Percezione uditiva Corso di Principi e Modelli della Percezione ! Prof. Giuseppe Boccignone ! Dipartimento di Informatica Università di Milano ! [email protected] http://boccignone.di.unimi.it/PMP_2014.html Cos’è il suono? • I suoni sono creati dalle vibrazioni degli oggetti • Le vibrazioni di oggetti producono vibrazioni nelle molecole in prossimità degli oggetti stessi. • Questo causa differenze di pressione nell’aria che si propagano in ogni direzione (Es. sasso nello stagno) Cos’è il suono? • Le onde sonore viaggiano con una certa velocità di propagazione • Questa dipende dal mezzo di trasmissione. • Esempio: La velocità del suono attraverso l’aria è di circa 340 metri al secondo, ma nell’acqua essa cresce sino a 1500 metri al secondo Velocita’ 340 m/sec 1200 km/ora Cos’è il suono? • Caratteristiche fisiche delle onde sonore – Ampiezza: Grandezza del profilo di variazione di pressione dell’onda sonora – Intensità: Quantità di energia di un suono che cade su una unità di area – Frequenza: Per i suoni è il numero di cicli (in termini di variazione di pressione) che si ripetono in un secondo • Caratteristiche psicologiche delle onde sonore – Volume (loudness): L’aspetto psicologico del suono correlato alla intensità percepita – Altezza (pitch): L’aspetto psicologico del suono correlato alla frequenza percepita Cos’è il suono? //Ampiezza e frequenza Cos’è il suono? //Ampiezza e frequenza • La frequenza è associata con l’altezza (pitch) di un suono • Suoni a basse frequenze corrispondono a suoni “bassi” (e.g., i suonati da una tuba) • Suoni ad alta frequenze corrispondono a suoni “acuti” (e.g., i suonati da un clarino) Cos’è il suono? //Ampiezza e frequenza • La frequenza è associata con l’altezza di un suono • L’udito degli umani è sensibile ad un ampio range di frequenze: da circa 20 a 20,000 Hz Cos’è il suono? //Ampiezza e frequenza • L’udito degli umani è sensibile ad un ampio range di intensità • Il rapporto fra il volume più basso e quello più alto di un suono che risulta percepibile è quasi di uno su un milione • Al fine di descrivere differenze in ampiezza, i livelli del suono sono misurati su una scala logaritmica le cui unità sono i decibels (dB) • Cambiamenti relativamente piccoli in decibels possono corrispondere a cambiamenti fisici molto consistenti ( un incremento di 6 decibels corrisponde circa ad un raddoppio della pressione del suono) dB = 20 log(p/po) per p = po, dB = 0 Cos’è il suono? //Ampiezza e frequenza: rumori ambientali Cos’è il suono? //Sinusoidi e toni puri • Uno dei più semplici tipi di suoni: onde sinusoidali = toni puri • Onde sinusoidali: Onde per cui le variazioni in funzione del tempo sono descritte da un’ onda sinusoidale • Il tempo per un ciclo completo dell’onda sinusoidale è definito periodo • Ci sono 360 gradi di fase in un intero periodo Diapason Cos’è il suono? //Sinusoidi e toni puri • Non sono molto comuni fra i suoni che sentiamo tutti i giorni perché poche vibrazioni sono così pure • I suoni più comuni nel mondo sono suoni complessi (e.g., voci umane, di uccelli, suoni di macchine etc.) • Però tutti i suoni complessi possono essere descritti come combinazioni di onde sinusoidali (teorema di Fourier). Cos’è il suono? //Sinusoidi e toni puri Cos’è il suono? //Sinusoidi e toni puri • Se il segnale non è periodico Cos’è il suono? //Sinusoidi e toni puri • Se il segnale non è periodico Cos’è il suono? //Spettro armonico • Spettro armonico: causato da una semplice fonte di vibrazioni (pe. corda di chitarra o un sassofono) • Prima armonica: la componente fondamentale più bassa del suono • Suoni con la stessa armonica fondamentale possono essere percepiti come diversi Cos’è il suono? //il timbro • Il timbro è quella particolare qualità del suono che permette di giudicare diversi due suoni con uguale intensità e altezza. • Rappresenta quell'attributo della sensazione uditiva che consente all'ascoltatore d'identificare la fonte sonora, rendendola distinguibile da ogni altra. • Suggerisce numerose analogie con il colore: il timbro viene designato come colore del suono tanto in inglese (tone-colour) quanto in tedesco (klangfarbe) • Concezione classica, basata sulla teoria del suono di Helmholtz: • il timbro viene determinato sulla base della sola composizione spettrale del suono, ossia in base alla distribuzione dell'energia delle diverse componenti di frequenza che compongono il suono. Il sistema uditivo • Come sono percepiti e riconosciuti i suoni dal sistema percettivo acustico? • L’udito si è evoluto per milioni di anni • Animali diversi hanno diverse