Organization of (Simultaneous) Spectral Components

Transkriptio

1 Organization of (Simultaneous) Spectral Components ihmiskuulo yrittää ryhmitellä ja yhdistää samasta fyysisestä lähteestä tulevat akustiset komponentit yhdistelyä tapahtuu sekä eri- että samanaikaisille komponenteille ongelma: mista tiedämme, mitkä komponentit ovat saman fyysisen tapahtuman tulos? komponenteilla, jotka ovat tulosta samasta fyysisesta tapahtumasta, on yleensä useita yhteisiä piirteitä 1 of 10

2 Aikatason yhdistely yleensä kuulo ennustaa tulevaa olettamalla, että ääni jatkuu samanlaisena f B B B A A A Kuva 1: Yksittäinen harmoninen A ja useamman harmonisen muodostama kompleksinen ääni B, jossa osakomponenttina A, vuorottelevat. Kuulo ryhmittelee kaikki A-komponentit samaan lähteeseen, jolloin ääni A kuuluu kaksinkertaisella taajuudella B:hen nähden, eli ryhmittely menee katkoviivan mukaan. Jos ääntä A ei olisi, ryhmittely menisi luonnollisesti pisteviivan mukaan. t 2 of 10

3 Vanha + uusi -periaate: kuulo olettaa äänet jatkuviksi => iteratiivinen erotteluprosessi, jossa ensin assosioidaan ne uudet komponentit vanhojen perusteella Ihminen kuulee ylläolevan näin: t Kuva 2: Samankaistaiset, erisuuruiset vuorottelevat kohinapulssit ihminen kuulee siten, että pienempi-intensiteettinen kuuluu kaksinkertaisella taajuudella, ja sen päällä on yli jäävä osa suurempi-intensiteettisestä pulssista. 3 of 10

4 Kuulojärjestelmä käyttää samanaikaisten komponenttien yhdistelyyn seuraavia ominaisuuksia: lähekkäisyys taajuustasossa harmoniset suhteet yhtäaikaiset taajuuden muutokset yhtäaikaiset amplitudin muutokset, erityisesti alkuhetki spatiaalinen yhteensopivuus Lähekkäisyys taajuustasossa mitä lähempänä taajuudessa komponentit ovat, sitä helpommin ne yhdistyvät samaan lähteeseen 4 of 10

5 kohinassa spektrin jatkuvat alueet ryhmitellään samaan lähteeseen jos spektrissä on aukko, jossa ei ole komponentteja, sen eripuolilla olevat komponentit kuulostavat tulevan eri lähteistä myös muista erillään olevat harmoniset komponentit erottuvat helpommin kuulo on logaritminen, mutta harmoniset lineaarisesti sijoittuneet => malalimmat harmoniset ovat helpompia erottaa harmonisissa äänissä spektrin tasaisuus vaikuttaa - eriintensiteettiset harmoniset erottuvat helpoimmin luonnollisissa äänissä korkeammilla harmonisilla on pienempi intensiteetti - tällaiset äänet ryhmittyvät helpommin 5 of 10

6 Harmoniset suhteet joukko harmonisia, joilla on sama perustaajuus, kuullaan yhtenä äänenä - harmonisuus on erittäin voimakas piirre yhdistelyssä, joka voi jopa kumota muut ristiriitaiset piirteet kuulo estimoi perustaajuutta (paikka vs. jaksollisuus) estimointi tapahtuu taajuuskaistoittain, ja ihminen pystyy kuulemaan useamman perustaajuuden yhtä aikaa äänen korkeuden pystyy aistimaan vaikka perustaajuuskomponentti puuttuu myös ei-jaksollisille äänille kuulo yrittää löytää perustaajuutta - korkeusaistimus ei silloin ole yhtä voimakas 6 of 10

7 Yhtäaikaiset taajuuden muutokset kuulo olettaa, että taajuus pysyy samana f kuullaan näin: f t Kuva 3: Risteävät harmoniset äänet kuulostavat siltä, että ensimmäinen ääni ensin laskee, ja sitten nousee, toisella päinvastoin harmoniset suhteen lisäksi yhteinen taajuusmodulaatio vahvistaa yhteenkuuluvuutta taajuusmodulaation lisäys saattaa aiheuttaa yhdistämisen komponenteille, jotka eivät muutoin yhdistyisi t 7 of 10

8 huomaa, että jos perustaajuuden f 0 modulaation suuruus on df, n:nnen harmonisen (taajuus nf 0 ) modulaation suuruus on ndf Yhtäaikaiset amplitudimuutokset monet luonnolliset äänet, kuten puhe, sisältävät intensiteettivaihteluja intensiteettivaihtelut eri taajuuskaistoilla korreloivat voimakkaasti keskenään => kuulo käyttää komponenttien amplitudivaihteluja yhdistelyyn täsmälleen yhtäaikainen alkuhetki (onset) aiheuttaa yhdistämiset äänille, jotka eivät muuten yhdistyisi 8 of 10

9 Muuta modulaatioista sekä amplitudi- että taajuusmodulaatiot synnyttävät lisää taajuuksia spektriin monissa luonnollisissa luonnollisissa äänissä on yhtäaikaa sekä amplitudi- että taajuusmodulaatiota myös modulaation vaiheella on vaikutusta ryhmittelyyn - samanvaiheinen modulaatio aiheuttaa voimakkaampaa assosiointia kuin erivaiheinen f 5f 0 Kuva 4: Harmonisen äänen spektrogrammi. Taajuuskomponentit ovat perustaajuuden monikerroin. f 0 t 9 of 10

10 7 Spectogram of a sound with frequency modulation 6 5 frequency time 3 Signal with amplitude modulation amplitude time Kuva 5: Taajuusmoduloidun sinin spektrogrammi ja amplitudimoduloitu sini aikatasossa. 10 of 10