Psychoakustik Kapitel Quiz

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Questions and Answers

Welche der folgenden Aussagen beschreibt den Fokus des Kapitels "Gehör, Psychoakustik" am besten?

Die Entwicklung neuer Techniken zur Verbesserung der Sprachverständlichkeit.

Die Rolle des Gehörs im Kontext verschiedener Sprachen.

Die Anwendung von psychoakustischen Prinzipien in der automatischen Spracherkennung.

Die Funktionsweise des menschlichen Gehörs und die psychoakustischen Phänomene. (correct)

Was versteht man unter Psychoakustik?

Die Lehre von der Wahrnehmung von Schall durch Menschen. (correct)

Die Untersuchung der physiologischen Prozesse des Gehörs.

Die Entwicklung von Hörgeräten und anderen Hilfsmitteln für Hörgeschädigte.

Die Erforschung von Hörstörungen und deren Behandlung.

Welche der folgenden Phänomene ist KEIN Beispiel für psychoakustische Phänomene?

Die Überlagerung von Schallwellen durch Interferenz. (correct)

Die Veränderung der Klangfarbe eines Instruments durch die Veränderung der Obertonstruktur.

Der Cocktailparty-Effekt, bei dem man eine einzelne Stimme aus einem lauten Hintergrundgeräusch herausfiltern kann.

Die Wahrnehmung von Tönen mit unterschiedlicher Lautstärke, obwohl sie den gleichen Schalldruckpegel haben.

Welche der folgenden Disziplinen ist AM WENIGSTEN mit der Untersuchung der Psychoakustik verbunden?

Elektrotechnik. (A) Signup and view all the answers

Welche der folgenden Aussagen über die Beziehung zwischen Gehör und Psychoakustik ist FALSCH?

Psychoakustik ist ein rein theoretisches Gebiet, das keine praktische Anwendung findet. (D) Signup and view all the answers

Was passiert bei Neuronen, die mit einer Frequenz von unter 500 Hz stimuliert werden?

Sie feuern synchron zur Schallwelle. (D) Signup and view all the answers

Was beschreibt der Begriff 'Phasenkopplung' im Kontext des Gehörs?

Die Synchronisation des Neuronenfeuers mit der Schallwelle. (A) Signup and view all the answers

Wie stark ist die Abhängigkeit der Feuerrate von Neuronen von der Signalamplitude, wenn die Neuronen mit einer Frequenz von 1000 Hz stimuliert werden?

Schwache nichtlineare Abhängigkeit. (D) Signup and view all the answers

Welche Rolle spielen die äußeren Haarzellen im Gehör?

Sie verstärken die Schallwelle lokal. (B) Signup and view all the answers

Wie viele innere Haarzellen gibt es beim Menschen?

Etwa 3.500 (D) Signup and view all the answers

Wo befinden sich die äußeren Haarzellen?

In der Scala Tympani. (C) Signup and view all the answers

Welche Aussage zum Phasen-Locking ist falsch?

Phasen-Locking ist bei allen Frequenzen gleich stark. (B) Signup and view all the answers

Welche Struktur in der Cochlea ist für die Verstärkung der Schallwelle verantwortlich?

Die äußere Haarzelle (C) Signup and view all the answers

Welche Aussage zu den äußeren Haarzellen ist korrekt?

Äußere Haarzellen verändern ihre Länge, um die Wanderwelle zu verstärken. (D) Signup and view all the answers

Bis zu welcher Frequenz besteht eine Neigung zur Phasenkopplung in der Cochlea?

6.000 Hz (C) Signup and view all the answers

Welche Funktion hat die Reißnersche Membran?

Sie trennt die Scala Vestibuli von der Scala Media. (D) Signup and view all the answers

Welche Aussage zur Lautheitswahrnehmung ist korrekt?

Die Lautheitswahrnehmung ist komplexer als die Frequenzwahrnehmung. (C) Signup and view all the answers

Welches Element fehlt im Querschnitt der Cochlea?

