Presentation laddar. Vänta.

Presentation laddar. Vänta.

Ljudets fysik och psykoakustik Vad är ljud? Hur uppfattar örat ljud? Hur tolkar hjärnan ljud?

Liknande presentationer


En presentation över ämnet: "Ljudets fysik och psykoakustik Vad är ljud? Hur uppfattar örat ljud? Hur tolkar hjärnan ljud?"— Presentationens avskrift:

1

2 Ljudets fysik och psykoakustik Vad är ljud? Hur uppfattar örat ljud? Hur tolkar hjärnan ljud?

3 Ljudvågor  Ljud uppstår när något vibrerar – lufttryck Högtalarmembran Förtätning Förtunning

4 Ljudvågor  Ljudvågens egenskaper:  Amplitud  Frekvens  Våglängd  Fas

5 Frekvens  Antalet svängningar per sekund  Anges i Hertz (Hz)  En period – tiden för en svängning Tid (s) 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 En period (0,2 s) 5 Hz

6 Frekvens  Vi kan höra Hz  Försämras med åldern  Unga barn kan höra upp till 23 kHz  Över 60 år hör man sällan över 8 kHz  Under 20 Hz – infraljud  Vi känner ofta vibrationerna  Över 20 kHz – ultraljud

7 Ljudvågor

8 Våglängd  Ljudet breder ut sig med ljudets hastighet  Beroende av medium  Material, temperatur mm  Ca 340 m/s i luft, rumstemperatur Ex. f =100 Hz,  = 3,4 m Våglängd (m)

9 Fas  Fas har betydelse då två signaler adderas  Lägg ihop värdena i varje tidpunkt + = + = Fas – signalen är förskjuten i tid Två likadana signaler med motsatt fas släcker ut varandra

10 Frekvensinnehåll  En enda ton (sinusvåg)  Fördubbling av frekvensen – en oktav Frekvens = Amplitud 220 Hz 440 Hz 880 Hz TidsplanFrekvensplan

11 Frekvensinnehåll  Ljud innehåller oftast flera frekvenser  Alla ljud kan skapas genom att addera sinustoner + = Frekvens Amplitud Hz 440 Hz

12 Tonhöjd och klang  Harmoniska övertoner – multiplar av grundtonen  Komplext ljud, t ex ett instrument  Grundton + harmoniska övertoner  Olika instrument har olika frekvensinnehåll  – Klangfärg  Vi uppfattar grundfrekvensen som tonhöjden

13 Klangfärg  Gitarr Klarinett Människa Tid Frekvens

14 Tonhöjd  Upplevda tonhöjden är dock inte automatiskt ”lägsta frekvensen”  Sågtandsvåg – grundton + alla övertoner  I bägge fallen nedan upplevs grundfrekvensen Sågtand 220 Hz Sågtand 220 Hz utan grundton Frekvens Tid

15 OriginalLågpassHögpass Bandpass 200 Hz Hz (som en telefon) Klangförändring - EQ  Vi kan förändra ljudets klangfärg utan att musiken förändras – equalization  Dämpa vissa frekvenser  Lågpassfilter – släpper bara igenom låga, dämpar höga  Högpassfilter – vice versa  Bandpassfilter – släpper igenom frekvenser inom ett visst frekvensområde

16 Envelope (kontur)  Inte bara klangfärg skiljer instrument  Envelope – det dynamiska förloppet  Anslag – stustain – avklingning  Även klangfärgen påverkas – vissa frekvenser dör ut snabbare än andra Piano GitarrFiol

17 Amplitud  Volym – SPL (Sound Pressure Level)  Ljudtrycksnivå  Förändrat tryck på trumhinnan  Mäts som lufttryck, i bar  Normalt lufttryck ca 1 bar  Örat uppfattar skillnader på delar av en  bar (mikro= miljondel)  Små, små förändringar

18 Amplitud  Hörselgränsen är förändringar på 0,0002  bar (2  )  Högsta gräns – smärtgräns – 0,2 mbar (milli=tusendel) (2  )  Skillnad 1:  Hörseln är logaritmiskt

19 Logaritmisk skala  LinjärLogaritmisk  log(x), det man ska ”höja upp tio till”  log(100)=2 (10 2 ), log(1000)=3 (10 3 ) osv

20 Decibel  Decibel förkortas dB  Tryck referens är hörseltröskeln=0,0002  bar  Dubbelt tryck – ökar 6 dB  20 dB – 10 gånger högre tryck  Smärtgränsen är 120 dB  Det är så örat uppfattar ljudnivån!

21 Decibel – olika ljud

22 Olika frekvenskänslighet  Phon – den nivå ett ljud med viss frekvens måste ha för att upplevas som nivån för 1000 Hz

23 Olika frekvenskänslighet  Allra känsligast vid 3400 Hz  Klangen av ett instrument ändras beroende om man spelar högt eller lågt  ”Loudness compensation” på vissa förstärkare  Minst skillnader vid 85 dB – bästa volymen för ljudredigering  Hemma spelas ofta musik kring dB

24 Olika decibel  Skillnader mellan vad man mäter  Tryck eller spänning  Effekt  (Samband:)

25 ”Förstärkardecibel”  Ofta ser man på stereoanläggningar skalor där det högsta värdet är 0 dB, sedan bara negativa värden  0 dB – den högsta volymen anläggningen kan ge  Denna används som referens!  Samma princip – kvoten av lägre utsignaler relativt referensen ger negativa dB

