Wykład 5 –Słyszenie
Wrażenia
Cechy fizyczne:
Poziom natężenia Głośność
(czyli kwadrat amplitudy
drgań) Parametry
Częstotliwość podstawowa Wysokość
Skład widmowy Barwa
Czyli: Poziom natężenia określa: Głośność, Wysokość
Częstotliwość podstawowa określa: Głośność, Wysokość
Skład widmowy określa : Głośność , barwę
Słyszenie jest subiektywnym odbieraniem informacji( nie ma ścisłej relacji pomiędzy parametrami dźwięku, a naszymi wrażenia
Odbieramy różne wrażenia , które odpowiednio są nazwane J
Wyróżniamy 3 parametry:
1.Głośność
2.Wysokość
3.Barwa
-Nasze wrażenia zależą od fizycznych cech dźwięku
· Poziom natężenia określa głośność ( głośność dźwięku zależy od natężenia dźwięku, czyli od kwadratu amplitudy drgań). Ucho ludzkie ze względu na swoje fizjologiczne własności nie odbiera jednakowo dźwięków o tym samym natężeniu lecz o różnej częstości. Dźwięków o częstościach niższych od 16Hz i wyższych niż 20 KHz nie słyszymy w ogóle
· Dźwięki stanowią zachodzące z odpowiednią częstotliwością zmiany ciśnienia akustycznego. Najniższa wartość ciśnienia akustycznego to 1000 Hz, tzw.próg słyszalności wykrywany przez ucho ludzkie
· Dla człowieka słyszalne są dźwięki w zakresie częstotliwości 16 Hz-20 KHz. Dźwięki o częstotliwości mniejszej to infradźwięki, większych ultradźwięki, hiperdźwięki
· Częstotliwość podstawowa( określana w Hz)- określa wysokość( czyli jeżeli ton ma dużą częstotliwość to dźwięk będzie wysoki, a niska częstotliwość będzie dźwiękiem niskim)
-Częstotliwość wpływa na odbiór głośności- dźwięki niskie mają niską głośność.
-Częstotliwość to liczba zderzeń lub cyklów danego zjawiska okresowego w jednostce czasu, np.: w ciągu jednej sekundy
- Częstotliwość jednego Hz oznacza, że na jedną sekundę przypada jedno zderzenie
· Skład widmowy- określa głośność i barwę dźwięku, mówi nam o tym z jakiej mieszaniny dźwięków składa się dźwięk, który słyszymy.
· Barwa dźwięku- zależy od ilości i częstotliwości składowych harmonicznych dźwięku, to jedna z podstawowych cech wrażeniowych dźwięku pozwalającego na szeregowanie dźwięków pod względem ich ostrości, jasności, dźwięczności itd. Barwa dźwięku może być wielowymiarowa np.: dźwięki mogą być jednocześnie ostre, jasne i chropowate.
Lokalizacja dźwięku:
To ucho znajduje się
W ciszy akustycznej
Droga do tego ucha jest dłuższa, więc to ucho słyszy minimalnie później niż ucho drugie.
-Lepiej potrafimy zlokalizować dźwięki dobiegające z przestrzeni otwartej, niż zamkniętej
-Jeżeli odległość pomiędzy dźwiękami nie jest zbyt duża (ok.6 ms) to wtedy 2 dźwięki słyszane są jako jeden, dochodzący z adekwatnego kierunku
-Jeżeli mamy wrażenie że dźwięki docierają do obu uszu jednocześnie, to znaczy, że musi być on w pobliżu.
-Dźwięk docierający do ucha znajdującego się w ciszy akustycznej osłabiony jest przez głowę. Efekt cienia akustycznego również wspomaga lokalizację dźwięku.
Lokalizacja dźwięku(ze slajdu):
1. Różnica czasu dotarcia dźwięku do lewego i prawego ucha.
2. Różnica w natężenia bodźca docierającego do ucha w „cieniu” akustycznym.
1. Jeśli dźwięki docierają w odstępie krótszym niż 35 ms, dochodzi do fuzji dźwięków i zdaje się on dobiegać z miejsca, z którego dochodzi pierwszy dźwięk.
2. Jeśli różnica w czasie jest 2 ms, pierwszy dźwięk jest 6-10 bardziej efektywny w ustalaniu kierunku.
Rys. Efekt pierwszeństwa. [ sound source- źródło dźwięku]
3 mechanizmy lokalizowania dźwięku w przestrzeni:
a) różnica dotarcia do lewego i prawego ucha
b)efekt cienia
c)efekt pierwszeństwa
echo-dźwięk odbity od przeszkody akustycznej, dochodzący do słuchacza z pewnym opóźnieniem w stosunku do dźwięku bezpośredniego.
-Dźwięk odbity od ściany ma mniejsze natężenie, niż dźwięk, który idzie do nas bezpośrednio.
-Lokalizacja jest bardzo precyzyjna, jeżeli jesteśmy w przestrzeni otwartej, możemy wówczas zlokalizować dźwięk z dokładnością 1¡ kątowego.
