2.2.1 ΑΝΑΚΛΑΣΕΙΣ / DELAYS ΔΙΑΚΡΙΤΙΚΗ ΙΚΑΝΟΤΗΤΑ ΣΤΟ ΧΡΟΝΟ.

Transcript

1 ΑΝΤΙΛΗΨΗ ΤΟΥ ΧΩΡΟΥ Ο προκείμενος τίτλος υποδηλώνει ένα σημαντικό κεφάλαιο, αντικείμενο του οποίου είναι ο προσδιορισμός και η ανάλυση όλων εκείνων των στοιχείων που μπορούν να δίνουν στον ανθρώπινο εγκέφαλο ακουστικά "σημάδια", βάσει των οποίων αφ ενός μεν αναγνωρίζεται ο περιβάλλων χώρος, το είδος αυτού κατ αρχήν αλλά και επιπλέον χαρακτηριστικά του, αφ ετέρου δε εκτιμάται η θέση τη όποιας πηγής εντός αυτού ΑΝΑΚΛΑΣΕΙΣ / DELAYS ΔΙΑΚΡΙΤΙΚΗ ΙΚΑΝΟΤΗΤΑ ΣΤΟ ΧΡΟΝΟ. Δεν υπάρχει αμφιβολία ότι η ανάκλαση αποτελεί το κυρίαρχο στοιχείο δια του οποίου ακουστικά δηλώνεται η παρουσία κάποιου αντικειμένου / "εμποδίου" μέσα στον περιβάλλοντα χώρο, εκτός βέβαια απ την ηχητική πηγή. Η αλλαγή της πορείας του ηχητικού κύματος που επιτελείται μ αυτό τον τρόπο έχει πολλές συνέπειες, μια των οποίων είναι ότι ο ακροατής, πέραν του απ ευθείας εκ της πηγής ηχητικού σήματος, ακούει και τις ανακλάσεις, δηλαδή καθυστερημένες επαναλήψεις (delays) του ίδιου πράγματος. Τίθεται επομένως άμεσα θέμα διακριτικής ικανότητας ως προς το χρόνο, διότι πράγματι, το αυτί μας δεν μπορεί να ξεχωρίσει "ατάκες" των επαναλήψεων που βρίσκονται πολύ κοντά χρονικά, τις αντιλαμβάνεται σαν μία (α). Φαινόμενο Haas / Precedence effect. Ο Helmut Haas, ψάχνοντας ακριβώς να προσδιορίσει το ρόλο των ανακλάσεων στη διαμόρφωση του ακουστικού χαρακτήρα ενός κλειστού χώρου, οδηγήθηκε στη μελέτη της Σχήμα 2.8

2 16 διακριτικής ικανότητας του ανθρώπου στο θέμα της αντίληψης της ύπαρξης μιας επανάληψης ενός δεδομένου σήματος. Έκανε μετρήσεις με τη διάταξη που βλέπετε στο Σχ Το ζητούμενο ήταν, πότε οι ακροατές θα αντιλαμβανόντουσαν / διέκριναν μιαν επανάληψη του σήματος του αριστερού καναλιού στο δεξί κανάλι. Τα χαρακτηριστικά στοιχεία που βγήκαν, γνωστά ως φαινόμενο Haas, είναι τα εξής: 1). Το όριο πάνω από το οποίο γίνεται διακριτή μια - ίδιου level -καθυστερημένη επανάληψη του αρχικού ήχου είναι περίπου 50 ms. Το "περίπου" οφείλεται στο ότι η ακριβής τιμή είναι σοβαρότατα εξαρτώμενη από το είδος του ηχητικού σήματος: Για σήματα που περιέχουν μεταβατικά στοιχεία, κρουστά κλπ, το εν λόγω όριο κατεβαίνει στα ms. Ενώ για σήματα με αργές ατάκες, έντονα sustains κλπ, συμβαίνει το αντίθετο.. χρειάζεται μερικές φορές να ξεπεράσουμε (αρκετά) τα 50 ms για να αντιληφθούμε την επανάληψη. 