Maskowanie równoczesne
|
|
- Sabina Janowska
- 7 lat temu
- Przeglądów:
Transkrypt
1 II Pracownia fizyczna Maskowanie równoczesne Aleksander Sęk Andrzej Wicher Instytut Akustyki UAM Poznań, 2005
2 WSTĘP BUDOWA UKŁADU SŁUCHOWEGO DROGA FALI AKUSTYCZNEJ W UKŁADZIE SŁUCHOWYM PROCES PRZETWARZANIA Wzmacniacz ślimakowy Nieliniowość układu słuchowego NERW SŁUCHOWY PSYCHOFIZYKA ZMYSŁU SŁUCHU MASKOWANIE PRÓG SŁYSZALNOŚCI, KRZYWE RÓWNEJ GŁOŚNOŚCI WSTĘGI KRYTYCZNE, FILTRY SŁUCHOWE POBUDZENIE I JEGO ZWIĄZEK ZE EFEKTEM MASKOWANIA BADANIA PSYCHOAKUSTYCZNE METODY BADAWCZE APARATURA PRZEBIEG ĆWICZENIA CEL OPIS PROGRAMU REALIZUJĄCEGO EKSPERYMENT MASKOWANIA EKSPERYMENT OPRACOWANIE WYNIKÓW POMIARÓW LITERATURA
3 WSTĘP Opracowanie niniejsze dotyczy ćwiczenia wykonywanego przez studentów Wydziału Fizyki UAM w ramach II Pracowni Fizycznej. Jest ono związane z psychofizycznymi właściwościami organu słuchu (układu słuchowego), a w szczególności z efektem maskowania. W ramach tego ćwiczenia studenci zapoznają się z podstawowymi zasadami funkcjonowania układu słuchowego oraz wykonują jeden z podstawowych eksperymentów psychofizycznych. Ponieważ zagadnienia związane z psychofizjologią słuchu nie są omawiane w ramach kursu licencjackiego, więc niniejsze opracowanie zawiera szereg najistotniejszych wiadomości dotyczących zarówno fizjologii, jak i psychologii słyszenia, które są niezbędne dla poznania i zrozumienia podstawowych procesów analizy dźwięku w układzie słuchowym. 3
4 1. BUDOWA UKŁADU SŁUCHOWEGO Rozważanie zasad funkcjonowania układu słuchowego nie jest możliwe bez opisu anatomicznej struktury tego organu. Dlatego też zmierzając do odpowiedzi na pytanie: Jak ucho zamienia mechaniczną falę akustyczną na wrażenie słuchowe? Należy przedstawić przede wszystkim zasadnicze elementy anatomii i fizjologii układu słuchowego Droga fali akustycznej w układzie słuchowym Zanim rozchodzące się w czasie zaburzenie ośrodka w postaci fali akustycznej wywoła wrażenie słuchowe, musi ono przebyć drogę, wiodącą od ucha zewnętrznego poprzez ucho środkowe, i dalej poprzez nerw słuchowy do pól słuchowych znajdujących się w mózgu. Małżowina Kość Kowadełko Strzemiączko Kanały półkoliste Młoteczek Okienko owalne Nerw słuchowy Okienko okrągłe Kanał słuchowy zewnętrzny Błona bębenkowa Ślimak Rys Peryferyjny układ słuchowy człowieka: ucho zewnętrzne, środkowe i wewnętrzne. Do ucha zewnętrznego zalicza się małżowinę uszną i przewód słuchowy zewnętrzny, których zadaniem jest przewodzenie fali akustycznej. Przewód słuchowy zewnętrzny wraz z zamykającą go błoną bębenkową tworzą komorę rezonansową wzmacniającą dźwięk w paśmie Hz. Wartość tego wzmocnienia może dochodzić do db. Odpowiednie kształty i wielkości tych elementów mają również istotne znaczenie w lokalizacji źródła dźwięku: gdyby nie ucho zewnętrzne, nie bylibyśmy w stanie zlokalizować dźwięków o częstotliwościach większych od 1500 Hz. Małżowina uszna zbudowana jest z 4
5 chrząstki sprężystej pokrytej skórą. W dolnej swej części małżowina uszna przechodzi w przewód słuchowy zewnętrzny. Skóra wyścielająca przewód słuchowy zewnętrzny zawiera liczne gruczoły łojowe wytwarzające woskowinę. Zasadniczym elementem ucha środkowego jest jama bębenkowa, która zawiera łańcuch kosteczek słuchowych najmniejszych kości w organizmie ludzkim. Duża elastyczność błony bębenkowej, a także znaczna wartość współczynnika tłumienia, umożliwia jej przyjmowanie i przekazywanie szybko po sobie następujące drgań. Pomiędzy ścianami jamy bębenkowej rozpięty jest łańcuch kosteczek słuchowych, do których należą: młoteczek, kowadełko i strzemiączko, zamykające swą podstawą tzw. okienko owalne ślimaka. Ich zadaniem jest transformowanie ciśnienia akustycznego fali dźwiękowej na ciśnienie mogące pobudzić do drgań płyny ślimaka, co prowadzi do wywołania wrażenia słuchowego. Jak funkcjonuje ucho środkowe? Z codziennego doświadczenia wiadomo, że gdy będąc na basenie zanurzymy głowę pod wodę to nie słyszymy głosów osób siedzących na krawędzi basenu. Fizycznie oznacza to, że opór stawiany falom akustycznym przez wodę jest większy od oporu stawianego przez powietrze, lub ściślej - że impedancja wody jest znacznie większa niż impedancja powietrza. Aby fale akustyczne wniknęły do wody należy je przetransformować w taki sposób, by istniejąca różnica impedancji przestała mieć znaczenie. Analogiczną sytuację mamy w przypadku organu słuchu: dźwięk z powietrza musi być dostarczony do wypełnionego cieczami ślimaka. Ucho środkowe pełni rolę układu transformującego drgania powietrza na drgania cieczy tak, że pomimo znacznej różnicy impedancji powietrza i cieczy ślimaka, dźwięk wytwarza wystarczające drgania cieczy ślimakowych by były one odebrane jako wrażenie słuchowe. Bez jego obecności tylko 0.1% energii fali docierającej bezpośrednio z powietrza byłaby transmitowana do ślimaka. Transformacja dźwięku dokonywana w uchu środkowym, nazywana też wyrównaniem (dopasowaniem) impedancji, polega na zwiększeniu ciśnienia wywieranego na płyn ślimakowy przez podstawę strzemiączka w stosunku do ciśnienia, działającego na błonę bębenkową, co odbywa się kosztem zmniejszenia amplitudy ruchu. Możliwe jest to m.in. dzięki różnicy powierzchni czynnych błony bębenkowej i podstawy strzemiączka, pozostających w stosunku ok. 35:1, oraz mechanizmowi dźwigniowemu, będącego rezultatem różnych długości ramion kowadełka i młoteczka, pozwalającemu na dodatkowe wzmocnienie odbieranej fali rzędu ok. 1.3 razy. Dopasowanie impedancji przez ucho środkowe jest najlepsze w zakresie średnich częstotliwości (1-4 khz) i dlatego też w tym właśnie zakresie ucho jest najbardziej czułe. Dodatkową funkcją układu kosteczek jest zabezpieczenie ślimaka przed dźwiękami o zbyt dużym natężeniu i małych częstotliwościach. Jeżeli natężenie odbieranego bodźca jest zbyt duże, to proces transmisji dźwięku może być osłabiony przez mięsień - naprężacz błony 5
6 bębenkowej i mięsień strzemiączkowy, które napinają się i ograniczają ruchy kosteczek słuchowych. Mechanizm ten, zwany również odruchem strzemiączkowym, jest inicjowany przez dźwięki o poziomie o ok. 80 db powyżej progu słyszalności z pewnym opóźnieniem względem początku nadmiernie głośnego dźwięku i w związku z tym nie jest, niestety, skuteczny dla dźwięków impulsowych, takich jak strzał z pistoletu, czy uderzenie młotka. Ucho wewnętrzne tworzone jest przez błędnik kostny znajdujący się w kości skroniowej. Część błędnika to kanały półkoliste związane z narządem równowagi, podczas gdy część ślimakowa z narządem słuchu. Ślimak jest zwężającą się, uformowaną z kości czaszki rurką, która zwinięta jest w formie skorupy ślimaka i ma 2 3 / 4 zwoja. Za początek ślimaka (tzw. bazę) przyjmuje się okienko owalne, do którego przylega strzemiączko. Analiza drgań cieczy i błon ślimaka jest dość trudna, jeśli dokonuje się jej na zwiniętym ślimaku, tj. takim, jakim jest on w rzeczywistości. Dlatego też drgania te ilustruje się na rozwiniętym ślimaku, co pozwala na znacznie lepszą wizualizację i pełniejsze zrozumienie procesów tam zachodzących i co nie mniej ważne, jest całkowicie zgodne z zachowaniem się nierozwiniętego ślimaka. Przekrój poprzeczny ślimaka przedstawia Rys. 1.2, a przekrój podłużny rozwiniętego ślimaka Rys Przez całą jego długość biegną dwie błony: podstawna i przedsionkowa (błona Reissnera), dzieląc go na 3 komory nazywane odpowiednio schodami ślimaka i bębenka oraz przewodem (kanałem) ślimakowym, które wypełnione są prawie nieściśliwymi cieczami. Schody ślimaka i schody bębenka, zawierające perylimfę, łączą się ze sobą na końcu ślimaka przez mały otwór szparę osklepka (helikotremę). Przewód ślimakowy wypełniony jest endolimfą i biegnie niezależnie wzdłuż błędnika błoniastego. Gdy okienko owalne porusza się do wewnątrz ślimaka, to chwilowa gęstość cieczy ślimaka w bezpośrednim sąsiedztwie okienka owalnego wzrasta. To zaburzenie ciśnienia rozchodzi się wzdłuż ślimaka w kierunku szpary osklepka i dalej schodami bębenka do okienka okrągłego usytuowanego poniżej okienka owalnego (patrz Rys. 1.3). Z uwagi na dość dużą prędkość fal akustycznych w cieczach, wychylenia okienek owalnego i okrągłego są niemalże w przeciwfazie: ruch okienka owalnego do wewnątrz ślimaka powoduje ruch okienka okrągłego na zewnątrz. Jest to możliwe dzięki temu, że okienko okrągłe oddziela ciecze ślimaka od powietrza zawartego w jamie bębenkowej a dźwięk dociera do ślimaka tylko poprzez okienko owalne. 6
7 Zaburzenie gęstości cieczy, które propaguje się w schodach bębenka i w schodach przedsionka jest przyczyną lokalnych, chwilowych różnic ciśnienia perylimfy po obu stronach błony podstawnej. Propagujące się różnice ciśnienia, powodują powstawanie fali biegnącej na błonie podstawnej, w wyniku czego błona ta podlega niewielkim odkształceniom, przemieszczającym się wraz z zaburzeniami ciśnienia perylimfy od okienka owalnego do okienka okrągłego (por. Rys. 1.3). W przypadku, gdy dźwiękiem wymuszającym jest ton (a nie pojedynczy impuls jak na Rys. 1.3), to cykliczne zagęszczenia i rozrzedzenia perylimfy, propagujące się wzdłuż ślimaka, powodują cykliczne wychylenia znacznych obszarów błony podstawnej. Jednak nie cała błona podstawna drga w jednakowym stopniu: to, która część błony podstawnej wychyla się w największym stopniu zależy od częstotliwości dźwięku, zaś amplituda tych drgań zależy od natężenia dźwięku. Rys Przekrój poprzeczny ślimaka ukazujący trzy jego podstawowe partycje, błonę pokrywkową oraz organ Cortiego. Błona podstawna ma mm długości a jej właściwości fizyczne zmieniają się wzdłuż jej długości. U podstawy (tj. blisko okienka owalnego) błona ta jest wąska i sztywna, a w miarę posuwania się w kierunku wierzchołka (sąsiedztwo osklepka) staje się coraz szersza i mniej sztywna. W rezultacie położenie miejsca o największym wychyleniu zależy od częstotliwości tonu: dźwięki o dużych częstotliwościach najsilniej wzbudzają obszary w pobliżu okienka owalnego a dźwięki o małych częstotliwościach w pobliżu szpary osklepka, co schematycznie ilustruje Rys
