Terhardt, E. (1968). Beitrag zur Ermittlung der informationstragenden Merkmale von Schallen mit Hilfe der Hörempfindungen. Doc. Dissertation, Univ. Stuttgart
Ausgehend von dem allgemeinen Problem, die informationstragenden Merkmale von Schallen zu finden, wurde in dieser Arbeit die Frage aufgegriffen, welche physikalischen Merkmale eines Schalles für das menschliche Gehör informationstragend sein können. Die beiden ersten Kapitel der Arbeit befassen sich mit der Hörempfindung, die durch einen einfachen stationären Schall, den amplitudenmodulierten Sinuston, erzeugt wird. Die Empfindungsgrößen, welche diese Hörempfindung wesentlich kennzeichnen, sind die Lautheit, die Tonheit, die Schwankungsstärke und die Rauhigkeit. Es wurden zunächst die Existenzbedingungen dieser Empfindungsgrößen, bzw. ihrer Kombinationen, untersucht. Danach wurden die Zusammenhänge der Empfindungsgrößen mit den Schallgrößen ermittelt. Bei der Tonheit und der Lautheit konnte hierzu auf bekannte Ergebnisse zurückgegriffen werden. Die wesentlichen Zusammenhänge bei der Schwankungsstärke und der Rauhigkeit wurden im 2. Kapitel geklärt. Schwankungsstärke und Rauhigkeit sind proportional dem Quadrat des Modulationsgrads und verdoppeln sich bei jeder Erhöhung des Schallpegels um 20 dB. Die Untersuchungen führten auf ein einfaches Berechnungsverfahren für die Rauhigkeit. Weiterhin wurde nachgewiesen, daß das Gehör bei der Bildung der Rauhigkeit Schalle, deren Bandbreite kleiner als die Frequenzgruppenbreite ist, angenähert phasenrichtig verarbeitet. Zeitlichen Erregungsschwankungen kann das Gehör offenbar nicht bis zu beliebigen Schwankungsfrequenzen folgen. Für Rauhigkeit bzw. Schwankungsstärke ist die auf ihren arithmetischen Mittelwert bezogene Amplitude der Hüllkurvenschwankung maßgebend, welche zuvor eine Tiefpaßbewertung erfahren hat. Im letzten Teil der Arbeit wurde untersucht, nach welcher Rangfolge zeitliche Änderungen verschiedener Empfindungsgrößen informationstragend sein können. Es ergab sich, daß für die Äquivalenz zweier Empfindungsänderungen die Zahl der überbrückten Empfindungsstufen dieselbe sein muß.
With regard to the general problem of finding the information-bearing cues of sound, in this work the question was raised which physical parameters of a sound may be information-bearing to the human ear. The first two chapters are concerned with the hearing sensation that is elicited by a simple steady sound, i.e., the amplitude modulated sine tone. The attributes which essentially determine that hearing sensation, are loudness, tonalness (Tonheit), fluctuation strength, and roughness. First, the existence regions of those attributes were explored. Then the relationships between the subjective attributes and the physical sound parameters were determined. Where tonalness and loudness were concerned, known data could be used. The essentiall relationships concerning roughness were explored in chapter 2. Fluctuation strength and roughness turn out to be proportional to the square of the degree of modulation and increase by a factor of 2 when SPL is raised by 20 dB. The results suggest a simple procedure for calculating roughness. Moreover, it was found that, in formation of roughness, the auditory system processes sounds nearly phase-consistent, provided that the bandiwidth is less than one critical bandwidth. The ear does not follow the temporal fluctuations up to very high fluctuation frequencies. Roughness and fluctuation strength were found to depend on the amplitude of the envelope fluctuation relative to the sound signal's arithmetic mean, where the envlope fluctuation is low-pass weighted. In the last part of the work it was investigated to which extent temporal changes of sound sensations can be information bearing. It tured out that two such changes of different sensations are equivalent if thei encompass the same number of adjacent JNDs.