2). Ακόμα κι αν η ένταση της επανάληψης είναι αρκετά μεγαλύτερη -αλλά μέσα σε κάποια όρια- το φαινόμενο της μη διακριτότητας ισχύει. Το Σχ. 2.9 δείχνει τις λεπτομέρειες. Σχήμα 2.9 Ο κατακόρυφος άξονας του σχήματος δείχνει σε db το λόγο των εντάσεων ανάκλασης προς direct σήμα, και επειδή οι τιμές είναι θετικές όπως βλέπετε, ο εν λόγω άξονας δείχνει πόσα db πάνω είναι η ανάκλαση. Η καμπύλη τώρα του σχήματος οριοθετεί τη περιοχή της μη διακριτής επανάληψης. Δηλαδή, η οποιαδήποτε τιμή διαφοράς level κάτω απ την καμπύλη οδηγεί σε μη διακριτή επανάληψη. Βλέπετε δε ότι στη περιοχή των 20 ms ακόμη και 10 τόσα db δυνατότερη ανάκλαση συνεχίζει να μην είναι διακριτή. Η περιοχή του σχήματος μεταξύ της καμπύλης / όριο και του οριζόντιου άξονα των χρόνων είναι η λεγόμενη «ζώνη του Haas». 3). Πολύ βασική ιδιότητα του φαινομένου είναι ότι αρχικό ηχητικό σήμα και επανάληψη του έρχονται συνήθως από διαφορετικές κατευθύνσεις, όπως βλέπετε στο Σχ Παρ όλ αυτά, η επανάληψη, όσο είμαστε μέσα στη ζώνη του Haas, εκτός του ότι δεν διακρίνεται σαν τέτοια ούτε στον προσδιορισμό της κατεύθυνσης προέλευσης του ήχου επεμβαίνει: Το ανθρώπινο αυτί αντιλαμβάνεται ως κατεύθυνση προέλευσης του ηχ. σήματος εκείνη από την οποία αυτό έρχεται πρώτο χρονικά, η δε επανάληψη δεν επεμβαίνει καθόλου σχετικά, δηλαδή δεν διασπά ούτε καταστρέφει την πληροφορία της κατεύθυνσης που αποκτιέται από το πρώτο ερέθισμα.

3 17 Απ αυτήν, προφανώς, την ιδιότητα προέρχεται το δεύτερο, μάλλον πιο διαδεδομένο όνομα του φαινομένου: Precedence effect.. Λέγεται και κάπως αλλιώς: ότι το φαινόμενο ακολουθεί τον «νόμο του πρώτου μετώπου κύματος», «law of the first wavefront». Οι συνέπειες Α). Το Precedence effect μας εξηγεί λοιπόν ότι οι επαναλήψεις / ανακλάσεις / delays είναι διακριτές σαν τέτοιες (echoes), άμα η χρονική τιμή τους είναι πάνω από 50 ms περίπου. Αν Δt < 50 ms δεν γίνονται αντιληπτές οι επαναλήψεις.. Τι ακούμε τότε? Ακούμε μια κάποια μεγαλύτερη διάρκεια του πρωτογενούς ηχητικού σήματος πιο εύκολα αν οι ανακλάσεις είναι πάνω από μία- επιπλέον δε, ακούμε αυτό το κάτι που μας δίνει μια αίσθηση που πολύ σωστά όλοι μας εισπράττουμε και ερμηνεύουμε εμπειρικά ως διαφορετική σε διαφορετικούς χώρους: Είναι λοιπόν και επιστημονικά σωστό να πούμε ότι αντιλαμβανόμαστε μια αίσθηση χώρου, που δεν είναι αναγκαστικά κλειστός χώρος,.. και οι ανοιχτοί χώροι έχουν χαρακτήρα. Εδώ ακριβώς, σ αυτή την