Hat die Wellenform eines Signals Einfluss auf die Wahrnehmung?

[Subsonic75]

Neben einer interessanten Diskussion über die Musiktheorie in einem anderen Thread bin ich nun auf der Suche nach Erfahrungen aus dem Bereich Musikwissenschaft/Psychoakustik. Speziell hier suche ich nach Erfahrungen im Umgang mit verschiedenen Wellenformen und deren Wahrnehmung beim Musikhören oder in der Tontheorie.

Bei der Bestrachtung möchte ich NUR auf einzelne Monosignale eingehen, da eine Stereobetrachtung gemischter Signale zu komplex wird. Idealerweise sollten diese Signale auch ohne Raumanteile (Interferenzen) abgehört werden (Kopfhörer) um wirklich nur das reine Signal zu hören. Hat jemand eine Quelle für derartige "Experimente" oder eigene Erfahrungen dazu?

Die Wahrnehmung verschiedener Wellenformen (Sinus, Sägezahn, Rechteck, Dreieck, Impulswellen) und deren Modulationen mit anderen oder gleichen Signalen verschiedener Frequenzen.

Meine Frage dazu:

1. Haltet ihr es für möglich mit bestimmten Wellenformen oder Modulationen Einfluss auf die Wahrnehmung bzw. Empfindung des Hörers zu nehmen? Werden bestimmte Kombinationen als angenehm oder unangenehm empfunden? Möglicherweise auch abhängig von der Frequenz des gehörten Tones bzw. der Frequenzverhältnisse bei Modulationen.

2. Wo gibt es hier Grenzen der Wahrnehmungsfähigkeit des menschlichen Gehörs?

Beispiele: abfallender oder aufsteigender Sägezahn, Pulsweite bei Pulswellen, Addition von Sinuswellen unterschiedlicher Frequenzen, Auswirkung der Phasenlage usw.

 

[HaraldS]

1. Haltet ihr es für möglich mit bestimmten Wellenformen oder Modulationen Einfluss auf die Wahrnehmung bzw. Empfindung des Hörers zu nehmen? Werden bestimmte Kombinationen als angenehm oder unangenehm empfunden? Möglicherweise auch abhängig von der Frequenz des gehörten Tones bzw. der Frequenzverhältnisse bei Modulationen.

Tiefe Frequenzen in hohen Lautstärken regen die Bauchdecke oder den ganzen Körper zum schwingen an - das ist ja allgemein bekannt und in der Disco, bei Rockkonzerten oder einem 32-Fuß-Register einer Kirchenorgel ein gewolltes und geplantes Phänomen. Insofern reissen tiefe laute Töne jeden Hörer mit, schon rein physikalisch. Wie das aber musikalisch einzusetzen oder soziologisch wirksam wird, ist hochgradig von der jeweiligen Musikkultur und der Vorerfahrung des Hörers abhängig. Ähnliches gilt für hohe Frequenzen, die aggressiv wirken können. Ob sie es tun, hängt von der Disposition des Hörers und seiner ihn umgebenden Musikkultur ab.

Insgesamt gibt es sicher für akustische Phänomene physikalisch beschreibbare Auswirkungen auf die Hörer. Sofern dich nur diese Auswirkungen interessieren, sind die ja recht einfach beschreibbar. Wenn es aber an eine inhaltliche musikalische Deutung geht, kommt man ohne kulturelle und historische Eingrenzung nicht weiter (und selbst dann nicht sehr weit).

2. Wo gibt es hier Grenzen der Wahrnehmungsfähigkeit des menschlichen Gehörs?

Hier:

Die meisten Klänge, die zwischen 31,5 und 16000 Hz und ca. -6 bis 140 dB liegen, sind wahrnehmbar. Ob sie durch...

abfallender oder aufsteigender Sägezahn, Pulsweite bei Pulswellen, Addition von Sinuswellen unterschiedlicher Frequenzen, Auswirkung der Phasenlage usw.

...entstehen, ist erst mal egal für das Kriterium der Wahrnehmungsfähigkeit.

Harald

 

[Subsonic75]

Hallo Harald

Danke für deinen Beitrag aber die von dir beschriebenen Zusammenhänge habe ich mit meiner Frage nicht gemeint. Die Kurven gleicher Lautstärken sind mir bekannt und die Auswirkungen von tieffrequentem Schall (Infraschallbereich) möchte ich auch nicht betrachten. Mir geht es zwar um bestimmte Frequenzbereiche aber nicht bezogen auf die Frequenz des Signals sondern auf die Wellenform der Schwingung. Ich suche nach Erkenntnissen in der Auswirkung von reinen Sinusschwingungen im Vergleich zu andersförmigen Signalen bzw. zu Mischsignalen verschiedener Wellenformen.

