PTC2547 – Princípios de Televisão Digital Guido Stolfi – 9 / 2010

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1 PTC2547 – Princípios de Televisão Digital Guido Stolfi – 9 / 2010
Percepção Auditiva PTC2547 – Princípios de Televisão Digital Guido Stolfi – 9 / 2010

2 Fisiologia do Ouvido Humano

3 Estrutura do Ouvido Humano

4 Representação Esquemática do Ouvido

5 Resposta em Freqüência do Canal Auditivo

6 Ouvido Médio

7 Estrutura da Cóclea

8 A Cóclea Distendida

9 Secção da Cóclea

10 Secção da Cóclea

11 Detalhe dos Órgãos de Corti

12 Células de Corti

13 Células de Corti Externas Internas

14 Atuação das Células Ciliares

15 3.500 Células Ciliares Internas 12.000 Células Ciliares Externas
Alguns Números: 3.500 Células Ciliares Internas Células Ciliares Externas Fibras Nervosas Aferentes: 90~95% provenientes das Células Internas Fibras Nervosas Eferentes: Destinadas às Células Externas

16 Seletividade da Membrana Basilar

17 Seletividade das Células de Corti

18 Funções das Células Ciliares
Células Ciliares Internas: Sensores Faixa dinâmica: ~ 20 a 60 dB Células Ciliares Externas: Atuadores Responsáveis pela extensão da faixa dinâmica para até 120 dB Responsáveis pelo aumento de seletividade

19 Emissões Oto-acústicas Evocadas
TEOAE (Transient Evoked Oto-Acoustic Emission) - Evidências da atividade das células externas

20 Bandas Críticas da Audição Humana

21 Limiar de Percepção de Freqüências
Banda Crítica Diferença Apenas perceptível

22 Resposta Temporal das Bandas Críticas
5 ms/div

23 Determinação da Largura das Bandas Críticas
P=cte. 1 2 3 4 5 6

24 Determinação da Largura das Bandas Críticas

25 Pós-processamento nos Gânglios Auditivos

26 Percepção de Direção (Azimute)
Baixas Freqüências: Diferença de Fase (tempo de Percurso) Altas Freqüências: Diferença de Intensidade (difração)

27 Percepção de Ambiente: Reflexões Múltiplas
Som direto Primeiro eco

28 Percepção de Direção (Elevação)

29 Um Diagrama de Blocos da Audição
Membrana basilar Células De Corti Núcleos nervosos Córtex auditivo Canal auditivo E D

30 Acústica Física

31 Pressão Sonora: Unidade de Medida
Limiar de Audibilidade: 20 Pa rms = 2x10-5 N/m2 @ 1 kHz (1 pw/ m2) ( Pressão atmosférica: ~ 100 kPa )

32 Nível Sonoro: Unidade de Medida
Volume Sonoro = grandeza subjetiva associada à percepção sensorial da intensidade de um som 1 Phon = 1 dB 1 kHz

33 Situações Sonoras dB SPL Foguete 195 Conversação 65 Avião a jato 155
dB SPL Foguete 195 Conversação 65 Avião a jato 155 Restaurante 60 Limiar de dor 140 Residência urbana 40 Limiar de desconforto 120 = 1 W/m2 Casa de campo 30 Orquestra fortíssimo 110 Orquestra pianíssimo Rebitadeira 100 Estúdio de gravação 20 Fábrica 78 Folhagens na brisa 10 Tráfego pesado 68 Limiar de audição 0 = 1pW/m2 Escritório ruidoso Ruído térmico do ar -10 dB

34 Curvas de Igual Volume Sonoro (tons senoidais)

35 Faixa Dinâmica para Música e Voz

36 Mascaramento para Tom Senoidal

37 Resposta da Membrana Basilar para 2 Tons

38 Mascaramento para Ruído de Banda Estreita

39 Curvas de Mascaramento (ex.)

40 Evidências de Distorção Aural
10 dB 20 dB

41 A Voz Humana e o Vocoder

42 A Voz Humana

43 Características Espectrais da Voz
f Formantes: Hz (1) Hz (2) Hz (3) Fundamental: Hz (M) Hz (F)

44 Características das Formantes Espectrais
“u”

45 Espectrograma (Tempo / Freqüência) da Voz

46 Inteligibilidade da Fala

47 Síntese de Voz (Vocoder)
freqüência ruído vogais ganho formantes

48 Exemplo de Compressão: 1 Minuto de Áudio
PCM 16 bits, 44.1 kHz, estéreo: 85 Mbits MPEG-1 Nível 3 (MP3) a 128 kb/s: 8 Mbits LPC (Linear Predictive Coding - voz): 400 kbits MIDI (Musical Instruments Digital Interface): 250 kbits típico

49 Modelamento de Sistemas Dinâmicos

50 Modelamento de Sistemas Dinâmicos
Modelo Elétrico de um Sistema Mecânico Corrente  velocidade Tensão  fôrça Carga  Deslocamento Resistência  Atrito Viscoso Indutância  Massa Capacitância  Compliância (Elasticidade-1)

51 Analogias Dinâmicas Indutância Capacitância Resistência Massa
Compliância Viscosidade

52 Modelo de um Alto-Falante

53 Questões Polêmicas

54 É Necessário Amostrar em 96 kHz?
fa = 48 kHz fa = 96 kHz

55 Vantagens da Amostragem em 96 kHz
f 48 kHz 20 kHz 28 kHz f 76 kHz 96 kHz 20 kHz

56 Questões Polêmicas – Audibilidade de Fase
Pressão Sonora Impulsos Nervosos

57 Determinação de Direção pela Defasagem

58 Fase Relativa de Harmônicas
100 Hz 200 Hz(+) 100 Hz 200 Hz

59 Fase Relativa de Harmônicas
100 Hz 200 Hz(-) 100 Hz 200 Hz

60 Experimento: Audibilidade de Fase
0O 10-20kHz A 10 Hz B 10 kHz

61 Condições de Audibilidade de Fase
100 Hz 200 Hz(+/-) 2a. har- mônica aural 200 Hz resultante

62 Experimento: Audibilidade Ultrassônica
20-50 kHz A 0-20 kHz B

63 Condições de Audibilidade Ultrassônica
22 kHz 24 kHz

64 Audibilidade Ultrassônica: Distorção Aural
22 kHz + 24 kHz Após distorção aural 2 kHz audível