αίσθηση, ο παραπάνω νόμος του Πρώτου Μετώπου παίζει θεμελιακού χαρακτήρα ρόλο: Η πηγή παραμένει στη θέση της,.. κάτι παίρνει παρ όλ αυτά στο άκουσμα της, ένα "άπλωμα", σαν να βρίσκεται κάπου, αυτό δηλαδή που εύστοχα ονομάσαμε χωρικό στοιχείο. Ο χαρακτήρας και ο βαθμός έντασης της εν λόγω αίσθησης εξαρτάται κυρίως απ τη τιμή του delay και το level του, αλλά και από την απόσταση των διευθύνσεων προέλευσης των δυο εν προκειμένω σημάτων. Προσέξτε όμως κάτι σε σχέση με το level του delay: Εκτός από ειδικές, στο χώρο των εφφέ περιπτώσεις, δεν είναι ευχάριστο αισθητικά να 'χουμε delay με level μεγαλύτερο του direct σήματος: Το "πολύ" χωρικό στοιχείο ακούγεται αφύσικο, άλλωστε, από κάποιο σημείο και μετά η πηγή "πλατειάζει", χάνει τις φυσικές της διαστάσεις στο χώρο.. Μ άλλα λόγια, το Σχ. 2.9 πρέπει να το δείτε σαν αυτό που είναι, σαν αποτέλεσμα δηλαδή πειράματος, με στόχο την διερεύνηση μέχρις ορίων της διακριτικής του ανθρώπου ικανότητας ως προς την αντίληψη της επανάληψης / ανάκλασης,.. και όχι ως εφαρμόσιμο στη πράξη.. "κατά γράμμα", σε συμφωνία δηλαδή απόλυτη με το σχήμα... Προσέξτε κάτι άλλο: Έχοντας, ας πούμε, ένα σήμα και μια επανάληψη του στα 80 ms, σαφέστατα διακριτή, τι θα συμβεί αν παρεμβάλλουμε ένα δεύτερο delay, πχ στα 45 ms? Θα πάψουμε να διακρίνουμε την επανάληψη των 80 ms!.. διότι, το πρώτο delay, όντας μέσα στα όρια, 45 0 = 45, δεν είναι διακριτό ως επανάληψη, συγχρόνως δε λειτουργεί σαν ένα είδος γέφυρας για το δεύτερο delay και το καθιστά επίσης μη διακριτό, αφού = 35, και πάλι μέσα στα όρια! Γενίκευση του συμπεράσματος: Ακόμη και μεγάλης τιμής delays, πολύ πάνω του ορίου του Haas, μπορούν να καταστούν μη διακριτά ως επαναλήψεις, αρκεί γι αυτό η παρεμβολή και άλλων delays, υπό την προϋπόθεση ότι, η χρονική διαφορά δυο οποιωνδήποτε γειτονικών είναι μέσα στα όρια του Haas. Καταλαβαίνετε ότι το precedence effect αναδεικνύεται τελικά σε θεμελιακό στοιχείο κατανόησης των μηχανισμών αντίληψης της ακουστικής των κλειστών χώρων. Ήδη, τα παραπάνω εξηγούν πχ πώς είναι δυνατόν σ ένα music hall, εξ αιτίας των ανακλάσεων, οι μουσικές νότες να παίρνουν μια σημαντική διάρκεια χωρίς όμως να ακούγονται επαναλήψεις, πώς δηλαδή φτιάχνεται η Αντήχηση του hall. Επιπλέον, παρά τον καταιγισμό ανακλάσεων απ όλες τις διευθύνσεις, δεν χάνεται η αντίληψη της διεύθυνσης, η θέση της πηγής δηλαδή, η διεύθυνση του "direct" κύματος.

