- Widerhall
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Ein Echo entsteht, wenn Reflexionen einer Schallwelle so stark verzögert sind, dass man diesen Schall als separates Hörereignis wahrnehmen kann. Der Begriff Echo rührt von der griechischen Nymphe ᾿Ηχώ her.
Inhaltsverzeichnis
Echo und Nachhall
Die Verzögerungen, die ein reflektierter Schall aufweisen muss, um separat wahrgenommen zu werden, bezeichnet man als Echoschwelle oder Echowahrnehmungsschwelle. Die Echoschwelle ist stark abhängig von der Charakteristik des Schalls und dem Pegel der Reflexionen. Sie kann zwischen 100 ms (bei „Klicks“) und mehreren Sekunden (bei langsamer Orchestermusik) liegen. Unterhalb der Echoschwelle werden die Reflexionen als Nachhall wahrgenommen. Echos sind insbesondere dann leicht wahrnehmbar, wenn nur eine oder nur wenige reflektierende Flächen existieren (Brücken, Felswände usw.) bei einer Vielzahl von reflektierenden Flächen (etwa in Kirchen) entsteht durch die Dichte der Diffusität eher der Höreindruck eines Nachhalls.
Technische Anwendungen
Ortung von Hindernissen
Unter orten versteht man die Bestimmung des Ortes eines Hindernisses durch aktives Aussenden von Wellenpaketen. Der Empfänger benutzt einen gesteuerten Sender, das Ziel ist passiv; siehe Echolot und Fledermäuse. Werden diese Wellenpakete an Hindernissen reflektiert, kann aus der Laufzeit, mit der Reflexionenen am Sendestandort eintreffen, die Entfernung des Hindernisses festgestellt werden. Die Signale, aus der diese Echos als Rückwürfe eintreffen, ergeben dann die Richtung und Entfernung des Hindernisses.
Da die Schallgeschwindigkeit in homogenen Ausbreitungsmedien konstant ist, kann aus der Laufzeit der Signale die Entfernung geschätzt werden.
Um hierbei ausgesendete Signale und Echos auseinanderhalten zu können, muss das gesendete Signal wesentlich kürzer sein als die kürzeste erwartete Laufzeit der Reflexionen. Zur Bestimmung der Richtung, aus der die Echos eintreffen, kann mit Hilfe mehrerer Empfänger an unterschiedlichen Stellen erfolgen. Aus den Laufzeitunterschieden zwischen den Empfängern kann dann die Richtung des Echos bestimmt werden.Eine Alternative zur Verwendung mehrerer Empfänger ist die Verwendung von schwenkbaren Sendern und Empfängern und das Senden von gebündelten Signalen.
Dann werden jeweils nur Hindernisse erfasst, die sich gerade in der Richtung der „Sendekeule“ befinden. Die Senderichtung entspricht dann der Richtung des Hindernisses.Um nach dem Senden eines Wellenpakets nicht warten zu müssen, bis alle Reflexionen eingetroffen sind, kann der Sender auch kontinuierlich senden, aber mit zeitabhängiger Frequenz. Aus der Frequenz, mit der ein Echo am Empfänger eintrifft, ergibt sich der Zeitpunkt, zu dem diese Frequenz gegesendet wurde und hieraus die Laufzeit und damit die Entfernung des Hindernisses.
Den gleichen Effekt kann man auch durch das Senden zeitabhängiger Codes erreichen. In dem der Empfänger vergleicht, zu welchem Zeitpunkt der gerade empfangene Code versendet wurde, kann er die Laufzeit und daraus die Entfernung bestimmen.Auf Schiffen werden Echolote zur Bestimmung der Wassertiefe angewendet. Weitere Anwendungen finden sich unter anderem in der Medizin bei der Sonografie (Ultraschall-Diagnose). Siehe auch Echoortung.
Auch beim Radar werden die reflektierten elektromagnetischen Wellen, die zur Ortung von Hindernissen genutzt werden, als Echos bezeichnet.
Fledermäuse benutzen die Echoortung, um die Position von Insekten oder Hindernissen zu bestimmen.
Tontechnik
Bei der Tonaufnahme im Tonstudio sind starke Echos und übermäßiger Nachhall in der Regel als technischer Fehler unerwünscht, vor allem, weil sie den Klangeindruck einseitig prägen - klingt nach „Garage“ oder „wie im Badezimmer“. Hier werden eher reflexionsfreie Aufnahmen angestrebt, um durch entsprechende Nachbearbeitung mit künstlichem Hinzufügen von Echos und Nachhall (siehe Effektgerät) genau den künstlerisch gewünschten Raumeindruck oder Effekt erzeugen zu können. Hierbei wird das Feststellen der Richtung der Primärsignale, aus der der Schall kommt mit Lokalisation und nicht mit Ortung bezeichnet.
Siehe auch
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