Gehörknöchelchen (D) Signup and view all the answers

Wie viele innere Haarzellen gibt es in der menschlichen Cochlea?

ca. 3.500 (C) Signup and view all the answers

Wo liegen die Resonanzfrequenzen entlang der Cochlea?

An der Basis der Cochlea liegen die hohen Frequenzen. (C) Signup and view all the answers

Welche Funktion haben die äußeren Haarzellen für die Frequenzauflösung?

Äußere Haarzellen verbessern die Frequenzauflösung. (B) Signup and view all the answers

Was beschreibt am besten das Verhalten der Lautheit in Bezug auf die Bandbreite des Rauschens?

Die Lautheit bleibt konstant unabhängig von der Bandbreite. (C) Signup and view all the answers

Welche Aussage über die Bark-Skala ist korrekt?

Die Bark-Skala und die Mel-Skala sind ähnlich, aber nicht identisch. (D) Signup and view all the answers

Welche der folgenden Aussagen über kritische Bänder ist wahr?

Die empfundene Lautheit hängt von der Bandbreite des Rauschens ab. (B) Signup and view all the answers

Was erfolgt bei einer Zunahme der Bandbreite des Rauschens in Bezug auf die Lautheit?

Die Lautheit bleibt auf einem konstanten Niveau. (B) Signup and view all the answers

Welche Funktion hat die Lautheit in der Psychoakustik?

Sie quantifiziert die Intensität von Schall. (D) Signup and view all the answers

Welche Frequenz wird im Bereich des ovalen Fensters der Cochlea wahrgenommen?

400 Hz (D) Signup and view all the answers

Wie hoch ist die Frequenz, die am Helicotrema wahrgenommen wird?

20 Hz (A) Signup and view all the answers

Welcher Frequenzbereich wird in der Cochlea am häufigsten wahrgenommen und stellt den größten Teil der Basilarmembran dar?

4 kHz - 8 kHz (C) Signup and view all the answers

Welche Aussage über die Beziehung zwischen Frequenz und Ort in der Cochlea ist FALSCH?

Die Frequenz-Orts-Zuordnung ist linear. (A) Signup and view all the answers

Welche Skala hat sich gegenüber der Bark-Skala durchgesetzt?

Die Mels-Skala (C) Signup and view all the answers

Was wird bei den Mel-Filterbank-Koeffizienten nicht berücksichtigt?

Dynamische Frequenzmaskierung (A) Signup and view all the answers

Welches der folgenden Konzepte bezieht sich auf die zeitliche Maskierung des Gehörs?

Premasking (C) Signup and view all the answers

Welcher Begriff beschreibt die Wahrnehmungsfähigkeit, Geräusche in einer bestimmten Frequenz zu maskieren?

Maskierung (D) Signup and view all the answers

Welche Forschungsfrage wurde im Zusammenhang mit der Maskierung aufgeworfen?

Wie optimiert man maschinelle Systeme? (B) Signup and view all the answers

Was ist ein Beispiel für postmasking?

Ein Geräusch, das nach einem Hauptton gehört wird und diesen beeinträchtigt. (B) Signup and view all the answers

Welche der folgenden Aussagen über kritische Bänder ist korrekt?

Sie helfen bei der Frequenztrennung im Gehör. (B) Signup and view all the answers

Welche Dimension der Maskierung wird nicht explizit erwähnt?

