Как зависит частотная разрешающая способность слуха от амплитуды и частоты?

Частотная разрешающая способность может быть также оценена по минимальным изменениям частоты,

замечаемым слухом при частотной модуляции. Область повышенной чувствительности наблюдается при

частотах модуляции около 4%.

Пороги слышимости колебаний высоты тона зависят от частоты и интенсивности сигнала. В области частот до 1000 Гц при общем уровне звука 80 дБ f примерно составляет 3 Гц (в некоторых работах получены результаты до 1 Гц). Затем пороги начинают расти на 4000 Гц примерно до 10 Гц, выше определение различий по высоте резко меньшается. Следует отметить, что слух замечает различие по высоте двух тонов при 3 Гц, но при этом при разнице частот до 15 Гц в суммарном звуке отчетливо слышны биения.

Как уже было отмечено в первой статье этого цикла (см. 6/1999), всего слуховая система различает 620 градаций высоты тона (140 градаций в диапазоне до 500 Гц и 480 градаций в диапазоне от500 Гц до 16 кГц), что открывает большие возможности для развития микротоновой и спектральной музыки.

 

Что такое разрешающая способность слуха по времени?

Способность слуховой системы различать тонкие временные различия в структуре сигнала

является разрешающая способность слуха по времени.

Общее правило, чем короче сигналы, тем меньшее различие по времени между ними слух может заметить.

 

Что такое субъективные гармоники?

Нелинейность слуха проявляется, прежде всего, в появлении "субъективных" или "слуховых" гармоник. При

воздействии на барабанную перепонку достаточно громкого синусоидального звука с частотой f0 в процессе

его обработки в слуховом аппарате возникают гармоники этого звука с частотами 2f0, 3f0 и т.д. Например,

если подать первичный тон с частотой 500 Гц, то можно услышать звуки с частотами1000 Гц, 1500 Гц и т. д.

Поскольку при объективных измерениях подводимого сигнала можно точно установить, что в спектре

первичного воздействующего тона этих гармоник нет, они и получили название "субъективных" гармоник.

Наличие субъективных гармоник и их количественная оценка может быть выполнена с помощью

прослушивания биений. Это явление возникает, если на систему подать два близких по частоте тоне,

например 1000 Гц и 1010 Гц; тогда вместо двух тонов будет отчетливо слышен один тон со средней частотой

1005 Гц, модулированный по амплитуде разностной частотой 10 Гц. Если разницу между двумя тонами

увеличивать, то при разности частот выше 15 Гц биения исчезают; сначала начинают прослушиваться два

тона с большой шероховатостью (как если бы звучали одновременно два ненастроенных музыкальных

инструмента), затем отчетливо слышны два чистых тона. К биениям слух очень чувствителен, поэтому

использование биений - основной метод настройки музыкальных инструментов.

 

31. (*) Какую роль субъективные гармоники играют при анализе низкочастотных звуков?

Если к звуку, под действием которого возникают субъективные гармоники, например, 500 Гц, добавить второй

скользящий тон, частоту и уровень которого можно плавно изменять, то при неточном совпадении частоты

этого звука с частотой субъективной гармоники (например, 990 Гц и 1000 Гц) можно услышать на фоне

громкого основного звука биения с разностной частотой (fраз=10 Гц), возникшие в результате взаимодействи

скользящего звука и субъективной гармоники. Аналогичные измерения могут быть сделаны и для гармоник

более высоких порядков. Наиболее резкие биения будут прослушиваться при равенстве их амплитуд.

Поэтому, отрегулировав амплитуду давления скользящего звука до получения наиболее четких биений и

измерив величину этого давления, можно определить величину субъективной гармоники. Эта техника

называется "метод наилучших биений" -method of best beats. Полученные результаты позволили установить

зависимость величины этих субъективных гармоник от уровня основного тона: например, при уровне тона с

частотой 1000 Гц, равном 80 дБ SPL, уровень второй субъективной гармоники оказался равным 63 дБ.

