Słyszenie w środowisku

Transkrypt

1 Słyszenie w środowisku Słyszenie źródeł dźwięków Anna Preis, apraton@amu.edu.pl

2

3 PLAN WYSTĄPIENIA Badanie słyszenia dźwięku środowiskowego w podejściu: klasycznym ekologicznym kognitywistycznym Akustyka środowiska-podejście klasyczne, słyszymy dźwięki Akustyka środowiska w kognitywistycznym ujęciu-słyszymy źródła dźwięków

4 BADANIE SŁYSZENIA DŹWIĘKU ŚRODOWISKOWEGO Nadjeżdżający samochód w podejściu»klasycznym»ekologicznym»kognitywistycznym

5 PODEJŚCIE KLASYCZNE Osoba rozpoznaje zmiany w głośności, zmiany w wysokości W oparciu o nie wnioskuje że nadjeżdża samochód Rozpoznanie, że nadjeżdża samochód jest złożeniem dwóch procesów: percepcji słuchowej pozasłuchowego procesu wnioskowania Psychoakustyka percepcja słuchowa Proces wnioskowania nie ma wiele wspólnego ze słyszeniem

6 BADANIE SŁYSZENIA DŹWIĘKU ŚRODOWISKOWEGO 1979 Vanderveer grupowanie dźwięków 1979 Lederman chropowatość 1984 Warren, Verbrugge tłuczenie się przedmiotu, odbijanie się 1988 Gaver rozróżnianie rodzaju materiału i długości 1993 Gaver słyszenie muzyczne, słyszenie potoczne 2009 AŚ

7 BADANIE SŁYSZENIA DŹWIĘKU ŚRODOWISKOWEGO 1991 Li et al. percepcja kroków 1998 Carello at al. - drewniane pręty uderzające o twardą powierzchnię 2000 Cabe, Pittenger napełnianie, opróżnianie naczynia 2002 Houben prędkość toczących się kulek 2003 Rocchesso, Fontana pełny przegląd literatury

8 PODEJŚCIE EKOLOGICZNE Osoba oddaje się słyszeniu potocznemu rozpoznaje wydarzenia akustyczne pochodzące od źródeł dźwięków znajdujących się w otoczeniu Wydarzenie akustyczne to np. zbliżanie się źródła dźwięku informacja o tym, a także o innych wydarzeniach akustycznych pochodzących od źródła, takich jak toczenie się, rytmiczna praca silnika itp. zawarta jest w strukturze akustycznej utożsamianej z układem cech złożonego sygnału akustycznego Słyszenie - ustalenie korelacji między strukturą akustyczną a zdarzeniem akustycznym

9 PODEJŚCIE KOGNITYWYSTYCZNE Kognitywistyczne badanie słyszenia polega na prezentowaniu słuchaczom dźwięków środowiskowych i pytaniu ich nie o cechy dźwięków, jakie słyszą, ale o cechy i zachowanie obiektów, które te dźwięki generują

10 PODEJŚCIE KOGNITYWYSTYCZNE Osoba słyszy nadjeżdżający samochód informacja o tym zawarta jest w sygnale dźwiękowym Ustalenie, że osoba słyszy wymaga wydobycie z sygnału akustycznego informacji o schematycznej strukturze strumienia słuchowego (słyszenie akustyczne) ta informacja służy następnie do ustalenia położenia i odległości źródła dźwięku (słyszenie przestrzeni) a te dane, wykorzystywane są do rozpoznania cech i sposobu zachowaniu się przedmiotu a więc czy i w jakim kierunku się porusza, jaki to jest rodzaj ruchu - jednostajny, przyspieszonya także czy jest to kroczenie, toczenie się czy suwanie (słuchanie przedmiotu)

