از ویکیپدیا، دانشنامه آزاد

(برگرفته از خطوط با صدای برابر )

خطوط ISO برابر با صدای بلند با فرکانس هرتز.

یک کانتور با بلندی مساوی معیاری از سطح فشار صدا در طیف فرکانس است که برای آن شنونده وقتی با صداهای ثابت خالص ارائه می شود بلندی ثابتی را درک می کند. [1] واحد اندازه‌گیری برای سطوح بلندی صدا، تلفن است و با ارجاع به خطوط با صدای برابر به دست می‌آید. طبق تعریف، گفته می‌شود که دو موج سینوسی با فرکانس‌های متفاوت، سطح بلندی برابری دارند که در تلفن‌ها اندازه‌گیری می‌شود، در صورتی که توسط یک فرد جوان معمولی بدون اختلال شنوایی قابل توجه به یک اندازه بلند درک شوند.

منحنی‌های فلچر -مانسون یکی از مجموعه‌های بسیاری از خطوط با بلندی مساوی برای گوش انسان است که توسط هاروی فلچر و وایلدن آ. مانسون به‌طور تجربی تعیین شد و در مقاله‌ای در سال 1933 با عنوان «بلندی، تعریف، اندازه‌گیری و محاسبه» گزارش شد. مجله انجمن آکوستیک آمریکا . [2] منحنی های فلچر-مانسون جایگزین شده و در استانداردهای جدیدتر گنجانده شده است. منحنی‌های قطعی، منحنی‌هایی هستند که در ISO 226 از سازمان بین‌المللی استاندارد تعریف شده‌اند که بر اساس بررسی تعیین‌های مدرن انجام شده در کشورهای مختلف است.

آمپلی فایرها اغلب دارای یک دکمه "بلندی" هستند که از نظر فنی به عنوان جبران بلندی شناخته می شود ، که اجزای فرکانس پایین و بالا صدا را تقویت می کند. اینها برای خنثی کردن افت بلندی ظاهری در آن فرکانس ها، به ویژه در سطوح صدای پایین تر در نظر گرفته شده اند. با افزایش این فرکانس‌ها، کانتور با بلندی مسطح‌تری تولید می‌شود که به نظر می‌رسد حتی در حجم کم نیز بلندتر است، و از تسلط صدای درک شده توسط فرکانس‌های میانی که در آن گوش حساس‌ترین است، جلوگیری می‌کند.

منحنی های فلچر-مانسون [ ویرایش ]

اولین تحقیق در مورد چگونگی شنیدن فرکانس های مختلف گوش در سطوح مختلف توسط فلچر و مانسون در سال 1933 انجام شد. تا همین اواخر، مشاهده اصطلاح فلچر-مانسون برای اشاره به خطوط با بلندی یکسان به طور کلی رایج بود، حتی اگر یک تعیین مجدد توسط رابینسون و دادسون در سال 1956 انجام شد که پایه ای برای استاندارد ISO 226 شد.

اکنون بهتر است از اصطلاح عمومی خطوط با صدای برابر استفاده شود ، که منحنی های فلچر-مانسون اکنون زیر مجموعه ای از آن هستند، [3] و به ویژه از آنجایی که یک بررسی در سال 2003 توسط ISO، منحنی ها را در یک استاندارد جدید بازتعریف کرد. [4]

تعیین تجربی [ ویرایش ]

سیستم شنوایی انسان به فرکانس هایی از حدود 20 هرتز تا حداکثر حدود 20000 هرتز حساس است ، اگرچه با افزایش سن، حد بالای شنوایی کاهش می یابد. در این محدوده، گوش انسان بین 2 تا 5 کیلوهرتز بیشترین حساسیت را دارد که عمدتاً به دلیل رزونانس کانال گوش و عملکرد انتقال استخوان‌های گوش میانی است.

فلچر و مونسون برای اولین بار با استفاده از هدفون (1933) خطوط با صدای برابر را اندازه گرفتند . در مطالعه خود، آزمودنی‌ها به صداهای خالص در فرکانس‌های مختلف و افزایش بیش از 10 دسی‌بل در شدت محرک گوش می‌دادند. برای هر فرکانس و شدت، شنونده همچنین به یک آهنگ مرجع در 1000 هرتز گوش می دهد. فلچر و مونسون صدای مرجع را تنظیم کردند تا زمانی که شنونده متوجه شد که صدای آن همان بلندی صدای تست است. اندازه‌گیری بلندی صدا، به‌عنوان یک کمیت روان‌شناختی، دشوار است، بنابراین فلچر و مونسون نتایج خود را بر روی بسیاری از آزمودنی‌ها میانگین گرفتند تا میانگین‌های معقولی را بدست آورند. کمترین کانتور با صدای مساوی نشان دهنده آرام ترین صدای شنیداری است - آستانه مطلق شنوایی . بالاترین کانتور آستانه درد است .

