Transcript PERCEPCJA GŁOŚNOŚCI
Slide 1
PERCEPCJA I WARTOŚCIOWANIE
GŁOŚNOŚCI
Janusz Renowski
1
Slide 2
Jaka jest definicja głośności ?
2
Slide 3
(Definicja głośności)
Głośność jest to cecha wrażeniowa dźwięku
pozwalająca na uszeregowanie dźwięków
w skali od najcichszych do najgłośniejszych.
3
Slide 4
Wiemy, że
percypowany
przez człowieka
zakres ciśnień
akustycznych
obejmuje
blisko siedem
rzędów
wartości - od
2x10 –5 Pa do
ponad 10 Pa.
4
Slide 5
Przy takiej rozpiętości mierzonych wartości wygodniej
jest mierzone ciśnienie akustyczne podawać nie w
wartościach bezwzględnych, lecz porównywać je do
określonej wartości przyjętej za odniesienie i podawać
stosunek tych wartości.
5
Slide 6
Przy takiej rozpiętości mierzonych wartości wygodniej
jest mierzone ciśnienie akustyczne podawać nie w
wartościach bezwzględnych, lecz porównywać je do
określonej wartości przyjętej za odniesienie i podawać
stosunek tych wartości.
Jeśli wynik pomiaru jest bardzo duży na ogół
podaje się logarytm tego stosunku.
6
Slide 7
Akustycy stosują logarytmy o podstawie 10 i wynik
podają w belach lub w ich dziesiątej części zwanej
decybelami.
7
Slide 8
Tak więc decybele nie są jednostkami ciśnienia
akustycznego a wyrażają jedynie pewien sposób
prezentacji wyników pomiaru, pewien sposób liczenia.
8
Slide 9
Decybele mogą również wyrażać wartości otrzymane z
pomiarów innych wielkości fizycznych (np. logarytmu ze
stosunku wartości mocy akustycznej wyrażanej w watach [W], czy też
napięcia elektrycznego mierzonego w woltach [V]).
9
Slide 10
Należy więc zawsze dokładnie sprecyzować, o jaką
wielkość fizyczną chodzi i jaką wartość tej
wielkości przyjęto jako odniesienie, do którego
porównuje się dany wynik pomiaru lub obliczenia.
10
Slide 11
Poziom ciśnienia akustycznego określamy więc w
odniesieniu do pewnej wartości ciśnienia a
przyjętą wartością odniesienia jest
wartość ciśnienia akustycznego dźwięku
prostego (tonu sinusoidalnego) o częstotliwości 1000
Hz wynosząca 20x10-5 Pa.
11
Slide 12
Aby przybliżyć pomiar fizyczny do odczucia
subiektywnego wprowadzono miarę porównawczą.
Jest nią pojęcie jednakowego poziomu głośności
otrzymywanego z porównania poziomu ciśnienia akustycznego
danego dźwięku sinusoidalnego z poziomem ciśnienia akustycznego
dźwięku sinusoidalnego o częstotliwości 1000Hz.
12
Slide 13
Zbudowany
zestaw krzywych
jednakowego
poziomu
głośności
nazywany jest
zestawem
krzywych
izofonicznych
lub zestawem
izofon.
13
Slide 14
Zbudowany
zestaw krzywych
jednakowego
poziomu
głośności
nazywany jest
zestawem
krzywych
izofonicznych
lub zestawem
izofon.
(rysunek)
14
Slide 15
Wprowadzono jednostkę pomiarową nazwaną
fonem.
15
Slide 16
Wprowadzono jednostkę pomiarową nazwaną
fonem.
Poziom głośności wynosi n-fonów jeżeli przeciętny,
otologicznie zdrowy słuchacz oceni go jako jednakowo
głośny z tonem odniesienia o częstotliwości 1000 Hz,
którego poziom wynosi n-decybeli (oczywiście ponad poziom
odniesienia 20 mikropaskali).
16
Slide 17
Inaczej mówiąc; „poziom głośności dowolnego dźwięku
jest wyrażony w fonach, których liczba jest równa
poziomowi ciśnienia akustycznego w decybelach,
wytwarzanego w punkcie obserwacji przez falę akustyczną
bieżącą o częstotliwości 1000 Hz, wywołującą w ściśle
określonych warunkach wrażenie takiego samego poziomu
głośności jak dźwięk badany”[7].
17
Slide 18
Pierwszy zbiór krzywych izofonicznych
opublikowali Fletcher i Munson jeszcze w 1933 r.
(rysunek)
18
Slide 19
Pierwszy zbiór krzywych izofonicznych
opublikowali Fletcher i Munson jeszcze w 1933 r.
(rysunek)
19
Slide 20
Stosowali oni przy pomiarach metodę częstości trafnych ocen i
używali słuchawki wykalibrowane w wartościach odpowiadających
fali płaskiej w polu swobodnym i badali 9 osób.
20
Slide 21
Wprowadzone przez ISO zalecenie (ISO R. 226, 1961), w którym
jest podany zestaw krzywych izofonicznych oparty o wyniki badań
Robinsona i Dadsona, obowiązuje dla pola swobodnego.
(przykład dźwiękowy)
21
Slide 22
Zestaw krzywych
jednakowego poziomu
głośności dla pola
swobodnego może być
również stosowany dla
pola rozproszonego, ale
po wprowadzeniu
poprawek (patrz dolny
rysunek) określających
różnicę poziomów
natężeń dźwięku w polu
swobodnym i w polu
rozproszonym fali
płaskiej wywołującej
wrażenie takiego
samego poziomu
głośności (ISO R.454,
1965).
22
Slide 23
Przypominam, że został uzyskany w sytuacji gdy słuchacz
znajdował się w polu swobodnym fali płaskiej, źródło przed
słuchaczem, a ciśnienie dźwięku mierzono podczas nieobecności
słuchacza i słuchacze w liczbie 90, w wieku od 18 do 25 lat, mieli
otologicznie zdrowy słuch.
23
Slide 24
Zarówno
Fletcher i
Munson jak i
Robinson i
Dadson,
stosowali przy
pomiarach
metodę
częstości
trafnych ocen.
(rysunki)
24
Slide 25
Obydwa
zestawy dotyczą
pola
swobodnego.
Różnice między
izofonami
wynikają przede
wszystkim z
różnych
warunków
pomiarowych.
(rysunki)
25
Slide 26
F. i M. stosowali
wykalibrowane
słuchawki a R. i D.
wykonywali
pomiary w komorze
bezechowej dla
różnych źródeł
dźwięku.Inna też
była liczba
uczestników badań
(rysunki).
26
Slide 27
Zestaw krzywych, obejmujący cały zakres poziomów
słyszalnych, można podzielić na podzakresy odzwierciedlające
wpływ głośności dźwięków na ich percepcję.
