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Die Sinnesorgane als Informationsempfänger

Chapter
Part of the Kommunikation und Kybernetik in Einzeldarstellungen book series (COMMUNICATION, volume 1)

Zusammenfassung

Hatten wir bisher den Weg der informationstragenden Signale ausschließlich im Bereich der physikalischen Übertragungsmedien verfolgt, so wollen wir nun das Schicksal der Signale beim empfangsseitigen Kommunikationspartner, dem Perzipienten, betrachten, d. h. im psychophysiologischen Bereich.

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Referenzen

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    Sofern Reaktionen des Perzipienten als Antwort gewertet werden sollen, ist zu beachten, daß das Ausbleiben einer Reaktion nicht ohne weiteres mit der Antwort „nein“ identifiziert werden kann, da es nicht ausschließt, daß das Signal wahrgenommen wurde. Reaktionen erlauben somit nur zwischen „ja“ und „unbestimmt“ zu unterscheiden.Google Scholar
  6. 1.
    x steht beispielsweise für hell, laut, heiβ, süβ, rot, angenehm usw.Google Scholar
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    Das Wort „Valenz“ wird von uns also in einem anderen Sinne verwendet als bei W. Koehler und C. Stumpf (vgl. z. B. C. Stumpf: Die Sprachlaute, S. 333 ff. Berlin: Springer 1926).Google Scholar
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    Hierher gehören beispielsweise die durch Schallsignale hervorgerufenen Sehempfindungen (Photismen, audition colorée) oder Temperaturempfindungen (Schrilltöne erzeugen Kälteschauer), die mit dem Schmecken verbundenen Geruchsempfindungen oder schließlich die durch starke magnetische Wechselfelder und galvanische Ströme auslösbaren Sehempfindungen (Phosphene).Google Scholar
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    Das Merkmal „langsam“ bezieht sich auf die visuelle Erfassungsgeschwindigkeit des Beobachters. Änderungen, die sich in (größenordnungsmäßig) weniger als 1/10 Sekunde abspielen, gelten in dieser Hinsicht als „schnell“, Änderungen, die sich über Zeiträume von mehr als etwa 2 Sekunden erstrecken, als „langsam“.Google Scholar
  20. 1.
    Mit „glockenartig“ ist gemeint, daß es sich um eine im wesentlichen zu- und dann wieder abnehmende Funktion ohne größere Schwankungen handelt.Google Scholar
  21. 2.
    Die hier als Parameter auftretende Frequenz v hat nur für den Träger selbst, d. h. für das streng monochromatische Signal den Charakter einer aus dem Signal durch mathematische Methoden (Fourier-Transformation) ableitbaren Größe. Ist das Signal in seiner endgültigen Form (d. h. mit seiner Hüllkurve) vorgelegt, so läßt sich nicht mehr eine diskrete Frequenz, sondern nur noch ein kontinuierliches Frequenzspektrum von geringerer oder größerer Breite (j e nach der Art der Hüllkurve) angeben.Google Scholar
  22. 1.
    Zum Beispiel führt jede beliebige Kombination von T und v (die anderen Parameter mögen unverändert bleiben) unter der Bedingung T ≪ 1/v zu praktisch (d. h. meßtechnisch) ununterscheidbaren Signalen vom Impulstyp (Abb. 85 a).Google Scholar
  23. 1.
    Das (komplexe) Fourier-Spektrum von quasi-monochromatischen Signalen besteht aus zwei Spektral„linien“ endlicher Breite, deren Maximum bei +v bzw. — -v liegt.Google Scholar
  24. 1.
    D. Gabor [Communication theory and physics; Philos. Mag. [7] 41, 1161 bis 1187 (1950)] erkannte die Unmöglichkeit, die Mikrowellen-Technik auf das Gebiet des sichtbaren Lichtes auszudehnen und beispielsweise Generatoren zur Erzeugung willkürlicher Lichtsignale zu bauen, — jedenfalls im Bereich der üblichen Lichtintensitäten.Google Scholar
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    Aus der umfangreichen Literatur seien angeführt: S. O. Rice: Mathematical analysis of random noise. Bell Syst. techn. J. 23, 282–332 (1944) ;Google Scholar
  26. 1a.
    Aus der umfangreichen Literatur seien angeführt: S. O. Rice: Mathematical analysis of random noise. Bell Syst. techn. J. 24, 46 –156 (1945).Google Scholar
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  35. 1a.
    S. O. Rice: Mathematical analysis of random noise. Bell Syst. techn. J. 24, 46–156 (1945).Google Scholar
