plik


ÿþPolitechnika WrocBawska Instytut Telekomunikacji i Akustyki SYSTEMY NAGAOZNIENIA TEMAT SEMINARIUM: ZASTOSOWANIE PSYCHOAKUSTYKI ORAZ AKUSTYKI ZRODOWISKA W SYSTEMACH NAGAOZNIAJCYCH prowadzcy: mgr. P. KozBowski termin: poniedziaBek godz.1600 - 1800 data oddania: 29.10.2001 autor: Marcin WroDski nr indeksu: 82437 kierunek EIT specjalno[ EID rok 4 /sem. 7 SPIS TREZCI 1 ELEMENTY PSYCHOAKUSTYKI 3 1.1 Lokalizacja dzwików w przestrzeni 3 1.2 Zjawiska maskowania 5 1.3 Zjawisko Hassa 5 2 ELEMENTY AKUSTYKI ZRODOWISKA 7 2.1 OdlegBo[ od zródBa 7 2.2 Wilgotno[ powietrza 8 2.3 Temperatura 10 2.4 Wiatr 11 2.5 Rodzaj powierzchni gruntu 12 3 LITERATURA 14 2 1 Elementy psychoakustyki 1.1 Lokalizacja dzwików w przestrzeni Podstawowymi czynnikami fizycznymi pozwalajcymi lokalizowa dzwiki w przestrzeni s: midzyuszna ró|nica czasu "t lub fazy "¦ midzyuszna ró|nica nat|enia "I midzyuszna ró|nica w widmie czstotliwo[ci "É Gdy zródBo dzwiku nie le|y w pBaszczyznie symetrii gBowy sBuchacza, wystpuje ró|nica czasu pomidzy doj[ciem sygnaBu do obojga uszu, jest to midzyuszna ró|nica czasu "t. Najwiksza warto[ midzyusznej ró|nicy czasu "t wystpuje dla ±=90o, gdzie ± to azymut zródBa dzwiku. Dla tonów cigBych midzyuszna ró|nica czasu "t jest równowa|na ró|nicy fazy "¦. Dla dzwików zBo|onych oraz o charakterze impulsowym pojcie fazy zatraca sens, wic w odniesieniu do takich sygnaBów stosujemy pojcie ró|nicy czasu. Maksymalna warto[ midzyusznej ró|nicy czasu wynosi okoBo 630µs, natomiast minimalna warto[ µ µ µ midzyusznej ró|nicy czasu, która wywoBuje ju| wra|enie zmiany kierunku wynosi okoBo 30µs. Midzy uszna ró|nica fazy "¦ mo|e by wykorzystywana µ µ µ tylko przy lokalizacji tonów o czstotliwo[ci od 100 do 1000Hz. W zakresie czstotliwo[ci poni|ej 100Hz zmiany ró|nicy faz nie maj wpBywu na odczucie zmiany kierunków. Drugim czynnikiem umo|liwiajcym lokalizowanie zródeB dzwiku jest midzyuszna ró|nica poziomu nat|enia "I. Przyczyn powstawania midzyusznej ró|nicy nat|enia "I jest efekt ekranujcy gBowy. Gdy fala dzwikowa dochodzi do sBuchacza pod pewnym ktem (wzgldem osi symetrii gBowy) wielko[ ci[nienia akustycznego, wic i nat|enia, jest ró|na. Wielko[ midzyusznej ró|nicy nat|enia wzrasta ze spadkiem dBugo[ci fali, a wic ze wzrostem czstotliwo[ci. jednak efekt ten wystpuje dopiero powy|ej 400Hz. Z 3 danych, które opracowaB Shaw wynika, |e dla bocznego poBo|enia zródBa dzwiku, przy czstotliwo[ci 300Hz midzyuszna ró|nica nat|enia wynosi 3÷4dB, ale dla czstotliwo[ci 12kHz warto[ midzyusznej ró|nicy nat|enia wynosi 20dB. Wa|nym jest, |e dla ró|nicy poziomu nat|enia równej 15dB, niezale|nie od czstotliwo[ci zródBo dzwiku lokalizowane jest z boku sBuchacza. UzupeBnieniem poprzednich czynników jest midzyuszna ró|nica w widmie czstotliwo[ci. Przyczyn jej powstawania jest zale|no[ midzyusznej ró|nicy nat|enia od czstotliwo[ci. Midzyuszna ró|nica widma "É stanowi jedynie uzupeBnienie poprzednich czynników, dopiero wa|n role odgrywa w przypadku umiejscawiania zródeB emitujcych zBo|ony sygnaB o charakterze widmowym. Dla tego typu sygnaBów nawet niewielkie przesunicie zródBa powoduje wyrazne ró|nice midzy widmami dzwików odbieranymi przez lewe i prawe ucho. Opisane powy|ej ró|nice midzyuszne s podstawowymi czynnikami fizycznymi umo|liwiajcymi lokalizacj zródeB dzwiku w przestrzeni i podczas lokalizacji uzupeBniaj si nawzajem. Ze wzgldu na dokBadno[ lokalizacji, z caBego zakresu czstotliwo[ci nale|y wyodrbni nastpujce podzakresy: 200÷1000Hz w tym zakresie czBowiek mo|e lokalizowa dzwiki z najwiksz dokBadno[ci, efektywnymi czynnikami umo|liwiajcymi precyzyjnie lokalizowa zródBa s: dla tonów  midzyuszne ró|nice fazy "¦, dla sygnaBów o charakterze impulsowym - midzyuszna ró|nica czasu "t, dla szumów  wspóBczynniki wzajemnej korelacji. 