27
Slide 28
Aby wynik pomiaru był zbliżony do odczucia
subiektywnego wprowadzono pojęcie
poziomu dźwięku.
Mierzona wartość ciśnienia akustycznego jest
wówczas odnoszona również do 2x10-5 Pa dla
1000 Hz, ale jednocześnie jest w funkcji
częstotliwości korygowana tak, jak to robi słuch.
28
Slide 29
W tym celu do przyrządu pomiarowego
wprowadza się korekcyjną krzywą tłumienia
odpowiadającą tłumieniu wprowadzanemu
przez narząd słuchu dla poszczególnych
częstotliwości słyszalnych.
29
Slide 30
W tym celu do przyrządu pomiarowego
wprowadza się korekcyjną krzywą tłumienia
odpowiadającą tłumieniu wprowadzanemu
przez narząd słuchu dla poszczególnych
częstotliwości słyszalnych.
Przyrząd który miałby odwzorować 120 krzywych
izofonicznych musiałby mieć wprowadzone 120
krzywych tłumienia, stad też aby uprościć konstrukcję
zastąpiono go przyrządem prostszym mającym tylko
trzy krzywe tłumienia; krzywą A, B i C.
30
Slide 31
Te trzy krzywe
tłumienia
pozwalają nam
określić trzy
poziomy dźwięku;
poziom
dźwięku A, B i
C.
31
Slide 32
• Poziom dźwięku A
mierzymy w decybelach
[dB] korzystając z krzywej
A - krzywej tłumienia
mającej przebieg odwrotny
do przebiegu izofony 40
(czasem 30 fonów).
32
Slide 33
• Poziom dźwięku A
mierzymy w decybelach
[dB] korzystając z krzywej
A - krzywej tłumienia
mającej przebieg odwrotny
do przebiegu izofony 40
(czasem 30 fonów).
• Poziom dźwięku B w [dB] korzystając z krzywej B mającej przebieg odwrotny
do izofony 70 fonów.
33
Slide 34
• Poziom dźwięku A
mierzymy w decybelach
[dB] korzystając z krzywej
A - krzywej tłumienia
mającej przebieg odwrotny
do przebiegu izofony 40
(czasem 30 fonów).
• Poziom dźwięku B w [dB] korzystając z krzywej B mającej przebieg odwrotny
do izofony 70 fonów.
• Poziom dźwięku C w [dB]- przebieg odwrotny do
izofony 100 fonów.
34
Slide 35
W tabeli
podane są
wartości
wyznaczające
krzywą ważenia
A w decybelach
dla
poszczególnych
pasm
oktawowych i
tercjowych wg
IEC 651, 1979.
35
Slide 36
W ten sposób mamy mierzone poziomy dźwięku A, B i
C dla których wartości poziomu dźwięku odnoszone do
wartości 2x10-5 Pa dla 1000 Hz i w funkcji częstotliwości
korygowane są odpowiednią krzywą tłumienia, tak jak
to robi słuch. Ale co to za krzywe D i N na wykresie? O tym za chwilę.
36
Slide 37
Okazało się , że w przypadku hałasu poziom
głośności nie jest najlepszą miarą wpływu działania
hałasu na człowieka, że dźwięki cichsze są czasem
bardziej uciążliwe niż głośne
(patrz głośność samolotów śmigłowych i odrzutowych).
37
Slide 38
Okazało się , że w przypadku hałasu poziom
głośności nie jest najlepszą miarą wpływu działania
hałasu na człowieka, że dźwięki cichsze są czasem
bardziej uciążliwe niż głośne
(patrz głośność samolotów śmigłowych i odrzutowych).
Aby temu zaradzić wprowadzono pojęcie
hałaśliwości hałasu i zestaw krzywych jednakowej
hałaśliwości.
38
Slide 39
Zestaw krzywych
jednakowej
hałaśliwości
otrzymany jest
przez porównanie
hałaśliwości pasma
szumu tercjowego
o dowolnej
częstotliwości
środkowej z
pasmem szumu o
fśr = 1000Hz i
takiej samej
hałaśliwości.
39
Slide 40
Jednostką
hałaśliwości
jest 1 noj a taką
hałaśliwość
wytwarza
tercjowe pasmo
szumu białego o
częstotliwości
środkowej
1000Hz i
poziomie 40dB.
Dźwięk (szum)
dwa razy bardziej
hałaśliwy ma
wartość 2 nojów
itd..
40
Slide 41
Porównanie izofony 90 fonów, z krzywą jednakowej hałaśliwości
40 nojów, obrazuje większą uciążliwość hałasów w okolicy pasma
3000-10000Hz niż wynikałoby z oceny ich poziomu głośności.
41
Slide 42
Stąd też wprowadzono do miernika poziomu dźwięku
dodatkową krzywą tłumienia D odpowiadającą odwrotnemu
przebiegowi krzywej jednakowej hałaśliwości 40 nojów.
42
Slide 43
Krzywa N daje przybliżoną wartość percypowanego poziomu
hałaśliwości (PNL). Odpowiadającą jej wartość otrzymuje się dodając 7
jednostek do wyniku pomiaru otrzymanego przy zastosowaniu krzywej
D.
43
Slide 44
Dokładną wartość percypowanego poziomu hałasu (lub
poziomu percypowanej hałaśliwości) można otrzymać po
obliczeniu całkowitej hałaśliwości z podanego wzoru
(oczywiście po wcześniejszym zmierzeniu hałaśliwości w
tercjowych pasmach zmierzonego widma hałasu).
Nc = nm + F S(ni – nm)
44
Slide 45
Dokładną wartość percypowanego poziomu hałasu (lub
poziomu percypowanej hałaśliwości) można otrzymać po
obliczeniu całkowitej hałaśliwości z podanego wzoru
(oczywiście po wcześniejszym zmierzeniu hałaśliwości w
tercjowych pasmach zmierzonego widma hałasu).
Nc = nm + F S(ni – nm)
gdzie
nm jest hałaśliwością najbardziej hałaśliwego pasma
tercjowego spośród wszystkich pasm ni i F = 0,15.
45
Slide 46
Mając całkowitą
hałaśliwość można
wyliczyć z wcześniej
podanego wzoru
wartość
percypowanego
poziomu hałasu lub
można ją znaleźć na
nomogramie (z prawej
strony wykresu rodziny
krzywych jednakowej
hałaśliwości).
46
Slide 47
Percypowany poziom hałasu
wynikający z obliczonej
hałaśliwości wynosi:
PNL = 40 + 33,3 log10Nc
47
Slide 48
Percypowany poziom hałasu
wynikający z obliczonej
hałaśliwości wynosi:
PNL = 40 + 33,3 log10Nc
w którym hałaśliwość wylicza się z podanego przed
chwilą wzoru;
Nc = nm + F S(ni – nm)
a nm jest największym otrzymanym wskaźnikiem spośród ni i F = 0,15
48
Slide 49
Wróćmy do problematyki
głośności.