capacità uditive Il sistema uditivo Orecchio interno Orecchio esterno raccoglie e trasforma i suoni trasduce i suoni (converte energia meccanica in risposte neurali) ! ! Orecchio medio amplifica i suoni Il sistema uditivo //orecchio esterno • Il padiglione + canale uditivo formano l’orecchio esterno • I suoni sono per prima cosa raccolti dall’ambiente esterno attraverso il padiglione • Le onde sonore sono incanalate dal padiglione dentro il canale uditivo • La lunghezza e la forma del canale uditivo intensificano le frequenze del suono • Il fine principale del canale uditivo è quello di isolare la struttura al suo fondo: la membrana timpanica: • Il timpano è un sottile strato di pelle alla fine del canale uditivo esterno che vibra in risposta ai suoni • è il confine fra l’orecchio esterno e quello medio Il sistema uditivo //orecchio esterno • Il fine principale del canale uditivo è quello di isolare la struttura al suo fondo: la membrana timpanica: • Il timpano è un sottile strato di pelle alla fine del canale uditivo esterno che vibra in risposta ai suoni • è il confine fra l’orecchio esterno e quello medio Il sistema uditivo Orecchio interno Orecchio esterno raccoglie e trasforma i suoni trasduce i suoni (converte energia meccanica in risposte neurali) ! ! Orecchio medio amplifica i suoni Il sistema uditivo //orecchio medio • Consiste di tre ossicini che amplificano la pressione dei suoni per bilanciare le impedenze acustiche diverse fra l’aria e l’acqua: • Martello, Incudine e Staffa. Questi sono gli ossi più piccoli di tutto il corpo • La staffa trasmette le vibrazioni delle onde sonore alla finestra ovale un’altra membrana che rappresenta il confine fra orecchio medio e orecchio interno Il sistema uditivo //orecchio medio • Consiste di tre ossicini che amplificano la pressione dei suoni per bilanciare le impedenze acustiche diverse fra l’aria e l’acqua: • Martello, Incudine e Staffa. Questi sono gli ossi più piccoli di tutto il corpo • La staffa trasmette le vibrazioni delle onde sonore alla finestra ovale un’altra membrana che rappresenta il confine fra orecchio medio e orecchio interno Il sistema uditivo //orecchio medio • L’amplificazione della pressione provvista dagli ossicini è essenziale per la capacità di sentire suoni deboli • Amplificazione del suono: • giunture degli ossicini • Gli ossicini sono comunque importanti anche per i suoni molto forti • membrana timpanica più larga della base delle staffe • La finestra ovale (della coclea) è l’interfaccia fra orecchio medio e interno • L’orecchio interno è formato da una camera piena di liquido: • richiede più energia per essere mossa Il sistema uditivo //orecchio medio; riflesso acustico • Muscoli: • tensor timpani • stapedio • si tendono per ridurre l’amplificazioni di suoni forti: riflesso acustico • seguono l’inizio dei suoni forti di circa un quinto di secondo quindi non si può avere protezione contro suoni bruschi come lo sparo di una pistola Il sistema uditivo Orecchio interno Orecchio esterno raccoglie e trasforma i suoni trasduce i suoni (converte energia meccanica in risposte neurali) ! ! Orecchio medio amplifica i suoni Il sistema uditivo //orecchio interno • Orecchio interno: cambiamenti fini nella pressione dei suoni vengono tradotti in segnali neurali • La sua funzione può essere assimilabile a quella della retina per la visione Il sistema uditivo //orecchio interno:coclea • Le vibrazioni trasmesse attraverso le membrane timpaniche e gli ossicini dell’orecchio medio fanno in modo che la staffa faccia oscillare la finestra ovale fuori e dentro il canale vestibolare alla base della coclea • Qualsiasi pressione rimanente è trasmessa attraverso l’ elicotrema indietro alla base cocleare attraverso il canale timpanico dove viene assorbita da un’altra membrana: la finestra rotonda Il sistema uditivo //orecchio interno: coclea • Le vibrazioni trasmesse attraverso le membrane timpaniche e gli ossicini dell’orecchio medio fanno in modo che la staffa faccia oscillare la finestra ovale fuori e dentro il canale vestibolare alla base della coclea • Qualsiasi pressione rimanente è trasmessa attraverso l’elicotrema indietro alla base cocleare attraverso il canale timpanico dove viene assorbita da un’altra membrana: la finestra rotonda Il sistema uditivo //orecchio interno: coclea • Canali e membrane cocleari • Coclea: Struttura fatta a spirale dell’orecchio interno contenente l’organo di Corti • divisa in tre canali paralleli è riempita da un liquido acquoso Il sistema uditivo //orecchio interno:coclea • I tre canali della coclea • Canale timpanico • Canale vestibolare • Canale di mezzo • I tre canali sono separati da membrane: la membrana di Reissner e quella basilare Organo del Corti Il sistema uditivo //orecchio interno:coclea • I tre canali della coclea • Canale timpanico • Canale vestibolare • Canale di mezzo • I tre canali sono separati da membrane: la membrana di Reissner e quella basilare Il sistema uditivo //orecchio interno:coclea • I tre canali della coclea • Canale timpanico • Canale vestibolare • Canale di mezzo • I tre canali sono separati da membrane: la membrana di Reissner e quella basilare • Svolge la funzione fondamentale di analizzare il suono in frequenza Il sistema uditivo //orecchio interno: codifica nella coclea Codifica tonotopica: ! Parti diverse della coclea sono sensibili a frequenze diverse cioè ogni particolare zona della coclea risponde in maniera più robusta ad una determinata frequenza e meno ad altre place code Il sistema uditivo //orecchio interno: organo di Corti • L’organo di Corti • I movimenti degli strati della coclea sono tradotti in segnali neurali dalle strutture nell’ organo di Corti che si estende sulla parete superiore della membrana basilare • Questa è fatta da neuroni specializzati chiamati cellule ciliari, da dendriti delle fibre del nervo uditivo che terminano alla base delle cellule ciliari e da una impalcatura di cellule di supporto Il sistema uditivo //orecchio interno: organo di Corti • L’organo di Corti • I movimenti degli strati della coclea sono tradotti in segnali neurali dalle strutture nell’ organo di Corti che si estende sulla parete superiore della membrana basilare • Questa è fatta da neuroni specializzati chiamati cellule ciliari, da dentriti delle fibre del nervo uditivo che terminano alla base delle cellule ciliari e da una impalcatura di cellule di supporto • disposte in 4 righe che corrono lungo la membrana basilare Il sistema uditivo //orecchio interno: organo di Corti Il sistema uditivo //orecchio interno: organo di Corti le stereocilia regolano l’afflusso di ioni nelle cellule ciliari Il sistema uditivo //orecchio interno: organo di Corti • Cellule ciliari interne ed esterne • Cellule ciliari interne: Convogliano quasi tutta l’informazione sui suoni al cervello • Cellule ciliari esterne: Convogliono le informazioni dal cervello (uso di fibre efferenti). Queste sono coinvolte in processi di feedback molto elaborati • Le scariche dei neuroni che formano il nervo acustico in attività neurale completano il processo di trasduzione dei segnali da onde sonore a segnali neuronali Il sistema uditivo //nervo acustico • Il nervo acustico • Le risposte di ognuna fibra del nervo acustico sono correlate al loro posizionamento lungo la coclea (place code) • Selettività alle frequenze: E’ più chiara quando i suoni sono molto deboli Funzioni di isointensità per una fibra che risponde a una frequenza caratteristica di 2000 Hz Il sistema uditivo //nervo acustico • Il nervo acustico • Le risposte di ciascuna fibra del nervo acustico sono legate al loro posizionamento lungo la coclea (place code) • Selettività alle frequenze: più chiara quando i suoni sono molto deboli • Mappa della selettività alle frequenze (TTC, threshold tuning curve): • Mappa riportante le soglie di un neurone o una fibra in risposta a una onda sinusoidale che varia in frequenza alla più bassa intensità da essi percepibile (come sensitibita’ al contrasto visivo) • Soglia (threshold) = la minima intensità che dà origine a una risposta Il sistema uditivo //threshold tuning curve • Soglia (threshold) = la minima intensità che dà origine a una risposta Threshold tuning curves for six auditory nerve fiber Il sistema uditivo //saturazione di scarica (rate saturation) • Le fibre del nervo acustico sono selettive per ben determinate frequenze (come accade per suoni molto deboli) anche quando i suoni sono molto sopra soglia? • Curve di isointensità: indicano il profilo del tasso di scarica delle fibre del nervo acustico per un ampia gamma di frequenze tutte presentate ad una certa intensità • Saturazione di scarica: Punto in cui una fibra del nervo acustico scarica al massimo della sua possibilità ed un ulteriore aumento della intensità di stimolazione non comporta alcun incremento nel tasso di scarica Il sistema uditivo //Funzione di intensità di scarica • Funzione di intensità di scarica: mappa del tasso di scarica di una fibra del nervo acustico in risposta ad un suono di frequenza costante ma di intensità crescente High Spontaneous Firing rate plotted against sound intensity for six auditory nerve