Die Dissertation befasst sich mit der Lautheitswahrnehmung bei Normal- und Schwerhörenden. Kapitel 2 zeigt die Ergebnisse einer Feldstudie mit einem tragbaren DSP-Hörgerät, welches versucht die individuelle Lautheitswahrnehmung Schwerhörender mit verschiedenen Strategien zur Dynamikkompression zu restaurieren. In Kapitel 3 werden zwei Methoden zur Messung der Lautheitswahrnehmung (Lautheitsvergleich und kategoriale Lautheitsskalierung) miteinander verglichen. Die übrigen Kapitel beschäftigen sich mit der Modellierung der Lautheitswahrnehmung stationärer Schalle bei Normal- und Schwerhörenden basierend auf Daten, die mit Hilfe der Lautheitsskalierung gewonnen wurden. Während Kapitel 4 eine Übersicht über verschiedene Versionen des von Zwicker vorgestellten Lautheitsmodells gibt, wird ein neues Lautheitsmodell (Das 'Oldenburger Lautheitsmodell') in Kapitel 5 eingeführt. Das Modell ist in der Lage, individuelle Daten Schwerhörender besser vorher zu sagen und berücksichtigt neueste Daten über die Isophonen. In Kapitel 6 wird eine Evaluation des Modells im Vergleich zu anderen, aus der Literatur bekannten, Modellen vorgestellt. <dt.>
This thesis is devoted towards the loudness perception of normal- and hearing-impaired listeners. It starts with a description of a field-test performed with a wearable DSP prototype hearing aid, which aims at restoring loudness perception in the individual hearing-impaired listener with different dynamic compression algorithms (chapter 2). In chapter 3 two methods (loudness matching and categorical loudness scaling) for assessing loudness perception are tested against each other. The reminder of the thesis is devoted towards modeling normal and impaired loudness perception for stationary sounds based on data derived from the method of loudness scaling. While chapter 4 gives a review of the literature on different versions of the loudness models based on the approach by Zwicker, a new loudness model (The 'Oldenburg Loudness Model') is introduced in chapter 5. This model has the advantage of better predicting the individual data of hearing-impaired listeners and taking into consideration the most recent data on equal-loudness level contours. Chapter 6 performs an evaluation of this model in comparison with two other models known from the literature. <engl.>
Das Thema dieser Dissertation ist die Aufklärung eines neuronalen Korrelats des räumlichen Hörens beim Menschen. Es werden frühe akustisch evozierte Potenziale (FAEPs) und binaurale Differenzpotenziale (BDs) auf Stimuli mit interauralen Differenzen in Zeit (ITD) und Pegel (ILD) gemessen und analysiert. In Kap. 2 wird der Vorteil der Analyse der Rohdaten zur Abschätzung des Restrauschens und des Signal-Rausch-Verhältnisses eines evozierten Potenzials dargelegt. In Kap. 3 wird nachgewiesen, dass FAEP- und BD-Amplituden mit der Lateralisation der Stimuli korrelieren, aber nicht allein mit den interauralen Parametern. Kap. 4 behandelt die Dipolquellenanalyse von Vielkanalmessungen der FAEP auf lateralisierte Clicks. Die Momenttrajektorien eines rotierenden Dipols korrelieren nicht mit ITD oder ILD allein, sondern mit der psychophysikalischen Lateralisation, die durch die Kombination beider Parameter hervorgerufen wurde. Dies deutet auf eine Extraktion der Lateralisation einer Schallquelle im Hirnstamm hin. In Kap. 5 wird gezeigt, dass binaurale FAEPs und BDs größere Amplituden für Chirps mit steigender Momentanfrequenz als für Clicks aufweisen. Das konstante Amplitudenverhältnis BD zu FAEP deutet auf eine hauptsächlich kontralateral inhibitorische und ipsilateral exzitatorische binaurale Interaktion hin. <dt.>