49
Slide 50
Poziom dźwięku nie jest miarą addytywną ani
multiplikatywną i to stworzyło konieczność
wprowadzenia takiej skali głośności która by nie
miała tych niedogodności.
50
Slide 51
Poziom dźwięku nie jest miarą addytywną ani
multiplikatywną i to stworzyło konieczność
wprowadzenia takiej skali głośności która by nie
miała tych niedogodności.
Powstała więc skala oparta na metodzie frakcjonowania,
czyli dzielenia lub zwielokrotnienia odczucia głośności
zaproponowana przez Fletchera i Munsona .
51
Slide 52
Podwajanie wrażenia głośności uzyskiwano w
niej na podstawie hipotezy, że za miarę
głośności można przyjąć liczbę impulsów
dochodzących od uszu do centralnego układu
nerwowego i że liczba impulsów dochodzących
od jednego ucha jest dwukrotnie mniejsza, niż
od obojga uszu. Jeśli bowiem zachowując
odpowiednie warunki i nie zmieniając poziomu
ciśnienia akustycznego tonu wyłączyć jedno
ucho, to głośność spada o połowę
52
Slide 53
Eksperyment badawczy przebiegał w ten sposób,
że polecono ustawić głośność tonu słuchanego
jednym uchem na wartość tonu o tej samej
częstotliwości i zadanym poziomie ciśnienia
akustycznego słuchanym dwuusznie.
Jeśli teraz słuchać dwuusznie tego tonu
nastawionego oraz tonu, który poprzednio był
słuchany dwuusznie, to okazuje się, że ton
nastawiony jest głośniejszy niż ten, który jako
pierwszy był słuchany dwuusznie.
W przyjętej hipotezie uważa się głośność tonu
nastawionego za dwa razy większą niż głośność
tonu zadanego.
53
Slide 54
Ponieważ podwojenie głośności mogłoby być na przykład
zmniejszone przez wzajemne ograniczenie przewodnictwa
nerwowego od obojga uszu, więc w badaniach stosowano
nie tylko identyczne, ale również odmienne częstotliwości,
np. 1000 i 2000 Hz, a nawet krańcowo odległe, np. 125 1
2000 Hz.
W tych przypadkach jedno ucho otrzymywało ton o jednej,
a drugie o innej częstotliwości.
Rezultaty dla wszystkich trzech kombinacji
okazały się identyczne.
54
Slide 55
W wyniku wykonanych badań znaleziono następujące
prawidłowości:
• między progiem słyszalności a progiem
słyszenia bolesnego mieści się siedemnaście
podwojeń głośności,
55
Slide 56
W wyniku wykonanych badań znaleziono następujące
prawidłowości:
• między progiem słyszalności a progiem
słyszenia bolesnego mieści się siedemnaście
podwojeń głośności,
• częstotliwość tonu nie odgrywa roli w liczbie
podwojeń,
56
Slide 57
W wyniku wykonanych badań znaleziono następujące
prawidłowości:
• między progiem słyszalności a progiem
słyszenia bolesnego mieści się siedemnaście
podwojeń głośności,
• częstotliwość tonu nie odgrywa roli w liczbie
podwojeń,
a więc skala głośności jest taka sama dla
wszystkich częstotliwości.
57
Slide 58
Utworzona w ten sposób skala głośności przyjmuje,
że dźwięk 1000Hz o poziomie 40dB ma wartość
głośności jednego sona.
Wyniki badań
pokazane są na
rysunku:
58
Slide 59
Pomiary Robinsona i innych badaczy doprowadziły do wniosku,
że w zakresie od 40 do 120 fonów dźwięk jest odbierany jako
dwa razy głośniejszy, gdy jego poziom głośności jest o 10 fonów
większy.
59
Slide 60
To doprowadziło do wprowadzenia w 1959 roku przez ISO
(ISO R. 532, 1959) liniowej jednostki zwanej sonem zamiast
logarytmicznej skali fonów i pozwoliło określić przybliżoną
zależność głośności od poziomu głośności jako:
S = 2(P-40)/10
60
Slide 61
To doprowadziło do wprowadzenia w 1959 roku przez ISO
(ISO R. 532, 1959) liniowej jednostki zwanej sonem zamiast
logarytmicznej skali fonów i pozwoliło określić przybliżoną
zależność głośności od poziomu głośności jako:
S = 2(P-40)/10
lub
log10S = 0,03(P –40)
61
Slide 62
To doprowadziło do wprowadzenia w 1959 roku przez ISO
(ISO R. 532, 1959) liniowej jednostki zwanej sonem zamiast
logarytmicznej skali fonów i pozwoliło określić przybliżoną
zależność głośności od poziomu głośności jako:
S = 2(P-40)/10
lub
log10S = 0,03(P –40)
lub
log10S = 0,03P – 1,2
62
Slide 63
Dla tej skali głośności przyjęto, że poziom
głośności 40 fonów dźwięku prostego
o f = 1 kHz ma głośność wynoszącą 1 son.
Zależność tę przedstawiono na poniższym rysunku:
63
Slide 64
Znając wartość głośności w sonach, można wyznaczyć
poziom głośności w fonach z następującej zależności:
P = 40 + log10 S/log102
64
Slide 65
Znając wartość głośności w sonach, można wyznaczyć
poziom głośności w fonach z następującej zależności:
P = 40 + log10 S/log102
lub
P = 40 + log10S/0,03
65
Slide 66
Znając wartość głośności w sonach, można wyznaczyć
poziom głośności w fonach z następującej zależności:
P = 40 + log10 S/log102
lub
P = 40 + log10S/0,03
lub
P = 40 + 33,3 log10S
66
Slide 67
Fakt, że podwojenie
liczby sonów
prowadzi do
powiększenia o 10
liczby fonów daje
więc to, że
czterdzieści fonów
odpowiada 1 sonowi,
50 fonów 2 sonom
itd.., a 120 fonów
256 sonom.
67
Slide 68
Istnieje oczywiście możliwość tworzenia innych skal
głośności opartych o inne zasady wartościowania.
Spośród nich można wymienić dwie;
• skalę liniową opartą na tworzeniu
skoków głośności równych w odczuciu,
68
Slide 69
Istnieje oczywiście możliwość tworzenia innych skal
głośności opartych o inne zasady wartościowania.
Spośród nich można wymienić dwie;
• skalę liniową opartą na tworzeniu
skoków głośności równych w odczuciu
i
• skalę głośności opartą na podstawie
postrzegania różnic głośności dźwięku.
69
Slide 70
Liniowa skala głośności
Cały zakres słyszalnych
poziomów ciśnienia
akustycznego podzielono na
części , które byłyby równe
w odczuciu.