8 Rys Podłużny przekrój rozwiniętego ślimaka. Rys Obwiednie wychylenia błony podstawnej w zależności od częstotliwości. Błona podstawna dokonuje więc pewnej konwersji częstotliwości sygnału na miejsce jej maksymalnego wychylenia. Mamy tu do czynienia z przyporządkowaniem częstotliwość miejsce, a sposób tego przyporządkowania jest następujący: tony o małych częstotliwościach wytwarzają maksymalne wychylenie blisko osklepka, a tony o dużych częstotliwościach blisko okienka owalnego. Dzięki temu ślimak zachowuje się tak jak analizator dźwięku: sygnał akustyczny złożony z tonów o różnych częstotliwościach i amplitudach pobudza w różnym stopniu różne obszary błony podstawnej. Natomiast każdy z jej punktów można traktować jako filtr pasmowoprzepustowy. Właściwość ślimaka, pozwalająca nam w na percepcyjne rozseparowanie dwóch tonów o różnej częstotliwości (usłyszenie dwóch różnych wysokości w dźwięku złożonym), nazywa się selektywnością częstotliwościową. Warto jednak pamiętać, że analiza dźwięku zachodząca na błonie podstawnej nie jest doskonała: jeśli częstotliwości dwóch tonów są nieznacznie, różne to mechanizm analizy dźwięku nie pozwala na ich percepcyjne rozseparowanie i słyszymy wówczas jeden dźwięk. 8
9 1.2. Proces przetwarzania Wzmacniacz ślimakowy Aby wyjaśnić proces zamiany drgań mechanicznych na ciągi impulsów czynnościowych należy wniknąć głębiej w budowę i fizjologię ucha wewnętrznego. Mechaniczne drgania błony podstawnej są zamieniane na potencjały czynnościowe włókien nerwu słuchowego (impulsy neuronowe) w organie Cortiego usytuowanym wzdłuż całej błony podstawnej w środowisku dodatnio naładowanej endolimfy wypełniającej kanał ślimakowy. Przekrój poprzeczny organu Cortiego przedstawia Rys Zasadniczymi elementami tego organu, z punktu widzenia omawianych zagadnień, są komórki rzęsate wewnętrzne i zewnętrzne, umieszczone po obu stronach tzw. tunelu Cortiego oraz błona pokrywkowa. Błona Pokrywkowa Włókna eferentne Rzęski Zewnętrzne komórki rzęskowe Wewnętrzne komórki rzęskowe Komórki Hensena Włókna eferentne Włókna aferentne Błona podstawna Komórki Pillars Tunel Cortiego Tunel Nuela Rys Przekrój organu Cortiego. Komórki Deitersa Wewnętrzne komórki rzęskowe u ludzi umieszczone są w jednym rzędzie, po wewnętrznej stronie tunelu Cortiego. Jest ich ok. 3500, a każda z nich ma ok. 40 tzw. rzęsek formujących proste rzędy. Do każdej z tych komórek dochodzi ok. 20 neuronów aferentnych, przekazujących impulsy elektryczne ze ślimaka na wyższe piętra drogi słuchowej i dalej do mózgu. Rzęski tych komórek nie mają najprawdopodobniej bezpośredniej styczności z błoną pokrywkową, która jest utwierdzona tylko po swej jednej, wewnętrznej stronie. Ruchy błony podstawnej w górę i w dół, przedstawione schematycznie na Rys. 1.6, powodują cykliczne zbliżanie organu Cortiego i błony pokrywkowej oraz powstanie pomiędzy nimi sił ścinających. Dzięki temu bezpośredni kontakt rzęsek wewnętrznych komórek rzęskowych z błoną pokrywkową staje się bardziej możliwy i prowadzi do przeginania rzęsek raz w jedną raz w drugą stronę. Przeginanie to połączone jest z cyklicznym otwieraniem i zamykaniem kanałów znajdujących się w rzęskach, którymi do ujemnie spolaryzowanych komórek rzęskowych mogą napływać dodatnie jony potasu z endolimfy wypełniającej kanał 9
10 ślimakowy. Na Rys. 1.6 przedstawiono schematyczne trzy zasadnicze fazy ruchu błony podstawnej z jednoczesnym zaznaczeniem kierunku przegięcia rzęsek a na Rys. 1.7 proces otwierania i zamykania kanałów jonowych. Choć rysunek ten prezentuje zachowanie komórek rzęskowych zewnętrznych, to w dobrym stopniu oddaje on również funkcję wewnętrznych komórek rzęskowych. Wywoływane w ten sposób chwilowe zmiany potencjału komórek rzęskowych odbierane są przez synapsy włókien neuronowych i w postaci impulsów transmitowane do wyższych pięter układu słuchowego. Panuje powszechne przekonanie, że znakomita większość informacji o bodźcu akustycznym jaka dostępna jest na różnych piętrach drogi słuchowej pochodzi wyłącznie z wewnętrznych komórek rzęskowych. Rys Trzy fazy ruchu błony podstawnej i ich wpływ na przegięcie rzęsek. Rys Komórka rzęsata. Zewnętrzne komórki rzęskowe uporządkowane są w pięciu rzędach (u ludzi), umieszczonych po zewnętrznej stronie tunelu Cortiego. Jest ich ok a każda z nich ma 10
11 ok. 140 rzęsek uformowanych w kształcie litery V. Do komórek tych dochodzi ok neuronów eferentnych tj. takich, które przekazują sygnały z mózgu. Organ Cortiego odpowiedzialny jest więc zarówno za transmisję informacji o fali dźwiękowej do mózgu jak i za zwrotną transmisję rozkazów mózgu do ucha wewnętrznego. Ponadto komórki te charakteryzują się kurczliwością pod wpływem zmiany potencjału: jeśli zwiększymy potencjał takiej komórki (która w normalnych warunkach jest spolaryzowana ujemnie) to ulegnie ona skróceniu. To właśnie kurczliwość oraz specyficzny sposób unerwienia zewnętrznych komórek rzęskowych odpowiedzialne są za wysoką czułość i dobrą selektywność częstotliwościową słuchu normalnego. Mechanizm ten funkcjonuje następująco. Jak już powiedziano, ruchy błony podstawnej w górę i w dół powodują zbliżanie się organu Cortiego i błony pokrywkowej oraz powstanie sił ścinających na styku tych organów. Siły te powodują m.in. przeginanie rzęsek zewnętrznych komórek rzęskowych raz w jedną raz w drugą stronę. Przeginanie to powoduje cykliczne otwieranie i zamykanie kanałów znajdujących się w rzęskach, którymi mogą napływać dodatnie jony potasu do ujemnie spolaryzowanych komórek rzęskowych. Ruch błony podstawnej ku górze (por. Rys. 1.7) połączony jest z otwarciem kanałów jonowych dzięki czemu jony potasu, których znaczące stężenie obserwuje się w endolimfie, napływają do zewnętrznych komórek rzęskowych. Jony te powodują wzrost potencjału komórek, a w związku z ich kurczliwością również ich skrócenie. Skrócenie to jest największe w szczytowym wychyleniu błony podstawnej, kiedy to kanały jonowe są maksymalnie otwarte. Z Rys. 1.6 łatwo wywnioskować, że skrócenie zewnętrznych komórek rzęskowych prowadzi do lepszego wzajemnego zbliżenia się wewnętrznych komórek rzęskowych (a właściwie całego organu Cortiego) i błony pokrywkowej, a więc do znacznie bardziej intensywnego ich stymulowania. W konsekwencji obserwuje się też zwiększenie liczby impulsów czynnościowych neuronów unerwiających te komórki. Jak wynika z najnowszych badań kurczliwość zewnętrznych komórek rzęskowych ma zasadnicze znaczenie zwłaszcza w przypadku najcichszych dźwięków, bowiem to właściwie dzięki temu mechanizmowi możemy je w ogóle usłyszeć Nieliniowość układu słuchowego Charakterystyka dynamiczna lub tzw. funkcja wejścia-wyjścia, opisuje dynamiczne właściwości badanego układu. Jest to zależność amplitudy sygnału na wyjściu układu od amplitudy sygnału wejściowego, przy stałej częstotliwości. Dla układu liniowego zależność ta jest liniowa. Nie wnikając w szczegółową definicje układu liniowego zapamiętajmy tylko, że jeśli amplitudy sygnału wejściowego i wyjściowego wyrazi się w mierze logarytmicznej (db), to charakterystyka jest linią prostą o kącie nachylenia 45 0 (lub inaczej: 10-cio 11
12 decybelowy przyrost sygnału na wejściu wywołuje również 10-cio decybelowy przyrost sygnału na wyjściu). Rys. 1.8 przedstawia charakterystyki dynamiczne punktu błony podstawnej (dla którego obserwuje się największe wychylenie dla częstotliwości 9 khz), pobudzanego do drgań sygnałami o częstotliwościach 1 i 9 khz, wyznaczone w różnych momentach czasowych od chwili podania furosemidu, leku wytwarzającego chwilowe zaburzenie czynności zewnętrznych komórek rzęskowych. Wypełnione kwadraty ilustrują funkcję wejścia-wyjścia analizowanego miejsca błony podstawnej przed podaniem leku, dla częstotliwości sygnału 9 khz. Funkcja ta charakteryzuje się znaczną nieliniowością o charakterze kompresji: duży zakres poziomu sygnału wejściowego odwzorowany jest w znacznie mniejszy zakres amplitudy prędkości drgań błony podstawnej (zmianie sygnału wejściowego o 95-20=75 db SPL odpowiada zmiana prędkości drgań błony podstawnej od40 do 9000 m/s, co jest równoważne 47 db). Rys Charakterystyki dynamiczne punktu błony podstawnej o częstotliwości charakterystycznej 9 khz. Największą nieliniową kompresję obserwuje się dla średnich poziomów dźwięku (40-80 db SPL). Jednak po 15 min od podania furosemidu funkcja wejścia-wyjścia (wypełnione trójkąty skierowane do góry) jest równoległa do funkcji liniowej przedstawionej na tym rysunku za pomocą linii bez żadnych punktów. Zatem furosemid spowodował zanik nieliniowych właściwości błony podstawnej oraz znacznie ograniczył funkcjonowanie wzmacniacza ślimakowego: aby teraz wywołać określoną reakcję obserwowanego punktu błony podstawnej (w tym przypadku prędkość drgań) należy zastosować znacznie większe poziomy dźwięku; tak funkcjonowałby nasz słuch gdyby funkcje zewnętrznych komórek rzęskowych były trwale uszkodzone. Nieliniowej kompresji nie stwierdzono jednak w 12
13 przypadku, gdy obserwowano punkt błony podstawnej nastrojony na częstotliwość 9 khz a częstotliwość sygnału pobudzającego była równa 1 khz, co dowodzi, że nieliniowość drgań błony podstawnej występuje wyłącznie w otoczeniu jej maksymalnego wychylenia. Wydaje się zatem, że wzmacniacz ślimakowy funkcjonuje w ten sposób, że wzmacnia w największym stopniu drgania błony podstawnej wywołane bardzo cichymi dźwiękami (do ok. 40 db). Powyżej tego poziomu, tj. dla dźwięków o poziomach db, udział tego procesu staje się coraz mniej efektywny, co prowadzi do mniejszego nachylenia (kompresji) charakterystyki dynamicznej błony podstawnej. Dla dużych poziomów (powyżej 70 db) udział tego mechanizmu jest niezauważalny, dzięki czemu charakterystyka dynamiczna staje się znowu funkcją liniową. Jedną z najistotniejszych cech układu liniowego jest to, że w sygnale wyjściowym z takiego układu mogą występować tylko sygnały o częstotliwościach równych częstotliwościom sygnałów podanych na wejście. Jeśli w sygnale wyjściowym obecne będą takie sygnały, których nie ma w sygnale wejściowym, to układ jest nieliniowy. Peryferyjny układ słuchowy człowieka jest w ogólności układem nieliniowym a najbardziej spektakularną demonstracją tej nieliniowości jest możliwość dość łatwego usłyszenia zniekształceń intermodulacyjnych (tzw. tonów kombinacyjnych). Jeśli słuchamy dwutonu o częstotliwościach np. 1 i 1.2 khz, to na skutek nieliniowości naszego układu słuchowego, we wrażeniu słuchowym obecny jest także sygnał o częstotliwości ok. 0.8 khz. Nie jest to bynajmniej efekt psychologiczny: ton o częstotliwości 0.8 khz został wygenerowany przez ślimak. Obecność tej dodatkowej składowej (a więc tonu kombinacyjnego o częstotliwości 0.8 khz) nie jest jednak oczywista, bowiem dopiero zdudnienie jej poprzez dodanie do dwutonu 1 i 1.2 khz tonu o częstotliwości nieznacznie różniącej się od 800 Hz (np. 804 Hz) pozwala stwierdzić obecność tej składowej, która nie występuje w sygnale Nerw słuchowy Zasadnicza część informacji o sygnale akustycznym dostępna w nerwie słuchowym pochodzi z komórek rzęsatych wewnętrznych. Do każdej z tych komórek dochodzi ok. 20 neuronów aferentnych i każdy z nich dochodzi wyłącznie do jednej komórki. Dzięki temu informacja o aktywności poszczególnych wewnętrznych komórek rzęsatych transmitowana jest do wyższych pięter układu słuchowego za pomocą tys. (niezależnych kanałów), co schematycznie ilustruje górna część Rys W odpowiedzi na ton, będący sygnałem monochromatycznym, znaczna liczba komórek rzęskowych wykazuje aktywność, dlatego, że wychylenie błony podstawnej nie jest punktowe. Wiele neuronów dochodzących do pobudzonych komórek rzęskowych będzie również wykazywało aktywność, wyrażaną zazwyczaj liczbą impulsów na sekundę. Zatem informacja o częstotliwości dźwięku 13