The objective of the present thesis is to elucidate a neural correlate of spatial hearing in humans. Auditory brain stem responses (ABRs) and binaural difference potentials (BDs) to stimuli with interaural differences in time (ITD) and level (ILD) are measured and analyzed. In chap. 2 the advantage of using information from the raw data of a measurement to accurately estimate the residual noise and the signal-to-noise ratio of an evoked potential is demonstrated. In chap. 3 it is shown that the amplitudes of ABRs and BDs rather correspond to the lateralization of the stimuli than to the interaural parameters. Chap. 4 deals with the dipole source analysis of multi-channel ABR data to lateralized clicks. The moment trajectories of a rotating dipole do not correlate with a single interaural cue alone, but with the psychophysical lateralization caused by the combination of both cues indicating an early extraction of the lateralization of a sound source. In chap. 5 it is shown that binaural ABRs and BDs have larger amplitudes for rising frequency chirps than for clicks. The constant amplitude ratio between BDs and binaural ABRs supports the hypothesis that binaural processing is predominantly contralateral inhibitory and ipsilateral excitatory. <engl.>
HochschulschriftMaxwell, James ClerkMeyer, Oskar EmilStokes, George GabrielViskositätExperimentGeschichteRheologische EigenschaftInnere ReibungViskose StrömungZähigkeitFluiditätMathematikerPhysikerSkreenCambridgeRoyal Society1819-190313.08.1819-01.02.1903Prof. Dr.HochschullehrerRegierungsratVarelGöttingenBreslauGeorg-August-Universität GöttingenUniversität BreslauPhysikalisches Institut BreslauMeyer, AugustMeyer, LotharMeyer, HerbertMeyer, Arnold OskarMeyer, Oskar Erich1834-190915.10.1834-21.04.1909Naturphilosophie, Moralphilosophie, mentale Philosophie; MathematikProf.WissenschaftlerEdinburghAberdeenLondonUniversity of AberdeenUniversity of LondonUniversity of CambridgeClerk Maxwell13.06.1831-05.11.18791831-1879
Im Rahmen dieser Arbeit wurden die zeitlichen Fluktuationen eines resonatorintern frequenzverdoppelten Festkörperlasers experimentell und numerisch aus zwei Blickwinkeln betrachtet. Zum einen sollten die Fluktuationen mit einer einfachen elektronischen Regelung unterdrückt werden, wobei entsprechende Analysen eines Ratengleichungsmodells durchgeführt wurden. Dabei wurden die beiden orthogonalen Polarisationsrichtungen des unverdoppelten Laserlichts proportional-differentiell auf die Pumprate zurückgekoppelt. Zum anderen wurden die stochastischen und deterministischen Anteile in den Fluktuationen voneinander getrennt und einzeln untersucht. Dieses ist möglich, wenn davon ausgegangen werden kann, daß sich die Dynamik des Lasers durch eine Gleichung vom Langevin-Typ beschreiben läßt. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen weisen auf eine niedrigdimensional deterministische Dynamik mit stochastischen Anteilen hin. <dt.>
In the context of this thesis the temporal fluctuations of an intracavity frequency doubled solid state laser were regarded experimentally and numerically from two points of view. On the one hand the fluctuations should be suppressed with a simple electronic circuit, whereby appropriate analyses of a rate equation model were executed. The two orthogonal directions of polarization of the fundamental laser wavelength were fed back proportional-differentially to the pump rate. On the other hand the stochastic and deterministic parts in the fluctuations were separated from each other and examined individually. This is possible, if one can assume a description of the laser dynamics by an equation of Langevin type. The results of these investigations refer to a lowdimensional deterministic dynamics with stochastic parts. <engl.>
Head related transfer functions (HRTFs) beschreiben die physikalischen Merkmale, die das auditorische System zur Lokalisation akustischer Schallquellen verwendet. In dieser Arbeit wird zunächst eine Apparatur präsentiert und validiert (TASP-System), die zur hochauflösenden HRTF- und Lokalisationsmessung verwendet werden kann. Die physikalischen Eigenschaften der HRTFs und der Einfluß von spektraler Glättung auf die Lokalisationsparameter wird in einem weiteren Abschnitt untersucht. Um die Robustheit des auditorischen Systems bzgl. Störung der individuellen Lokalisationsparameter zu untersuchen, werden weiterhin psychoakustische Diskriminationsexperimente beschrieben in denen spektrale und temporale Eigenschaften der HRTFs variiert wurden. Diese Experimente wurden sowohl in reflexionsfreier wie auch reflexionsbehafteter Umgebung durchgeführt. Schließlich wird der Einfluß eines monaural spektralen Lokalisationsmerkmals im Spektrum der Schallquelle (der durch spektrale Verwürflung des Quellspektrums eingefügt werden könnte) auf die Elevationswahrnehmung untersucht. <dt.>
