Psychoakustische Modellierung der menschlichen Hörwahrnehmung

In komplexen akustischen Umgebungen sind wir ständig mit einer Mischung aus Geräuschen verschiedener Quellen konfrontiert. Das normale Hörsystem ist in der Lage, diese Geräuschmischung in verschiedene Hörobjekte zu unterteilen, um wichtige Geräusche von anderen zu unterscheiden. Ziel dieses Projekts ist es, die zugrunde liegenden Mechanismen der Objektbindung beim Menschen mithilfe der Psychoakustik in Kombination mit Modellierung zu untersuchen, wobei physiologische Ergebnisse mit Reizen berücksichtigt werden, die mit denen der Psychoakustik vergleichbar sind. Langfristiges Ziel ist die Entwicklung eines Modells mit einer realistischen internen Repräsentation von Hörobjekten in komplexen akustischen Umgebungen. Zu diesem Zweck konzentrierte sich die vorangegangene Förderperiode auf verschiedene Objektbindungshinweise und deren relative Bedeutung bei der Bildung von Hörobjekten. Zu den wichtigen Hinweisen zählen kohärente Hüllkurvenschwankungen über die Frequenz hinweg, die ein häufiges Merkmal natürlicher Geräusche sind, sowie die räumliche Lage der Schallquelle, wie sie sich in binauralen Informationen widerspiegelt. Die zugrunde liegenden Mechanismen wurden bisher hauptsächlich im Bereich nahe der Hörschwelle untersucht, weshalb Modelle in erster Linie darauf ausgelegt waren, die Wahrnehmung an der Hörschwelle vorherzusagen. In der kommenden Förderperiode wird die Untersuchung auf die Wahrnehmung oberhalb der Hörschwelle unter Bedingungen der Maskierungsaufhebung durch Objektbindungshinweise ausgeweitet. Diese Wahrnehmung oberhalb der Hörschwelle wird anhand von Diskriminationsschwellen und durch die Abfrage von Empfindungen charakterisiert. Beispielsweise wird untersucht, wie sich die Wahrnehmung der Modulationstiefe (Rauheit, Schwankungsstärke) verändert, wenn dem Maskierer ein Signal hinzugefügt wird. Die Ergebnisse sind ein wichtiger Test für die Hypothese, dass Modulationshinweise zur Erkennung von Signalen genutzt werden, die die Hüllkurvenkohärenz über Frequenzen hinweg stören.

An den Experimenten nehmen sowohl normalhörende Probanden als auch Probanden mit Hörverlust und Cochlea-Implantat-Träger teil, um periphere (cochleäre) von höheren Prozessen zu entflechten und zu untersuchen, ob die Hinweise Komodulation und interaurale Disparitäten bei den beiden letztgenannten Probandengruppen an Wirksamkeit verlieren. Zusätzlich zu psychoakustischen Untersuchungen und Modellierungen werden EEG-Messungen durchgeführt, um die Ergebnisse mit den psychoakustischen Befunden und Modellvorhersagen zu vergleichen, wobei ein besonderer Schwerpunkt auf der Wahrnehmung bei Pegeln oberhalb der Hörschwelle liegt.

Psychoacoustic modeling of human auditory perception

In complex acoustical environments we constantly have to deal with a mixture of sounds from different sources. The normal auditory system is able to subdivide this mixture of sounds into different auditory ob-jects in order to distinguish important sounds from other sounds. The aim of this project is to investigate the underlying object binding mechanisms using psychoacoustics in humans in combination with modelling, taking into account physiological results with stimuli comparable to those used in psychoacoustics. The long-term goal is the development of a model with a realistic internal representation of auditory objects in complex acoustical environments. To this end, the previous funding period focussed on different object binding cues and their relative importance in the formation of auditory objects. Among the important cues are coherent envelope fluctuations across frequency which are a common quality of natural sounds, and the spatial location of the sound source as reflected in binaural information. The underlying mechanisms were, so far, mainly investigated close to threshold and thus models were primarily designed to predict perception at threshold. In the forthcoming funding period, the investigation will be extended towards supra-threshold perception in conditions of release from masking due to object binding cues. This suprathreshold perception will be characterised by means of discrimination thresholds and by asking for sensations. For example, it will be investigated how perception of modulation depth (roughness, fluctuation strength) changes when a signal is added to the masker. The results are an important test for the hypothesis that modulation cues are used for the detection of signals disrupting the envelope coherence across-frequency.

Normal hearing subjects as well as subjects with a hearing loss and cochlear implant users will participate in the experiments to disentangle peripheral (cochlear) from higher processes and to investigate if the cues comodulation and interaural disparities are reduced in their effectiveness for the latter two groups of sub-jects. In addition to psychoacoustics and modelling, EEG measurements will be used to compare the results with the psychoacoustical results and model predictions with a special focus on the perception at supra-threshold levels.