70
Slide 71
Podczas wykonywanych badań
podawano słuchaczowi dwa tony
A i B, a następnie ton C, w ten
sposób, aby odczuwalna zmiana
głośności między tonami B i C
była taka sama jak skok między
tonami A i B. Następnie ton C
można zmieniać tak, aby
obserwator mógł w sposób
zdecydowany ocenić czy skoki
intensywności są równe w
odczuciu. To postępowanie
powtarza się dalej.Przyjmuje się
poziom tonów B i C jako dane, a
dopasowuje się poziom tonu D
tak, aby z kolei zmiana głośności
pomiędzy tonami B i C i tonami C
i D znów była identyczna.
D
C
B
A
71
Slide 72
Postępując tak samo dalej, wyczerpano tymi
jednakowymi w odczuciu zmianami głośności cały zakres
słyszalnych poziomów ciśnienia akustycznego, przy czym
kwestia doboru jednostek jest już jedynie sprawa pewnej
konwencji. Prof. Kwiek przyjął jako jednostkę 1/120
całego przedziału i nazwał ją kalandykiem [3].
72
Slide 73
Cały przedział
ciśnień
słyszalnych
odpowiadał więc
120 kalandykom.
Zakres ten
rozciągał się od
progu
słyszalności do
poziomu
ciśnienia
akustycznego
leżącego o 13 dB
niżej od progu
słyszenia
bolesnego.
73
Slide 74
Podobną metodę zastosował Garner. Opierając się na dzieleniu
skoków głośności na części, oraz połowieniu otrzymanej
głośności i sukcesywnie głośności kolejno otrzymywanych,
otrzymał krzywą wartościowania głośności w zakresie od 0 do
100 dB.
74
Slide 75
Jednostką u Garnera jest l – jest to głośność tonu o
częstotliwości równej 1000Hz i poziomie ciśnienia akustycznego
40 dB.
75
Slide 76
Cienką linią na rysunku jest wrysowana przeciętna z pomiarów
Kwieka.
76
Slide 77
Jak widać, obie skale są bardzo zbliżone, różnią się jedynie
normalizacją.
77
Slide 78
Skala oparta na percepcji postrzegalnych różnic
głośności dźwięków
Można wyznaczyć najmniejszą zmianę poziomu ciśnienia
akustycznego pozwalającą na dostrzeżenie różnicy
głośności miedzy dwoma dźwiękami. Jest ona zależna od
poziomu ciśnienia akustycznego dźwięków i występuje w
stałej proporcji do tego poziomu co wyraża się przez
psychofizyczne prawo Webera i co można wyrazić
następującym wzorem
DL=kL
78
Slide 79
Progowo postrzegana różnica poziomu
ciśnienia akustycznego jest stała jeśli jest
wyrażona w decybelach. Dla dźwięków
szerokopasmowych wynosi ona od 0,5 do 1 dB
w zakresie poziomów ciśnień od 20 do 120 dB.
(przykład dźwiękowy)
79
Slide 80
Prawo Webera jest głównym uzasadnieniem
stosowania w pomiarach akustycznych
logarytmicznej skali decybeli.
80
Slide 81
Drugim uzasadnieniem jest olbrzymia rozpiętość
wartości ciśnień akustycznych percypowanych
przez człowieka.
81
Slide 82
Na rysunku mamy cały zakres
ciśnień słyszalnych wyrażony
jako poziomy ciśnień w dB.
Zademonstrujemy teraz
dźwiękowo różne skoki
ciśnienia wyrażone w dB.
Zaczniemy od skoków sześcio
decybelowych następnie trzy i
jedno decybelowe. Te ostatnie
mogą stanowić przykład
najmniejszych odczuwalnych
przyrostów głośności.
(przykład dźwiękowy – komentarz w
języka angielskim)
82
Slide 83
Tak więc prawo Webera i fakt, że percypowane
przez człowieka ciśnienia akustyczne mają
rozpiętość kilka rzędów, stanowią główne
uzasadnienie stosowania w pomiarach
akustycznych logarytmicznej skali decybeli.
83
Slide 84
Na koniec nieco o porównaniu głośności impulsu
tonu z głośnością tonu ciągłego o takiej samej
częstotliwości
Obraz impulsu
tonu w uchu jest
taki jak na rysunku.
Pojawia się
pewien czas
nabrzmiewania,
trwania i
wybrzmiewania
(wyciszania)
dźwięku.
(rysunek)
84
Slide 85
Należy więc
sądzić, że musi
upłynąć pewien
czas aby wrażenie
głośności impulsu
tonu było
równoważne
wrażeniu
głośności tonu
ciągłego. Jak
widać z rysunku
jest to czas około
200 ms [3].
85
Slide 86
Wybrzmiewanie impulsu tonu w uchu określa czas pogłosu
ucha a więc zaniku wrażenia słyszenia przy spadku poziomu
ciśnienia akustycznego tonu sinusoidalnego o 60 dB
i wg Steudla wynosi on 350 ms.
86
Slide 87
W oparciu o wartość czasu pogłosu ucha można
pokusić się o określenie stałej czasu ucha
rozumianej na zasadzie połówkowego zaniku
funkcji ekspotencjalnej e-t/t = ½.
87
Slide 88
W oparciu o wartość czasu pogłosu ucha można
pokusić się o określenie stałej czasu ucha
rozumianej na zasadzie połówkowego zaniku
funkcji ekspotencjalnej e-t/t = ½.
gdzie;
t – jest czasem spadku ciśnienia do połowy, tzn. o 6dB
- t/t = - ln 2 = - 0,69
t = 0,035 : 0,69 = 0,05 s
Tak więc stała czasu ucha związana z wybrzmiewaniem
dźwięku w uchu wynosi 50 ms.
88
Slide 89
Bibliografia
[1] Houtsma A.J.M.,Rossing T.D., Wagenaars W.M., Auditory
Demonstrations, IPO, Eindhoven 1987
[2] Jorasz U., Wykłady z psychoakustyki, Wydawnictwo Naukowe
UAM, Poznań 1998, ss.48 – 59.
[3] Kwiek M., Zagadnienia czułości słuchu, Prace III Otwartego
Seminarium z Akustyki, Poznań 1959, ss. 4 –75.
[4] Moore B.C.J.,Wprowadzenie do psychologii słyszenia,
Wydawnictwa Naukowe PWN Warszawa - Poznań 1999, ss. 66
– 77.
[5] Ozimek E., Dźwięk i jego percepcja, Wydawnictwo Naukowe
PWN, Warszawa - Poznań 2002, ss. 200 – 216.
[6] Renowski J., Akustyka psychofizjologiczna, Politechnika
Wrocławska, Wrocław 1974, ss. 40 – 56.
[7] Renowski j., Hałasy. Wskaźniki i kryteria oceny, Politechnika
Wrocławska, Wrocław 1988, ss. 17 – 36.