2000÷3000Hz |adna z midzy usznych ró|nic sygnaBu nie jest efektywnym czynnikiem, dlatego dla tych czstotliwo[ci mo|liwo[ci lokalizacji s znacznie ograniczone. 3000÷20000 lokalizacja tych czstotliwo[ci jest bardzo dobra dziki du|ym warto[ciom midzyusznej ró|nicy nat|enia "I, a dla dzwików zBo|onych dodatkowo ró|nic w widmie "É. 4 Kolejnym czynnikiem wpBywajcym na lokalizacje dzwików jest przebieg transjentu pocztkowego (nie stwierdzono wpBywu przebiegu transjentu koDcowego na dokBadno[ lokalizacji). Czynnikiem fizycznym za po[rednictwem którego czas narastania sygnaBu wpBywa na lokalizacj jest, powstajca dodatkowa midzyuszna ró|nica nat|eD. Warto[ tej ró|nicy zale|y od czasu narastania i jest zmienna w czasie. Ró|nica ta maleje ze wzrostem czasu narastania i przy czasie równym 100ms jest praktycznie równa midzyusznej ró|nicy nat|eD "I dla stanu ustalonego. Organ sBuchu umo|liwia nie tylko okre[lanie kierunku z którego dochodzi dzwik, lecz tak|e okre[lanie w jakiej odlegBo[ci znajduje si zródBo dzwiku. Okre[lanie odlegBo[ci jest jednak znacznie mniej dokBadne, poniewa| ocena odlegBo[ci opiera si na przebiegach narastania i zanikania sygnaBu o niskich czstotliwo[ciach. Aby dokBadnie okre[li odlegBo[ emitowane dzwiki musz by bez znieksztaBceD. Niestety gBo[niki charakteryzuj si du|ymi czasami narastania i zanikania w pa[mie niskich czstotliwo[ci, co w znacznym stopniu ogranicza poprawne okre[lenie odlegBo[ci od zródBa. 1.2 Zjawiska maskowania Maskowanie jest zjawiskiem polegajcym na zmniejszeniu si gBo[no[ci jednego dzwiku (sygnaB maskowany) w obecno[ci drugiego dzwiku (maskujcego). Mo|na wyró|ni maskowanie caBkowite lub cz[ciowe. Ze wzgldu na wystpowanie dzwików wyró|nia si maskowanie równoczesne, wsteczne i resztkowe. Jako przykBady maskowania równoczesnego rozpatruje si maskowanie tonu tonem i maskowanie tonu szumem. 1.3 Zjawisko Hassa Zjawisko Hassa wynika z efektu maskowania resztkowego, czyli takiego gdzie dzwik maskujcy wystpuje po dzwiku maskowanym. 5 Echo powstaje w wyniku odbicia dzwiku bezpo[redniego i doj[cia tego dzwiku do obserwatora z opóznieniem okoBo 60ms, co przy prdko[ci dzwiku 340m/s oznacza ró|nic dróg midzy dzwikiem bezpo[rednim a odbitym okoBo 20m. W przypadku gdy obserwator jest równocze[nie nadawc dzwiku, usByszy on echo gdy przeszkoda odbijajca dzwik znajduje si w odlegBo[ci okoBo 10m, lub w odlegBo[ci stanowicej wielokrotno[ 10m. Tego typu zjawiska nie traktuje si jako pogBos lecz jako echo wydzielone przerw czasow. Przy nagBa[nianiu istnieje potrzeba okre[lenia dopuszczalnych opóznieD czasowych pomidzy dzwikiem bezpo[rednim a odbitym. Konieczne jest wic rozszerzenia pojcia echa na ka|de powtórzenie dzwiku pierwotnego, niezale|nie od tego czy jest ono spostrzegane czy nie. Z tego faktu wynika, |e istnieje opóznienie krytyczne