Lyd oplevelse. Lydopfattelse. Perception : Oversigt. Lydstyrke Tonehøjde Kritisk Bånd Rumopfattelse... MMT, 2003 Kristoffer Jensen

Transkript

1 Lydopfattelse MMT, 3 Kristoffer Jensen Lydstyrke Tonehøjde Kritisk Bånd Rumopfattelse... Lyd oplevelse Klangfarve Kommunikation Konsonans Rytme Lokalisering Perception : Oversigt [Hearing takes place] in the brain, rather than in the ear, [it] depends on skill, experience, learning, memory, and other variables, generally called central factors in perception Espinoza-Varas and Watson (989) Sensation and Perception Proctor, R. W., J. D. Proctor, Chapter 3: Sensation and Perception. In Handbook of Human Factors and Ergonomics, nd edition, G. Salvendy (editor), pp , 997 Billed Opfattelse 3: The dimensions of vision. In Lindsay P. H., D. A. Norman, An introduction to Psychology, nd ed. Academic Press. pp 87-9, 977 Lyd Opfattelse The dimensions of sound. In Lindsay P. H., D. A. Norman, An introduction to Psychology, nd ed. Academic Press. pp 49-88, 977 Virtuel Opfattelse Bullinger, H.-J., W. Bauer, M. Braun, Chapter 5: Virtual Environments. In Handbook of Human Factors and Ergonomics, nd edition, G. Salvendy (editor), pp , 997

2 Høre Perceptive og Fysiske variabler Perceptive Lydstyrke Tonehøjde Klangfarve Volume Densitet Konsonans Dissonans Støj Irritation Vigtigst Lydintensitet Frekvens (Hz) Kompleksitet Frekvens og Intensitet Harmonisk Struktur Intensitet Intensitet Fysiske variabler Næstvigtigst Frekvens Intensitet Sensorisk System - Øret Det ydre øre Pinnae (øreflip) - Hjælper til med lydlokalisering Ørekanal - Forstærker, resonerer ved 3 Hz Trommehinde - Afskærmer det ydre (luft) fra det indre (vætske) Mellemøret Impedanseanpasning (fra luft til vætske) Luft til vætske dæmpning er normalt ca 3 db, men det er kompenseret i mellemøret. Beskytter mod høje lyde og impulser. To knogler trækker sig sammen efter høje lyde, eller når man selv taler. Det indre øre (Cochlea) Stapes koblet til cochleas ovale vindue Cochlea fuld af vætske som vibrerer kanaler: Scala Vestibular (ind) og Scala Tympanic (ud) Imellem kanalerne ligger cochlear duct, hvor organ of Corti sidder fast, med indre og ydre hårceller. Hårcellerne er de egentlige høreceller, og de omsætter energien til elektrokemiske signaler, der via hørenerven føres centralt. Sofistikation Lydkomposition Lydkomposition Ren Tone Tone med en frekvenskomponent lyd( t) = a sin( π f t) Lyd Lydstyrke Tonehøjde Tid - db -4 db (db) Afhængig af intensitet og frekvens Konstant frekvens Proportionel med intensitet Konstant intensitet Svag lydstyrke i LF og HF Ligehøreniveau 44 Hz 66 Hz Lydstyrke (Hz) db Hz Fysisk-Perception Relation Ligehøreniveau Ikke lineær Ikke uafhængig Ikke konstant kurver (Fletcher-Munson) Høregrænse, smertegrænse Hz referencetone

3 Listening to music Du kan ikke høre alle komponenter af musik Hvis du ikke spiller med hensigtmæssig niveau vil musikken ikke lyde som ment Stærk lyd Loudness kompensering Forstærkning af LF og HF ved lav lydstyrke Skal ideelt vægte Rummets akustik Lydudrustning (højtalere) Hørelse... Svag lyd Med loudness komp. Amplitude Maskering Lydniveau af en lydkomponent afhængig af andre lydkomponenter Hvis lydene ligger tæt i tid og frekvens Den ene lyd kan maskere den anden Maskeringshældning (assymetrisk) Maskerer Maskeret Ikke Maskeret Maskering Maskeret Lydstyrkemåling Oplevelse af lydstyrke forskellig fra fysisk intensitet Sone (ISO standard) db intensitetsforøgelse<->lydstyrke fordobling Hz: 4 dbspl= sone 5 dbspl= sone Komplekse toner Sammenlignes med Hz ren tone med samme lydstyrke Apparater kan direkte måle Støjniveau,... Kritisk bånd

4 Øvelse Høretærskel, ligelydstyrkeniveau Tonehøjde Musikskalaen logaritmisk relateret til frekvens Oktav <-> fordobling af frekvens n Veltempereret : f = Traditionelt er musikskala konstrueret sådan at nogle få interval (oktav, kvint) lyder godt Transposition (flytning af grundtone) Ikke veltempereret (veldokumenteret problem) Tonehøjdeopfattelse (hmm) f Er en oktav lig med opfattet dobbelt frekvens? Psykoakustiske forsøg siger nej og foreslår Mel skala Mel skala Oktav Oplevelsen af interval forskelligt alt efter node og oktav Musikskala Melskala Frekvens Opfattet tonehøjde (mel)

