Die Hörbarkeit von Frequenzunterschieden: Frequenzstufen

René Bannasch

Aga 2012 · diplom.de

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Inhaltsangabe:Einleitung: Gegenstand der vorliegenden Arbeit ist eine Untersuchung zur Hörbarkeit von Frequenzunterschieden. Obwohl psychoakustische Untersuchungen erst mit zunehmendem Wissen über akustische Zusammenhänge und der Möglichkeit zur Generierung genauer Stimuli durch die Verwendung analoger und digitaler Elektronik möglich wurden, gab es Untersuchungen zur Tonhöhe schon früh. Bereits im 6. Jahrhundert vor Christus entdeckte Pythagoras, dass die grundlegenden Intervalle der Musik einfachen Zahlenverhältnissen der Länge einer schwingenden Saite entsprechen. Da eine Halbierung der Saitenlänge eine Verdopplung der musikalischen Tonhöhe zur Folge hatte, folgerte Pythagoras daraus, dass die halbe Saite auch doppelt so schnell schwingen müsste. Galileo Galilei beschrieb 1640 den Zusammenhang zwischen der musikalischen Tonhöhe und der Schwingungen pro Sekunde einer Saite und stellte damit den Bezug von Tonhöhe und Frequenz her. Joseph Sauveur formulierte diese Beziehung zwischen Schwingungsfrequenz und Tonhöhe 1701 aus und wies nach, dass Klänge mit einer deutlichen Tonhöhe aus Grundton und Obertönen zusammengesetzt sind. Georg Simon Ohm wendete 1841 als Erster die Fourieranalyse auf akustische Ereignisse an und stellte sein ‘ohmisches Gesetz der Akustik’ vor. Dieses besagte unter anderem, dass der Grundton eines Klanges die Tonhöhe bestimmt. Zustimmung bekam er 1862 von Hermann von Helmholtz, der mit der Resonanztheorie eine physiologische Fourieranalyse von Schallereignissen durch die Basilarmembran postulierte. Auch von Helmholtz war überzeugt, dass der Grundton eines Klanges für dessen Tonhöhe verantwortlich ist. 1924 bewies Harvey Fletcher durch spektrale Filterung, dass sich die Tonhöhe eines Signals, trotz fehlenden Grundtones, nicht ändert. Ende der dreißiger Jahre prägte J. F. Schouten für das Phänomen der fehlenden Grundfrequenz den Begriff Residuum und nahm an, dass der Eindruck der Tonhöhe vor allem von den hochfrequenten Anteilen eines Tones bestimmt wird. Ritsma widerlegte diese Annahme 1962 experimentell und konnte ein Frequenzband zwischen dem dritten und fünften Oberton ausmachen, welches entscheidend für den Eindruck der Tonhöhe ist. Ritsma bezeichnete diesen Bereich als spektrale Dominanz eines Klangs. Schoutens und Ritsmas Ergebnisse wurden dahingehend gedeutet, dass das Gehör die Tonhöhe über die Periodizität eines Signals auswertet. Und das, obwohl Georg von Békesy im Jahr zuvor Helmholtz‘ Theorie der Basilarmembran als [...]