Psychoakustik

Gliederung:

l. Psychoakustik
Was ist das eigentlich?

ll. Beschreibung der Parameter
1. Lautheit
2. Schärfe
3. Rauhigkeit
4. Tonhöhe
5. Schwankungsstärke
6. Tonhaltigkeit

lll. Bespiele aus dem Leben

lV. Nutzungsbereiche

V. Wichtige Begriffe der Psychoakustik
1. Schall
2. Ruhehörschwelle und Hörfläche
3. Ober- und Untertöne
4. Maskierungseffekte
5. Sinustöne
6. Amplitude
7. Anpassung
8. Schwebung

Vl. Bedeutende Wissenschaftler und ihre Theorien

Vll. Akustische Täuschungen

VIII. Verständnisfragen

lX. Antworten

X. Einarbeitung der Disskusion

Xl. Abschließende Anmerkungen

XII. Quellenverzeichnis, Literaturangaben

I. Psychoakustik

Was ist das eigentlich?

Die Psychoakustik ist ein Teilgebiet der Psychophysik. Sie beschäftigt sich mit der Messung von menschlichen Empfindungen auf physikalische Reizparameter. Diese Messungen sind meist schwierig, weil jeder Mensch eine individuelle Beschaffenheit der Hörorgane besitzt und die Empfindung bzw. danach die Handlung als Reaktion von Erfahrung und Wertschätzung geprägt sind. Der direkte Zugang zu den Empfindungen ist also versperrt, denn als Beobachter nimmt man nur die folgende Reaktion wahr. Das bedeutet, dass man mit einer Invarianz bei der Untersuchung der durch Reize ausgelösten Reaktion rechnen muss.

„Obwohl die Ergebnisse der Psychoakustik im physikalischen Sinne nicht exakt sind, da beispielsweise für die Empfindung „laut“ nie ein absolutes Maß angegeben werden kann, sind quantitative Aussagen möglich, da die psychophysischen Empfindungen des Menschen durch Lernprozesse trainiert werden.“^[1]

Methoden: Die Tests, die in der Psychoakustik angewandt werden, beschreiben subjektive Beurteilungen von Versuchspersonen. Jede dieser Personen urteilt individuell anders. Man versucht aber die Ergebnisse gültig werden zu lassen, in dem man eine Vielzahl von Urteilen statistisch auswertet. Dabei verwendet man zwei unterschiedliche Methoden: die adaptive und die klassische. Während bei der adaptiven Testart die Urteile der Versuchspersonen den Verlauf beeinflussen, hängt die klassische nicht von den Urteilen ab.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 1

Wenn man die Untersuchungen der entstehenden Empfindungen durch physikalische Reize direkt auf das Hörorgan und den Hörvorgang bezieht, dann spricht man von Psychoakustik. Für die Beurteilung der Reize werden die Tonhaltigkeit und Impulshaftigkeit als wichtige Größen gebildet. „Verbreitete psychoakustische Parameter sind: Lautheit (Einheit sone), Schärfe (Einheit acum), Tonhöhe (Einheit mel), Rauhigkeit (Einheit asper) und Schwankungsstärke (Einheit vacil).“^[2]

ll. Beschreibung der Parameter

1. Lautheit:

Sie bestimmt, wie Schall (wird später noch erklärt!) subjektive Empfindungen auslöst. Erst durch sie erhält man ein Maß, wodurch man sagen kann, um wie viel lauter ein Ton wirklich ist. Beispiel: Einen gleichen Ton, der von 10 Instrumenten gleichzeitig gespielt wird, hört man doppelt so laut, wie wenn nur ein Instrument den Ton alleine spielt (funktioniert nur, wenn jeweils nur wenige Obertöne mitklingen). In der Praxis sieht das natürlich anders aus, da alle Instrumente einen individuellen, mit vielen Obertönen versehenen Klangcharakter haben. Wenn der Schall doppelt so laut empfunden wird, verdoppelt sich auch die Lautheit. Sie soll es erleichtern zwei Schallereignisse vergleichen zu können. Es geht darum, wie die empfundene Lautstärke von uns Menschen beurteilt wird.

