Vergleich eben erkennbarer Unterschiede und Variationen der Frequenz und Amplitude von Schallen

The behaviour of the auditory system in the perception of small changes in frequency and amplitude was investigated. The kind of presentation was found to influence strongly the perceptual resolution. It is necessary to distinguish between sound differences and sound variations. “Differences” refer to sounds that are isolated in time during presentation, while “variations” are changes of sound properties that take place continuously. Just Noticeable Differences (JND's) and Just Noticeable Variations (JNV's) were measured for changes both in frequency and in amplitude for sinusoids and broad-band stimuli. The ear was found to resolve frequency differences which are about one third as large as the smallest resolvable frequency variations, independent of stimulus band width and level. Pure tones resulted in the smallest frequency JND's which are about one percent of the critical band width at the tone's frequency. With regard to level changes, at high levels all methods yield equally a minimum detectable change of about 0·3 dB for sinusoids. However, at low and moderate levels the ear is again more sensitive to differences than to variations. For example, a 1 kHz tone at 10 dB sensation level produces a 3 dB JNV but a JND of only 1·5 dB.

Zusammenfassung

Es wird untersucht, nach welchen Gesetzmäßigkeiten kleine Frequenz- und Amplitudenänderungen vom Gehör erkannt werden. Es zeigt sich, daß die Art der Schallpräsentation die weitere Verarbeitung durch das Gehör und die resultierende Erkennungsleistung wesentlich beeinflußt. Zwei Hauptkategorien von Schall-Änderungen sind zu unterscheiden; sie werden als Schall-Unterschiede bzw. Schall-Variationen bezeichnet. Unterschiede treten zwischen zeitlich getrennt dargebotenen Schallen auf, während Variationen stetige Veränderungen von Schalleigenschaften sind, die während der Schalldarbietung eintreten. Die Auflösung des Gehörs für Frequenz- Unterschiede ist etwa dreimal besser als bei der Frequenz-Modulation. Dies gilt unabhängig von der Art des Testschalls und vom Pegel. Die kleinste Frequenz- Unterschiedsschwelle weisen Sinustöne auf; sie beträgt etwa ein Prozent der Frequenzgruppenbreite bei der Testtonfrequenz. Gegen Amplituden-Unterschiede ist das Gehör nur bei kleinen und mittleren Pegeln empfindlicher als gegen Amplituden-Variationen. Bei Sinustönen hohen Pegels liegen alle eben erkennbaren Amplituden- Änderungen bei ca. 0,3 dB. Der eben wahrnehmbare Amplituden-Modulationshub vergrößert sich bei sehr kleinen Pegeln bis auf das zehnfache dieses Wertes, bei der Amplituden-Unterschiedsschwelle beträgt der Faktor etwa fünf. So beträgt für einen 1 kHz-Ton bei einem Pegel von 10 dB über der Schwelle der eben wahrnehmbare Amplituden-Modulationshub 3 dB, der eben wahrnehmbare Amplituden-Unterschied dagegen 1,5 dB.

Sommaire

On étudie les lois qui régissent la perception auditive des très petits changements en fréquence et en amplitude. On observe que la manière de présenter les sons dans les tests exerce une influence primordiale sur le traitement ultérieur des signaux par le système auditif et finalement sur sa capacité de reconnaissance des changements dans les stimuli. Deux catégories principales sont à distinguer: les «différences sonores» qui sont des changements entre signaux sonores présentés par échantillons nettement séepares et les «variations sonores» qui sont des changements opérés continûment sur un stimulus de longueur suffisante. Le pouvoir séparateur de Tome est trois fois meilleur pour les différences en fréquence que pour les échantillons modulés en fréquence, et ceci indépendamment du niveau et la présentation du stimulus. Le seuil minimal de perception des différences en fréquence a été observé pour des sons sinusoidaux purs; il vaut environ un pour cent de la largeur de bande du groupe de fréquences auquel appartient le stimulus. Quant aux différences en amplitude, elles sont mieux perçues que les variations quand les niveaux sont faibles ou moyens. Aux niveaux élevés et en son pur, le seuil vaut environ 0,3 dB pour les deux catégories. Mais aux niveaux très faibles ce seuil peut monter jusqu'à 3 dB pour la modulation en amplitude et 1,5 dB pour les différences d'amplitude. Ce sont les valeurs atteintes par exemple pour un stimulus de 1 kHz à un niveau de 10 dB au dessus du seuil de la perception.