Einleitung
Die Aussage, dass der Mensch Frequenzen von 20 Hz bis 20 kHz hören kann, wird häufig als allgemeine Beschreibung des menschlichen Hörbereichs verwendet. Sie bedeutet jedoch nicht, dass jeder Mensch sämtliche Frequenzen innerhalb dieses Bereichs mit gleicher Empfindlichkeit wahrnimmt.
Ob ein Schallereignis hörbar ist, hängt neben der Frequenz auch vom Schalldruckpegel, vom Alter, vom Zustand des Gehörs und von individuellen Unterschieden ab.
Bei der Beurteilung von Schall und Lärm genügt es daher nicht, ausschließlich den Pegel zu betrachten. Auch die Frequenzzusammensetzung und die frequenzabhängige Empfindlichkeit des menschlichen Gehörs spielen eine wichtige Rolle.
Das Wichtigste im Überblick
● Der typische Hörbereich eines gesunden jungen Menschen liegt bei etwa 20 Hz bis 20 kHz;
● Frequenzen unter etwa 20 Hz werden als Infraschall, Frequenzen über etwa 20 kHz als Ultraschall bezeichnet;
● Das menschliche Gehör ist nicht für alle Frequenzen gleich empfindlich und reagiert besonders empfindlich im Bereich von etwa 2 bis 5 kHz;
● Mit zunehmendem Alter nimmt die Wahrnehmung hoher Frequenzen in der Regel ab;
● Ob eine bestimmte Frequenz hörbar ist, hängt ebenfalls vom Schalldruckpegel ab;
● Die A-Frequenzbewertung eines Schallpegelmessers bildet die frequenzabhängige Empfindlichkeit des menschlichen Gehörs näherungsweise ab.
Wie groß ist der typische Hörbereich des Menschen?
Schall ist eine mechanische Schwingung, die sich in einem Medium ausbreitet. Treffen Schallwellen auf das Ohr, werden die damit verbundenen Druckschwankungen in Nervensignale umgewandelt und anschließend vom Gehirn verarbeitet.
Die Anzahl der Schwingungen pro Sekunde wird als Frequenz bezeichnet und in Hertz (Hz) angegeben.
Für einen gesunden jungen Menschen wird üblicherweise folgender Hörbereich angegeben:
● Untere Hörgrenze: etwa 20 Hz;
● Obere Hörgrenze: etwa 20.000 Hz beziehungsweise 20 kHz.
Der Frequenzbereich zwischen etwa 20 Hz und 20 kHz wird daher allgemein als menschlicher Hörschallbereich bezeichnet.
50 Hz liegen beispielsweise im tieferen Frequenzbereich, 1.000 Hz im mittleren Bereich und 10.000 Hz im hohen Frequenzbereich.
Die Werte 20 Hz und 20 kHz sind jedoch keine absoluten Grenzen für jeden Menschen, sondern typische Referenzwerte.
Was ist Schall unterhalb von 20 Hz?
Schall mit Frequenzen unter etwa 20 Hz wird als Infraschall bezeichnet.
Infraschall weist sehr niedrige Frequenzen und entsprechend lange Schwingungsperioden auf. Häufig kann er vom menschlichen Ohr nicht wie normaler Hörschall wahrgenommen werden. Bei ausreichend hohen Schalldruckpegeln können jedoch Vibrationen, Druckempfindungen oder andere körperliche Wahrnehmungen auftreten.
Mögliche Infraschallquellen sind:
● Große Maschinen und industrielle Anlagen;
● Windenergieanlagen;
● Explosionen und starke Stoßereignisse;
● Vulkanische Aktivität und Erdbeben;
● Große Motoren und Kompressoranlagen.
Dass Infraschall gewöhnlich nicht hörbar ist, bedeutet daher weder, dass er nicht vorhanden ist, noch dass er mit geeigneter Messtechnik nicht erfasst werden kann.
Was ist Schall oberhalb von 20 kHz?
Frequenzen oberhalb von etwa 20 kHz werden als Ultraschall bezeichnet.