چرچر و کینگ تصمیم دوم را در سال 1937 انجام دادند، اما نتایج آنها و نتایج فلچر و مانسون اختلافات قابل توجهی را در مورد بخش‌هایی از نمودار شنوایی نشان داد. [5]

در سال 1956 رابینسون و دادسون یک تصمیم آزمایشی جدید ارائه کردند که معتقد بودند دقیق تر است. این استاندارد پایه ای برای استاندارد (ISO 226) شد که تا سال 2003 که ISO استاندارد را بر اساس ارزیابی های اخیر توسط گروه های تحقیقاتی در سراسر جهان تجدید نظر کرد، قطعی در نظر گرفته شد.

تجدید نظر اخیر با هدف تعیین دقیق تر - ISO 226:2003 [ ویرایش ]

تفاوت های درک شده بین تصمیمات اولیه و جدیدتر سازمان بین المللی استاندارد (ISO) را به تجدید نظر در منحنی های استاندارد ISO 226 سوق داد. آنها این کار را در پاسخ به توصیه های یک مطالعه انجام دادند که توسط موسسه تحقیقاتی ارتباطات الکتریکی، دانشگاه توهوکو، ژاپن هماهنگ شده بود. این مطالعه با ترکیب نتایج چندین مطالعه - توسط محققان ژاپنی، آلمانی، دانمارکی، بریتانیایی و ایالات متحده، منحنی های جدیدی را ایجاد کرد. (ژاپن با حدود 40 درصد داده ها بیشترین مشارکت را داشت.)

این امر منجر به پذیرش اخیر مجموعه جدیدی از منحنی ها استاندارد شده به عنوان ISO 226:2003 شده است. این گزارش در مورد تفاوت‌های شگفت‌انگیز بزرگ و این واقعیت که خطوط اصلی فلچر-مانسون با نتایج اخیر تطابق بهتری نسبت به رابینسون-دادسون دارند، که به نظر می‌رسد بین 10 تا 15 دسی‌بل به‌خصوص در فرکانس‌های پایین تفاوت دارند، توضیح می‌دهد. منطقه، به دلایلی که توضیح داده نشده است. [6]

با توجه به گزارش ISO، نتایج رابینسون-دادسون عجیب بود و بیشتر از منحنی های فلچر-مانسون با استاندارد فعلی متفاوت بود. این گزارش بیان می‌کند که خوشبختانه منحنی 40 فون فلچر-مانسون که استاندارد وزن A بر اساس آن استوار بود با تعیین‌های مدرن مطابقت داشت. [4]

این گزارش همچنین در مورد تفاوت های بزرگ آشکار در منطقه با فرکانس پایین، که هنوز توضیح داده نشده است، اظهار نظر می کند. توضیحات احتمالی عبارتند از: [4]

• تجهیزات مورد استفاده به درستی کالیبره نشده بودند.
• معیارهای مورد استفاده برای قضاوت بلندی مساوی در فرکانس های مختلف متفاوت بود.
• آزمودنی ها برای روزها قبل به درستی استراحت نمی کردند، یا در هنگام سفر به آزمون ها در معرض صدای بلندی قرار می گرفتند که ماهیچه های تانسور تمپانی و استاپدیوس را که جفت مکانیکی فرکانس پایین را کنترل می کردند، منقبض می کرد.

نمای جانبی در مقابل نمای جلویی [ ویرایش ]

صداهای واقعی از یک منبع نسبتاً دور به صورت جبهه موج های مسطح می رسند. اگر منبع صدا مستقیماً جلوی شنونده باشد، هر دو گوش شدت یکسانی دریافت می‌کنند، اما در فرکانس‌های بالاتر از حدود 1 کیلوهرتز، صدایی که وارد کانال گوش می‌شود تا حدی توسط سایه سر کاهش می‌یابد، و همچنین به شدت به بازتاب آن وابسته است . پینا (گوش خارجی). صداهای خارج از مرکز باعث افزایش پوشاندن سر در یک گوش، و تغییرات ظریف در اثر پینا، به ویژه در گوش دیگر می شود. این اثر ترکیبی پوشاندن سر و انعکاس پینا در مجموعه‌ای از منحنی‌ها در فضای سه‌بعدی که به عنوان توابع انتقال مربوط به سر نامیده می‌شود، کمیت‌سازی می‌شود.(HRTFs). نمایش جلویی در حال حاضر هنگام استخراج خطوط با بلندی مساوی ترجیح داده می شود و آخرین استاندارد ISO به طور خاص بر اساس نمایش جلویی و مرکزی است.

