Psychoakustik – Highlights
Die Psychoakustik befasst sich mit der Untersuchung der Wahrnehmungsmechanismen auditorischer Informationen und ihrer Interpretation durch das menschliche Gehirn.
Die im Rahmen verschiedener Studien in diesem Bereich erzielten Ergebnisse dienten als Grundlage für die Entwicklung zahlreicher Technologien, die unser Leben in vielerlei Hinsicht verändert haben. Zu den auffälligsten Beispielen gehören mehrere Audio-Codecs wie der bekannte MP3. Internet-Telefonie (Skype) und sogar Mobilkommunikation verdanken ihre breite Verbreitung auch der Forschung auf dem Gebiet der Psychoakustik.
DF-Mechanismus
Um Schallquellen im Raum zu lokalisieren und ausschließlich das auditorische System zu verwenden, wendet das menschliche Gehirn mehrere Grundprinzipien an, die es mit genügend Informationen versorgen, um bestimmte Schlussfolgerungen zu ziehen und eine bestimmte Entscheidung zu treffen. Die Hauptbedingung hierfür ist das Vorhandensein von zwei separaten diskreten Empfängern, die die Ohren des Hörers sind.
Mechanismen der Psychoakustik
Stellen Sie sich eine Situation vor, in der sich die Schallquelle links vom Hörer befindet, um die Funktionsweise deutlicher zu veranschaulichen.
Zeitfaktor – ITD (interaurale Zeitdifferenz)
Das akustische Signal von der Schallquelle erreicht das rechte Ohr etwas später als das linke, da dieses näher an der Schallquelle liegt. Dieser Abstand (12-17 cm, abhängig von der Größe des Kopfes) reicht aus, damit das Gehirn die resultierende Zeitverzögerung zwischen zwei diskreten Rezeptoren aufzeichnet.
Intensitätsfaktor – IID (Interauraler Intensitätsunterschied)
Der Schalldruck direkt am Trommelfell des linken und rechten Ohrs ist geringfügig unterschiedlich, je nachdem, welcher näher an der Schallquelle liegt. Der Schalldruck am Trommelfell des linken Ohrs ist etwas höher als der des rechten. Dieser Unterschied gibt die Richtung der Schallquelle an.
Spektralfaktor
Die Spektralkomponente des akustischen Signals, das das linke und rechte Ohr erreicht, unterscheidet sich auch in Abhängigkeit von der Position der Schallquelle. Besonders hohe Frequenzen werden aufgrund der kurzen Wellenlänge vom Kopf abgeschattet und verlieren Energie. In Situation A enthält das akustische Signal, das das rechte Ohr des Hörers erreicht, im Hochfrequenzbereich etwas weniger Energie als das linke.
Die Kombination der oben genannten Prinzipien ermöglicht es uns, uns im Ohrraum zu orientieren und spielt eine wichtige Rolle bei der Lokalisierung von Schallquellen im Raum. Jedes Mal, wenn wir etwas hören, führt unser Gehirn unwillkürlich eine Analyse durch und wir bestimmen leicht und ohne nachzudenken die Richtung, aus der der Ton kommt.
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Der Mechanismus zur Bestimmung des Abstands von der Schallquelle und der Eigenschaften des Raums.
Um den Abstand von der Schallquelle zu bestimmen, verwendet das Hörsystem andere Methoden. Hier geht es hauptsächlich darum, die Beziehung zwischen dem Anteil der direkten Signalenergie und dem Anteil der reflektierten Energie zu bestimmen. Je mehr Reflexionen im akustischen Signal die Ohren des Hörers erreichen, desto weiter ist die Schallquelle entfernt. In diesem Fall ist dieses Verfahren bei Erreichen eines bestimmten Radius, ab dem das Reflexionsverhältnis über der Energie des Direktsignals herrscht, nicht mehr wirksam.
Durch die Analyse des Zeitintervalls zwischen dem direkten Signal und seinen Reflexionen kann das Gehirn Rückschlüsse auf den Abstand von einer reflektierenden Oberfläche, beispielsweise einer Wand, und deren akustischen Eigenschaften, beispielsweise dem Material (Beton, Glas, Teppich) ziehen. und die Oberflächenstruktur (glatt, ungleichmäßig) usw. Dies wird auch durch die Spektralanalyse der Reflexionen und ihrer Dichte erleichtert. Je diffuser sie sind, desto heterogener sollte die reflektierende Oberfläche sein, von der sie reflektiert werden.