Die meisten Erwachsenen können Frequenzen oberhalb von 20 kHz nicht wahrnehmen. Viele Tierarten verfügen jedoch über einen deutlich größeren Hochfrequenz-Hörbereich.
Ultraschall wird unter anderem eingesetzt für:
● Ultraschallprüfungen;
● Medizinische Bildgebung;
● Abstands- und Positionsmessung;
● Industrielle zerstörungsfreie Prüfung;
● Ultraschallreinigung;
● Bestimmte Sensor- und Positioniersysteme.
Das physikalische Vorhandensein von Schall und seine Wahrnehmbarkeit durch das menschliche Ohr sind somit zwei unterschiedliche Aspekte.
Auch der Frequenzgang bestimmter Messgeräte kann über den normalen menschlichen Hörbereich hinausreichen.
Ist das menschliche Ohr für alle Frequenzen gleich empfindlich?
Nein.
Selbst wenn zwei Schallsignale denselben physikalischen Schalldruckpegel aufweisen, können sie bei unterschiedlichen Frequenzen unterschiedlich laut wahrgenommen werden.
Das menschliche Gehör ist besonders empfindlich im mittleren Frequenzbereich, insbesondere bei etwa 2 bis 5 kHz. In diesem Bereich liegen auch wichtige Frequenzanteile der menschlichen Sprache.
Bei sehr niedrigen und sehr hohen Frequenzen ist die Empfindlichkeit dagegen geringer.
Bei vergleichsweise niedrigen Schalldruckpegeln gilt beispielsweise:
● Ein Ton mit 1.000 Hz kann relativ leicht hörbar sein;
● Ein tiefer Ton mit 30 Hz benötigt möglicherweise einen höheren Schalldruckpegel, um deutlich wahrgenommen zu werden;
● Auch Frequenzen nahe der oberen Hörgrenze können einen höheren Schalldruckpegel erfordern.
Der menschliche Hörbereich lässt sich deshalb nicht allein durch zwei feste Frequenzgrenzen beschreiben. Frequenz und Schalldruckpegel müssen gemeinsam betrachtet werden.
Welcher Zusammenhang besteht zwischen Frequenz und Hörschwelle?
Als Hörschwelle wird der minimale Schalldruckpegel bezeichnet, bei dem eine Person einen Ton einer bestimmten Frequenz gerade noch wahrnehmen kann.
Diese Hörschwelle ist frequenzabhängig.
In bestimmten mittleren Frequenzbereichen kann das menschliche Ohr bereits sehr geringe Schalldruckpegel wahrnehmen. In der Nähe der unteren und oberen Hörgrenze sind meist höhere Pegel erforderlich.
Eine genaue Beschreibung des Hörvermögens berücksichtigt deshalb:
● Frequenz;
● Schalldruckpegel;
● Individuellen Zustand des Gehörs.
Aus diesem Grund wird die Empfindlichkeit des menschlichen Gehörs häufig anhand von Kurven dargestellt und nicht lediglich mit der Angabe „20 Hz bis 20 kHz“.
Warum verändert sich der Hörbereich mit dem Alter?
Das Alter ist ein wichtiger Einflussfaktor auf die Wahrnehmung hoher Frequenzen.
Kinder und junge Erwachsene verfügen üblicherweise über einen größeren Hochfrequenz-Hörbereich. Mit zunehmendem Alter sinkt die Empfindlichkeit für hohe Frequenzen häufig schrittweise.
Eine theoretische obere Hörgrenze von 20 kHz bedeutet daher nicht, dass jeder Erwachsene einen 20-kHz-Ton wahrnehmen kann.
Bei manchen Erwachsenen kann die deutlich wahrnehmbare Obergrenze beispielsweise bei 15 kHz, 12 kHz oder noch niedriger liegen.
Weitere Einflussfaktoren sind:
● Langfristige Lärmbelastung;
● Individuelle Unterschiede des Hörvermögens;
● Zustand des Ohres;
● Arbeitsumgebung;
● Langfristiges Hören mit hoher Kopfhörerlautstärke;
● Bestimmte Medikamente oder weitere Einflussfaktoren.
