6.4 Bemerkung über Kombinationstöne

  Kombinationstöne sind Produkte nichtlinearer Verzerrung im Gehörgang und treten vor allem wegen des nichtlinearen Verhaltens des Innenohrs auf. Kombinationstöne sind immer dann vorhanden, wenn zwei Frequenzen und gemeinsam auftreten. Die Kombinationstöne entsprechen dann allgemein , wenn k eine kleine ganze Zahl ist und . Der lauteste Kombinationston ist der ,,kubische`` Differenzton  [60]. Das Auftreten von Kombinationstönen wurde in vielen Experimenten gemessen [48, 59]. Diese Experimente versuchten für verschiedene Bereiche der Wahrnehmung die Schwelle für die Wahrnehmbarkeit von Kombinationstönen zu messen. Da der kubische Differenzton genau der Ton ist, der auch in meinen Experimenten als die untere Seitenbande auftaucht, liegt die Vermutung nahe, daß es sich hierbei um den Kombinationston handelt. 
Der andere Ton, der in unseren Experimenten eine Rolle spielt, entspricht auch einem Kombinationston, der aber wesentlich leiser ist als der kubische Differenzton.

  
Abbildung: Die Schwelle der Wahrnehmung des Differenztons nach [48]. Nach rechts ist der Mittelwert der beiden vorgespielten Frequenzen aufgetragen, nach oben die Erkennungschwelle. Die Abstände der beiden Frequenzen sind: a) 400Hz, b) 200Hz, c) 100Hz.

Die Abbildung 6.6 zeigt die Messung des ,,quadratischen`` Differenztons von Plomp [48]. Nach diesen Messungen liegt die Schwelle der Wahrnehmung eines Differenztons von 250Hz bei über 50dB SPL des kombinierten Signals, wenn die beiden Frequenzen gleich laut sind. Wir können mit unseren Messungen bei 40dB SPL sicher sein, daß dieser Kombinationston nicht hörbar ist.
Nach einer anderen Messung desselben Autors (Abbildung 6.7) ist die Schwelle der Wahrnehmung der Grundfrequenz eines komplexen Signals () sogar noch höher als die Schwelle des Differenztons. Hier liegt die Schwelle der Hörbarkeit bei über 60dB SPL.

  
Abbildung: Ein weiteres Experiment, um die Schwelle der Erkennbarkeit des Kombinationstones eines komplexen Tons () zu messen. Auf der X-Achse ist die Frequenz des untersten Tones des komplexen Tones aufgetragen, auf der ä-Achse die Schwelle der Wahrnehmung.

Plomp schließt in seiner Arbeit [48]:,,Um einen Kombinationston zu hören, der der Grundfrequenz entspricht, sind Lautstärkepegel von mehr als 50dB nötig. Die Wahrnehmung der Grundfrequenz kann nicht aus der Wahrnehmung von Kombinationstönen erklärt werden.``

All dies ist allerdings immer noch kein hinreichender Grund, um auszuschließen, daß die Töne, die wir beobachten, nicht doch Kombinationstöne sind. Weitere Experimente wären nötig, um definitiv zu klären, ob es sich dabei um Kombinationstöne handelt oder nicht.
Eine Möglichkeit festzustellen, ob es sich bei den beobachteten Tönen um Kombinationstöne handelt wäre es, mit einem Bandpassrauschen im tieffrequenten Bereich einen möglichen Kombinationston zu verdecken. Wenn es sich nicht um einen Kombinationston handelt, dann sollte für einen Absoluthörer die Modulationsfrequenz immer noch hörbar sein.

Der Kombinationston ist allerdings erheblich lauter als der -Ton. Seine Wahrnehmungsschwelle wird von Plomp mit 40dB SPL angegeben. Da die Lautstärke in unseren Experimenten gerade 40dB SPL betrug, können wir nicht ausschließen, daß der Grund für die häufige Wahrnehmung dieses Tones das Vorhandensein eines Kombinationston war. Allerdings wären diese Töne gerade über der Hörschwelle und zusätzlich verdeckt von den anderen anwesenden, wesentlich lauteren, Frequenzkomponenten.

Allerdings ist zu bedenken, daß Kombinationstöne, da sie physikalisch tatsächlich vorhanden sind, auch aufgelöst werden müssen. Da die beobachteten Töne in allen Frequenzbereichen z.T. über 5kHz liegen, ist es ausgeschlossen, daß sie spektral aufgelöst werden können. Selbst wenn diese Wahrnehmungen tatsächlich auf Kombinationstöne beruhen, ändert das nichts an der Aussage, daß sie nur zeitlich aufzulösen sind. Es gibt keinen bekannten neuronalen Mechanismus, der eine solche spektrale Zerlegung machen könnte.