4 18 Β). Σχετικά με το πάνω όριο της ζώνης του Haas μπορούμε να αποσαφηνίσουμε το εξής: Επεκτείνοντας τη καμπύλη/όριο σε τιμές πάνω των 50 ms, ακολουθώντας το ρυθμό "πτώσης" εκείνης της περιοχής (extrapolation), θα συμπεράνουμε ότι και αυτά τα μεγαλύτερα delays θα είναι μη διακριτά αν το level τους μειωθεί ανάλογα. Η πείρα λέει σχετικά ότι και τα 100 ms μπορούν συχνά να "περάσουν" ως μη διακριτή επανάληψη με το κατάλληλα μικρότερο level από κείνο του direct. Γ). Υπάρχει κάτω όριο στη ζώνη του Haas? Ναι υπάρχει, παρ ότι δεν το είχε "δει" ο Haas: Ο λόγος είναι ότι, καθώς μικραίνει η τιμή του delay, απ τη τιμή 1 ms περίπου και κάτω, μπαίνουμε σε περιοχή όπου άλλου είδους μηχανισμός αντίληψης επικρατεί, αυτός της λεγόμενης binaural αντίληψης. Ας δούμε περί τίνος πρόκειται.. (β). Binaural αντίληψη. Εντοπισμός θέσης στο χώρο. Το Σχ δεν δείχνει κανενός είδους κατασκευή. Απλά, το κεφάλι ενός ανθρώπου και μια ηχητική πηγή. Ο χώρος στον οποίο βρίσκονται δεν έχει εδώ σημασία, θεωρήστε επομένως ότι είναι το ύπαιθρο, δηλαδή το free field. Μας απασχολεί απλώς η θέση της πηγής ως προς τον ακροατή, με την έννοια της διεύθυνσης μόνο και όχι της απόστασης. Σ αυτό λοιπόν το πλαίσιο, το ηχητικό σήμα της πηγής γίνεται αντιληπτό απ τον ακροατή μέσω δυο διαφορετικών εκφάνσεων του ίδιου πράγματος, οι οποίες εκφάνσεις αντιστοιχούν φυσικά στα δυο του αυτιά, στις διαφορετικές διαδρομές ήχου που αυτό συνεπάγεται.. Τα δυο αυτά σήματα έχουν όλες εκείνες τις διαφορές που οι νόμοι της Ακουστικής επιβάλλουν. Αποτέλεσμα τους, το παρακάτω σοβαρότατο συμπέρασμα: Είμαστε σε θέση να ξέρουμε ότι ο εγκέφαλος μας προσδιορίζει τη θέση μιας ηχητικής πηγής στον 3D χώρο μέσω σύγκρισης, ταξινόμησης κλπ, των σημάτων των δυο αυτιών. Σχήμα 2.10 Ας δούμε αναλυτικότερα το όλο πράγμα: Κατ αρχήν, αυτές οι διαφορές μπορούν να κατηγοριοποιηθούν. Είναι δυο ειδών: Διαφορές πλάτους (έντασης) αφ ενός και χρονικές / φασικές διαφορές αφ ετέρου. Σχετικά με το πλάτος: Το κεφάλι αποτελεί εμπόδιο στη πορεία του ήχου, και συνεπώς ρίχνει "σκιά", όπως λέμε, στο ένα αυτί, όταν ταιριάζει η χωροτοποθέτηση πηγής/ακροατή. Φυσικά, είναι συχνοτικά εξαρτώμενο αυτό το γεγονός, ισχύει μόνο για μήκη κύματος σαφώς μικρότερα των διαστάσεων της κεφαλής, πρακτικά δηλαδή για πάνω μεσαίες