5 Place teori Tonehøjde <-> Basilar Membran position Mel skala = afstand fra apex Antal neuroner per mel mel= neuroner Samme eller forskellig tone Ligehørbar forskel JND Lav frekvens: c:a 3 Hz Høj frekvens: c:a.3% Webers lov: I=k I Antal neuroner per JND JND= 5 neuroner Diskrimination Frekvens jnd (Hz) Fælles for mange sansesystemer Konstant antal neuroner JND skal for frekvens Konstant basilar membran afstand 3 4 Frekvens (Hz) Periodicitet (frekvens) teori Lydstyrke og grundtone Mange musiklyde har lav grundtone Spillet lavere vil flere lavfrekvente komponenter være under høregrænsen Laveste frekvens stiger med faldende lydstyrke Stiger grundtonen? Manglende fundamental Hz+ Hz Beats: Ikke tilstede i basilarmembran Vi hører den Første teori Øret har distortion i melleøret Anden teori Periodicitet i neuronpulser Hz Hz sum Eksempel: Støj op til 5 Hz Støj fra 5 Hz Tid (sek)

6 Argumenter mod periodicitets teori nerve giver mindre end 4 impulser/sekund Volley teori : Neuroner synkroniserer neuron < 4 impulser/sekund 4 neuroner< 6 impulser/sekund! Nervers kan ikke følge hurtige impulser! Diplacusis Alle hører tonehøjde (marginelt) forskelligt i hvert øre Duplicitets teori : Store problemer med begge teorier Place teori : Tonehøjde <-> Position i basilar membran Samme tonehøjde kan fås fra forsk. Områder i basilar membran Periodicitetsteori: Tonehøjde <-> neural impulsfrekvens Bølgeform kan forandres uden at tonehøjden ændres Duplicitetsteori Lav frekvens: Periodicitetsteori Høj frekvens: Place teori Stadig usikkerhed Global analyse Hele komplekse neurale position/impulsrate analyseres i auditory cortex Tonehøjde uden basilar membran Periodicitets teori Fisk Hårceller, ingen membran Giv stød ved vis frekvens < Hz Jnd (Hz) Hudfølelse Guldfisk hørelse Mennesklig hørelse Frekvens (Hz) Kritisk Bånd Lydstyrke summation Amplitude Hvis summeret indenfor kritisk område interagerer lydkomponenter Energi summation : 3db (%) Hvis summeret udenfor kritisk område er lydstyrkeopfattelse additiv Lydstyrke summation : db ( %) Kritisk Bånd Beats, Dissonans, Maskering, Lydstyrke kritisk bånd 5 jnd, 8 mel, 3 neuroner Hz+8, 3, 4 F L F H Frekvens Dissonans/Konsonans Lydopfattelse er ikkelinæer Frekvens Hz-> Kritisk Bånd (mel) Hz + ->3 Hz 88Hz + 88->4 Hz Amplitude Amplitude ->db -> Sone Dissonans

7 Klangfarve Klangfarve er den perceptuelle forskel mellem to toner med samme grundtone, lydstyrke og længde. Beskrives i Oprindelse (Klaver, fløjte, etc) Verbale attributter (lys, støvet, etc) Parametrisering (Brightness, attacktid, etc ) Mønstre og Organisation i Musik Rytme Eks 3/4 (stærkt betonet, relativt bet. Stærkt bet.) Ikke for korte toner (> msec), heller ikke for lange (< sec) Tempo (7- bpm) Cognitivprocess (Abstraktiv->Generativ) Melodi Der kan kun være en melodi (opmærksomhed) Se også Stream Segregation Erfaring, Forventning Grundtone kontur Oktavillusion Illusioner Høj tone kommer altid fra højre øre Shepard tone En tone der stiger uendeligt Tritonus paradoxe Er tritonus (halv oktave) et stigende eller faldende interval? Virtuel tonehøjde Rumopfattelse ører, verden Binaural hørsel bestemmer lokalisering af objekter Stereo giver bedre detaljeopfattelse Lokalisering Tid og intensitet af signal til hvert øre.8 msek max tidsforskel 3º (.3 msek) diskrimineres

8 Højniveau perception -Lydlokalisering Interaural Intensitet Difference (IID) Bedst i HF (>4 Hz) Interaural Time Difference (ITD) Bedst i LF (< Hz) Flertydig IID-ITD For-bag forvirring Reel verden : hovedbevægelse, Reflektioner Pinnae (øreflip) - Hjælper til med lydlokalisering + højtalere giver bedre reflektioner Lydkilde Lydopfattelse - Resumé Tonehøjde vs frekvens Mels og Hz Lydstyrke vs intensitet Sone og db Ligelydstyrke Loudness kompensering Maskering Diskrimination (JND) Tonehøjde Mels Musikskala Place og periodicitets teori Beats Manglende fundamental Duplicity teori Kritisk bånd Lokalisering Tid og intensitet