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Psychoakustik

Psychoakustik. Tutorium zur Einführung in die Phonetik II. angelikaberwein@yahoo.de. Aktionspotential. Quelle: http://www.phonetik.uni-muenchen.de/~reichelu/kurse/perzeption/folien_perzeption_2_reichel.pdf. Depolarisation. absolute R. relative Refraktärzeit.

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Psychoakustik

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Presentation Transcript

  1. Psychoakustik Tutorium zur Einführung in die Phonetik II angelikaberwein@yahoo.de

  2. Aktionspotential Quelle: http://www.phonetik.uni-muenchen.de/~reichelu/kurse/perzeption/folien_perzeption_2_reichel.pdf

  3. Depolarisation absolute R. relative Refraktärzeit • Zeitlicher Verlauf der Ausbildung eines Aktionspotentials: • überschwellige Depolarisation (Positivierung des Zellinneren) bis zum- Überschuss (Zellinneres ist gegenüber dem Zelläußeren positiv geladen)- Repolarisation (Negativierung des Zellinneren)- Hyperpolarisation (Ladung des Zellinneren negativer als Ruhepotential) • relative Refraktärzeit: während Hyperpolarisation (zur Auslösung eines weiteren APs muss erhöhte Energie aufgewendet werden) - absolute Refraktärzeit: während De- und Repolarisierung (kein weiteres AP möglich)=> an einem Membranabschnitt sind maximal 800 APs pro Sekunde möglich

  4. Frequenzcodierung a) Ortscodierung = Frequenz-Orts-Transformation - durch Tonotopie der Basilarmembran b) Zeitcodierung: = Frequenz-Zeit-Transformation - durch die Feuerungsrate der aktiven Sinneszellen=> wegen absoluter Refraktärzeit kann eine einzelne Zelle nur eine Frequenz von höchstens 800 Hz codieren => Nervenzellen sind phasengekoppelt, d.h. sie feuern zeitlich versetzt, sodass ihre gemeinsame Feuerungsrate der zu codierenden Frequenz entspricht (Salventheorie)

  5. Intensitätscodierung Quelle: http://www.phonetik.uni-muenchen.de/~reichelu/kurse/perzeption/folien_perzeption_2_reichel.pdf

  6. Lage- und Richtungsbezeichnungen Quelle: http://de.wikipedia.org/wiki/Lage-_und_Richtungsbezeichnungen

  7. Schalldruck – Lautstärke - Lautheit • Schalldruck: physikalisch gemessen [dB] • Lautstärke: empfundener Schalldruck [phon] • frequenzabhängig- bei Frequenz von 1 kHz: phon = dB- Frequenzen kleiner und größer 1 kHz: siehe Hörfläche => tiefe und hohe Töne benötigen einen wesentlich höheren Schalldruckpegel, um im Vergleich zu einem 1kHz-Ton als gleichlaut zu erscheinen)=> zwischen 500 Hz und 5 kHz am empfindlichsten • Lautstärkeunterschiede können damit nicht ausgedrückt werden!=> 80 dB werden nicht als doppelt so laut empfunden wie 40 dB=> 80 phon werden nicht als doppelt so laut empfunden wie 40 phon • Lautheit: Empfindung der Lautstärke • 1 kHz Sinuston, Schalldruckpegel 40 dB und Dauer 1 sec. : 1 sone=> bei kurzen Stimuli ist die Lautheitsempfindung zeitabhängig! => bei Dauern kleiner als 200 ms sinkt die Lautheit=> kurze Töne werden leiser wahrgenommen

  8. Ab welchem Schalldruckpegel sind folgende Frequenzen wahrnehmbar? - Frequenz von 1 kHz: - Frequenz von 0,5 kHz:- Frequenz von 10 kHz: - Frequenz von 0,05 kHz: 3 dB ca. 5dB 10 dB 40 db

  9. Kurve gleicherLautstärke Und ab welcher Lautstärke? - Frequenz von 1 kHz: - Frequenz von 0,5 kHz:- Frequenz von 10 kHz: - Frequenz von 0,05 kHz: 3 dB 3 phon ca. 5 dB 3phon 15dB 3phon 40db 3phon

  10. Welche Lautstärke nimmt man bei einem Sinuston der Frequenz 0,1 kHz mit 50 dB wahr? - 40 phon

  11. Kurve gleicherLautheit Welche Lautheit nimmt man bei einem Sinuston der Frequenz 0,1 kHz mit 50 dB wahr? - 1 sone Um wieviel mal lauter wird ein Sinuston der Frequenz 1 kHz mit 80 dB empfunden als einer von 40 dB? - ca. 15 mal