5 19 και υψηλές συχνότητες. Προκύπτει, κατά συνέπεια, αλλοιωμένο το φάσμα του εισερχόμενου στο αυτί σήματος. Το λέμε «φαινόμενο σκίασης» το εν λόγω φαινόμενο. Επιπλέον, στις περιπτώσεις που η πηγή είναι αρκετά κοντά στον ακροατή, η διαφορά μεταξύ των LR - διαδρομών, της τάξης των 17 cm σύμφωνα με το πλάτος της κεφαλής, δίνει μια ακόμη διαφορά level βάσει του νόμου του αντιστρόφου τετραγώνου. Δεν είναι όμως αξιόλογη ποσοτικά αυτή η διαφορά όταν η πηγή βρίσκεται σε φυσιολογική έως μεγάλη απόσταση, όταν δηλαδή το μήκος των διαδρομών είναι πολύ μεγαλύτερο των 17 cm. Για όλους τους παραπάνω λόγους, η εμφανιζόμενη διαφορά στάθμης ονομάζεται Interaural Level Difference και συμβολίζεται ως "ILD". Ως προς τις χρονικές διαφορές: Την υπάρχουσα χρονική διαφορά που βλέπετε στο οριζόντιο επίπεδο του Σχ θα ονομάζουμε Interaural Time Difference και θα συμβολίζουμε με "ITD". Οφείλεται στη διαφορά δρόμου, η οποία οφείλεται στη γωνία φ, αυτήν υπό την οποία ο ακροατής "βλέπει" την ηχητική πηγή. Η μέγιστη τιμή της αντιστοιχεί στο πλάτος μιας ανθρώπινης κεφαλής, ονομάζεται συνήθως binaural delay και είναι της τάξεως των 0.65ms 650 s. Προφανώς λοιπόν 0 ITD 650 s, περίπου. [Για λόγους εξοικείωσης με το αντικείμενο, δείτε ότι μια καλή προσέγγιση της διαφοράς δρόμου είναι η διακεκομμένη γραμμή στο Σχ. 2.10, για την οποία ισχύει Δx =hsinφ όπου h το πλάτος της κεφαλής.. με μιαν ακόμη προσέγγιση βέβαια, ότι το κύμα πρακτικά φτάνει στον ακροατή ως επίπεδο και συνεπώς οι L/R-διαδρομές είναι παράλληλες γραμμές]. Μέχρις εδώ, δηλαδή η μέχρι στιγμής σύγκριση των δυο διαδρομών / σημάτων δείχνει ότι και ο χρόνος άφιξης και το level φαίνεται να αποτελούν στοιχεία προσδιορισμού της διεύθυνσης, στοιχεία εντοπισμού της θέσης της πηγής. Πρέπει όμως να εμβαθύνουμε περισσότερο: Να ξεφύγουμε κατ αρχήν απ το οριζόντιο μοντέλο του Σχ και να πάμε στις τρεις διαστάσεις: Σχήμα 2.11: Σύστημα σφαιρικών συντεταγμένων (r, φ, δ)- για την ακρίβεια παραλλαγή του- με κέντρο την ανθρώπινη κεφαλή. Η γωνία φ, όπως και γενικότερα, αποκαλείται "αζιμούθιο". Το όνομα για τη γωνία δ είναι "elevation", ανύψωση. Δώστε βάση στο όνομα και τη θέση των τριών βασικών επιπέδων: Το επίπεδο frontal χωρίζει το χώρο σε εμπρός και πίσω ημισφαίριο, το horizontal σε πάνω και κάτω και το median σε αριστερό και δεξί ημισφαίριο.

6 20 Στο Σχ βλέπετε τη επιλογή χρήσης σφαιρικών συντεταγμένων καθώς και την βαθμονόμηση και την ορολογία που έχουν υιοθετηθεί σε μετρήσεις / πειράματα του είδους που συζητάμε.. Μπορείτε να πάρετε μια πρώτη "γεύση" χρήσης των από το Σχ. 2.12, επί του οποίου βλέπετε μετρήσεις της ITD σε πολλά άτομα- για συγκεκριμένες διευθύνσεις, με τη πηγή δηλαδή να βρίσκεται σε συγκεκριμένες διευθύνσεις: Σχήμα 2.12: Μέτρηση ITD, για δεδομένες διευθύνσεις, σε 40 άτομα. Βλέπετε συγκεντρωμένες και τις 40 μετρήσεις. Φαίνεται αμέσως το προφανές- ότι είναι μηδενική η τιμή της ITD αν η πηγή βρίσκεται στο median επίπεδο. Επιβεβαιώνεται επίσης ότι και για το οριζόντιο και για το μπροστινό επίπεδο- η maximum τιμή της ITD βρίσκεται όντως στη περιοχή των 650 s. Σ αυτό το πλαίσιο τώρα, προχωρώντας λίγο πιο πέρα, ένα πρώτο, πολύ σοβαρό, στοιχείο που πρέπει να δούμε είναι αυτό που δείχνει το Σχ. 2.13: Το επίπεδο πρακτικά κύμα που έρχεται απ

