Что называется маскировкой звука

Маскировка звука

Полезное

Смотреть что такое «Маскировка звука» в других словарях:

МАСКИРОВКА ЗВУКА — психофизиол. явление, заключающееся в повышении порога слышимости данного звука (сигнала) под влиянием др. звуков (помех). М. з. количественно выражается числом децибел, на к рое повышается порог слышимости сигнала в присутствии помехи. М. з.… … Физическая энциклопедия

МАСКИРОВКА ЗВУКА — физиологическое явление, состоящее в том, что при одновременном слушании двух или нескольких звуков разной громкости более тихие звуки перестают быть слышимыми … Большой Энциклопедический словарь

маскировка звука — физиологическое явление, состоящее в том, что при одновременном слушании двух или нескольких звуков разной громкости более тихие звуки перестают быть слышимыми. * * * МАСКИРОВКА ЗВУКА МАСКИРОВКА ЗВУКА, физиологическое явление, состоящее в том,… … Энциклопедический словарь

маскировка звука — физиологический феномен, заключающийся в том, что при одновременном восприятии двух или нескольких звуков разной громкости более тихие звуки перестают быть слышимыми; используются при аудиометрии … Большой медицинский словарь

МАСКИРОВКА ЗВУКА — физиол. явление, состоящее в том, что при одноврем. слушании двух или нескольких звуков разной громкости более тихие звуки перестают быть слышимыми … Естествознание. Энциклопедический словарь

ПОРОГИ СЛУХА — значения физ. характеристик звука, соответствующие возникновению слухового ощущения или изменению качества этого ощущения. Уровень интенсивности звука, соответствующий возникновению слухового ощущения в условиях тишины, наз. абсолютным П. с. или… … Физическая энциклопедия

Порог слышимости — Порог слышимости минимальная величина звукового давления, при которой звук данной частоты может быть ещё воспринят ухом человека. Величину порога слышимости принято выражать в децибелах, принимая за нулевой уровень звукового давления… … Википедия

Порог слышимости — минимальная величина звукового давления, при которой звук данной частоты может быть ещё воспринят ухом человека. Величину П. с. принято выражать в Децибеллах, принимая за нулевой уровень звукового давления 2․10 5 н/м2 или 2․10 4 н/м2 при… … Большая советская энциклопедия

ПОРОГ СЛЫШИМОСТИ — минимальная величина звукового давления, при к ром звук данной частоты может быть ещё воспринят ухом человека. Величину П. с. принято выражать в децибелах, принимая за нулевой уровень звукового давления 2•10 5 Па на частоте 1 кГц (для плоской… … Физическая энциклопедия

Психоакустика — Психоакустика научная дисциплина, изучающая психологические и физиологические особенности восприятия звука человеком. В аспекте сугубо музыкальном, основными задачами психоакустики являются следующие: понять, как система слухового… … Википедия

Источник

Маскировка звуковых сигналов

В реальной жизни нам довольно редко приходится иметь дело со звуками, которые возникают и существуют в полной тишине, т.е. при отсутствии других звуков. Чаще всего приходится прослушивать сразу несколько одновременно существующих звуковых сигналов, из которых интересен для нас может оказаться всего один – остальные будут только мешать восприятию желаемого. А если посторонние звуки являются достаточно громкими, то нужный звук можно и не расслышать вовсе. Явление, когда при воздействии на органы слуха двух звуков один из них может не прослушиваться на фоне другого, называется маскировкой.

Маскировка возникает в результате взаимодействия звуковых сигналов, следствием которого является изменение порога слышимости одного из них (маскируемого) в присутствии другого (маскирующего или маскера).

Существует несколько видов маскировки, которые проявляются в зависимости от способа взаимодействия маскера и маскируемого сигнала и от характера каждого из них:

— одновременная или моноауральная маскировка, проявляющаяся в тех случаях, когда оба сигнала существуют в одно и то же время;

— временнáя маскировка, которая проявляется при неодновременном существовании маскера и маскируемого сигнала либо когда маскер кратковременно накладывается на маскируемый звук;

— центральная или бинауральная маскировка, проявляющаяся, когда маскер и маскируемый сигнал воздействуют на разные уши слушателя;

— бинауральная демаскировка, позволяющая на фоне общего маскирующего шума расслышать интересующий слушателя источник звука.

