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Psychoacoustics

Psychoacoustics es el estudio del ser humano subjetivo opinión de sonidos. Puede ser descrito alternativomente como el estudio del psicologico correlativos de los parámetros físicos de acústica.

Contenido

Fondo

La audiencia no es un fenómeno puramente mecánico de la propagación de la onda, sino es también un acontecimiento sensorial y perceptivo. Cuando una persona oye algo, ese algo llega oído como onda acústica mecánica que viaja a través del aire, pero dentro del oído se transforma en de los nervios potenciales de acción. Estos pulsos del nervio entonces viajan al cerebro donde se perciben. Por lo tanto, en muchos problemas adentro acústica, por ejemplo para proceso audio, es ventajoso considerar no apenas los mecánicos del ambiente, pero también el hecho de que el oído y el cerebro están implicados en la experiencia que escucha de una persona.

El oído por ejemplo, las tomas una descomposición espectral del sonido como parte del proceso de dar vuelta sano en estímulo de los nervios, así que ciertos efectos del dominio de tiempo es inaudible. MP3 la compresión hace uso este hecho. Además el oído tiene una reacción dinámica logarítmica. Redes de teléfono haga uso este hecho logarítmico comprimiendo muestras de los datos antes de la transmisión, y después exponencial ampliándolas para el aparato de lectura. Otro efecto secundario de la respuesta logarítmica no linear del oído es ése suena que aparecen en el tímpano en notas fantasmas del golpe del producto espectral cercano de la proximidad. Éste es el mismo principio que es utilizado para abajo la conversión de las frecuencias portadoras en los extremos delanteros de radio por un amplificador no linear. Tales efectos fisiológicos debido a la anatomía del oído correctamente se llaman los efectos fisiología-acústicos, aunque pueblan comúnmente el terrón ellos adentro con efectos psycho-acústicos.

Hay efectos psycho-acústicos verdaderos introducidos por el cerebro. Por ejemplo, cuando una persona escucha crackly y los expedientes silbar-llenados aguja-en-vinilo, él o ella pronto para el notar del ruido de fondo, y goza de la música. Una persona que hace esto habitual aparece olvidarse sobre el ruido en conjunto, y puede no poder decirle después de escuchar si había presente del ruido. Se llama este efecto el enmascarar psycho-acústico. La capacidad del cerebro de realizar tal enmascarar ha sido importante para la adopción de un número de tecnologías; sin embargo en esta edad del aparato de lectura el señalar digital y de la alta fidelidad el efecto se utiliza típicamente para ocultar pérdidas en la compresión más bien que para cubrirlas encima de análogo ruido blanco. Como otro ejemplo de un efecto psycho-acústico, el cerebro aparece utilizar un proceso correlativo para el reconocimiento de patrón; como se hace en los circuitos electrónicos que buscan patrones de la señal. Cuando el umbral para la aceptación de un fósforo correlativo es muy bajo una persona puede percibir el oír buscado después de que patrón en ruido puro o entre los sonidos que son algo indicativos, pues el cerebro completa el resto del patrón. Esto es un efecto fantasma psycho-acústico. Por ejemplo cuando un operador de radio está filtrando para oír un débil Código Morse señale en un fondo ruidoso, él o ella percibe a menudo oír que la echada de puntos minúsculos y las rociadas aun cuando ella no están presentes. En general los efectos fantasmas psycho-acústicos desempeñan un papel importante en cualquier ambiente donde la gente ha aumentado opiniones, por ejemplo cuando el peligro se puede percibir para estar cerca. (Hay un efecto visual análogo experimentado por el reloj de la situación de la gente en lugares muy oscuros.[la citación necesitó]) El efecto fantasma psycho-acústico es conceptual distinto de alucinación, donde el automóvil del cerebro genera opiniones[la citación necesitó]. También, el efecto fantasma psycho-acústico es distinto del efecto fantasma fisiología-acústico. Es la valoración del límite de alarma que enmascara.

Límites de la opinión

El oído humano puede oír nominal sonidos en la gama 20 Hertzio a 20.000 hertzios (20 kilociclos). Este límite superior tiende para disminuir con la edad, la mayoría de los adultos que no pueden oír sobre 16 kilociclos. El oído sí mismo no responde a las frecuencias debajo de 20 hertzios, pero éstos se pueden percibir vía el sentido del tacto del cuerpo. (Una cierta investigación reciente ha demostrado a efecto hipersónico cuál es que aunque los sonidos sobre 20 kilociclos no pueden ser oídos consciente, pueden tener un efecto en el oyente (véase las referencias).[la citación necesitó])

La resolución de la frecuencia del oído es, en la gama media, cerca de 2 hertzios. Es decir, los cambios en echada más en gran parte de 2 hertzios pueden ser percibidos. Sin embargo, incluso diferencias más pequeñas de la echada se pueden percibir con otros medios. Por ejemplo, la interferencia de dos echadas se puede oír a menudo como echada (baja) de la diferencia de la frecuencia de a. Este efecto de fase la variación sobre el sonido resultante se conoce como 'golpeo'.

