Title (deu)
Residualton & neuronale Autokorrelation in Modellen der Tonhöhenwahrnehmung
Parallel title (eng)
Missing fundamental & neural autocorrelation in pitch perception models
Author
Bettina Wimmer
Advisor
Christoph Reuter
Assessor
Christoph Reuter
Abstract (deu)
Diese Arbeit beinhaltet einen Vergleich historischer und aktueller Erkenntnisse im psychoakustischen Forschungsgebiet der Tonhöhenwahrnehmung. Es wird ein Überblick über die historischen Ergebnisse von Wissenschaftern (u.a. Seebeck, Ohm, Helmholtz) gegeben und deren Einfluss auf die zukünftige Forschung beleuchtet. Der Aufbau des menschlichen Ohres wird geschildert, sowie die neurologischen Grundlagen des Gehörsinns.
Anschließend werden die Entdeckung und charakteristische Eigenschaften des Residualtonhörens erläutert. Dieses Phänomen wurde erstmals von Schouten detailliert beschrieben und bezeichnet die Wahrnehmung eines physikalisch nicht vorhandenen Grundtons. Das bedeutet, dass im Frequenzspektrum des Klanges nur Obertöne auftreten. An die Stelle des Grundtones tritt beim Zuhören ein Residualton, deshalb ändert sich die Tonhöhenwahrnehmung durch den fehlenden Grundton nicht. Das Residualtonphänomen kann in Verbindung mit Lautsprechern, Telefonen oder tiefen Instrumenten (z.B. Fagott) beobachtet werden.
Weiters werden die beiden grundlegenden Modelle der Tonhöhenwahrnehmung (Frequenz- vs. Zeitbereichanalyse) vorgestellt und ihre Fähigkeit, Phänomene des menschlichen Gehörs zu erklären, bewertet.
Das Konzept der neuronalen Autokorrelation wird präsentiert und mathematische Eigenschaften gezeigt. Dieser Ansatz ist die Grundlage vieler Tonhöhenwahrnehmungsmodelle. Einige werden vorgestellt und die biologischen und theoretischen Hintergründe erklärt. Forscher (u.a. Langner) konnten nachweisen, dass im auditorischen Cortex des Menschen ein Autokorrelationsprozess stattfindet. Dies spricht für ein von Licklider formuliertes und später von anderen Wissenschaftern (u.a. Ebeling, Fricke) modifiziertes Modell der Tonhöhenwahrnehmung, das sowohl auf spektrale, als auch auf zeitliche Analyse basiert und Autokorrelation inkludiert.
Die beiden vormals gegensätzlichen Theorien (Frequenz- vs. Zeitbereichanalyse) schaffen somit durch ihr Zusammenwirken ein neues Modell zur Beschreibung der Tonhöhenwahrnehmung, das erstmals eine biologisch fundierte Erklärung des Residualtonphänomens mittels neuronaler Autokorrelation darstellt.
Abstract (eng)
This paper describes recent and historical findings in the psychoacoustic field of pitch perception. An overview of historical research is given, where results of physicists (e.g. Seebeck, Ohm, Helmholtz) are summarized and their importance for future research work explained. The pitch perception phenomenon “missing fundamental” is introduced This phenomenon, first systematically described by Schouten, occurs when a listener hears a sound, which only consists of the overtone spectrum. The fundamental frequency is physically not present. However, the listener perceives the sound, as if the fundamental frequency were present. The missing fundamental concerns telephone communication, loudspeakers and instruments (e.g. bassoon).
The two basic models of pitch perception (frequency vs. periodicity analysis) are explained, compared and their ability to account for particular pitch perception experiences is investigated.
The idea of neural autocorrelation is explained and furthermore mathematical theorems for this concept. This approach is the underlying idea of many current pitch perception models. Some of them, including their theoretical and biological principles, are described.
Langner et al. discovered biological evidence for an autocorrelation process in the auditory cortex of mammal and even human brains. This highly supports an autocorrelation model, first theoretically described by Licklider and later refined by other scientists (e.g. Fricke, Ebeling), as an explanation for pitch perception.
The combination of the two former opposing theories (frequency vs. periodicity analysis) establishes a new, promising model for pitch perception, whose major advantage is the fact that this model by means of neural autocorrelation even accounts for the missing fundamental.
