Blok 2.4, probleem 8
Leerdoelen:
- Uit welke onderdelen bestaat het oor en wat zijn de functies?
- Waarom hoor je bepaalde tonen moeilijker bij een maskerende toon? (Het
slakkenhuis)
- Hoe bepaal je locatie aan de hand van geluid?
- Hoe combineer je geluiden/ hoe maken we van meerdere geluiden 1 geheel?
(Gestalt)
Bronnen:
- Goldstein H.11 & H.12
Geluid kan op twee manieren gedefinieerd worden:
1) Fysieke definitie: Geluid is een verandering van druk in de lucht of in een ander
medium.
2) Perceptuele definitie: Geluid is de ervaring die we hebben als we horen.
Geluid als een fysieke stimulus:
Een geluid stimulus vindt plaats wanneer de beweging of vibratie van een object, zorgt voor
een druk verandering in de lucht, in het water of een ander elastisch medium dat het object
omringt.
Een speaker is instaat op geluid te creëren met behulp van het diafragma. Wanneer een
speaker naar buiten beweegt, duwt het de omliggen luchtmoleculen bij elkaar, dit noemt
men condensation. Dit zorgt voor een lichte toename van de moleculendichtheid vlakbij het
diafragma, dit zorgt vervolgens voor een lokale toename van luchtdruk.
Wanneer de speaker vervolgens weer naar binnen beweegt, verspreiden de luchtmoleculen
zich in de toenemende ruimte, dit noemt men rarefaction. De verminderde dichtheid van
luchtmoleculen, zorgt vervolgens weer voor een afname van de luchtdruk.
Doordat het proces van condensation en rarefaction zich honderden keren per seconde
herhaald, creëert de speaker een patroon van afwisselende hoge- en lagedrukgebieden,
doordat de naast elkaar gelegen moleculen elkaar beïnvloeden. Dit patroon van
luchtdrukveranderingen gaat door de lucht met 340 meter per seconde (in het water: 1500
m/sec.), dit wordt een geluidsgolf genoemd.
Het lijkt erop dat de luchtmoleculen bewegen, maar dit is niet het geval. De luchtdruk
veranderingen verplaatsen zich door de ruimte heen, de luchtmoleculen blijven op dezelfde
plaats.
Druk veranderingen: pure toon
Een pure toon treedt op wanneer de druk veranderingen in de lucht
optreden als een patroon met een wiskundige functie, dit wordt een sine
wave genoemd. Deze vibratie kan worden beschreven aan de hand van de
amplitude (= mate van drukverandering) en de frequentie (= aantal keer
per seconden dat verandering zich herhaald).
, - Amplitude: Het verschil tussen de hoge en lage pieken van een geluidsgolf. Het
fysieke kenmerk van een amplitude wordt geassocieerd met ervaring van loudness.
Hoge amplitudes worden geassocieerd met een hard geluid. De range van amplitudes
in de omgeving is extreem groot, de eenheid decibel (dB) is bedacht om de amplitude
praktischer uit te drukken in een bruikbaardere schaal.
p
dB=20 ×logarithm ( ) Po
p=druk van stimulus Po=standaard druk=20
- Frequentie: Dit is het aantal cycli per seconde waarbij de drukverandering zich
herhaalt. Dit is der fysieke meting geassocieerd met de perceptie van toonhoogte
(pitch), hoge frequenties worden geassocieerd met hoge tonen. Frequentie wordt
uitgedrukt in de eenheid Hertz (Hz), hierbij is 1 Hz, 1 cyclus per
seconde. Mensen kunnen frequenties waarnemen van 20 Hz tot
20.000 Hz.
Complexe tonen
Naast pure tonen zijn er ook complexe tonen aanwezig. De eigenschap van
herhaling betekent dat deze complexe toon een periodieke toon is. De mate
van herhaling van een complexe toon, noemt men de fundamentele
frequentie van een toon.
Een belangrijk eigenschap van een complexe toon is dat ze bestaan uit
verschillende pure tonen. Door middel van additive synthesis, kan er een
complexe toon gecreëerd worden door pure tonen bij elkaar te voegen.
Geluid waarnemen
Er is een connectie tussen fysieke kenmerken van geluid en de perceptie
hiervan. Er is een connectie tussen amplitude (fysiek) en loudness
(perceptie) en tussen frequentie (fysiek) en toon (perceptie).
Gehoorbereik:
We kunnen geluid alleen horen binnen een specifiek bereik van
frequenties, dit wordt het range of hearing genoemd. Dit geeft de
drempelwaarde aan die is bepaald door free field presentation (luisteren
naar een harde speaker) versus frequentie).
Deze curve laat zien dat wij een bereik hebben van ongeveer 20 Hz tot
20.00 Hz, hierbij zijn we het meest gevoelig voor frequenties tussen de
2.000 en 4.000 Hz. Dit zijn de frequenties die belangrijk zijn bij het
begrijpen van spraak.
Het groene gedeelte boven de audibility curve wordt de auditory
repsonse area genoemd, omdat we de tonen die in dit gebied vallen kunnen horen. De
bovenste grens van de auditory response are is de threshold of feeling, vanaf deze grens is
het mogelijk om het geluid te voelen. Dit geluid kan pijnlijk zijn en het kan lijden tot
gehoorschade.
De luidheid van de pure tonen is niert alleen afhankelijk van de geluidsdruk maar ook van de
frequentie.
Een ander perceptueel kenmerk van tonen, naast luidheid en toonhoogte, is timbre. Dit is de
kwaliteit van de toon, het maakt onderscheid tussen twee tonen, op het moment dar de
Leerdoelen:
- Uit welke onderdelen bestaat het oor en wat zijn de functies?