14 zamieniana jest (kodowana) na pobudzenie grupy neuronów dochodzących do komórek rzęsatych znajdujących się w pobudzonych obszarach błony podstawnej, podczas gdy informacja o natężeniu dźwięku zawarta jest przede wszystkim w liczbie tych impulsów na sekundę. Nie ma jednak prostej zależności pomiędzy natężeniem, a liczbą impulsów w jednostce czasu: wzrost natężenia prowadzi bowiem do wzrostu częstotliwości wyładowań neuronów, ale również do wzrostu liczby aktywnych neuronów. Rozkład aktywności neuronów pod wpływem sygnału o niewielkim natężeniu (do ok db SPL) ilustruje układ najgrubszych pionowych linii w lewej dolnej części Rys Dla średnich wartości poziomu pewna liczba neuronów słuchowych osiąga stan nasycenia: dalszy wzrost poziomu dźwięku (powyżej 50 db) nie wywołuje zmiany aktywności tych neuronów. Wzrost poziomu natężenia sygnalizowany jest w tym przypadku przez nienasycone neurony po obu stronach (w skali częstotliwości) względem nasyconych neuronów oraz przez wzrost liczby aktywnych neuronów, co schematycznie ilustruje układ najcieńszych pionowych linii w lewej dolnej części Rys Liczba impulsów czynnościowych na sekundę w poszczególnych neuronach (typach neuronów) nie jest jedyną informacją o bodźcu dostępną w nerwie słuchowym. Dla częstotliwości bodźca akustycznego mniejszych od 5 khz czasowy przebieg wyładowań neuronów odzwierciedla strukturę czasową bodźca, co zilustrowano w prawej dolnej części Rys Wyładowania te mają tendencję do występowania dla ściśle określonej fazy bodźca, choć nie muszą występować w każdym jego okresie. Zjawisko to nazywane jest synchronicznością fazową. Zatem interwały czasowe między kolejnymi wyładowaniami są całkowitymi wielokrotnościami okresu bodźca. Odstępy te zawierają jednoznaczną informację o częstotliwości sygnału. Dokonując określenia częstotliwości sygnału układ słuchowy może bazować na informacji o tym, które z neuronów są aktywne (każdy aferentny neuron dochodzi tylko do jednej wewnętrznej komórki rzęskowej) oraz na odstępach czasowych pomiędzy impulsami w aktywnych neuronach. Synchroniczność fazowa ma również znaczenie dla kodowania informacji o natężeniu dźwięku. Natężenie, do poziomów ok db, kodowane jest poprzez częstotliwość wyładowań neuronów. Powyżej tego natężenia liczba impulsów w nasyconych neuronach jest stała i zmiany częstotliwości wyładowań obserwuje się tylko w mniej licznej grupie neuronów nienasyconych. Jednak dalszy wzrost natężenia powoduje wzrost liczby aktywnych neuronów. Biorąc pod uwagę fakt, że synchroniczność fazową obserwuje się niezależnie od nasycenia neuronów można stwierdzić, że wzrost natężenia (powyżej db) prowadzi do powiększania regularności wyładowań obserwowanych w nerwie słuchowym. Wzrost tej regularności może być wykorzystywany przez wyższe piętra układu słuchowego do dyskryminacji natężenia. 14
15 BAZA Wewnętrzne komórki rzęskowe HELIKOTREMA Neurony aferentne, ok. 20 neuronów na każdą komórkę. Razem ok tys. włókien. Błona pokrywkowa Wewnętrzne komórki. rzęskowe, ok. 3500, w Błona podstawna tys. 'niezależnych' kanałów informacji. Każdy kanał transmituje informację o 'innej' Liczba impulsów t min = 1 f Częstotliwość, lub numer kanału transmisji Czas Rys Schemat transmisji sygnału akustycznego w nerwie słuchowy Rys.9. Schematyczne przedstawienie procesu przetwarzania drgań mechanicznych na impulsy neuronowe oraz rozkładu aktywności neuronów w czasie. 15
16 2. PSYCHOFIZYKA ZMYSŁU SŁUCHU Celem badań psychoakustycznych jest wyznaczenie zależności pomiędzy fizycznymi parametrami bodźca akustycznego a wrażeniem słuchowym wywołanym przez ten bodziec. Najczęściej do mierzonych wrażeń słuchowych zaliczamy progi percepcji (absolutne lub różnicowe). W ogólności próg to najmniejsza wartość fizycznej wielkości bodźca, dla której występuje zaledwie spostrzegana zmiana wrażenia. Progiem słyszalności jest taka wartość poziomu ciśnienia akustycznego dźwięku, przy której powstaje zaledwie słyszane wrażenie słuchowe. Próg różnicowy natomiast określa zaledwie spostrzeganą różnicę pomiędzy dwoma dźwiękami, dla których występuje różnica danej wielkości fizycznej. Zgodnie z teorią detekcji sygnałów nie można dokładnie wyznaczyć wartości progu. Wartość progu może być jedynie wyznaczona z określonym prawdopodobieństwem Maskowanie Maskowanie jest jednym z procesów związanych z funkcjonowaniem układu słuchowego. W otaczającym nas środowisku na co dzień mamy do czynienia z sytuacją w której dźwięk, który słyszymy w momencie pojawienia się innych dźwięków staje się mniej wyraźny lub nie słyszymy go w ogóle. Mówimy wówczas o zjawisku maskowania. Według Amerykańskiej Organizacji Normalizacyjnej (lit.) maskowanie definiuje się jako proces, w wyniku którego próg słyszalności określonego dźwięku ( sygnału ) wzrasta na skutek obecności innego dźwięku (tzw. dźwięku maskującego, maskera ). Miarą maskowania jest wzrost progu słyszalności sygnału w obecności maskera. Jednostką miary maskowania jest decybel. Można także stwierdzić, że maskowanie związane jest z rozdzielczością częstotliwościową układu słuchowego. Rozdzielczość częstotliwościowa jest tą własnością układu słuchowego, która pozwala wyodrębniać z dźwięku złożonego składowe o różnych częstotliwościach tzn. usłyszeć w dźwięku złożonym dwie różne wysokości. Procesy odpowiedzialne za rozdzielczość częstotliwościową zachodzą głównie na poziomie błony podstawnej ślimaka ucha wewnętrznego. Jeśli rozdzielczość ta jest niewystarczająca wówczas nie możemy rozdzielić sygnału od maskera. Innymi słowy maskowanie może posłużyć do ilościowego opisu rozdzielczości częstotliwościowej. W zależności od skuteczności maskowania wyróżniamy maskowanie częściowe i całkowite. Maskowanie częściowe występuje wówczas, gdy głośność sygnału maskowanego
17 ulega zmniejszeniu w obecności maskera. Z kolei, gdy sygnał w obecności maskera przestaje być słyszalny wówczas występuje efekt maskowania całkowitego. Skuteczność efektu maskowania zależy od poziomu natężenia, struktury widmowej, wzajemnego usytuowania na skali częstotliwości, sposobu prezentacji oraz czasowego rozkładu sygnału i maskera. Gdy sygnał (s) i masker (M) prezentowane są do tego samego ucha, wówczas mówimy o maskowaniu jednousznym, jeśli sygnał podawany jest do jednego ucha a masker do drugiego to mamy do czynienia z tzw. maskowaniem centralnym. W przypadku, gdy sygnał (s) i masker (M) pojawiają się równocześnie w czasie to występuje maskowanie równoczesne. Jeśli sygnał pojawia się po maskerze to mówimy o maskowaniu resztkowym lub pobodźcowym (resztkowym), gdy sygnał pojawia się przed maskerem to mamy do czynienia z maskowaniem wstecznym lub przedbodźcowym (wstecznym) (por. Rys. 2.1). Wsteczne Równoczesne Resztkowe s M M s M s Rys Rodzaje maskowania ze względu na kolejność występowania w czasie sygnału (s) i maskera (M) Próg słyszalności, krzywe równej głośności Próg słyszalności, inaczej próg absolutny, definiuje się jako najmniejszą wartość poziomu ciśnienia akustycznego która wywołuje zaledwie spostrzegalne wrażenie dźwiękowe. Ze względu na sposób pomiaru natężenia bodźca wywołującego wrażenie dźwiękowe, rozróżnia się dwie metody wyznaczania progu słyszalności. Pierwsza z nich polega na pomiarze poziomu ciśnienia akustycznego w okolicy błony bębenkowej za pomocą małej sondy mikrofonowej. Wyznaczony w ten sposób próg nazywany jest zaledwie spostrzegalną zmianą ciśnienia (MAP minimum audible pressure). W drugiej metodzie sygnał prezentowany jest przez głośniki, umieszczone w komorze bezechowej. Pomiar poziomu ciśnienia akustycznego dokonywany jest w punkcie, w którym uprzednio usytuowany był środek głowy słuchacza. Uzyskany w ten sposób próg nazywany jest progiem w polu swobodnym (MAF minimum audible field) [[2]. 17
18 Najczęściej progi słyszalności przedstawia się jako zależność poziomu ciśnienia akustycznego dźwięku wywołującego zaledwie spostrzegane wrażenie słuchowe od częstotliwości tego dźwięku. Na Rys. 2.2 zamieszczono krzywe słyszalności dla zaledwie spostrzeganych zmian poziomu ciśnienia typu MAP i MAF oraz krzywe dyskomfortu i bólu. Krzywa progowa typu MAF leży poniżej krzywej MAP. Różnice pomiędzy tymi wartościami progów wynikają z wpływu małżowiny usznej, kanału słuchowego oraz głowy na propagację fali akustycznej. Charakterystyczne minimum i maksimum krzywej progowej MAF wynika z rezonansu akustycznego małżowiny i zewnętrznego przewodu słuchowego oraz właściwości impedancyjnych ucha środkowego i wewnętrznego [[2]. Próg słyszalności, db SPL Częstotliwość, khz Rys Progi słyszalności w funkcji częstotliwości typu MAF i MAP. Zakres zmian poziomu ciśnienia akustycznego w funkcji częstotliwości, ograniczony krzywą progu słyszalności i progu dyskomfortu nazywany jest obszarem słyszalności. Do wyznaczania progów stosuje się sygnały tonalne o częstotliwościach z zakresu od 20 do Hz. Jedną z najważniejszych cech wrażenia słuchowego jest głośność. Pozwala ona uporządkować dźwięki na skali od cichych do głośnych. Głośność jest wielkością subiektywną i zależy od poziomu ciśnienia akustycznego, częstotliwości, czasu trwania bodźca oraz widmowej struktury dźwięku. 18