Beispiel:

Man erzeugt eine Sinusschwingung mit 1000 hz und mischt eine zweite Schwingung mit 1500 hz und gleichem Signalpegel dazu. Es entsteht also eine Überlagerung der beiden Signale. An manchen Stellen werden Additionen, an anderen Subtraktionen und an manchen Stellen auch Auslöschungen auftreten. Diese Bereiche verschieben sich, wenn man die Phasenlage eines der Signale ändert.

Sind wir dazu in der Lage den Unterschied zu hören? (bewusst oder unbewusst). Rein akustisch / elektrisch ist schon eine Unterschied vorhanden aber hören wir diesen Unterschied auch bzw. hat dieser Unterschied einen Einfluss auf die "musikalische" Wahrnehmung?

 

[klaus111]

Diese Bereiche verschieben sich, wenn man die Phasenlage eines der Signale ändert.

Sind wir dazu in der Lage den Unterschied zu hören? (bewusst oder unbewusst).

Nein, diesen Unterschied hören wir nicht, obwohl die Kurvenformen, je nach Phasenverschiebung unterschiedlich aussehen.

Siehe: Musik im Kopf, S. 69

Spitzer, Manfred
Musik im Kopf
Hören, Musizieren, Verstehen und Erleben im neuronalen Netzwerk
Verlag : Schattauer
8. Ndr. 2009 d. 1. Auflage 2005 08.2005

Ein sehr empfehlenswertes Buch, insbesondere was Musikwahrnehmung und Neurophysiologie angeht.

Mit zeitlich veränderten Phasenverschiebungen (verschoben und zum Original addiert) können Effekte erzeugt werden (Phaser, Flanger).

Viele Grüße

Klaus

 

[Subsonic75]

Hallo Klaus

Hab mir gleich mal das Buch im Amazon geordert. Sieht sehr interessant aus. Danke für den Tipp.

Gruß

 

[HëllRÆZØR]

Nein, diesen Unterschied hören wir nicht, obwohl die Kurvenformen, je nach Phasenverschiebung unterschiedlich aussehen.

Ich bin ja seit einiger Zeit mit der Programmierung eines Software-Synthesizers beschäftigt, da war mir folgendes aufgefallen:

- Wenn man zwei bis auf die Phasenlänge identische periodische Signale (z.B. Sinus-Töne) direkt nacheinander abspielt, und die Phasenverschiebung nicht zu klein ist, hört man ein deutliches Klackern zwischen den Tönen.

- Auch meine ich, einen leichten Unterschied in der Klangfarbe während der Anschlagsphase zweier Töne mit Hüllkurve gehört zu haben, die bis auf die Phasenverschiebung identisch waren, werde mich aber noch mal davon überzeugen, ob ich mich da nicht geirrt habe.

Auch schreibt Spitzer auf der von dir zitierten Seite, dass man die Phasenverschiebung für das räumliche Hören nutzt*. Es gibt also durchaus Fälle, in denen die Phasenverschiebung relevant ist, aber im Großen und Ganzen ist sie wahrscheinlich eher zu vernachlässigen.

* Edit: Ach ja, Stereo hatten wir ausgeschlossen

 

[klaus111]

Hab mir gleich mal das Buch im Amazon geordert. Sieht sehr interessant aus. Danke für den Tipp.

Gern geschehen! Ein Buch, das eine Lücke schließt und von dem man längere Zeit etwas hat.

- Wenn man zwei bis auf die Phasenlänge identische periodische Signale (z.B. Sinus-Töne) direkt nacheinander abspielt, und die Phasenverschiebung nicht zu klein ist, hört man ein deutliches Klackern zwischen den Tönen.

Da muß man mehr Informationen darüber haben, wie die Töne synthetisiert wurden. Möglicherweise schafft man bei bestimmten Verfahren auch Artefakte. Um dem weiter auf die Spur zu kommen, könnte man das "Klackern" z.B. mal mit Audacity aufnehmen und nach dem Zoomen anschauen. Da zeigt sich dann, ob es sich wirklich nur um zwei überlagerte Sinustöne handelt oder ob nicht etwas Unerwünschtes hinzukam (z.B. Klicks durch abgeschnittene Sinuskurven).

