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Efecto de precedencia

El efecto de precedencia o ley del primer frente de onda es un efecto psicoacústico binaural relacionado con la reflexión del sonido y la percepción de ecos . Cuando se presenta...

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El efecto de precedencia o ley del primer frente de onda es un efecto psicoacústico binaural relacionado con la reflexión del sonido y la percepción de ecos . Cuando se presentan dos versiones del mismo sonido con un intervalo de tiempo suficientemente corto (inferior al umbral de eco del oyente), este percibe un único evento auditivo; su ubicación espacial percibida está determinada principalmente por la ubicación del primer sonido que llega (el primer frente de onda ). El sonido que llega después también afecta la ubicación percibida; sin embargo, su efecto se ve mayormente suprimido por el sonido que llega primero.

El efecto Haas fue descrito en 1949 por Helmut Haas en su tesis doctoral. [ 1 ] El término "efecto Haas" a menudo se interpreta de forma imprecisa para incluir el efecto de precedencia que lo sustenta.

Historia

Joseph Henry publicó "Sobre el límite de la perceptibilidad de un sonido directo y reflejado" en 1851. [ 2 ]

La "ley del primer frente de onda" fue descrita y nombrada en 1948 por Lothar Cremer . [ 3 ]

El "efecto de precedencia" fue descrito y denominado en 1949 por Wallach et al. [ 4 ]. Demostraron que cuando se presentan dos sonidos idénticos en rápida sucesión, se perciben como un único sonido fusionado. En sus experimentos, la fusión se produjo cuando el intervalo entre los dos sonidos fue de 1 a 5  ms para los clics, y de hasta 40  ms para sonidos más complejos como el habla o la música de piano. Cuando el intervalo fue mayor, el segundo sonido se percibió como un eco.

Además, Wallach et al. demostraron que cuando se escuchaban sonidos sucesivos provenientes de fuentes en diferentes ubicaciones como fusionados, la ubicación aparente del sonido percibido estaba determinada por la ubicación del sonido que llegaba primero a los oídos (es decir, el primer frente de onda que llegaba). El segundo sonido que llegaba tenía un efecto muy pequeño (aunque medible) en la ubicación percibida del sonido fusionado. Denominaron a este fenómeno efecto de precedencia y señalaron que explica por qué es posible la localización del sonido en la situación típica en la que los sonidos reverberan en paredes, muebles y similares, proporcionando así múltiples estímulos sucesivos. También observaron que el efecto de precedencia es un factor importante en la percepción del sonido estereofónico.

Wallach et al. no variaron sistemáticamente las intensidades de los dos sonidos, aunque citaron una investigación de Langmuir et al. [ 5 ] que sugería que si el segundo sonido que llega es al menos 15  dB más fuerte que el primero, el efecto de precedencia se rompe.

El "efecto Haas" se deriva de un artículo de Helmut Haas de 1951. [ 6 ] En 1951, Haas examinó cómo la percepción del habla se ve afectada en presencia de una única reflexión sonora coherente. [ 7 ] Para crear condiciones anecoicas , el experimento se llevó a cabo en la azotea de un edificio independiente. Otra prueba se realizó en una habitación con un tiempo de reverberación de 1,6  s. La señal de prueba (habla grabada) se emitió desde dos altavoces similares ubicados a 45° a la izquierda y a la derecha, a 3  m de distancia del oyente.

Haas descubrió que los humanos localizan las fuentes sonoras en la dirección del primer sonido que llega, a pesar de la presencia de una sola reflexión proveniente de una dirección diferente, y que en tales casos solo se percibe un único evento auditivo . Una reflexión que llega más de 1  ms después del sonido directo aumenta el nivel y la espacialidad percibidos (más precisamente, la amplitud percibida de la fuente sonora). Una sola reflexión que llega con un retraso de entre 5 y 30  ms puede ser hasta 10  dB más fuerte que el sonido directo sin ser percibida como un evento auditivo secundario (es decir, no suena como un eco). Este intervalo de tiempo varía con el nivel de reflexión. Si el sonido directo proviene de la misma dirección hacia la que mira el oyente, la dirección de la reflexión no tiene un efecto significativo en los resultados. Si las frecuencias más altas de la reflexión se atenúan, la supresión del eco continúa ocurriendo incluso si el retraso entre los sonidos es algo mayor. Un mayor tiempo de reverberación de la sala también amplía el intervalo de tiempo disponible para la supresión del eco. [ 8 ]