89
PERCEPCJA I WARTOŚCIOWANIE
GŁOŚNOŚCI
Janusz Renowski
1
Slide 2
Jaka jest definicja głośności ?
2
Slide 3
(Definicja głośności)
Głośność jest to cecha wrażeniowa dźwięku
pozwalająca na uszeregowanie dźwięków
w skali od najcichszych do najgłośniejszych.
3
Slide 4
Wiemy, że
percypowany
przez człowieka
zakres ciśnień
akustycznych
obejmuje
blisko siedem
rzędów
wartości - od
2x10 –5 Pa do
ponad 10 Pa.
4
Slide 5
Przy takiej rozpiętości mierzonych wartości wygodniej
jest mierzone ciśnienie akustyczne podawać nie w
wartościach bezwzględnych, lecz porównywać je do
określonej wartości przyjętej za odniesienie i podawać
stosunek tych wartości.
5
Slide 6
Przy takiej rozpiętości mierzonych wartości wygodniej
jest mierzone ciśnienie akustyczne podawać nie w
wartościach bezwzględnych, lecz porównywać je do
określonej wartości przyjętej za odniesienie i podawać
stosunek tych wartości.
Jeśli wynik pomiaru jest bardzo duży na ogół
podaje się logarytm tego stosunku.
6
Slide 7
Akustycy stosują logarytmy o podstawie 10 i wynik
podają w belach lub w ich dziesiątej części zwanej
decybelami.
7
Slide 8
Tak więc decybele nie są jednostkami ciśnienia
akustycznego a wyrażają jedynie pewien sposób
prezentacji wyników pomiaru, pewien sposób liczenia.
8
Slide 9
Decybele mogą również wyrażać wartości otrzymane z
pomiarów innych wielkości fizycznych (np. logarytmu ze
stosunku wartości mocy akustycznej wyrażanej w watach [W], czy też
napięcia elektrycznego mierzonego w woltach [V]).
9
Slide 10
Należy więc zawsze dokładnie sprecyzować, o jaką
wielkość fizyczną chodzi i jaką wartość tej
wielkości przyjęto jako odniesienie, do którego
porównuje się dany wynik pomiaru lub obliczenia.
10
Slide 11
Poziom ciśnienia akustycznego określamy więc w
odniesieniu do pewnej wartości ciśnienia a
przyjętą wartością odniesienia jest
wartość ciśnienia akustycznego dźwięku
prostego (tonu sinusoidalnego) o częstotliwości 1000
Hz wynosząca 20x10-5 Pa.
11
Slide 12
Aby przybliżyć pomiar fizyczny do odczucia
subiektywnego wprowadzono miarę porównawczą.
Jest nią pojęcie jednakowego poziomu głośności
otrzymywanego z porównania poziomu ciśnienia akustycznego
danego dźwięku sinusoidalnego z poziomem ciśnienia akustycznego
dźwięku sinusoidalnego o częstotliwości 1000Hz.
12
Slide 13
Zbudowany
zestaw krzywych
jednakowego
poziomu
głośności
nazywany jest
zestawem
krzywych
izofonicznych
lub zestawem
izofon.
13
Slide 14
Zbudowany
zestaw krzywych
jednakowego
poziomu
głośności
nazywany jest
zestawem
krzywych
izofonicznych
lub zestawem
izofon.
(rysunek)
14
Slide 15
Wprowadzono jednostkę pomiarową nazwaną
fonem.
15
Slide 16
Wprowadzono jednostkę pomiarową nazwaną
fonem.
Poziom głośności wynosi n-fonów jeżeli przeciętny,
otologicznie zdrowy słuchacz oceni go jako jednakowo
głośny z tonem odniesienia o częstotliwości 1000 Hz,
którego poziom wynosi n-decybeli (oczywiście ponad poziom
odniesienia 20 mikropaskali).
16
Slide 17
Inaczej mówiąc; „poziom głośności dowolnego dźwięku
jest wyrażony w fonach, których liczba jest równa
poziomowi ciśnienia akustycznego w decybelach,
wytwarzanego w punkcie obserwacji przez falę akustyczną
bieżącą o częstotliwości 1000 Hz, wywołującą w ściśle
określonych warunkach wrażenie takiego samego poziomu
głośności jak dźwięk badany”[7].
17
Slide 18
Pierwszy zbiór krzywych izofonicznych
opublikowali Fletcher i Munson jeszcze w 1933 r.
(rysunek)
18
Slide 19
Pierwszy zbiór krzywych izofonicznych
opublikowali Fletcher i Munson jeszcze w 1933 r.
(rysunek)
19
Slide 20
Stosowali oni przy pomiarach metodę częstości trafnych ocen i
używali słuchawki wykalibrowane w wartościach odpowiadających
fali płaskiej w polu swobodnym i badali 9 osób.
20
Slide 21
Wprowadzone przez ISO zalecenie (ISO R. 226, 1961), w którym
jest podany zestaw krzywych izofonicznych oparty o wyniki badań
Robinsona i Dadsona, obowiązuje dla pola swobodnego.
(przykład dźwiękowy)
21
Slide 22
Zestaw krzywych
jednakowego poziomu
głośności dla pola
swobodnego może być
również stosowany dla
pola rozproszonego, ale
po wprowadzeniu
poprawek (patrz dolny
rysunek) określających
różnicę poziomów
natężeń dźwięku w polu
swobodnym i w polu
rozproszonym fali
płaskiej wywołującej
wrażenie takiego
samego poziomu
głośności (ISO R.454,
1965).
22
Slide 23
Przypominam, że został uzyskany w sytuacji gdy słuchacz
znajdował się w polu swobodnym fali płaskiej, źródło przed
słuchaczem, a ciśnienie dźwięku mierzono podczas nieobecności
słuchacza i słuchacze w liczbie 90, w wieku od 18 do 25 lat, mieli
otologicznie zdrowy słuch.
23
Slide 24
Zarówno
Fletcher i
Munson jak i
Robinson i
Dadson,
stosowali przy
pomiarach
metodę
częstości
trafnych ocen.
(rysunki)
24
Slide 25
Obydwa
zestawy dotyczą
pola
swobodnego.
Różnice między
izofonami
wynikają przede
wszystkim z
różnych
warunków
pomiarowych.
(rysunki)
25
Slide 26
F. i M. stosowali
wykalibrowane
słuchawki a R. i D.
wykonywali
pomiary w komorze
bezechowej dla
różnych źródeł
dźwięku.Inna też
była liczba
uczestników badań
(rysunki).
26
Slide 27
Zestaw krzywych, obejmujący cały zakres poziomów
słyszalnych, można podzielić na podzakresy odzwierciedlające
wpływ głośności dźwięków na ich percepcję.
