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EPUSP - Guido Stolfi 1 / 65 Percepção Auditiva PTC2547 – Princípios de Televisão Digital Guido Stolfi – 9 / 2010.

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1 EPUSP - Guido Stolfi 1 / 65 Percepção Auditiva PTC2547 – Princípios de Televisão Digital Guido Stolfi – 9 / 2010

2 EPUSP - Guido Stolfi 2 / 65 Fisiologia do Ouvido Humano

3 EPUSP - Guido Stolfi 3 / 65 Estrutura do Ouvido Humano

4 EPUSP - Guido Stolfi 4 / 65 Representação Esquemática do Ouvido

5 EPUSP - Guido Stolfi 5 / 65 Resposta em Freqüência do Canal Auditivo

6 EPUSP - Guido Stolfi 6 / 65 Ouvido Médio

7 EPUSP - Guido Stolfi 7 / 65 Estrutura da Cóclea

8 EPUSP - Guido Stolfi 8 / 65 A Cóclea Distendida

9 EPUSP - Guido Stolfi 9 / 65 Secção da Cóclea

10 EPUSP - Guido Stolfi 10 / 65 Secção da Cóclea

11 EPUSP - Guido Stolfi 11 / 65 Detalhe dos Órgãos de Corti

12 EPUSP - Guido Stolfi 12 / 65 Células de Corti

13 EPUSP - Guido Stolfi 13 / 65 Células de Corti Internas Externas

14 EPUSP - Guido Stolfi 14 / 65 Atuação das Células Ciliares

15 EPUSP - Guido Stolfi 15 / 65 Alguns Números: Células Ciliares Internas Células Ciliares Externas Fibras Nervosas Aferentes: – 90~95% provenientes das Células Internas Fibras Nervosas Eferentes: –Destinadas às Células Externas

16 EPUSP - Guido Stolfi 16 / 65 Seletividade da Membrana Basilar

17 EPUSP - Guido Stolfi 17 / 65 Seletividade das Células de Corti

18 EPUSP - Guido Stolfi 18 / 65 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 EPUSP - Guido Stolfi 19 / 65 Emissões Oto-acústicas Evocadas TEOAE ( Transient Evoked Oto-Acoustic Emission ) - Evidências da atividade das células externas

20 EPUSP - Guido Stolfi 20 / 65 Bandas Críticas da Audição Humana

21 EPUSP - Guido Stolfi 21 / 65 Limiar de Percepção de Freqüências Banda Crítica Diferença Apenas perceptível

22 EPUSP - Guido Stolfi 22 / 65 Resposta Temporal das Bandas Críticas 5 ms/div

23 EPUSP - Guido Stolfi 23 / 65 Determinação da Largura das Bandas Críticas P=cte

24 EPUSP - Guido Stolfi 24 / 65 Determinação da Largura das Bandas Críticas

25 EPUSP - Guido Stolfi 25 / 65 Pós-processamento nos Gânglios Auditivos

26 EPUSP - Guido Stolfi 26 / 65 Percepção de Direção (Azimute) Baixas Freqüências: Diferença de Fase (tempo de Percurso) Altas Freqüências: Diferença de Intensidade (difração)

27 EPUSP - Guido Stolfi 27 / 65 Percepção de Ambiente: Reflexões Múltiplas Som direto Primeiro eco

28 EPUSP - Guido Stolfi 28 / 65 Percepção de Direção (Elevação)

29 EPUSP - Guido Stolfi 29 / 65 Um Diagrama de Blocos da Audição Canal auditivo Córtex auditivo Núcleos nervosos Membrana basilar Células De Corti E D

30 EPUSP - Guido Stolfi 30 / 65 Acústica Física

31 EPUSP - Guido Stolfi 31 / 65 Pressão Sonora: Unidade de Medida Limiar de Audibilidade: 20 Pa rms = 2x10 -5 N/m 1 kHz (1 pw/ m 2 ) ( Pressão atmosférica: ~ 100 kPa )

