TonhöhenwahrnehmungTonhöhenwahrnehmung
• Musik
Wozu?Wozu?
• Sprache– Betonung (wichtiger als Lautstärke!)
– Satzmelodie
– im Chinesischen: Wortbedeutung
• Szenenanalyse– Hinweis auf periodischen Vorgang
• Hilfsmittel zum Getrenntwahrnehmen verschiedener periodischer Vorgänge
• Erkennen eines periodischen Vorgangs
TonhöhenwahrnehmungTonhöhenwahrnehmung
• Tonhöhe ist eindimensional.– Vergleich mit Höhe kulturell bedingt
• Tonhöhe ist keine Eigenschaft des Schalls.– Mehrdeutigkeiten (Maultrommel, Obertonsingen)
– Illusionen, z.B. Shepard-IllusionMatlab
• Tonhöhe mißt sich nicht in Hz.– Auch bei Sinustönen „Fremdeinflüsse“, z. B. durch
Amplitude, oder linkes versus rechtes Ohr
Tonhöhenwahrnehmung: Wie?1. Spektrale Analyse von Schall im Innenohr
Tonhöhenwahrnehmung: Wie?1. Spektrale Analyse von Schall im Innenohr
Tonhöhenwahrnehmung: Wie?1. Spektrale Analyse von Schall im Innenohr
Tonhöhenwahrnehmung: Wie?1. Spektrale Analyse von Schall im Innenohr
Anfangsnote der Fuge, 518 Hz
Wellenform ca. 100 ms nach Start
Spektrale ZerlegungSpektrale Zerlegung
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
0 0.5 1Zeit [s]
Fre
qu
en
z [k
Hz]
Spektrogramm
Anfangsnote der Fuge, 518 Hz
Grundton = 1. Harmonische
1. Oberton = 2. Harmonische
2. Oberton = 3. Harmonische
Summe 1.-3. Harmonische
Wellenform ca. 100 ms nach Start
0
5
10
15
20
25
30
35
Abs
tand
vom
Sta
pes
[mm
]in der Cochlea:LUTear Simulationspaket
Geschichte der Tonhöhenforschung Geschichte der Tonhöhenforschung
• Ohmsches Gesetz der Akustik (1843):Der tiefste Teilton bestimmt die Tonhöhe
• Seebeck (1840):Die zeitliche Periodik bestimmt die Tonhöhe
Akustische Sirene nach von Helmholtz, 1896
Schall und TonhöheSchall und Tonhöhe
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
0 0.5 1Zeit [s]
Fre
qu
en
z [k
Hz]
Spektrogramm
0 2 4
Zeit [ms]
Am
plitu
deWellenform
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
0 0.5 1Zeit [s]
Fre
qu
en
z [k
Hz]
0 2 4
Zeit [ms]
Am
plitu
de
Original (518 Hz Grundfrequenz + Obertöne)
Hochpaßgefilterte Version, ohne Grundton
Schall und TonhöheSchall und Tonhöhe
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
0 0.5 1Zeit [s]
Fre
qu
en
z [k
Hz]
0 2 4
Zeit [ms]
Am
plitu
de
Hochpaßgefilterte Version, ohne Grundton
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
0 0.5 1Zeit [s]
Fre
qu
en
z [k
Hz]
Hochpaßgefiltert, tiefpaßmaskiertDifferenztöne
0
1
0 2 4Zeit [ms]
Fre
quen
z (k
Hz)
0
5
10
15
20
25
30
35
0 20 40 60Zeit [ms]
_
Spektraler und temporaler CodeSpektraler und temporaler CodeSpektrogramm Erregungsmuster in der Cochlea
0123456789
10
Fre
quen
z [k
Hz]
0
5
10
15
20
25
30
35
Abs
tand
vom
Sta
pes
[mm
]
0123456789
10
Fre
quen
z [k
Hz]
0
5
10
15
20
25
30
35
Abs
tand
vom
Sta
pes
[mm
]
0123456789
10
0 0.5 1Zeit [s]
Fre
quen
z [k
Hz]
0
5
10
15
20
25
30
35
0 0.5Zeit [s]
Abs
tand
vom
Sta
pes
[mm
]
0
5
10
15
20
25
30
35
0 20 40 60Zeit [ms]
_
Tonhöhenwahrnehmung: Wie?Tonhöhenwahrnehmung: Wie?
• Die empfundene Tonhöhe wird durch die Periode des Schallsignals bestimmt.
• 1. Tonhöhenempfindung durch Mustererkennung...(bei spektral trennbaren Komponenten)
• 2. ... und durch Analyse des Zeitsignals(einziger Mechanismus bei spektral nicht auflösbaren Komponenten)
• Dominanz-Bereich: 3.-8. Harmonischemit spektraler und temporaler Analyse.Größter Beitrag zur Tonhöhe