27
Slide 28
Aby wynik pomiaru był zbliżony do odczucia
subiektywnego wprowadzono pojęcie
poziomu dźwięku.
Mierzona wartość ciśnienia akustycznego jest
wówczas odnoszona również do 2x10-5 Pa dla
1000 Hz, ale jednocześnie jest w funkcji
częstotliwości korygowana tak, jak to robi słuch.
28
Slide 29
W tym celu do przyrządu pomiarowego
wprowadza się korekcyjną krzywą tłumienia
odpowiadającą tłumieniu wprowadzanemu
przez narząd słuchu dla poszczególnych
częstotliwości słyszalnych.
29
Slide 30
W tym celu do przyrządu pomiarowego
wprowadza się korekcyjną krzywą tłumienia
odpowiadającą tłumieniu wprowadzanemu
przez narząd słuchu dla poszczególnych
częstotliwości słyszalnych.
Przyrząd który miałby odwzorować 120 krzywych
izofonicznych musiałby mieć wprowadzone 120
krzywych tłumienia, stad też aby uprościć konstrukcję
zastąpiono go przyrządem prostszym mającym tylko
trzy krzywe tłumienia; krzywą A, B i C.
30
Slide 31
Te trzy krzywe
tłumienia
pozwalają nam
określić trzy
poziomy dźwięku;
poziom
dźwięku A, B i
C.
31
Slide 32
• Poziom dźwięku A
mierzymy w decybelach
[dB] korzystając z krzywej
A - krzywej tłumienia
mającej przebieg odwrotny
do przebiegu izofony 40
(czasem 30 fonów).
32
Slide 33
• Poziom dźwięku A
mierzymy w decybelach
[dB] korzystając z krzywej
A - krzywej tłumienia
mającej przebieg odwrotny
do przebiegu izofony 40
(czasem 30 fonów).
• Poziom dźwięku B w [dB] korzystając z krzywej B mającej przebieg odwrotny
do izofony 70 fonów.
33
Slide 34
• Poziom dźwięku A
mierzymy w decybelach
[dB] korzystając z krzywej
A - krzywej tłumienia
mającej przebieg odwrotny
do przebiegu izofony 40
(czasem 30 fonów).
• Poziom dźwięku B w [dB] korzystając z krzywej B mającej przebieg odwrotny
do izofony 70 fonów.
• Poziom dźwięku C w [dB]- przebieg odwrotny do
izofony 100 fonów.
34
Slide 35
W tabeli
podane są
wartości
wyznaczające
krzywą ważenia
A w decybelach
dla
poszczególnych
pasm
oktawowych i
tercjowych wg
IEC 651, 1979.
35
Slide 36
W ten sposób mamy mierzone poziomy dźwięku A, B i
C dla których wartości poziomu dźwięku odnoszone do
wartości 2x10-5 Pa dla 1000 Hz i w funkcji częstotliwości
korygowane są odpowiednią krzywą tłumienia, tak jak
to robi słuch. Ale co to za krzywe D i N na wykresie? O tym za chwilę.
36
Slide 37
Okazało się , że w przypadku hałasu poziom
głośności nie jest najlepszą miarą wpływu działania
hałasu na człowieka, że dźwięki cichsze są czasem
bardziej uciążliwe niż głośne
(patrz głośność samolotów śmigłowych i odrzutowych).
37
Slide 38
Okazało się , że w przypadku hałasu poziom
głośności nie jest najlepszą miarą wpływu działania
hałasu na człowieka, że dźwięki cichsze są czasem
bardziej uciążliwe niż głośne
(patrz głośność samolotów śmigłowych i odrzutowych).
Aby temu zaradzić wprowadzono pojęcie
hałaśliwości hałasu i zestaw krzywych jednakowej
hałaśliwości.
38
Slide 39
Zestaw krzywych
jednakowej
hałaśliwości
otrzymany jest
przez porównanie
hałaśliwości pasma
szumu tercjowego
o dowolnej
częstotliwości
środkowej z
pasmem szumu o
fśr = 1000Hz i
takiej samej
hałaśliwości.
39
Slide 40
Jednostką
hałaśliwości
jest 1 noj a taką
hałaśliwość
wytwarza
tercjowe pasmo
szumu białego o
częstotliwości
środkowej
1000Hz i
poziomie 40dB.
Dźwięk (szum)
dwa razy bardziej
hałaśliwy ma
wartość 2 nojów
itd..
40
Slide 41
Porównanie izofony 90 fonów, z krzywą jednakowej hałaśliwości
40 nojów, obrazuje większą uciążliwość hałasów w okolicy pasma
3000-10000Hz niż wynikałoby z oceny ich poziomu głośności.
41
Slide 42
Stąd też wprowadzono do miernika poziomu dźwięku
dodatkową krzywą tłumienia D odpowiadającą odwrotnemu
przebiegowi krzywej jednakowej hałaśliwości 40 nojów.
42
Slide 43
Krzywa N daje przybliżoną wartość percypowanego poziomu
hałaśliwości (PNL). Odpowiadającą jej wartość otrzymuje się dodając 7
jednostek do wyniku pomiaru otrzymanego przy zastosowaniu krzywej
D.
43
Slide 44
Dokładną wartość percypowanego poziomu hałasu (lub
poziomu percypowanej hałaśliwości) można otrzymać po
obliczeniu całkowitej hałaśliwości z podanego wzoru
(oczywiście po wcześniejszym zmierzeniu hałaśliwości w
tercjowych pasmach zmierzonego widma hałasu).
Nc = nm + F S(ni – nm)
44
Slide 45
Dokładną wartość percypowanego poziomu hałasu (lub
poziomu percypowanej hałaśliwości) można otrzymać po
obliczeniu całkowitej hałaśliwości z podanego wzoru
(oczywiście po wcześniejszym zmierzeniu hałaśliwości w
tercjowych pasmach zmierzonego widma hałasu).
Nc = nm + F S(ni – nm)
gdzie
nm jest hałaśliwością najbardziej hałaśliwego pasma
tercjowego spośród wszystkich pasm ni i F = 0,15.
45
Slide 46
Mając całkowitą
hałaśliwość można
wyliczyć z wcześniej
podanego wzoru
wartość
percypowanego
poziomu hałasu lub
można ją znaleźć na
nomogramie (z prawej
strony wykresu rodziny
krzywych jednakowej
hałaśliwości).
46
Slide 47
Percypowany poziom hałasu
wynikający z obliczonej
hałaśliwości wynosi:
PNL = 40 + 33,3 log10Nc
47
Slide 48
Percypowany poziom hałasu
wynikający z obliczonej
hałaśliwości wynosi:
PNL = 40 + 33,3 log10Nc
w którym hałaśliwość wylicza się z podanego przed
chwilą wzoru;
Nc = nm + F S(ni – nm)
a nm jest największym otrzymanym wskaźnikiem spośród ni i F = 0,15
48
Slide 49
Wróćmy do problematyki
głośności.