  36. 1b.
    S. O. Rice: Mathematical analysis of random noise. Bell Syst. techn. J. 23, 282–332 (1944)Google Scholar
  37. 1c.
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  41. 1.
    Eine Signalfrequenz v = 0 bedeutet nicht, daß die Fourier-Transformation außerhalb der Frequenz Null keine Komponenten aufwiese. Wir haben es j a stets mit physikalisch realisierbaren Signalen zu tun, deren Energie sich immer auf einen Spektralbereich von endlicher Breite verteilt.Google Scholar
  42. 1.
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  44. 1.
    Es ist beispielsweise möglich, Ultraschallschwingungen bis zu Frequenzen von 170 kHz und mehr akustisch (als hohen Ton) wahrzunehmen, wenn das Signal in genügender Stärke den Schädelknochen unmittelbar zugeleitet wird [C. Timm: Hörempfindungen im Ultraschallgebiet ; Experientia 6, 357 – 358 (1950)] ; die normale obere Hörgrenze liegt jedoch unter 20 kHz. Sehr intensives Ultrarot-, Ultraviolett- und Röntgenlicht wird ebenfalls als Licht wahrgenommen. Bei Lichtintensitäten, die das 3 • 1012fache der tiefsten bei 5,95 • 1014 Hz (505 mµ) gemessenen Schwellenintensität betragen, wird extrafoveal noch ein Signal der Frequenz 2,86 • 1014 Hz (d. h. einer Wellenlänge von 1050 mµ) wahrgenommen (G. v. Studnitz: Physiologie des Sehens; retinale Primärprozesse; 2. Aufl., S. 2. Leipzig: Akadem. Verlagsges. 1952). Eine Röntgendosis von 0,5 mr führt beim dunkeladaptierten Auge zu einer Lichtwahrnehmung.Google Scholar
  45. 2.
    Aphake (Linsenlose) können noch bei 300 mµ lesen.Google Scholar
  46. 1.
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  47. 1a.
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  49. 2.
    In der Physiologie wird das Produkt aus „Reizstärke“ J und „Reizdauer“ T als Antrieb oder Quantum bezeichnet.Google Scholar
  50. 1.
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  51. 2.
    Andere Bezeichnungen sind Moment (K. E. v. Baer) und Gegenwartsdichte. Google Scholar
  52. 3.
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  53. 4.
    Die sensorische Bewertungsfunktion ist nicht unveränderlich; sie hängt vielmehr vom jeweiligen Adaptionszustand des Sinnesorgans und mithin von der Art der zuvor dargebotenen Signale ab.Google Scholar
  54. 1.
    Der beliebigen Verkürzung der Signaldauer T sind physikalische Grenzen gesetzt.Google Scholar
  55. 1.
    H. F. Fruth: Sensitivity of the human and other vertebrate senses. Proc. Nat. Electronics Conf. 7, 418–423 (1951). Unter Laboratoriumsbedingungen kommt man bis auf eine minimale Schwelle von 10-16 W/cm2; dieser Wert bzw. der ihm entsprechende Schalldruck von 2 • 10–4 µ.b wird als Bezugswert für die Lautstärkeskala benutzt (s. S. 218). Von der Schallwahrnehmung durch das intakte Ohr ist das Schallfühlen Totaltauber wohl zu unterscheiden. Ihre tiefste Wahrnehmungsschwelle liegt im Frequenzbereich um 200 Hz bei Schallstärken von 10-6 W/cm2 (B. Langenbeck: Leitfaden der praktischen Audiometrie, 2. Aufl., S. 18. Stuttgart: Thieme 1956).Google Scholar
  56. 2.
    Bei Zimmertemperatur haben die aleatorischen Luftdruckschwankungen infolge der thermischen Molekülbewegungen eine mittlere Schallstärke von weniger als 10-17 W/cm2 (im Frequenzbereich zwischen 1000 und 6000 Hz) ; s. L. J. Sivian u. S. D. White: On minimum audible sound fields. J. acoust. Soc. Amer. 4, 288–321 (1933).Google Scholar
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    Eine ausführliche Darstellung des ganzen Fragenkomplexes findet man bei G. V. Studnitz: Physiologie des Sehens; retinale Primärprozesse, 2. Aufl., S. 350 ff. Leipzig: Akadem. Verlagsges. 1952.Google Scholar
  59. 2a.
    Vgl. ferner K. Sommermeyer: Quantenphysik der Strahlenwirkung in Biologie und Medizin. Leipzig: Akadem. Verlagsges. 1952,Google Scholar
  60. 2b.
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  61. 3.
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  62. 4.