Viele Grüße

Klaus

 

[HëllRÆZØR]

Da muß man mehr Informationen darüber haben, wie die Töne synthetisiert wurden. Möglicherweise schafft man bei bestimmten Verfahren auch Artefakte. Um dem weiter auf die Spur zu kommen, könnte man das "Klackern" z.B. mal mit Audacity aufnehmen und nach dem Zoomen anschauen. Da zeigt sich dann, ob es sich wirklich nur um zwei überlagerte Sinustöne handelt oder ob nicht etwas Unerwünschtes hinzukam (z.B. Klicks durch abgeschnittene Sinuskurven).

Ich habe mal 4 direkt aufeinanderfolgende Sinustöne mit zufälliger Phase generiert, wobei jeder Ton 0,25 Sekunden dauert. Bei 0,25s und 0,5s tritt ein deutlicher Phasenwechsel ein, und die ersten 3 Töne lassen sich wahrnehmungstechnisch klar voneinander abgrenzen, auch wenn es sich nicht - wie ich das in Erinnerung hatte - um ein Klackern handelt. Bei 0,75s ist der Phasenunterschied sehr klein, weshalb man die letzten beiden Töne als einen einzelnen Ton wahrnimmt. Hier die Wave-Datei: Anhang anzeigen phase_shift.zip

Ich hab's auch mal mit Sägezahn oder FM probiert, das läuft im Prinzip auf's Gleiche hinaus. Und ja, so ein Programm wie audacity ist essenziell, wenn es um feedback zu generierten Wave-Dateien geht.

 

[ars ultima]

Hmm, als ich die Überschrift "Hat die Wellenform eines Signals Einfluss auf die Wahrnehmung" las dachte ich mir "Was für eine Frage: Natürlich hat sie das, wir hören doch den Unterschied". Ich hab dann erwartetm, dass es im text vielleicht doch um irgendwas anderes geht, aber ist irgendwie nciht der Fall Ein klassischer Synthsizer funktioniert doch eben so, dass man da die Wellenform ändert und somit Instrumente simuliere; das Thema hat HëllRÆZØR ja jetzt acuh angesprochen. Neben dem Einschwingverhalten und den Formanten ist es doch das Obertonspektrum - also die Wellenform - das dafür sorgt, dass man verschiedene Instrumente unterscheiden kann, obwohl sie den gleichen Ton spielen.

 

[klaus111]

Bei 0,25s und 0,5s tritt ein deutlicher Phasenwechsel ein, und die ersten 3 Töne lassen sich wahrnehmungstechnisch klar voneinander abgrenzen, auch wenn es sich nicht - wie ich das in Erinnerung hatte - um ein Klackern handelt. Bei 0,75s ist der Phasenunterschied sehr klein, weshalb man die letzten beiden Töne als einen einzelnen Ton wahrnimmt.

Meine Vermutung dürfte zutreffen, daß es sich um abgeschnittene Sinuskurven handelt. Ich muß momentan leider auf auf meinen "Musik-Computer" (und Audacity) verzichten, da das Netzteil den Geist aufgegeben hat. Ich konnte mir deine Probe nur anhören und ich kenne das von Dir beobachtete Phänomen bestens.

Schau Dir mal in Audacity die Schnittstellen der aufeinanderfolgenden Sinustöne an. An diesen kommt es dadurch, daß ein neuer Ton mit Phasenverschiebung beginnt, zu einer steilen Flanke (Schnitt, Sprung -> plötzliche Auslenkung der Lautsprechermenbran/des Trommelfells). Die hört man als "Klick". Natürlich ist der "Klick" geringer, wenn der Phasenunterschied geringer ist, weil dann auch der Sprung geringer ist.

... dachte ich mir "Was für eine Frage: Natürlich hat sie das, wir hören doch den Unterschied"
....Ein klassischer Synthsizer funktioniert doch eben so, dass man da die Wellenform ändert und somit Instrumente simuliere;

Subsonic75 ging es nicht primär darum, daß unterschiedliche Kurvenformen (meist) unterschiedlich klingen, sondern er stellt eine Verbindung zu den Empfindungen "angenehm oder unangenehm" her:

1. Haltet ihr es für möglich mit bestimmten Wellenformen oder Modulationen Einfluss auf die Wahrnehmung bzw. Empfindung des Hörers zu nehmen? Werden bestimmte Kombinationen als angenehm oder unangenehm empfunden?
.

