1 / 24

Híranyagok alapvető jellemzői, érzékszerveink felbontása, finomsága és becsaphatósága

Híranyagok alapvető jellemzői, érzékszerveink felbontása, finomsága és becsaphatósága. Csiszár János. Bevezetés. Hallás, látás , szaglás, ízlelés, tapintás, hőérzet, (egyensúlyérzet) Internetes kommunikáció során: hallás, látás (egyenlőre) Hallás, látás minőségi jellemzőinek megismerése

cooper
Download Presentation

Híranyagok alapvető jellemzői, érzékszerveink felbontása, finomsága és becsaphatósága

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript


  1. Híranyagok alapvető jellemzői, érzékszerveink felbontása, finomsága és becsaphatósága Csiszár János Cs.J. 2009.02.16. Híranyagok jellemzői, érzékszerveink

  2. Bevezetés • Hallás, látás, szaglás, ízlelés, tapintás, hőérzet, (egyensúlyérzet) • Internetes kommunikáció során: hallás, látás (egyenlőre) • Hallás, látás minőségi jellemzőinek megismerése • Az információt digitális formában közvetítjük, adott a csatorna kapacitása • CD hangadat: 1,4 Mbit/s, SDTV kép (4:2:2): 216 Mbit/s • Adatredukció (tömörítés) szükséges, de úgy, hogy ne vegyük észre (legalább is azt szeretnénk, hogy ne legyen látható-hallható a tömörített információn a beavatkozás!) • Először a hallással foglalkozunk, aztán a látással Cs.J. 2009.02.16. Híranyagok jellemzői, érzékszerveink

  3. A hangtér jellemzői, hanghullámok • Légnyomás: 100.000 Pascal, ezt növeli, csökkenti a hangnyomás • Legkisebb, hallható hangnyomás(1 kHz) 20 μPa • Legnagyobb, elviselhető hangnyomás: 20-50 Pa • Gömbhullám (pontsugárzó), síkhullám (síksugárzó), hengerhullám (vonalsugárzó) • Közelítés: tekintsük a hangforrást pontsugárzónak, hangnyomás (p), részecske sebesség (v), a hangtér impedanciája: p/v • Gömbhullám: p és v nincsenek fázisban, komplex szám adódik • „Elég messziről” szemlélve a gömbhullámot síkhullámnak tekinthető • „Akusztikai Ohm törvény” p / v = ρ c a levegő specifikus impedanciája, valós szám Az intenzitás a távolság négyzetével fordítva, A hangnyomás a távolsággal fordítva arányos Cs.J. 2009.02.16. Híranyagok jellemzői, érzékszerveink

  4. A hallás „blokksémája” 0,6 cm2 0,03cm2 Cs.J. 2009.02.16. Híranyagok jellemzői, érzékszerveink

  5. A hallás frekvencia és szintfüggése Weber-Fechner:hangosságérzet 40dB+40dB=43dB Fletcher-Stevens:hangosság 40 dB felett igaz csak!!! 40phon=1son 1son+1son=2son Helmholtz rezonátor Fülkagyló hatása Szabad térben (süketszobában) mért görbesereg Létezik diffúz térben és fejhallgatóval mért görbesereg is! Cs.J. 2009.02.16. Híranyagok jellemzői, érzékszerveink

  6. phon, son, dB • Inger érzet • W-F szerint : logaritmikus, százszoros intenzitású hangot hússzor hangosabbnak hallunk • Fl-St szerint : hatványkitevős (0,3), százszoros intenzitású hangot négyszer hangosabbnak hallunk • Kísérlet: 10 hang 500Hz-től 500 Hz-enként, 60 dB intenzitással szól, mekkora intenzitású 1 kHz-es hangot hallunk ugyanolyan erősnek? • Eredmény: a 93 dB-est! W-F szerint: a 70 dB-est kellene ugyanolyan erősnek hallani! • Milyen átszámítás a jó, hogy a 10 jelet 10-szer olyan hangosnak halljuk? 60 phon=4 son, 10 x 4=40 son=93 dB Cs.J. 2009.02.16. Híranyagok jellemzői, érzékszerveink

  7. A phon-son átszámítási görbe (Tarnóczy Tamás) Cs.J. 2009.02.16. Híranyagok jellemzői, érzékszerveink

  8. A hallás kritikus sávjai Bizonyos feltételekkel a W-F törvény igaz! Bizonyos frekvenciasávokon belül az intenzitások összegződnek! Ezek a sávok a kritikus sávok. (Tarnóczy Tamás) Barkhausen tiszteletére „Bark”-ak nevezték el a sávokat, 24 db létezik. Sávszélességük változó, 400 Hz-ig 100 Hz, 1 kHz felett a frekvencia logaritmusával arányosan növekszik. Cs.J. 2009.02.16. Híranyagok jellemzői, érzékszerveink