19 Dwa tony o tym samym poziomie ciśnienia akustycznego i różnych częstotliwościach nie są w ogólności oceniane przez słuchacza jako jednakowo głośne. Istnieje możliwość ilościowej oceny głośności danego dźwięku przez porównanie głośności dźwięku badanego z głośnością dźwięku wzorcowego. Dźwiękiem wzorcowym jest ton o częstotliwości 1 khz. Pomiar głośności dźwięku badanego odbywa się poprzez naprzemienne prezentowanie słuchaczowi dźwięku badanego i wzorcowego. Słuchacz dobiera głośność dźwięku wzorcowego tak, aby był on równo głośny z dźwiękiem badanym. Uzyskana w ten sposób wartość poziomu ciśnienia akustycznego wzorca odpowiada poziomowi głośności dźwięku badanego. Jednostką poziomu głośności jest fon. Badany dźwięk ma tyle fonów ile decybeli ma równogłośny z nim wzorzec. Rys Krzywe równej głośności. Jeśli dla określonego poziomu ciśnienia akustycznego wzorca dokonane zostaną pomiary zrównania głośności tonów o różnych częstotliwościach, to otrzymuje się dla tych tonów krzywą równej głośności, inaczej nazywaną krzywą izofoniczną. Na Rys. 2.3 przedstawiono krzywe izofoniczne dla różnych poziomów głośności, w zakresie od 0 do 110 fonów. Z danych zamieszczonych na Rys. 2.3 wynika, że dla małych poziomów ciśnienia akustycznego (rzędu 20, 30 db SPL) dźwięki o częstotliwościach niskich mogą nie być w ogóle słyszalne. Krzywe równej głośności znalazły swoje zastosowanie w urządzeniach elektroakustycznych, m. in. w miernikach poziomu dźwięku, często nazywanymi sonometrami. W miernikach tych pomiar poziomu ciśnienia akustycznego korygowany jest poprzez zastosowanie odwróconych krzywych równej głośności. I tak krzywa korekcyjna A jest odwróceniem krzywej izofonicznej dla 30 fonów. Korekcję tą stosuje się przy pomiarach 19
20 niskich poziomów ciśnienia akustycznego. Krzywa korekcyjna B odpowiada odwróconej krzywej izofonicznej dla 70 db i uwzględnia się ją przy pomiarach średnich poziomów ciśnienia akustycznego. Przy pomiarach dużych poziomów ciśnienia akustycznego stosuje się krzywą korekcyjną typu C, która jest praktycznie płaska w danym zakresie częstotliwości. Niestety stosowanie krzywych korekcyjnych nie pozwala do końca odzwierciedlić subiektywnego odczucia głośności mierzonego dźwięku Wstęgi krytyczne, filtry słuchowe. Zasadniczymi procesami decydującymi o maskowaniu jednoczesnym i jednousznym są procesy zachodzące w peryferyjnej części układu słuchowego (ślimak). Procesy zamiany fali mechanicznej na drgania błony podstawnej i dalej na impulsy czynnościowe nerwu słuchowego opisywane są poprzez modele które bazują na mechanizmach filtrowania sygnału wejściowego. Jednym z pierwszych badaczy, który powiązał efekt maskowania z procesami zachodzącymi na poziomie błony podstawnej ślimaka był Fletcher [[1]. Przeprowadził on eksperyment maskowania, w którym sygnałem podlegającym detekcji był ton a maskerem pasmo szumu o stałej widmowej gęstości mocy, zmiennej szerokości oraz częstotliwości środkowej równej częstotliwości tonu. Eksperyment polegał na wyznaczeniu progu detekcji sygnału na tle szumu o zmieniającej się szerokości pasma. Z przeprowadzonego eksperymentu wynikało, że próg detekcji sygnału na tle maskera wzrasta tylko do pewnej określonej szerokości pasma szumu, powyżej której próg się ustala. W celu interpretacji uzyskanych wyników, Fletcher założył, że każdy punkt błony podstawnej ślimaka odpowiada (ulega wychyleniu) na dźwięk o określonej częstotliwości. W związku z tym każdemu punktowi błony podstawnej można przyporządkować filtr o ustalonej częstotliwości środkowej i szerokości. W opisywanym powyżej eksperymencie zwiększanie szerokości pasma szumu przy jego stałej gęstości widmowej powodowało wzrost całkowitej mocy szumu. Dlatego też rezultat ten jest o tyle zaskakujący, że wzrost mocy szumu powinien odpowiadać wzrostowi głośności maskera a więc i ciągłemu wzrostowi progów wraz z poszerzaniem pasma szumu. Szerokość pasma szumu, powyżej której próg detekcji nie ulega zmianie Fletcher nazwał wstęgą krytyczną. Model Fletchera opisujący proces filtrowania peryferyjnego zawierał kilka uproszczeń. Mianowicie m. in. przyjęto w nim, że filtr ma kształt prostokątny. Zatem filtr taki przepuszczał wszystkie składowe sygnału z zakresu jego pasma przepustowości z jednakową wagą oraz usuwał wszystkie składowe spoza pasma przepustowości. Podsumowując, Fletcher założył, że w maskowaniu tonu bierze udział tylko 20
21 pasmo szumu o szerokości nie większej niż szerokość jednej wstęgi krytycznej. Ponadto jeśli założymy, że szum zaledwie maskuje ton, wówczas stosunek mocy tonu P do mocy szumu zawartego we wstędze krytycznej jest stały i wynosi K. Jeśli przez oznaczymy widmową gęstość mocy, W szerokość wstęgi krytycznej wówczas: N 0 P K = (2.1) WN 0 Wyznaczona przez Fletchera wartość współczynnika K wynosiła 0. Późniejsze badania (lit EO) pokazały, że K=0.4 i zależy od częstotliwości. Przekształcając odpowiednio rów można wyznaczyć szerokość wstęgi krytycznej (W). Na Rys. 2.4 przedstawiono w jaki sposób szerokość pasma krytycznego zależy od częstotliwości. Rys Zależność szerokości pasma krytycznego (wstęgi krytycznej) od częstotliwości. Zamieszczone tam dane uzyskane zostały przez Zwickera [[5] a wyznaczone zostały głównie na podstawie ilorazu krytycznego. Okazuje się, zdefiniowane przez Fletchera szerokości pasm krytycznych nie pokrywają się z szerokościami pasm wyznaczonych przez Zwickera. Ponadto Fletcher i Zwicker założyli, że pasma krytyczne stanowią skończony zbiór nakładających się pasm o zdefiniowanych częstotliwościach środkowych. Wyniki badań fizjologicznych dotyczących funkcjonowania ślimaka ucha środkowego nie dają podstaw do tworzenia modelu filtrowania peryferyjnego w oparciu o skończony (nieciągły) zbiór prostokątnych filtrów. Zatem zaproponowany przez Zwickera model funkcjonowania peryferyjnej części układu słuchowego wymagał pewnego uzupełnienia. W 1976 r Patterson [[4] zaproponował metodę wyznaczania charakterystyki filtru słuchowego. W metodzie tej wykorzystano zjawisko maskowania sygnału w postaci tonu pasmowozaporowym szumem białym w którym występowała przerwa widmowa o szerokości 2 f umieszczona symetrycznie względem maskera (Rys. 2.5). 21
22 Rys Schemat metody Pattersona do wyznaczania kształtu (charakterystyki) filtru słuchowego. Eksperyment Pattersona polegał na wyznaczeniu progów detekcji sygnału tonalnego w funkcji szerokości pasma szumu zaporowego ( 2 f ). Na Rys. 2.6 przedstawiono charakterystykę częstotliwościową filtru słuchowego w funkcji częstotliwości oraz, dla porównania, charakterystykę filtru prostokątnego o szerokości jednej wstęgi krytycznej. Rys Kształt (charakterystyka) filtru słuchowego wyznaczonego metodą Pattersona. Widać, że wyznaczony tą metodą filtr słuchowy ma zaokrąglony wierzchołek i opadające dość stromo zbocza. Szerokość filtra słuchowego można wyznaczyć określając jego szerokość połówkową, lub też wyrazić ją za pomocą ekwiwalentnej szerokości prostokątnej (ERB). Ekwiwalentna szerokość prostokątna filtru słuchowego oznacza, że w przypadku sygnału wejściowego w postaci szumu białego, moc sygnału mierzona na wyjściu filtru słuchowego i odpowiadającego mu filtru prostokątnego będzie taka sama. Zależność pomiędzy ekwiwalentną szerokością prostokątną a częstotliwością środkową f wyrażoną w khz, dana jest wyrażeniem: ( ) ERB = 24.7 f + (2.2) 22
23 Rys. 2.7 przedstawia porównanie ekwiwalentnych szerokości prostokątnych filtru słuchowego oraz szerokości wstęg krytycznych w funkcji częstotliwości środkowej uzyskanych przez różnych autorów. Rys Zależność ekwiwalentnej szerokości prostokątnej od częstotliwości środkowej. Linią przerywaną zaznaczono wyznaczone przez Zwickera wartości szerokości wstęg krytycznych, natomiast linia ciągła przedstawia wartości ERB uzyskane na podstawie równania (2.2). Aproksymacja wartości ERB za pomocą równania (2.2) wydaję się być najbliższa wynikom badań uzyskanych przez różnych autorów. Reasumując można stwierdzić, że obecny model funkcjonowania peryferyjnej części układu słuchowego zakłada istnienie nieskończonej liczby filtrów słuchowych. Charakterystyki tych filtrów mają zaokrąglone wierzchołki i dość stromo opadające zbocza. Szerokość filtrów słuchowych wyznaczona jest poprzez podanie wartości ekwiwalentnej szerokości prostokątnej (ERB). Przedstawiony powyżej model pozwala na dość dobrą interpretację wyników badań dotyczących zjawiska maskowania Pobudzenie i jego związek ze efektem maskowania Eksperymenty polegające na wyznaczeniu progu detekcji maskowanego sygnału tonalnego o zmieniającej się częstotliwości, w obecności maskera (tonu lub szumu) o ustalonej częstotliwości (częstotliwości środkowej), pozwalały na wyznaczenie tzw. krzywych maskowania (audiogramów maskowania). Na Rys. 2.8 przedstawiono krzywe maskowania dla pasma szumu o częstotliwości środkowej 410 Hz 23
24 Rys Krzywe maskowania dla pasma szumu o częstotliwości środkowej 410 Hz i szerokości 90 Hz. Parametrem każdej krzywej jest całkowity poziom szumu maskera. Każda z krzywych przedstawia podwyższenie progu detekcji tonu w zależności od częstotliwości sygnału. Wraz ze wzrostem poziomu maskera krzywe maskowania stają się coraz bardziej niesymetryczne (rośnie stromość zbocza po stronie niskich częstotliwości i jednocześnie maleje stromość zbocza krzywej maskowania po stronie dużych częstotliwości). Można przyjąć tezę, że podczas detekcji sygnału na tle maskera słuchacz dla każdej częstotliwości sygnału wykorzystuje filtr słuchowy o częstotliwości środkowej zbliżonej do częstotliwości tego sygnału. Bazując na tej tezie Moore i Glasberg [[3] przedstawili metodę wyznaczania pobudzenia opartą na koncepcji filtrów słuchowych. Pobudzenie jest tutaj rozumiane jako zależność odpowiedzi filtrów słuchowych na sygnał wejściowy w funkcji częstotliwości środkowych tych filtrów. Rys. 2.9 przedstawia metodę wyznaczania pobudzenia wywołanego sygnałem tonalnym o częstotliwości 1 khz. 24
