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Nociones básicas de psicoacústica El campo de la audición Umbrales diferenciales auditivos Correlatos perceptivos de los parámetros acústicos Joaquim Llisterri El campo de la audición • Límites del campo de la audición • Frecuencia • Entre 16-20Hz y 16.00020.000Hz • Intensidad • Entre 0dB y 140dB Joaquim Llisterri GRIBENSKI, A. (1951) L'audition. Paris: Presses Universitaires de France (Que sais-je? 484), 1975 4ème éd. Joaquim Llisterri El campo de la audición • Umbral de la audibilidad • Presión sonora necesaria para que el oído perciba un sonido • Depende de la frecuencia • Mayor sensibilidad entre 1.000 y 3.000Hz Joaquim Llisterri El campo de la audición • Umbral de la audibilidad • Referencia: umbral de una frecuencia de 1.000Hz • 100Hz - ∆ x 100 para ser oída • 15.000Hz - ∆ x 100 para ser oído • 18.000Hz - ∆ x 1000 para ser oída Joaquim Llisterri AINSWORTH, W.A. (1976) Mechanisms of Speech Recognition. London: Pergamon Press (International Series in Natural Philosophy, 85). Joaquim Llisterri El campo de la audición • Umbral del dolor • Intensidad más alta que el oído puede aceptar Joaquim Llisterri Umbrales diferenciales auditivos • Altura tonal (pitch) • Mínima diferencia de frecuencia que permite distinguir dos sonidos por su altura Joaquim Llisterri Umbral diferencial de altura • • • • • • 500 Hz - 1,5 Hz 1.000 Hz - 3 Hz 10.000 Hz - 30 Hz 500 - 4.000Hz - 3% 50Hz - 10% 8.000Hz - 8% • 125 - 2.000Hz - 3Hz • 5.000Hz - 12Hz • 10.000Hz - 30Hz Shower - Biddulph (1931) • 100Hz - 0,2Hz • 2.000Hz - 1,5Hz • 12.000Hz - 30Hz Nordmark (1968) Joaquim Llisterri Umbrales diferenciales auditivos • Intensidad (loudness) • Mínimo cambio en la intensidad de un sonido que puede ser detectado por el oído Joaquim Llisterri Umbral diferencial de intensidad • En la gama 1004.000Hz • 10dB puede discriminarse de 14,6dB • 60dB puede discriminarse de 61 dB Riesz (1928) • En la gama 100 4.000Hz: 1520% de aumento de la intensidad para percibir el incremento Joaquim Llisterri Umbrales diferenciales auditivos • Duración • Mínimo cambio de duración de un sonido que puede ser distinguido por el oído Joaquim Llisterri Umbral diferencial de duración • 0,5ms - 0,5ms • 10 - 100ms - 2 5ms • 500ms - 50ms • 50ms - 8ms • 100ms - 9ms • 300ms - 23ms Fujisaki et al. (1975) Abel (1971) Joaquim Llisterri Correlatos perceptivos de los parámetros acústicos • Ley de Weber y Fechner • Cuando el estímulo crece en progresión aritmética la sensación crece en progresión geométrica Progresión aritmética: 1, 2, 3, 4, 5, 6 Progresión geométrica: 2, 4, 8, 16, 32, 64 Joaquim Llisterri Correlatos perceptivos de los parámetros acústicos • La altura tonal/tono (pitch) frecuencia fundamental • Octava: intervalo entre una frecuencia y el doble de ésta • 600Hz-800Hz: 1/3 de octava • 4.000Hz-4.200Hz: 1/20 de octava Joaquim Llisterri Correlatos perceptivos de los parámetros acústicos • La altura tonal/tono (pitch) - frecuencia fundamental • Mel: unidad no lineal que relaciona frecuencia y altura • 400Hz - 500Mels • 1.000Hz - 1.000Mels • 3.000Hz - 2.000Mels Joaquim Llisterri AINSWORTH, W.A. (1976) Mechanisms of Speech Recognition. London: Pergamon Press (International Series in Natural Philosophy, 85). Joaquim Llisterri Correlatos perceptivos de los parámetros acústicos • Presión acústica o presión sonora: milibara, dina/cm2, Pascal (Pa) • Potencia acústica o potencia sonora: energía por unidad de tiempo: Watt • Intensidad acústica o intensidad sonora: potencia por unidad de superficie: Watt/cm2 Joaquim Llisterri Correlatos perceptivos de los parámetros acústicos • La intensidad subjetiva (loudness) - amplitud • Decibelio (dB): unidad logarítmica • A 10 veces más intenso que B: 10dB de diferencia • A 100 veces más intenso que B: 20dB de diferencia • A 1000 veces más intenso que B: 30dB de diferencia Joaquim Llisterri Correlatos perceptivos de los parámetros acústicos • La intensidad subjetiva (loudness) amplitud • Decibelios relativos: diferencia entre dos sonidos • Decibelios absolutos: diferencia respecto al umbral de audibilidad Joaquim Llisterri Correlatos perceptivos de los parámetros acústicos • La intensidad subjetiva/sonoridad /sonía (loudness) - amplitud • Son (sone): unidad de medida de la diferencia de sonoridad respecto a un tono de referencia • Fon (phone): unidad de medida para la comparación de la sonoridad de sonidos de frecuencia diferente Joaquim Llisterri AINSWORTH, W.A. (1976) Mechanisms of Speech Recognition. London: Pergamon Press (International Series in Natural Philosophy, 85). Joaquim Llisterri Correlatos perceptivos de los parámetros acústicos • El timbre (quality) - composición espectral • Enmascaramiento: cuando un tono se oye en presencia de un tono adyacente se eleva el umbral para la audición del primero Joaquim Llisterri Correlatos perceptivos de los parámetros acústicos • Banda crítica: distancia que separa dos tonos en el interior de la cual se produce el enmascaramiento • Bark: amplitud de una banda crítica auditiva (Zwicker, 1961) • Dependiente de la frecuencia: mayor sensibilidad en frecuencias bajas que en altas Joaquim Llisterri LIEBERMAN, P.