E2 Ohrmuschelpavillon und äußerer Gehörgang

Thema

Bevor der Schalldruck durch die Luft in den äußeren Gehörgang gelangt, durchdringt er zunächst die Ohrmuschelfalten, die dem sichtbaren Teil des Ohrs seine charakteristische Form verleihen. Jede Ohrmuschelfalte reflektiert einen Teil des einfallenden Schalldrucks. Dieser reflektierte Schalldruck vermischt sich in der Ohrmuschel mit dem direkt eintreffenden Schalldruck. Dieser Prozess verstärkt manche Frequenzen und dämpft andere teilweise, je nachdem, wie weit der reflektierte Schalldruck in jeder Ohrmuschelfalte zurückgelegt hat, bevor er sich mit dem unreflektierten Schall vermischt. Wie weit der reflektierte Schalldruck in jeder Ohrmuschelfalte zurücklegen muss, bevor er sich mit dem direkten Schalldruck vermischt, hängt von der Richtung ab, aus der der Schall einfällt: Ein von oben eintreffender Schall durchläuft in den Ohrmuschelfalten einen anderen Weg als ein von unten oder hinten eintreffender Schall. Daher erzeugt jede Einfallsrichtung ihr eigenes Muster verstärkter und gedämpfter Frequenzen. Dieses Filtermuster, das sich je nach Einfallsrichtung des Schalls unterscheidet, wird als räumliche Filterung der Ohrmuschel bezeichnet. Dadurch kann das Gehirn allein anhand des Frequenzspektrums, das letztendlich in den äußeren Gehörgang gelangt, unterscheiden, ob ein Schall von oben, unten, vorn oder hinten kommt – etwas, das der bloße Zeit- oder Intensitätsunterschied zwischen den beiden Ohren nicht erfassen kann.

Der nun von der Ohrmuschel räumlich gefilterte Schalldruck gelangt in den äußeren Gehörgang, der aufgrund seiner länglichen und schmalen Form wie ein zylindrischer Wellenleiterresonator wirkt: ein Rohr, das an einem Ende vom Trommelfell verschlossen und am anderen Ende zur Ohrmuschel hin offen ist. Ein einseitig geschlossenes und am anderen Ende offenes Rohr lässt nicht alle Frequenzen gleichmäßig passieren: Es verstärkt jene Frequenzen, deren Wellenlänge genau in die Länge des äußeren Gehörgangs passt, und lässt andere Frequenzen mit geringerer Verstärkung passieren.

Aufgrund seiner zylindrischen Form verstärkt der äußere Gehörgang den mittleren bis hohen Frequenzbereich von etwa 2.000 bis 5.000 Hertz. Dadurch erhöht sich der Schalldruck, der das Trommelfell in diesem Frequenzbereich erreicht, um 10 bis 15 Dezibel gegenüber dem Schalldruck am Eingang des äußeren Gehörgangs. Diese Verstärkung wird als passive Verstärkung bezeichnet, da der äußere Gehörgang dem Schalldruck keine eigene Energie hinzufügt; er konzentriert ihn lediglich im mittleren bis hohen Frequenzbereich dank seiner zylindrischen Form, ohne dafür zusätzliche Energie aufzuwenden.

Durch die räumliche Filterung der Ohrmuschelfalten und die passive Verstärkung durch die zylindrische Form des äußeren Gehörgangs weist der Schalldruck, der schließlich das Trommelfell erreicht, nicht mehr dasselbe Frequenzspektrum auf wie der ursprüngliche Umgebungsschalldruck. Das vollständige Muster der verstärkten und ausgelöschten Frequenzen trägt dank räumlicher Filterung bereits die Richtung, aus der der Schall stammt, und die mittleren bis hohen Frequenzen werden durch passive Verstärkung zusätzlich verstärkt. Die gesamte spektrale Verarbeitung, die in den nachfolgenden Stufen im Mittel- und Innenohr stattfindet, basiert somit auf diesem bereits durch die Ohrmuschel und den äußeren Gehörgang veränderten Schalldruck und nicht mehr auf dem ursprünglichen Umgebungsschalldruck, der vor dem Erreichen des Ohrs herrschte.

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