11 PODEJŚCIE KOGNITYWYSTYCZNE Poziomy przetwarzania informacji wzrokowej według Marr'a Pierwotny szkic Poziomy przetwarzania informacji słuchowej Schematyczna struktura strumienia słuchowego Dwuipółwymiarowy szkic Trójwymiarowy model kształtu przedmiotu Położenie i odległość źródła dźwięku Ruchowa charakterystyka przedmiotu

12 STADIA PERCEPCJI SŁUCHOWEJ słuchanie akustyczne słuchanie przestrzeni słyszenie przedmiotu

13 SŁUCHANIE AKUSTYCZNE słuchanie elementarne identyfikowanie cech dźwięków m.in. takich jak głośność, wysokość, barwa słuchanie scen słuchowych porządkowanie dźwięków w struktury, tzw. strumienie

14

15 SŁUCHANIE PRZESTRZENI przestrzeń egocentryczna słuchowa percepcja odległości lokalizacja źródła dźwięku

16

17 SŁYSZENIE PRZEDMIOTU słyszenie podstawowych słuchowych cech przedmiotu, czyli rozpoznawanie ruchowej charakterystyki przedmiotu zbliżanie się, oddalanie, prędkość, przyspieszanie, zatrzymywanie itp.

18 SŁYSZENIE PRZEDMIOTU słyszenie dodatkowych cech przedmiotu rozpoznawanie zmian w przedmiocie: (napełnianie, opróżnianie, rozbijanie, rozpłaszczanie) rozpoznawanie trwałych cech przedmiotu: ciężar, kształt, wielkość, sprężystość, sztywność

19

20 PODEJŚCIE KOGNITYWYSTYCZNE Kognitywistyczne badanie słyszenia polega na prezentowaniu słuchaczom dźwięków środowiskowych i pytaniu ich nie o cechy dźwięków, jakie słyszą, ale o cechy i zachowanie obiektów, które te dźwięki generują

21 PODEJŚCIE KOGNITYWYSTYCZNE Charakterystyki źródła dźwięku odległość prędkość przyśpieszenie ciężar rozmiar Powinno się badać progi parametrów charakteryzujących źródło dźwięku takie jak progi prędkości, odległości

22 PROGI SPOSTRZEGANIA ZMIAN PARAMETRÓW ŹRÓDŁA DŹWIĘKU Progi odległości Progi prędkości i przyśpieszenia Progi masy

23 Percepcja słuchowa Psychoakustyka klasyczna słyszenie dźwięku środowiskowa słyszenie źródła dźwięku

24 Model poruszającego się źródła dźwięku X (t) 0 x R (t) d f (t) L a P

25 ITD [ms] Lp [db] f [%] f [Hz] Przebiegi czasowe symulowanych parametrów fali akustycznej DL[dB] dl [db/s] Lp( t) 20 *log 1 M sin( f( t)) R( t) v = 10 m/s v = 13 m/s czas [s] v = 10 m/s 3a ITD( t) sin( f( t)) v = 13 m/s 2c DITD[ms] Df [%] czas [s] v = 10 m/s f( t v = 13 m/s czas [s] ditd [ms/s] f df [%/s] t f 1 M sin( 1 0 ))

26 Tezy pracy W percepcji prędkości i przyspieszenia źródła dźwięku układ słuchowy wykorzystuje informacje wynikające z analizy szybkości zmian parametrów fali akustycznej. Stosując metodę eliminacji przesłanek zaproponowaną w niniejszej rozprawie możliwe jest ustalenie względnych wag poszczególnych przesłanek w procesie percepcji prędkości i przyspieszenia.

27 Percepcja prędkości Eksperymenty psychoakustyczne

28 Dyskryminacja prędkości zakres prędkości: m/s - tor ruchu obu źródeł jest zawsze symetryczny względem azymutu 0 o

29 Dyskryminacja prędkości tor ruchu obu źródeł jest zawsze symetryczny względem azymutu 0 o różnice w parametrach fali akustycznej na krańcach przedziału obserwacji maleją wraz z prędkością Jeżeli różnice w parametrach fali akustycznej na krańcach przedziału obserwacji są istotnym czynnikiem w percepcji prędkości, progi dyskryminacji prędkości powinny rosnąć ze wzrostem prędkości odniesienia.