  12. Zusammenhang Lautstärke - Lautheit Quelle: http://www.phonetik.uni-muenchen.de/~reichelu/kurse/perzeption/folien_perzeption_4_reichel.pdf

  13. Anmerkung: JND Tonhöhe - Tonheit • JND = just noticable difference: Wie groß muss die messbare Differenz von zwei Reizen sein, damit ein Unterschied wahrgenommen wird? • je höher die JND, desto kleiner die Diskriminationsfähigkeit (wenn die Differenz zwischen zwei Reizen groß sein muss, um einen Unterschied zwischen den beiden wahrzunehmen, haben wir Schwierigkeiten, diese zwei Reize zu unterscheiden (geringe Diskriminationsfähigkeit)) • Tonheit abhängig von Frequenz, Dauer und Lautstärke • a) Frequenz: • - ≤ 1 kHz konstant JND von ca. 3 Hz - > 1 kHz progressiv ansteigende JND(d.h. wenn ein Reiz eine Frequenz kleiner als 1 kHz hat, reicht eine Erhöhung um 3 Hz, um ihn als höher wahrzunehmen - bei einer Frequenz über 1 kHz müssen wir die Frequenz immer mehr erhöhen, um einen Tonhöhenunterschied wahrzunehmen)

  14. b) Lautstärke und Dauer: (d.h. wenn ein Ton leise oder kurz ist, müssen wir die Frequenz stärker erhöhen als bei lauten oder langen Tönen, um einen Tonhöhenunterschied wahrzunehmen:Beispielsweise können zwei Sinustöne bei einer Lautstärke < 20 phon als gleich hoch perzipiert werden, während sie über 20 phon als unterschiedlich hoch wahrgenommen werden.) Quelle: http://www.phonetik.uni-muenchen.de/~reichelu/kurse/perzeption/folien_perzeption_5_reichel.pdf

  15. Tonheitsskalen => ein Sinuston mit 2 kHz wird nicht als doppelt so hoch empfunden wie ein Sinuston mit 1 kHz! => logarithmische Codierung auf der Basilarmembran • Tonhöhe: [Hz]- Tonheit: [mel], [Bark], ERB - 1 kHz Sinuston, Schalldruckpegel 40 dB: 1000 mel - 100 mel =1 Bark Beispiele:- 2000 mel wird als doppelt so hoch empfunden wie 1000 mel- 8 Bark wird als doppelt so hoch empfunden wie 4 Bark

  16. Warum Bark? - Ohr nimmt Frequenzen als „Verarbeitungseinheiten“ (Gruppen) wahr - Bestimmung der Frequenzgruppen:innerhalb einer Frequenzgruppe kommt es zu Interferenzen bei der spektralen Verarbeitung, beispielsweise in Form von Maskierung spektraler Komponenten durch andere. Über Frequenzgruppen hinweg treten keine Maskierungseffekte auf. - Bandbreiten der Frequenzgruppen:bis 500 Hz konstant bei 100 Hz, bei höheren Frequenzen Anstieg der Breite proportional zur Frequenz - Bestimmung der Frequenzgruppenskala in Bark:durch Aneinanderreihung derjenigen Frequenzgruppen, die sich gerade nicht mehr überlappen. Bei benachbarten Frequenzgruppen ist also die obere Grenzfrequenz der einen gleich der unteren Grenzfrequenz der anderen. Quelle: http://www.phonetik.uni-muenchen.de/~reichelu/kurse/perzeption/folien_perzeption_5_reichel.pdf

  17. Zusammenhang [Hz] - [mel] - [Bark] - Basilarmembran => linearer Zusammenhang von [mel], [Bark] und Basilarmembran=> bis 500 Hz: linearer Zusammenhang von [Hz] und Basilarmembran=> über 500 Hz: logarithmischer Zusammenhang von [Hz] und Basilarmembran

  18. Zusammenhang [Hz] - [mel] durchgezogene Linie: Tonheit (in mel) als Funktion der Frequenz (in kHz). Zusammenhang bis ca. 500 Hz linear, darüber logarithmisch. (aus Zwicker, 1982)

  19. Zusammenhang [Bark] - Lautheit - Innerhalb einer Frequenzgruppe werden die Lautstärken der Sinustöne addiert. Die Summe lässt sich in einen Lautheitswert überführen - Zur Lautheitsempfindung des komplexen Schalls werden die Lautheiten der einzelnen Frequenzgruppen addiert.

  20. Psychoakustische Methoden 1. Grenzverfahren

  21. 2. Herstellungsverfahren 3. Konstanzverfahren - AX-Experiment- AXB-Experiment

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