از آنجایی که هیچ HRTF در گوش دادن معمولی هدفون دخیل نیست، منحنی‌های با بلندی مساوی که با استفاده از هدفون به دست می‌آیند ، فقط برای موارد خاصی از آنچه ارائه جانبی نامیده می‌شود معتبر است ، که معمولاً آن‌طور نیست که ما می‌شنویم.

تعیین رابینسون-دادسون از بلندگوها استفاده می کرد و برای مدت طولانی تفاوت منحنی های فلچر-مانسون تا حدی بر این اساس توضیح داده می شد که دومی از هدفون استفاده می کرد. با این حال، گزارش ISO در واقع مورد دوم را به عنوان استفاده از هدفون جبران‌شده فهرست می‌کند ، اگرچه مشخص نمی‌کند که رابینسون-دادسون چگونه به این هدفون دست یافته است .

هدفون در مقابل تست بلندگو [ ویرایش ]

هدفون های خوب که به خوبی روی گوش بسته شده اند، پاسخ فشاری با فرکانس پایین صاف به کانال گوش، با اعوجاج کم حتی در شدت های بالا، ارائه می دهند. در فرکانس‌های پایین، گوش کاملاً به فشار حساس است و حفره‌ای که بین هدفون و گوش ایجاد می‌شود برای ایجاد رزونانس‌های اصلاح‌کننده بسیار کوچک است. بنابراین، آزمایش هدفون راه خوبی برای استخراج خطوط با صدای برابر زیر حدود 500 هرتز است، اگرچه بر اساس مشاهداتی که بسته شدن مجرای گوش ایجاد می‌کند، در مورد اعتبار اندازه‌گیری‌های هدفون هنگام تعیین آستانه واقعی شنوایی، احتیاط‌هایی بیان شده است. افزایش حساسیت به صدای جریان خون در گوش، که به نظر می رسد مغز آن را در شرایط عادی گوش دادن پنهان می کند. [ نیازمند منبع ]در فرکانس‌های بالا، اندازه‌گیری هدفون غیرقابل اعتماد می‌شود و رزونانس‌های مختلف پینه (گوش‌های بیرونی) و کانال‌های گوش به شدت تحت تأثیر نزدیکی به حفره هدفون قرار می‌گیرند.

در مورد بلندگوها برعکس است. به سختی می توان پاسخ فرکانس پایین مسطح را به دست آورد - به جز در فضای آزاد در بالای سطح زمین، یا در یک محفظه بسیار بزرگ و بی صدا که عاری از بازتاب تا 20 هرتز است. تا همین اواخر، [ کی؟ ] دستیابی به سطوح بالا در فرکانس های کمتر از 20 هرتز بدون سطوح بالای اعوجاج هارمونیک ممکن نبود.. حتی امروزه، بهترین بلندگوها احتمالاً حدود 1 تا 3 درصد اعوجاج هارمونیک کل را ایجاد می‌کنند که مربوط به 30 تا 40 دسی‌بل زیر پایه است. این به اندازه کافی خوب نیست، با توجه به افزایش شدید بلندی صدا (تا حد 24 دسی بل در اکتاو افزایش می یابد) با فرکانس نشان داده شده توسط منحنی های بلندی مساوی زیر حدود 100 هرتز. یک آزمایشگر خوب باید اطمینان حاصل کند که آزمودنی‌های آزمایشی واقعاً هارمونیک‌های بنیادی را می‌شنوند و نه هارمونیک‌ها را می‌شنوند - به‌ویژه هارمونیک سوم، که به ویژه قوی است زیرا حرکت مخروط بلندگو محدود می‌شود، زیرا تعلیق آن به حد مجاز انطباق می‌رسد. یک راه ممکن برای حل مشکل استفاده از فیلتر صوتی، مانند حفره تشدید، در تنظیم بلندگو است. از سوی دیگر، پاسخگویی با فرکانس بالا میدان آزاد مسطح تا 20 کیلوهرتز، با بلندگوهای مدرن روی محور نسبتاً آسان است.