Уровень этих гармоник существенно зависит от уровня основного тона - только тогда, когда он становится

ниже 40 дБ, эти гармоники становятся малыми, и возникает ощущение чистого тона.

При увеличении уровня интенсивности первичного тона величина субъективных гармоник резко возрастает.

Это обстоятельство имеет существенное значение для восприятия слухом низкочастотных колебаний в

диапазоне от16 Гц до примерно100 Гц.

 

От чего зависит слуховая чувствительность к нелинейным искажениям?

первая причина возникновения нелинейных искажений - это гидродинамические процессы в

жидкости улитки. Чтобы рассмотреть вторую причину нелинейности, необходимо еще раз вернуться к механизму преобразования сигнала на базилярной мембране - механические смещения мембраны передаются органу

Корти, это коллекция специальных нервных клеток, называемых волосковыми, расположенных рядами вдоль базилярной мембраны, часть этих клеток называется внутренними (ВВК), их порядка 4000, другая часть - наружными (НВК), их около 12000 (рис. 3). Волосковые клетки - это механо-электрический преобразователь, который конвертирует механические смещения мембраны в электрический потенциал, что вызывает поток

электрических импульсов (в двоичном коде) в связанных с ними нервных волокнах, т. е. они работают аналогично аналого-цифровому преобразователю.

 

Что такое маскировка? (одновременная, неодновременная)?

Одновременная маскировка - сдвиг порога восприятия одного звука, обусловленный присутствием другого звука.

а) наиболее выраженная маскировка наблюдается, если частота маскируемого звука близка к частоте маскирующего звука: степень маскировки уменьшается по мере увеличения разницы между той и другой частотой;

б) степень маскировки увеличивается по мере нарастания интенсивности маскирующего звука

в) по мере нарастания интенсивности маскера маскировка становится все более несимметричной, выраженной по отношению к звукам высокой частоты;

г) высокочастотные маскеры эффективно маскируют лишь звуки в относительно узком диапазоне частот, тогда как звуки низкой частоты являются эффективными маскерами для звуков в очень широком диапазоне частот.

 

Однако в практике работы звукорежиссеров и музыкантов довольно часто возникают ситуации, когда

достаточно громкие звуки маскируют, делают практически неслышимыми звуки, следующие за ними, а в

некоторых случаях - даже предшествующие им. Такой вид маскировки, когда сигналы не перекрываются во

времени, называется временной маскировкой.

 

Как маскировка влияет на слуховые пороги? Что такое степень маскировки?

Количественно эффект маскировки оценивается по сдвигу (повышению) порога слышимости основного тона.

Степень маскировки есть разность в децибелах между уровнем порога слышимости данного тона в присутствии маскирующего тона и его уровнем порога слышимости в тишине. Общее правило, что высокочастотные звуки маскируются сильнее, чем низкочастотные звуки.

 

Как проявляется несимметричность маскировки относительно частоты? Как она зависит от интенсивности маскирующего звука?

Маскировка проявится в большей степени, если исследуемый сигнал и маскер весьма близки по частоте.

 

36. (*) Какие спектральные параметры имеет равномерно маскирующий шум?

Можно подобрать шум с таким распределением спектральной плотности, чтобы он равномерно маскировал

все частоты - для этого нужно, чтобы до частоты 500 Гц его спектральная плотность была равномерна и

совпадала с белым шумом, а выше этой частоты спектральная плотность падала пропорционально частоте,

как у розового шума.

 

Это свойство широкополосных шумов оказывать максимальное влияние на маскировку сигнала только в

пределах критических полос положено в основу современных психоакустических алгоритмов сжатия сигналов

в системах звукозаписи и радиовещания, где весь диапазон частот разбивается на ряд полос, примерно

соответствующих критическим полосам слуха, и внутри каждой полосы производится расчет степени

маскировки составляющих передаваемого сигнала