49
Slide 50
Poziom dźwięku nie jest miarą addytywną ani
multiplikatywną i to stworzyło konieczność
wprowadzenia takiej skali głośności która by nie
miała tych niedogodności.
50
Slide 51
Poziom dźwięku nie jest miarą addytywną ani
multiplikatywną i to stworzyło konieczność
wprowadzenia takiej skali głośności która by nie
miała tych niedogodności.
Powstała więc skala oparta na metodzie frakcjonowania,
czyli dzielenia lub zwielokrotnienia odczucia głośności
zaproponowana przez Fletchera i Munsona .
51
Slide 52
Podwajanie wrażenia głośności uzyskiwano w
niej na podstawie hipotezy, że za miarę
głośności można przyjąć liczbę impulsów
dochodzących od uszu do centralnego układu
nerwowego i że liczba impulsów dochodzących
od jednego ucha jest dwukrotnie mniejsza, niż
od obojga uszu. Jeśli bowiem zachowując
odpowiednie warunki i nie zmieniając poziomu
ciśnienia akustycznego tonu wyłączyć jedno
ucho, to głośność spada o połowę
52
Slide 53
Eksperyment badawczy przebiegał w ten sposób,
że polecono ustawić głośność tonu słuchanego
jednym uchem na wartość tonu o tej samej
częstotliwości i zadanym poziomie ciśnienia
akustycznego słuchanym dwuusznie.
Jeśli teraz słuchać dwuusznie tego tonu
nastawionego oraz tonu, który poprzednio był
słuchany dwuusznie, to okazuje się, że ton
nastawiony jest głośniejszy niż ten, który jako
pierwszy był słuchany dwuusznie.
W przyjętej hipotezie uważa się głośność tonu
nastawionego za dwa razy większą niż głośność
tonu zadanego.
53
Slide 54
Ponieważ podwojenie głośności mogłoby być na przykład
zmniejszone przez wzajemne ograniczenie przewodnictwa
nerwowego od obojga uszu, więc w badaniach stosowano
nie tylko identyczne, ale również odmienne częstotliwości,
np. 1000 i 2000 Hz, a nawet krańcowo odległe, np. 125 1
2000 Hz.
W tych przypadkach jedno ucho otrzymywało ton o jednej,
a drugie o innej częstotliwości.
Rezultaty dla wszystkich trzech kombinacji
okazały się identyczne.
54
Slide 55
W wyniku wykonanych badań znaleziono następujące
prawidłowości:
• między progiem słyszalności a progiem
słyszenia bolesnego mieści się siedemnaście
podwojeń głośności,
55
Slide 56
W wyniku wykonanych badań znaleziono następujące
prawidłowości:
• między progiem słyszalności a progiem
słyszenia bolesnego mieści się siedemnaście
podwojeń głośności,
• częstotliwość tonu nie odgrywa roli w liczbie
podwojeń,
56
Slide 57
W wyniku wykonanych badań znaleziono następujące
prawidłowości:
• między progiem słyszalności a progiem
słyszenia bolesnego mieści się siedemnaście
podwojeń głośności,
• częstotliwość tonu nie odgrywa roli w liczbie
podwojeń,
a więc skala głośności jest taka sama dla
wszystkich częstotliwości.
57
Slide 58
Utworzona w ten sposób skala głośności przyjmuje,
że dźwięk 1000Hz o poziomie 40dB ma wartość
głośności jednego sona.
Wyniki badań
pokazane są na
rysunku:
58
Slide 59
Pomiary Robinsona i innych badaczy doprowadziły do wniosku,
że w zakresie od 40 do 120 fonów dźwięk jest odbierany jako
dwa razy głośniejszy, gdy jego poziom głośności jest o 10 fonów
większy.
59
Slide 60
To doprowadziło do wprowadzenia w 1959 roku przez ISO
(ISO R. 532, 1959) liniowej jednostki zwanej sonem zamiast
logarytmicznej skali fonów i pozwoliło określić przybliżoną
zależność głośności od poziomu głośności jako:
S = 2(P-40)/10
60
Slide 61
To doprowadziło do wprowadzenia w 1959 roku przez ISO
(ISO R. 532, 1959) liniowej jednostki zwanej sonem zamiast
logarytmicznej skali fonów i pozwoliło określić przybliżoną
zależność głośności od poziomu głośności jako:
S = 2(P-40)/10
lub
log10S = 0,03(P –40)
61
Slide 62
To doprowadziło do wprowadzenia w 1959 roku przez ISO
(ISO R. 532, 1959) liniowej jednostki zwanej sonem zamiast
logarytmicznej skali fonów i pozwoliło określić przybliżoną
zależność głośności od poziomu głośności jako:
S = 2(P-40)/10
lub
log10S = 0,03(P –40)
lub
log10S = 0,03P – 1,2
62
Slide 63
Dla tej skali głośności przyjęto, że poziom
głośności 40 fonów dźwięku prostego
o f = 1 kHz ma głośność wynoszącą 1 son.
Zależność tę przedstawiono na poniższym rysunku:
63
Slide 64
Znając wartość głośności w sonach, można wyznaczyć
poziom głośności w fonach z następującej zależności:
P = 40 + log10 S/log102
64
Slide 65
Znając wartość głośności w sonach, można wyznaczyć
poziom głośności w fonach z następującej zależności:
P = 40 + log10 S/log102
lub
P = 40 + log10S/0,03
65
Slide 66
Znając wartość głośności w sonach, można wyznaczyć
poziom głośności w fonach z następującej zależności:
P = 40 + log10 S/log102
lub
P = 40 + log10S/0,03
lub
P = 40 + 33,3 log10S
66
Slide 67
Fakt, że podwojenie
liczby sonów
prowadzi do
powiększenia o 10
liczby fonów daje
więc to, że
czterdzieści fonów
odpowiada 1 sonowi,
50 fonów 2 sonom
itd.., a 120 fonów
256 sonom.
67
Slide 68
Istnieje oczywiście możliwość tworzenia innych skal
głośności opartych o inne zasady wartościowania.
Spośród nich można wymienić dwie;
• skalę liniową opartą na tworzeniu
skoków głośności równych w odczuciu,
68
Slide 69
Istnieje oczywiście możliwość tworzenia innych skal
głośności opartych o inne zasady wartościowania.
Spośród nich można wymienić dwie;
• skalę liniową opartą na tworzeniu
skoków głośności równych w odczuciu
i
• skalę głośności opartą na podstawie
postrzegania różnic głośności dźwięku.
69
Slide 70
Liniowa skala głośności
Cały zakres słyszalnych
poziomów ciśnienia
akustycznego podzielono na
części , które byłyby równe
w odczuciu.