Keywords (eng)
missing fundamentalneural autocorrelationpitch perceptionresiduefrequency analysisperiodicity analysisauditory systemauditory cortextonotopyperiodotopy
Keywords (deu)
ResidualtonNeuronale AutokorrelationTonhöhenwahrnehmungZeitbereichanalyseFrequenzbereichanalysePeriodizitätstheorieOrtstheorieAuditorischer CortexTonotopiePeriodotopie
Subject (deu)
Subject (deu)
Subject (deu)
Subject (deu)
Subject (deu)
Subject (deu)
Subject (deu)
Subject (deu)
Subject (deu)
Type (deu)
Persistent identifier
Extent (deu)
99 S.
Number of pages
117
Association (deu)
Title (deu)
Residualton & neuronale Autokorrelation in Modellen der Tonhöhenwahrnehmung
Parallel title (eng)
Missing fundamental & neural autocorrelation in pitch perception models
Author
Bettina Wimmer
Abstract (deu)
Diese Arbeit beinhaltet einen Vergleich historischer und aktueller Erkenntnisse im psychoakustischen Forschungsgebiet der Tonhöhenwahrnehmung. Es wird ein Überblick über die historischen Ergebnisse von Wissenschaftern (u.a. Seebeck, Ohm, Helmholtz) gegeben und deren Einfluss auf die zukünftige Forschung beleuchtet. Der Aufbau des menschlichen Ohres wird geschildert, sowie die neurologischen Grundlagen des Gehörsinns.
Anschließend werden die Entdeckung und charakteristische Eigenschaften des Residualtonhörens erläutert. Dieses Phänomen wurde erstmals von Schouten detailliert beschrieben und bezeichnet die Wahrnehmung eines physikalisch nicht vorhandenen Grundtons. Das bedeutet, dass im Frequenzspektrum des Klanges nur Obertöne auftreten. An die Stelle des Grundtones tritt beim Zuhören ein Residualton, deshalb ändert sich die Tonhöhenwahrnehmung durch den fehlenden Grundton nicht. Das Residualtonphänomen kann in Verbindung mit Lautsprechern, Telefonen oder tiefen Instrumenten (z.B. Fagott) beobachtet werden.
Weiters werden die beiden grundlegenden Modelle der Tonhöhenwahrnehmung (Frequenz- vs. Zeitbereichanalyse) vorgestellt und ihre Fähigkeit, Phänomene des menschlichen Gehörs zu erklären, bewertet.
Das Konzept der neuronalen Autokorrelation wird präsentiert und mathematische Eigenschaften gezeigt. Dieser Ansatz ist die Grundlage vieler Tonhöhenwahrnehmungsmodelle. Einige werden vorgestellt und die biologischen und theoretischen Hintergründe erklärt. Forscher (u.a. Langner) konnten nachweisen, dass im auditorischen Cortex des Menschen ein Autokorrelationsprozess stattfindet. Dies spricht für ein von Licklider formuliertes und später von anderen Wissenschaftern (u.a. Ebeling, Fricke) modifiziertes Modell der Tonhöhenwahrnehmung, das sowohl auf spektrale, als auch auf zeitliche Analyse basiert und Autokorrelation inkludiert.
Die beiden vormals gegensätzlichen Theorien (Frequenz- vs. Zeitbereichanalyse) schaffen somit durch ihr Zusammenwirken ein neues Modell zur Beschreibung der Tonhöhenwahrnehmung, das erstmals eine biologisch fundierte Erklärung des Residualtonphänomens mittels neuronaler Autokorrelation darstellt.
Abstract (eng)
This paper describes recent and historical findings in the psychoacoustic field of pitch perception. An overview of historical research is given, where results of physicists (e.g. Seebeck, Ohm, Helmholtz) are summarized and their importance for future research work explained. The pitch perception phenomenon “missing fundamental” is introduced This phenomenon, first systematically described by Schouten, occurs when a listener hears a sound, which only consists of the overtone spectrum. The fundamental frequency is physically not present. However, the listener perceives the sound, as if the fundamental frequency were present. The missing fundamental concerns telephone communication, loudspeakers and instruments (e.g. bassoon).
The two basic models of pitch perception (frequency vs. periodicity analysis) are explained, compared and their ability to account for particular pitch perception experiences is investigated.
The idea of neural autocorrelation is explained and furthermore mathematical theorems for this concept. This approach is the underlying idea of many current pitch perception models. Some of them, including their theoretical and biological principles, are described.
Langner et al. discovered biological evidence for an autocorrelation process in the auditory cortex of mammal and even human brains. This highly supports an autocorrelation model, first theoretically described by Licklider and later refined by other scientists (e.g. Fricke, Ebeling), as an explanation for pitch perception.
The combination of the two former opposing theories (frequency vs. periodicity analysis) establishes a new, promising model for pitch perception, whose major advantage is the fact that this model by means of neural autocorrelation even accounts for the missing fundamental.
Keywords (eng)
missing fundamentalneural autocorrelationpitch perceptionresiduefrequency analysisperiodicity analysisauditory systemauditory cortextonotopyperiodotopy
Keywords (deu)
ResidualtonNeuronale AutokorrelationTonhöhenwahrnehmungZeitbereichanalyseFrequenzbereichanalysePeriodizitätstheorieOrtstheorieAuditorischer CortexTonotopiePeriodotopie
Subject (deu)
Subject (deu)
Subject (deu)
Subject (deu)
Subject (deu)
Subject (deu)
Subject (deu)
Subject (deu)
Subject (deu)
Type (deu)
Persistent identifier
Number of pages
117
Association (deu)
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