- BLUMSTEIN, S.E. (1988) Speech Physiology, Speech Perception and Acoustic Phonetics. Cambridge: Cambridge University Press (Cambridge Studies in Speech Science and Communication). Joaquim Llisterri LIEBERMAN, P.- BLUMSTEIN, S.E. (1988) Speech Physiology, Speech Perception and Acoustic Phonetics. Cambridge: Cambridge University Press (Cambridge Studies in Speech Science and Communication). Joaquim Llisterri Aplicación de los modelos auditivos a la normalización de diferencias entre hablantes BLADON, A. (1985) "Acoustic phonetics, auditory phonetics, speaker sex and speech recognition: a thread", in FALLSIDE, F. WOODS, W.A. (Eds.) (1985) Computer Speech Processing. Englewood Cliffs, N.J. : Prentice Hall International. pp. 29-40. • Normalización de las diferencias entre vocales producidas por dos hablantes de sexo diferente utilizando un modelo auditivo Joaquim Llisterri BLADON, A. (1985) "Acoustic phonetics, auditory phonetics, speaker sex and speech recognition: a thread", in FALLSIDE, F. WOODS, W.A. (Eds.) (1985) Computer Speech Processing. Englewood Cliffs, N.J. : Prentice Hall International. pp. 29-40. Diferencias en las características acústicas de una misma vocal [y] producida por un hablante masculino y un hablante femenino Joaquim Llisterri Aplicación de los modelos auditivos a la normalización de diferencias entre hablantes • Transformación del espectro considerando que • La percepción de la frecuencia y la intensidad no es lineal • Existe enmascaramiento entre componentes del espectro Joaquim Llisterri Aplicación de los modelos auditivos a la normalización de diferencias entre hablantes • Conversión de Hz a Barks (anchura de una banda crítica auditiva) • Filtrado del espectro en Barks teniendo en cuenta factores psicoacústicos (enmascaramiento) y la curva de respuesta de las fibras del nervio auditivo µDesaparición de los formantes altos enmascarados por F2 Joaquim Llisterri Aplicación de los modelos auditivos a la normalización de diferencias entre hablantes • Conversión de dB en Fonos mediante curvas isófonas y conversión a Sonos/Bark • Obtención de espectros “pseudoauditivos” que representan un modelo de los patrones de excitación del nervio auditivo Joaquim Llisterri BLADON, A. (1985) "Acoustic phonetics, auditory phonetics, speaker sex and speech recognition: a thread", in FALLSIDE, F. WOODS, W.A. (Eds.) (1985) Computer Speech Processing. Englewood Cliffs, N.J. : Prentice Hall International. pp. 29-40. Joaquim Llisterri Aplicación de los modelos auditivos a la normalización de diferencias entre hablantes • Desplazando 1 Bark el “espectro auditivo” de una vocal pronunciada por un hablante femenino se obtiene una coincidencia en el patrón de “formantes” con el espectro de la misma vocal pronunciada por un hablante masculino µ Procedimiento de normalización Joaquim Llisterri BLADON, A. (1985) "Acoustic phonetics, auditory phonetics, speaker sex and speech recognition: a thread", in FALLSIDE, F. - WOODS, W.A. (Eds.) (1985) Computer Speech Processing. Englewood Cliffs, N.J. : Prentice Hall International . pp. 29-40. Joaquim Llisterri Correlatos perceptivos de los parámetros acústicos Correlato acústico Unidad acústica Correlato perceptivo Unidad perceptiva Frecuencia Hertz (Hz) Altura Altura tonal Tono Pitch Grave Agudo Mel Joaquim Llisterri Correlatos perceptivos de los parámetros acústicos Correlato acústico Unidad acústica Correlato perceptivo Unidad perceptiva Amplitud intensidad Unidades de presión Decibelio (dB) Intensidad subjetiva Sonoridad Sonía Loudness Fuerte Flojo Decibelio (dB) Fon Son Joaquim Llisterri Correlatos perceptivos de los parámetros acústicos Correlato acústico Unidad acústica Composición espectral Hertz / Decibelio Correlato Unidad perceptivo perceptiva Timbre Quality Claro Oscuro Bark Joaquim Llisterri Correlatos perceptivos de los parámetros acústicos Correlato acústico Unidad acústica Tiempo Mili segundo (ms) Correlato Unidad perceptivo perceptiva Duración Largo Breve Mili segundo Joaquim Llisterri