Der Bereich von 20 Hz bis 20 kHz sollte daher als typischer Referenzbereich und nicht als alleiniges Kriterium zur Bewertung des individuellen Hörvermögens verstanden werden.
In welchen Frequenzbereichen liegen typische Alltagsgeräusche?
Obwohl der theoretische Hörbereich des Menschen sehr breit ist, konzentrieren sich viele wichtige Alltagsgeräusche auf bestimmte Teilbereiche.
Beispiele:
● Große Maschinen, Motoren und Lüftungssysteme können deutliche niederfrequente Anteile erzeugen;
● Sprache enthält zahlreiche tiefe und mittlere Frequenzanteile, während bestimmte Konsonanten Informationen bei höheren Frequenzen enthalten;
● Metallreibung, Warnsignale und elektronische Summer können ausgeprägte mittlere und hohe Frequenzanteile aufweisen;
● Stöße, Schläge und mechanische Kollisionen können ein breitbandiges Frequenzspektrum erzeugen.
Reale Umgebungsgeräusche bestehen üblicherweise nicht aus einer einzigen Frequenz, sondern aus zahlreichen gleichzeitig vorhandenen Frequenzanteilen.
Bei Industrie-, Umwelt- oder Maschinengeräuschen kann deshalb zusätzlich zum Gesamtschallpegel eine Frequenz- oder Spektralanalyse erforderlich sein.
Warum verwenden Schallpegelmesser häufig die A-Bewertung?
Da die Empfindlichkeit des menschlichen Gehörs von der Frequenz abhängt, würde ein Messgerät, das sämtliche Frequenzen identisch bewertet, nicht unbedingt einen Wert liefern, der der menschlichen Wahrnehmung entspricht.
Schallpegelmesser verfügen deshalb über unterschiedliche Frequenzbewertungen. Am häufigsten wird die A-Bewertung verwendet.
A-bewertete Messwerte werden üblicherweise in dBA angegeben.
Die A-Bewertung reduziert den Einfluss bestimmter tiefer und sehr hoher Frequenzen und bildet damit näherungsweise die frequenzabhängige Empfindlichkeit des menschlichen Gehörs ab.
Deshalb wird dBA häufig für Umweltlärm, Arbeitsplatzlärm und allgemeine Schallpegelmessungen verwendet.
Die A-Bewertung bildet die subjektive Lautheitswahrnehmung jedoch nicht unter allen Bedingungen vollständig ab. Bei tieffrequentem Schall, Impulsschall oder speziellen akustischen Analysen können andere Bewertungen oder eine Frequenzanalyse erforderlich sein.
Kann ein Schallpegelmesser Frequenzen messen, die der Mensch nicht hört?
Das ist grundsätzlich möglich, hängt jedoch vom spezifizierten Frequenzgang des jeweiligen Messgeräts ab.
Ein Schallpegelmesser erfasst mit einem Mikrofon und elektronischen Schaltungen die Druckschwankungen der Luft. Der nutzbare Messbereich wird durch Mikrofon, Sensorik, Elektronik und den spezifizierten Frequenzgang bestimmt.
Daraus folgt:
● Eine für Menschen nicht hörbare Frequenz kann von einem Messgerät trotzdem erfasst werden;
● Eine vom Messgerät erfasste Frequenz muss nicht zwangsläufig im menschlichen Hörbereich liegen;
● Für die Beurteilung der Eignung eines Geräts muss dessen spezifizierter Frequenzgang geprüft werden.
Allgemeine Schallpegelmesser sind in erster Linie für Messungen im hörbaren Frequenzbereich ausgelegt. Für professionelle Infra- oder Ultraschallmessungen werden üblicherweise spezielle Sensoren und Messsysteme benötigt.
Was ist der Unterschied zwischen Frequenz und Dezibel?
Frequenz und Dezibel beschreiben unterschiedliche Eigenschaften eines Schallsignals.
