Diagrama de intensitate sonoră egală

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Curbele de intensitate egală, definite în standardul ISO 226: 2003, sunt prezentate în roșu. În albastru curba pentru 40 de uscătoare de păr conform standardului ISO 226 anterior

Diagrama intensității sonore egale reprezintă măsurarea presiunii acustice în dB SPL , deoarece frecvența variază, trasând diferite curbe de sensibilitate medie, la care ascultătorul percepe o intensitate egală și constantă, dacă este supus unui impuls sonor pur la fiecare frecvență testul.

Unitatea de măsură a intensității sunetului este uscătorul de păr și este definită în raport cu diagramele de acest tip. Prin definiție, două unde sinusoidale (sunet pur) de frecvență diferită au aceeași intensitate a sunetului, măsurată într-un uscător de păr, dacă sunt percepute de aceeași intensitate, de către un tânăr fără probleme specifice de auz.

Aceste diagrame pot fi denumite și „ audiograme Fletcher-Munson”, în cinstea primilor experimentatori din domeniu. Cu toate acestea, această denumire este incorectă, deoarece curbele sunt mai corect definite de noul standard internațional ISO 226: 2003 bazat pe analiza datelor experimentale obținute în ultimii ani, în diferite țări.

Determinarea experimentală

Curbele izofonice definite în standardul ISO 226

Sistemul auditiv uman este în mod normal sensibil la sunete între frecvențele de aproximativ 20 Hz și 20 kHz (20.000 hertz ), cu o sensibilitate mai mare la aproximativ 3,5 kHz (între 1 și 5 kHz), datorită rezonanței canalului urechii și transferului funcția osiculelor urechii medii .

Limitele acestei benzi tind să scadă progresiv odată cu vârsta și mai ales cu expunerea în timp la zgomote prea puternice (a se vedea presiunea sonoră ).

Diagramele cu intensitate egală au fost produse pentru prima dată de Fletcher și Munson, folosind căști în 1933 . În studioul lor ascultătorii au fost supuși sunetelor pure de diferite frecvențe, pentru fiecare frecvență intensitatea a fost crescută treptat într-un interval de 10 dB. Înainte de fiecare sunet, pentru fiecare frecvență și intensitate, ascultătorul a ascultat un sunet de referință la 1000 Hz. Sunetul de referință a fost apoi modificat în intensitate până când ascultătorul l-a perceput ca având aceeași intensitate ca sunetul eșantionului.

Deoarece intensitatea sunetului perceput este o cantitate care depinde de diverși factori fiziologici și psihologici care variază în timp și în condiții diferite, trasarea acestor curbe a fost cu siguranță dificilă. Cu toate acestea, cei doi experimentatori și-au făcut media rezultatelor repetând experimentul pe mai mulți subiecți, pentru a obține o cantitate rezonabilă de date. Curba inferioară reprezintă pragul de sensibilitate, adică cel mai mic sunet perceptibil bazat pe frecvență și este definit ca limita absolută a auzului . În timp ce cel mai mare este numit pragul durerii .

Un al doilea experiment a fost realizat de Churcher și King în 1937 , iar rezultatele au arătat diferențe apreciabile față de cele obținute de experimentatorii originali. [1]

Un al treilea studiu experimental a fost realizat de Robinson și Dadson, în 1956 . Rezultatele celor doi cercetători, considerate în general mai exacte, au devenit standardul ISO de referință (ISO 226) și au fost în general considerate definitive până în 2004, când standardul a fost revizuit pe baza celor mai recente măsurători.

Revizuiri recente - ISO 226: 2003

Datorită discrepanțelor evidente dintre cele mai vechi și cele mai recente rezultate, Organizația Internațională pentru Standardizare (ISO) a revizuit recent curbele definite în standardul ISO 226. Procesul de revizuire a fost urmat de câteva recomandări publicate de institutul de comunicații electrice al Universității din Tohoku ( Japonia ).

La sfârșitul lucrării, au fost produse noi curbe, combinând rezultatele mai multor experimente efectuate în Japonia (care a furnizat cea mai mare contribuție cu aproximativ 40% din date), Germania , Danemarca , Regatul Unit și Statele Unite ale Americii și a fost prin urmare, a definit noul standard ISO 226: 2003. Raportul la noul standard este, de asemenea, dedicat discutării diferențelor izbitoare cu versiunea anterioară și se remarcă, printre altele, că datele actuale arată un acord mai bun cu curbele originale Fletcher și Munson decât cu cele produse în 1956. Acestea acestea din urmă par să difere până la maximum 10 - 15 dB de cele standardizate, în special în regiunea de frecvență joasă; motivele unei astfel de discrepanțe nu au fost încă explicate. [2]

Stimul lateral și frontal

Curbele de intensitate egală derivate folosind căști sunt valabile numai în cazul special al unui stimul lateral; cu toate acestea, acesta nu este modul în care oamenii percep în mod normal sunetele. În viața reală, zgomotele ne lovesc ca undele plane dacă provin dintr-o sursă suficient de îndepărtată. Dacă acest lucru este direct în fața ascultătorului, ambele urechi primesc aceeași intensitate.