25 Rys Sposób wyznaczania pobudzenia wywołanego sygnałem sinusoidalnym o częstotliwości 1 khz. Względna odpowiedź filtru o najmniejszej częstotliwości środkowej wynosi 40 db (punkt a). Kolejne względne odpowiedzi pozostałych filtrów słuchowych zaznaczono punktami od b do e. Poziomy pobudzenia wyrażono względem pobudzenia maksymalnego. Wyznaczony przebieg pobudzenia jest asymetryczny, podobnie jak audiogramu maskowania dla sygnału o zbliżonym poziomie ciśnienia akustycznego. Reasumując, przebieg pobudzenia ma w ogólności ten sam kształt, co audiogram maskowania. 3. BADANIA PSYCHOAKUSTYCZNE Jak już wcześnie powiedziano zasadniczym celem psychofizycznych badań słuchu jest poszukiwanie i wyznaczanie zależności pomiędzy fizycznymi parametrami bodźca akustycznego a wrażeniem słuchowym wywołanym przez ten bodziec. Badania tego typu sprowadzają się najczęściej do wyznaczania różnorodnych progów. W niniejszym ćwiczeniu jednym z celów jest wyznaczenie tzw. krzywych maskowania, czyli takiego poziomu ciśnienia akustycznego wytwarzanego przez ton prezentowany na tle pasma szumu, przy którym ton ten jest zaledwie słyszalny. Wyznaczany w ten sposób próg jest progiem absolutnym, o którym mówi się najczęściej próg maskowany. Jest wiele metod eksperymentalnych pozwalających na wyznaczenie progu, choć nieliczne z nich są powszechnie stosowane. Do najczęściej stosowanej i najefektywniejszej z 25
26 metod należy metoda dwualternatywnego wyboru w połączeniu z jedną z wielu procedur adaptacyjnych, które w zarysie przedstawia następny podrozdział Metody badawcze Eksperyment wykonywany w ramach tego ćwiczenia oparty jest na metodzie dwualternatywnego wymuszonego wyboru. Metoda ta polega na prezentowaniu słuchaczowi dwóch następujących po sobie w czasie interwałów obserwacyjnych, z których musi on wybrać jeden według ściśle sprecyzowanej i jednoznacznie brzmiącej instrukcji. W przypadku tego eksperymentu interwałami obserwacyjnymi są dwa następujące po sobie sygnały a więc interwał obserwacyjny oznacza w tym przypadku tyle samo, co sygnał w tym interwale. Jeden z interwałów obserwacji zawiera pasmo szumu i sygnał tonalny podlegający detekcji a drugi interwał zawiera wyłącznie pasmo szum. Czasy trwania sygnałów, oddzielonych krótką przerwą ciszy, są jednakowe a kolejność ich występowania w czasie - losowa: w połowie prezentacji (jest ich zazwyczaj kilkadziesiąt w ramach jednej serii pomiarowej) szum z tonem występuje jako pierwszy sygnał a w połowie - jako drugi. Oba interwały obserwacji sygnalizuje się słuchaczowi bądź za pomocą świateł bądź też za pomocą informacji na ekranie monitora. Zadaniem słuchacza, który znajduje się w dźwiękoszczelnej kabinie, jest wskazanie tego interwału obserwacji, w którym stwierdził on obecność sygnału tonalnego na tle szumu i naciśnięcie odpowiedniego klawisza na klawiaturze bądź pulpicie odpowiedzi. W metodzie tej słuchacz musi udzielić odpowiedzi na każdą parę interwałów obserwacji, które ocenia i nie ma możliwości odpowiedzieć nie wiem lub prosić o ponowną prezentację tych samych bodźców. Brak odpowiedzi słuchacza wstrzymuje bowiem eksperyment: następna para bodźców jest prezentowana ok. 1 sekundę po tym jak słuchacz udzieli odpowiedzi na bieżącą parę sygnałów. Jeśli słuchacz odpowiada to jego odpowiedź może być poprawna (poprawnie wskazany interwał z tonem, wówczas, gdy poziom tonu jest wysoki) lub niepoprawna (niepoprawnie wskazany interwał, np. wówczas, gdy ton jest całkowicie maskowany przez szum i słuchacz musi po prostu zgadywać). Żeby poprawić dokładność odpowiedzi słuchacza dość często stosuje się tzw. sprzężenie zwrotne, tzn. informuje się słuchacza o tym czy jego odpowiedź na każdą parę bodźców była poprawna czy nie. Sprzężenie to zastosowane jest w niniejszym ćwiczeniu: po udzieleniu odpowiedzi na ekranie monitora lub na pulpicie odpowiedzi pojawia się informacja dotycząca udzielonej odpowiedzi. Ponieważ celem tego eksperymentu jest wyznaczenie takiego poziomu sygnału, przy którym jest on zaledwie spostrzegany to sygnał ten należy prezentować słuchaczowi 26
27 wielokrotnie dobierając jego poziom tak, by określić tę wartość poziomu, przy której prawdopodobieństwo odpowiedzi poprawnej jest równe prawdopodobieństwu odpowiedzi niepoprawnej. By tego dokonać trzeba prezentować słuchaczowi ton o takim poziomie, który jest zaledwie słyszalny, ale też i o takim poziomie, który już nie wywołuje wrażenia słyszalnego. Eksperyment rozpoczyna się zawsze od takiego poziomu sygnału (tzw. wartość inicjująca poziomu), przy którym sygnał ten jest zawsze spostrzegany. (Jeśli na pierwszych 3-5 prezentacji bodźca słuchacz odpowiada niepoprawnie należy eksperyment rozpocząć ponownie z większą wartością poziomu sygnału). Jeśli dla danego poziomu sygnału maskowanego słuchacz odpowiada poprawnie, to w następnej prezentacji należy w ogólności poziom ten zmniejszyć. Jeśli jednak odpowiedź słuchacza jest niepoprawna to poziom sygnału w następnej prezentacji powinien być zwiększony. Jednak tak prosta manipulacja parametrami sygnału nie jest najlepszym rozwiązaniem i dlatego też zmiana parametrów prezentowanego sygnału dokonywana jest zgodnie z tzw. procedurą adaptacyjną (Levitt, 1971): poziom sygnału zmienia się wówczas, gdy kilka kolejnych odpowiedzi słuchacza spełnia określone warunki. Poziom sygnału zwiększa się, jeśli m kolejno następujących po sobie odpowiedzi słuchacza było niepoprawnych, a zmniejsza się, gdy n kolejno następujących po sobie odpowiedzi słuchacza było poprawnych. Najczęściej stosowana jest metoda dla m=1 i n= 2 lub 3: poziom sygnału zwiększa się po każdej niepoprawnej odpowiedzi słuchacza, niezależnie od odpowiedzi poprzedzającej tę odpowiedź. Poziom sygnału zmniejsza się natomiast, jeśli dwie (n=2) lub trzy (n=3) kolejno po sobie następujące odpowiedzi były poprawne. Wielokrotne prezentowanie bodźców prowadzi do określania, tzw. punktów zwrotnych, tj. tych wartości poziomu sygnału, dla których następuje odwrócenie kierunku zmian poziomu sygnału: ze zmniejszania na zwiększanie lub odwrotnie. Np. dla n=2, sześć kolejno następujących po sobie odpowiedzi poprawnych powoduje, że poziom bodźca zostanie zmniejszony trzy razy (jeden raz po każdych dwóch kolejnych odpowiedziach poprawnych). Jeśli po tych sześciu poprawnych odpowiedziach następują np. dwie odpowiedzi niepoprawne to poziom bodźca musi ulec zwiększeniu dwa razy (po każdej odpowiedzi niepoprawnej). A zatem dla pewnej wartości poziomu bodźca następuje przełączenie zmniejszania poziomu bodźca na zwiększanie lub vice versa. Poziom sygnału przy którym następuje to przełączenie nazywa się punktem zwrotnym. W pojedynczej serii pomiarowej określa się zazwyczaj 8-12 punktów zwrotnych, przy czym próg oblicza się zazwyczaj, jako średnią arytmetyczną lub geometryczną, na podstawie 4-8 ostatnich punktów zwrotnych, pomijając cztery pierwsze. 27
28 Wartość o jaką zmienia się poziom bodźca nazywa się krokiem. Stanowi on również ważny element metody badań: zbyt mała jego wartość wydłuża niepotrzebnie eksperyment a zbyt duża - nie pozwala na precyzyjne wyznaczenie wartości progowej. W przypadku czterech pierwszych punktów zwrotnych wartość kroku jest zazwyczaj większa (tzw. duży krok) niż w przypadku pozostałych punktów zwrotnych (mały krok). W przypadku niniejszego ćwiczenia duży krok ustalono na wartość 4 db a mały krok na 2 db. Próg oblicza się na podstawie co najmniej czterech pojedynczych pomiarów Aparatura Zestaw aparatury wykorzystywany do tego ćwiczenia to komputer z procesorem sygnałowym oraz układ Tucker-Davis Technology (TDT). Układ TDT składa się z dwukanałowego przetwornika cyfrowo-analogowego (16 bitów), dwóch tłumików sterowanych cyfrowo, sumatora oraz wzmacniacza wyjściowego, do którego podłączone są słuchawki (w przypadku tego ćwiczenia są to słuchawki Sennheiser HD 580). Procesor sygnałowy zainstalowany w komputerze oblicza każdorazowo sygnał (sygnały) zgodnie z zadanym algorytmem i wysyła je do dwukanałowego przetwornika cyfrowo-analogowego. W jednym z kanałów przetwornika wytwarzane jest pasmo szumu (sygnał maskujący) o określonych parametrach a w drugim kanale sygnał sinusoidalny podlegający detekcji. Po przetworzeniu cyfrowo-analogowym sygnały przesyłane są do dwóch oddzielnych tłumików sterowanych z komputera, co pozwala na niezależnie sterowanie poziomami sygnału maskowanego i maskującego, nie tracąc maksymalnej rozdzielczości przetwarzania cyfrowoanalogowego, co jest dość istotne dla zachowania możliwie największej dynamiki sygnału. Następnie sygnały te, mające już odpowiednie poziomy, przekazywane są do sumatora, który dodaje je i przesyła już jako jeden sygnał do wzmacniacza słuchawkowego. Wzmocniony sygnał doprowadzony jest do jednej słuchawki by umożliwić w ten sposób jednouszny odsłuch. Generując cyfrowo sygnały akustyczne, a potem zamieniając je na postać analogową. Konieczne jest stosowanie filtru dolnoprzepustowego o częstotliwości odcięcia równej w przybliżeniu połowie częstotliwości próbkowania, po to by usunąć z sygnału wszystkie te składniki związane z częstotliwością próbkowania. Sytuacja taka ma miejsce zwłaszcza wówczas, gdy częstotliwość próbkowania jest niewielka, np. kilkanaście kiloherców i gdy zakłócenia związane z częstotliwością próbkowania są wyraźnie słyszane. W niniejszym ćwiczeniu, z uwagi na dość dużą wartość częstotliwości próbkowania (50 khz), nie zachodzi konieczność stosowania filtru dolnoprzepustowego, bowiem połowa wartości tej 28
Przygotowała: prof. Bożena Kostek
Przygotowała: prof. Bożena Kostek Ze względu na dużą rozpiętość mierzonych wartości ciśnienia (zakres ciśnień akustycznych obejmuje blisko siedem rzędów wartości: od 2x10 5 Pa do ponad 10 Pa) wygodniej
Bardziej szczegółowoLABORATORIUM AUDIOLOGII I AUDIOMETRII
LABORATORIUM AUDIOLOGII I AUDIOMETRII ĆWICZENIE NR 4 MASKOWANIE TONU TONEM Cel ćwiczenia Wyznaczenie przesunięcia progu słyszenia przy maskowaniu równoczesnym tonu tonem. Układ pomiarowy I. Zadania laboratoryjne:
Bardziej szczegółowoPercepcja dźwięku. Narząd słuchu
Percepcja dźwięku Narząd słuchu 1 Narząd słuchu Ucho zewnętrzne składa się z małżowiny i kanału usznego, zakończone błoną bębenkową, doprowadza dźwięk do ucha środkowego poprzez drgania błony bębenkowej;
Bardziej szczegółowoZe względu na dużą rozpiętość mierzonych wartości ciśnienia (zakres ciśnień akustycznych obejmuje blisko siedem rzędów wartości: od 2x10 5 Pa do
Ze względu na dużą rozpiętość mierzonych wartości ciśnienia (zakres ciśnień akustycznych obejmuje blisko siedem rzędów wartości: od 2x10 5 Pa do ponad 10 Pa) wygodniej jest mierzone ciśnienie akustyczne
Bardziej szczegółowoPsychoakustyka w pigułce. Aleksander Sęk Ewa Skrodzka Mariusz Marszałkiewicz
Psychoakustyka w pigułce Aleksander Sęk Ewa Skrodzka Mariusz Marszałkiewicz Instytut Akustyki UAM, 2000 1 Spis Treści 1 BUDOWA UKŁADU SŁUCHOWEGO... 4 1.1 DROGA FALI AKUSTYCZNEJ W UKŁADZIE SŁUCHOWYM...