Das wiederum ist stark kontextabhängig. Die Rolle des Kontextes wurde ja auch schon in seinem vorangegangenen Thread angesprochen. Ein und dasselbe Objekt wie z.B. ein Ton, Klang, Wort, Farbfleck usw. kann, je nach Kontext, völlig unterschiedlich wirken.

Momentan sind wir bei dem Phänomen, daß man die Wellenform ändern kann, ohne daß sich die Klangempfindung ändert (siehe die Grafik auf dieser Seite: Musik im Kopf, S. 69).

Viele Grüße

Klaus

 

[HëllRÆZØR]

Hallo Klaus,

ja genau, das ist das Phänomen was ich meinte: Durch den unterschiedlichen Phasengang kann ein Sprung zwischen den Signalen entstehen, den man als Einsatz eines neuen Tons wahrnimmt, wenn er groß genug ist. Ich wollte damit nur ausdrücken, dass es selbst ohne Überlagerungseffekte durchaus Fälle gibt, in denen die Phasenlage für unsere Wahrnehmung eine Rolle spielt. Mit audacity arbeite ich selbst, um mir in so einem Fall die Wellenform anzuschaun.

P.S.: In meinem ersten Beitrag meinte ich natürlich Phasenlage, nicht -länge

Edit: Ich habe mich anscheinend geirrt, was die folgende These anbelangt:

- Auch meine ich, einen leichten Unterschied in der Klangfarbe während der Anschlagsphase zweier Töne mit Hüllkurve gehört zu haben, die bis auf die Phasenverschiebung identisch waren, werde mich aber noch mal davon überzeugen, ob ich mich da nicht geirrt habe.

...zumindest habe ich bei mehreren Beispielen keine Unterschiede feststellen können. Entschuldigt bitte die unnötige Verwirrung, ich hätte das vorher überprüfen sollen.

 

[klaus111]

Ich wollte damit nur ausdrücken, dass es selbst ohne Überlagerungseffekte durchaus Fälle gibt, in denen die Phasenlage für unsere Wahrnehmung eine Rolle spielt.

Hallo HëllRÆZØR,

ich würde es eher so ausdrücken, daß es in Deinem Beispiel nur indirekt an der Phasenlage liegt, jedoch direkt am Signalsprung. Läge es an der Phasenlage, sollte man bei folgendem Experiment einen Unterschied hören:

- Der erste Sinuston soll im Nulldurchgang beendet sein.
- Eine kurze Pause soll folgen, Länge z.B. ein ganzzahliges Vielfache der Periodendauer.
- Der zweite Sinuston soll folgen (im Nulldurchgang), und zwar im Vergleichsfall erst dann, wenn man dem ganzzahligen Vielfachen der Periodendauer noch einen Bruchteil der Periodendauer hinzufügt, so daß der zweite Ton in einer anderen Phasenlage ertönt.

Man wird, wenn überhaupt, allenfalls eine leicht vergrößerte Pause wahrnehmen und das nur bei niedrigen Vielfachen.

Anderes Experiment:

Es soll aus einem Lautsprecher ein Sinuston von 440 Hz ertönen. Dieser hat eine Wellenlänge λ von etwa 78 cm.
λ = c / f = 343/440 m = 78 cm (Temperatur 20 Grad)

Jetzt nähern oder entfernen wir das Ohr (das andere wird zugestöpselt) um ein paar Dezimeter und verharren wieder in Ruhe. Klingt der Ton jetzt aufgrund der veränderten Phasenlage anders?

Nein! Also spielt die Phasenlage bezüglich des Klangs keinerlei Rolle.
(Um den Effekt von Reflexionen zu minimieren führen wir den Versuch im Freien durch oder im sog. "Schalltoten Raum" durch.)

Viele Grüße

Klaus

 

[HëllRÆZØR]

Mit dem Amplitudensprung im Signal selbst hat das nichts zu tun, wie das folgende Beispiel zeigt, bei dem bei 0.5s die Phasenlage eines Sinustons plötzlich um eine halbe Schwingungsdauer verschoben wird, und man trotz fehlendem Sprung den Einsatz eines neuen Tons wahrnimmt (am Besten mit audacity anschaun): Anhang anzeigen phase_shift2.zip

Du hast allerdings recht, dass das auf den Klang selbst keinen Einfluss hat.