Condiciones para que ocurra

El efecto de precedencia se produce si los frentes de onda subsiguientes llegan entre 2  ms y aproximadamente 50  ms después del primer frente de onda. Este rango depende de la señal. En el caso del habla, el efecto de precedencia desaparece para retrasos superiores a 50  ms, pero en la música, aún puede producirse con retrasos cercanos a los 100  ms. [ 9 ]

En experimentos de dos clics de anticipación-retraso, los efectos de localización incluyen aspectos de localización sumatoria , dominancia de localización y supresión de discriminación de retraso . Los dos últimos se consideran generalmente aspectos del efecto de precedencia: [ 10 ]

  • Localización por suma: para retardos de tiempo inferiores a 2  ms, los oyentes perciben un solo sonido; su dirección se encuentra entre las ubicaciones de los sonidos inicial y final. Una aplicación de la localización por suma es la estereofonía de intensidad , donde dos altavoces emiten la misma señal con niveles diferentes , lo que da como resultado una dirección de sonido localizada entre ambos. La dirección de localización depende de la diferencia de nivel entre los altavoces.
  • Dominancia de la localización: para retrasos de entre 2 y 5  ms, los oyentes también perciben un solo sonido; su ubicación está determinada por la ubicación del sonido principal.
  • Supresión de la discriminación de retardo: para retardos de tiempo cortos, los oyentes son menos capaces de discriminar la ubicación del sonido retardado.

Para retardos superiores a 50  ms (en el caso del habla) o unos 100  ms (en el caso de la música), el sonido retardado se percibe como un eco del sonido original, y cada dirección sonora se localiza de forma independiente y precisa. El tiempo necesario para percibir los ecos depende de las características de la señal. En señales con características impulsivas, los ecos se perciben para retardos superiores a 50  ms. En señales con una amplitud casi constante, el umbral para percibir un eco puede aumentar hasta diferencias de tiempo de 1 a 2 segundos.

Una manifestación particular del efecto de precedencia es el efecto Haas. Haas demostró que este efecto se produce incluso si el nivel del sonido retardado es hasta 10  dB superior al del primer frente de onda. En este caso, el efecto de precedencia solo se manifiesta para retardos de entre 10 y 30  ms.

Aplicaciones

El efecto de precedencia es importante para la audición en espacios cerrados. Gracias a este efecto, es posible determinar la dirección de una fuente sonora (por ejemplo, la dirección de un altavoz) incluso en presencia de reflexiones en las paredes.

Sistemas de refuerzo de sonido

Los hallazgos de Haas pueden aplicarse a sistemas de refuerzo de sonido y sistemas de megafonía . La señal de los altavoces ubicados a cierta distancia del escenario puede retrasarse electrónicamente durante un tiempo igual al que tarda el sonido en viajar por el aire desde el escenario hasta la ubicación distante, más entre 10 y 20 milisegundos, y reproducirse a un nivel hasta 10  dB superior al del sonido que llega directamente a esa ubicación desde el escenario. La primera llegada del sonido desde la fuente en el escenario determina la localización percibida, mientras que el sonido ligeramente posterior de los altavoces retrasados ​​simplemente aumenta el nivel de sonido percibido sin afectar negativamente la localización. En esta configuración, el oyente localizará todo el sonido desde la dirección del sonido directo, pero se beneficiará del mayor nivel de sonido, que ha sido amplificado por los altavoces. [ 11 ]

extracción ambiental

El efecto de precedencia puede emplearse para aumentar la percepción del ambiente durante la reproducción de grabaciones estéreo. [ 12 ] Si se colocan dos altavoces más a la izquierda y a la derecha del oyente (además de los dos altavoces principales), y se les alimenta con el mismo material de programa pero con un retraso de 10 a 20 milisegundos, los componentes de ambiente de fase aleatoria del sonido se descorrelacionarán lo suficiente como para que no puedan localizarse. Esto extrae eficazmente el ambiente existente de la grabación, mientras que los sonidos "directos" en primer plano siguen pareciendo provenir del frente. [ 13 ] [ 14 ]

Decodificación de audio multicanal

Este efecto se tuvo en cuenta y se aprovechó en la psicoacústica del decodificador Fosgate Tate 101A SQ, desarrollado por Jim Fosgate en colaboración con Peter Scheiber y Martin Willcocks , para producir una espacialidad y direccionalidad mucho mejores en la decodificación matricial de audio 4-2-4 ( cuadrafónico SQ ).

