve waarneming van toonhoogte * **Toonhoogte** is de subjectieve waarneming van hoe hoog of laag een geluid klinkt. * Het menselijk gehoor kan tonen waarnemen binnen een bereik van ongeveer $20 \text{ Hz}$ tot $20,000 \text{ Hz}$. * Lage tonen hebben een lage frequentie en worden meer *gevoeld* dan gehoord. Hogere tonen worden als luider ervaren. ### 1.3 Het gehoororgaan en frequentieperceptie * Het slakkenhuis in het binnenoor bevat specifieke gebieden die verschillende toonhoogtes registreren. * De gevoeligheid van het gehoor varieert met de frequentie. Voor lage tonen is meer intensiteit nodig om ze even luid waar te nemen als hoge tonen. ## 2. Octaaf en logaritmische schalen ### 2.1 Het concept van een octaaf * Een **octaaf** is het verschil tussen twee tonen waarbij de frequentie van de ene toon het dubbele is van de andere. * Bijvoorbeeld, het verschil tussen $100 \text{ Hz}$ en $200 \text{ Hz}$ is één octaaf. Evenzo is het verschil tussen $2000 \text{ Hz}$ en $4000 \text{ Hz}$ één octaaf. * Ondanks een verdubbeling van de frequentie, wordt dit niet subjectief als een dubbel zo grote afstand ervaren. ### 2.2 Berekenen van het aantal octaven Het aantal octaven tussen twee frequenties ($f_1$ en $f_2$) kan worden berekend met behulp van de logaritme met grondtal 2: $$ \text{Aantal octaven} = \log_2 \left( \frac{f_2}{f_1} \right) $$ Als $\log_2$ niet direct beschikbaar is op een rekenmachine, kan dit worden omgerekend met behulp van de natuurlijke logaritme of logaritme met grondtal 10: $$ \text{Aantal octaven} = \frac{\log \left( \frac{f_2}{f_1} \right)}{\log(2)} $$ Of met $\log_{10}$: $$ \text{Aantal octaven} = \frac{\log_{10} \left( \frac{f_2}{f_1} \right)}{0.301} $$ * **Voorbeeld:** Om het aantal octaven tussen $100 \text{ Hz}$ en $800 \text{ Hz}$ te berekenen: $800 \text{ Hz} / 100 \text{ Hz} = 8$. $\log_2(8) = 3$. Dus, $800 \text{ Hz}$ ligt 3 octaven boven $100 \text{ Hz}$. Alternatief: $\frac{\log_{10}(8)}{0.301} \approx \frac{0.903}{0.301} \approx 3$. ## 3. De Mel-schaal voor toonhoogte ### 3.1 Subjectieve toonhoogteschaal * De **Mel-schaal** is een subjectieve schaal voor toonhoogte die afwijkt van de lineaire frequentieschaal. * Het referentiepunt is $1000 \text{ mel}$ dat overeenkomt met $1000 \text{ Hz}$ bij $40 \text{ dB}$ SPL (Sound Pressure Level). ### 3.2 Mel-waarden en octaafverschuivingen * **Boven $1000 \text{ Hz}$:** Een octaaf (frequentie verdubbeling) komt overeen met ongeveer $500 \text{ mel}$. * **Onder $1000 \text{ Hz}$:** Een octaaf komt overeen met minder dan $500 \text{ mel}$. * De Mel-schaal is niet strikt lineair met betrekking tot frequentieverhoudingen zoals octaven dat zijn. ### 3.3 Invloed van intensiteit op toonhoogteperceptie De waarneming van toonhoogte op de Mel-schaal wordt beïnvloed door de intensiteit (luidheid) van het geluid: * **Onder $1000 \text{ Hz}$:** De toonhoogte *daalt* bij een stijgende intensiteit. * **Boven $1000 \text{ Hz}$:** De toonhoogte *stijgt* bij een stijgende intensiteit. ## 4. Luidheid: Fysische en gevoelsmatige aspecten ### 4.1 Fysische meting van luidheid * **Geluidsdruk (p):** De drukvariatie in het medium veroorzaakt door de geluidsgolf. * **Intensiteit (I):** De hoeveelheid energie die per tijdseenheid door een oppervlakte-eenheid stroomt, gerelateerd aan de druk. ### 4.2 Gevoelsmatige waarneming van luidheid * **Geluidsdrukniveau ($L_p$) en Geluidsintensiteitsniveau ($L_I$):** Deze meten de luidheid op een logaritmische schaal, uitgedrukt in decibel (dB). ### 4.3 Pijngrens * De pijngrens voor geluid ligt rond de $140 \text{ dB}$ SPL. ## 5. Decibel (dB) als eenheid voor geluid ### 5.1 Basisprincipes van de decibel * De **bel** is oorspronkelijk een eenheid die de verhouding van trillingsenergie weergeeft ten opzichte van een referentiewaarde. * De **decibel (dB)**, één tiende van een bel, is de meest gebruikte eenheid voor het uitdrukken van geluidsniveaus. Het wordt gebruikt voor zowel geluidsintensiteitsniveau als geluidsdrukniveau. ### 5.2 Geluidsintensiteitsniveau ($L_I$) * De formule voor geluidsintensiteitsniveau is: $$ L_I = 10 \cdot \log_{10} \left( \frac{I_2}{I_1} \right) $$ waarbij $I_1$ de referentie-intensiteit is en $I_2$ de gemeten intensiteit. * Een toename van $10 \times$ in trillingsenergie ($I_2/I_1 = 10$) resulteert in een stijging van $10 \text{ dB}$. ### 5.3 Geluidsdrukniveau ($L_p$) * De formule voor geluidsdrukniveau is: $$ L_p = 20 \cdot \log_{10} \left( \frac{p_2}{p_1} \right) $$ waarbij $p_1$ de referentiedruk is en $p_2$ de gemeten geluidsdruk. * Een verdubbeling van de geluidsdruk ($p_2/p_1 = 2$) resulteert in een stijging van $6 \text{ dB}$. * Een verdubbeling van de geluidsintensiteit ($I_2/I_1 = 2$) resulteert in een stijging van $3 \text{ dB}$. * **Belangrijk:** Veranderingen in geluidsdruk hebben een groter effect op de waargenomen luidheid dan gelijke veranderingen in intensiteit. ### 5.4 Relatie tussen decibelverschillen en intensiteits/drukverhoudingen * Een verschil van $1 \text{ dB}$ komt overeen met een intensiteitsverhouding van ongeveer $1.26$ ($10^{1/10}$) en een drukverhouding van ongeveer $1.12$ ($10^{1/20}$). ## 6. Verschillende decibel-schalen ### 6.1 dB SPL (Sound Pressure Level) * **Definitie:** Een absolute maat voor geluidsdruk, onafhankelijk van de frequentie. * **Referentiedruk:** De referentiedruk ($p_{ref}$) is $20 \text{ µPa}$ (micro Pascal), wat overeenkomt met het gemiddelde gehoordrempel op $1000 \text{ Hz}$. * **Formule:** $L_p = 20 \cdot \log_{10} \left( \frac{p_{rms}}{20 \text{ µPa}} \right)$. * **Gehoordrempel:** $0 \text{ dB SPL}$ betekent dat het geluid net hoorbaar is voor een gemiddeld persoon. * **Pijngrens:** Ongeveer $140 \text{ dB SPL}$. ### 6.2 dB HL (Hearing Level) * **Definitie:** Een "fysiologische" of relatieve decibelschaal die de gehoordrempel van een gemiddeld persoon als referentie gebruikt. Het geeft aan hoeveel decibel boven de normale gehoordrempel een geluid wordt aangeboden. * **Referentie:** De normale gehoordrempel, die varieert per frequentie. * **Formule:** $\text{HL} = \text{Aangeboden SPL} - \text{Normale gehoordrempel (SPL op die frequentie)}$. * **Toepassing:** Wordt gebruikt in toonaudiogrammen om gehoorverlies te meten. $0 \text{ dB HL}$ vertegenwoordigt de normale gehoordrempel. Waarden onder de $0 \text{ dB HL}$ lijn op een audiogram duiden op gehoorverlies. ### 6.3 dB SL (Sensation Level) * **Definitie:** Geeft aan hoeveel decibel een geluid boven de *specifieke* gehoordrempel van een individu ligt. Deze schaal houdt rekening met zowel de normale gehoordrempel als het individuele gehoorverlies. * **Referentie:** De specifieke gehoordrempel van de persoon op een bepaalde frequentie. * **Formule:** $\text{SL} = \text{Aangeboden SPL} - \text{Normale gehoordrempel (SPL)} - \text{Specifiek gehoorverlies (in dB HL)}$. * **Toepassing:** Wordt gebruikt om de perceptie van luidheid bij personen met gehoorverlies te beschrijven. ## 7. Subjectieve luidheidsschalen: Foon en Soon ### 7.1 De Foon-schaal * **Definitie:** Een isofoon verbindt punten van geluidsdrukniveaus (dB SPL) en frequenties die door de gemiddelde persoon als **even luid** worden ervaren. * **Referentiepunt:** $40 \text{ foon}$ is gedefinieerd als $40 \text{ dB SPL}$ op $1000 \text{ Hz}$. * **Toepassing:** Helpt bij het vergelijken van de waargenomen luidheid tussen tonen van verschillende frequenties. Isofonen gelden primair voor zuivere tonen. * **Voorbeeld:** Een geluid van $60 \text{ dB SPL}$ op $100 \text{ Hz}$ kan dezelfde luidheid ervaren worden als een geluid van $50 \text{ dB SPL}$ op $1000 \text{ Hz}$ (beide op dezelfde isofoon, bv. $50 \text{ foon}$). ### 7.2 De Soon-schaal * **Definitie:** Een subjectieve schaal die de waargenomen luidheid op een logaritmische manier beschrijft, waarbij verdubbeling van de waargenomen luidheid overeenkomt met een verdubbeling van het aantal soons. * **Referentiepunt:** $1 \text{ soon}$ is gedefinieerd als $40 \text{ dB SPL}$ op $1000 \text{ Hz}$. * **Relatie:** $2 \text{ soons}$ klinken dubbel zo luid als $1 \text{ soon}$. $0.5 \text{ soons}$ klinkt half zo luid als $1 \text{ soon}$. * **Toepassing:** Wordt gebruikt voor het vergelijken van de subjectieve luidheid van zuivere tonen. ## 8. Klank, toon en ruis ### 8.1 Zuivere toon * Een **zuivere toon** bestaat uit één enkele frequentie. * Wordt weergegeven als een sinusvormige golf in een oscillogram (amplitude vs. tijd). ### 8.2 Klank * Een **klank** is samengesteld uit meerdere tonen: een grondtoon (fundamentele frequentie) en meerdere boventonen (harmonischen). * De relatieve amplitudes van de boventonen bepalen de **klankkleur** van de klank, wat de specifieke "smaak" van een instrument of stem geeft. * Klanken zijn periodieke signalen, maar hun golfvorm is niet sinusvormig. * Wordt gerepresenteerd door een spectrum (amplitude vs. frequentie), met een duidelijke grondtoon en discrete pieken voor de boventonen. ### 8.3 Ruis * **Ruis** is geluid met een wisselende amplitude in de tijd, vaak met een chaotisch karakter. * Het bevat een breed scala aan frequenties die door elkaar lopen, wat resulteert in een **continu spectrum** zonder discrete pieken. * Voorbeelden zijn de 'f' of 's' klanken in spraak, of geluid door turbulente luchtstroom. ## 9. Geluidsgolven samenstellen ### 9.1 Principe van superpositie * Wanneer geluidsgolven (tonen) samenkomen, telt hun geluidsdruk zich op volgens het principe van superpositie. ### 9.2 Samenstellen van gelijke frequenties * Bij gelijke frequenties hangt het resultaat af van het **faseverschil** ($\Delta\phi$): * **In fase ($\Delta\phi = 0^\circ$):** De drukken tellen op. $p_{t,rms} = p_1 + p_2$. Dit resulteert in een hogere totale druk en dus een hoger geluidsdrukniveau. * **In tegenfase ($\Delta\phi = 180^\circ$):** De drukken trekken elkaar af. $p_{t,rms} = |p_1 - p_2|$. Als de drukken gelijk zijn, resulteert dit in stilte (constructieve interferentie). * **In kwadratuur ($\Delta\phi = 90^\circ$):** $p_{t,rms} = \sqrt{p_1^2 + p_2^2}$. ### 9.3 Samenstellen van verschillende frequenties * Bij verschillende frequenties telt de geluidsdruk als volgt op: $$ p_{t,rms} = \sqrt{p_1^2 + p_2^2} $$ Hierbij is $p_1$ en $p_2$ de RMS (Root Mean Square) druk van de respectievelijke tonen. * **Belangrijke observatie:** Wanneer verschillende frequenties worden gecombineerd, wordt het totale geluidsdrukniveau voornamelijk bepaald door de luidste toon. ### 9.4 Berekening van het totale geluidsdrukniveau Het omzetten van geluidsdrukniveaus (Lp in dB SPL) naar geluidsdruk (p in Pascal) is een eerste stap: $$ p = p_{ref} \cdot 10^{\frac{L_p}{20}} $$ waar $p_{ref} = 20 \text{ µPa}$ ($20 \times 10^{-6} \text{ Pa}$). Vervolgens worden de geluidsdrukken gecombineerd volgens de bovenstaande formules, en wordt de resulterende totale geluidsdruk terug omgezet naar een geluidsdrukniveau: $$ L_{t} = 20 \cdot \log_{10} \left( \frac{p_{t,rms}}{p_{ref}} \right) $$ ## 10. Spectrale dichtheid en ruis ### 10.1 Spectrale dichtheid ($N_0$) * **Definitie:** De spectrale dichtheid geeft de verdeling van energie of vermogen over de frequentieband van een geluid, met name ruis. Het is de