7 21 τη πηγή, πριν εισέλθει στο εσωτερικό του αυτιού, θα συναντήσει το εξωτερικό του μέρος, το κοινώς λεγόμενο πτερύγιο. Αποτέλεσμα: οι μικροανακλάσεις που βλέπετε.. μαζί με το μοιραίο γεγονός ότι στο εσωτερικό του αυτιού θα εισέλθει το άθροισμα τους, συνεπώς ένα σήμα διαμορφωμένο, μέσω των συνεπαγόμενων comb filters. Λογικά αναμενόμενο επομένως το παρακάτω θεμελιώδες συμπέρασμα: Η συχνοτική διαμόρφωση του εισερχόμενου στο εσωτερικό του αυτιού σήματος εξαρτάται από τη διεύθυνση πρόσπτωσης του στην εν λόγω περιοχή. Σχήμα 2.13 Σχήμα 2.14 Διότι, διαφορετικές διευθύνσεις πρόσπτωσης οδηγούν σε διαφορετικά patterns ανακλάσεων, συνεπώς διαφορετικές συχνοτικά θέσεις εξάρσεων και βυθισμάτων των comb filters, διαφορετικές δηλαδή τελικά διαμορφώσεις / αλλοιώσεις του φάσματος του "αρχικού" προσπίπτοντος ήχου. Είναι λοιπόν όντως θεμελιακής αξίας η παραπάνω υπογραμμισμένη πρόταση, διότι η αντιστοιχία θέση στο χώρο χρονική / φασική ειδική διαμόρφωση διαφορά φάσματος εφοδιάζει, προφανώς, τον εγκέφαλο με "σημάδια" αναγνώρισης της διεύθυνσης προέλευσης του προσπίπτοντος ήχου. Ο όρος «μικροανακλάσεις» που χρησιμοποιήσαμε πιο πάνω, σχετίζεται βέβαια με τις μικρές διαστάσεις του πτερυγίου, και υπονοεί προφανώς ότι μόνο αρκετά μικρά μήκη κύματος, μπορούν να "δουν" το πτερύγιο, και τις "ανωμαλίες" της επιφάνειας του. Οι δημιουργούμενες λοιπόν σχετικές εξάρσεις και βυθίσματα αναμένονται στις υψηλές συχνότητες, στη περιοχή των 7k Hz και πάνω.. Τώρα βέβαια, ιδίως μετά απ αυτή τη σύγκριση διαστάσεων με τα μήκη κύματος, τίποτα δεν απαγορεύει την επέκταση στη μορφολογία του σώματος γενικότερα.. Πράγματι είναι έτσι. Να λοιπόν το σχετικό συμπέρασμα: Εκτός από το πτερύγιο του αυτιού, και το κεφάλι φυσικά που ήδη έχουμε αναφέρει, η ωμοπλάτη, αλλά και ο θώρακας, επηρεάζουν τα πράγματα: Συχνοτικά εξαρτώμενα φαινόμενα, ανακλάσεις, περιθλάσεις κλπ, διαμορφώνουν φασματικά το σήμα (spectral shaping) που θα εισέλθει στο εσωτερικό μέρος του αυτιού. Αυτή η διαμόρφωση εξαρτάται βέβαια από τη