  9. Hangelfedés a frekvencia tartományban • Megszólaló színuszos hang, vagy keskenysávú zörej a hallásküszöb görbét módosítja, a jel frekvencia környezetében érzéketlenebb lesz hallásunk. 1) Nagyobb intenzitású elfedő jel szélesebb frekvenciasávban okoz elfedést 2) A fedőgörbe nem szimmetrikus, nagyobb frekvenciák felé szélesebb sávban hat (kórus: basszus, szoprán) A görbe alatti intenzitású hangokat nem halljuk! A hangesemény dinamikusan változó fedőgörbét alakít ki, ami a görbe alatt van energiában, azt nem kell átvinni! (Digitális jelek adatredukciója) Cs.J. 2009.02.16. Híranyagok jellemzői, érzékszerveink

  10. Hangelfedés az időtartományban Utóelfedés: egy erős hang- inger után, míg az alaphártya rezgései lecsillapodnak, a kisebb intenzitású hang nem hallható! Előelfedés: a korábban meg- Szólaló hangot egy később érkező erős hang elfed! Az idegpályákon az áramimpulzusok sebessége a kiváltó inger nagyságától függ? Az időbeli elfedés jelenségét szintén kihasználjuk a digitális jelek adatredukciójánál! Cs.J. 2009.02.16. Híranyagok jellemzői, érzékszerveink

  11. Két hang hangosságának összege Figyelembe kell venni a kritikus sávokat és a hangelfedés jelenségét a hang intenzitásának függvényében! Ha a két hang frekvenciában távol van egymástól, és nem túl nagy intenzitású (elfedési görbének nincs szerepe), a son-ok összegződnek. Minél nagyobb energiájú a két hang, annál távolabb kell lenni egymástól frekvenciában, pl. 90 dB esetén 10-12 kritikus sáv távolság szükséges! Kritikus sávon belül az intenzitások összegződnek. Ha az egyik hang sokkal hangosabb, elfedi a másikat! (Nem szimmetrikus az elfedés, mély-magas hang, nem mindegy, melyik az erősebb! Digitális hang adatredukciója: pl. 32 frekvenciasávra bontva a jelet egyszerű összegzési és elfedési törvények érvényesek! Cs.J. 2009.02.16. Híranyagok jellemzői, érzékszerveink

  12. Dinamikus hallásküszöb kialakulása p(dB) 50 40 30 20 10 0 0,1 0,2 0,5 1 2 5 10 f (kHz) Abszolút hallásküszöb Eredő hallásküszöb Cs.J. 2009.02.16. Híranyagok jellemzői, érzékszerveink

  13. Hangesemény sávszélessége és a hangosság kapcsolata • Kísérlet: 50 dB-es színuszjel hangossága 2 son Tíz db. 40 dB-es színuszjel összhangossága 7,9 son A két jel energiája azonos, de a nagyobb sávszélesség miatt hangosabbnak halljuk! Rövid ideig tartó hang hangosságának fokozása: kissé torzítva a hangot, több spektrumvonal jelenik meg, az eredeti jelhez hozzáadva,a hangosság nagyobb lesz! (Exciter) Cs.J. 2009.02.16. Híranyagok jellemzői, érzékszerveink

  14. A hallás időállandói • Hallásunk több rezgőrendszer kapcsolata útján alakul ki • Minden rezgőrendszer rendelkezik feléledési (berezgési) és lecsengési idővel (időállandóval, a végállapot 63 %-a) • Mély hangokra 50 ms, 1000 Hz feletti hangokra 20 ms • A teljes hangérzet kialakulásához kb. 200 ms szükséges, ez idő elteltével kapja meg az agy a teljes információ mennyiséget! • A 200 ms „ablakozás” miatt a hangmagasság érzékelésünk nem pontos! (Megérthető a színuszjel, ill. a kapuzott színuszjel Fourier-transzformáltja alapján!) • - Egy 200 ms időtartamig észlelt színuszjelet 5 Hz pontossággal hallunk • Az 50 ms időállandó miatt több, különböző frekvenciájú mély hangot • azonos magasságúnak érzünk! • - A hangmagasság érzékelése függ az intenzitástól is! Cs.J. 2009.02.16. Híranyagok jellemzői, érzékszerveink

  15. Látásunk alapjai-1 120 millió pálcika, 7 millió csap Pálcika: fényérzékelés Csap: szín+fény Cs.J. 2009.02.16. Híranyagok jellemzői, érzékszerveink

