Portál:Percepce zvuku: Porovnání verzí

Aktuální verze z 21. 6. 2014, 00:15

zkoumá vztahy mezi fyzikálními jevy a jejich tělesnou odezvou

Obsah

1 Ucho
2 Akustické hledisko
- 2.1 Vnímání výšky
  - 2.1.1 Melová stupnice
  - 2.1.2 Barková a erbová stupnice
    - 2.1.2.1 Barky
    - 2.1.2.2 Erby

Ucho

(viz též Fyziologická fonetika)

Anatomie ucha

Vnější ucho

boltec

- možnost lokalizace zvuku

zevní zvukovod

- rezonance asi 3 000–5 000 Hz

- asi 2–3 cm dlouhý

bubínek

- blána, na niž dopadají vibrace

Střední ucho

kůstky kladívko + kovadlinka + třmínek
převod vibrací z řídkého prostředí vzduchu do hustého prostředí kapaliny
rezonanční frekvence 1 000 Hz – při ní kůstky nejlépe kmitají

Vnitřní ucho

kůstky středního ucha navazují na hlemýžď (kochleu) přes oválné okénko
každé místo bazilární membrány je schopné přenášet jen některé frekvence (na začátku nejvyšší zvuky, uprostřed nejnižší)
Cortiho ústrojí – z něj vedou řasinkovité buňky a jejich pohyb dráždí nervy
první spektrální filtr v cestě zvuku → excitační vzorce

Akustické hledisko

z hlediska akustiky můžeme sledovat vnímání výšky, hlasitosti a kvality
! neplést výšku a frekvenci – přesná veličina × objektivní vjem !

Vnímání výšky

závisí na základní frekvenci, ale vztah není lineární
i když základní frekvence chybí, slyšíme ji
při vnímání výšky hraje malou roli i amplituda – láme se to kolem 1 500 Hz – silnější hlubší tóny zní ještě hlubší, silnější vyšší tóny zní ještě vyšší

nejnižší slyšitelná frekvence je asi (16)-20 Hz
nejvyšší slyšitelná frekvence je asi 20 000 Hz
< 20 Hz = infrazvuk – lze vnímat taktilně (vibrace na pokožce)
> 20 000 Hz = ultrazvuk (protože kůstky nedokážou rychleji vibrovat) (netopýři slyší asi až 100 kHz)
presbyakuse – snižování horní hranice slyšitelnosti s rostoucím věkem

diference limen = nejmenší vnímatelný rozdíl

- liší se v závislosti na frekvenci

- nejefektivnější v nízkých frekvencích asi kolem 100 Hz (pak mocninově stoupá)

- počítá se jako x/200 → u větších čísel větší hodnoty

- Hz nejsou pro percepci tolik relevantní

- asi do 800 Hz vnímáme lineárně, nad 800 se začíná logaritmovat (větší rozdíl se vnímá jako menší) (graf se jakoby zplošťuje)

pro různé druhy Aakustické analýzy se hodí různé stupnice:

- pro analýzu intonace půltóny

- pro formanty např. mely (nejstarší), barky, erby (nejnovější)

Melová stupnice

vynalezena ve 30. letech 20. století
dvojice zvuků, které jsou od sebe vzdáleny stejný počet melů, vnímáme jako stejný interval (→ rozdíl třeba 100 melů je vždycky percepčně stejný)
stejně jako u diference limen se do 800 Hz vnímá lineárně, pak se logaritmuje
na rozdíl od oktávové stupnice (která zahrnuje i libozvučnost) využívá jen výšku

Barková a erbová stupnice

pojem "kritické pásmo slyšení" (CB – „critical bandwidth“)

- jak reaguje bazilární membrána na zvuky s podobnou frekvencí?