verhouding van vermogen tot bandbreedte. * **Eenheid:** Meestal uitgedrukt in Watts per Hertz ($\text{W/Hz}$), of in dB SPL per Hz. * **Formule in decibel:** $$ N_0 (\text{dB SPL}) = \Delta P (\text{dB SPL}) - 10 \cdot \log_{10} \left( \frac{\Delta f}{\Delta f_{ref}} \right) $$ waarbij $\Delta P$ het vermogen (of geluidsdrukniveau) is, en $\Delta f$ de bandbreedte van de ruis. $\Delta f_{ref}$ is een referentiebandbreedte, meestal $1 \text{ Hz}$. ### 10.2 Bandbreedte en luidheid * Bij gelijke totale energie (vermogen) zal ruis met een **smallere bandbreedte** als luider worden waargenomen dan ruis met een bredere bandbreedte, omdat de energie geconcentreerder is op minder frequenties. ### 10.3 Voorbeeld van spectrale dichtheid * Ruis met een vermogen van $80 \text{ dB SPL}$ en een bandbreedte van $100 \text{ Hz}$ tot $2000 \text{ Hz}$ ($\Delta f = 1900 \text{ Hz}$) heeft een spectrale dichtheid van ongeveer $47.21 \text{ dB SPL}$. * Als de bandbreedte wordt verkleind naar $100 \text{ Hz}$ tot $1000 \text{ Hz}$ ($\Delta f = 900 \text{ Hz}$), terwijl het vermogen gelijk blijft, stijgt de spectrale dichtheid naar ongeveer $50.46 \text{ dB SPL}$. ## 11. Onderscheiden van tonen na elkaar ### 11.1 Absoluut verschil (JND - Just Noticeable Difference) * De **absolute differentiële drempel** (Just Noticeable Difference, JND) is het kleinste waarneembare verschil in frequentie tussen twee opeenvolgende tonen. * **Factoren die JND beïnvloeden:** * **Frequentie:** Bij lagere frequenties (< $500 \text{ Hz}$) is de JND relatief constant (een klein absoluut verschil volstaat). Bij hogere frequenties (> $500 \text{ Hz}$) moet het absolute verschil groter zijn om hoorbaar te zijn. Vanaf circa $8000 \text{ Hz}$ neemt de benodigde verschil sterk toe. * **Intensiteit (Luidheid):** Bij hogere intensiteiten (bv. $60 \text{ dB SL}$) is een kleiner frequentieverschil nodig om de tonen te onderscheiden dan bij lagere intensiteiten (bv. $10 \text{ dB SL}$). Een hogere luidheid maakt het makkelijker om kleine verschillen te detecteren. ### 11.2 Relatief verschil (Weberfractie) * De **relatieve differentiële drempel**, ook wel de **weberfractie** genoemd, drukt het frequentieverschil uit als fractie van de oorspronkelijke toonfrequentie: $\Delta f / f_2$. * **Factoren die de weberfractie beïnvloeden:** * **Frequentie:** * Onder $500 \text{ Hz}$: De weberfractie daalt naarmate de frequentie stijgt, omdat de absolute differentiële drempel kleiner wordt ten opzichte van de stijgende toonfrequentie. * Tussen $500 \text{ Hz}$ en $8000 \text{ Hz}$: De weberfractie is relatief constant (ongeveer $0.003$). * Boven $8000 \text{ Hz}$: De weberfractie stijgt weer. * **Intensiteit (Luidheid):** Bij hogere intensiteiten is de weberfractie lager (minder relatief verschil nodig). Bij lagere intensiteiten is de weberfractie hoger (groter relatief verschil nodig). > **Tip:** De grafieken voor JND (absoluut en relatief) zijn belangrijk voor het examen. Begrijp hoe luidheid en toonhoogte de waargenomen verschillen beïnvloeden. --- # Luidheid en decibelschalen Dit deel verkent de concepten van luidheid, zowel fysisch als gevoelsmatig, en de verschillende decibelschalen die gebruikt worden om geluidsniveaus te kwantificeren. ## 2. Frequentie en toonhoogte Frequentie ($f$) is een fysische eigenschap van geluid, gemeten in Hertz (Hz), die aangeeft hoe vaak een cyclische golf per seconde wordt doorlopen. De menselijke gehoor range loopt van ongeveer $20\text{ Hz}$ tot $20.000\text{ Hz}$. * **Toonhoogte** is de subjectieve waarneming van frequentie. Lage tonen hebben een lage frequentie en worden meer gevoeld dan gehoord. Hoge tonen worden als luider ervaren. * Een **octaaf** vertegenwoordigt een verdubbeling van de frequentie. Bijvoorbeeld, de afstand tussen $100\text{ Hz}$ en $200\text{ Hz}$ is één octaaf, net als de afstand tussen $2000\text{ Hz}$ en $4000\text{ Hz}$. * Het aantal octaven tussen twee frequenties kan berekend worden met de formule: $$ \text{aantal octaaf} = \frac{\log(f_2/f_1)}{\log(2)} $$ Of, met een rekenmachine zonder $\log_2$ functie: $$ \text{aantal octaaf} = \frac{\log(f_2/f_1)}{0,301} $$ ### 2.1 Subjectieve toonhoogteschalen (Mel) De mel-schaal is een subjectieve schaal voor toonhoogte. Deze schaal wijkt af van de lineaire frequentieschaal, vooral bij frequenties onder en boven $1000\text{ Hz}$. * Bij $40\text{ dB SPL}$ en $1000\text{ Hz}$ geldt $1000\text{ mel}$. * Boven $1000\text{ Hz}$ wordt één octaaf (frequentieverdubbeling) ongeveer ervaren als een stijging van $500\text{ mel}$. * Onder $1000\text{ Hz}$ wordt één octaaf ervaren als minder dan $500\text{ mel}$. * De waarneming van toonhoogte is afhankelijk van de intensiteit: * Onder $1000\text{ Hz}$: toonhoogte daalt bij stijgende intensiteit. * Boven $1000\text{ Hz}$: toonhoogte stijgt bij stijgende intensiteit. > **Tip:** De mel-schaal is nuttig om te begrijpen hoe mensen toonhoogtes subjectief waarnemen, wat afwijkt van pure fysische metingen. ## 3. Luidheid Luidheid heeft zowel een fysische als een gevoelsmatige component. * **Fysisch:** Luidheid is gerelateerd aan geluidsdruk en geluidsintensiteit. * **Gevoelsmatig:** Luidheid is de subjectieve waarneming van de intensiteit van een geluid. De pijngrens van het gehoor ligt rond de $140\text{ dB}$. ### 3.1 Decibel (dB) Het decibel is een logaritmische eenheid die wordt gebruikt om de verhouding van geluidsenergie ten opzichte van een referentiewaarde uit te drukken. De basiseenheid is de Bel, maar het decibel ($1/10$ van een Bel) is gebruikelijker. * **Geluidsintensiteitsniveau ($L_I$)**: Gebaseerd op intensiteit ($I$). $$ L_I = 10 \cdot \log_{10}\left(\frac{I_2}{I_1}\right) $$ Hierbij is $I_1$ de referentie-intensiteit. Een verdubbeling van de intensiteit resulteert in een stijging van $3\text{ dB}$. * **Geluidsdrukniveau ($L_p$)**: Gebaseerd op geluidsdruk ($p$). $$ L_p = 20 \cdot \log_{10}\left(\frac{p_2}{p_1}\right) $$ Hierbij is $p_1$ de referentiedruk. Een verdubbeling van de geluidsdruk resulteert in een stijging van $6\text{ dB}$. > **Tip:** Een verandering in geluidsdruk heeft een groter effect op de waargenomen luidheid dan een gelijke verandering in intensiteit. * Een verschil van $1\text{ dB}$ komt overeen met een intensiteitsverhouding van ongeveer $1,26$ ($10^{1/10}$) en een geluidsdrukverhouding van ongeveer $1,12$ ($10^{1/20}$). ### 3.2 Geluidsschalen Er zijn verschillende decibelschalen, afhankelijk van de referentiewaarde en het doel: * **dB SPL (Sound Pressure Level)**: * Meet het geluidsdrukniveau ten opzichte van een fysische referentiedruk van $20 \times 10^{-6}\text{ Pa}$ (of $20\text{ µPa}$). * Dit is een absolute meting die onafhankelijk is van de frequentie. * De gehoordrempel voor een normaal horend persoon ligt rond $0\text{ dB SPL}$ (bij $1000\text{ Hz}$). * De pijngrens ligt bij $140\text{ dB SPL}$. * **dB HL (Hearing Level)**: * Meet het gehoorniveau ten opzichte van de normale gehoordrempel, die afhankelijk is van de frequentie. * Dit is een "fysiologische" of "relatieve" decibel. * De formule is: $$ \text{dB HL} = \text{aangeboden SPL} - \text{normale drempel (SPL)} $$ * Een belangrijke toepassing is de toonaudiometrie, waarbij $0\text{ dB HL}$ de referentie is voor normaal gehoor. Afwijkingen naar beneden (hogere dB HL waarden) duiden op gehoorverlies. > **Tip:** Het toonaudiogram gebruikt de dB HL schaal om gehoorverlies per frequentie weer te geven. De blauwe lijn in een standaard audiogram vertegenwoordigt $0\text{ dB HL}$ voor normaal horende personen. * **dB SL (Sensation Level)**: * Meet het sensatieniveau ten opzichte van de *specifieke* gehoordrempel van een persoon bij een bepaalde frequentie. * De formule is: $$ \text{dB SL} = \text{aangeboden SPL} - \text{specifieke drempel (SPL)} $$ Of, indien de specifieke drempel is omgezet naar HL en de normale drempel bekend is: $$ \text{dB SL} = \text{dB HL} - \text{gehoorverlies (dB)} $$ (Hierbij is 'gehoorverlies (dB)' het verschil tussen de normale drempel en de specifieke drempel van de persoon). > **Tip:** SL wordt gebruikt om aan te geven hoe ver een aangeboden geluid boven de drempel van een specifieke patiënt ligt, wat nuttig is bij het instellen van hoortoestellen. ### 3.3 Foon- en Soon-schalen Deze schalen zijn bedoeld om de subjectieve waarneming van luidheid te beschrijven. * **Foon-schaal**: * Meet de subjectieve luidheid van geluiden op basis van vergelijking met een referentietoon van $1000\text{ Hz}$. * Een isofoon verbindt alle punten (frequentie en SPL) die door de gemiddelde luisteraar als even luid worden ervaren. * Een niveau van $40\text{ foon}$ is bijvoorbeeld equivalent aan $40\text{ dB SPL}$ bij $1000\text{ Hz}$. * De foonschaal geldt voornamelijk voor zuivere tonen. > **Tip:** Isofonen helpen te visualiseren hoe de waargenomen luidheid varieert met frequentie, zelfs bij gelijke SPL-waarden. De normale gehoordrempel wordt ruwweg rond de $3\text{ foon}$ geplaatst. * **Soon-schaal**: * Meet de subjectieve waarneming van luidheid waarbij verdubbeling van de soon-waarde wordt ervaren als dubbel zo luid. * De referentie is $1\text{ soon}$, wat overeenkomt met $40\text{ dB SPL}$ bij $1000\text{ Hz}$. * Deze schaal geldt ook primair voor zuivere tonen. ## 4. Geluid, Klank en Ruis * **Toon**: Een geluid met één enkele frequentie en één luidheidsniveau. Dit is een zuiver sinusvormig signaal. * **Klank**: Een complex geluid dat bestaat uit meerdere frequenties (grondtoon en boventonen). De klankkleur wordt bepaald door de relatieve amplitudes van deze boventonen. Een klank is een periodiek, maar niet-sinusvormig signaal. * **Ruis**: Geluid met een chaotisch karakter en wisselende amplitude in de tijd. Ruis bevat doorgaans alle frequenties binnen een bepaald spectrum (continu spectrum) en is niet periodiek. ### 4.1 Totale geluidsdruk bij samengestelde geluidsgolven Wanneer geluidsgolven (tonen of ruis) worden samengesteld, kan de totale geluidsdruk worden berekend. * **Geluidsgolven met dezelfde frequentie**: De totale RMS-druk ($p_{t, \text{rms}}$) hangt af van het faseverschil ($\Delta\phi$) tussen de golven. * In fase ($\Delta\phi = 0$): $p_{t, \text{rms}} = p_{1, \text{rms}} + p_{2, \text{rms}}$ * In tegenfase ($\Delta\phi = \pi$): $p_{t, \text{rms}} = |p_{1, \text{rms}} - p_{2, \text{rms}}|$. Als $p_{1, \text{rms}} = p_{2, \text{rms}}$, resulteert dit in stilte. * In kwadratuur ($\Delta\phi = \pi/2$): $p_{t, \text{rms}} = \sqrt{(p_{1, \text{rms}})^2 + (p_{2, \text{rms}})^2}$ * **Geluidsgolven met verschillende frequenties**: De totale RMS-druk wordt berekend als: $$ p_{t, \text{rms}} = \sqrt{(p_{1, \text{rms}})^2 + (p_{2, \text{rms}})^2} $$ (Dit is een benadering die geldt als de frequentieverschillen aanzienlijk zijn, waardoor de fasen snel variëren). > **Tip:** Bij het combineren van geluiden met verschillende frequenties, is het vaak de luidste component die het meest bijdraagt aan de totale waargenomen luidheid. * **Totale geluidsdruk bij ruis (Spectrale dichtheid)**: Ruis bevat een breed spectrum aan frequenties. De **spectrale dichtheid ($N_0$)** beschrijft de verdeling van vermogen of energie per frequentie-eenheid. $$ N_0 = \frac{\Delta P}{\Delta f} $$ waarbij $\Delta P$ het vermogen of geluidsdrukniveau is en $\Delta f$ de bandbreedte van de ruis. In decibel uitgedrukt: $$ N_0 (\text{dB SPL}) = \Delta P (\text{dB SPL}) - 10 \log_{10}\left(\frac{\Delta f}{\Delta f_{\text{ref}}}\right) $$ met $\Delta f_{\text{ref}} = 1\text{ Hz}$. > **Tip:** Een smallere bandbreedte voor dezelfde totale energie betekent een hogere spectrale dichtheid, waardoor de ruis luider klinkt. ## 5. Onderscheiden van tonen Het vermogen om opeenvolgende tonen van elkaar te onderscheiden is afhankelijk van de frequentie en de luidheid. * **Absolute differentiële drempel ($\Delta f$)**: Het kleinste waarneembare frequentieverschil tussen twee opeenvolgende tonen. * Bij lage frequenties en lage intensiteiten zijn grote frequentieverschillen nodig. * Bij hogere frequenties en hogere intensiteiten kunnen kleinere frequentieverschillen worden gedetecteerd. * Effecten: Hoe luider het geluid, hoe kleiner het benodigde frequentieverschil. Hoe hoger de toonhoogte, hoe groter het benodigde frequentieverschil. * **Relatieve differentiële drempel (Weberfractie, $\Delta f / f_2$)**: Het frequentieverschil ten opzichte van de tweede toon. * Onder $500\text{ Hz}$ is de absolute differentiële drempel constant, waardoor de weberfractie daalt (omgekeerd evenredig met de frequentie). * Tussen $500\text{ Hz}$ en $8000\text{ Hz}$ is de weberfractie relatief constant (ongeveer $0,003$). * Boven $8000\text{ Hz}$ stijgt de weberfractie weer. > **Tip:** De weberfractie geeft een meer algemeen beeld van het onderscheidend vermogen, omdat het rekening houdt met de absolute toonhoogte. De waarneming van toonverschillen is minder efficiënt bij hogere frequenties en hogere luidheden. --- # Subjectieve waarneming van luidheid en geluidskenmerken Hieronder volgt een studiehandleiding voor het onderwerp "Subjectieve waarneming van luidheid en geluidskenmerken", gebaseerd op de verstrekte documentatie. ## 3. Subjectieve waarneming van luidheid en geluidskenmerken Dit onderwerp verkent hoe mensen luidheid en andere geluidskenmerken subjectief waarnemen, met aandacht voor schalen zoals de foonschaal en de soonschaal, en de onderscheidingen tussen klank, toon en ruis. ### 3.1 Toonhoogte en octaaf Toonhoogte is de subjectieve waarneming van de frequentie van een geluid. De fysieke frequentie wordt gemeten in hertz (Hz), waarbij 20 Hz de laagste toon is die een mens kan waarnemen. * **Octaaf:** Een octaaf vertegenwoordigt een verdubbeling van de frequentie. Tussen 100 Hz en 200 Hz ligt bijvoorbeeld één octaaf, net als tussen 2000 Hz en 4000 Hz. * **Berekening van octaafverschil:** Het aantal octaven tussen twee frequenties kan worden berekend met de formule: $$ \text{Aantal octaven} = \frac{\log(\frac{f_2}{f_1})}{\log(2)} $$ Indien een $\log_2$ functie niet beschikbaar is, kan men de logaritme van de frequentieverhouding delen door $\log(2)$ (ongeveer 0,301). ### 3.2 Mel-schaal: subjectieve toonhoogte De mel-schaal is een subjectieve toonhoogteschaal die afwijkt van de lineaire perceptie van frequentie. * **Referentie:** 1000 mel komt overeen met 1000 Hz bij 40 dB SPL. Een toon van 2000 Hz klinkt subjectief twee keer zo hoog als 1000 Hz, maar de perceptie in mels is niet lineair. * **Afhankelijkheid van frequentie en intensiteit:** * Boven 1000 Hz: Een octaaf toename resulteert in ongeveer 500 mel. * Onder 1000 Hz: Een octaaf toename resulteert in minder dan 500 mel. * Bij tonen onder 1000 Hz daalt de waargenomen toonhoogte bij toenemende intensiteit. * Bij tonen boven 1000 Hz stijgt de waargenomen toonhoogte bij toenemende intensiteit. ### 3.3 Luidheid: fysische versus gevoelsmatige waarneming Luidheid kan fysisch worden beschreven als geluidsdruk of intensiteit, en gevoelsmatig als geluidsdrukniveau of geluidsintensiteitsniveau. De pijngrens ligt rond 140 dB SPL. #### 3.3.1 Decibel (dB) De decibel is een logaritmische eenheid die een verhouding van trillingsenergie weergeeft ten opzichte van een referentie. * **Geluidsintensiteitsniveau ($L_I$):** Gebaseerd op intensiteit (vermogen/energie). De formule is: $$ L_I = 10 \log_{10} \left( \frac{I_2}{I_1} \right) $$ Een verdubbeling van de intensiteit resulteert in een toename van 3 dB. * **Geluidsdrukniveau ($L_p$):** Gebaseerd op amplitudes (druk). De formule is: $$ L_p = 20 \log_{10} \left( \frac{p_2}{p_1} \right) $$ Een verdubbeling van de geluidsdruk resulteert in een toename van 6 dB. Een verandering in druk heeft een groter effect op de waargenomen luidheid dan een gelijke verandering in intensiteit. #### 3.3.2 Luidheidschalen Verschillende schalen worden gebruikt om luidheid te kwantificeren: * **dB SPL (Sound Pressure Level):** * Definieert de absolute luidheid ten opzichte van een referentiedruk van 20 µPa (micro Pascal) of een referentie-intensiteit van $10^{-12}$ W/m². * Is frequentie-onafhankelijk. * De gehoordrempel ligt rond 0 dB SPL (niet altijd gehoord). * De pijngrens ligt op 140 dB SPL. * **dB HL (Hearing Level):** * Gebruikt de normale gehoordrempel als referentie, die afhankelijk is van de frequentie. * Wordt beschouwd als een "fysiologische" of "relatieve" decibel. * Formule: $$ \text{dB HL} = \text{aangeboden (SPL)} - \text{normale gehoordrempel (SPL)} $$ * 0 dB HL vertegenwoordigt de gemiddelde gehoordrempel voor normaal horende personen. Afwijkingen van deze lijn op een toonaudiogram duiden op gehoorverlies. * **dB SL (Sensation Level):** * Gebruikt de specifieke gehoordrempel van een individu (afhankelijk van frequentie en persoon) als referentie. * Formule: $$ \text{dB SL} = \text{aangeboden (SPL)} - \text{normale gehoordrempel (SPL)} - \text{specifieke gehoorverlies (SPL)} $$ Dit is het niveau boven de individuele gehoordrempel. #### 3.3.3 Foon-schaal (subjectief) De foonschaal meet de subjectieve waarneming van luidheid, waarbij isofonen (lijnen van gelijke luidheid) punten met gelijke ervaren luidheid verbinden over verschillende frequenties. * **Definitie:** Een isofoon verbindt de dB SPL-niveaus en frequenties die door de gemiddelde persoon als even luid worden ervaren. * **Referentie:** Een veelgebruikte referentie is 40 foon, wat overeenkomt met 40 dB SPL bij 1000 Hz. * **Toepassing:** Wordt gebruikt om luidheid tussen zuivere tonen te vergelijken. Geldt primair voor zuivere tonen; complexe klanken met boventonen gedragen zich anders. * **Grafische weergave:** Isofonen op een grafiek met frequentie op de x-as en dB SPL op de y-as. Bijvoorbeeld, 60 dB SPL op 100 Hz kan even luid klinken als 50 dB SPL op 1000 Hz (beide op dezelfde 50-foon isofoon). #### 3.3.4 Soon-schaal (subjectief) De soonschaal kwantificeert de subjectieve luidheid in termen van "dubbel zo luid". * **Referentie:** 1 soon wordt gedefinieerd als de luidheid van 40 dB SPL bij 1000 Hz. * **Relatie:** 2 soon betekent tweemaal zo luid als de referentie, en 0,5 soon betekent half zo luid. * **Toepassing:** Geldt enkel voor zuivere tonen. ### 3.4 Geluid: klank, toon en ruis #### 3.4.1 Toon Een zuivere toon wordt gekenmerkt door één enkele frequentie en één luidheid (amplitude). #### 3.4.2 Klank Een klank is complexer en bevat meerdere frequenties: een grondtoon (fundamentele frequentie) en meerdere boventonen (harmonischen). * **Samenstelling:** Meerdere frequenties met verschillende luidheden, resulterend in één globaal geluidsdrukniveau. * **Karakteristieken:** * Is een periodiek signaal, maar niet noodzakelijk sinusvormig. * De relatieve amplitudes van de boventonen bepalen de "klankkleur" (timbre). * De waarneming van een klank is afhankelijk van de geluidsbron. * **Spectrum:** Een voorstelling van frequentie versus amplitude. #### 3.4.3 Ruis Ruis is een geluid met wisselende amplitude in de tijd, vaak met een chaotisch karakter. * **Karakteristieken:** * Bevat alle frequenties door elkaar, wat resulteert in een continu spectrum zonder discrete pieken. * Komt vaak voort uit turbulente stromingen (bv. de 'f'-klank). * **Spectrale dichtheid ($N_0$):** Beschrijft de verdeling van energie over de bandbreedte van de ruis. Een smallere bandbreedte bij hetzelfde totale vermogen resulteert in een hogere spectrale dichtheid en dus een luidere waarneming. * Berekening in decibel: $$ N_0 (\text{dB SPL}) = \Delta P (\text{dB SPL}) - 10 \log_{10} \left( \frac{\Delta f}{\Delta f_{\text{ref}}} \right) $$ waarbij $\Delta P$ het vermogen is, $\Delta f$ de bandbreedte is, en $\Delta f_{\text{ref}} = 1 \text{ Hz}$ een referentiebandbreedte is. ### 3.5 Samenstellen van geluidsgolven Geluidsgolven kunnen worden gecombineerd, waarbij de resulterende druk afhangt van de frequentie, amplitude en faseverschillen. #### 3.5.1 Dezelfde frequenties Wanneer geluidsgolven met dezelfde frequentie worden gecombineerd, hangt de totale druk af van het faseverschil. * **In fase ($\Delta\varphi = 0$):** De drukken worden opgeteld. $$ p_{t, \text{rms}} = p_{1, \text{rms}} + p_{2, \text{rms}} $$ * **In tegenfase ($\Delta\varphi = \pi$):** De drukken worden afgetrokken. $$ p_{t, \text{rms}} = |p_{1, \text{rms}} - p_{2, \text{rms}}| $$ Als de drukken gelijk zijn, resulteert dit in stilte (geluid + antigeluid). * **In kwadratuur ($\Delta\varphi = \pi/2$):** De berekening verloopt alsof het verschillende frequenties zijn. $$ p_{t, \text{rms}} = \sqrt{p_{1, \text{rms}}^2 + p_{2, \text{rms}}^2} $$ #### 3.5.2 Verschillende frequenties Wanneer geluidsgolven met verschillende frequenties worden gecombineerd, wordt de totale druk berekend als: $$ p_{t, \text{rms}} = \sqrt{p_{1, \text{rms}}^2 + p_{2, \text{rms}}^2} $$ Dit is ook van toepassing op tonen die in kwadratuur zijn. * **Voorbeeld:** Een klank bestaande uit 1000 Hz op 80 dB SPL en 500 Hz op 60 dB SPL. De resulterende totale geluidsdruk wordt berekend door eerst de dB SPL om te zetten naar $p_{\text{rms}}$, deze te combineren met de formule voor verschillende frequenties, en vervolgens terug om te zetten naar dB SPL. In veel gevallen neemt het oor de luidste toon waar. ### 3.6 Tonen na elkaar onderscheiden Het vermogen om opeenvolgende tonen te onderscheiden, is afhankelijk van het frequentieverschil, de luidheid en de frequentie zelf. #### 3.6.1 Absolute differentiële drempel ($\Delta f$) Dit is het kleinste waarneembare frequentieverschil tussen twee opeenvolgende tonen. * **Lage frequenties (< 500 Hz):** Een constante absolute drempel wordt waargenomen. * **Hoge frequenties (> 500 Hz):** De benodigde drempel neemt toe met de frequentie. * **Invloed van luidheid:** Bij hogere luidheid ($L_I$) zijn kleinere frequentieverschillen detecteerbaar. #### 3.6.2 Relatieve differentiële drempel ($\Delta f / f_2$) - Weberfractie Dit is het benodigde frequentieverschil ten opzichte van de toonfrequentie. * **Onder 500 Hz:** De Weberfractie daalt naarmate de frequentie toeneemt. * **Tussen 500 Hz en 8000 Hz:** De Weberfractie blijft redelijk constant (ongeveer 0,003). * **Boven 8000 Hz:** De Weberfractie stijgt weer. > **Tip:** Begrijp de invloed van zowel luidheid als toonhoogte op de discriminatie van opeenvolgende tonen. Een hogere luidheid verkleint de benodigde toonhoogteverschillen, terwijl hogere toonhoogtes grotere frequentieverschillen