Одновременная маскировка

При одновременной маскировке маскирующее действие звуков различного характера определяется путем вычисления разницы между порогом слышимости исследуемого звука в полной тишине (абсолютным порогом слышимости данного звука) и порогом слышимости того же звука при воздействии маскера (испытательного тона или узкополосного шума). Эта разница называется степенью маскировки.

Степень (или уровень) маскировки dN– это разница в децибелах между уровнем N_М порога слышимости тона заданной частоты в присутствии маскераи уровнем N₀ порога слышимости этого же тона в полной тишине:

Значения порогов слышимости в присутствии маскера определяются путем добавления к основному (испытательному) тону дополнительного тона заданной частоты и интенсивности или узкополосного шума с известными параметрами.

Маскировка тонов шумовыми сигналами

Для того чтобы получить наиболее достоверную информацию о свойствах маскировки было бы естественным использовать в качестве маскируемого сигнала и маскера тональные сигналы. Однако при этом возникает ряд сложностей. Прежде всего, это биения, которые возникают когда маскер и маскируемый сигнал близки по частоте (разница между ними менее 15 Гц) и мешают правильно оценивать эффект маскировки. Кроме того, известно, что человеческий слух обладает существенной нелинейностью (подробнее об этом будет сказано ниже). Поэтому при воздействии на орган слуха достаточно громкого синусоидального звукового сигнала с частотой f₀ в процессе его обработки в слуховом аппарате возникают гармоники с частотами 2f₀, 3f₀ и т.д. Например, если прослушивать звуковой сигнал с частотой 500 Гц, то вместе с ним можно услышать и призвуки с частотой 1000 Гц, 1500 Гц и т.д. Поскольку путем объективных измерений параметров подводимого к акустическому излучателю сигнала можно легко убедиться, что в спектре воздействующего тона никаких посторонних гармоник нет, то они получили название «субъективных», т.е. возникающих в результате исключительно субъективного восприятия звуковых сигналов.

Эксперименты, проведенные с использованием в качестве маскера узкополосного шума, в целом подтвердили результаты, которые были получены ранее в ходе исследований с применением чистых тонов.

Наиболее интересным для практики является случай, когда в качестве маскирующего сигнала используется широкополосный белый шум. На рис. 6 приведены результаты исследований эффектов маскировки для этого случая. Сплошные кривые на графике соответствуют порогам слышимости при воздействии маскирующего шума различной интенсивности. Видно, что степень маскировки зависит здесь от интенсивности маскирующего шума почти прямо пропорционально: при увеличении интенсивности шума на 10 дБ порог слышимости также возрастает на 10 дБ.

Из рис. 6 также видно, что до частоты примерно 500 Гц кривые маскирования практически параллельны оси абсцисс, т.е. почти горизонтальны. На более высоких частотах пороги слышимости маскируемого сигнала начинают возрастать, причем с одной и той же крутизной. Измерения показали, что при увеличении частоты на октаву пороги слышимости во всех случаях возрастают примерно на 3 дБ.

Объяснить этот феномен несложно, если вспомнить о существовании критических полос слуха. Известно, что слух оценивает не общую мощность шума во всей полосе слышимых частот, а его мощность в критических полосах. Следовательно, каждый отдельно взятый тон маскируется шумом той критической полосы, в которой он находится. До частоты 500 Гц ширина критических полос слуха примерно одинакова и равна 100 Гц. Значит, общая мощность шума в этих полосах также примерно одинакова, поскольку спектральная плотность мощности белого шума, как известно, постоянна во всей полосе частот. Поэтому одинаковым будет и его маскирующее действие. Выше 500 Гц критические полосы слуха начинают увеличиваться в размерах. Значит, интегральная мощность шума в них будет возрастать, а, следовательно, будет возрастать и его маскирующее действие.

Свойство широкополосных шумов оказывать максимальное маскирующее действие на тональные сигналы только в пределах критических полос лежит в основе алгоритмов сжатия звуковых сигналов по стандартам MPEG, Dolby, DTS и пр. Вся полоса слышимых частот здесь, прежде всего, разбивается на ряд субполос, примерно соответствующих критическим полосам слуха. После чего внутри каждой субполосы производится анализ присутствующих в ней спектральных компонент и на основе этого анализа рассчитывается степень маскировки частотных составляющих кодируемого звукового сигнала.

