2.1 Percepcija zvuka 2.2 Anatomija čula sluha 2.3. Psiho-fiziološka akustika 2.1 Osećaj jačine, visine i boje zvuka 2.2 Anatomija i fiziologija čula sluha 2.3 Binauralna lokalizacija i maskiranje zvuka 2.1 Prof. dr Vlado Delić, 2014. (2.2 i 2.3 Prof. dr Gordana Velikić)
56
Embed
2.1 Percepcija zvuka - vtsns.edu.rsvtsns.edu.rs/wp-content/uploads/2014/03/AT-2-Percepcija-zvuka.pdf · Psiho-fiziološka akustika 2.1 Osećaj jačine, visine i boje zvuka 2.2 Anatomija
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
2.1 Percepcija zvuka 2.2 Anatomija čula sluha
2.3. Psiho-fiziološka akustika
2.1 Osećaj jačine, visine i boje zvuka
2.2 Anatomija i fiziologija čula sluha
2.3 Binauralna lokalizacija i
maskiranje zvuka
2.1 Prof. dr Vlado Delić, 2014.
(2.2 i 2.3 Prof. dr Gordana Velikić)
Šta treba naučiti u ovoj lekciji?
Čujno područje ima ograničen opseg frekvencija (Hz) i nivoa (dB) zvuka i nije podjednako osetljivo na svim frekvencijama.
Koliko dB se moraju razlikovati dva zvuka da bi čovek opazio razliku?
Uho registruje zvučni pritisak određenog intenziteta. Zašto se izražava kao nivo u dB?
Subjektivni osećaj jačine zvuka iskazuje se u fonima. Kakva je veza fona i dB?
Koliko Hz se moraju razlikovati dva tona da bi čovek opazio razliku?
Zašto se frekvencijska osa u akustici prikazuje u logaritamskoj razmeri?
Kako uho oseća visinu tona, a kako boju zvuka?
Promenom jačine, visine i boje zvuka u vremenu i prostoru stvara se mnoštvo utisaka o zvuku (intonacija, melodija, dinamika, ritam).
Od čega se sastoji čulo sluha i kako funkcioniše?
Šta se dešava sa čulom sluha kako čovek stari?
Šta pokazuju dB(HL) na audiogramima tonalne audiometrije?
Kako pojedini zvuci maskiraju neke druge zvuke i kako se to koristi u MP3?
Kako čovek pomoću dva uha registruje pravac u kom se nalazi zvučni izvor? Zašto je lakše na VF?
Kako čuju životinje? Ultrazvučna eholokacija - delfini, slepi miševi.
Koji nivo buke se ocenjuje kao mirno, normalno, bučno i vrlo bučno? (tipični primeri) 2
3
Uloge u životu čoveka
opstanak
čuje zvuk sa svih strana,
čak i kad spava
sporazumevanje
govor, muzika, sirena
alternative: pismo
i pantomima
Glas bolje izražava (a uho oseća)
pol i starost, raspoloženje, smisao i značenje
4
Čulo sluha
Oseti i razlikuje k-ke zvuka koje potiču od
izvora
sistema prenosa
akustičkog ambijenta
na mestu generisanja i na mestu prijema
Složen i osetljiv mehanizam
prijemnik zvuka (kao mikrofon)
filtar i analizator zvuka – u zajednici sa mozgom
sistem za obradu podataka (kao računar)
5
Šta uho razlikuje?
nivo
visinu
boju
intenzitet signala
osnovni harmonik
oblik obvojnice spektra
Uho ne razlikuje fazu.
Fizičke karakteristike zvuka,
na osnovu kojih uho uočava ove razlike,
izražene su u spektru audio-signala.
Prost ton = sinusoida (amplituda, frekvencija i faza)
Osnovna frekvencija čuje kao visina tona
f [Hz]
p
200 400 600 800 f [Hz]
p
200 400 600 800 f [Hz]
p
200 400 600 800 f [Hz]
p
200 400 600 800
Prost ton (sinusoida),
sam i sa harmonicima
6
Osećaj jačine zvuka (pri istoj visini tona i boji zvuka)
Srazmeran intenzitetu fizičke pobude subjektivno zavisi i od frekvencije
7
f [Hz]
p
200 400 600 800 f [Hz]
p
200 400 600 800 f [Hz]
p
200 400 600 800
8
Osećaj jačine zvuka
Zavisi od jačine fizičke pobude i spektra
Koliki je prag čujnosti? 1010 puta manji od atmosferskog pritiska
odgovara pomerajima čestica vazduha od 10-11 m
nivo pomeraja toplotnog kretanja molekula vazduha
da je osetljivije uho bi čulo ovaj šum i šum krvotoka nema živih bića sa još osetljivijim čulom sluha (?)
