Ce auzim și din ce este compus organul auditiv: https://en.wikipedia.org/wiki/Auditory_system
Localizarea sunetului se referă la capacitatea ascultătorului de a identifica locația sau originea unui sunet detectat în direcție și distanță. Se poate referi, de asemenea, la metodele din ingineria acustică pentru a simula plasarea unui tac auditiv într-un spațiu virtual 3D (a se vedea înregistrarea binaurală).
Mecanismele de localizare a sunetului sistemului auditiv uman au fost studiate pe larg. Sistemul auditiv uman folosește mai multe indicii pentru localizarea sursei de sunet, inclusiv diferențele de timp și nivel între ambele urechi, informații spectrale, analiza temporală, analiza corelației și potrivirea tiparului.
Aceste indicii sunt folosite și de animale, dar pot exista diferențe de utilizare și există și indicii de localizare care sunt absente în sistemul auditiv uman, cum ar fi efectele mișcărilor urechii.
Pentru a determina direcția de intrare laterală (stânga, față, dreapta), sistemul auditiv analizează următoarele informații despre semnalul urechii:
Diferențe de timp interaurale
Sunetul din partea dreaptă ajunge la urechea dreaptă mai devreme decât urechea stângă. Sistemul auditiv evaluează diferențele de timp interaurale de la
Întârzieri de fază la frecvențe joase
întârzieri de grup la frecvențe înalte
Diferențe de nivel interaural
Sunetul din partea dreaptă are un nivel mai ridicat la urechea dreaptă decât la urechea stângă, deoarece capul ascunde urechea stângă. Aceste diferențe de nivel sunt foarte dependente de frecvență și cresc odată cu creșterea frecvenței.
Pentru frecvențe sub 800 Hz, sunt evaluate în principal diferențele de timp interaurale (întârzieri de fază), pentru frecvențe peste 1600 Hz sunt evaluate în principal diferențele de nivel interaural. Între 800 Hz și 1600 Hz există o zonă de tranziție, în care ambele mecanisme joacă un rol.
Evaluare pentru frecvențe joase
Pentru frecvențe sub 800 Hz, dimensiunile capului (distanța urechii 21,5 cm, corespunzătoare unei întârzieri interaurale de 625 µs), sunt mai mici decât jumătatea lungimii de undă a undelor sonore. Deci, sistemul auditiv poate determina întârzieri de fază între ambele urechi foarte precis. Diferența de nivel interaurală este foarte mică în acest interval de frecvență, astfel încât o evaluare precisă a direcției de intrare este aproape imposibilă pe baza diferențelor de nivel. Deoarece frecvența scade sub 80 Hz devine dificil sau imposibil să se utilizeze fie diferența de timp, fie diferența de nivel pentru a determina sursa laterală a unui sunet, deoarece diferența de fază dintre urechi devine prea mică pentru o evaluare direcțională (adică diferența de fază este suficient de mare încât valul întârziat detectat în urechea de offside coincide cu următoarea undă care este simțită de urechea mai apropiată).
Evaluare pentru frecvențe înalte
Pentru frecvențe peste 1600 Hz, dimensiunile capului sunt mai mari decât lungimea undelor sonore. O determinare fără echivoc a direcției de intrare bazată pe faze interaurale nu este posibilă la aceste frecvențe. Cu toate acestea, diferențele de nivel interaural devin mai mari, iar aceste diferențe de nivel sunt evaluate de sistemul auditiv. De asemenea, întârzierile de grup între urechi pot fi evaluate; acest lucru este mai pronunțat la frecvențe mai mari. Aceasta înseamnă, dacă există un debut sonor, întârzierea acestui debut între ambele urechi poate fi utilizată pentru a determina direcția de intrare a sursei sonore corespunzătoare. Acest mecanism devine deosebit de important în mediul reverberant. După un debut al sunetului există un interval scurt de timp, în care sunetul direct ajunge la urechi, dar nu și sunetul reflectat. Sistemul auditiv folosește acest interval scurt de timp pentru evaluarea direcției sursei de sunet și păstrează această direcție detectată atâta timp cât reflexiile și reverberația împiedică o estimare directă neechivocă.
Mecanismele descrise mai sus nu pot fi utilizate pentru a face diferența între o sursă de sunet înaintea auditorului sau în spatele auditorului; prin urmare, indicii suplimentare trebuie evaluate.
Localizare sunet în planul median (față, deasupra, spate, dedesubt)
Urechea exterioară umană, adică structurile pinnei și ale canalului auditiv extern, formează filtre selective pentru direcție. În funcție de direcția de intrare a sunetului în planul median, devin active diferite rezonanțe ale filtrului. Aceste rezonanțe implantează modele specifice direcției în răspunsurile de frecvență ale urechilor, care pot fi evaluate de sistemul auditiv (benzi direcționale). Împreună cu alte reflexii selective de direcție la cap, umeri și trunchi, ele formează funcțiile de transfer al urechii externe.
Aceste tipare în răspunsurile de frecvență ale urechii sunt extrem de individuale, în funcție de forma și dimensiunea urechii externe. Dacă sunetul este prezentat prin căști și a fost înregistrat printr-un alt cap cu suprafețe urechii exterioare de diferite forme, modelele direcționale diferă de cele ale ascultătorului și vor apărea probleme atunci când se încearcă evaluarea direcțiilor în planul median cu aceste urechi străine. În consecință, permutările față - spate sau localizarea în interiorul capului pot apărea atunci când ascultați înregistrări de cap fictive sau denumite în alt mod înregistrări binaurale.