8 22 διεύθυνση προέλευσης του προσπίπτοντος ήχου, και θα είναι προφανώς ειδική για κάθε ένα αυτί. Τελικά: Όλα τα παραπάνω περί των εντάσεων και των χρονικών διαφορών και των άλλων ηχητικών διεργασιών λειτουργούν ταυτόχρονα, αθροίζονται, και δημιουργούν μια Head Related Transfer Function (HRTF), η οποία, εξαρτώμενη από τη διεύθυνση πρόσπτωσης, δείχνει πώς ανάλογα διαμορφώνεται το εισερχόμενο στο αυτί σήμα. Δείτε τα Σχ και Σχ τα οποία είναι πολύ κατατοπιστικά, δείχνουν ακριβώς όλα αυτά Ειδικότερα το Σχ σας βοηθά να συνειδητοποιήσετε ότι η ITD συνεχίζει να έχει τη σημασία της όπως την ορίσαμε πιο πάνω, αφού οι HRTF / διαμορφώσεις έρχονται χρονικά μετά: Δηλαδή, όντας η ITD η χρονική διαφορά μεταξύ των επιπέδων κυμάτων που προσεγγίζουν την περιοχή κάθε αυτιού, οι πολλαπλές διαδρομές λόγω πτερυγίου, ωμοπλάτης κλπ, - δείτε πάλι το Σχ δημιουργούνται μετά, μπορούμε συνεπώς να πούμε ότι η ITD εμφανίζεται σαν ομαδικό delay τους και σαν τέτοιο υπεισέρχεται στις συγκρίσεις που κάνει ο εγκέφαλος για τον εντοπισμό της θέσης στο χώρο. Το Σχ δείτε το και σαν παράδειγμα γνωριμίας με τις HRTFs: Ανηχοϊκός θάλαμος, με την ηχητική πηγή στο ύψος των αυτιών σε απόσταση 2 m. Μετρήσεις σε ένα αυτί, σε διάφορες διευθύνσεις στο οριζόντιο επίπεδο. δηλαδή σε θέσεις (2, φ, 0). Το εν λόγω σχήμα δείχνει τη διαμόρφωση που έχει υποστεί το σήμα πριν εισέλθει στο εσωτερικό του αυτιού [στην είσοδο δηλαδή του "καναλιού" του αυτιού] συναρτήσει της θέσης / διεύθυνσης της πηγής. Δείτε το δηλαδή σαν μορφή φίλτρου δια του οποίου περνάει και "αλλοιώνεται" το σήμα, εξαιτίας της διεύθυνσης προέλευσης του. Βλέπετε ότι είναι καλυμμένο με μετρήσεις όλο πρακτικά το οριζόντιο επίπεδο, με βήμα γωνίας 30º. Έτσι λοιπόν, με τη πηγή, πχ, στον άξονα του αυτιού φ = 90º, δηλ. θέση (2,90,0), παρατηρείται μια αύξηση level γύρω στα 3-5 db για τη μεσαία περιοχή Hz περίπου, επίσης ένα γενναίο peak στις υψηλές, πάνω από 10 db (!) στους 8000 Hz, κλπ, κλπ.. Σχήμα 2.15: HRTFs ενός αυτιού σε διάφορες διευθύνσεις. (Blauert, 1977, MIT Press). Η γνώση που έχουμε σήμερα περί των HRTFs έχει προέλθει από τέτοιες μετρήσεις σε πάρα πολλά άτομα, στατιστικά δηλαδή, χρησιμοποιώντας τη λογική του μέσου όρου. Το Σχ σας δείχνει μια εικόνα τέτοιων μετρήσεων. Πρακτικά, ξέρουμε τις μορφές των για κάθε διεύθυνση, γι αυτό και συχνά χρησιμοποιείται ο συμβολισμός της συνάρτησης, γράφουμε δηλαδή HRTF(, ) για να δηλώσουμε

9 23 την HRTF της διεύθυνσης (, ). Τέλος, να τονίσουμε κάτι -που στην αρχή της παραγράφου απλώς διαφαίνεται- σχετικά με το χώρο που ισχύουν τα παραπάνω: Το ύπαιθρο φαίνεται να ταιριάζει καλύτερα στην ουσιαστική αξία και χρησιμότητα των HRTFs, είναι λοιπόν τελικά αυτές εξ ορισμού free field συναρτήσεις, συνεπώς οι μετρήσεις δια των οποίων προέκυψαν έγιναν όλες σε ανηχοϊκούς θαλάμους. Κλείνουμε εδώ αυτή τη σχετικά συνοπτική παρουσίαση των βασικών στοιχείων του μηχανισμού της binaural αντίληψης, και είμαστε σε θέση να δηλώσουμε τα χρονικά όρια της: Όπως είδαμε, οι