Messung der Separiertheit akustischer Ströme - CES

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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-
Julian Kurz — Separiertheit von Strömen 5 Abbildung 3: Versuch von Bregman und Levitan. Kreise bedeuten stärkere Trennung nach Grundfrequenz; Sterne stärkere Trennung nach Formantenfrequenz. Die Größe gibt die Stärke der festgestellten Trennung an. Frequenzdifferenzen sind in Oktaven angegeben. sen Spektrum eine starke Spitze an der Frequenz des Sinustons aufweist, (S. 105) führt zu einer sehr starken Aufteilung in Ströme. Weitere analytische Experimente nennt Bregman aber nicht. 2.1.3 Ort Durch die Auswertung verschiedener Eigenschaften des wahrgenommenen Schalls, kann der Mensch ihm eine Richtung und Entfernung zuweisen, ihn also räumlich lokalisieren. Es wäre nahe liegend, dass akustische Signale, die von verschiedenen Orten kommen, auf jeden Fall von verschiedenen Quellen stammen und daher auch von der menschlichen Wahrnehmung verschiedenen Strömen zugeordnet werden. Man könnte sogar annehmen, die örtliche Zuordnung von Schallereignissen alleine würde vollkommen ausreichen um ihn verschiedenen Strömen zuzuordnen. Die letzten und die folgenden Abschnitte haben bereits gezeigt, dass dies nicht so ist und noch viele anderen Merkmale eine Rolle spielen. Dass auch die erstgenannte Annahme nicht stimmt, sondern es durchaus Ausnahmen geben kann in denen Töne verschiedenen örtlichen Ursprungs dem selben akustischen Strom zugeordnet werden, zeigten einige Experimente, die im Folgenden vorgestellt werden. Bei einem ersten Experiment von Donald Norman (S. 75) wurden zwei Töne unterschiedlicher Höhe abwechselnd abgespielt. Der Frequenzabstand war dabei allerdings relativ klein, so dass die Töne zunächst als Auf und Ab wahrgenommen wurden, also als einziger Strom. Wurden die beiden Töne dagegen auf beiden Ohren alterniert, so konnten zwei separate Ströme wahrgenommen werden. In diesem Fall kam es also zur Separierung durch unterschiedliche Richtungen. Weitere Experimente von Normal van Noorden (S. 75), Cherry und Taylor (S. 79) und anderen brachten zunächst ähnliche Ergebnisse. Fest steht also, dass unterschiedliche räumliche Ursprünge sich zumindestens auf die
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