    Lifshitz benutzte für seine Untersuchungen keine stationären Sinoidalsignale, sondern Sinoidalblöcke (vgl. S. 192) von 0,4 s Dauer und 0,6 s Zwischenraum zwischen aufeinanderfolgenden Signalen. Die Fluktuationen der Schwelle hatten dann zur Folge, daß die scheinbare Dauer der Signale mit abnehmender Signalstärke zunächst mehr und mehr schwankte, um dann zu Wahrnehmungsausfällen einzelner und schließlich aller Signale zu führen.Google Scholar
  63. 1.
    L. A. Riggs, F. Ratliff, J. C. Cornsweet u. T. N. Cornsweet: The disappearance of steadily fixated test objects. J. opt. Soc. Amer. 43, 495–501 (1953).Google Scholar
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  67. 4a.
    H. Rohracher: Wärmehaushalt und Körpervibration. Umschau 55, 691 (1955).Google Scholar
  68. 1.
    Die Funktion q = (D) braucht weder eine Gaußfunktion noch überhaupt eine zu D = 0 symmetrische Funktion zu sein.Google Scholar
  69. 1.
    So liegt beispielsweise die Unterscheidungsschwelle für Temperaturreize an den Fingerspitzen im Temperaturbereich zwischen 15 und 35° C bei etwa 0,20 bis 0,25° C, zwischen 27 und 33° C sogar bei nur 0,05° C. Läßt man jedoch zwischen den beiden Reizdarbietungen auch nur einige Sekunden verstreichen, so erhöht sich, wie man leicht nachprüft, die Unterscheidungsschwelle beträchtlich.Google Scholar
  70. 1.
    Für den energetischen Parameter kurzer akustischer Rauschsignale fand I. Pollack [Sensitivity to difference in intensity between repeated bursts of noise; J. acoust. Soc. Amer. 23, 650–653 (1951)] einen kritischen Abstand von 55 ms.Google Scholar
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    Wenn Schwellen in Kurvenform dargestellt sind, dann besagt das nicht unbedingt, daß die Streuung zu vernachlässigen ist, sondern nur, daß keine Streuungswerte bekannt sind.Google Scholar
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    Ausführliche Angaben bei R. R. Riesz: Differential intensity sensitivity of the ear for pure tones. Phys. Rev. 31, 867–875 (1928).Google Scholar
  74. 3.
    F. L. Dimmick u. Ruth M. Olson [The intensive difference limen in audition; J. acoust. Soc. Amer. 12, 517–525 (1941)] geben wesentlich höhere Lautstärkeschwellen an; nach ihnen besteht zwischen der Schallstärke Jschall und der Unterscheidungsschwelle ▲ Jschall ein Zusammenhang ▲ Jschall = 1,5 (J Schall)0,9.Google Scholar
  75. 4.
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  79. 2.
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    Um definierte Absorptionsverhältnisse zu erzielen, wurde die bestrahlte Hautpartie geschwärzt. Die Darbietungsdauer betrug 3 s; Meßorte waren Stirn und Innenseite des Unterarms.Google Scholar
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  84. 2.
    Für die einzelne Vp. kann ▲v(v) eine Funktion mit vielen Hügeln und Tälern sein, die sich zudem noch von Tag zu Tag ändert, wie Untersuchungsergebnisse in Fällen von Diplacusis (bei der die gleiche Signalfrequenz in den beiden Ohren einer Vp. zu verschiedenen Tonhöhenempfindungen führt) wahrscheinlich machen [S. S. Stevens: J. acoust. Soc. Amer. 26, 1075 (1954)].Google Scholar
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    Nach E. Buchwald: Fünf Kapitel Farbenlehre, S. 99. Mosbach (Baden): Physik Verlag 1955.Google Scholar
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    Vgl. auch E. Schrödinger: Die Gesichtsempfindungen; in Müller-Pouillets Lehrbuch der Physik, Bd. II/1, S. 541. Braunschweig 1926.Google Scholar
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  89. 1.
    Das heißt durchschnittlicher Schalldruck an der Hörschwelle bei einer Signalfrequenz von 1000 Hz.Google Scholar
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    Die auf komparativen Urteilen der zweiten Stufe basierende Phon-Skala kann erst später behandelt werden (S. 246 f.).Google Scholar
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    Die Bezugsfrequenz v 0 ist meist auf musikalische Bedürfnisse zugeschnitten (z. B. v 0= 131 Hz, „kleines c“) und steht deshalb in keinerlei Zusammenhang mit der unteren Hörgrenze v.. Es wäre auch kaum möglich, diese Hörgrenze in ähnlicher Weise wie die tiefste energetische Hörschwelle willkürfrei zu definieren, da sie nur durch die Lage der Überlastungsschwelle recht vage bestimmt wird.Google Scholar
  94. 1.