μεγαλύτερες τιμές του binaural delay ITD κινούνται γύρω απ τα 650 μs.. ας πούμε λοιπόν - στρογγυλεύοντας λίγο- ότι καλύπτεται η περιοχή { 0, 1m s } περίπου. Ταυτόχρονα, προσδιορίζεται έτσι και το κάτω όριο του Haas: Το κάτω όριο της περιοχής του precedence effect (Haas) είναι περίπου το 1 ms. Σχήμα 2.16: HRTFs του αριστερού αυτιού για τις διευθύνσεις που βλέπετε στο οριζόντιο επίπεδο (δ=0). Οι άσπρες γραμμές είναι μέσοι όροι. Επίλογος. Εδώ ολοκληρώνεται η έκθεση των Ψυχοακουστικών ιδιοτήτων των delays, δια των οποίων, σε επίπεδο αντίληψης, στο "αρχικό" σήμα προστίθενται κάποια χωρικά με την ευρεία έννοια- στοιχεία. Το βασικότατο συμπέρασμα που βγαίνει είναι ότι αυτά τα διάφορα, διαφορετικά, χωρικά στοιχεία εμφανίζονται σε διαφορετικές περιοχές τιμών των delays. Δηλαδή, το απλό φυσικό φαινόμενο της επανάληψης έχει μια σημαντική ιδιότητα: Σε συνδυασμό, σε σύγχρονη δηλαδή ακρόαση του με το "αρχικό" σήμα, δημιουργείται κάποιο επιφαινόμενο του οποίου η ταυτότητα, το πιο δηλαδή είναι, εξαρτάται μόνο απ τη τιμή του delay, ή καλύτερα, από την περιοχή στην οποία η εν λόγω τιμή ανήκει. Βρήκαμε ότι: Α). 0 1 ms ITD, binaural αντίληψη. Β) ms Precedence effect. Γ). >50 ms Echoes. Χρειάζεται κάτι ακόμη για να ολοκληρωθεί πλήρως η παραπάνω ταξινόμηση, κάτι που αφορά στο comb filtering, το οποίο, όπως είδαμε, παίζει θεμελιώδη και καθοριστικό ρόλο στη binaural περιοχή, στη "κατασκευή" των HRTFs συγκεκριμένα. Συνεχίζει όμως το εν λόγω φαινόμενο να υπάρχει και εκτός αυτής... είναι πρακτικά παρατηρήσιμο με delays μέχρι και ms περίπου. Αυτό πρώτ απ όλα σημαίνει ότι περιοχή λειτουργίας του είναι και η περιοχή του precedence effect. Η δε φράση "πρακτικά παρατηρήσιμο.." υπονοεί το εξής: Οι αλλοιώσεις στο φάσμα του σήματος που το comb filter εξ ορισμού δημιουργεί, στη προκείμενη περιοχή τιμών του delay λειτουργούν στη κυριολεξία σαν τέτοιες, δηλαδή ακούγονται σαν αλλαγή χροιάς του "αρχικού" ή "direct", όπως συνήθως λέμε, σήματος.

10 24 Αυξάνοντας τη τιμή του delay μικραίνει η συχνοτική απόσταση των peaks και dips, έτσι ώστε, από κάποια τιμή του και μετά, η αλλαγή χροιάς παύει να υφίσταται... όριο είναι τα (10+ ) ms που δηλώσαμε παραπάνω. Συμπερασματικά: Η αίσθηση χώρου που δημιουργούν τα delays της αρχής του precedence effect πιθανόν να καταστρέφεται αισθητικά λόγω της αλλαγής χροιάς που αυτά επιφέρουν στο ηχητικό υλικό. Η πιθανότητα αυτή εκλείπει όταν οι τιμές των delays μεγαλώνουν. Καταλήγουμε λοιπόν, για όλους αυτούς τους λόγους, στην παρακάτω ταξινόμηση: Α). 0 1 ms ITD, binaural αντίληψη. Β) ms Precedence effect ( + Comb filtering). Γ) ms Precedence effect. Δ). > 50 ms Echoes.