Dr.Godfried-Willem RAES

Kursus Akoestiek

AUGENT - Hogeschool Gent : Departement Muziek

4503

Audioperceptie

Tussen de fysische eigenschappen van geluidstrillingen en onze waarneming daarvan bestaat er een evident verband. Dit verband is evenwel geenszins lineair. Vulgarizerend gezegd: onze auditieve waarneming is een hoogst onbetrouwbaar meetapparaat wanneer het erom gaat de fysische eigenschappen van geluidstrillingen te bepalen.

Aan onze waarneming van geluidstrillingen zijn een aantal grenzen gesteld:

1. met betrekking tot de frekwentie:

a. wij horen alleen geluidstrillingen wanneer hun frekwentie binnen het gebied (grofweg, en individueel verschillend) van 20 tot 20000Hz ligt. Zoals we verder zullen zien, zijn die grenzen bovendien nog voor elke frekwentie afhankelijk van de geluidsdruk.

b. wij nemen toonhoogte (het perceptorisch equivalent van frekwentie) waar op logaritmische wijze. Een verdubbeling (resp. halvering) van de toonhoogte horen wij als een oktaaf. Dit interval wordt gelijk gehoord, onafhankelijk van de toonhoogte. Het interval, uitgedrukt in Hz, is nochtans voor elk oktaaf verschillend: immer 880Hz - 440Hz = 440Hz = 1 oktaaf, maar 1760Hz - 880Hz = 880Hz = 1 oktaaf. De musici erg vertrouwde notie 'toonsafstand' komt overeen met de lineaire wijze waarop wij toonhoogte benoemen. Daarom is een kwintafstand (bij wijze van voorbeeld) steeds gelijk onafhankelijk van het aantal trillingen per sekonde van het verschil tussen begin en eindpunt. Anders gezegd: de toonsafstanden zoals wij die horen zijn een funktie van de verhoudingen van hun trilfrekwenties, niet van hun absolute waarden.

c. Onze gevoeligheid voor het onderscheiden van toonhoogteverschillen is een funktie van het frekwentiegebied waarbinnen zij optreden. Die gevoeligheid is het groots in het gebied 1000-3000Hz. Zij is bovendien verschillend voor gelijktijdig optredende geluiden en voor opeenvolgende geluiden. In de laatste geval hangt ze verder nog af van het tijdsinterval tussen de in toonhoogte te onderscheiden geluiden.

2. met betrekking tot de geluidssterkte (de amplitude van de geluidsdrukmodulaties).

a. de onderste waarnemingsgrens van het oor voor geluidsdruk is een funktie van de toonhoogte. Zij is het hoogst in de frekwentieband rond 3800Hz. Bij 2000Hz ligt de waarnemingsdrempel voor een normaal en gezond oor op 20 micropascal. Daarom werd dit geluidsdruknivo geintroduceerd als refentie voor de vele decibell schalen die worden gehanteerd in de akoestiek.

b. aan de bovenste grens wordt onze waarneming beperkt door wat men de pijngrens heeft genoemd. Daarboven treedt blijvende gehoorschade op. Maar ook geluid ver onder die pijngrens tast de gevoeligheid van het oor in grote mate aan, al wordt het dan een funktie van de blootstellingsduur. Vandaar de door de wet gehanteerde geluidsnivo grens van 90dBA (zie verder).

3. met betrekking tot de tijdsduur:

een geluid moet een minimale duur hebben om waargenomen te kunnen worden. Wanneer we ook de toonhoogte willen kunnen waarnemen, dan is de minimum nodige duur van het geluid, een funktie van die toonhoogte.

Wanneer een geluid erg lang duurt, dan lijkt het te verzwakken. Na een lange tijd nemen we het soms zelfs helemaal niet meer waar: we worden selektief doof.

4. met betrekking tot de lokalisatie:

dat we in staat zijn geluiden te lokalizeren is gelegen in het feit dat we over twee oren beschikken. Wanneer beide oren een identiek geluid waarnemen, dan situeren we de geluidsbron op de loodlijn op het midden van de as gevormd door onze beide oren.

De bepaling van de hoekafwijking ten overstaan van deze loodlijn is afhankelijk van de frekwentie van geluid maar ook van de geluidssterkte en de duur.

Talloze onderzoekers hebben zich minutieus beziggehouden met het gedetailleerd in kaart brengen van de eigenschappen van het menselijk gehoor. De eerste isofoonlijnen (kurves van waargenomen gelijke luidheid in funktie van frekwentie) werden opgesteld door Fletcher en Munson. Later werden die door Robinson en Dadson met heel wat meer proefperonen verbeterd en genormaliseerd tot de hieronderafgedrukte standaard kurven, geldig voor sinustonen:

Op grond van deze resultaten werden dan voor de akoestiek en de audioperceptie bruikbare wegingschalen vastgelegd die ook gelden voor willekeurige (dus niet-sinusvormige) geluidsbronnen. Voor alle schalen is het 0dB nivo identiek.

De dBA-schaal is daarbij gesteund op de isofoonlijn voor 40 Foon (soms ook Phon gespeld). Dit is de meest gebruikte normalisatiekurve.

De dBB-schaal is gesteund op de 70 Foon isofoonlijn, terwijl de dBC-schaal uitgaat van de 100 Foon kurve.

Wanneer de dB schaal zonder toevoeging gebruikt wordt is steeds de lineaire (fysische) schaal bedoeld. In vulgariserende literatuur wordt aan deze onderscheidingen zelden de nodige aandacht geschonken, waardoor ze meestal niet interpreteerbaar is.

De wegingskurves voor de diverse schalen worden geillustreerd in volgende grafiek:

Merk op dat deze kurves een ongeveer omgekeerd verloop hebben van de isofoon lijnen. Zij worden gebruikt voor de berekening van korrektiefilters in toonregelingen en decibel meters.

Ter orientatie geven we volgende geillustreerde kurve waar enkele bekende geluidsbronnen zijn ingeschaald op een dB schaal met aanduiding van de dBA referentie nivoos.:

Soms vinden we ook geluidsnivoos uitgedrukt in Soon of Sone. Dit is een eenheid op een lineaire schaal, uitgaand van de Foon-schaal (dbA). De overeenkomst blijkt uit volgende kurve:

Wie graag zijn eigen audiogram wil maken, verwijzen we naar volgende link:

http://www.phys.unsw.edu.au/jw/hearing.html

Objektieve (fysische) parameters:

- ruimtekoordinaten (x,y,z)

- tijd

- geluidsdruk

Perceptorische parameters:

- richting

- toonhoogte

- geluidssterkte

- klankkleur

- duur

De gehele geluidswaarneming is voorts absoluut geen passief gebeuren: wat we horen hangt heel sterk af van onze al dan niet gerichte aandacht evenals van onze kennis. De aandacht voor het ene element van een geluid kan daareenboven de waarneming van een ander geluid in de weg staan. Wie het geluid van een fagot niet kent, zal het ook niet herkennen in de orkestrale brei. Meer nog, hij zal de fagot gewoonweg niet horen.

Filedate: 971015 [under construction!] - updated: November 18, 2013