В исследовательской практике иногда необходим шум с таким распределением спектральной плотности мощности, чтобы он равномерно маскировал все частотные составляющие звукового сигнала. Для формирования такого шума требуется, чтобы до частоты 500 Гц его спектральная плотность мощности была одинакова и совпадала со спектральной плотностью мощности белого шума, а на частотах выше 500 Гц уменьшалась с крутизной 3 дБ на октаву – как у розового шума. Такой шум называется равномерно маскирующим.

Контрольные вопросы

1. Что такое шумовой сигнал, и какими характерными особенностями он обладает?

2. Что такое белый (розовый, равномерно маскирующий, броуновский, синий, фиолетовый, серый) шум и какими характерными особенностями он обладает?

3. Какими бывают шумы в зависимости от ширины спектра?

4. Какое явление называется маскировкой?

5. Какие виды маскировки вы знаете?

6. Что такое степень маскировки?

7. Почему во время проведения экспериментов по исследованию явлений маскировки в качестве маскера вместо тонального сигнала чаще всего используют узкополосный шумовой сигнал?

8. Почему броуновский шум эффективнее белого маскирует высокочастотные тональные сигналы?

Литература

1. В.А. Никамин. Зрительно-слуховое восприятие аудиовизуальных программ.: Учебник / ГОУВПО СПбГУТ. – СПб, 2014.

2. Акустика: Учебник для вузов / Ш.Я. Вахитов, Ю.А. Ковалгин, А.А. Фадеев, Ю.П. Щевьев; под ред. Ю.А. Ковалгина. – М.: Горячая линия-Телеком, 2009.

3. И.А. Алдошина, Р. Приттс. Музыкальная акустика. Учебник. – СПб.: Композитор. – СПб, 2006.

Порядок выполнения работы

Открыть программу AdobeAudition, щелкнув дважды по ее ярлыку.

1. Задать параметры шумового файла. Для этого в режиме «Правка» (рис. 7):

— В меню Файл (File) щелкнуть Новый (New) и в открывшемся окне установить:

— Частоту дискретизации (SampleRate) – 48кГц;

— Каналы (Channels) – Моно;

— Разрешение (Resolution) – 32 бит.

Нажать кнопку ОК.

— В меню Создать (Generate) щелкнуть Шум (Noise) и в открывшемся окне установить:

— Тип шума (Color) – Белый (White)

— Тип сигнала (Style) – Моно (Mono)

— Интенсивность (Intensity) – 40 дБ (крайнее правое положение движка)

— Длительность (Duration) – 30 сек (seconds)

Нажать кнопку ОК.

— Щелкнуть по названию созданного файла (или по самой сигналограмме) правой кнопкой мыши и в выпадающем меню нажать «Вставить в мультитрек» (рис. 8).

2. Задать параметры звукового файла. Для этого в режиме «Правка» (рис. 7):

— В меню Файл (File) щелкнуть Новый (New) и в открывшемся окне установить:

— Частоту дискретизации (SampleRate) – 48кГц;

— Каналы (Channels) – Моно;

— Разрешение (Resolution) – 32 бит.

Нажать кнопку ОК.

— В меню Создать (Generate) щелкнуть Тоны (Tones) и в открывшемся окне установить:

— Основнуючастоту (Base Frequency) – f = 2000 Гц;

— Форму сигнала (Flavor) – синус (Sine);

— Длительность(Duration) – 30 секунд.

Определить порог слышимости на этой частоте. Для этого, нажав кнопку предварительного прослушивания Preview и перемещая ручку регулятора громкостиdBVolumeдобиться того, что звук перестанет быть слышимым. Для более точного определения границы слышимости следует периодически включать и выключать звук кнопкой Preview. Если звук будет слышен даже в крайнем нижнем положении ручки регулятора громкостиdBVolume(-80 дБ), то убавить громкость либо регулятором громкости головных телефонов, либо регулятором громкости самого компьютера и больше этот регулятор не трогать. Занести значение порога слышимости в графу N₀ табл. 1.

После этого установить регулятор громкости (dBVolume) в самое верхнее положение 0 дБ и нажать кнопку ОК.

Щелкнуть по названию созданного файла (или по самой сигналограмме) правой кнопкой мыши и в выпадающем меню нажать «Вставить в мультитрек» (рис. 8).

4. Нажать кнопку «Воспроизведение» («►») и, вращая ручку регулировки уровня синусоидального сигнала (на рис. 3 эта ручка находится на панели регулировок дорожки 1 под надписью «Трек 1») влево (в сторону уменьшения) добиться, чтобы сигнал перестал различаться на фоне шума. Отметить в графе N_c Табл. 1 отчета значение уровня сигнала, которое будет при этом присутствовать рядом с ручкой регулировки (например, –20 дБ).