ارتباط با اندازه گیری سطح صدا و نویز [ ویرایش ]

گفته می شود منحنی A-weighting - که به طور گسترده برای اندازه گیری نویز استفاده می شود - بر اساس منحنی فلچر-مانسون 40 فونی است. با این حال، تحقیقات در دهه 1960 نشان داد که تعیین میزان صدای برابر که با استفاده از صداهای خالص انجام می شود مستقیماً با درک ما از نویز مرتبط نیست. [7] این به این دلیل است که حلزون گوش داخلی ما صداها را بر حسب محتوای طیفی تجزیه و تحلیل می‌کند و هر سلول مویی به باند باریکی از فرکانس‌ها که به عنوان نوار بحرانی شناخته می‌شوند پاسخ می‌دهد.. باندهای فرکانس بالا به صورت مطلق گسترده تر از باندهای فرکانس پایین هستند و بنابراین به طور متناسب توان بیشتری را از منبع نویز "جمع آوری" می کنند. با این حال، هنگامی که بیش از یک باند مهم تحریک می شود، سیگنال ها به مغز نوارهای مختلفی را اضافه می کنند تا برداشت های بلندی را ایجاد کنند. به این دلایل، منحنی‌های بلندی برابر که با استفاده از باندهای نویز به دست می‌آیند، در مقایسه با منحنی‌هایی که با استفاده از زنگ‌های خالص به دست می‌آیند، یک شیب به سمت بالا و بالای ۱ کیلوهرتز و یک شیب رو به پایین زیر ۱ کیلوهرتز نشان می‌دهند.

منحنی های وزنی مختلفی در دهه 1960 به دست آمد، به ویژه به عنوان بخشی از استاندارد DIN 4550 برای اندازه گیری کیفیت صدا ، که با منحنی وزنی A متفاوت بود و بیش از یک پیک در حدود 6 کیلوهرتز را نشان می داد. اینها اندازه گیری ذهنی معناداری بیشتری از نویز در تجهیزات صوتی، به ویژه در ضبط‌کننده‌های نوار کاست فشرده جدید اختراع شده با کاهش نویز Dolby ، که با طیف نویز تحت سلطه فرکانس‌های بالاتر مشخص می‌شوند، ارائه می‌دهد.

تحقیقات بی‌بی‌سی آزمایش‌های شنیداری را در تلاش برای یافتن بهترین منحنی وزنی و ترکیب یکسوکننده برای استفاده در هنگام اندازه‌گیری نویز در تجهیزات پخش انجام داد، منحنی‌های وزن جدید مختلف را در زمینه نویز به جای تن‌ها بررسی کرد و تأیید کرد که آنها بسیار معتبرتر از A هستند. - وزن دادن هنگام تلاش برای اندازه گیری بلندی ذهنی نویز. این کار همچنین پاسخ شنوایی انسان به صدای انفجار، کلیک، نویز صورتی و انواع صداهای دیگر را که به دلیل ماهیت تکانشی مختصرشان زمان کافی برای پاسخگویی به گوش و مغز نمی‌دهد، بررسی کرد. نتایج در گزارش تحقیقاتی بی بی سی EL-17 1968/8 با عنوان ارزیابی نویز در مدارهای فرکانس صوتی گزارش شده است .

منحنی وزن دهی نویز ITU -R 468 که در ابتدا در توصیه 468 CCIR پیشنهاد شد ، اما بعداً توسط نهادهای استاندارد متعدد ( IEC ، BSI ، JIS ، ITU ) بر اساس تحقیقات انجام شد و یک آشکارساز شبه پیک ویژه را برای توضیح ما در خود جای داد. کاهش حساسیت به انفجارهای کوتاه و کلیک ها. [8] پخش‌کننده‌ها و متخصصان صدا از آن برای اندازه‌گیری نویز در مسیرهای پخش و تجهیزات صوتی به طور گسترده استفاده می‌کنند، بنابراین آنها می‌توانند به طور ذهنی انواع تجهیزات را با طیف‌ها و ویژگی‌های نویز متفاوت مقایسه کنند.

همچنین ببینید [ ویرایش ]

• A-وزن دادن
• اندازه گیری کیفیت صدا
• شنوایی نگاری
• CCIR (ITU) 468 Noise Weighting
• دسی بل (A)
• وزن گیری نویز ITU-R 468
• خستگی شنونده
• عملکرد درخشندگی ، همان مفهوم در بینایی
• ترازو مل
• شنوایی سنجی تون خالص
• منحنی های رابینسون-دادسون
• سطح سنج صدا
• فیلتر وزن

منبع

https://en.wikipedia.org/wiki/Equal-loudness_contour