zale|ne od ró|nic nat|eD pomidzy dzwikiem bezpo[rednim a odbitym. Bardzo wa|nym spostrze|eniem jest fakt, |e sygnaB dochodzcy do obserwatora z opóznieniem mniejszym od krytycznego powoduje zwikszenie nat|enia dzwiku bezpo[redniego, za[ sygnaB dochodzcy z opóznieniem wikszym od krytycznego odbierany jest jako echo. Dopuszczalny poziom nat|enia dzwiku opóznionego w stosunku do poziomu dzwiku bezpo[redniego w funkcji wielko[ci opóznienia przedstawia wykres poni|ej. rys.1 Dopuszczalny poziom dzwiku opóznionego w stosunku do poziomu sygnaBu bezpo[redniego, w funkcji wielko[ci opóznienia 6 Przedstawiona krzywa okre[la wielko[ ró|nicy w poziomach nat|eD dzwiku bezpo[redniego i odbitego, która przy danej wielko[ci tego opóznienia gwarantuje jednakow sByszalno[ obu sygnaBów. Opóznienie krytyczne jest mniejsze o okoBo 20÷30ms dla echa pochodzcego z naprzeciw ni| dla echa pochodzcego z tego samego kierunku co dzwik bezpo[redni. 2 Elementy akustyki [rodowiska W [rodowisku wystpuje szereg czynników wpBywajcych na propagacj fal akustycznych, najwa|niejsze z nich to: odlegBo[ od zródBa wilgotno[ powietrza temperatura powietrza wiatr rodzaj powierzchni gruntu 2.1 OdlegBo[ od zródBa Modelujc zródBo dzwiku jako model matematyczny linii zródeB punktowych, charakterystyk zmiany poziomu ci[nienia od zmian odlegBo[ci mo|emy podzieli na trzy obszary: do odlegBo[ci b/À (b to odlegBo[ pomidzy zródBami) zródBo zachowuje si À À À jak zródBo punktowe d2 L2 = L1 - 20log gdzie d2 > d1 d1 L2 to poziom ci[nienia akustycznego w odlegBo[ci d2 L1 to poziom ci[nienia akustycznego w odlegBo[ci d1 w odlegBo[ci od b/À do l/À (l to caBkowita dBugo[ zródBa) zródBo zachowuje À À À À À À si jak zródBo linowe 7 d2 L2 = L1 -10log gdzie d2 > d1 d1 L2 to poziom ci[nienia akustycznego w odlegBo[ci d2 L1 to poziom ci[nienia akustycznego w odlegBo[ci d1 od odlegBo[ci l/À zródBo zachowuje si znowu jak zródBo punktowe À À À d2 L2 = L1 - 20log gdzie d2 > d1 d1 L2 to poziom ci[nienia akustycznego w odlegBo[ci d2 L1 to poziom ci[nienia akustycznego w odlegBo[ci d1 "Lp punktowe lliniowe punktowe 6dB/okt 3dB/okt 6dB/okt d b/À l/À rys.2 Przebieg zmian poziomu ci[nienia w funkcji odlegBo[ci od linii zródeB 2.2 Wilgotno[ powietrza WpByw wilgotno[ci powietrza na absorpcj fali akustycznej jest wyrazny tylko w zakresie wysokich czstotliwo[ci. 8 rys. 3 Zale|no[ wielko[ci absorpcji fali o ró|nej czstotliwo[ci, od wilgotno[ci wzgldnej powietrza Przedstawienie tej zale|no[ci na innym ukBadzie wspóBrzdnych wskazuje, |e przy wilgotno[ci wzgldnej powietrza 50÷100% wielko[ tBumienia ro[nie proporcjonalnie do czstotliwo[ci fali. Warto[ci "L w praktyce mog wynosi od 2 do 10dB na drodze 100m. Czym wiksza wilgotno[ tym dzwik si lepiej rozchodzi. 9 rys. 4 Zale|no[ wielko[ci absorpcji fali akustycznej od czstotliwo[ci, przez powietrze o ró|nej wilgotno[ci wzgldnej W podobny sposób jak wilgotno[ oddziaBuj mgBa deszcz i dym. 2.3 Temperatura W przypadku gdy powietrze traktujemy jako o[rodek niejednorodny , skBadajcy si z warstw o ró|nej temperaturze prdko[ propagacji zmienia si wraz z przej[ciem do kolejnej warstwy. Wystpujce efekty zaBamania fali na granicy warstw zwikszaj jej efektywn absorpcj. Latem, w wyniku silnie nagrzanej ziemi, gradient temperatury skierowany jest w gór i dlatego fala