Sin embargo, el efecto de la frecuencia en el oído humano tiene una base logarítmica. Es decir la echada percibida de un sonido se relaciona con la frecuencia como función exponencial. La escala musical de 12 tonos es un ejemplo de esto; desarrolló debido a la manera que se perciben los tonos. Cuando la frecuencia fundamental de una nota o de un tono se multiplica cerca aproximadamente (este factor es verdad en el promedio, pero varía levemente dependiendo de templar), el resultado es la frecuencia del semitone más alto siguiente. Yendo 12 notas más arriba - octava - está igual que multiplicando la frecuencia cerca , que es igual que doblando la frecuencia.

El impacto de esto es que semitone la escala usada en la notación musical occidental es una no escala linear de la frecuencia sino logarítmica. Otras escalas se han derivado directamente de experimentos en la opinión humana de la audiencia, tal como Escala de los Mel y Escala de la corteza (éstos se utilizan en estudiar la opinión, pero no generalmente en la composición musical), y éstos sea aproximadamente logarítmico en frecuencia también.

La gama de la “intensidad” de sonidos audibles es enorme. Nuestros tímpanos son sensibles solamente a la variación de presión sana. El límite más bajo de la audibilidad se define a 0 DB, solamente el límite superior no está como bien definido. El límite superior es más una cuestión del límite donde el oído será dañado físicamente o con el potencial a la causa a inhabilidad de audiencia. Este límite también depende del tiempo expuesto al sonido. El oído puede ser expuesto a los períodos cortos superior a DB 120 sin daño permanente - no obstante con malestar y doler posiblemente; pero la exposición a largo plazo a los niveles de sonido sobre DB 80 puede causar pérdida de oído permanente.

Una exploración más rigurosa de los límites más bajos de la audibilidad se determina que el umbral mínimo en el cual un sonido puede ser oído es dependiente de la frecuencia. Midiendo esta intensidad mínima para los tonos de prueba de varias frecuencias, un dependiente de la frecuencia Umbral absoluto de la audiencia La curva (ATH) puede ser derivada. Típicamente, el oído demuestra un pico de la sensibilidad (es decir, su ATH más bajo) entre 1 kilociclo y 5 kilociclos, aunque el umbral cambia con edad, con oídos más viejos demostrando sensibilidad disminuida sobre 2 kilociclos.

El ATH es el más bajo de contornos de la igual-intensidad. los contornos de la Igual-intensidad indican el nivel de presión sana (DB), sobre la gama de las frecuencias audibles, que se perciben como estando de intensidad igual. los contornos de la Igual-intensidad primero fueron medidos por Fletcher y Munson en Laboratorios de Bell en 1933 usando los tonos puros reproducidos vía los auriculares, y los datos que recogieron se llaman las curvas de Fletcher-Munson. Porque la intensidad subjetiva era difícil de medir, las curvas de Fletcher-Munson fueron hechas un promedio sobre muchos temas.

Robinson y Dadson refinaron el proceso adentro 1956 obtener un nuevo sistema de las curvas de la igual-intensidad para una fuente sana frontal midió en compartimiento anechoic. Las curvas de Robinson-Dadson fueron estandardizadas como ISO 226 adentro 1986. En 2003, la ISO 226 fue revisada como contorno de la igual-intensidad usando datos recogió a partir de 12 estudios internacionales.

Efectos que enmascaran

Artículo principal: El enmascarar auditivo

En algunas situaciones un sonido de otra manera claramente audible se puede enmascarar por otro sonido. Por ejemplo, la conversación en una parada de autobús puede ser totalmente imposible si un autobús ruidoso está conduciendo más allá. Se llama este fenómeno el enmascarar. Se enmascara un sonido más débil si se hace inaudible en presencia de un sonido más ruidoso. El fenómeno que enmascara ocurre porque cualquier sonido ruidoso torcerá el umbral absoluto de la audiencia, haciendo sonidos más reservados, si no perceptibles inaudibles.

Si ocurren dos sonidos simultáneamente y uno es enmascarado por el otro, se refiere esto como el enmascarar simultáneo. El enmascarar simultáneo también se llama a veces el enmascarar de la frecuencia. La tonalidad de un sonido determina parcialmente su capacidad de enmascarar otros sonidos. A sinusoidal el masker, por ejemplo, requiere una intensidad más alta enmascarar a ruido-como maskee que ruidoso ruido-como el masker hace para enmascarar un sinusoid. Los modelos de la computadora que calculan enmascarar causado por los sonidos deben por lo tanto clasificar sus picos espectrales individuales según su tonalidad.

