TonhöhenwahrnehmungTonhöhenwahrnehmung

• Musik

Wozu?Wozu?

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