Kognitionspsychologie 1

Ereignisse, die zu auditiven Eindrücken führen, lösen Druckschwankungen des uns umgebenden Mediums – im Normalfall der Luft – aus. Diese Druckschwankungen werden als Schallwellen bezeichnet, sie werden über die Ohren aufgenommen und führen zum Erleben von Geräuschen und Tönen.

Dezibel (dB)

dB = 20 log (p1 / p0)

p1 ist die Amplitude der aktuell betrachteten Schallwelle und p0 ein Standardwert, meist 20 Micropascal -> SPL (sound pressure level)

Die wahrgenommene Lautheit eines Tons hängt sowohl von der Intensität
der Schallwelle als auch von ihrer Frequenz ab. Zum Hervorrufen eines bestimmten Lautheitsempfindens in mittleren Frequenzbereichen ist z. B. ein geringerer Schalldruck nötig ist als bei extremeren Frequenzen.

Ein weiterer Einflussfaktor auf die wahrgenommene Lautheit ist die Dauer eines dargebotenen Tons. Bis zu einem Zeitraum von knapp 200 ms führt eine Erhöhung der Darbietungsdauer zu einer lauteren Wahrnehmung.

Das Phänomen der fehlenden Grundfrequenz besteht darin, dass die Wahrnehmung der Tonhöhe sich nicht ändert, wenn der Schwingungsanteil der Grundfrequenz aus dem Ton herausgenommen wird (vgl. Abb.). Die wahrgenommene Tonhöhe ergibt sich also nicht aus der Intensität der entsprechenden Frequenz, sondern aus dem Muster der Obertöne. Eine Überlagerung der Frequenzen 440 Hz, 660 Hz, 880 Hz etc. wird demnach so hoch wahrgenommen wie ein Ton von 220 Hz. Ein Alltagsbeispiel für dieses Phänomen findet sich beim Telefonieren. Obwohl die tiefen Frequenzen, die den Grundton männlicher Stimmen ausmachen, gar nicht übermittelt werden, empfinden wir die Stimme einer Person nicht als generell höher, wenn wir sie durch den Hörer wahrnehmen.

Im Gegensatz zum Gehörgang und zum Mittelohr ist das Innenohr nicht mit Luft, sondern mit Flüssigkeit gefüllt. Da beim Übergang von Schallwellen aus der Luft ins Wasser der allergrößte Teil an der Grenzfläche reflektiert wird, käme es zu einem massiven Intensitätsverlust, wenn die Flüssigkeit des Innenohrs in direkter Weise stimuliert werden würde. Diesem Verlust wird entgegengewirkt, indem der Schalldruck im Mittelohr verstärkt wird. In geringem Ausmaß wird die Verstärkung zum einen durch eine Hebelwirkung der Gehörknöchelchen erreicht (die Kraft, die am Hammer vorliegt, wird sozusagen mit dem Amboss als Hebel auf den Steigbügel übertragen). Zum anderen erfolgt eine Änderung des Flächenverhältnisses bei der Übertragung des Schalldrucks.

Sie verbindet das Mittelohr mit dem Rachenraum und öffnet sich sich beim Schlucken oder Gähnen. Dadurch kann Luft in das Mittelohr ein- und ausströmen und somit ein Druckausgleich erreicht werden.

Neben der Verstärkungsfunktion des Mittelohrs kann es darin auch zu
einer Dämpfung der Schallübertragung kommen. Jene erfolgt durch zwei kleine Muskeln, welche am Trommelfell und am Steigbügel ansetzen. Im Falle eines starken Schalldrucks kontrahieren diese Muskeln, was eine Versteifung des Trommelfells und eine verminderte Bewegung der Gehörknöchelchen bewirkt. Dieser akustische Reflex schützt das Innenohr vor zu intensivem Schalldruck;

Die Bewegung der äußeren Haarzellen ist vermutlich auch der Ursprung der sogenannten otoakustischen Emissionen (Kemp, 1978). Dies sind vom Ohr selbst produzierte leise Töne. Offenbar kann die beschriebene Kette der Schallaufnahmeprozesse nämlich auch in umgekehrter Richtung durchlaufen werden: In der Cochlea ausgelöste Bewegungen der Flüssigkeit des Innenohres versetzen das ovale Fenster in Schwingungen, wodurch entsprechende Bewegungen der Gehörknöchelchen ausgelöst werden, die wiederum von innen Druck und Zug auf das Trommelfell ausüben.