 

[klaus111]

Naja,ich wollte mit der o.g. Aussage "ich würde es eher so ausdrücken..." nur andeuten, daß bei Deinen Phasenverschiebungsexperienten größere Signalsprünge deutlicher gehört werden als kleinere und dachte da an Phasenverschiebungen von 0 bis 90 Grad.

Wenn man es genauer betrachtet, so bemerkt das Ohr eben, wenn da abrupt eine Unregelmäßigkeit in der Sinusschwingung auftritt. Das ist nichts aufregendes.
Eine Phasenverschiebung um 180 Grad bedeutet ja schon etwas sehr deutliches. Im mechanischen Äquivalent des Pendels (elastische Kugel am Faden), würde es bedeuten, daß beim Nulldurchgang kurz eine elastische Platte dazwischen geschoben wird, von der die Kugel abprallen würde und eine Phasenverschiebung um 180 Grad wäre erreicht.

Im akustischen Falle ist es sehr plausibel, daß bei einer solchen Änderung ein "Klick" hörbar wird.
Wäre diese 180 Grad-Phasenverschiebung periodisch, also im Sinne einer gleichgerichteten sinusförmigen Wechselspannung, so würden Obertöne entstehen, nämlich ganzzahlige Vielfache der Grundschwingung. Hier wäre dann ein etwas hellerer Klang die Folge.

Was wir bei Deinen Pasenverschiebungsexperimenten hören, ist die abrupte Änderung der Sinusschwingung als "Klick" aber keinerlei Klangveränderung des dann folgenden phasenverschobenen Tons.

Viele Grüße

Klaus

 

[KingoftheRing]

@
hellrazor
- Wenn man zwei bis auf die Phasenlänge identische periodische Signale (z.B. Sinus-Töne) direkt nacheinander abspielt, und die Phasenverschiebung nicht zu klein ist, hört man ein deutliches Klackern zwischen den Tönen.




was man da hört ist im normalfall die lautsprechermembran die abrupt von einem punkt zum andern "fetzt"
weil ein phasensprung stattfindet das hört sich an wie ein knacken
das passiert z.B. wenn man in logic die funktion auf 0 schneiden abstellt und zwei soundfiles zusammenfügt
da die wellenform (auch gut grafisch sichtbar wenn man zoomt) nicht auf den nulldurchgang der phase geschnitten wird und einen bruch erleidet und die phase z.B. von 73° direkt auf 345° springt
man darf ja nicht vergessen dass ein wellenlänge im synthi eine membranauslenkung nach vorne und hinten ist
ein phasensprung bedeutet einen membransprung und da die trägheit der masse (der membran) es nicht zulässt dass diese in 0 sekunden an dem vorgegebenen punkt von 345° ist knackt es im lautsprecher

 

[gincool]

frei nach fourier sind rechteck, sägezahn und co auch nur überlagerte sinusschwingungen

 

[HëllRÆZØR]

was man da hört ist im normalfall die lautsprechermembran die abrupt von einem punkt zum andern "fetzt"
weil ein phasensprung stattfindet das hört sich an wie ein knacken
das passiert z.B. wenn man in logic die funktion auf 0 schneiden abstellt und zwei soundfiles zusammenfügt
da die wellenform (auch gut grafisch sichtbar wenn man zoomt) nicht auf den nulldurchgang der phase geschnitten wird und einen bruch erleidet und die phase z.B. von 73° direkt auf 345° springt
man darf ja nicht vergessen dass ein wellenlänge im synthi eine membranauslenkung nach vorne und hinten ist
ein phasensprung bedeutet einen membransprung und da die trägheit der masse (der membran) es nicht zulässt dass diese in 0 sekunden an dem vorgegebenen punkt von 345° ist knackt es im lautsprecher

Hm ... man hört dieses Klackern tatsächlich, wenn man eine Wave-Datei erzeugt, die fast überall eine Amplitude von 0 hat, aber an vereinzelten Stellen einen Amplitudenausschlag.

