Medizinische Physik

"The influence of different segments of the ongoing envelope on sensitivity to interaural time delays"

Martin Klein-Hennig, Mathias Dietz, Volker Hohmann, and Stephan D. Ewert,  Acoustical  Society of America 129, 3856 (2011)

Menschen und viele Wirbeltiere können Geräuschquellen orten, weil sie zwei Ohren haben. Durch den Abstand zwischen den Ohren trifft ein Geräusch erst auf dem zugewandten, dann auf dem abgewandten Ohr ein. Diese Zeitverzögerung wird interaurale (Latein für "zwischen den Ohren") Zeitverschiebung genannt. Menschen können sehr kurze Zeitverschiebungen von bis zu 10 Mikrosekunden (0,00001 Sekunden) wahrnehmen. Dies ist jedoch nur bei tiefen Frequenzen möglich, da z.B. Nervenzellen, die die gehörten Signale weiterleiten, bei hohen Frequenzen nicht mehr im Takt mit den Signalen feuern können. Dadurch geht zeitliche Information verloren und zeitliche Unterschiede zwischen den Ohren kann das Gehirn nicht mehr korrekt auswerten.

Wird der Pegel eine hochfrequenten Signals jedoch kontinuierlich mit einer niedrigen Frequenz variiert ("Amplitudenmodulation"), lassen sich zeitliche Unterschiede in der Pegeländerung wahrnehmen. Diese Pegeländerung wird angewandt, indem das hochfrequente Signal mit einem tieffrequenten Signal, der sogenannten Einhüllenden, multipliziert wird. Diese Einhüllende kann, wie z.B. oft in der Literatur angewendet, eine Sinuskurve sein. Im Grunde lassen sich aber beliebige Signalformen als Einhüllende verwenden. In dieser Arbeit wurde der Einfluss von verschiedenen Einhüllendenformen auf den gerade noch wahrnehmbaren interauralen Zeitunterschied in der Einhüllenden untersucht. Dazu wurde die Einhüllende in vier Teile aufgeteilt: Attack (Steigung am Anfang), Hold (Haltezeit), Decay (Abfall am Ende) und Pause (Wartezeit). In Hörkabinenversuchen mit Kopfhörern wurde ermittelt, welchen Einfluss Änderungen dieser vier Parameter auf die Fähigkeit, eine Schallquelle zu Orten, haben. Die Ergebnisse zeigen, dass die Versuchspersonen am empfindlichsten auf Änderungen in der Steigung am Anfang und in der Pause zwischen zwei Einhüllendenperioden reagierten. Die Ergebnisse wurden mit einem binauralen Standardmodell modelliert. Die Modellierungsergebnisse zeigen, dass das Modell um eine Adaptationsstufe erweitert werden muss, die es erlaubt, die Empfindlichkeit auf Anfang und Pause der Einhüllendenperiode zu simulieren.

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