- Waarom hoor je bepaalde tonen moeilijker bij een maskerende toon? (Het
slakkenhuis)
- Hoe bepaal je locatie aan de hand van geluid?
- Hoe combineer je geluiden/ hoe maken we van meerdere geluiden 1 geheel?
(Gestalt)
Bronnen:
- Goldstein H.11 & H.12
Geluid kan op twee manieren gedefinieerd worden:
1) Fysieke definitie: Geluid is een verandering van druk in de lucht of in een ander
medium.
2) Perceptuele definitie: Geluid is de ervaring die we hebben als we horen.
Geluid als een fysieke stimulus:
Een geluid stimulus vindt plaats wanneer de beweging of vibratie van een object, zorgt voor
een druk verandering in de lucht, in het water of een ander elastisch medium dat het object
omringt.
Een speaker is instaat op geluid te creëren met behulp van het diafragma. Wanneer een
speaker naar buiten beweegt, duwt het de omliggen luchtmoleculen bij elkaar, dit noemt
men condensation. Dit zorgt voor een lichte toename van de moleculendichtheid vlakbij het
diafragma, dit zorgt vervolgens voor een lokale toename van luchtdruk.
Wanneer de speaker vervolgens weer naar binnen beweegt, verspreiden de luchtmoleculen
zich in de toenemende ruimte, dit noemt men rarefaction. De verminderde dichtheid van
luchtmoleculen, zorgt vervolgens weer voor een afname van de luchtdruk.
Doordat het proces van condensation en rarefaction zich honderden keren per seconde
herhaald, creëert de speaker een patroon van afwisselende hoge- en lagedrukgebieden,
doordat de naast elkaar gelegen moleculen elkaar beïnvloeden. Dit patroon van
luchtdrukveranderingen gaat door de lucht met 340 meter per seconde (in het water: 1500
m/sec.), dit wordt een geluidsgolf genoemd.
Het lijkt erop dat de luchtmoleculen bewegen, maar dit is niet het geval. De luchtdruk
veranderingen verplaatsen zich door de ruimte heen, de luchtmoleculen blijven op dezelfde
plaats.
Druk veranderingen: pure toon
Een pure toon treedt op wanneer de druk veranderingen in de lucht
optreden als een patroon met een wiskundige functie, dit wordt een sine
wave genoemd. Deze vibratie kan worden beschreven aan de hand van de
amplitude (= mate van drukverandering) en de frequentie (= aantal keer
per seconden dat verandering zich herhaald).
, - Amplitude: Het verschil tussen de hoge en lage pieken van een geluidsgolf. Het
fysieke kenmerk van een amplitude wordt geassocieerd met ervaring van loudness.
Hoge amplitudes worden geassocieerd met een hard geluid. De range van amplitudes
in de omgeving is extreem groot, de eenheid decibel (dB) is bedacht om de amplitude
praktischer uit te drukken in een bruikbaardere schaal.
p
dB=20 ×logarithm ( ) Po
p=druk van stimulus Po=standaard druk=20
- Frequentie: Dit is het aantal cycli per seconde waarbij de drukverandering zich
herhaalt. Dit is der fysieke meting geassocieerd met de perceptie van toonhoogte
(pitch), hoge frequenties worden geassocieerd met hoge tonen. Frequentie wordt
uitgedrukt in de eenheid Hertz (Hz), hierbij is 1 Hz, 1 cyclus per
seconde. Mensen kunnen frequenties waarnemen van 20 Hz tot
20.000 Hz.
Complexe tonen
Naast pure tonen zijn er ook complexe tonen aanwezig. De eigenschap van
herhaling betekent dat deze complexe toon een periodieke toon is. De mate
van herhaling van een complexe toon, noemt men de fundamentele
frequentie van een toon.
Een belangrijk eigenschap van een complexe toon is dat ze bestaan uit
verschillende pure tonen. Door middel van additive synthesis, kan er een
complexe toon gecreëerd worden door pure tonen bij elkaar te voegen.
Geluid waarnemen
Er is een connectie tussen fysieke kenmerken van geluid en de perceptie
hiervan. Er is een connectie tussen amplitude (fysiek) en loudness
(perceptie) en tussen frequentie (fysiek) en toon (perceptie).
Gehoorbereik:
We kunnen geluid alleen horen binnen een specifiek bereik van
frequenties, dit wordt het range of hearing genoemd. Dit geeft de
drempelwaarde aan die is bepaald door free field presentation (luisteren
naar een harde speaker) versus frequentie).
Deze curve laat zien dat wij een bereik hebben van ongeveer 20 Hz tot
20.00 Hz, hierbij zijn we het meest gevoelig voor frequenties tussen de
2.000 en 4.000 Hz. Dit zijn de frequenties die belangrijk zijn bij het
begrijpen van spraak.
Het groene gedeelte boven de audibility curve wordt de auditory
repsonse area genoemd, omdat we de tonen die in dit gebied vallen kunnen horen. De
bovenste grens van de auditory response are is de threshold of feeling, vanaf deze grens is
het mogelijk om het geluid te voelen. Dit geluid kan pijnlijk zijn en het kan lijden tot
gehoorschade.
De luidheid van de pure tonen is niert alleen afhankelijk van de geluidsdruk maar ook van de
frequentie.
Een ander perceptueel kenmerk van tonen, naast luidheid en toonhoogte, is timbre. Dit is de
kwaliteit van de toon, het maakt onderscheid tussen twee tonen, op het moment dar de