Kolika je granica bola? pomeraji čestica od 10-5 m
pomeraji organa čula sluha su bolni
dinamički opseg
veći od mnogih uređaja za snimanje i reprodukciju zvuka
Hz) 1000 (na Pa102 5
0
p
dB12010log20log20 6
0
max p
p
Osećaj visine tona (pri istoj jačini i boji zvuka)
Srazmeran frekvenciji osnovnog harmonika
postoji samo kod zvučnih (periodičnih) signala
subjektivno zavisi malo i od jačine
9
f [Hz]
p
200 400 600 800 f [Hz]
p
300 600 900 f [Hz]
p
200 400 600 800
10
Osećaj visine tona
Zavisi od frekvencije signala
ocenjuje se kao niži ili viši
Zapaža se samo kod zvučnih signala (ne šum)
tonovi muzičkih instrumenata i vokali ljudskog glasa
periodični signali imaju diskretan (linijski) spektar
osnovna frekvencija i viši harmonici
Osnovni harmonik ocena visine tona
čak i kad ne postoji (npr. izvan opsega reprodukcije)
Sazvučje 2 tona (interval), 3 tonova (akordi)
harmonični (1:2, 2:3, 3:4) i disharmonični (npr. 8:9)
Osećaj boje zvuka (pri istoj jačini zvuka i visini tona)
Vezan za obvojnicu spektra
spektralni sadržaj
11
f [Hz]
p
200 400 600 800 f [Hz]
p
200 400 600 800 f [Hz]
p
200 400 600 800
12
Osećaj boje zvuka
Vezan za obvojnicu spektra
različite amplitude harmonika
Uho je frekvencijski analizator
nezavisno analizira svaku spektralnu komponentu
spektralna analiza se vrši kontinuirano u vremenu
Spektralna analiza se vrši u okviru tzv. kritičnih
opsega – oko najjače pobude
Prostorija i ambijent
dopunjuju boju zvuka brojnim refleksijama
doprinose zvučnom reljefu – osećaju udaljenosti izvora
13
Faza
Uho je relativno neosetljivo na fazu
14
Osećaj promene zvuka
Promene zvuka u vremenu i prostoru
bogatstvo i raznovrsnost zvučnih utisaka
Promene u vremenu: elementi muzike
promena visine tona:
promena jačine zvuka:
sukcesivno naglašavanje:
15
Šum (i buka)
Akustičke pojave
impulsi, trenje, udari
konsonanti
usviravanje orkestra
Kontinualan spektar
ne postoji osnovna
učestanost
Razlikujemo
jačinu
boju
Buka (posebna tema)
izvori, putevi prostiranja
merenje i analiza
zaštita od buke
Šum različite jačine ili boje
Razlika u jačini Razlika u boji
16
Čujni opseg
17
Anatomija i fiziologija
slušnih organa
Spoljašnje, srednje i unutrašnje uho
Osećaj visine tona (frekvencija i pič)
Osećaj jačine zvuka (dB, foni i soni)
Binauralna lokalizacija i zvučni reljef
19
Anatomija i fiziologija slušnih
organa
Od 19 veka u radovima
Oma
Helmholca
Anatomija
Fiziologija
J
K
20
Poprečni presek uha
Slušne koščice
Bubna opna
Pužasto teloKohlea
Presek kroz uho
Ušna školjka
Slušni kanal
spolj
ašn
je
sred
nje
un
utr
ašn
je
21
Poprečni presek uha (spoljašnje)
Slušne koščice
Bubna opna
Pužasto teloKohlea
Presek kroz uho
Ušna školjka
Slušni kanal
2.5 cm 0.4 cm2
pritsak
pritsak
pritsak
zatvoren krajotvoren kraj
l c k
f 4
1 2
prilagođenje po snazi
na 1 kHz
Ušna školjka:
pojačava
fr. 3-5 kHz
za 15-20 dB
Šaka iza uva pojačava još 5-10 dB
Slušni kanal:
pojačava
fr. 3-4 kHz
za oko 12 dB
a fr. oko 7 kHz
za svega 3 dB
22
Poprečni presek uha (srednje)
Slušne koščice
Bubna opna
Pužasto teloKohlea
Presek kroz uho
Ušna školjka
Slušni kanal
transformator za prilagođenje
vazduh
limfa
p
v
23
Spoljašnje, srednje i
unutrašnje uho
24
Presek razmotane kohlee
25
Pužasto telo – Kohlea
Kohlea
Taktorijalna
membrana
Unutrašnjetrepljaste
ćelijeSpoljašnjetrepljaste
ćelije
Slušni nerv
Bazilarnamembrana
Kohlea
Frekvencija
Položaj
Ovalni otvor Bazilarnamembrana
Poprečni presek
26
Kortijev organ
Ćelije na bazilarnoj
membrani
spoljnje i unutrašnje
Tektorijalna membrana
nalazi se iznad ćelija
27
Oštećenje čula sluha zbog
buke
Dijagnoza:
Oštećenje cilijarnih
stanica Cortijevog
organa zbog uticaja
buke.