Spectrale Maskierung (B) Signup and view all the answers

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Study Notes

Grundlagen der automatischen Spracherkennung

Thema: Grundlagen der automatischen Spracherkennung, Kapitel 2: Gehör, Psychoakustik
Referentin: Prof. Dr.-Ing. Dorothea Kolossa
Datum: 22. Oktober 2024
Veranstaltung: FG Elektronische Systeme der Medizintechnik (mtec)

Hören: Herausforderungen

Problem 1: Breitbandige Signale: Menschliches Hörvermögen (20 - 16.000 Hz), Hunde (20 - 35.000 Hz), Delfine (bis über 100 kHz)
Problem 2: Großer Offset & kleiner Wert des Schalldruckpegels: Schalldruckpegel (Lp) definiert als 20 log(P/P₀) (dB SPL), Referenzschalldruck P₀ = 20 µPa ≈ 2 × 10^-5 N/m². Vergleich zum Standardatmosphärendruck: 1013,2 hPa ≈ 10⁵ N/m².
Problem 3: Hoher dynamischer Bereich des SPL: Hörbereich 0 - 130 dB SPL. Wertebereich des Schalldrucks: 2 × 10^-5 … 63,2 Pa
Problem 4: Refraktärzeit der Nervenzellen: > 2 ms. Maximal encodierbar: 500 Hz via synchrones Feuern mit Maxima.

Gehör

Aufbau: Das Gehör besteht aus Außenohr, Mittelohr und Innenohr.
Außenohr: Sammelt und verstärkt richtungsabhängig Schallwellen, leitet sie in den Hörkanal. Pinna (Ohrmuschel) beeinflusst Amplitude und Frequenzzusammensetzung, hilft bei Lokalisierung von Schallquellen. Gehörgang bietet Schutzfunktion und hat eine Resonanzfrequenz, die den relevanten Frequenzbereich für Sprache (ca. 2000-4500 Hz) betont. Trommelfell schützt Mittelohr und unterstützt Energieübertragung.
Mittelohr: a) Impedanzanpassung, b) Verstärkung. Paukenhöhle (ca. 1 cm³) belüftet durch Trompetengang (Eustachische Röhre). Gehörknöchelchen (Malleus, Incus, Stapes) sind die kleinsten Knochen im Körper. Verstärkung durch Druckverstärkung ≈ x 22 und Hebelwirkung ≈ 1,3, etwa 60% Schallenergie werden im gesunden Mittelohr übertragen.
Innenohr: Lymphflüssigkeit dichteres Medium als Luft, Impedanzanpassung für Schallübertragung in Innenohr wichtig.

Cochlea

Frequenzanalyse durch Tonotopie: Innenohr setzt Frequenzen analysiert durch Tonotopie um.
Aufgaben: Analyse von Frequenzen
Haarzellen: Äußere Haarzellen reagieren auf Stimulation durch Längenänderungen. Sie verstärken die Wanderwelle. Innere Haarzellen haben die eigentliche sensorische Funktion.
Anzahl der Haarzellen: ca. 3500 innere Haarzellen in der menschlichen Cochlea
Resonanzfrequenzen: Unterschiedliche Anordnung der Resonanzfrequenzen entlang der Cochlea, je nach Abschnitt.

Psychoakustik

Mel-Skala: Erste psychoakustische Skala. Intervallgrößen gleich wahrzunehmen. Etwa äquidistant, aber exponentiell wachsend auf linearer Hz-Skala. Formel für Wert m in mel: m = 2595 log₁₀(1 + f/700)
Bark-Skala: ähnlich wie Mel-Skala, aber nicht identisch. Menschliches Gehör integriert Töne innerhalb einer "kritischen Bandbreite".
Maskierung (I & II): Dynamische Frequenzmaskierung und zeitliche Maskierung des Gehörs sind wichtige Aspekte, die in Mel-Filterbank-Koeffizienten nicht berücksichtigt werden.
Forschungsfrage: Wie lässt sich die zeitliche und dynamische Maskierung in maschinelle Systeme integrieren?

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Teste dein Wissen über den Fokus des Kapitels 'Gehör, Psychoakustik'. Beantworte Fragen zu grundlegenden Konzepten, Beispielen und den Funktionen des Gehörs. Eigne dir tiefere Einblicke in psychoakustische Phänomene und deren Bedeutung an.