A.5 Shoutens Residuumstheorie

Am Ende der dreißiger Jahre begann J.F.Schouten in den Niederlanden eine Serie von Experimenten, um das Problem der fehlenden Grundfrequenz genauer zu untersuchen [55]. Diese Experimente widerlegten die Gültigkeit der Helmholtzschen Hypothese und schufen die Grundlage für eine völlig neue Theorie für die Tonhöhenwahrnehmung komplexer Töne.
Schoutens Experimente waren elegant in ihrer Einfachheit. Seine Überlegung war, daß die fehlende Grundfrequenz sich genau wie normale Töne dieser Frequenz verhalten müssen, wenn sie aus Nichtlinearitäten entstehen. Dieser Überlegung liegt zugrunde, daß Kombinationstöne tatsächlich physikalisch vorhanden und meßbar sind.
In seinen Experimenten erzeugte er Klänge aus aufeinanderfolgenden Pulsen, die eine Repetitionsrate von 200Hz hatte, aber in dem die Grundfrequenz (200Hz) herausgefiltert wurde. Aus allem bisher Gesagten dürfte klar sein, daß die Tonhöhe dieses Klanges 200Hz beträgt.
Zu diesem Signal addierte Schouten einen reinen Sinuston von 206Hz. Die Idee ist nun, daß, wenn eine nichtlineare Störung die Ursache für die 200Hz-Tonhöhe ist, die Addition zum 200Hz-Ton dann eine Schwebung von 6Hz produzieren sollte.
Schouten konnte in keinem seiner Experimente eine solche Schwebung finden.
Er ging in seinen Experimenten aber noch einen Schritt weiter. Indem er amplitudenmodulierte Klänge benutzte, konnte er komplexe Wellenformen erzeugen, die nicht harmonsch sind. Bisher wurden alle Experimente zur Tonhöhenwahrnehmung mit harmonischen Tönen durchgeführt. Warum sollte ausgerechnet ein in der Natur nicht vorkommendes Signal einen Schlüssel zum Verständnis der Tonhöhe bringen?
Die Ergebnisse waren eindeutig. Die Tonhöhe schwankt mit der Trägerfreqeunz. Das Vorhandensein einer konstante Modulationsfrequenz bedeutet nicht eine konstante Tonhöhe. Er beschrieb als erster den Effekt, den wir heute als ,,ersten Effekt der Tonhöhenverschiebung`` kennen[1]Der ,,zweite Effekt der Tonhöhenverschiebung`` bezieht sich auf die Abweichung des ersten Effekt von einer Geraden.
In den folgenden Jahren brachten Schoutens Experimente mehr und mehr Beweise, daß Helmholtz Hypothese nicht stimmen konnte.
Nach weiteren parametrischen Untersuchungen von de Boer [13] und Ritsma [53, 50] konnten die Randbedingungen für die Wahrnehmung der fehlenden Grundfrequenz gezogen werden.
Trotz Schoutens frühen Arbeiten dauerte es lange, bis die wissenschaftliche Welt überzeugt war, daß Helmholtz' Hypothese unzureichend war, um das Phänomen der fehlenden Grundfrequenz zu erklären. Bis heute gibt es noch Verfechter einer Helmholtzschen Theorie, wenn auch in modifizierter Art [63].

 
• A.5.1 Schoutens Modell
• A.5.2 Spektrale Dominanz
• A.5.3 Das Problem der Phase
• A.5.4 Binaurale Experimente