akustyczna zostaje odchylona ku górze, ilustruje to rys.5 a. Natomiast zim, gdy powierzchnia 10 ziemi jest silnie ozibiona, sytuacja jest odwrotna, rys. 5 b. Podobne efekty mo|na zauwa|y wczesnym rankiem po zimnej nocy. rys. 5 WpByw zwrotu gradientu temperatury powietrza na kierunek odchylenia fali akustycznej 2.4 Wiatr Wiatr podobnie jak gradient temperatury, odchyla fal akustyczn ku górze lub ku doBowi. na ogóB prdko[ wiatru jest znacznie mniejsza od prdko[ci propagacji fali akustycznej w powietrzu, tak |e mo|liwa jest równie| propagacja fali w kierunku przeciwnym do kierunku wiatru. Wiatr w wy|szych strefach atmosfery jest na ogóB silniejszy ni| przy powierzchni ziemi. W zwizku z tym, w przypadku gdy kierunek wiejcego wiatru jest zgodny z kierunkiem propagacji fali akustycznej, jej odchylenie nastpuje ku doBowi. natomiast odwrotne zjawisko wystpuje, gdy kierunek wiatru jest przeciwny do kierunku propagacji fali  wystpuje jej odchylenie ku górze. 11 rys. 6 WpByw prdko[ci i kierunku wiatru na zmian warto[ci poziomu ci[nienia akustycznego sygnaBu Przy propagacji fali akustycznej pod wiatr, absorpcja fali wzrasta bardzo gwaBtownie ze wzrostem prdko[ci wiatru. 2.5 Rodzaj powierzchni gruntu Powierzchnie pokryte tward nawierzchni typu asfalt, beton, a tak|e powierzchnie jezior itp. silnie odbijaj fale akustyczne, powodujc w efekcie znaczne zmniejszenie warto[ci "L wynikajcej z wpBywu odlegBo[ci od zródBa. Przeciwnie, powierzchnie pokryte mikkim gruntem, traw, zbo|em itp. pochBaniaj dodatkowo fal akustyczn. Jako przykBad podano wBa[ciwo[ci pochBaniajce wyro[nitej trawy. 12 rys. 7 Dodatnia warto[ tBumienia fali akustycznej o ró|nej czstotliwo[ci przez powierzchni terenu pokrytego wyro[nit traw Wida, |e zmiany "L w zakresie niskich czstotliwo[ci s niewielkie, natomiast dla czstotliwo[ci rzdu 10kHz mog one wynosi a| 8dB na odlegBo[ci 100m. 13 3 Literatura WykBad z Akustyki Zrodowiska dr in|. B. Rudno-RudziDska WykBad z Akustyki SBuchu doc. dr J. Renowski  Metody komputerowe w akustyce wntrz i [rodowiska A. GoBa[ wyd. AGH Kraków 19956  Zasady nagBa[niania pomieszczeD i przestrzeni otwartej E. Hojan wyd. naukowe UAM PoznaD 1988 14

Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Przestrzeganie przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy,ochrony przeciwpożarowej oraz ochrony środow
Przestrzeganie przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy,ochrony przeciwpożarowej oraz ochrony środow
Prawo ochrony środowiska w systemie prawnym RP, wspólnotowe prawo ochrony środowiska
Przestrzeganie przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy,ochrony przeciwpożarowej oraz ochrony środow
Stosowanie przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy,ochrony przeciwpożarowej oraz ochrony środowiska
Pionierzy praktycznych zastosowań psychologii
Inżynier środowiska systemy wod kan!4211
Przestrzeganie przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy,ochrony przeciwpożarowej oraz ochrony środow
01i Przestrzeganie przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy, ochrony przeciwpożarowej oraz ochrony
DEGRADACJA ÅšRODOWISKA oraz zanieczyszczenia
Korzysci z wdrozenia systemu zarządzania środowiskowego
Szkoła środowisko trudne Z perspektywy psychologa szkolnego

więcej podobnych podstron