Bardziej szczegółowoZmysł słuchu i równowagi
Zmysł słuchu i równowagi Ucho Jest narządem słuchu i równowagi. Składa się zasadniczo z trzech części: ucha zewnętrznego (1), środkowego (2) i wewnętrznego (3). Ucho zewnętrzne Składa się z małżowiny usznej
Bardziej szczegółowoNauka o słyszeniu Wykład II System słuchowy
Nauka o słyszeniu Wykład II System słuchowy Anna Preis, email: apraton@amu.edu.pl 12.10.2016 neuroreille.com lub cochlea.eu Plan wykładu Anatomia i funkcja systemu słuchowego Ucho zewnętrzne Ucho środkowe
Bardziej szczegółowoNauka o słyszeniu Wykład IV Głośność dźwięku
Nauka o słyszeniu Wykład IV Głośność dźwięku Anna Preis, email: apraton@amu.edu.pl 26.10.2016 Plan wykładu - głośność Próg słyszalności Poziom ciśnienia akustycznego SPL a poziom dźwięku SPL (A) Głośność
Bardziej szczegółowoBiologiczne mechanizmy zachowania - fizjologia. zajecia 6 :
Biologiczne mechanizmy zachowania - fizjologia zajecia 6 : 12.11.15 Kontakt: michaladammichalowski@gmail.com https://mmichalowskiuwr.wordpress.com/ I gr 08:30 10:00 (s. Cybulskiego; 08.10. 19.11.) II gr
Bardziej szczegółowoPonieważ zakres zmian ciśnień fal akustycznych odbieranych przez ucho ludzkie mieści się w przedziale od 2*10-5 Pa do 10 2 Pa,
Poziom dźwięku Decybel (db) jest jednostką poziomu; Ponieważ zakres zmian ciśnień fal akustycznych odbieranych przez ucho ludzkie mieści się w przedziale od 2*10-5 Pa do 10 2 Pa, co obejmuje 8 rzędów wielkości
Bardziej szczegółowoWYZNACZANIE FILTRÓW SŁUCHOWYCH METODĄ SZUMU PRZESTRAJANEGO. Karolina Kluk, kkluk@amu.edu.pl
WYZNACZANIE FILTRÓW SŁUCHOWYCH METODĄ SZUMU PRZESTRAJANEGO Fast method for auditory filter shapes measurements Karolina Kluk, kkluk@amu.edu.pl Instytut Akustyki, Uniwersytet im. Adama Mickiewicza Institute
Bardziej szczegółowoDźwięk i słuch. Percepcja dźwięku oraz funkcjonowanie narządu słuchu
Dźwięk i słuch 1 Percepcja dźwięku oraz funkcjonowanie narządu słuchu Broszura ta jest pierwszą z serii broszur firmy WIDEX poświęconych słuchowi oraz tematom z nim związanym. Od fal dźwiękowych do słyszenia
Bardziej szczegółowo1.Stosunek sygnału do szumu kwantyzacji dla n-bitowego kwantyzatora jest równy w przybliżeniu:
1.Stosunek sygnału do szumu kwantyzacji dla n-bitowego kwantyzatora jest równy w przybliżeniu: a) SNR = 2n [db] b) SNR = 6n [db] c) SNR = 10n [db] d) SNR = 12n [db 2. Prędkość dźwięku w gazach: a) Jest
Bardziej szczegółowoNauka o słyszeniu. Wykład III +IV Wysokość+ Głośność dźwięku
Nauka o słyszeniu Wykład III +IV Wysokość+ Głośność dźwięku Anna Preis, email: apraton@amu.edu.pl 21-28.10.2015 Plan wykładu - wysokość Wysokość dźwięku-definicja Periodyczność Dźwięk harmoniczny Wysokość
Bardziej szczegółowogdzie: c prędkość rozchodzenia się dźwięku w powietrzu L długość kanału słuchowego
Rys. 2-4. Przewód słuchowy (a), wykres wzmocnienia poziomu ciśnienia akustycznego (SPL) w przewodzie słuchowym (b) f o c 4 L 343[m/s] 4 0,025[m] 3430[Hz] gdzie: c prędkość rozchodzenia się dźwięku w powietrzu
Bardziej szczegółowoPodstawy biofizyki zmysłu słuchu. Badanie progu pobudliwości ucha ludzkiego.
M5 Podstawy biofizyki zmysłu słuchu. Badanie progu pobudliwości ucha ludzkiego. Zagadnienia: Drgania mechaniczne. Fala mechaniczna powstawanie, mechanizm rozchodzenia się, własności, równanie fali harmonicznej.
Bardziej szczegółowoFal podłużna. Polaryzacja fali podłużnej
Fala dźwiękowa Podział fal Fala oznacza energię wypełniającą pewien obszar w przestrzeni. Wyróżniamy trzy główne rodzaje fal: Mechaniczne najbardziej znane, typowe przykłady to fale na wodzie czy fale
Bardziej szczegółowoa/ narząd słuchu b/ narząd statyczny
Ucho Ucho = narząd przedsionkowoślimakowy a/ narząd słuchu b/ narząd statyczny I. Ucho zewnętrzne: 1/ małŝowina uszna 2/ przewód słuchowy zewnętrzny - szkielet: chrzęstny, kostny - skóra: włosy, gruczoły
Bardziej szczegółowoFale dźwiękowe. Jak człowiek ocenia natężenie bodźców słuchowych? dr inż. Romuald Kędzierski
Fale dźwiękowe Jak człowiek ocenia natężenie bodźców słuchowych? dr inż. Romuald Kędzierski Podstawowe cechy dźwięku Ze wzrostem częstotliwości rośnie wysokość dźwięku Dźwięk o barwie złożonej składa się
Bardziej szczegółowoLABORATORIUM ELEKTROAKUSTYKI ĆWICZENIE NR 3 AUDIOMETRIA TONOWA DLA PRZEWODNICTWA POWIETRZNEGO I KOSTNEGO
LABORATORIUM ELEKTROAKUSTYKI ĆWICZENIE NR 3 AUDIOMETRIA TONOWA DLA PRZEWODNICTWA POWIETRZNEGO I KOSTNEGO Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest poznanie metodyki pomiarów audiometrycznych, a w szczególności
Bardziej szczegółowoPOMIARY AUDIOMETRYCZNE
Laboratorium Elektronicznej Aparatury Medycznej Politechnika Wrocławska Wydział Podstawowych Problemów Techniki Katedra Inżynierii Biomedycznej ĆWICZENIE NR 9 POMIARY AUDIOMETRYCZNE Cel ćwiczenia Zapoznanie
Bardziej szczegółowoMapa akustyczna Torunia
Mapa akustyczna Torunia Informacje podstawowe Mapa akustyczna Słownik terminów Kontakt Przejdź do mapy» Słownik terminów specjalistycznych Hałas Hałasem nazywamy wszystkie niepożądane, nieprzyjemne, dokuczliwe
Bardziej szczegółowoLaboratorium Elektronicznej Aparatury Medycznej I
Laboratorium Elektronicznej Aparatury Medycznej I Politechnika Wrocławska Wydział Podstawowych Problemów Techniki Katedra Inżynierii Biomedycznej Dr inż. Wioletta Nowak ĆWICZENIE NR 1 POMIARY AUDIOMETRYCZNE
Bardziej szczegółowoRuch falowy. Parametry: Długość Częstotliwość Prędkość. Częstotliwość i częstość kołowa MICHAŁ MARZANTOWICZ
Ruch falowy Parametry: Długość Częstotliwość Prędkość Częstotliwość i częstość kołowa Opis ruchu falowego Równanie fali biegnącej (w dodatnim kierunku osi x) v x t f 2 2 2 2 2 x v t Równanie różniczkowe
Bardziej szczegółowoInstrukcja do laboratorium z Fizyki Budowli. Temat laboratorium: CZĘSTOTLIWOŚĆ
Instrukcja do laboratorium z Fizyki Budowli Temat laboratorium: CZĘSTOTLIWOŚĆ 1 1. Wprowadzenie 1.1.Widmo hałasu Płaską falę sinusoidalną można opisać następującym wyrażeniem: p = p 0 sin (2πft + φ) (1)
Bardziej szczegółowoW celu obliczenia charakterystyki częstotliwościowej zastosujemy wzór 1. charakterystyka amplitudowa 0,
Bierne obwody RC. Filtr dolnoprzepustowy. Filtr dolnoprzepustowy jest układem przenoszącym sygnały o małej częstotliwości bez zmian, a powodującym tłumienie i opóźnienie fazy sygnałów o większych częstotliwościach.
Bardziej szczegółowoDźwięk. Cechy dźwięku, natura światła
Dźwięk. Cechy dźwięku, natura światła Fale dźwiękowe (akustyczne) - podłużne fale mechaniczne rozchodzące się w ciałach stałych, cieczach i gazach. Zakres słyszalnej częstotliwości f: 20 Hz < f < 20 000
Bardziej szczegółowo4.3 Wyznaczanie prędkości dźwięku w powietrzu metodą fali biegnącej(f2)
Wyznaczanie prędkości dźwięku w powietrzu metodą fali biegnącej(f2)185 4.3 Wyznaczanie prędkości dźwięku w powietrzu metodą fali biegnącej(f2) Celem ćwiczenia jest wyznaczenie prędkości dźwięku w powietrzu
Bardziej szczegółowogdzie: c prędkość rozchodzenia się dźwięku w powietrzu L długość kanału słuchowego
Rys. 2-4. Przewód słuchowy (a), wykres wzmocnienia poziomu ciśnienia akustycznego (SPL) w przewodzie słuchowym (b) f o = c 4 L = 343[m/s] 4 0,025[m] = 3430[Hz] gdzie: c prędkość rozchodzenia się dźwięku
Bardziej szczegółowow drgania mechaniczne, a drgania w impulsy nerwowe. Odpowiada także za zmył równowagi (błędnik).
Ucho narząd słuchu występujący jedynie u kręgowców. Najbardziej złożone i rozwinięte uszy występują u ssaków. Ucho odbiera fale dźwiękowe, przekształca je w drgania mechaniczne, a drgania w impulsy nerwowe.
Bardziej szczegółowoFale dźwiękowe - ich właściwości i klasyfikacja ze względu na ich częstotliwość. dr inż. Romuald Kędzierski
Fale dźwiękowe - ich właściwości i klasyfikacja ze względu na ich częstotliwość dr inż. Romuald Kędzierski Czym jest dźwięk? Jest to wrażenie słuchowe, spowodowane falą akustyczną rozchodzącą się w ośrodku
Bardziej szczegółowoDrgania i fale sprężyste. 1/24
Drgania i fale sprężyste. 1/24 Ruch drgający Każdy z tych ruchów: - Zachodzi tam i z powrotem po tym samym torze. - Powtarza się w równych odstępach czasu. 2/24 Ruch drgający W rzeczywistości: - Jest coraz
Bardziej szczegółowoTeorie opisujące naturalne słyszenie przestrzenne
Teorie opisujące naturalne słyszenie przestrzenne teoria lokalizacji natężeniowo-czasowej teorie optyczne teorie motoryczne teorie przewodzenia przez kości czaszki teorie błędnikowe teorie wrażeń dotykowych
Bardziej szczegółowoWzmacniacze operacyjne
Wzmacniacze operacyjne Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest badanie podstawowych układów pracy wzmacniaczy operacyjnych. Wymagania Wstęp 1. Zasada działania wzmacniacza operacyjnego. 2. Ujemne sprzężenie
Bardziej szczegółowoFale akustyczne. Jako lokalne zaburzenie gęstości lub ciśnienia w ośrodkach posiadających gęstość i sprężystość. ciśnienie atmosferyczne
Fale akustyczne Jako lokalne zaburzenie gęstości lub ciśnienia w ośrodkach posiadających gęstość i sprężystość ciśnienie atmosferyczne Fale podłużne poprzeczne długość fali λ = v T T = 1/ f okres fali
Bardziej szczegółowo5.1. Powstawanie i rozchodzenie się fal mechanicznych.