Oštećenje je ireverzibilno
i uzrokuje oko 40%
gubitka sluha.
28
Položaj maksimalnog pomeraja
bazilarne membrane za različite
frekvencije pobude
29
Kako čujemo?
Spoljašnje uho
Srednje uho
Kohlearni fluidi Unutrašnje trepljaste
ćelije
Slušni nerv
zvuk 16 kHz
50 Hz
35 mm0
Fre
kven
cija
Položaj0 1 2 3 4
02
0-2
0-4
0-6
0
Frekvencija kHz
Am
pli
tuda
dB
30
Frekvencijska osa u akustici
Udvostručavanje visine tona
50, 100, 200, 400, 800, 1600 Hz
čujemo kao promenu za isti interval (linearno)
iako je promena u hercima sve veća
Osećaj visine tona srazmeran je logaritmu fr. visina tona log f
frekvencijska osa je u logaritamskoj razmeri
Podela frekvencijske ose
oktava (2:1), 12 polutonova ( , po 6%)
poluton nije najmanja promena koju uho zapaža
06,1212
Uho čuje
logaritamski !
31
Osećaj promene visine tona U
hu p
rim
etn
e p
rom
ene
fek
ven
cije
850 segmenata
bazilarne membrane
32 mm po 37 m.
Mel vs. Hz skala:
- ista do 500 Hz
- posle logaritamska
Mel skala je linearna
duž bazilarne
membrane.
Radna grupa ćelija
bazilarne membrane
- oko 100 mela.
32
Pič =
subjektivni osećaj frekvencije
Ton iste frekvencije različito se doživljava ako je tiši ili glasniji pič
Povećanjem intenziteta pič se pomera na gore kod viših frekvencija
jači zvuk izgleda viši
pič se pomera na dole kod nižih frekvencija
pojačavanjem disharmoničnog zvuka 168 i 318 Hz počinje da se čuje kao harmoničan ton 150 i 300 Hz
Pič se vezuje za melodijsku skalu kriva Mel-Hz kao pozicije Hz na bazilarnoj membrani
Pič od 1000 mela = frekvenciji od 1000 Hz samo za nivo od 60 dB
33
Jačina (nivo) zvuka
čujemo logaritamski
zavisi od frekvencije
zavisi od dužine trajanja
najniži pritisak p0= 2*10-5 Pa
dinamički opseg 120 dB
Weber–Fechner-ov zakon
00
log10log20J
J
p
pSPL
34
Čujni opseg
35
Govor i muzika
u čujnom opsegu
36
Prag čujnosti i granica bola - nisu isti na svim frekvencijama
37
Sužavanje čujnog opsega
sa starenjem
38
Audiogrami nekih većih sisara
39
Jačina (nivo) zvuka
čujemo logaritamski
zavisi od frekvencije
zavisi od trajanja - dB za objektivnu jačinu
- fon za subj. (fonometri)
- korekcione kke A, B i C
za subj. osećaj jačine
40
Osetljivost uha i
izofonske linije
41
Fonometri
42
dB i foni
dB – objektivni nivo zvuka
fon – subjektivni nivo zvuka (izofonske linije)
isto što i dB ali samo na 1 kHz
Duplo više izvora 3 dB viši nivo
Nivo viši za 10 dB ocenjuje se kao duplo jači
neki tvrde da je to 6 dB
43
Koliku promenu nivoa osetimo
Tiše tonove treba više
promeniti da bi opazili
Na 1 kHz
za tihe treba L oko 3 dB
za glasne dovoljno 0,25 dB
Na 35 Hz
za tihe treba L čak 9 dB
44
Promena glasnoće Broj izvora zvuka Promena
pritiska
Osnovna glasnoća 1
Jedva glasnije
+ 1 dB 1,1
Čujno glasnije
+ 3 dB 1,4
Duplo glasnije
+ 10 dB 3
Četiri puta glasnije
+ 20 dB 10
45
Prigušen razgovor, tiha muzika, buka u gradskom stanu...
Vrlo mirna okolina, buka gledalaca za vreme predstave...
Vrlo mirna bašta izvan grada...
Šuštanje lišća pri najslabijem vetru...
40
30
20
10
Gradski saobraćaj, bučan restoran, kupe u vagonu, daktilo biro...