70
Slide 71
Podczas wykonywanych badań
podawano słuchaczowi dwa tony
A i B, a następnie ton C, w ten
sposób, aby odczuwalna zmiana
głośności między tonami B i C
była taka sama jak skok między
tonami A i B. Następnie ton C
można zmieniać tak, aby
obserwator mógł w sposób
zdecydowany ocenić czy skoki
intensywności są równe w
odczuciu. To postępowanie
powtarza się dalej.Przyjmuje się
poziom tonów B i C jako dane, a
dopasowuje się poziom tonu D
tak, aby z kolei zmiana głośności
pomiędzy tonami B i C i tonami C
i D znów była identyczna.
D
C
B
A
71
Slide 72
Postępując tak samo dalej, wyczerpano tymi
jednakowymi w odczuciu zmianami głośności cały zakres
słyszalnych poziomów ciśnienia akustycznego, przy czym
kwestia doboru jednostek jest już jedynie sprawa pewnej
konwencji. Prof. Kwiek przyjął jako jednostkę 1/120
całego przedziału i nazwał ją kalandykiem [3].
72
Slide 73
Cały przedział
ciśnień
słyszalnych
odpowiadał więc
120 kalandykom.
Zakres ten
rozciągał się od
progu
słyszalności do
poziomu
ciśnienia
akustycznego
leżącego o 13 dB
niżej od progu
słyszenia
bolesnego.
73
Slide 74
Podobną metodę zastosował Garner. Opierając się na dzieleniu
skoków głośności na części, oraz połowieniu otrzymanej
głośności i sukcesywnie głośności kolejno otrzymywanych,
otrzymał krzywą wartościowania głośności w zakresie od 0 do
100 dB.
74
Slide 75
Jednostką u Garnera jest l – jest to głośność tonu o
częstotliwości równej 1000Hz i poziomie ciśnienia akustycznego
40 dB.
75
Slide 76
Cienką linią na rysunku jest wrysowana przeciętna z pomiarów
Kwieka.
76
Slide 77
Jak widać, obie skale są bardzo zbliżone, różnią się jedynie
normalizacją.
77
Slide 78
Skala oparta na percepcji postrzegalnych różnic
głośności dźwięków
Można wyznaczyć najmniejszą zmianę poziomu ciśnienia
akustycznego pozwalającą na dostrzeżenie różnicy
głośności miedzy dwoma dźwiękami. Jest ona zależna od
poziomu ciśnienia akustycznego dźwięków i występuje w
stałej proporcji do tego poziomu co wyraża się przez
psychofizyczne prawo Webera i co można wyrazić
następującym wzorem
DL=kL
78
Slide 79
Progowo postrzegana różnica poziomu
ciśnienia akustycznego jest stała jeśli jest
wyrażona w decybelach. Dla dźwięków
szerokopasmowych wynosi ona od 0,5 do 1 dB
w zakresie poziomów ciśnień od 20 do 120 dB.
(przykład dźwiękowy)
79
Slide 80
Prawo Webera jest głównym uzasadnieniem
stosowania w pomiarach akustycznych
logarytmicznej skali decybeli.
80
Slide 81
Drugim uzasadnieniem jest olbrzymia rozpiętość
wartości ciśnień akustycznych percypowanych
przez człowieka.
81
Slide 82
Na rysunku mamy cały zakres
ciśnień słyszalnych wyrażony
jako poziomy ciśnień w dB.
Zademonstrujemy teraz
dźwiękowo różne skoki
ciśnienia wyrażone w dB.
Zaczniemy od skoków sześcio
decybelowych następnie trzy i
jedno decybelowe. Te ostatnie
mogą stanowić przykład
najmniejszych odczuwalnych
przyrostów głośności.
(przykład dźwiękowy – komentarz w
języka angielskim)
82
Slide 83
Tak więc prawo Webera i fakt, że percypowane
przez człowieka ciśnienia akustyczne mają
rozpiętość kilka rzędów, stanowią główne
uzasadnienie stosowania w pomiarach
akustycznych logarytmicznej skali decybeli.
83
Slide 84
Na koniec nieco o porównaniu głośności impulsu
tonu z głośnością tonu ciągłego o takiej samej
częstotliwości
Obraz impulsu
tonu w uchu jest
taki jak na rysunku.
Pojawia się
pewien czas
nabrzmiewania,
trwania i
wybrzmiewania
(wyciszania)
dźwięku.
(rysunek)
84
Slide 85
Należy więc
sądzić, że musi
upłynąć pewien
czas aby wrażenie
głośności impulsu
tonu było
równoważne
wrażeniu
głośności tonu
ciągłego. Jak
widać z rysunku
jest to czas około
200 ms [3].
85
Slide 86
Wybrzmiewanie impulsu tonu w uchu określa czas pogłosu
ucha a więc zaniku wrażenia słyszenia przy spadku poziomu
ciśnienia akustycznego tonu sinusoidalnego o 60 dB
i wg Steudla wynosi on 350 ms.
86
Slide 87
W oparciu o wartość czasu pogłosu ucha można
pokusić się o określenie stałej czasu ucha
rozumianej na zasadzie połówkowego zaniku
funkcji ekspotencjalnej e-t/t = ½.
87
Slide 88
W oparciu o wartość czasu pogłosu ucha można
pokusić się o określenie stałej czasu ucha
rozumianej na zasadzie połówkowego zaniku
funkcji ekspotencjalnej e-t/t = ½.
gdzie;
t – jest czasem spadku ciśnienia do połowy, tzn. o 6dB
- t/t = - ln 2 = - 0,69
t = 0,035 : 0,69 = 0,05 s
Tak więc stała czasu ucha związana z wybrzmiewaniem
dźwięku w uchu wynosi 50 ms.
88
Slide 89
Bibliografia
[1] Houtsma A.J.M.,Rossing T.D., Wagenaars W.M., Auditory
Demonstrations, IPO, Eindhoven 1987
[2] Jorasz U., Wykłady z psychoakustyki, Wydawnictwo Naukowe
UAM, Poznań 1998, ss.48 – 59.
[3] Kwiek M., Zagadnienia czułości słuchu, Prace III Otwartego
Seminarium z Akustyki, Poznań 1959, ss. 4 –75.
[4] Moore B.C.J.,Wprowadzenie do psychologii słyszenia,
Wydawnictwa Naukowe PWN Warszawa - Poznań 1999, ss. 66
– 77.
[5] Ozimek E., Dźwięk i jego percepcja, Wydawnictwo Naukowe
PWN, Warszawa - Poznań 2002, ss. 200 – 216.
[6] Renowski J., Akustyka psychofizjologiczna, Politechnika
Wrocławska, Wrocław 1974, ss. 40 – 56.
[7] Renowski j., Hałasy. Wskaźniki i kryteria oceny, Politechnika
Wrocławska, Wrocław 1988, ss. 17 – 36.
89