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  95. 1a.
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    Siehe ferner D. Symmes, L. F. Chapman u. W. C. Halstead: The fusion of intermittent white noise. J. acoust. Soc. Amer. 27, 470–473 (1955).Google Scholar
  122. 1.
    G. A. Miller u. W. G. Taylor: J. acoust. Soc. Amer. 20, 171 (1948).Google Scholar
  123. 1a.
    I. Pollack: Amer. J. Psychol. 65, 544 (1952).Google Scholar
  124. 2.
    H. Jacobson: Information and the human ear. J. acoust. Soc. Amer. 23, 463–471 (1951).Google Scholar
  125. 2a.
    H. Jacobson: The informational capacity of the human eye. Science 113, 292 –293 (1951).Google Scholar
  126. 2b.
    H. Schober: Informationstheorie in Optik und Fernsehen. Optik 13, 350–364 (1956).Google Scholar
  127. 3.
    Nach anderen Abschätzungen 9 Mbt/s. Eine zusammenfassende kritische Darstellung gibt H. Fack, Informationstheoretische Behandlung des Gehörs; in F. Winckel (Hrsgb.), Impulstechnik, S. 289–338. Berlin-Göttingen-Heidelberg: Springer 1956.Google Scholar
  128. 1.
    K. N. Stevens: Frequency discrimination for damped waves. J. acoust. Soc. Amer. 24, 76–79 (1952).Google Scholar
  129. 1.
    Alle Betrachtungen dieses Abschnitts beziehen sich auf synthetisch erzeugte Signale, deren Parameter frei gewählt werden können.Google Scholar
  130. 2.
    Zur Frequenzunabhängigkeit der Formantbreite von gesprochenen Vokalen vgl. B. P. Bogert: J. acoust. Soc. Amer. 25, 791 (1953).Google Scholar
  131. 1.
    A. S. House u. K. N. Stevens: Estimation of formant band widths from measurements of transient response of the vocal tract. J. Speech Hearing Res. 1, 309–315 (1958).Google Scholar
  132. 2.
    M. Joos: Acoustic Phonetics. Language Monograph No. 23 (= Suppl. 2 zu Language 24 (1948)), S. 83.Google Scholar
  133. 3.
    K. N. Stevens: J. acoust. Soc. Amer. 24, 450 (1952).Google Scholar
  134. 1.
    J. L. Flanagan: A difference limen for vowel formant frequency. J. acoust. Soc. Amer. 27, 613–617 (1955).Google Scholar
  135. 1.
    J. L. Flanagan: Difference limen for the intensity of a vowel sound. J. acoust. Soc. Amer. 27, 1223–1225 (1955).Google Scholar
  136. 2.
    J. L. Flanagan: Difference limen for formant amplitude. J. Speech and Hearing Disorders 22, 205–212 (1957).Google Scholar
  137. 2a.
    Vgl. auch L. A. Cistovič: O različenii složnyx zvukovyx signalov. Probl. fiziol. akustiki 3, 18 –26 (1955)Google Scholar
  138. 3.
    J. L. Flanagan: Estimates of the maximum precision necessary in quantizing certain “ dimensions ” of vowel sounds. J. acoust. Soc. Amer. 29, 533–534 (1957).Google Scholar
  139. 1.
    Vgl. hierzu und zu den folgenden Abschnitten: E. Nagel, Measurement. Erkenntnis 2, 313–335 (1931).Google Scholar
  140. 1a.
    G. Bergmann u. K. W. Spence: Psychophysical measurement; in M. H. Marx (Hrsg.), Psychological Theory, S. 256–276. New York: MacMillan 1952.Google Scholar
  141. 1.
    I. Pollack: Loudness as a discriminable aspect of noise. Amer. J. Psychol. 62, 285–289 (1949).Google Scholar
  142. 2.
    Auf eine Übersetzung dieser Ausdrücke wurde verzichtet, da die entsprechenden deutschen Bezeichnungen z. T. andere Assoziationen wecken und deshalb wahrscheinlich zu anderen Ergebnissen führen würden.Google Scholar
  143. 1.
    Nach D. W. Robinson u. R. S. Dadson: Threshold of hearing and equalloudness relations for pure tones, and the loudness function. J. acoust. Soc. Amer. 29, 1284–1288 (1957).Google Scholar
  144. 2.
    J. C. R. Licklider: Basic correlates of the auditory stimulus; in S. S. Stevens (Hrsg.), Handbook of Experimental Psychology, S. 985–1039, bes. Fig. 28. New York/London: Wiley/Chapman & Hall 1951.Google Scholar
  145. 3.
    Nach dem Munsell Book of Color. Baltimore: Munsell Color Company 1929.Google Scholar
  146. 1.
    Nach J. P. Guilford: There is a system of color preferences. J. opt. Soc. Amer. 30, 455–459 (1940).Google Scholar

Copyright information

© Springer-Verlag OHG. Berlin · Göttingen · Heidelberg 1959

Authors and Affiliations

  1. 1.Instituts für Phonetik und KommunikationsforschungUniversitä BonnDeutschland

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