Психоакустикой называют науку, которая изучает психологические и физиологические специфики восприятия звука человеческим организмом.
Многие приложения акустики и обработки звуковых сигналов нуждаются в четком понимании того, что слышит человек. Современное оборудование может точно измерить звуковые волны, но намного труднее понять процессы принятия и отображения этих волн человеческим мозгом.
Понимание этих процессов дает возможность ученым и инженерам сконцентрировать свое внимание на слуховых возможностях, не учитывая менее значимые возможности других систем. Следует также отметить, что психоакустика изучает не только физиологические особенности восприятия звука, но и психологические аспекты этого восприятия.
Чтобы лучше разобраться в этом вопросе, сначала необходимо ознакомиться с пределами восприятия звука человеком.
Считается, что ухо человека воспринимает звуки, которые находятся в частотном диапазоне от 20 до 20 000 Hz. На самом же деле большая часть взрослых не слышит звуков с частотой, превышающей 16 000-18 000 Hz.
Частоты ниже 20 Hz могут не ощущаться ухом, но они способны проявлять себя через органы осязания. Ухо человека начинает различать разницу в частоте звука, превышающую 2 Hz. Однако в некоторых случаях можно заметить и меньшую разницу.
Что касается громкости, то нижним порогом слышимости считается 0 dB, а вот значение верхнего зависит от того, при какой громкости начнет физически разрушаться ухо. На эту величину влияет длительность прослушивания.
Человеческое ухо может нормально реагировать на повышение громкости до 120 dB, если оно будет недолгим. В то же время длительное прослушивание звуков, громкость которых превышает 80 dB, может привести даже к потере слуха.
Все вышесказанное относится к восприятию звука с участием барабанной перепонки, которая реагирует только на изменения давления. Однако существует и другой способ восприятия звука, в котором не участвует барабанная перепонка и называется он микроволновым слуховым эффектом.
В этом случае ткани вокруг ушной улитки чувствительны к модулированному излучению в микроволновом диапазоне от 1 до 300 GHz.
Человеческое ухо различает спектральный состав звуковой волны, не анализируя при этом ее фазу. Однако фазовая информация все же распознается человеком, и этим занимаются специальные отделы мозга, которые отвечают за обработку звука.
По разнице между фазами звуковых волн, которые пришли в правое и левое ухо, можно понять, откуда идет звук. Причем в этом деле наиболее важна именно информация о разнице фаз, а не данные об изменении громкости звука.
Теперь рассмотрим, что такое эффект слуховой маскировки. В некоторых ситуациях один звук может полностью скрывать другой. Примером может послужить скрытие звуком двигателя в салоне автомобиля звука речи пассажиров.
При слуховой маскировке звук с большей громкостью всегда вызывает снижение восприятия звука с меньшей. При этом, чем меньше разница АЧХ маскирующего и маскируемого звука, тем сильнее эффект маскировки.
Эффект слуховой маскировки изменяется в результате смещения маскируемого звука ниже или выше по величине частоты относительно маскирующего. Звук с более низкой частотой сильнее маскирует звук с высокой. Так же стоит отметить, что маскировка высокочастотным звуком низкочастотного звука невозможна.
Бывают случаи, когда человеческое ухо слышит низкочастотные звуки, которых в реальности не было. Объясняется это нелинейностью колебаний базилярной мембраны в ухе и возможностью появления в ней колебаний с разностной частотой между двумя с более высокой. Этот эффект называется фантомом.
Некоторые коммерческие звуковые системы используют эффект фантома для расширения области воспроизводимых низких частот в случаях, когда адекватное воспроизведение таких частот напрямую невозможно.
Неудивительно, что психоакустика активно применяется в технологиях сжатия звука с потерями, например в форматах Mp3 или WMA, обеспечивающих высококачественную компрессию сигнала с потерей данных, которые практически не различимы на слух. Этому способствует использование психоакустических моделей слуха.
________________________
Автор: Евгений Шереметьев
При копировании материала ссылка на сайт www.master-skills.ru обязательна!