Wie ich allerdings bereits erwähnt hatte hört man diesen Bruch auch dann, wenn zwar eine Phasenverschiebung stattfindet, aber kein Sprung in der Amplitude (z.B. Verschiebung um eine halbe Phase beim Sinus), es hat also definitiv damit zu tun, wie wir hören. Zudem hört man bei einer Rechteck- oder Impulswelle kein Klackern, obwohl dort sehr starke Amplitudensprünge stattfinden, die Amplitudensprünge scheint man also auch nicht immer wahrzunehmen.

frei nach fourier sind rechteck, sägezahn und co auch nur überlagerte sinusschwingungen

Yep, Sägezahn z.B. hat ein komplettes Obertonspektrum, Rechteck und Dreieck dagegen nur ungerade Partialtöne. Die Obertonintensitäten der Dreieckswelle fallen recht schnell ab, die von Sägezahn und Rechteck dagegen eher langsam. Man kann allerdings bei der Rechteckwelle noch den Tastgrad (englisch: duty cycle) variieren, womit sich das Obertonspektrum ändert, und auch gerade Partialtöne hinzukommen. Auch kann man bei Dreieck oder Rechteck die geraden Obertöne ergänzen, indem man einfach einen Ton im Oktavabstand zum Ursprungston mit dazu nimmt. Da man bei Oszillatoren wie Sägezahn oder Rechteck oft mehr Obertöne hat, als man eigentlich will, kann man darauf einen Tiefpassfilter anwenden, der Obertöne über einer gewissen Frequenz abschneidet (-> subtraktive Synthese). Eine weitere Möglichkeit, ein Obertonspektrum ohne rechenaufwändiges Aufaddieren der einzelnen Obertöne (-> additive Synthese) zu erzeugen wäre noch die FM-Synthese.

Ansonsten spielen für den Klang noch Faktoren wie Hüllkurve, Geräuschanteil und zeitlicher Verlauf des Obertonspektrums eine Rolle.

 

[klaus111]

Hm ... man hört dieses Klackern tatsächlich, wenn man eine Wave-Datei erzeugt, die fast überall eine Amplitude von 0 hat, aber an vereinzelten Stellen einen Amplitudenausschlag.

Wie ich allerdings bereits erwähnt hatte hört man diesen Bruch auch dann, wenn zwar eine Phasenverschiebung stattfindet, aber kein Sprung in der Amplitude (z.B. Verschiebung um eine halbe Phase beim Sinus), es hat also definitiv damit zu tun, wie wir hören. Zudem hört man bei einer Rechteck- oder Impulswelle kein Klackern, obwohl dort sehr starke Amplitudensprünge stattfinden, die Amplitudensprünge scheint man also auch nicht immer wahrzunehmen.

Hallo HëllRÆZØR,

ein Sprung in der Amplitude ist nicht unbedingt erforderlich, um ein Knacken wahrzunehmen. Es reicht aus, wenn eine hinreichend große Unregelmäßigkeit im Schwingungsverlauf für eine kurze Zeit auftritt.

Das künstliche "Aneinanderkleben" (z.B. mit audacity) von zwei gleich hohen Sinustönen mit einer Verschiebung um eine halbe Phase wäre solche eine kurzzeitige Unregelmäßigkeit.

Daß wir hier primär nicht die Phasenverschiebung wahrnehmen sondern die Unregelmäßigkeit, kann man leicht experimentell überprüfen:

Man lasse aus einem Lautsprecher einen Sinuston von z.B. 440 Hz ertönen. Dieser hat eine Wellenlänge von ca. 78 cm.

Es gilt:

Wellenlänge λ = c / f
c = Schallgeschwindigkeit in Luft bei 20°C: 343,4 m/s
λ = Wellenlänge in Meter
f = Frequenz, hier: 440 Hz (=1/s)

λ = 343,4 (m/s) / 440 (1/s) = 0,780 m = 78 cm

Nun bewegt man seinen Kopf um ca. 39 cm nach in Richtung Lautsprecher.

Der Ton, den man nun hört (Reflexe werden vernachlässigt), ist um 180 Grad phasenverschoben. Wir hören keinen Unterschied.

Während man den Kopf in Richtung Lautsprecher bewegt hat, war der Ton leicht erhöht (Dopplereffekt). Um wieviel?

Nehmen wir der Einfachheit halber an, daß die Strecke von 39 cm in einer Sekunde mit gleichmäßiger Geschwindigkeit zurückgelegt wurde, so hätten wir für eine Sekunde lang einen Ton von 441 Hz gehört (Formel siehe hier).

Wer bestimmen möchte, wie hoch sein Auflösungsvermögen für Tonhöhenunterschiede ist, der kann diesen Test durchführen. Unter 3 Hz beginnt es für die Mehrzahl von knapp 12000 Testteilnehmern). schwierig zu werden (vgl. diesen Thread).