Głośność
Czyli np.: 10 000 razy większy niż dźwięk odniesienia, 0 db- dźwięk odniesienia
10 000 000 silnik odrzutowy 140
1 000 000 strzał, grzmot 120
100 000 hałas fabryczny 100
10 000 głośna ulica 80
1 000 normalna rozmowa 60
100 szept 40
10 wiejska cisza 20
1 dźwięk odniesienia 0
dB L= 20 log (p/po ) ß wzór na poziom natężenia dźwięku
p= ciśnienie akustyczne(ciśnienia akustyczne zmienia się sinusoidalnie)
po = poziom odniesienia (dla progu absolutnego)
Próg słyszalności -najmniejsze natężenie dźwięku przy danej częstotliwości, które jest jeszcze słyszalne ; najmniejsza wartość ciśnienia akustycznego
Próg bólu- największe natężenie dźwięku przy danej częstotliwości, które jest jeszcze słyszalne ; w fizjologii progiem bólu nazywa się wartość ciśnienia akustycznego, przy której ucho odczuwa wrażenie bólu. Jest ona prawie niezależna od częstotliwości i wynosi 140 dB dla dźwięków sinusoidalnych oraz 120 dB dla szumów. Wrażenie bólu wywołane jest reakcją mięśni bębenka i kosteczki ucha środkowego na impulsy wysokiego ciśnienia akustycznego. Reakcja ta ma na celu ochronę aparatu słuchowego przed ewentualnymi uszkodzeniami
Prawo Webere-Fechnera- najmniejszy odczuwalny przyrost natężenia dźwięku jest proporcjonalny do początkowego natężenia dźwięku.
Ciśnienie akustyczne-różnica pomiędzy ciśnieniem aktualnym (p) a ciśnieniem panującym w warunkach równowagi (atmosferycznym p0 ) ; inne :ciśnienie powodowane jest rozchodzeniem się dgrań akustycznych. Wyraża się różnicą pomiędzy ciśnieniem panującym w ośrodku w momencie rozchodzenia się fal akustycznych a ciśnieniem statycznym ( pozbawionym fal akustycznych)
Dźwięki proste i złożone:
Dźwięk prosty –Ton ( ton= dźwięk harmoniczny)
Dźwięk złożony-suma wielu tonów(składowych harmonicznych)
Skala fonowa
Dźwięk ma n fonów, jeśli jest równo głośny z tonem o częstotliwości 1000 Hz i o poziomie natężenia n dB.
Krzywe jednakowej głośności
Jasny obszar-częstotliwość i poziom natężeń, które odpowiadają naszemu generowaniu mowy i częstotliwości na której nadajemy tę mowę
Krzywa Progowa
(czerwona linia)
-jedna taka linia(kolor żółty) pokazuje częstotliwość i poziom natężenia dźwięku. Wszystkie dźwięki na jednej linii mają jednakową głośność, czyli , np.: dźwięki o częstotliwości 125 Hz i poziomie natężenia 40 dB ma taki sam dźwięk jak 1000 Hz i 30 dB ( zaznaczone )
- zgodnie z definicją głośności à wszystkie dźwięki które mają 1000 Hz, mają tyle samo dB jaką mają głośność tzn (zaznaczone dla 1000 Hz skala Hz i dB się pokrywa )
-głośność dźwięku zależy od ich częstotliwości. Dźwięki które są niższe niż 1000 Hz wyraźnie odbiegają w górę( gorzej je słyszymy) co widać na wykresie, podobnie jest w drugą stronę (przy 4000) już wzrasta.
-Krzywa progowa (czerwona linia na wykresie)- natężenie dźwięków , które są ledwo słyszalne na różnej częstotliwości.
-nagłe wzniesienia (na rys.)= ubytki.
Wykresy = dźwięk wytworzony przez instrument elektroniczny)
WIELKOŚĆ SYGNAŁU
Periodyczna zmiana ciśnienia
skokowa( od jednej wartości w drugą)
Rys.B. , 3 tony sinusoidalne(najmniejsza amplituda, największa częstotliwość)
Gdy dodamy do siebie dwa dźwięki( te powyżej) powstanie taki kształt.
Przykład 2:
3 tony sinusoidalne dają taki dźwięk
Widmo sygnału
Są to widma mocy dźwięku czyli:
Zależność kwadratu amplitudy od
częstotliwości poszczególnych
dźwięków ; a zarazem wykresy te
przedstawiają twierdzenie Fouriera:
Jeżeli pierwsza częstotliwość jest F, to
druga 2F , trzecia 3F itd.(w tym
przypadku T)
Dźwięk rozłożony na 2 składowe. Możemy więc sporządzić wykres amplitud poszczególnych składowych na poszczególnej częstotliwości.
-jeśli mówimy że jakieś 2 dźwięki mają różną barwę to zwykle mamy na myśli że mają 2 widma
-Twierdzenie Fouriera-każdy dźwięk okresowy o częstotliwości f można przedstawić jako sumę (rozłożyć) składowych o częstotliwościach równych f, 2f, 3f, 4f.... i odpowiednio dobranych amplitudach
-ton podstawowy-ton składowy o największym okresie ( najmniejszej częstotliwości)
Rozróżnianie wysokości dźwięków
Wysokość jest związana z częstotliwością fali dźwiękowej: w przypadku tonu odpowiada ona jego częstotliwości a w przypadku periodycznego dźwięku złożonego – jego tzw. częstotliwości podstawowej; od tej prostej reguły istnieją wyjątki.
• Częstotliwość podstawowa to największy wspólny podzielnik częstotliwości wszystkich harmonicznych.
Ponieważ wysokość jest atrybutem subiektywnym, to nie można jej mierzyć bezpośrednio. Przyporządkowanie pewnemu dźwiękowi wartości wysokości rozumiane jest jako wskazanie częstotliwości tonu mającego subiektywnie taką samą wysokość, co rozpatrywany dźwięk.
Wysokość zależy od głośności
Im dłuższa częstotliwość tym wyższa wysokość dźwięku
[ największa wspólna wielokrotność określa wysok...
imi22