5. Удалить файл с синусоидальным сигналом. Для этого щелкнуть его название на вкладке Файлы (с левой стороны окнаAdobeAudition) правой кнопкой, на выпадающем меню щелкнуть Закрыть файл, и в появившемся окне нажать Да.

6. Повторить пп.2-5 для всех частот, указанных в таблице 1 отчета.

7. Рассчитать уровни маскирования dN (нижняя строка табл. 1 отчета) для этих частот по формуле dN=N_с–N₀ и построить график зависимости этой величины от частоты.

8. Повторить пп. 1-7 для розового шума и для броуновского (коричневого) шума.

9. Сделать анализ полученных данных и изложить его результаты в Выводах.

Источник

Слуховая маскировка возникает, когда на восприятие одного звука влияет присутствие другого звука.

СОДЕРЖАНИЕ

Маскированный порог

Степень маскирования будет варьироваться в зависимости от характеристик как целевого сигнала, так и маскирующего устройства, а также будет зависеть от конкретного слушателя. В то время как человек в приведенном выше примере смог обнаружить кошачье царапанье при уровне звукового давления 26 дБ, другой человек может не услышать кошачье царапание при включенном вакууме до тех пор, пока уровень звука кошачьего царапанья не будет увеличен до 30 дБ SPL ( Таким образом, степень маскировки для второго слушателя составляет 20 дБ).

Одновременное маскирование

Одновременное маскирование происходит, когда звук становится неслышимым из-за шума или нежелательного звука той же длительности, что и исходный звук. Например, мощный выброс на частоте 1 кГц будет иметь тенденцию замаскировать тон более низкого уровня на частоте 1,1 кГц. Кроме того, два синусоидальных тона с частотой 440 и 450 Гц могут быть четко различимы при разделении. При одновременном представлении они не могут быть четко восприняты.

Критическая пропускная способность

Маскирование иллюстрирует пределы частотной избирательности. Если сигнал маскируется маскером с частотой, отличной от частоты сигнала, то слуховая система не может различить две частоты. Экспериментируя с условиями, при которых один звук может маскировать ранее услышанный сигнал, можно проверить частотную избирательность слуховой системы.

Похожие частоты

На рисунке B по оси Y показана степень маскировки. Наибольшая маскировка возникает, когда маскирующий элемент и сигнал имеют одинаковую частоту, и она уменьшается по мере удаления частоты сигнала от частоты маскирующего устройства. Это явление называется частотной маскировкой и возникает из-за того, что маскировщик и сигнал находятся в одном слуховом фильтре (рисунок C). Это означает, что слушатель не может их различить, и они воспринимаются как один звук, причем более тихий звук маскируется более громким (Рисунок D).

Величина, на которую маскер поднимает порог сигнала, намного меньше при маскировке вне частоты, но она имеет некоторый эффект маскировки, потому что часть маскера перекрывается со слуховым фильтром сигнала (рисунок E).

Внечастотное маскирование требует, чтобы уровень маскатора был выше, чтобы иметь маскирующий эффект; это показано на рисунке F. Это связано с тем, что только определенное количество маскирующего элемента перекрывается со слуховым фильтром сигнала, и для перекрытия сигнала требуется больше маскировщика.

Более низкие частоты

Шаблон маскировки меняется в зависимости от частоты маскирующего устройства и интенсивности (Рисунок B). Для низких уровней на графике 1000 Гц, таких как диапазон 20–40 дБ, кривая относительно параллельна. По мере увеличения интенсивности маскера кривые расходятся, особенно для сигналов с частотой выше, чем у маскера. Это показывает, что есть распространение эффекта маскировки вверх по частоте, когда интенсивность маскера увеличивается. Кривая на высоких частотах намного пологее, чем на низких частотах. Это сглаживание называется восходящим распространением маскирования, и именно поэтому мешающий звук маскирует высокочастотные сигналы намного лучше, чем низкочастотные сигналы.

На рисунке B также показано, что по мере увеличения частоты маскирования шаблоны маскирования становятся все более сжатыми. Это демонстрирует, что высокочастотные маскирующие устройства эффективны только в узком диапазоне частот, близких к частоте маскирующего устройства. С другой стороны, низкочастотные маскеры эффективны в широком диапазоне частот.

