De invloed van tijdsduur en niveau op geluidslokalisatie

Joyce Vliegen and A. John van Opstal, Universiteit Nijmegen, Department of Medical Physics and Biophysics, maart 2004

Geluidlokalisatie berust op twee processen die in onze hersenen plaatsvinden:

• Ten eerste meten de hersenen verschillen tussen de twee oren. Deze verschillen (in luidheid en aankomsttijd) zijn namelijk op een relatief eenvoudige manier afhankelijk van de positie van de geluidsbron in horizontale (links-rechts) richting.
• Ten tweede maken de hersenen gebruik van het feit dat de oorschelpen het geluid op een richtingsafhankelijke manier vervormen (filteren). Deze richtingsafhankelijkheid is echter bijna volledig bepaald voor verticale (boven/onder en voor/achter) richtingen, en nauwelijks voor horizontale posities.

De vervormingen door de oorschelp zijn echter zeer complex, en voor ieder individu ook nog eens zeer verschillend (vandaar dat het nog steeds niet goed mogelijk is om realistische ruimtelijke audio te produceren voor algemeen consumentengebruik).

Het wordt dan ook algemeen aangenomen dat de hersenen meer moeite moeten doen (dat wil zeggen meer tijd nodig hebben) om de verticale richting van een geluid te bepalen, dan de horizontale richting.

In dit artikel laten wij zien dat de hersenen inderdaad een minimale hoeveelheid tijd nodig hebben om uit te kunnen rekenen wat de boven/onder richting is van een geluid. We boden proefpersonen daartoe breedbandige geluiden aan (ruis) van verschillende luidheden (van 30 dB tot zo'n 70 dB) en verschillende duren (variërend van 3 tot zo'n 100 milliseconden). Geluidslokalisatie wordt in Nijmegen getest door proefpersonen (in een donkere en echovrije kamer) een snelle aanwijsbeweging te laten maken met het hoofd in de door hen waargenomen geluidsrichting. In ons lab kunnen we de oriëntatie van het hoofd, en daarmee de lokalisatieresponsie, zeer nauwkeurig meten.

Uit de experimenten bleek dat zowel de geluidsduur als de geluidsintensiteit op een systematische manier de nauwkeurigheid van verticaal richtinghoren bepaalden. Hoe korter een geluid duurde, of hoe zachter het was, hoe slechter de proefpersonen de werkelijke verticale richting konden aangeven. Er was echter geen enkel effect te zien op het vermogen om de horizontale posities van geluiden te onderscheiden, wat in ieder geval aantoont dat alle gebruikte geluiden door de proefpersonen konden worden gehoord. Hun verminderde nauwkeurigheid voor verticaal richtinghoren kan dus niet worden geweten aan een verslechterde hoorbaarheid van het geluid, maar aan het niet compleet kunnen maken van de processen die in de hersenen nodig zijn om de verticale geluidsrichting te bepalen.

De minimale geluidsduur die nodig is om een goed hoorbaar geluid volledig te kunnen lokaliseren hebben wij bepaald op ongeveer 30 milliseconden. Langere geluiden worden niet beter gelokaliseerd, kortere geluiden wel slechter.

Bron: Het artikel kunt u hier lezen: Journal of the Acoustical Society of America,115:1705-1713, 2004 (PDF).

home...