vereisen voor onderscheiding. --- # Analyse van ruis en het onderscheiden van tonen Dit onderwerp behandelt de analyse van ruis, waaronder de spectrale dichtheid en de berekening van de totale geluidsdruk bij ruis, alsook het vermogen om opeenvolgende tonen te onderscheiden. ### 4.1 Ruisanalyse en geluidsdruk Ruis wordt gekarakteriseerd door geluid met wisselende amplitudes in de tijd, vaak veroorzaakt door turbulente stroming door nauwe openingen. Dit resulteert in een chaotisch karakter en, in het geval van een S-klank (fricatief), alle frequenties door elkaar met een continu spectrum in plaats van discrete pieken. #### 4.1.1 Spectrale dichtheid De spectrale dichtheid ($N_0$) geeft inzicht in de totale energie en de piekjes binnen ruis. Het vertegenwoordigt een gemiddelde waarde van de luidheden die aanwezig zijn in de ruis, gerelateerd aan de verhouding van vermogen tot bandbreedte. * De formule voor spectrale dichtheid wordt meestal niet direct gebruikt, maar de berekening in decibel is als volgt: $$N_0 (\text{dB SPL}) = \Delta P (\text{dB SPL}) - 10 \log_{10} \left( \frac{\Delta f}{\Delta f_{\text{ref}}} \right)$$ waarbij $\Delta P$ het totale vermogen of energie is in dB SPL, $\Delta f$ de bandbreedte van de ruis is ($f_{\text{max}} - f_{\text{min}}$), en $\Delta f_{\text{ref}}$ een referentiebandbreedte is van 1 Hz. * **Effect van bandbreedte:** Als dezelfde energie wordt verspreid over een bredere bandbreedte, klinkt het lager. Een smallere bandbreedte bij hetzelfde vermogen resulteert in een hogere spectrale dichtheid en een luidere ruis. > **Voorbeeld:** Ruis met een vermogen van 80 dB SPL en een bandbreedte van 100 Hz tot 2000 Hz ($\Delta f = 1900$ Hz) resulteert in een spectrale dichtheid van ongeveer 47,21 dB SPL. Wanneer de bandbreedte wordt verkleind naar 100 Hz tot 1000 Hz ($\Delta f = 900$ Hz), stijgt de spectrale dichtheid naar ongeveer 50,46 dB SPL. Dit toont aan dat een smallere bandbreedte, bij hetzelfde vermogen, leidt tot een hogere waargenomen luidheid. #### 4.1.2 Totale geluidsdruk bij samengestelde geluiden Bij het samenstellen van geluiden uit meerdere zuivere tonen, is het mogelijk om de totale geluidsdruk te berekenen. De formule die gebruikt wordt, hangt af van of de tonen dezelfde of verschillende frequenties hebben en hoe hun fasen zich tot elkaar verhouden. * **Geluidsdruk van individuele tonen:** Eerst worden de geluidsdrukniveaus ($L_p$) omgezet naar geluidsdruk ($p_{\text{rms}}$) met de formule: $$L_p = 20 \log_{10} \left( \frac{p}{p_{\text{ref}}} \right)$$ waarbij $p_{\text{ref}}$ de referentiedruk is van $20 \times 10^{-6}$ Pascal. Hieruit volgt voor de geluidsdruk: $$p = p_{\text{ref}} \times 10^{\frac{L_p}{20}}$$ * **Totale geluidsdruk bij verschillende frequenties:** $$p_{t, \text{rms}} = \sqrt{p_1^2 + p_2^2}$$ waarbij $p_1$ en $p_2$ de geluidsdrukken zijn van de individuele tonen. * **Totale geluidsdruk bij dezelfde frequentie:** * **In fase:** $$p_{t, \text{rms}} = p_1 + p_2$$ * **In tegenfase:** $$p_{t, \text{rms}} = |p_1 - p_2|$$ Als de drukken gelijk zijn in tegenfase, resulteert dit in stilte. * **In kwadratuur (90° faseverschil):** $$p_{t, \text{rms}} = \sqrt{p_1^2 + p_2^2}$$ * **Omzetten naar geluidsdrukniveau:** Na het berekenen van de totale geluidsdruk wordt deze terug omgerekend naar het geluidsdrukniveau met dezelfde formule als hierboven vermeld. > **Voorbeeld:** Een klank bestaande uit een toon van 1000 Hz op 80 dB SPL en een toon van 500 Hz op 60 dB SPL. > 1. Omzetten naar geluidsdruk: * $p_1$ (80 dB SPL) = $20 \times 10^{-6} \text{ Pa} \times 10^{\frac{80}{20}} = 0.2$ Pa * $p_2$ (60 dB SPL) = $20 \times 10^{-6} \text{ Pa} \times 10^{\frac{60}{20}} = 0.02$ Pa > 2. Totale geluidsdruk voor verschillende frequenties: * $p_{t, \text{rms}} = \sqrt{(0.2 \text{ Pa})^2 + (0.02 \text{ Pa})^2} \approx 0.201$ Pa > 3. Omzetten naar geluidsdrukniveau: * $L_p = 20 \log_{10} \left( \frac{0.201 \text{ Pa}}{20 \times 10^{-6} \text{ Pa}} \right) \approx 80.04$ dB SPL. > Bij het optellen van verschillende tonen blijft de luidste toon dominant. ### 4.2 Het onderscheiden van tonen Het vermogen om opeenvolgende tonen te onderscheiden is cruciaal voor auditieve waarneming. Dit wordt beschreven door de differentiële drempel, zowel absoluut als relatief. #### 4.2.1 Absolute differentiële drempel (JND) De absolute differentiële drempel, ook wel just noticeable difference (JND) genoemd, is het kleinste waarneembare verschil tussen twee opeenvolgende tonen. * **Afhankelijkheid van frequentie:** * Bij lage frequenties (< 500 Hz) is de absolute drempel relatief constant. * Bij hogere frequenties is een groter verschil nodig om de tonen te onderscheiden. Vanaf ongeveer 2000 Hz stijgt het benodigde verschil significant. * **Afhankelijkheid van intensiteit (luidheid):** * Bij hogere intensiteiten (luider geluid) zijn kleinere verschillen tussen tonen detecteerbaar. * Bij lagere intensiteiten zijn grotere verschillen nodig om de tonen te onderscheiden. > **Tip:** De grafiek die de JND weergeeft toont twee lijnen: een voor een hogere intensiteit (bv. 60 dB SPL) en een voor een lagere intensiteit (bv. 10 dB SPL). De lagere lijn (hogere intensiteit) geeft aan dat een kleiner frequentieverschil volstaat om de tonen te onderscheiden. De stijgende aard van de lijnen op de X-as (frequentie) illustreert dat bij hogere tonen een groter frequentieverschil nodig is. > **Voorbeeld:** Bij 10 dB SL en een toon van 1000 Hz, is een frequentieverschil van iets meer dan 6 Hz nodig om de tonen te onderscheiden. Bij 60 dB SPL en 2000 Hz, is