Goldstein Kap. 11 Hören

Wahrgenommene Tonhöhe bei Tönen mit einer fehlenden Harmonischen

Die Tatsache, dass sich die Wahrnehmung der Tonhöhe nicht ändert, wenn eine Harmonische fehlt (= Wahrnehmungskonstanz bei der Tonhöhe)

- Ohrmuschel (Pinnae)

- äusserer Gehörgang

- Schutz des empfindlichen Trommelfells

- (Relatives) Konstanthalten der Temperatur des Trommelfells und Mittelohrs

- Verstärkung bestimmter Frequenzen aufgrund von Resonanzen

Tritt auf, wenn Schallwellen vom Ende des Gehörgangs reflektiert werden und sich mit hereinkommenden Schallwellen überlagern, sodass einige Frequenzen sich durch Interferenz verstärken.

- Hohlraum zwischen Trommelfell und ovalem Fenster

- enthält die Gehörknöchelchen Hammer, Amboss und Steigbügel

Verstärkung der Schwingungen um den Faktor 22 durch Verringerung der Fläche vom Trommelfell zum ovalen Fenster und Hebelwirkung.

- Cochlea bzw. Schnecke

- mit Flüssigkeit gefüllt

- besteht aus: Scala vestibuli, Scala media (= Cochleare Trennwand) und Scala tympani

- befindet sich in cochlearer Trennwand

- besteht aus Basilarmembran, Tektorialmembran, 3'500 inneren Haarzellen (mit divergenten Verbindungen zu Hörnervenfasern) und 12'000 äusseren Haarzellen (mit konvergenten Verbindungen)

Äusserer Gehörgang

--> Trommelfell

--> Hammer

-->  Amboss

-->  Steigbügel

-->  ovales Fenster

-->  Bewegung der cochlearen Trennwand

--> Auslenkung der Stereozilien der Haarzellen

-->  Ausschüttung eines Neurotransmitters

-->  Entladungen in den Hörnerv-Fasern

- Ortscodierung (v.a. für Frequenzen ab 5'000 Hz)

- Zeitcodierung (bis 5'000 Hz)

- Gem. Ortstheorie von Békésy: 

- Basilarmembran hebt und senkt sich mit der Tonfrequenz (verstärkt durch die äusseren Haarzellen = cochlearer Verstärker)

- Schwingung zeigt Form einer Wanderwelle

- jeder Ort auf der Basilarmembran ist darauf abgestimmt, am stärksten auf eine bestimmte Frequenz abzusprechen

- Frequenz eines Tones wird durch den Ort entlang des Cortischen Organs wiedergegeben, an dem die neuronale Antwort am stärksten ist

- Die Orte mit maximaler Schwingung verschieben sich mit zunehmender Frequenz vom Apex (tiefe Frequenz) Richtung Basis (hohe Frequenz)

Cochleaimplantate (bei Schädigung der Haarzellen)

- Tonotope Karte (neuronale Antworten entlang der Cochlea auf verschiedene Frequenzen)

- neuronale Frequenz-Tuningkurven für Nervenfasern des Hörnervs

Informationsquelle zur Lokalisierung einer Schallquelle

- binaurale (von beiden Ohren bestimmt)

- monaurale (nur vom einzelnen Ohr)

- Interaurale Zeitdifferenz

- Interaurale Pegeldifferenz

- Zeitunterschied zw. dem Eintreffen eines Schallsignals in beiden Ohren

- ändert sich durch Kopfbewegung

- auf beiden Ohren gleichzeitig heisst: Schallquelle direkt vor uns

- für niedrige Frequenzen

- Unterschied der Schalldruckpegel auf beiden Ohren

- am wenigsten Lokalisationsfehler bei Schallquelle direkt vor dem Kopf

- am meisten Fehler bei Schallquelle seitlich oder hinter dem Kopf

- nur bei Frequenzen über 1000 Hz

Spektraler Hinweisreiz

- Je nach Position der Schallquelle wird das Frequenzspektrum des Schalls durch Reflexionen am Kopf und in der Ohrmuschel modifiziert

- bringt Information über Elevation der Schallquelle

- v.a. bei hohen Frequenzen

Schwingungen von Objekten, die in Luftdruckschwankungen umgesetzt werden.

Luftdruckschwankungen (wechselndes Muster von hohem und niedrigem Druck in der Luft)

340 m/s

1500 m/s

- Einfache Schallwellen, bei denen die Druckschwankungen sinusförmig verlaufen (Sinusschwingungen)

- Treten bei reinen Tönen auf (auch Sinustöne genannt)

- Sehr selten (am ehesten das Pfeifen eines Menschen oder sehr hohe Flötentöne)

- Amplitude

- Frequenz

- Die Anzahl der Schwingungsperioden pro Sekunde (also die Anzahl der sich wiederholenden Druckschwankungen einer Schallwelle)

- 1 Hertz = 1 Periode pro Sekunde

Zwischen 20 und 20'000 Hz 

(höhere Frequenz = höherer Ton)

- Grösse der Druckschwankung (also Unterschied zwischen Maxima und Minima der Schallwelle)

- Extrem grosse Spannbreite (1 bis 10 Mio), wird daher in logarithmische Dezibel-Skala umgerechnet

Zeitliche Verschiebung von zwei Sinusschwingungen 

Physikalische Einheit, die den Schalldruck im sogenannten Pegelmass ( = Schalldruckpegel) angibt.

Lp = 20 log(p/p0)

p / p0

Wobei

p = Druck der Schallwelle

p0 = Referenzdruckwert = Hörschwelle

Jede periodische Funktion lässt sich in eine Summe von Sinus- und Cosinusanteilen unterschiedlicher Frequenz zerlegen (= Fourier-Analyse).

Sinusschwingung mit der kleinsten Frequenz.

(Auch als Grundfrequenz oder erste Harmonische bezeichnet)

Die Frequenzen der weiteren harmonischen Oberschwingungen entsprechen jeweils ganzzahligen Vielfachen der Grundschwingung. 

Darstellung der Amplituden der Sinuskomponenten verschiedener Frequenzen, die addiert einen komplexen Ton ergeben.

Geräusche haben ein kontinuierliches Fourierspektrum.

Unterschiedliche Wahrnehmungsqualität bei Tönen gleicher Lautheit, Tonhöhe und Tondauer (aufgrund von Unterschieden in harmonischen Strukturen und in Ein- und Ausschwingzeiten)

Auch Timbre genannt.

- kleinste eben noch merkliche Schallintensität

- verschiebt sich je nach Frequenz (sichtbar in u-förmiger Hörschwellenkurve)

400 - 3000 Hz (empfindlichster Bereich)