Харви Флетчер провел эксперимент, чтобы выяснить, какая часть полосы шума способствует маскированию тона. В эксперименте сигнал с фиксированным тоном имел различную ширину полосы шума, сосредоточенную на нем. Маскированный порог записывался для каждой полосы пропускания. Его исследование показало, что существует критическая ширина полосы шума, которая вызывает максимальный эффект маскировки, а энергия за пределами этой полосы не влияет на маскировку. Это можно объяснить тем, что слуховая система имеет слуховой фильтр, центрированный по частоте тона. Полоса пропускания маскера, который находится внутри этого слухового фильтра, эффективно маскирует тон, но маскировщик вне фильтра не имеет никакого эффекта (Рисунок G).

Это используется в файлах MP3 для уменьшения размера аудиофайлов. Части сигналов, выходящие за пределы критической полосы пропускания, представлены с пониженной точностью. Части сигналов, воспринимаемые слушателем, воспроизводятся с большей точностью.

Эффекты интенсивности

Различные уровни интенсивности также могут влиять на маскировку. Нижняя граница фильтра становится более плоской с увеличением уровня децибел, тогда как верхняя граница становится немного круче. Изменения наклона высокочастотной стороны фильтра с интенсивностью менее последовательны, чем на низких частотах. На средних частотах (1–4 кГц) наклон увеличивается с увеличением интенсивности, но на низких частотах нет четкого наклона с уровнем, а фильтры на высоких центральных частотах показывают небольшое уменьшение наклона с увеличением уровня. Резкость фильтра зависит от входного уровня, а не выходного уровня фильтра. Нижняя часть слухового фильтра также расширяется с увеличением уровня. Эти наблюдения проиллюстрированы на рисунке Н.

Временная маскировка

Подобно одновременному маскированию, временное маскирование показывает частотный анализ, выполняемый слуховой системой; Пороги прямой маскировки для сложных гармонических тонов (например, пилообразный зонд с основной частотой 500 Гц) демонстрируют пороговые пики (т. е. высокие уровни маскирования) для полос частот, сосредоточенных на первых нескольких гармониках. Фактически, ширина полосы слуха, измеренная по порогам прямой маскировки, уже и точнее, чем измеренная с использованием одновременной маскировки.

Другие условия маскировки

Последняя ситуация, когда происходит маскирование, называется центральной маскировкой. Это относится к случаю, когда маскировщик вызывает повышение порога. Это может происходить в отсутствие или в дополнение к другому эффекту и происходит из-за взаимодействий внутри центральной нервной системы между отдельными нервными входами, полученными от маскера, и сигналом.

Воздействие разных типов стимулов

Были проведены эксперименты, чтобы увидеть различные эффекты маскировки при использовании маскера, который имеет форму узкополосного шума или синусоидального тона.

Когда синусоидальный сигнал и синусоидальный маскер (тон) представлены одновременно, огибающая комбинированного стимула колеблется в виде регулярных колебаний, описываемых как биения. Колебания происходят со скоростью, определяемой разницей между частотами двух звуков. Если разница частот небольшая, то звук воспринимается как периодическое изменение громкости отдельного тона. Если удары быстрые, это можно охарактеризовать как ощущение шероховатости. При большом частотном разделении эти два компонента слышны как отдельные тона без шероховатости или биений. Удары могут указывать на наличие сигнала, даже если сам сигнал не слышен. Влияние биений можно уменьшить, используя узкополосный шум, а не синусоидальный тон для сигнала или маскера.

Механизмы маскировки

Тона кубической разности рассчитываются по сумме.

Квадратичные разностные тона являются результатом

Это происходит на относительно высоких уровнях, следовательно, меньше влияет на кривые психоакустической настройки.

Комбинированные тона могут взаимодействовать с первичными тонами, что приводит к вторичным комбинационным тонам из-за того, что они похожи на исходные первичные тона по своей природе, как стимул. Примером этого является

Вторичные комбинированные тона снова похожи на комбинированные тона основного тона.

Нечастотное прослушивание

Приложения

Слуховая маскировка используется в масках тиннитуса для подавления раздражающего звонка, шипения, гудения или шума в ушах, часто связанных с потерей слуха. Он также используется в различных видах аудиометрии, включая аудиометрию чистого тона и стандартный тест слуха для проверки каждого уха в одностороннем порядке и проверки распознавания речи в присутствии частично маскирующего шума.

Слуховая маскировка используется для сжатия данных для звуковых сигналов ( MP3 ).

Источник