În cazul în care sunetele sunt emise la frecvențe mai mari de 1 kHz, sunetul care intră în canalul urechii este parțial redus de un efect de mascare a capului, care depinde în mare măsură de reflexia indusă de auriculă . Sunetele care nu provin dintr-o sursă centrată sunt mai susceptibile la acest efect combinat de mascare și reflectare într-o ureche decât în ​​cealaltă. Setul celor două efecte este cuantificat prin seturi de curbe într-un spațiu tridimensional cunoscut sub numele de funcții de transfer legate de cap .

Standardele ISO se bazează pe un stimul frontal și central, care este considerat preferabil în cazul în care urmează să fie trasate diagrame de intensitate sonoră egală.

Robinson și Dadson au folosit difuzoare în experimentul lor și, pentru o lungă perioadă de timp, diferențele cu curbele originale au fost explicate de diferitele aparate de producere a sunetului. Cu toate acestea, ISO, în raportul său însoțitor la standard, susține că a folosit căști adaptate pentru a compensa diferența, fără a raporta totuși detaliile despre modul în care a fost realizată această compensare.

Căști și difuzoare

„Căștile bune” care se înfășoară confortabil în jurul urechii, sunt deseori capabile să producă o intensitate mai omogenă la frecvențe joase, chiar și la intensități sonore mari. La frecvențe joase, urechea umană este sensibilă doar la presiune, iar cavitatea formată între căști și ureche este prea mică pentru a introduce rezonanțe care modifică sunetul produs. Prin urmare, efectuarea unui test cu ajutorul căștilor este o modalitate bună de a obține diagrame de intensitate egală sub 500 Hz; cu toate acestea, trebuie remarcat faptul că s-au făcut rezerve cu privire la determinarea pragului de audiere folosind această metodă. Aceste rezerve se bazează pe constatarea că înfundarea canalului urechii induce o sensibilitate mai mare la sunetul fluxului sanguin prin vasele care curg în ureche; un zgomot care este în mod normal anulat din creier. Utilizarea căștilor este, de asemenea, considerată a nu fi complet corectă la frecvențe înalte, deoarece diferitele rezonanțe ale auriculei și ale canalului urechii sunt modificate de apropierea de cavitatea ureche-căști.

Când folosiți difuzoare, este exact opusul. De fapt, este foarte dificil să obțineți un sunet omogen de frecvență joasă în spațiu gol, cu excepția cazului în care vă aflați la o distanță mare de sol sau într-o cameră anecoică fără reflexii pentru sunete de frecvență mai mari de 20 Hz. Până de curând nu era posibilă atingerea frecvențe care s-au apropiat de limita de 20 Hz fără a introduce distorsiuni armonice și, chiar și astăzi, cele mai bune difuzoare generează, în medie, o distorsiune armonică care poate fi evaluată într-o fracțiune mai mică de 3% din distorsiunea armonică generală și care corespunde la 30 sau 40 dB sub frecvența fundamentală . Cu toate acestea, toate acestea nu sunt suficiente, având în vedere creșterea intensității percepute (între 6 și 10 dB pe octavă) relevată de curbele sub 50 Hz. Din acest motiv, un experimentator atent trebuie să se asigure că subiecții pe care experimentul ascultă de fapt la frecvența fundamentală și nu la o armonică superioară și, în special, la a treia armonică care este deosebit de pronunțată.

Notă

  1. ^(EN) DW Robinson și colab., "O re-determinare a relațiilor egal-tare pentru tonuri pure" , Br. J. Appl. Fizic. 7 (1956), pp. 166–181.
  2. ^(EN) Yôiti Suzuki și colab., "Determinarea precisă și completă a contururilor bidimensionale egale de volum" Depus la 27 septembrie 2007 în Internet Archive ..

Bibliografie

  • ( EN ) Audio Engineer's Reference Book , ediția a doua, 1999, editare Michael Talbot Smith, Focal Press.
  • ( EN ) An Introduction to the Psychology of Hearing , ediția a 5-a, Brian CJ Moore, Elsevier Press.

Elemente conexe

Fizică Portalul fizicii : accesați intrările Wikipedia care se ocupă cu fizica