30 Eksperyment I dyskryminacja prędkości Bodźce: długość bodźca: 1sekunda widmo: sygnał sinusoidalny f = 200 Hz, odległość od toru ruchu: 5 m prędkości źródła: 10, 20, 30 i 40 m/s Procedura: 2AFC, wariant 2-tak 1-nie, 12 punktów zwrotnych, sesja treningowa, 4 powtórzenia Słuchacze: 8 słuchaczy studenci Akustyki Zadanie: Wskaż, które źródło w prezentowanej parze poruszało się z większą prędkością.

31 Eksperyment I wyniki dv = 3 m/s Wyniki ANOVA: słuchacze: F(7,128) = 40.4; p << 0.01 prędkość: F(3,128) = 1.7; p > 0.2

32 Eksperyment I wyniki: wartości przesłanek statycznych

33 Eksperyment I wyniki: wartości przesłanek dynamicznych

34 ITD [ms] Lp [db] f [%] f [Hz] Eksperyment II względne wagi przesłanek w procesie dyskryminacji prędkości metoda wyznaczania względnych wag przesłanek: v = 10 m/s v = 13 m/s czas [s] v = 10 m/s v = 13 m/s czas [s] v = 10 m/s v = 13 m/s czas [s]

35 Eksperyment II względne wagi przesłanek w procesie dyskryminacji prędkości metoda wyznaczania względnych wag przesłanek: Progi dyskryminacji prędkości wyznaczane są w czterech warunkach eksperymentalnych: - wszystkie przesłanki dostępne (warunki referencyjne), - dostępne tylko zmiany poziomu ciśnienia akustycznego, - dostępne tylko zmiany częstotliwości, - dostępne tylko zmiany ITD wartość progu w danych warunkach eksperymentalnych jest odwrotnie proporcjonalna do względnej wagi aktualnie dostępnej przesłanki

36 Eksperyment II względne wagi przesłanek w procesie dyskryminacji prędkości Bodźce: długość bodźca: 2 sekundy widmo: sygnał poliharmoniczny f o = 43 Hz, f k = 1634 Hz odległość od toru ruchu: 5 m prędkości źródła: 20 m/s Procedura: 2AFC, wariant 2-tak 1-nie, 12 punktów zwrotnych, sesja treningowa, 4 powtórzenia Słuchacze: 9 słuchaczy studenci Akustyki Zadanie: Wskaż, które źródło w prezentowanej parze poruszało się z większą prędkością.

37 dv [m/s] Eksperyment II wyniki: progi dyskryminacji prędkości wszystkie dostępne tylko zmiany poziomu tylko zmiany częstotliwości tylko zmiany ITD EJ GH HH MW SH DJ JK CJ JD słuchacz

38 Percepcja prędkości: wnioski progi dyskryminacji prędkości niezależne od prędkości dv = 1.5 do 4.6 m/s zależnie od słuchacza. w dyskryminacji prędkości układ słuchowy wykorzystuje szybkości zmian parametrów fali akustycznej. wagi przesłanek w percepcji prędkości Efekt Dopplera zmiany poziomu zmiany ITD

39 ITD [ms] Lp [db] f [%] f [Hz] Przebiegi czasowe symulowanych parametrów fali akustycznej Lp( t) 20 *log 1 M sin( f( t)) R( t) v = 10 m/s v = 13 m/s czas [s] v = 10 m/s 3a ITD( t) sin( f( t)) v = 13 m/s 2c czas [s] f t f 1 M sin( 1 v = 10 m/s f( t v = 13 m/s 0 )) czas [s]

40 DODATEK Iluzja Dopplerowska faktyczna zmiana częstotliwości spostrzegana zmiana wysokości