Ακουστική)και)Ψυχοακουστική

Transcript

1 Η'ακουστική'στον'πραγματικό/εικονικό'κόσμο Ακουστική)και)Ψυχοακουστική Πηγή Περιβάλλον Δέκτης Διάλεξη'11:' Αμφιωτική'ακουστική'B'Μέρος'Α ' Φλώρος'Ανδρέας' Αναπληρωτής'Καθηγητής Πώς'αντιλαμβανόμαστε'τον'ήχο'ως'δέκτες; Πώς'αντιλαμβανόμαστε'τον'ήχο'στο'χώρο;

2 Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο Ιόνιο Πανεπιστήμιο» έχει χρηματοδοτήσει μόνο τη αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους. 1

3 Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons 2

4 Μερικές'λέξεις'B'κλειδιά Γενικά:'Στόχος'τρισδιάστατης'απεικόνισης'του'ήχου Monaural' B Ο'ήχος'καταγράφεται'από'το'ένα'αυτί' Binaural' B Ο'ήχος'καταγράφεται'και'από'τα'δύο'αυτιά' B Αμφιωτική'ακουστική' DioZc' B Ήχοι'ακριβώς'ίδιοι'και'στα'δύο'αυτιά' DichoZc' B Ήχοι'διαφορετικοί'στα'δύο'αυτιά Η'πιστή'αναπαραγωγή'των'ηχητικών'δρώμενων'σε'ένα'χώρο,'χωρίς' την'ανάγκη'τοποθέτησης'του'ακουστικού'δέκτη'σε'αυτόν Προηγμένο)σύστημα)τρισδιάστατης)ηχητικής) απεικόνισης Στόχος'η'«αυθεντική»'αναπαραγωγή Συστήματα'προβολής'ήχου'στο'χώρο'(2) 3.0 Channel Surround (Dolby Surround preprologic) Quadraphonic 4.1 Channel Surround (Dolby Prologic) 5.1 Channel Surround (Dolby Prologic II) 6.1 Channel Surround (Dolby Prologic IIx) Αναλογικά συστήματα

5 Συστήματα'προβολής'ήχου'στο'χώρο'(3) Αμφιωτική'τεχνολογία 5.1 Channel Surround (Dolby Digital / DTS) 6.1 Channel Surround (Dolby Digital EX / DTS ES) 7.1 Channel Surround (Dolby Digital PLUS / DTS HD) 10.2 Channel Surround Ψηφιακά συστήματα 22.2 Channel Surround (Ultra High Definition Video) Γενική'προσέγγιση'αμφιωτικής'ακουστικής Γενική'προσέγγιση'αμφιωτικής'ακουστικής'(2) Interaural Level Difference (ILD) Interaural Time Difference (ITD) Interaural'Level'Difference'(ILD)' B Μικρότερη'διαδρομή'ηχητικού'κύματος' Φαινόμενο'σκίασης'ηχητικού'κύματος' από'το'ανθρώπινο'κεφάλι' B Για'συχνότητες'πάνω'από'500Hz' B Φαινόμενο'ιδιαίτερα'έντονο'για' συχνότητες'άνω'των'2khz' Διαφορετική'τιμή'ηχητικής'έντασης'σε' κάθε'αυτί' B Μέχρι'20dB'για'υψηλές'συχνότητες

6 Γενική'προσέγγιση'αμφιωτικής'ακουστικής'(3) Γενική'προσέγγιση'αμφιωτικής'ακουστικής'(4) Τυπικές'τιμές'ILDs Interaural'Time'Difference'(ITD)' Μέγιστη'ITD'~680μsec'(στις'90 0 )' B Για'τυπική'απόσταση'μεταξύ'αυτιών'~0.23m' B c=343m/sec' Φασικές'διαφορές'λόγω'διαφορετικής'απόστασης'' B για'περιοδικούς'τόνους' B Για'f<1.5kHz'το'μήκος'κύματος'είναι'μεγαλύτερο'από'την'απόσταση'των'δύο' αυτιών' B...'και'η'διαφορά'φάσης'αισθητή Γενική'προσέγγιση'αμφιωτικής'ακουστικής'(5) Γενική'προσέγγιση'αμφιωτικής'ακουστικής'(6) ITDs'και'συχνότητα Τυπικές'τιμές'ITD

