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 dźwięku, poziom głośnościdefinicje Krzywe jednakowej głośności JND Perspektywa słuchowa
Próg słyszenia
Metoda Bekesego wyznaczania progu słyszenia
Filtrowanie krzywą A i krzywą C (db (A) i db (C) Krzywa korekcyjna A (mimo swojej niedoskonałości) jest najpowszechniej stosowana do przerabiania wskazań miernika poziomu dźwięku na ucho ludzkie. Krzywa ta jest odwróceniem krzywej równej głośności dla 40 db. Użycie tej krzywej powoduje, że miernik staje się mniej czuły na duże i małe częstotliwości. Pomiary poziomu ciśnienia dźwięku ważonego krzywą A wyrażamy w db (A). 6
Krzywa korekcyjna C jest liniowa w dużym zakresie częstotliwości i może być stosowana do pomiarów dźwięków o dużych poziomach wyniki pomiarów wyrażamy w db(c). Istnieje też krzywa korekcyjna B rzadko używana, o charakterystyce pomiędzy krzywą A a krzywą C.
Opis prezentacji Prezentowane będą dwie serie tonów: pierwsza seria o takich samych amplitudach, druga seria o dopasowanych ze względu na głośność, dla następujących częstotliwości: 55, 82.5, 110, 165, 220, 330, 440, 660, 880, 1320, 1760, 2640, 3520, 5280 Hz Cook 16
Dźwięki o równych poziomach i różnych częstotliwościach nie są jednakowo głośne Wynika to z nierównej czułości ucha ludzkiego na różne częstotliwości. Ucho jest najbardziej czułe w zakresie 1-4 khz. Znacznie mniej czułe jest dla częstotliwości spoza tego zakresu. Mierniki poziomu dźwięku wyposażone są w filtry, których charakterystyka częstotliwościowa jest zbliżona do charakterystyki ucha. Ton f=1000hz, dźwięk: 500, 1000, 1500, 2000, 2500, 3000, dźwięk: 500, 1100, 1773, 2173, 2717, 3141 Cook 18
Dlaczego używamy decybeli? Duży zakres dynamiczny dźwięków odbieranych przez ludzkie ucho (od 20 mikropaskali do ok. 2 paskali), a więc duży zakres liczb jakim należałoby się posługiwać jest bardzo niewygodny. Dlatego notacja decybelowa operująca mniejszymi liczbami jest wygodniejsza.
Głośność dźwięku Cecha wrażenia słuchowego ze względu na którą można uporządkować dźwięki od najcichszych do najgłośniejszych
Krzywa korekcyjna A i C
Głośność, fony, sony Fon jest jednostką poziomu głośności związaną z decybelami przez psychofizyczne pomiary reakcji ucha człowieka. Dla częstotliwości 1 khz odczyty w fonach i db są z definicji takie same. W eksperymencie zadaniem słuchaczy było dostrojenie głośności sygnału, do głośności tonu o częstotliwości 1 khz i danym poziomie ciśnienia akustycznego. Badany sygnał ma tyle fonów ile decybeli ma równogłośny z nim ton 1 khz. W fonach wyrażamy poziom głośności.
Żeby przejść z decybeli na fony należy posłużyć się krzywymi równej głośności. Są one zależne od poziomu ciśnienia akustycznego (dla większych poziomów stają się bardziej płaskie).
Głośność, fony, sony Poziom głośności wyrażony w fonach określa z jakim tonem 1kHz jest równogłośny badany dźwięk, nie określa natomiast ile razy jeden dźwięk jest głośniejszy od drugiego. Do tego celu służy skala sonów, określamy w niej głośność (poziom głośności określany jest w fonach!).
Głośność, fony, sony 1 son (głośności) jest równy 40 fonom (czyli jest równogłośny z tonem 1 khz o poziomie ciśnienia akustycznego 40 db). Dźwięk ma 2 sony jeśli jest 2 razy głośniejszy od dźwięku o głośności 1 sona. Dźwięk ma 0.5 sona jeśli jest 2 razy cichszy od dźwięku o głośności 1 sona.
Opis prezentacji Prezentowane są pary tonów o tej samej częstotliwości ale o różnej amplitudzie wyrażonej w decybelach. Jaka para wywołuje wrażenie podwojenia głośności? - x db + 5 db - x db + 8 db - x db + 10 db
Głośność i skala db Dla tonu 1000 Hz i SPL=40dB głośność 1son, wzrost o 10 db podwojenie głośności Oryginał + 5dB, +8dB, +10dB
Doświadczalnie stwierdzono, że wzrost poziomu ciśnienia akustycznego o 10 db w przybliżeniu odpowiada podwojeniu głośności. Można zatem powiązać poziom głośności (w fonach) z głośnością (w sonach) : 0.5 sona = 30 fonów, 1 son = 40 fonów, 2 sony = 50 fonów, 4 sony = 60 fonów, etc.
Głośność i czas trwania Pary tonów o f=3000hz i różnych czasach trwania -1000ms 1000ms -1000ms 300ms -1000ms 100ms -1000ms 30ms -1000ms 10ms -1000ms 3ms Każda para jest prezentowana dwa razy
Głośność i JND Ton o f=1000 Hz i SPL=75 db modulowany amplitudowo z f=4hz Zmiany poziomu: 0.2, 0.5, 1 i 3 db Biały szum SPL=60 db modulowany amplitudowo z f=4 Hz Zmiany poziomu: 0.5, 1, 3 db
Słuchowa perspektywa Jak słuchamy orkiestry z 20 m i 300 to jej wymiar się redukuje tak jak w widzeniu Słuchowa perspektywa składa się z ważnych akustycznych i psychoakustycznych wymiarów
Głośność
Głośność ff 50m = ff/2500, ff=2500* ff 50m pp=2500 * ff 50m/128, pp=20* ff 50m pp=(1/128) ff Odpowiedź powinna być jedna głowa z odległości 1 m śpiewająca pp powinna być oceniona jako głośniejsza a jest odwrotnie! Dlaczego?
Widmowe przesłanki
Przesłanki dotyczące odległości i odbić Cook 78 a. Jak w radiu b. Zmniejszony wysiłek c. Stosunek r/d stały ciszej w ustalony punkcie d. Tak samo jak w a tylko r/d wzrasta dźwięk dochodzi z dalszej odległości
Słuchowa perspektywa Ocena głośności źródła dźwięku zależy od: widmowe przesłanki odległościowe przesłanki (odbicia) gdy nie ma przesłanek widmowychodległościowe wystarczą do oceny głośności źródła dźwięku gdy nie ma odbić intensywność jest jedyną przesłanką do oceny głośności