- nejblíže jsou rázy, pak nějaká ošklivá kombinace, od hranice pak relativně melodické (z jednoho vrcholku se stanou dva odlišné, a to je právě to kritické pásmo)

- průběh diference limen a kritického pásma je stejný (tvarem) – mocninově stoupá

- v rámci jednoho kritického pásma rozlišíme asi 20-30 diferencí limen

vzdálenost kritických pásem se udává právě v barcích / erbech

- frekvenčně může být jiná, ale percepčně je vždy stejná stejná

Barky

odfiltrovaný bílý šum vystředěný kolem tónu → postupně rozšiřovali pásmo toho šumu – šlo o to, najít, v jakém okamžiku už nebude tón slyšet nebo kdy se začne měnit jeho detekce = šířka kritického pásma (šum zaplní celý filtr kolem tónu → tón už není slyšet)
asi do 500 Hz pořád stejná šířka kritického pásma (asi 100 Hz), nad 500 Hz se zvyšuje (asi 20% f)

- některé osoby se zhoršeným sluchem mají kritické pásmo širší → hůře slyší jednotlivé tóny, slévá se to

převod: 200 melů = 2 barky, 1 000 melů = 10 barků
nevýhoda barků – rozlišení až od 500 Hz → rozlišení v nízkých frekvencích je špatné

Erby

signální tón, kus od něj na obě strany šum (mezi nimi „průslech“) → šum se postupně přibližuje tónu (průslech se zužuje)
v okamžiku, kdy je to moc blízko a začne to ovlivňovat jeho detekci = šířka kritického pásma (= opačný postup než u barků → odstraňuje problém s rázováním) → lepší rozlišení v nízkých frekvencích
ve středních frekvencích je šířka pásma asi 12% f

problém barků i erbů je, že jejich průběh byl nějak zjištěn a až pak se musela najít rovnice, která by tomu průběhu odpovídala → víc různých rovnic
pro zjednodušení se používá:

- bark = 1/3 oktávy

- erb = 1/6 oktávy

@@ Řádek 1: / Řádek 1: @@
-== Percepce zvuku ==
 * zkoumá vztahy mezi fyzikálními jevy a jejich tělesnou odezvou
-=== Ucho ===
+== Ucho ==
 (viz též Fyziologická fonetika)
-==== Vnější ucho ====
+[[File:HumanEar.jpg|thumb|Anatomie ucha]]
+=== Vnější ucho ===
 * '''boltec'''
-: možnost lokalizace zvuku
+: - možnost lokalizace zvuku
 * '''zevní zvukovod'''
-: rezonance asi 3 000–5 000 Hz
+: - rezonance asi 3 000–5 000 Hz
-: asi 2–3 cm dlouhý
+: - asi 2–3 cm dlouhý
 * '''bubínek'''
-: blána, na niž dopadají vibrace
+: - blána, na niž dopadají vibrace
-==== Střední ucho ====
+=== Střední ucho ===
 * kůstky '''kladívko + kovadlinka + třmínek'''
 * převod vibrací z řídkého prostředí vzduchu do hustého prostředí kapaliny
 * rezonanční frekvence 1 000 Hz – při ní kůstky nejlépe kmitají
-==== Vnitřní ucho ====
+=== Vnitřní ucho ===
 * kůstky středního ucha navazují na hlemýžď (kochleu) přes oválné okénko
 * každé místo '''bazilární membrány''' je schopné přenášet jen některé frekvence (na začátku nejvyšší zvuky, uprostřed nejnižší)
@@ Řádek 28: / Řádek 29: @@
-=== Akustické hledisko ===
+== Akustické hledisko ==
+* z hlediska akustiky můžeme sledovat vnímání '''výšky''', '''hlasitosti''' a '''kvality'''
+* ! neplést výšku a frekvenci  – přesná veličina × objektivní vjem !
+=== Vnímání výšky ===
+* závisí na základní frekvenci, ale vztah není lineární
+* i když základní frekvence chybí, slyšíme ji
+* při vnímání výšky hraje malou roli i amplituda – láme se to kolem 1 500 Hz – silnější hlubší tóny zní ještě hlubší, silnější vyšší tóny zní ještě vyšší
+* '''nejnižší slyšitelná frekvence''' je asi (16)-20 Hz
+* '''nejvyšší slyšitelná frekvence''' je asi 20 000 Hz
+* < 20 Hz = '''infrazvuk''' – lze vnímat taktilně (vibrace na pokožce)
+* > 20 000 Hz = '''ultrazvuk''' (protože kůstky nedokážou rychleji vibrovat) (netopýři slyší asi až 100 kHz)
+* '''presbyakuse''' – snižování horní hranice slyšitelnosti s rostoucím věkem
+* '''diference limen''' = nejmenší vnímatelný rozdíl
+: - liší se v závislosti na frekvenci
+: - nejefektivnější v nízkých frekvencích asi kolem 100 Hz (pak mocninově stoupá)
+: - počítá se jako '''x/200''' → u větších čísel větší hodnoty
+: - Hz nejsou pro percepci tolik relevantní
+: - asi do 800 Hz vnímáme lineárně, nad 800 se začíná logaritmovat (větší rozdíl se vnímá jako menší) (graf se jakoby zplošťuje)
+* pro různé druhy Aakustické analýzy se hodí různé stupnice:
+: - pro analýzu intonace '''půltóny'''
+: - pro formanty např. '''mely''' (nejstarší), '''barky''', '''erby''' (nejnovější)
+==== Melová stupnice ====
+* vynalezena ve 30. letech 20. století
+* dvojice zvuků, které jsou od sebe vzdáleny stejný počet melů, vnímáme jako stejný interval (→ rozdíl třeba 100 melů je vždycky percepčně stejný)
+* stejně jako u diference limen se do 800 Hz vnímá lineárně, pak se logaritmuje
+* na rozdíl od oktávové stupnice (která zahrnuje i libozvučnost) využívá jen výšku
+==== Barková a erbová stupnice ====
+* pojem "'''kritické pásmo slyšení'''" (CB – „critical bandwidth“)
+: - jak reaguje bazilární membrána na zvuky s podobnou frekvencí?
+: - nejblíže jsou rázy, pak nějaká ošklivá kombinace, od hranice pak relativně melodické (z jednoho vrcholku se stanou dva odlišné, a to je právě to kritické pásmo)
+: - průběh diference limen a kritického pásma je stejný (tvarem) – mocninově stoupá
+: - v rámci jednoho kritického pásma rozlišíme asi '''20-30 diferencí limen'''
+* vzdálenost kritických pásem se udává právě v barcích / erbech
+: - frekvenčně může být jiná, ale percepčně je vždy stejná stejná
+===== Barky =====
+* odfiltrovaný bílý šum vystředěný kolem tónu → postupně rozšiřovali pásmo toho šumu – šlo o to, najít, v jakém okamžiku už nebude tón slyšet nebo kdy se začne měnit jeho detekce = '''šířka kritického pásma''' (šum zaplní celý filtr kolem tónu → tón už není slyšet)
+* asi do 500 Hz pořád stejná šířka kritického pásma (asi 100 Hz), nad 500 Hz se zvyšuje ('''asi 20% f''')
+: - některé osoby se zhoršeným sluchem mají kritické pásmo širší → hůře slyší jednotlivé tóny, slévá se to
+* ''převod:'' 200 melů = 2 barky, 1 000 melů = 10 barků
+* '''nevýhoda barků''' – rozlišení až od 500 Hz → rozlišení v nízkých frekvencích je špatné
+===== Erby =====
+* signální tón, kus od něj na obě strany šum (mezi nimi „průslech“) → šum se postupně přibližuje tónu (průslech se zužuje)
+* v okamžiku, kdy je to moc blízko a začne to ovlivňovat jeho detekci = '''šířka kritického pásma''' (= opačný postup než u barků → odstraňuje problém s rázováním) → lepší rozlišení v nízkých frekvencích
+* ve středních frekvencích je šířka pásma '''asi 12% f'''
+* problém barků i erbů je, že jejich průběh byl nějak zjištěn a až pak se musela najít rovnice, která by tomu průběhu odpovídala → víc různých rovnic
+* pro zjednodušení se používá:
+: - '''bark = 1/3 oktávy'''
+: - '''erb = 1/6 oktávy'''