32 EPUSP - Guido Stolfi 32 / 65 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 EPUSP - Guido Stolfi 33 / 65 Situações Sonoras dB SPL Foguete195Conversação65 Avião a jato155Restaurante60 Limiar de dor140Residência urbana40 Limiar de desconforto120 = 1 W/m2Casa de campo30 Orquestra fortíssimo110Orquestra pianíssimo30 Rebitadeira100Estúdio de gravação20 Fábrica78Folhagens na brisa10 Tráfego pesado68Limiar de audição0 = 1pW/m2 Escritório ruidoso65Ruído térmico do ar-10 dB

34 EPUSP - Guido Stolfi 34 / 65 Curvas de Igual Volume Sonoro (tons senoidais)

35 EPUSP - Guido Stolfi 35 / 65 Faixa Dinâmica para Música e Voz

36 EPUSP - Guido Stolfi 36 / 65 Mascaramento para Tom Senoidal

37 EPUSP - Guido Stolfi 37 / 65 Resposta da Membrana Basilar para 2 Tons

38 EPUSP - Guido Stolfi 38 / 65 Mascaramento para Ruído de Banda Estreita

39 EPUSP - Guido Stolfi 39 / 65 Curvas de Mascaramento (ex.)

40 EPUSP - Guido Stolfi 40 / 65 Evidências de Distorção Aural 10 dB 20 dB

41 EPUSP - Guido Stolfi 41 / 65 A Voz Humana e o Vocoder

42 EPUSP - Guido Stolfi 42 / 65 A Voz Humana

43 EPUSP - Guido Stolfi 43 / 65 Características Espectrais da Voz t f Fundamental: Hz (M) Hz (F) Formantes: Hz (1) Hz (2) Hz (3)

44 EPUSP - Guido Stolfi 44 / 65 Características das Formantes Espectrais aiu

45 EPUSP - Guido Stolfi 45 / 65 Espectrograma (Tempo / Freqüência) da Voz

46 EPUSP - Guido Stolfi 46 / 65 Inteligibilidade da Fala

47 EPUSP - Guido Stolfi 47 / 65 Síntese de Voz (Vocoder) freqüência ganho ruído formantesvogais

48 EPUSP - Guido Stolfi 48 / 65 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 EPUSP - Guido Stolfi 49 / 65 Modelamento de Sistemas Dinâmicos

50 EPUSP - Guido Stolfi 50 / 65 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 EPUSP - Guido Stolfi 51 / 65 Analogias Dinâmicas Indutância Capacitância Resistência Massa Compliância Viscosidade

52 EPUSP - Guido Stolfi 52 / 65 Modelo de um Alto-Falante

53 EPUSP - Guido Stolfi 53 / 65 Questões Polêmicas

54 EPUSP - Guido Stolfi 54 / 65 É Necessário Amostrar em 96 kHz? f a = 48 kHz f a = 96 kHz

55 EPUSP - Guido Stolfi 55 / 65 Vantagens da Amostragem em 96 kHz 48 kHz 20 kHz28 kHz f 96 kHz 20 kHz 76 kHz f

56 EPUSP - Guido Stolfi 56 / 65 Questões Polêmicas – Audibilidade de Fase Pressão Sonora Impulsos Nervosos

57 EPUSP - Guido Stolfi 57 / 65 Determinação de Direção pela Defasagem D E D E

58 EPUSP - Guido Stolfi 58 / 65 Fase Relativa de Harmônicas 100 Hz 200 Hz(+) 200 Hz

59 EPUSP - Guido Stolfi 59 / 65 Fase Relativa de Harmônicas 100 Hz 200 Hz(-) 200 Hz

60 EPUSP - Guido Stolfi 60 / 65 Experimento: Audibilidade de Fase 0 10 Hz kHz 0 O 10-20kHz A B

61 EPUSP - Guido Stolfi 61 / 65 Condições de Audibilidade de Fase 100 Hz 200 Hz(+/-) 2a. har- mônica aural 200 Hz resultante

62 EPUSP - Guido Stolfi 62 / 65 Experimento: Audibilidade Ultrassônica 0-20 kHz kHz A B

63 EPUSP - Guido Stolfi 63 / 65 Condições de Audibilidade Ultrassônica 22 kHz 24 kHz

64 EPUSP - Guido Stolfi 64 / 65 Audibilidade Ultrassônica: Distorção Aural 22 kHz + 24 kHz Após distorção aural 2 kHz audível


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