Head related transfer functions describe the physical properties that can be used by the auditory system to localize acoustical sound sources. At first, a measurement setup (TASP-System) is presented and validated in this theesis, that is capable of measuring HRTFs with a high spatial resolution and that can also be used for psychacoustic localization measurements. The physical properties of HRTFs and the effect of spectral smoothing on the physical localization cues are investigated in another section. In order to investigate the perceptual robustness of the auditory system to distortions of the individual HRTFs, psychoacoustics discrimination experiments are described, in which temporal and spectral properties of the HRTFs are varied. These experiments were conducted in non-reverberant and reverberant environments. Lastly, the effect of a monaural spectral cue in the spectrum of the sound source (that could be introduced by 'spectral scrambling') on the elevation perception is investigated. <engl.>
Im Rahmen dieser Arbeit wurden die zeitlichen Fluktuationen eines resonatorintern frequenzverdoppelten Festkörperlasers experimentell und numerisch aus zwei Blickwinkeln betrachtet. Zum einen sollten die Fluktuationen mit einer einfachen elektronischen Regelung unterdrückt werden, wobei entsprechende Analysen eines Ratengleichungsmodells durchgeführt wurden. Dabei wurden die beiden orthogonalen Polarisationsrichtungen des unverdoppelten Laserlichts proportional-differentiell auf die Pumprate zurückgekoppelt. Zum anderen wurden die stochastischen und deterministischen Anteile in den Fluktuationen voneinander getrennt und einzeln untersucht. Dieses ist möglich, wenn davon ausgegangen werden kann, da sich die Dynamik des Lasers durch eine Gleichung vom Langevin-Typ beschreiben lät. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen weisen auf eine niedrigdimensional deterministische Dynamik mit stochastischen Anteilen hin. <dt.>
In the context of this thesis the temporal fluctuations of an intracavity frequency doubled solid state laser were regarded experimentally and numerically from two points of view. On the one hand the fluctuations should be suppressed with a simple electronic circuit, whereby appropriate analyses of a rate equation model were executed. The two orthogonal directions of polarization of the fundamental laser wavelength were fed back proportional-differentially to the pump rate. On the other hand the stochastic and deterministic parts in the fluctuations were separated from each other and examined individually. This is possible, if one can assume a description of the laser dynamics by an equation of Langevin type. The results of these investigations refer to a lowdimensional deterministic dynamics with stochastic parts. <engl.>
Der erste von drei Teilen dieser Arbeit enthält eine Einführung in die Pfadintegral Monte Carlo Methode (PIMC) und einen Überblick über die experimentellen Techniken zur Herstellung von nanoskopischen Halbleiterstrukturen. Der zweite Teil enthält zwei bereits veröffentlichte Artikel über die Anwendung von PIMC auf nanoskopische Quantenpunkte und Quantenringe. Im Fall der Quantenpunkte werden Schaleneffekte und Elektronenkorrelationen für bis zu 12 Elektronen studiert. Weiterhin werden die Additionsenergien qualitativ reproduziert. In nanoskopischen Quantenringen existiert ein parameterabhängiger Übergang zwischen einem Spin-geordneten und -ungeordneten Wigner-Kristall. Zwei weitere Kapitel beschäftigen sich mit der Anwendung von PIMC auf Quantenpuktmoleküle und Natriumcluster. Es wird gezeigt, daß mit Hilfe von