5. Fale mechaniczne 5.1. Powstawanie i rozchodzenie się fal mechanicznych. Ruch falowy jest zjawiskiem bardzo rozpowszechnionym w przyrodzie. Spotkałeś się z pewnością w życiu codziennym z takimi pojęciami
Bardziej szczegółowoĆwiczenie 3,4. Analiza widmowa sygnałów czasowych: sinus, trójkąt, prostokąt, szum biały i szum różowy
Ćwiczenie 3,4. Analiza widmowa sygnałów czasowych: sinus, trójkąt, prostokąt, szum biały i szum różowy Grupa: wtorek 18:3 Tomasz Niedziela I. CZĘŚĆ ĆWICZENIA 1. Cel i przebieg ćwiczenia. Celem ćwiczenia
Bardziej szczegółowoLABORATORIUM POMIARY W AKUSTYCE. ĆWICZENIE NR 4 Pomiar współczynników pochłaniania i odbicia dźwięku oraz impedancji akustycznej metodą fali stojącej
LABORATORIUM POMIARY W AKUSTYCE ĆWICZENIE NR 4 Pomiar współczynników pochłaniania i odbicia dźwięku oraz impedancji akustycznej metodą fali stojącej 1. Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest poznanie metody
Bardziej szczegółowoMetodyka i system dopasowania protez słuchu w oparciu o badanie percepcji sygnału mowy w szumie
Metodyka i system dopasowania protez w oparciu o badanie percepcji sygnału mowy w szumie opracowanie dr inż. Piotr Suchomski Koncepcja metody korekcji ubytku Dopasowanie szerokiej dynamiki odbieranego
Bardziej szczegółowoTEMAT: OBSERWACJA ZJAWISKA DUDNIEŃ FAL AKUSTYCZNYCH
TEMAT: OBSERWACJA ZJAWISKA DUDNIEŃ FAL AKUSTYCZNYCH Autor: Tomasz Kocur Podstawa programowa, III etap edukacyjny Cele kształcenia wymagania ogólne II. Przeprowadzanie doświadczeń i wyciąganie wniosków
Bardziej szczegółowoZASTOSOWANIE PSYCHOAKUSTYKI ORAZ AKUSTYKI ŚRODOWISKA W SYSTEMACH NAGŁOŚNIAJĄCYCH
Politechnika Wrocławska Instytut Telekomunikacji i Akustyki SYSTEMY NAGŁOŚNIENIA TEMAT SEMINARIUM: ZASTOSOWANIE PSYCHOAKUSTYKI ORAZ AKUSTYKI ŚRODOWISKA W SYSTEMACH NAGŁOŚNIAJĄCYCH prowadzący: mgr. P. Kozłowski
Bardziej szczegółowoLABORATORIUM ELEKTROAKUSTYKI ĆWICZENIE NR 3 SPRAWDZANIE PARAMETRÓW AUDIOMETRU TONOWEGO. AUDIOMETRIA TONOWA DLA PRZEWODNICTWA POWIETRZNEGO I KOSTNEGO
LABORATORIUM ELEKTROAKUSTYKI ĆWICZENIE NR 3 SPRAWDZANIE PARAMETRÓW AUDIOMETRU TONOWEGO. AUDIOMETRIA TONOWA DLA PRZEWODNICTWA POWIETRZNEGO I KOSTNEGO Cel ćwiczenia Ćwiczenie składa się z dwóch części. Celem
Bardziej szczegółowoLABORATORIUM ELEKTROAKUSTYKI ĆWICZENIE NR 3 SPRAWDZANIE PARAMETRÓW AUDIOMETRU TONOWEGO. AUDIOMETRIA TONOWA DLA PRZEWODNICTWA POWIETRZNEGO I KOSTNEGO
LABORATORIUM ELEKTROAKUSTYKI ĆWICZENIE NR 3 SPRAWDZANIE PARAMETRÓW AUDIOMETRU TONOWEGO. AUDIOMETRIA TONOWA DLA PRZEWODNICTWA POWIETRZNEGO I KOSTNEGO Cel ćwiczenia Ćwiczenie składa się z dwóch części. Celem
Bardziej szczegółowovoice to see with your ears
voice to see with your ears Łukasz Trzciałkowski gr00by@mat.umk.pl 2007-10-30 Zmysł słuchu to zmysł umożliwiający odbieranie (percepcję) fal dźwiękowych. Jest on wykorzystywany przez organizmy żywe do
Bardziej szczegółowoAutomatyka i pomiary wielkości fizykochemicznych. Instrukcja do ćwiczenia III. Pomiar natężenia przepływu za pomocą sondy poboru ciśnienia
Automatyka i pomiary wielkości fizykochemicznych Instrukcja do ćwiczenia III Pomiar natężenia przepływu za pomocą sondy poboru ciśnienia Sonda poboru ciśnienia Sonda poboru ciśnienia (Rys. ) jest to urządzenie
Bardziej szczegółowoAKUSTYKA. Matura 2007
Matura 007 AKUSTYKA Zadanie 3. Wózek (1 pkt) Wózek z nadajnikiem fal ultradźwiękowych, spoczywający w chwili t = 0, zaczyna oddalać się od nieruchomego odbiornika ruchem jednostajnie przyspieszonym. odbiornik
Bardziej szczegółowoBADANIE PODŁUŻNYCH FAL DŹWIĘKOWYCH W PRĘTACH
Ćwiczenie 4 BADANIE PODŁUŻNYCH FAL DŹWIĘKOWYCH W PRĘTACH 4.1. Wiadomości ogólne 4.1.1. Równanie podłużnej fali dźwiękowej i jej prędkość w prętach Rozważmy pręt o powierzchni A kołowego przekroju poprzecznego.
Bardziej szczegółowoOddziaływanie hałasu na człowieka w środowisku pracy i życia, metody ograniczania. dr inż. Grzegorz Makarewicz
Oddziaływanie hałasu na człowieka w środowisku pracy i życia, metody ograniczania dr inż. Grzegorz Makarewicz 200000000 µpa 20000000 µpa Młot pneumatyczny 2000000 µpa 200000 µpa Pomieszczenie biurowe 20000
Bardziej szczegółowoWykład FIZYKA I. 11. Fale mechaniczne. Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak
Wykład FIZYKA I 11. Fale mechaniczne Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak Instytut Fizyki Politechniki Wrocławskiej http://www.if.pwr.wroc.pl/~wozniak/fizyka1.html FALA Falą nazywamy każde rozprzestrzeniające
Bardziej szczegółowoLABORATORIUM POMIARY W AKUSTYCE. ĆWICZENIE NR 14 Pomiar zniekształceń nielinearnych głośnika
LABORATORIUM POMIARY W AKUSTYCE ĆWICZENIE NR 14 Pomiar zniekształceń nielinearnych głośnika 1. Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest poznanie podstawowych metod pomiaru zniekształceń nielinearnych, przyrządów
Bardziej szczegółowoCZWÓRNIKI KLASYFIKACJA CZWÓRNIKÓW.
CZWÓRNK jest to obwód elektryczny o dowolnej wewnętrznej strukturze połączeń elementów, mający wyprowadzone na zewnątrz cztery zaciski uporządkowane w dwie pary, zwane bramami : wejściową i wyjściową,
Bardziej szczegółowoĆWICZENIE 5 EMC FILTRY AKTYWNE RC. 1. Wprowadzenie. f bez zakłóceń. Zasilanie FILTR Odbiornik. f zakłóceń
ĆWICZENIE 5 EMC FILTRY AKTYWNE RC. Wprowadzenie Filtr aktywny jest zespołem elementów pasywnych RC i elementów aktywnych (wzmacniających), najczęściej wzmacniaczy operacyjnych. Właściwości wzmacniaczy,
Bardziej szczegółowoNauka o słyszeniu. Wykład I Dźwięk. Anna Preis,
Nauka o słyszeniu Wykład I Dźwięk Anna Preis, email: apraton@amu.edu.pl 7. 10. 2015 Co słyszycie? Plan wykładu Demonstracja Percepcja słuchowa i wzrokowa Słyszenie a słuchanie Natura dźwięku dwie definicje
Bardziej szczegółowoWyznaczanie prędkości dźwięku w powietrzu
Imię i Nazwisko... Wyznaczanie prędkości dźwięku w powietrzu Opracowanie: Piotr Wróbel 1. Cel ćwiczenia. Celem ćwiczenia jest wyznaczenie prędkości dźwięku w powietrzu, metodą różnicy czasu przelotu. Drgania
Bardziej szczegółowoAnaliza właściwości filtra selektywnego
Ćwiczenie 2 Analiza właściwości filtra selektywnego Program ćwiczenia. Zapoznanie się z przykładową strukturą filtra selektywnego 2 rzędu i zakresami jego parametrów. 2. Analiza widma sygnału prostokątnego..
Bardziej szczegółowoA6: Wzmacniacze operacyjne w układach nieliniowych (diody)
A6: Wzmacniacze operacyjne w układach nieliniowych (diody) Jacek Grela, Radosław Strzałka 17 maja 9 1 Wstęp Poniżej zamieszczamy podstawowe wzory i definicje, których używaliśmy w obliczeniach: 1. Charakterystyka
Bardziej szczegółowoPrzetworniki cyfrowo analogowe oraz analogowo - cyfrowe
Przetworniki cyfrowo analogowe oraz analogowo - cyfrowe Przetworniki cyfrowo / analogowe W cyfrowych systemach pomiarowych często zachodzi konieczność zmiany sygnału cyfrowego na analogowy, np. w celu
Bardziej szczegółowoPrzykładowe poziomy natężenia dźwięków występujących w środowisku człowieka: 0 db - próg słyszalności 10 db - szept 35 db - cicha muzyka 45 db -
Czym jest dźwięk? wrażeniem słuchowym, spowodowanym falą akustyczną rozchodzącą się w ośrodku sprężystym (ciele stałym, cieczy, gazie). Częstotliwości fal, które są słyszalne dla człowieka, zawarte są
Bardziej szczegółowoĆWICZENIE 15 BADANIE WZMACNIACZY MOCY MAŁEJ CZĘSTOTLIWOŚCI
1 ĆWICZENIE 15 BADANIE WZMACNIACZY MOCY MAŁEJ CZĘSTOTLIWOŚCI 15.1. CEL ĆWICZENIA Celem ćwiczenia jest poznanie podstawowych właściwości wzmacniaczy mocy małej częstotliwości oraz przyswojenie umiejętności
Bardziej szczegółowoĆwiczenie 2: pomiar charakterystyk i częstotliwości granicznych wzmacniacza napięcia REGIONALNE CENTRUM EDUKACJI ZAWODOWEJ W BIŁGORAJU
REGIONALNE CENTRUM EDUKACJI ZAWODOWEJ W BIŁGORAJU R C E Z w B I Ł G O R A J U LABORATORIUM pomiarów elektronicznych UKŁADÓW ANALOGOWYCH Ćwiczenie 2: pomiar charakterystyk i częstotliwości granicznych wzmacniacza
Bardziej szczegółowoPL 203461 B1. Politechnika Warszawska,Warszawa,PL 15.12.2003 BUP 25/03. Mateusz Turkowski,Warszawa,PL Tadeusz Strzałkowski,Warszawa,PL
RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 203461 (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: 354438 (51) Int.Cl. G01F 1/32 (2006.01) G01P 5/01 (2006.01) Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (22) Data
Bardziej szczegółowoBadanie widma fali akustycznej
Politechnika Łódzka FTIMS Kierunek: Informatyka rok akademicki: 00/009 sem.. grupa II Termin: 10 III 009 Nr. ćwiczenia: 1 Temat ćwiczenia: Badanie widma fali akustycznej Nr. studenta: 6 Nr. albumu: 15101
Bardziej szczegółowoDemodulator FM. o~ ~ I I I I I~ V
Zadaniem demodulatora FM jest wytworzenie sygnału wyjściowego, który będzie proporcjonalny do chwilowej wartości częstotliwości sygnału zmodulowanego częstotliwościowo. Na rysunku 12.13b przedstawiono
Bardziej szczegółowoDźwięk podstawowe wiadomości technik informatyk
Dźwięk podstawowe wiadomości technik informatyk I. Formaty plików opisz zalety, wady, rodzaj kompresji i twórców 1. Format WAVE. 2. Format MP3. 3. Format WMA. 4. Format MIDI. 5. Format AIFF. 6. Format
Bardziej szczegółowoSposoby opisu i modelowania zakłóceń kanałowych
INSTYTUT TELEKOMUNIKACJI ZAKŁAD RADIOKOMUNIKACJI Instrukcja laboratoryjna z przedmiotu Podstawy Telekomunikacji Sposoby opisu i modelowania zakłóceń kanałowych Warszawa 2010r. 1. Cel ćwiczeń: Celem ćwiczeń
Bardziej szczegółowoWZMACNIACZ OPERACYJNY
1. OPIS WKŁADKI DA 01A WZMACNIACZ OPERACYJNY Wkładka DA01A zawiera wzmacniacz operacyjny A 71 oraz zestaw zacisków, które umożliwiają dołączenie elementów zewnętrznych: rezystorów, kondensatorów i zwór.