26 Olika psykoakustiska fenomen  Beats – örat kan inte separera två väldigt närliggande frekvenser  Man hör snittfrekvensen och amplituden varierar som skillnaden mellan frekvenserna  Utnyttjas när man stämmer stränginstrument 200 Hz 208 Hz Hz (hörs 204 Hz, beat på 8 Hz)

27 Olika psykoakustiska fenomen  Kombinationstoner – om frekvenser är separerade med minst 50 Hz kan man höra kombinationstoner  f 1 – f 2 och f 1 + f Hz 300 Hz Hz (100 Hz) (500 Hz)

28 Olika psykoakustiska fenomen  Maskning - en stark ton maskar över svagare toner med närliggande frekvenser  T ex 4 kHz – svårt att höra svagare 3,5 kHz ton. Dock lätt att höra lika svag 1 kHz-ton.  Gäller även övertoner – 1 kHz med 2 kHz överton – svårt att höra 1900 Hz 4000 Hz 3500 Hz ,1* Hz 1000 Hz ,1*1000

29 Akustik  När en ljudvåg träffar en yta kommer en del energi att reflekteras, en del att absorberas eller släppas igenom  Reflekteras med infallsvinkeln  Absorption – energin omvandlas till värme  Olika förhållanden beroende på material

30 Fler begrepp  Diffusion  Ljudvågorna reflekteras åt alla håll  Diffraktion  Ljudvågorna viker av runt vassa kanter eller smala öppningar, går ”runt hörn”

31 Rumsuppfattning  Två öron ger stereomöjligheter – vi kan uppfatta vart ett ljud kommer ifrån  Ett öra kan inte lokalisera en ljudkälla ordentligt  Öronen och hjärnan analyserar  skillnaden i intensitet mellan öronen  skillnaden i ankomsttid – || –  effekterna av ytterörat  Kan även användas av ett öra (monolyssning) höger/vänster fram/bak upp/ner }}}}

32 Rumsuppfattning  Det uppstår en akustisk skugga för ena örat  Ljudet måste reflekteras  Förlorar intensitet  Tar längre tid  Låga frekvenser kan ”runda” huvudet (diffraktion), tar dock längre tid

33 Rumsuppfattning  Stereohögtalare  Utnyttjar intensitetskillnader till att placera ut instrument mellan högtalarna, panorering  Om ljudkällan är lika stark i båda öronen – befinner sig rakt framför  Surround – fler högtalare gör att ljudkällor kan placeras ut runtom i rummet

34 Rumsuppfattning  Ljudet sprids åt alla håll från en ljudkälla  Bara en liten del når lyssnaren direkt (direktljud)  Resten studsar runt och reflekteras eller absorberas  Olika frekvenser reflekteras olika, klangen ändras  Reflekterat ljud anländer senare och från andra håll än direktljudet  Direktljud – tidiga reflektioner – reverb

35 Rumsuppfattning

36  Tidiga reflektioner – inom 50 ms  Örat och hjärnan sammanfogar ljud inom ca 30 ms, allt tolkas som en och samma ljudkälla  Reflektioner gör ljudet fylligare och ger en uppfattning om rummets storlek  Större rum – tar längre tid att reflektera  Litet rum/kyrkosal?

37 Rumsuppfattning  Reverb – reflektioner som anländer efter 50 ms  Kommer från alla möjliga håll  Efterklangstid: RT60 – ljudnivån har sjunkit 60 dB  Hjärnan använder reverbets tid och klang (oftast basfrekvenser som hänger kvar längst) för att uppfatta hårdheten på omgivande ytor  Reverbets volym i förhållande till direktljud ger en uppfattning om avståndet till källan

38 Rumsuppfattning  Direktljud – ger information om ljudkällans placering, storlek och klangfärg  Tidiga reflektioner – ger information om rummets storlek  Reverb – ger information om rummets ytor. Proportionen mellan reverb och direktljud ger uppfattning om avstånd

39 Ljudeffekter  På konstgjord väg kan man ändra rummet som en inspelning ägt rum i  Genom att lägga på distortion och begränsa bandbredden (frekvenserna) kan man t ex få rösten att verka komma ur en flygplansradio Talinspelning utan effekter Talinspelning med reverb Talinspelning med distortion Talinspelning med distortion och bandbreddsbegränsning

40 Stående vågor  Strängar, rum, ja så gott som alla material har en viss egenfrekvens/resonansfrekvens  Betrakta rummet som ett slutet rör, ljudet reflekteras fram och tillbaka mellan väggarna

41 Stående vågor  Beroende på rumsdimensionerna förstärks vissa frekvenser, med våglängder som ”passar” i rummet  /2   / 3 / 2 2 

42 Stående vågor  Ex. ett rum med dimensionerna 3×6×2,5 m  Grundtoner,  /2:   1 =3×2,  2 =6×2,  3 =2,5×2  Första överton,  :   4 =3,  5 =6,  6 =2,5  Frekvenser:  f 1 =57 Hz, f 2 =28 Hz, f 3 =68 Hz  f 4 =113 Hz, f 5 =57 Hz, f 6 =136 Hz  OSV…

43 Stående vågor  Försök se till att rummets dimensioner inte är multiplar av varandra

44 Lyssna!  Tänk på hur omgivningen låter vid inspelningen  Vi hör selektivt och kan urskilja ljud i störiga miljöer, vi tänker inte på störningarna  Mikrofoner tar upp allt ljud  Hörs inte förrän vid uppspelning  Försök lyssna på inspelningen  Jobbigt att spela in nytt ljud…


Ladda ner ppt "Ljudets fysik och psykoakustik Vad är ljud? Hur uppfattar örat ljud? Hur tolkar hjärnan ljud?"

Liknande presentationer


Google-annonser