So stehen physikalische und medizinische Gegebenheiten psychoakustischer Ereignisse miteinander in Verbindung. Es wird der Zusammenhang zwischen sone (Einheit der Lautheit =empfundene Lautstärke eines Schallereignisses) und Phon (Lautstärkepegel) dargestellt. Ein sone sind 40 Phon (Sinuston mit 1000 Hz, 40 dB über der Hörschwelle).

Mittlere und hohe LautstärkeàErhöhung um 10 Phonà Verdoppelung der Lautheit

Niedrige Lautstärkeà geringe Erhöhungà Verdoppelung der Lautheit.

Allerdings wird die Lautheit vor allem in der Lärmmessung verwendet, in der Sprache und in der Musik spielt sie eine weniger bedeutende Rolle.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Wenn ein Schallsignal von beiden Ohren gleichzeitig gehört (binaural) wird, hört der Mensch die Töne mit einer bestimmten Lautstärke (Wahrnehmung). Wird nur auf einem Ohr der gleiche Schallpegel nur einem Ohr dargeboten (monaural), nahm man zunächst an, dass sich die Wahrnehmung wie laut dieses Signal ist, nicht ändert. Diese Annahme ist aber falsch, denn selbst bei gleich gebliebenem Schallpegel ändert sich die Lautheit um 70% - 50%. Das bedeutet, dass bei binauraler Darbietung (beide Ohren können den Ton hören) man jeweils die Summe aus der Lautheit bilden muss, die jedes einzelne Ohr wahrnimmt. Dies trifft auch zu, wenn man zwei verschiedene Schallsignale hört. Das Auge empfindet hingegen Helligkeit nicht als heller, wenn beide Augen geöffnet sind. Bei kürzer andauernden Tönen wird die empfundene Lautheit weniger.

Beispiel: Ein Ton der circa 10 Millisekunden dargeboten wird, wird als leiser empfunden als der gleiche Ton, der aber 100 Millisekunden andauert.

2. Schärfe:

wird als Empfindungsgröße bezeichnet und tritt bei schmalbandigen Geräuschen (Rauschen von 920 Hz bis 1080 Hz bei Schalldruckpegel von 60dB) auf.

3. Rauhigkeit: „Wenn sich die Schwankung des Schallsignals schnell ändert, so hat man das Gefühl der Ton würde rau klingen. Hierbei liegt die Schwankungsfrequenz i.a. höher als 30 Hz. Beispiele für die Schwankungswahrnehmung sind Klänge, die frequenz- oder amplitudenmoduliert sind.“^[3]

4. Tonhöhe:

Ist nicht nur in der Psychoakustik ein Parameter, sondern auch einer von fünf aus der Musik. Die Bestimmung ist unabhängig von den Anderen, aber abhängig von der Frequenz eines Tons. Sie wird durch Noten beschrieben, wobei der Kammerton a´ 1939 von der Internationalen Stimmtonkonferenz auf 440 Hz (Frequenz) festgelegt wurde. Auch heute noch gilt die von Pythagoras vorgenommene Einteilung in zwölf Halbtonschritte mit zwölf verschiedenen Tonhöhen. Den Abstand zweier gleichzeitig erklingender oder nacheinander zu hörenden Tönhöhen nennt man ein Intervall.

Eben wahrnehmbare Tonhöhenänderungen:

Unser Gehirn hat die Fähigkeit Veränderungen der Tonhöhe zu erkennen (= Frequenzauflösung). Unser Ohr kann bis zu 620 Tönhöhen voneinander unterscheiden. Ob man eine Frequenz wahrnimmt, hängt von der Frequenz des Schalls ab, den man hört. Unter 500 Hz kann man den Unterschied von 1,8 Hz gerade noch so wahrnehmen. Alles was darüber ist benötigt eine Frequenzänderung von mindestens 35 Promille. Wenn die Frequenz steigt, ist es notwendig, dass der Unterschied der Frequenzen zwischen zwei Tönen größer wird, damit man die Veränderung der Tonhöhe wahrnehmen kann. Die Tonhöhe mit fester Frequenz, kann sich ändern, wenn der Schallpegel sich verändert (= Tonhöhenparadoxon). Erhöhung des Schallpegels bei tiefen Tönen (konstante Frequenz)à empfundene Absenkung. Erhöhung des Schallpegels bei hohen Tönen (ebenfalls konstante Frequenz)à empfundene Anhebung der Tönhöhe. Ein Phänomen ist, dass bei 2000 Hz die Tonhöhe fast unbeeinflusst bleibt

[...]

Internaurale Tonhöhedifferenz:

Wenn ein Ton mit der gleichen Frequenz auf beide Ohren trifft (binaural), kann er bei einem Ohr eine andere Tonhöhe hervorrufen, als bei dem anderen. Bei einem Sinuston mit konstanter Frequenz, nimmt man auch eine konstante Tonhöhe wahr. Werden die Ohren nacheinander beschallt, dann weicht die wahrgenommene Tonhöhe voneinander ab à die Tonhöhe wird von jedem Ohr einzeln gebildet. Betont man einen Teilton des Klanges oder fügt man einen hinzu, wird diese Tonhöhe sehr deutlich erkannt. Innerhalb weniger Sekunden klingt dieser aber auch wieder mit dem Gesamtklang und man kann ihn nicht mehr hören (= synthetische Wahrnehmung eines Klanges). Man konzentriert sich dabei auf das Ganze. Wenn jemand geübt ist, ist es möglich, dass die einzelnen Teiltöne eines Klanges auch ohne Betonung bewusst wahrgenommen werden können (= analytische Wahrnehmung eines Klanges). Dabei kann man auch einzelne Obertöne hören.

5. Schwankungsstärke:

Unter Schwankungsstärke wird das subjektiv empfundene Ausmaß der Schwankung verstanden.

6. Tonhaltigkeit:

„Die psychoakustische Kenngröße Tonhaltigkeit ist ein Maß für in einem Geräusch vorhandene Einzeltöne. Das Vorhandensein von Einzeltönen bzw. sog. tonalen Komponenten erhöht im allgemeinem die Lästigkeitswirkung eines Geräusches deutlich.“^[4]

lll. Beispiele aus dem Leben:

Es lassen sich erstaunliche Empfindungen feststellen, wenn man in verschiedenen Situationen die gleiche Lautstärke von bestimmten Geräuschen hört. Wenn man zum Beispiel alleine in einem Raum ist, empfindet man das Ticken einer Uhr als sehr laut. Ist man aber mit mehreren Leuten in diesem Raum und es findet eine Unterhaltung statt, dann nimmt man die Uhr gar nicht mehr oder sehr leise wahr. Ähnlich läuft es ab, wenn man auf der Autobahn fährt und von seinem Radio etwas hören will, dann muss man es wegen des Fahrgeräuschs lauter stellen. Steigt man dann am nächsten Tag wieder in sein Auto, dann empfindet man diese Lautstärke als zu laut.

Auch bei der Klangqualität lassen sich solche Phänomene feststellen. Schrille Töne wirken unter vielen harmonischen und sanften Klängen als sehr störend (wenn jemand ein Konzert besucht und jemand anderes plötzlich in eine Trillerpfeife pfeift). Außerdem nehmen wir reine Töne (Sinustöne einzeln) als sehr steril und leer klingend wahr, obwohl sie von keinerlei Geräuschen gestört werden. Andererseits entsteht für uns ein angenehm klingendes Hörgeräusch, wenn kleine Verzerrungen und Rauscheffekte eingebaut werden.

[...]

^[1] Eska, Georg (1997): Schall & Klang; Seite 160, Birkhäuser Verlag

^[2] http://www.de.wikipedia.org/wiki/Psychoakustik

^[3] Freie Enzyklopädie Wikipedia

^[4] Ebenfalls freie Enzyklopädie