Bardziej szczegółowoWłasności dynamiczne przetworników pierwszego rzędu
1 ĆWICZENIE 7. CEL ĆWICZENIA. Własności dynamiczne przetworników pierwszego rzędu Celem ćwiczenia jest poznanie własności dynamicznych przetworników pierwszego rzędu w dziedzinie czasu i częstotliwości
Bardziej szczegółowoĆwiczenie nr 65. Badanie wzmacniacza mocy
Ćwiczenie nr 65 Badanie wzmacniacza mocy 1. Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest poznanie podstawowych parametrów wzmacniaczy oraz wyznaczenie charakterystyk opisujących ich właściwości na przykładzie wzmacniacza
Bardziej szczegółowo8. Analiza widmowa metodą szybkiej transformaty Fouriera (FFT)
8. Analiza widmowa metodą szybkiej transformaty Fouriera (FFT) Ćwiczenie polega na wykonaniu analizy widmowej zadanych sygnałów metodą FFT, a następnie określeniu amplitud i częstotliwości głównych składowych
Bardziej szczegółowoPodstawy Przetwarzania Sygnałów
Adam Szulc 188250 grupa: pon TN 17:05 Podstawy Przetwarzania Sygnałów Sprawozdanie 6: Filtracja sygnałów. Filtry FIT o skończonej odpowiedzi impulsowej. 1. Cel ćwiczenia. 1) Przeprowadzenie filtracji trzech
Bardziej szczegółowoAby nie uszkodzić głowicy dźwiękowej, nie wolno stosować amplitudy większej niż 2000 mv.
Tematy powiązane Fale poprzeczne i podłużne, długość fali, amplituda, częstotliwość, przesunięcie fazowe, interferencja, prędkość dźwięku w powietrzu, głośność, prawo Webera-Fechnera. Podstawy Jeśli fala
Bardziej szczegółowoStatyczne badanie wzmacniacza operacyjnego - ćwiczenie 7
Statyczne badanie wzmacniacza operacyjnego - ćwiczenie 7 1. Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z podstawowymi zastosowaniami wzmacniacza operacyjnego, poznanie jego charakterystyki przejściowej
Bardziej szczegółowoPRACOWNIA ELEKTRONIKI
PRACOWNIA ELEKTRONIKI Ćwiczenie nr 4 Temat ćwiczenia: Badanie wzmacniacza UNIWERSYTET KAZIMIERZA WIELKIEGO W BYDGOSZCZY INSTYTUT TECHNIKI 1. 2. 3. Imię i Nazwisko 1 szerokopasmowego RC 4. Data wykonania
Bardziej szczegółowoModele systemu słuchowego buduje się ze względu na różne motywacje. Na przykład można mówić o modelach tworzonych dla potrzeb ochrony słuchu
Modelowanie systemu słuchowego człowieka Wykład nr 14 z kursu Biocybernetyki dla Inżynierii Biomedycznej prowadzonego przez Prof. Ryszarda Tadeusiewicza Modele systemu słuchowego buduje się ze względu
Bardziej szczegółowo5 Filtry drugiego rzędu
5 Filtry drugiego rzędu Cel ćwiczenia 1. Zrozumienie zasady działania i charakterystyk filtrów. 2. Poznanie zalet filtrów aktywnych. 3. Zastosowanie filtrów drugiego rzędu z układem całkującym Podstawy
Bardziej szczegółowoWZMACNIACZ NAPIĘCIOWY RC
WZMACNIACZ NAPIĘCIOWY RC 1. WSTĘP Tematem ćwiczenia są podstawowe właściwości jednostopniowego wzmacniacza pasmowego z tranzystorem bipolarnym. Zadaniem ćwiczących jest dokonanie pomiaru częstotliwości
Bardziej szczegółowoLIGA klasa 2 - styczeń 2017
LIGA klasa 2 - styczeń 2017 MAŁGORZATA IECUCH IMIĘ I NAZWISKO: KLASA: GRUA A 1. Oceń prawdziwość każdego zdania. Zaznacz, jeśli zdanie jest prawdziwe, lub, jeśli jest A. Głośność dźwięku jest zależna od
Bardziej szczegółowoDynamiczne badanie wzmacniacza operacyjnego- ćwiczenie 8
Dynamiczne badanie wzmacniacza operacyjnego- ćwiczenie 8 1. Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest dynamiczne badanie wzmacniacza operacyjnego, oraz zapoznanie się z metodami wyznaczania charakterystyk częstotliwościowych.
Bardziej szczegółowoMa x licz ba pkt. Rodzaj/forma zadania
KARTOTEKA TESTU I SCHEMAT OCENIANIA - szkoła podstawowa - etap rejonowy Nr zada nia Cele ogólne 1 I. Wykorzystanie pojęć i wielkości 2 III. Planowanie i przeprowadzanie obserwacji lub doświadczeń oraz
Bardziej szczegółowoZakres wymaganych wiadomości do testów z przedmiotu Metrologia. Wprowadzenie do obsługi multimetrów analogowych i cyfrowych
Zakres wymaganych wiadomości do testów z przedmiotu Metrologia Ćwiczenie 1 Wprowadzenie do obsługi multimetrów analogowych i cyfrowych budowa i zasada działania przyrządów analogowych magnetoelektrycznych
Bardziej szczegółowoĆwiczenie 2 LABORATORIUM ELEKTRONIKI POLITECHNIKA ŁÓDZKA KATEDRA PRZYRZĄDÓW PÓŁPRZEWODNIKOWYCH I OPTOELEKTRONICZNYCH
LABORATORIUM LKTRONIKI Ćwiczenie Parametry statyczne tranzystorów bipolarnych el ćwiczenia Podstawowym celem ćwiczenia jest poznanie statycznych charakterystyk tranzystorów bipolarnych oraz metod identyfikacji
Bardziej szczegółowoBudowa i zróżnicowanie neuronów - elektrofizjologia neuronu
Budowa i zróżnicowanie neuronów - elektrofizjologia neuronu Neuron jest podstawową jednostką przetwarzania informacji w mózgu. Sygnał biegnie w nim w kierunku od dendrytów, poprzez akson, do synaps. Neuron
Bardziej szczegółowoWzmacniacz operacyjny
ELEKTRONIKA CYFROWA SPRAWOZDANIE NR 3 Wzmacniacz operacyjny Grupa 6 Aleksandra Gierut CEL ĆWICZENIA Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z podstawowymi zastosowaniami wzmacniaczy operacyjnych do przetwarzania
Bardziej szczegółowoWYDZIAŁ EKOLOGII LABORATORIUM FIZYCZNE
W S E i Z W WARSZAWIE WYDZIAŁ EKOLOGII LABORATORIUM FIZYCZNE Ćwiczenie Nr 2 Temat: WYZNACZNIE CZĘSTOŚCI DRGAŃ WIDEŁEK STROIKOWYCH METODĄ REZONANSU Warszawa 2009 1 WYZNACZANIE PRĘDKOŚCI DŹWIĘKU ZA POMOCĄ
Bardziej szczegółowoPodstawy Akustyki. Drgania normalne a fale stojące Składanie fal harmonicznych: Fale akustyczne w powietrzu Efekt Dopplera
Jucatan, Mexico, February 005 W-10 (Jaroszewicz) 14 slajdów Podstawy Akustyki Drgania normalne a fale stojące Składanie fal harmonicznych: prędkość grupowa, dyspersja fal, superpozycja Fouriera, paczka
Bardziej szczegółowoSystem diagnostyki słuchu
System diagnostyki słuchu Politechnika Gdańska ul. Narutowicza 11/12 80-233 Gdańsk www.pg.gda.pl 1. Wprowadzenie Celem opracowanej aplikacji jest umożliwienie przeprowadzenie podstawowych testów słuchu,
Bardziej szczegółowoCEL ĆWICZENIA: Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z zastosowaniem diod i wzmacniacza operacyjnego
WFiIS LABORATORIUM Z ELEKTRONIKI Imię i nazwisko: 1.. TEMAT: ROK GRUPA ZESPÓŁ NR ĆWICZENIA Data wykonania: Data oddania: Zwrot do poprawy: Data oddania: Data zliczenia: OCENA CEL ĆWICZENIA: Celem ćwiczenia
Bardziej szczegółowoTerminologia, definicje, jednostki miar stosowane w badaniach audiologicznych. Jacek Sokołowski
Terminologia, definicje, jednostki miar stosowane w badaniach audiologicznych Jacek Sokołowski Akustyka Akustyka jest to nauka o powstawaniu dźwięków i ich rozchodzeniu się w ośrodkach materialnych, zwykle
Bardziej szczegółowoA3 : Wzmacniacze operacyjne w układach liniowych
A3 : Wzmacniacze operacyjne w układach liniowych Jacek Grela, Radosław Strzałka 2 kwietnia 29 1 Wstęp 1.1 Wzory Poniżej zamieszczamy podstawowe wzory i definicje, których używaliśmy w obliczeniach: 1.
Bardziej szczegółowoVÉRITÉ rzeczywistość ma znaczenie Vérité jest najnowszym, zaawansowanym technologicznie aparatem słuchowym Bernafon przeznaczonym dla najbardziej wymagających Użytkowników. Nieprzypadkowa jest nazwa tego
Bardziej szczegółowoPrzetwarzanie A/C i C/A
Przetwarzanie A/C i C/A Instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego opracował: Łukasz Buczek 05.2015 Rev. 204.2018 (KS) 1 1. Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z przetwornikami: analogowo-cyfrowym
Bardziej szczegółowoobszary o większej wartości zaburzenia mają ciemny odcień, a
Co to jest fala? Falę stanowi rozchodzące się w ośrodku zaburzenie, zmiany jakiejś wielkości (powtarzające się wielokrotnie i cyklicznie zmieniające swoje wychylenie). Fala pojawia się w ośrodkach, których
Bardziej szczegółowoPodstawy transmisji sygnałów
Podstawy transmisji sygnałów 1 Sygnał elektromagnetyczny Jest funkcją czasu Może być również wyrażony jako funkcja częstotliwości Sygnał składa się ze składowych o róznych częstotliwościach 2 Koncepcja
Bardziej szczegółowo1. Po upływie jakiego czasu ciało drgające ruchem harmonicznym o okresie T = 8 s przebędzie drogę równą: a) całej amplitudzie b) czterem amplitudom?
1. Po upływie jakiego czasu ciało drgające ruchem harmonicznym o okresie T = 8 s przebędzie drogę równą: a) całej amplitudzie b) czterem amplitudom? 2. Ciało wykonujące drgania harmoniczne o amplitudzie
Bardziej szczegółowoPolitechnika Warszawska
Politechnika Warszawska Wydział Elektryczny Laboratorium Teletechniki Skrypt do ćwiczenia T.02. Woltomierz RMS oraz Analizator Widma 1. Woltomierz RMS oraz Analizator Widma Ćwiczenie to ma na celu poznanie
Bardziej szczegółowoANALIZA HARMONICZNA DŹWIĘKU SKŁADANIE DRGAŃ AKUSTYCZNYCH DUDNIENIA.
ĆWICZENIE NR 15 ANALIZA HARMONICZNA DŹWIĘKU SKŁADANIE DRGAŃ AKUSYCZNYCH DUDNIENIA. I. Cel ćwiczenia. Celem ćwiczenia było poznanie podstawowych pojęć związanych z analizą harmoniczną dźwięku jako fali
Bardziej szczegółowoCechy karty dzwiękowej
Karta dzwiękowa System audio Za generowanie sygnału dźwiękowego odpowiada system audio w skład którego wchodzą Karta dźwiękowa Głośniki komputerowe Większość obecnie produkowanych płyt głównych posiada
Bardziej szczegółowoJak pracują systemy implantów ślimakowych?
56 Jak funkcjonują implanty ślimakowe i implanty... Jak pracują systemy implantów ślimakowych? Systemy implantów ślimakowych są to techniczne protezy słuchu, które mogą w znacznym stopniu zastąpić brakującą
Bardziej szczegółowoProjekt Inżynier mechanik zawód z przyszłością współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego
Zajęcia wyrównawcze z izyki -Zestaw 13 -eoria Drgania i ale. Ruch drgający harmoniczny, równanie ali płaskiej, eekt Dopplera, ale stojące. Siła harmoniczna, ruch drgający harmoniczny Siłą harmoniczną (sprężystości)
Bardziej szczegółowoKompresja dźwięku w standardzie MPEG-1
mgr inż. Grzegorz Kraszewski SYSTEMY MULTIMEDIALNE wykład 7, strona 1. Kompresja dźwięku w standardzie MPEG-1 Ogólne założenia kompresji stratnej Zjawisko maskowania psychoakustycznego Schemat blokowy
Bardziej szczegółowo