Messung der Separiertheit akustischer Ströme - CES

Julian Kurz — Separiertheit von Strömen 4
selben Strom gehören wird nicht nur durch den Abstand ihrer beiden Frequenzen bestimmt
sondern ist auch davon abhängig, wie groß dieser Abstand in Relation zur Frequenzdifferenz
zu anderen Tönen ist.
2.1.2 Klangfarbe
Bisher wurden nur einfache Sinustöne betrachtet, die aus genau einer Frequenzkomponente
bestanden. Natürliche Schallereignisse sind allerdings neben der Frequenz und der
Lautstärke auch durch ihre Klangfarbe charakterisiert. Allerdings gibt es nach Bregman
keine einheitliche, physikalisch greifbare Definition für die Klangfarbe (S. 92). Diverse Experimente
arbeiteten dazu mit natürlichen Klängen wie Musikinstrumenten (Tonleiterillusion,
S. 94) oder Geräuschen (Warren, Obusek, Farmer and Warren, S. 94). In beiden Fällen
zeigte sich, dass der unterschiedliche Klang zu einer Separierung in einzelne Ströme führte.
Allerdings lassen sich diese unterschiedlichen Klänge nur schwer auf einzelne physikalische
Eigenschaften zurückführen.
Ein komplexer Klang ist aus verschiedenen Frequenzen zusammengesetzt. Er ist harmonisch,
wenn alle Teiltöne Vielfache der selben Grundfrequenz sind. Die Klangfarbe lässt
sich unter anderem – orthogonal zur Lautstärke und Grundfrequenz – durch die Verteilung
dieses Spektrums charakterisieren. Eine Rolle spielt dabei, wie viele harmonische Teiltöne
enthalten sind, wie die Intensität zwischen diesen Tönen verteilt ist sowie einzelne Intensitätsspitzen
im Spektrum des Klangs. Die subjektive Tonhöhe, die der Grundfrequenz des
Klangs entspricht, wird dabei auch gehört, wenn sie nicht enthalten ist, sondern der Klang
nur aus mehreren Harmonischen besteht (“missing fundamental”). Wie ein Versuch von
van Noorden (S. 84) zeigt, ist die Separierung aber nicht von der (gehörten aber nicht
vorhandenen) Grundfrequenz abhängig, sondern nur von den tatsächlich vorhandenen Frequenzkomponenten.
In einem Experiment von Bregman und Levitan (S. 86) wurde betrachtet, ob die Grundfrequenz
oder die Formantenfrequenz, also das Maximum im Spektrum der harmonischen
Teiltöne eine stärkere Separierung erzeugen. Dazu verwendeten sie eine Sequenz von 4
Tönen, von denen jeweils zwei in der Fundamentalfrequenz nahe beieinander lagen aber
unterschiedliche Formanten hatten, während jeweils zwei Töne mit weiter entfernten Fundamentalfrequenzen
ähnliche Formanten besaßen. Es stellte sich heraus, dass bei Variation
beider Parameter in einigen Fällen die Töne mit ähnlichen Fundamentalfrequenzen zu je
einem Strom gruppiert wurden und in anderen Fällen die Töne mit ähnlichen Formanten.
Es zeigte sich aber, dass die Gruppierung der Ströme anhand der Formantenfrequenz
stärker war als anhand der Fundamentalfrequenz. Insbesondere zeigte sich dies, wenn die
Abstände der Frequenzen jeweils gleich groß gewählt wurden (siehe Abbildung 3).
Die Klangfarbe eines Tons ist nicht nur durch sein Spektrum, sondern auch durch zeitliche
Veränderungen – periodisch oder nicht – in seinem Spektrum gekennzeichnet. Viele in
der Natur vorkommende Klänge unterliegen starken zeitlichen Änderungen. Eine wesentliche
Eigenschaft dieser Veränderung ist ihre “Granularität”, die allerdings schwer analytisch
zu fassen ist. Vergleichbar ist sie etwa mit der Textur in der visuellen Wahrnehmung. Ein
einfacher Versuch mit einem reinen Sinuston und einem gefilterten weißen Rauschen, des-