7 Γενική'προσέγγιση'αμφιωτικής'ακουστικής'(7) Duplex'theory'(Lord'Rayleigh,'1907) Left ear Right ear sound onset left right time Στον'προσδιορισμό'της'κατεύθυνσης' παίζουν'ρόλο'μόνο'οι'ilds'και'itds' B Primary'sound'localizaZon'cues' Για'f<1500Hz' B Σημαντικές'μόνο'οι'ITDs' Για'f>1500Hz' B Σημαντικές'μόνο'οι'ILDs Duplex'Theory:'Just'NoZceable'Differences Duplex'Theory' 'Ο'Κώνος'της'Αβεβαιότητας ILD' B 0.5' '1'dB' B Εξαρτάται'σε'μεγάλο'βαθμό'από'την'ευαισθησία'του'κεντρικού'νευρικού' συστήματος' Cone'of'Confusion' B Διαφορετικές'περιοχές'σταθερής'ITD' Για'τις'επιφάνειες'αυτές'ισχύει: B Είναι'σταθερή'και'ίση'με'0.5' '1'dB'σε'όλες'τις'ακουστές'συχνότητες' ITD' B 10μsec' B Ενδεικτικά,'μεταβολή'1' '2 0 'στο'αζιμούθιο'αντιστοιχεί'σε'itd'~13μsec

8 Λύση:'η'μοντελοποίηση'εξωτερικού'αυτιού Το'ανθρώπινο'«έξω»'αυτί' B Λειτουργεί'ως'«φίλτρο»' Head'Related'Transfer'FuncZons'(HRTFs)' B ή'anatomical'transfer'funczons'(atfs)' Μέτρηση'φίλτρου' B Εξάρτηση'από'γωνίες'άφιξης' B Εξάρτηση'από'μορφολογία'αυτιού' B Επίδραση'στήθους,'ώμων'κ.λ.π.' Μοναδικές'για'κάθε'άνθρωπο' Στο'επόμενο'μάθημα... Εφαρμογή:)Τυπική)στερεοφωνία Βασικές'αρχές'στερεοφωνικής'αναπαραγωγής Χωρική'ισορροπία'(Balance) Τυπική'διαμόρφωση'στερεοφωνικής'ακρόασης' B Standard'listening'stereo'configuraZon' Δημιουργία'του'ειδώλου'της'ακουστικής'πηγής' B Με'σχετική'μεταβολή'του'κέρδους'της'ηχητικής'αναπαραγωγής' B Με'σχετική'μεταβολή'της''χρονικής'στιγμής'αναπαραγωγής Εφαρμογή'κέρδους'G'σε'κάθε'κανάλι'ως'εξής:' B G_right'='(1'+'Balance)'/'2' B G_leö'='1' 'G_right' Ενδεικτικές'τιμές'Balance' B B1:'Ακουστικό'είδωλο'στο'αριστερό'ηχείο' B +1:'Ακουστικό'είδωλο'στο'δεξί'ηχείο' B 0:'Ακουστικό'είδωλο'στο'κέντρο Fx_StereoBalance.m, Example_StereoBalance.m

9 Χωρική'ισορροπία'(2) Χωρική'ισορροπία'(3) Κέρδος'αριστερού'και'δεξιού'καναλιού'ως'συνάρτηση'του'Balance Βασικό'μειoνέκτημα:'η'χωρική'αναπαράσταση'του'ειδώλου'γίνεται' με'μεταβολή'της'έντασης'και'όχι'του'πλάτους' B Η'ένταση'είναι'ανάλογη'του'τετραγώνου'του''πλάτους' Τιμή'του'πλάτους'στη'μέση' B 0.5^2''+'0.5^2''='0.5' Τιμή'του'πλάτους''στα'άκρα' B 1^2'+'0^2'='1' Άρα'υπάρχει'μία'«βύθιση»'του'πλάτους'στο'κέντρο'της'τάξης'των' 3dB Example_VariableBalance.m Amplitude'panning Amplitude'panning'(2) Βασική'ιδέα:'σταθερό'πλάτος'σε'όλα'τα'σημεία' Τότε:' Ικανοποίηση'από'την'ταυτότητα' l r Επειδή'sin(θ)'='cos'(θ+90ο )' l r Έστω'ότι'το'άθροισμα'των'γωνιών'μεταξύ'των' ηχείων'και'του'ειδώλου'είναι'90 0 Άρα Fx_AmplitudePanning.m, Example_AmplitudePanning.m

10 Amplitude'panning'(3) Left speaker gain 1 1 Right speaker gain Τέλος (για σήμερα) Left.707 Right Left.707 Right Example_VariableAmplitudePanning.m Ανδρέας)Φλώρος) floros@ionio.gr' h p://