Bei einer Rechteckschwingung hören wir ein regelmäßiges Knacken, wenn die Frequenz niedrig genug ist, z.B. 1 Hz. Ab ca. 20 Hz wird erstere als Ton wahrgenommen. Da es sich um ein periodisches Ereignis handelt, können Öbertöne gehört und nach Fourier berechnet werden.

Viele Grüße

Klaus

 

[HëllRÆZØR]

Hi Klaus,

Daß wir hier primär nicht die Phasenverschiebung wahrnehmen sondern die Unregelmäßigkeit, kann man leicht experimentell überprüfen:

Man lasse aus einem Lautsprecher einen Sinuston von z.B. 440 Hz ertönen. Dieser hat eine Wellenlänge von ca. 78 cm.

Es gilt:

Wellenlänge λ = c / f
c = Schallgeschwindigkeit in Luft bei 20°C: 343,4 m/s
λ = Wellenlänge in Meter
f = Frequenz, hier: 440 Hz (=1/s)

λ = 343,4 (m/s) / 440 (1/s) = 0,780 m = 78 cm

Nun bewegt man seinen Kopf um ca. 39 cm nach in Richtung Lautsprecher.

Der Ton, den man nun hört (Reflexe werden vernachlässigt), ist um 180 Grad phasenverschoben. Wir hören keinen Unterschied.

Während man den Kopf in Richtung Lautsprecher bewegt hat, war der Ton leicht erhöht (Dopplereffekt). Um wieviel?

Nehmen wir der Einfachheit halber an, daß die Strecke von 39 cm in einer Sekunde mit gleichmäßiger Geschwindigkeit zurückgelegt wurde, so hätten wir für eine Sekunde lang einen Ton von 441 Hz gehört (Formel siehe hier).

Klar, eine gleichmäßig über die Zeit verteilte Phasenverschiebung nehmen wir nicht als Bruch wahr, sondern als Glissando (kontinuierliche Erhöhung/Verringerung der Tonhöhe). Es muss schon eine plötzliche Phasenverschiebung sein, damit man sie als Bruch wahrnimmt.

Bei einer Rechteckschwingung hören wir ein regelmäßiges Knacken, wenn die Frequenz niedrig genug ist, z.B. 1 Hz. Ab ca. 20 Hz wird erstere als Ton wahrgenommen. Da es sich um ein periodisches Ereignis handelt, können Öbertöne gehört und nach Fourier berechnet werden.

Was anderes hätte ich bei einer Größenordnung von 1Hz auch nicht erwartet. Es scheint allerdings ein recht schwammiger Übergang zu sein, bei 22Hz höre ich sowohl eine klare Tonhöhe, als auch ein regelmäßiges Klackern, bei hohen Frequenzen dagegen einen gleichmäßigen Ton. Ist eben auch die Frage, wie die Wellenform tatsächlich aussieht, wenn man die Trägheit der Lautsprechermembran berücksichtigt (eine tatsächliche Rechteckwelle ist ja rein physikalisch nicht realisierbar).

 

[Tonfilter]

1. Haltet ihr es für möglich mit bestimmten Wellenformen oder Modulationen Einfluss auf die Wahrnehmung bzw. Empfindung des Hörers zu nehmen? Werden bestimmte Kombinationen als angenehm oder unangenehm empfunden? Möglicherweise auch abhängig von der Frequenz des gehörten Tones bzw. der Frequenzverhältnisse bei Modulationen.

2. Wo gibt es hier Grenzen der Wahrnehmungsfähigkeit des menschlichen Gehörs?

Da die Frequenzwahrnehmung von Mensch zu Mensch unterschiedlich ist,denke ich das es möglich ist.
Auch die Emotionen und Gesundheitsszustände des Menschen haben einen hohen Einfluss auf die Wahrnehmung und Verarbeitung.

Es gibt auch Menschen ,die nehmen ein pfeifen in elektronischen Geräten wahr,wie beispielsweise Videorekorder.
Oder das Gebrumme von Trafos,und Dimmer Stehlampen. Andere hören das garnicht.

Die Frage ist vielleicht auch nicht unbedingt was über das Ohr ankommt,sondern wie und ob es vom Gehirn weiterverarbeitet wird. Da wir alle unterschiedliche Erfahrungswerte haben , dürfte das Gehirn eine sehr grosse Rolle spielen was die Einschätzung und Verarbeitung von Signalen angeht.