  16. Látásunk alapjai-2 Ezer db/mm2 Pálcikák Csapok Homlok Orr A háromféle csap érzékenysége a hullámhossz függvényében A csapok és pálcikák relatív sűrűsége a függőleges síkban Cs.J. 2009.02.16. Híranyagok jellemzői, érzékszerveink

  17. Kép felbontása sorokra Hány sorra bontsuk a képet, hogy ne lássuk a sorokat külön-külön? A szem felbontóképessége szabja meg a sorok számát Fekete-fehér képre: 2 szögperc (két vonal 1mm-re egymástól, 3 m-ről nézve) Színes képre: átlagosan ötször rosszabb 20 fok, két szögperc=600 sor Mozi 4:3 képarány, TV is (SDTV) Állókép 600x800 pixel Mozgókép: legalább 20 kép/s De! legalább 50 felvillanás/s A leg részletgazdagabb kép: egy sorban 400 periódus (fekete-fehér) „Kényelmes látás”: 20 fok látószög Maximális fr. mozgó képnél f= 400x600x25=6 MHz, fekete-fehér képre Színfelbontásunk ötször rosszabb, tehát minden 25.-ik képelemhez kell színinformáció, 6000/25=240 kHz a maximális frekvencia! Cs.J. 2009.02.16. Híranyagok jellemzői, érzékszerveink

  18. Színes TV kép információtartalma • Mintavételi frekvencia>2x6 MHz, legyen 13,5 MHz, ez az európai és amerikai sorfrekvenciának is egészszámú többszöröse (konvertálhatóság) • 100 f-f árnyalatú képet jónak látunk, legalább 7 bit kell 8 bit • Legyen a színkülönbségi jelekre is 8 bit, bár tudjuk, nem szükséges! • Vadat=fsxN=13,5x(3x8)=324 Mbit/s 4:4:4 mintavételezés • Színkülönbségi jeleket elég fele, vagy negyede akkora frekvenciával mintavételezni, mint a világosságjelet (szem felbontóképessége színekre) • Vadat=13,5x8+6,75x(8+8)=216 Mbit/s 4:2:2 mintavételezés • Vadat=13,5x8+3,375(8+8)=108 Mbit/s 4:1:1mintavételezés 4:2:0 mintavételezés Cs.J. 2009.02.16. Híranyagok jellemzői, érzékszerveink

  19. Látásunk „becsaphatósága” • Néhány példa az optikai illúziókra: • Mindent perspektívikusan akarunk látni! Minden kép térbeli! • Szemünk és agyunk az objektumok jó elkülönítésére rendezkedett be: világos-sötét váltásnál erősíteni igyekszik a különbséget, a világosat világosabbnak, a sötétet sötétebbnek látjuk. • Háttér-ábra: agyunk képes megcserélni a látott alakzatokat, egyszer háttérnek értelmezve, máskor ábrának ugyanazt! • Az agyunkba ellentétes információk jutnak a képről, az erősebb dominál, annak ellenére, hogy a tudatunk jelzi az ellentmondást! • Sok illúziót már „megtanult” agyunk, egy beépített skála alapján a téves észlelést korrigálja. Cs.J. 2009.02.16. Híranyagok jellemzői, érzékszerveink

  20. „Optikai csalódás”-1 Sötétből világosba váltást világosabbnak, világosból sötétbe váltást sötétebbnek látjuk! Cs.J. 2009.02.16. Híranyagok jellemzői, érzékszerveink

  21. „Optikai csalódás”-2 Perspektívikusan akarunk látni: a hosszú vonalaknak összetartónak kellene lenni a rövid vonalaknak sűrűsödnie kellene. Mivel nem sűrűsödnek,a hosszú vonalak széttartónak látszanak. (Zöllner illúzió) Cs.J. 2009.02.16. Híranyagok jellemzői, érzékszerveink

  22. „Optikai csalódás”-3 A perspektíva miatt a hátsó alakot kisebbnek kell látni, ha egyforma méretűek, az agy felnagyítja a hátsó alakot! Cs.J. 2009.02.16. Híranyagok jellemzői, érzékszerveink

  23. „Optikai csalódás”-4 „Mindent térbelinek akarunk látni” Cs.J. 2009.02.16. Híranyagok jellemzői, érzékszerveink

  24. Melyik érzékszervünk „finomabb”? • Hallásküszöb 1 kHz:10-9 W-os hangforrás 30 méterről hallgatva • Képi analógia: mintha egy 25 W-os izzót 1400 km-ről látnánk! • TV: 50 félkép/s, mozi: 48 kép/s • Képzeljünk el egy zeneművet 40-50 Hz-cel megszaggatva! • Hangtömörítés átlagosan 10x • Képtömörítés átlagosan 100x Cs.J. 2009.02.16. Híranyagok jellemzői, érzékszerveink

More Related