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Amplitudenmodulation von Terzrauschen: Experimentelle und theoretische Ergebnisse

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In psychoacoustic experiments absolute thresholds, as well as difference limens, of sinusoidal amplitude modulation of third-octave noise bands are determined. The results suggest a simple model based upon four significant fundamental assumptions:

1. The ear evaluates a sinusoidal amplitude modulation by a low-pass filter characteristic. The weighted degree of modulation is termed “degree of fluctuation”.


2. A narrow noise band is regarded as a tone at the centre frequency of the band, and modulated in amplitude by all modulation frequencies between zero and half the bandwidth of the noise. The degree of fluctuation describing this initial modulation results from a suitable integration of the partial degrees of fluctuation.


3. The degrees of the fluctuations elicited by the initial modulation and an impressed amplitude modulation, respectively, add according to their “energies”.


4. The ear detects a difference between the modulations of successive noise signals as soon as the ratio of the corresponding degrees of fluctuation reaches a threshold.


Applying this model, within its range of validity, to narrow noise-bands not only absolute thresholds but also difference limens of amplitude modulation as well as the subjective magnitude of modulation differences can be calculated. A comparison reveals good agreement between experimental and theoretical results.

Zusammenfassung

In psychoakustischen Experimenten werden sowohl absolute Schwellen als auch Unterschiedsschwellen für sinusförmige Amplitudenmodulation von Terzrausdien bestimmt. Die Auswertung der Ergebnisse führt auf eine einfache Modellvorstellung, die auf vier sinnvollen Grundannahmen beruht:

1. Das Gehör bewertet eine sinusförmige Amplitudenmodulation mit einer Tiefpaßcharakteristik. Der bewertete Modulationsgrad wird als ,,Fluktuationsgrad” bezeichnet.


2. Ein Schmalbandrauschen wird als Ton mit der Mittenfrequenz des Rauschens aufgefaßt, der mit einem Kontinuum von Modulationsfrequenzen zwischen Null und der halben Bandbreite des Rauschens amplitudenmoduliert ist. Der Fluktuationsgrad, der diese Eigenmodulation beschreibt, ergibt sich durch geeignete Integration über sämtliche Teil-Fluktuationsgrade.


3. Die Grade der Fluktuationen infolge der Eigenmodulation eines Schmalbandrauschens bzw. Infolge einer aufgeprägten Amplitudenmodulation addieren sich entsprechend ihren ,,Leistungen”.


4. Das Gehör erkennt einen Unterschied in den Modulationen aufeinanderfolgender Rauschsignale eben dann, wenn das Verhältnis der zugehörigen Gesamt-Fluktuationsgrade eine Schwelle erreicht.


Innerhalb der vorgegebenen Grenzen erlaubt es diese Modellvorstellung, für die Amplitudenmodulation schmalbandiger Rauschsignale nicht nur absolute Schwellen, sondern auch Unterschiedsschwellen sowie die subjektive Größe von vorgegebenen Modulationsunterschieden zu errechnen. Ein Vergleich zeigt gute Übereinstimmung zwischen experimentell und theoretisch ermittelten Ergebnissen.

Sommaire

On a effectué des expériences de psychoacoustique qui ont permis de déterminer des seuils absolus et des seuils différentiels pour une modulation sinusoïdale d'amplitude de bruits d'une largeur de bande d'un tiers d'octave. L'exploitation de ces résultats conduit à un modèle simple reposant sur quatre hypothèses significatives:

1°) L'audition évalue une modulation sinusoïdale d'amplitude au moyen d'une caractéristique de nitre passe-bas. Le degré de modulation ainsi caractérisé est décrit comme un «degré de Fluctuation».


2°) Un bruit à bande étroite est perçu comme un son pur à la fréquence moyenne du bruit qui est modulé en amplitude avec un ensemble continu de fréquences allant de zéro à la demi-largeur de bande du bruit lui-même. Le degré de fluctuation qui décrit cette automodulation s'obtient au moyen d'une intégration convenablement pondérée et etendue sur l'ensemble des degrés partiels de fluctuation.


3°) Les degrés des fluctuations résultant de l'automodulation d'un bruit a bande étroite ou ceux qui résultent d'une modulation d'amplitude imposée s'ajoutent proportionnellement à leurs «puissances».


4°) L'audition est capable d'établir une différence dans les modulations de signaux de bruit se succédant dans le temps, même lorsque le rapport des degrés de fluctuation totale correspondants atteint un seuil.


Compte tenu des limitations précitées, ce modèle permet de calculer non seulement des seuils absolus pour l'amplitude de modulation des bruits à bandes étroites, mais encore des seuils différentiels ainsi que les estimations subjectives de différences de modulations données. Une bonne concordance a été enregistrée entre les résultats expérimentaux et ceux de la présente théorie.
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Document Type: Research Article

Publication date: February 1, 1981

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  • Acta Acustica united with Acustica, published together with the European Acoustics Association (EAA), is an international, peer-reviewed journal on acoustics. It publishes original articles on all subjects in the field of acoustics, such as general linear acoustics, nonlinear acoustics, macrosonics, flow acoustics, atmospheric sound, underwater sound, ultrasonics, physical acoustics, structural acoustics, noise control, active control, environmental noise, building acoustics, room acoustics, acoustic materials, acoustic signal processing, computational and numerical acoustics, hearing, audiology and psychoacoustics, speech, musical acoustics, electroacoustics, auditory quality of systems. It reports on original scientific research in acoustics and on engineering applications. The journal considers scientific papers, technical and applied papers, book reviews, short communications, doctoral thesis abstracts, etc. In irregular intervals also special issues and review articles are published.
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