een verschil van iets meer dan 6 Hz ook nodig. Echter, als de intensiteit toeneemt (bv. naar 60 dB SPL), wordt de JND voor een toon van 1000 Hz kleiner dan voor een toon van 2000 Hz bij 10 dB SL. #### 4.2.2 Relatieve differentiële drempel (Weberfractie) De relatieve differentiële drempel, of Weberfractie ($\frac{\Delta f}{f_2}$), beschrijft het verschil tussen tonen als een fractie van de frequentie van de tweede toon. * **Gedrag van de Weberfractie:** * Bij lage frequenties (< 500 Hz) neemt de Weberfractie af naarmate de frequentie toeneemt, omdat de absolute differentiële drempel constant blijft terwijl de frequentie stijgt. * Tussen 500 Hz en 8000 Hz is de Weberfractie redelijk constant (ongeveer 0,003). Dit betekent dat het relatieve verschil om tonen te onderscheiden gelijk blijft. * Boven 8000 Hz stijgt de Weberfractie weer, omdat de absolute differentiële drempel sterk stijgt, terwijl de frequentie langzamer stijgt. > **Tip:** De Weberfractie geeft een beter beeld van hoe we verschillen in toonhoogte ervaren, omdat deze rekening houdt met de relatieve verandering ten opzichte van de oorspronkelijke toonhoogte. Een hogere intensiteit leidt over het algemeen tot een lagere Weberfractie, wat impliceert dat er relatief kleinere verschillen hoorbaar zijn bij luidere geluiden. --- ## Veelgemaakte fouten om te vermijden - Bestudeer alle onderwerpen grondig voor examens - Let op formules en belangrijke definities - Oefen met de voorbeelden in elke sectie - Memoriseer niet zonder de onderliggende concepten te begrijpen

| Term | Definition | |------|------------| | Akoestiek | De wetenschap die zich bezighoudt met de studie van geluid, inclusief de productie, transmissie en effecten ervan. | | Geluid | Trillingen die zich voortplanten door een medium (zoals lucht, water of vaste stoffen) en die door het gehoor kunnen worden waargenomen. | | Toonhoogte | De subjectieve waarneming van hoe hoog of laag een geluid is, bepaald door de frequentie van de geluidsgolf. | | Frequentie (fysisch) | Het aantal cycli of trillingen dat per seconde plaatsvindt, uitgedrukt in Hertz (Hz). Dit is een objectieve maatstaf voor toonhoogte. | | Toonhoogte (subjectieve waarneming) | De persoonlijke ervaring van hoe hoog of laag een geluid klinkt, wat kan variëren tussen individuen en afhankelijk is van de frequentie. | | Logaritmische schaal | Een meetschaal waarbij gelijke afstanden op de schaal overeenkomen met gelijke verhoudingen of vermenigvuldigingen, vaak gebruikt om grote bereiken te representeren, zoals bij decibellen. | | Hertz (Hz) | De standaardeenheid voor frequentie, die één cyclus per seconde vertegenwoordigt. | | Octaaf | Een interval tussen twee tonen waarbij de hogere toon tweemaal de frequentie heeft van de lagere toon. | | Mel | Een subjectieve eenheid voor toonhoogte die wordt gebruikt om perceptuele verschillen in toonhoogte te meten, vooral bij hogere frequenties. | | dB SPL (sound pressure level) | Een maat voor de geluidsdruk ten opzichte van een referentiedruk (20 µPa). Het is een absolute meting van geluidsniveau, onafhankelijk van de frequentie. | | Gehoordrempel | Het minimale geluidsdrukniveau dat een persoon bij een bepaalde frequentie kan waarnemen. Dit niveau varieert met de frequentie. | | dB HL (hearing level) | Een relatieve maat voor het gehoorverlies, waarbij de normale gehoordrempel als referentiepunt (0 dB HL) wordt genomen. Het geeft aan hoeveel decibel een geluid boven of onder de normale gehoordrempel ligt. | | dB SL (sensation level) | Een maat voor hoe luid een geluid wordt waargenomen door een specifieke persoon, ten opzichte van hun eigen gehoordrempel. Het wordt berekend als het aangeboden geluidsniveau minus de gehoordrempel van de persoon. | | Foon | Een subjectieve eenheid van luidheid die aangeeft hoe luid een geluid wordt ervaren ten opzichte van een referentietoon (meestal 1 kHz bij een bepaald geluidsdrukniveau). Lijnen met een gelijkefoonwaarde heten isofonen. | | Soon | Een subjectieve eenheid van luidheid die wordt gebruikt om aan te geven wanneer een geluid tweemaal zo luid wordt ervaren als een referentiegeluid. Dit geldt alleen voor zuivere tonen bij een vaste frequentie. | | Klank | Een geluid dat is samengesteld uit meerdere tonen met verschillende frequenties en luidheden, resulterend in een complex geluidsprofiel met een grondtoon en boventonen. | | Toon | Een geluid met één enkele, zuivere frequentie, gekenmerkt door een constante golfvorm zoals een sinus. | | Ruis | Geluid dat wordt gekenmerkt door een chaotisch en wisselend karakter met een breed spectrum aan frequenties en luidheden, zonder duidelijke toonhoogte. | | Spectrale dichtheid | Een maat die aangeeft hoe het vermogen of de energie van een signaal is verdeeld over de verschillende frequenties. Bij ruis geeft het de gemiddelde intensiteit per frequentie-eenheid weer. | | Oscillogram | Een grafische weergave van de amplitude van een geluidssignaal in functie van de tijd, die veranderingen in de geluidsgolf zichtbaar maakt. | | Isofoon | Een lijn op een grafiek die punten met gelijke subjectieve luidheidservaring (foonschaal) verbindt, onafhankelijk van de frequentie. | | JND (just noticeable difference) | De kleinste waarneembare verandering in een stimulus, in dit geval het kleinste verschil in frequentie of luidheid dat een persoon kan detecteren tussen twee opeenvolgende geluiden. | | Weberfractie | De relatieve differentiële drempel, die de verhouding aangeeft tussen het kleinste waarneembare verschil (Δf) en de oorspronkelijke stimuluswaarde (f). |