Quantenpunktmolekülen logische Operationen implementiert werden können. Die geometrische Struktur kleiner Natrium Cluster wird studiert, indem die Valenzelektronen mit Hilfe von PIMC beschrieben werden und sich in einem von den Na-Rümpfen ausgehenden Pseudopotential bewegen. Die Rümpfe werden klassisch behandelt. Teil drei der Arbeit beschäftigt sich mit thermodynamischen Eigenschaften endlicher Systeme und enthält drei bereits veröffentlichte Artikel. Während das erste Kapitel dieses Teils sich mit einer Rekursionsformel für die kanonische Besetzungszahl beschäftigt, wird in den weiteren Kapiteln ein Schema eingeführt, daß die Klassifikation von Phasenübergängen in endlichen Systemen mit Hilfe der Nullstellen der kanonischen Zustandssumme erlaubt. Dieses Schema wird auf verschiedene Systeme angewendet. <dt.>
The thesis consists of three parts. In part one an introduction to the path integral Monte Carlo method (PIMC) and an overview on the experimental techniques for making nanoscopic semiconductor structures are given. Part two consists of two already published articles on the application of PIMC to nanoscopic quantum dots and quantum rings. In the case of quantum dots, shell effects and electron correlations for up to 12 electrons are studied. Furthermore, the addition energies are qualitatively reproduced using PIMC. In nanoscopic quantum rings, a parameter dependent transition between a spin ordered and disordered Wigner crystal is found. Further chapters are on the application of PIMC to quantum dot molecules and sodium clusters. It is shown that quantum dot molecules can be utilized to implement logical functions. PIMC is able to study the geometry of small sodium clusters, where the interaction between cores and valence electrons is modelled by a pseudopotential. The cores are treated as classical particles. Part three is on thermodynamic properties of finite systems and consists of three already published articles. While the first chapter of this part is about a recursion formula for the canonical occupation number, in the following chapters a new classification scheme for phase transitions in finite systems utilizing the zeros of the canonical partition function is introduced and applied to different systems. <engl.>
In dieser Dissertation werden Signalverarbeitungsstrategien zur Reduktion von Störgeräuschen in binaural aufgenommenen Signalen hergeleitet und beschrieben. Die Eigenschaften der verschiedenen Verarbeitungsstrategien werden diskutiert und die Verarbeitungsleistung wird mit künstlichen Signalen untersucht. Zwei Algorithmen für Hörgeräte werden beschrieben, die jeweils verschiedene Strategien miteinander zu einer kompletten Verarbeitung in einem simulierten, digitalen Hörgerät kombinieren. Weiterhin wird ein Verfahren zur Optimierung 'kritischer' Parameter der Verarbeitung bezüglich der subjektiv wahrgenommenen Signalqualität beschrieben und angewandt. Abschließend werden bestimmte audiologische Eigenschaften der Algorithmen untersucht und verglichen, d.h. der Einfluss der Verarbeitung auf Signalqualität und Sprachverständlichkeit im Störgeräusch wird mit schwerhörenden Probanden gemessen. <dt.>
In this thesis, signal processing strategies for the reduction of undesired interfering signals in binaurally recorded signals are derived and described. The properties of the different processing strategies are discussed and the processing performance is investigated using artificial signals. Two hearing aid algorithms are described that combine different noise reduction strategies and provide a complete processing of a simulated, digital hearing aid. Furthermore, a method is described and applied that allows for the optimization of 'critical' processing parameters with respect to the subjectively perceived signal quality. Finally, particular audiological properties of the algorithms are investigated and compared, i.e., the influence of the processing on signal quality and on speech intelligibility in noise is measured with hearing impaired subjects. <engl.>