1 / 24

Horen : een kwestie van resonanties e n interferentie

Horen : een kwestie van resonanties e n interferentie. prof dr John van Opstal Donders Institute for Brain, Cognition and Behaviour Afdeling Biofysica. Wat is geluid? “ Een verstoring in de luchtdichtheid die zich met een constante snelheid door een medium

raiden
Download Presentation

Horen : een kwestie van resonanties e n interferentie

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. Horen: eenkwestie van resonanties eninterferentie prof dr John van Opstal Donders Institute for Brain, Cognition and Behaviour Afdeling Biofysica

  2. Wat is geluid? “Een verstoring in de luchtdichtheid die zich met een constante snelheid door een medium verspreidt” (in lucht: 340 m/; water: 1500 m/s) De luchtmoleculen bewegen heen en weer rond een evenwichtspositie. Ze worden dus niet van links naar rechts getransporteerd!

  3. Het perifere auditieve systeem

  4. Buitenste Haarcellen Orgaan van Corti Binnenste Haarcel Gehoorzenuw Basilair Membraan Dwarsdoorsnede van de Cochlea:

  5. Probleem: lucht heeft een zeer lage dichtheid t.o.v. water (ρ=1.2 vs. 1000 kg/m3, ruim een factor 800) Hierdoor reflecteert het geluid voor 99.9% aan de lucht-water overgang, en wordt maar 0.1% van de geluidsenergie aan het water overgedragen! (denk bijv. aan zwembadlawaai) Met p de druk en Z de ‘impedantie’ van het medium, zeg maar ‘weerstand’. Deze is gegeven door: Intensiteit: Oplossing?

  6. Twee effecten: • hefboom (factor 1.3) • oppervlakteverkleining • (ruim factor 20) (van <0.1% naar 12%) (hefboom is niet zo heel belangrijk)

  7. ‘Lopende Golf’ langs het Basilair Membraan:

  8. 4000 Hz Tonotopische organisatie van de Cochlea: • Gevolg van: • Instantane koppeling • van het BM • met de vloeistof • Plaatsafhankelijke • stijfheid van het BM • locale resonantie • + • versterking door OHCs • (Von Békésy, Nobelprijs) 400 Hz

  9. Er vinden twee soorten resonantie • plaats in het slakkenhuis: • agv de plaatsafhankelijke • stugheid van het BM • heeft elke positie zijn eigen • resonantiefrekwentie • de lengte en de lengteveranderingen • van de OHCs hangen ook af van de • plaats op het BM: elke OHC heeft • daardoor zijn eigen resonantiefrekwentie, • die gelijk is aan die van het BM op die • plaats. • Hierdoor treedt locaal een versterking van de trilling • van het BM op!

  10. Een bewegende Buitenste Haarcel OHC pipet

  11. Samenvatting: De frekwentie-analyse van geluid door het binnenoor gebeurt door vele duizenden parallelle frekwentie-bandfilters (BM+OHC) Oorschelp + Gehoorgang Trommelvlies + Gehoorbeentjes + Ovale venster Resonantie Bandfilters Actiepoten- tialen MECHANISCH ELECTRISCH

  12. T + ΔT T I I - ΔI Localisatie van geluid: 1: Verschillen in aankomsttijd (ITDs) en intensiteit (ILDs) ΔT ~ 10 μs/deg ΔI ~ 0.5 dB/deg Beide maken localisatie in horizontale richting mogelijk (= azimuth hoek)

  13. Hoe meten de hersenen zulke kleine tijdsverschillen??

  14. Localisatie van de verticale geluidsrichting: 10 Amplitude (dB) 0 -10 +60 +40 +20 Elevation (deg) 0 -20 -40 Frequency (kHz) ‘oorafdruk’ richtings-afhankelijke spectralevormcues (HRTFsgenaamd)

  15. hangt dus af van: • frekwentie • weglengteverschil

  16. INTERFERENTIE VAN GELUIDSGOLVEN: a=500Hz, b=501Hz AMPLITUDE

  17. EXPERIMENTELE SETUP 63 willekeurig aanstuurbare speakers en LEDs op roterende boog (AV stimuli). Precieze meting van oog- en hoofdbewegingen. Proefpersonen kijken zo snel mogelijk naar het doel; alles in het volledig donker in een echovrije kamer

  18. T1 T2 Meting van localisatie van geluid: Registratie van oog (en/of hoofd-)bewegingen in een echovrije donkere ruimte Elevation (deg) F T4 T3 Azimuth (deg) AZIMUTH ELEVATION 40 Data: • Fitten rechte lijn • (levert gain en offset • voor azimuth and elevatie • respons componenten) 20 0 RESPONSE (deg) -20 gain 0.94 gain 0.64 -40 -40 -20 0 20 40 -40 -20 0 20 40 STIMULUS POSITION (deg)

  19. Localisatie van geluiden met verschillende bandbreedtes: Akoestische localisatie cues werken in verschillende frekwentiebanden: ITD’s ILD’s + HRTF’s AMP (dB) E = +20 Centrale verwerking van akoestische cues HOR 1 2 4 8 16 .5 Freq (kHz) E = - 10 ITD VER E = - 40 ILD HRTF

  20. Plasticiteit (aanpassingsvermogen): Kan het auditief systeem met nieuwe spectrale cues opnieuw leren lokaliseren?

  21. Kleine plastic malletjes verstoren de originele oorschelp-eigenschappen:

  22. Day 0 Day 1 Day 2 Day 3 Day 4 Day 21 Day 5 Day 19 Day 7 Day 17 Day 9 Day 13 Day 15 Day 11 Localisatie van de verticale hoek is met de malletjes aanvankelijk onmogelijk (day 1-3). (N.B. horizontaal blijft normaal!) In de loop van een paar weken leert de pp bijna normaal met deze mallen te localiseren. De nieuwe oorschelpfilters worden dus (onbewust!) door het auditief systeem geleerd.

  23. Leercurves voor vier proefpersonen:

  24. Voor meer informatie: www.mbfys.ru.nl/~johnvo/localisatie.html

More Related