Distanța sursei de sunet
Sistemul auditiv uman are doar posibilități limitate de a determina distanța unei surse sonore. În intervalul de prim-plan există câteva indicații pentru determinarea distanței, cum ar fi diferențele extreme de nivel (de exemplu, atunci când șoptiți într-o singură ureche) sau rezonanțele pinna specifice în intervalul de prim-plan.
Sistemul auditiv folosește aceste indicii pentru a estima distanța până la o sursă de sunet:
Spectru sonor: Frecvențele înalte sunt mai rapid amortizate de aer decât frecvențele joase. Prin urmare, o sursă de sunet îndepărtată sună mai înăbușită decât una apropiată, deoarece frecvențele înalte sunt atenuate. Pentru sunetul cu un spectru cunoscut (de exemplu, vorbirea), distanța poate fi estimată aproximativ cu ajutorul sunetului perceput.
Nivel de sunet: sursele de sunet la distanță au o intensitate mai mică decât cele apropiate. Acest aspect poate fi evaluat în special pentru surse de sunet bine cunoscute (de exemplu, difuzoare cunoscute).
Mișcare: Similar sistemului vizual există și fenomenul de paralaxă a mișcării în percepția acustică. Pentru un ascultător în mișcare, sursele de sunet din apropiere trec mai repede decât sursele de sunet îndepărtate.
Reflecții: în camerele închise, două tipuri de sunet ajung la un ascultător: sunetul direct ajunge la urechile ascultătorului fără a fi reflectat la un perete. Sunetul reflectat a fost reflectat cel puțin o dată pe un perete înainte de a ajunge la ascultător. Raportul dintre sunetul direct și sunetul reflectat poate oferi o indicație despre distanța sursei de sunet.
Procesare semnal
Prelucrarea sunetului sistemului auditiv uman se efectuează în așa-numitele benzi critice. Gama de audieri este segmentată în 24 de benzi critice, fiecare cu o lățime de 1 Coajă sau 100 Mel. Pentru o analiză direcțională, semnalele din interiorul benzii critice sunt analizate împreună.
Sistemul auditiv poate extrage sunetul unei surse de sunet dorite din zgomotul interferent. Deci, sistemul auditiv se poate concentra pe un singur difuzor dacă vorbesc și alți difuzori (efectul cocktail party). Cu ajutorul efectului cocktailului, sunetul din direcțiile interferente este perceput atenuat în comparație cu sunetul din direcția dorită. Sistemul auditiv poate crește raportul semnal-zgomot cu până la 15 dB, ceea ce înseamnă că sunetul care interferează este perceput a fi atenuat la jumătate (sau mai puțin) din volumul său real.
Localizare în camere închise
În camerele închise nu numai sunetul direct de la o sursă de sunet ajunge la urechile ascultătorului, ci și sunetul care a fost reflectat la pereți. Sistemul auditiv analizează numai sunetul direct [este necesară citarea], care ajunge mai întâi, pentru localizarea sunetului, dar nu și sunetul reflectat, care ajunge mai târziu (legea primului front de undă). Deci, localizarea sunetului rămâne posibilă chiar și într-un mediu ecologic. Această anulare a ecoului are loc în nucleul dorsal al Lemniscului lateral (DNLL).
Pentru a determina perioadele de timp, unde predomină sunetul direct și care pot fi utilizate pentru evaluarea direcțională, sistemul auditiv analizează modificările de intensitate în diferite benzi critice și, de asemenea, stabilitatea direcției percepute. Dacă există un atac puternic al sunetului în mai multe benzi critice și dacă direcția percepută este stabilă, acest atac este, probabil, cauzat de sunetul direct al unei surse de sunet, care intră nou sau care își schimbă caracteristicile semnalului. Această perioadă scurtă de timp este utilizată de sistemul auditiv pentru analiza direcțională și a sonorității acestui sunet. Când reflexiile ajung puțin mai târziu, ele nu sporesc intensitatea în interiorul benzilor critice într-un mod atât de puternic, dar indicii direcționali devin instabili, deoarece există un amestec de sunet cu mai multe direcții de reflexie. Ca rezultat, nicio nouă analiză direcțională nu este declanșată de sistemul auditiv.
Diferențe de timp interaurale:
sunetul din partea dreaptă ajunge mai degrabă la urechea dreaptă decât la urechea stângă. Sistemul auditiv evaluează diferențele de timp interaurale de la:
Întârziere de fază la frecvențe joase
întârziere de grup la frecvențe înalte
Diferențe de nivel interaural:
sunetul din partea dreaptă are un nivel mai ridicat în urechea dreaptă decât în urechea stângă, deoarece https://en.wikipedia.org/wiki/Head_shadow în urechea stângă. Aceste diferențe de nivel sunt foarte dependente de frecvență și cresc odată cu creșterea frecvenței.
Pentru frecvențe sub 800 Hz, în special sunt evaluate diferențele de timp interaurale (întârziere de fază), pentru frecvențe peste 1600 Hz sunt evaluate în principal diferențele de nivel interaural. Între 800 Hz și 1600 Hz este o zonă de tranziție, în care ambele mecanisme joacă un rol.