● Die Frequenz (Hz) beschreibt die Anzahl der Schwingungen pro Sekunde und steht in engem Zusammenhang mit der wahrgenommenen Tonhöhe;
● Der Schalldruckpegel (dB) beschreibt die Stärke der Schalldruckschwankungen und dient zur Angabe des Schallpegels.
Ein Schallereignis könnte beispielsweise folgende Werte haben:
● 100 Hz bei 70 dB;
● 1.000 Hz bei 70 dB;
● 10.000 Hz bei 70 dB.
Obwohl alle drei Signale denselben Schalldruckpegel besitzen, können Lautheit und Klangcharakter aufgrund der unterschiedlichen Frequenz deutlich verschieden wahrgenommen werden.
Für eine fundierte Schallbewertung sind deshalb sowohl Frequenz als auch Schalldruckpegel relevant.
FAQ
Kann der Mensch tatsächlich Frequenzen von 20 Hz bis 20 kHz hören?
Der Bereich von 20 Hz bis 20 kHz gilt als typischer Referenzwert für gesunde junge Menschen. Er stellt jedoch keine feste Grenze für jede Person dar. Alter, Hörvermögen und Schalldruckpegel beeinflussen den tatsächlich wahrnehmbaren Frequenzbereich.
Warum können viele Erwachsene 20 kHz nicht mehr hören?
Die Empfindlichkeit für hohe Frequenzen nimmt mit zunehmendem Alter häufig ab. Deshalb liegt die tatsächliche obere Hörgrenze vieler Erwachsener unterhalb von 20 kHz.
Sind Frequenzen unter 20 Hz vollständig unhörbar?
Sie sind mit dem normalen Gehör meist nur schwer wahrnehmbar. Bei ausreichend hohen Pegeln können jedoch Vibrationen, Druckempfindungen oder andere körperliche Wahrnehmungen auftreten.
Ist Ultraschall oberhalb von 20 kHz gefährlich?
Das Risiko lässt sich nicht allein anhand der Frequenz beurteilen. Auch Schalldruckpegel, Expositionsdauer, Ausbreitungsbedingungen und die konkrete Anwendung müssen berücksichtigt werden.
Warum ist ein Ton mit 1 kHz leichter hörbar als ein Ton mit wenigen zehn Hertz?
Das menschliche Gehör ist im mittleren Frequenzbereich empfindlicher als bei sehr niedrigen Frequenzen. Tieffrequenter Schall benötigt daher üblicherweise einen höheren Schalldruckpegel, um ähnlich deutlich wahrgenommen zu werden.
Kann ein Schallpegelmesser den gesamten Bereich von 20 Hz bis 20 kHz messen?
Nicht zwangsläufig. Der Frequenzgang unterscheidet sich je nach Messgerät und muss anhand der technischen Spezifikation überprüft werden. Für Infra-, Ultraschall- oder detaillierte Spektralmessungen können spezielle Messsysteme erforderlich sein.
Fazit
Der typische menschliche Hörbereich liegt bei etwa 20 Hz bis 20 kHz. Dieser Bereich ist jedoch als allgemeiner Referenzwert und nicht als absolute Grenze zu verstehen. Das tatsächliche Hörvermögen hängt von Frequenz, Schalldruckpegel, Alter und individuellem Zustand des Gehörs ab.
Das menschliche Gehör reagiert nicht über den gesamten Frequenzbereich gleich empfindlich. Besonders hoch ist die Empfindlichkeit im Bereich von etwa 2 bis 5 kHz, während Schall nahe der unteren und oberen Hörgrenze meist höhere Schalldruckpegel benötigt, um deutlich wahrgenommen zu werden.
Frequenzen unter etwa 20 Hz werden als Infraschall und Frequenzen über etwa 20 kHz als Ultraschall bezeichnet. Auch außerhalb des typischen Hörbereichs existieren diese Schallanteile physikalisch und können mit geeigneter Messtechnik erfasst werden.
Das Verständnis des menschlichen Hörbereichs bildet eine wichtige Grundlage für die Interpretation von Frequenz, Schalldruckpegel, dBA, Frequenzbewertung und Schallpegelmessungen.