Semejantemente, un sonido débil emitido pronto después del extremo de un sonido más ruidoso es enmascarado por el sonido más ruidoso. Incluso un sonido débil justo antes un sonido más ruidoso se puede enmascarar por el sonido más ruidoso. Estos dos efectos se llaman delanteros y al revés el enmascarar temporal, respectivamente.

Fundamentales “fantasmas”

Artículo principal: Fundamental que falta

Bajo echadas la poder se oiga a veces cuando no hay fuente o componente evidente de esa frecuencia. Esta opinión es debido al cerebro que interpreta los patrones de la repetición determinados por las diferencias de los armónicos audibles que están presentes.[1]

Psychoacoustics en software

modelo psychoacoustic preve alta calidad compresión de la señal del lossy describiendo qué partes de una audioseñal digital dada pueden ser quitadas (o ser comprimidas agresivamente) con seguridad que es, sin pérdidas significativas en (consciente) la calidad percibida del sonido.

Puede explicar cómo una palmada aguda de las manos pudo parecerse doloroso ruidosa en una biblioteca reservada, pero es apenas sensible después de que un coche petardee en una calle ocupada, urbana. Esto proporciona la gran ventaja al cociente total de la compresión, y el análisis psychoacoustic conduce rutinariamente a los archivos comprimidos de la música que son 1/10 a 1/12 del tamaño de los amos originales de la alta calidad con pérdida perceptible muy pequeña en calidad. Tal compresión es una característica de casi todos los formatos audio modernos de la compresión. Algunos de estos formatos incluyen MP3, Ogg Vorbis, WMA, MPEG-1 capa II (utilizado para difusión digital del audio en varios países) y ATRAC, la compresión usada adentro MiniDisc y walkman.

El Psychoacoustics se basa pesadamente encendido anatomía humana, especialmente las limitaciones del oído en percibir el sonido según lo contorneado previamente. Resumir, estas limitaciones son:

Dado que el oído no estará en la capacidad perceptive máxima al ocuparse de estas limitaciones, un algoritmo de la compresión puede asignar una prioridad más baja a los sonidos fuera de la gama de la audiencia humana. Cuidadosamente cambiando de puesto pedacitos lejos de los componentes poco importantes y hacia los importantes, el algoritmo se asegura de que los sonidos que un oyente es más probable percibir están del más de alta calidad.

Psychoacoustics y música

El Psychoacoustics incluye los asuntos y los estudios a los cuales sea relevante psicología de la música. Teóricos por ejemplo Benjamin Boretz considere algunos de los resultados del psychoacoustics ser significativos solamente en un contexto musical.

Psychoacoustics aplicado

El Psychoacoustics se aplica actualmente dentro de muchos campos del desarrollo del software, donde los reveladores traz patrones matemáticos probados y experimentales; en el diseño (alto extremo) de los sistemas audio para la reproducción exacta de la música en teatros y hogares; así como los sistemas de defensa donde los científicos han experimentado con éxito limitado en crear las armas acústicas nuevas, que emiten las frecuencias que pueden deteriorar, dañar, o matanza (véase [1]). También se aplica hoy dentro de la música, donde los músicos y los artistas continúan creando nuevas experiencias auditivas enmascarando frecuencias indeseadas de instrumentos, haciendo otras frecuencias ser realzado. Otro uso está en el diseño de los altavoces pequeños o de baja calidad, de los cuales utilice el fenómeno fundamentales que falta para dar el efecto de las notas bajas de baja frecuencia que el sistema, debido a las limitaciones de la frecuencia, no puede reproducir realmente (véase las referencias).

Vea también

Referencias

Notas al pie de la página

  1. ^ Colin Yallop y Janet Fletcher (2007). Una introducción a la fonética y a la fonología. El publicar de Blackwell. ISBN 1405130830. 

Notaciones

Acoplamientos externos

v • d • e
Compresión de datos métodos
Métodos de la compresión de Lossless
Huffman · Huffman adaptante · Aritmética (Shannon-Fano · Gama) · Golomb · Exp-Golomb · Universal (Elias · Fibonacci) · Binario asimétrico
RLE · LZ77/78 · LZW · LZWL · LZO · DESINFLE · LZMA · LZX · LZJB
Otros
CTW · BWT · PPM · DMC
Métodos audio de la compresión
Otros
Métodos de la compresión de la imagen
Términos
Métodos
RLE · Fractal · Cabrilla · SPIHT · DCT · KLT
Otros
Compresión video
Términos
Otros
Vea Formatos y estándares de la compresión para los formatos y Puestas en práctica del software de la compresión para los codecs
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