Haas pateador

Muchos diseños antiguos de salas de control LEDE ("extremo vivo, extremo muerto") presentaban los llamados "Haas kickers": paneles reflectantes colocados en la parte posterior para crear reflexiones especulares que se creía que proporcionaban un área de escucha estéreo más amplia o mejoraban la inteligibilidad. [ 15 ] Sin embargo, lo que es beneficioso para un tipo de sonido es perjudicial para otros, por lo que los Haas kickers, al igual que los techos de compresión , ya no se encuentran comúnmente en las salas de control. [ 16 ]

Véase también

Referencias

  1. ↑ "Pro Audio Reference" . Consultado el 18 de abril de 2020. Basado en la tesis doctoral de Helmut Haas presentada a la Universidad de Gotinga, Gotinga, Alemania, titulada "Über den Einfluss eines Einfachechos auf die Hörsamkeit von Sprache"; traducida al inglés por el Dr. Ing. KPR Ehrenberg, Building Research Station, Watford, Herts., Inglaterra, Comunicación de la Biblioteca n.º 363, diciembre de 1949; reproducida en los Estados Unidos como "The Influence of a Single Echo on the Audibility of Speech", J. Audio Eng. Soc., vol. 20 (marzo de 1972), págs. 145-159.
  2. ↑ Actas de la Asociación Estadounidense para el Avance de la Ciencia, vol. V, págs. 42, 48, 6 de mayo de 1851. Reimpreso en "Los escritos científicos de Joseph Henry, vol. 1", Institución Smithsoniana, 1886, págs. 296-296.
  3. ^ Cremer, L. (1948): "Die wissenschaftlichen Grundlagen der Raumakustik", Bd. 1. Hirzel-Verlag Stuttgart.
  4. ↑ Wallach, H., Newman, EB, & Rosenzweig, MR (1949). "El efecto de precedencia en la localización del sonido," The American Journal of Psychology, 62, 315–336.
  5. ↑ Langmuir, I., Schaefer, VJ, Ferguson, CV, & Hennelly, EF (1944). "Un estudio de la percepción binaural de la dirección de una fuente sonora", Informe OSRD 4079, número PB 31014, Oficina de Servicios Técnicos, Departamento de Comercio de los Estados Unidos.
  6. ^ Haas, H. (1951). "Uber den Einfluss eines Einfachechos auf die Horsamkeit von Sprache", Acustica, 1, 49–58.
  7. ↑ Arthur H. Benade (1990). Fundamentos de acústica musical . Courier Dover Publications. pág. 204. ISBN  978-0-486-26484-4.
  8. ↑ Haas, H. "La influencia de un solo eco en la audibilidad del habla", JAES Volumen 20 Número 2 págs. 146-159; marzo de 1972
  9. ↑ Blauert, J.: Audición espacial: la psicofísica de la localización del sonido en humanos; MIT Press; Cambridge, Massachusetts (1983), capítulo 3.1
  10. ↑ Litovsky, RY; Colburn, HS; Yost, WA; Guzman, SJ (1999). "El efecto de precedencia" (PDF) . The Journal of the Acoustical Society of America . 106 (4 Pt 1): 1633– 16. Bibcode : 1999ASAJ..106.1633L . doi : 10.1121/1.427914 . PMID 10530009 . 
  11. ↑ Audio, NTi . "Cómo configurar un evento de sonido en vivo" (PDF) . www.nti-audio.com .
  12. ↑ Madsen, E. Roerbaek (octubre de 1970). "Extracción de información ambiental de grabaciones ordinarias" . Journal of the Audio Engineering Society . 18 (5): 490–496 .
  13. ↑ Katz, Bob (marzo de 1988). "Extracción vs Generación" . Stereophile .
  14. ↑ Katz, Bob (2007). Mastering Audio: The Art and the Science . Taylor & Francis. pp. 229–237 . ISBN  978-0240808376.
  15. ↑ Davis, Patronis "Ingeniería de sistemas de sonido", Focal Press; 3.ª edición (20 de septiembre de 2006)
  16. ↑ Philip Newell, "Diseño de estudios de grabación", Focal Press; 2.ª edición (22 de diciembre de 2007)

Lecturas adicionales

  • Floyd Toole, "Reproducción del sonido", Focal Press (25 de julio de 2008), Capítulo 6
  • Blauert, "Audición espacial - Edición revisada: La psicofísica de la localización del sonido en humanos", The MIT Press; Edición revisada (2 de octubre de 1996).
  • Litovsky et al. (1999), "El efecto de precedencia" J. Acoustic. Soc. Am., Vol. 106, No. 4