fibers Low Spontaneous Come coni e bastoncelli Il sistema uditivo //Codifica temporale • Il sistema acustico utilizza un secondo sistema per codificare le varie frequenze oltre alla codifica tonotopica della coclea • Aggancio di fase (Phase locking) : la scarica di un singolo neurone ad un determinato punto del periodo di un ‘onda sonora ad una certa frequenza • Esistenza dell’aggancio di fase: i pattern di scarica di fibre del nervo acustico creano un codice temporale Phase locking Histogram showing neural spikes for an auditory nerve fiber in response to the same low-frequency sine wave being played many times Il sistema uditivo //Codifica temporale • Codice temporale: l’informazione circa la frequenza di un suono in entrata è codificata dal profilo temporale di scarica dei neuroni poiché questo è dipendente dal periodo del suono • Il principio di scarica (volley principle): una popolazione di neuroni può creare un codice temporale se ogni neurone scarica in un determinato punto del periodo del suono ma non scarica per tutti i periodi. Il sistema uditivo //Dal nervo acustico al cervello Temporal! lobes Primary auditory cortex (A1): The first area! within the temporal lobes of the brain responsible! for processing acoustic organization Medial geniculate nucleus: The part of the! thalamus that relays auditory signals to the! temporal cortex and receives input from the! auditory cortex Inferior colliculus: A midbrain nucleus in the! auditory pathway Brain stem nuclei Superior olive: An early brain stem region in the! auditory pathway where inputs from both ears! converge Nervo acustico (VIII nervo cranico) Cochlear nucleus: The first brain stem nucleus at! which afferent auditory nerve fibers synapse Il sistema uditivo //Dal nervo acustico al cervello • Organizzazione tonotopica: Un dispiegamento per cui neuroni che rispondono a frequenze diverse sono organizzati anatomicamente ordinati per frequenza • Questa organizzazione è mantenuta nella corteccia Acustica primaria (A1) • I neuroni di A1 sono connessi e passano l’informazione all’aria belt e questa poi all’area parabelt Belt area: neuroni rispondono a caratteristiche complesse del suono Parabelt area: neuroni rispondono a caratteristiche complesse del suono + integrazione multimodale Il sistema uditivo //Dal nervo acustico al cervello • Un confronto fra il sistema visivo e quello acustico • Sistema acustico : gran parte delle elaborazioni è fatta prima di A1 (tranne linguaggio) • Sistema visivo: gran parte delle elaborazioni è fatta dopo V1 • Queste differenze potrebbero essere dovute a ragioni evoluzionistiche Percezione acustica ambientale //Psico-acustica • Lo studio dei correlati psicologici alla dimensione fisica degli stimoli acustici • un ramo della psicofisica dipende da un insieme di proprietà spettrali (armoniche, ecc) Livello psicologico Livello fisico Pitch Frequenza dipende da frequenza, rumore, ambiente acustico Loudness Ampiezza / Intensità Percezione acustica ambientale //Psico-acustica • Percezione della loudness: dipende da frequenza, rumore, ambiente acustico • Soglie acustiche: Una mappa dei suoni appena percepibili per varie frequenze • Equal-loudness curve: sound pressure level (dB SPL)! vs.! frequenza a cui un ascoltatore percepisce uguale loudness Percezione acustica ambientale //Localizzazione dei suoni • Come localizziamo i suoni? • Un esempio: la localizzazione di un grillo • Un dilemma simile si ha anche quando si deve valutare la distanza di una fonte sonora • Due orecchi: Fattore critico per la localizzazione dei suoni • Differenze temporali • Differenze di volume (loudness) Percezione acustica ambientale //Localizzazione dei suoni: ITD • Come localizziamo i suoni? • Interaural time difference (ITD): La differenza in ordine di tempo (ritardo/ anticipo) con cui un suono arriva ad un orecchio rispetto a quando arriva all’altro orecchio Percezione acustica ambientale //Localizzazione dei suoni: ITD • Come localizziamo i suoni? • Interaural time difference (ITD): La differenza in ordine di tempo (ritardo/anticipo) con cui un suono arriva ad un orecchio rispetto a quando arriva all’altro orecchio Percezione acustica ambientale //Localizzazione dei suoni: ITD azimuth =! angle in the horizontal! plane (relative to head) Percezione acustica ambientale //Localizzazione dei suoni: ITD • Come rilevare l’ITD ? • detettore di Jeffress • linee di ritardo neurons t=0 neurons Percezione acustica ambientale //Localizzazione dei suoni: ITD • Come rilevare l’ITD ? • detettore di Jeffress • linee di ritardo neurons neurons t =1 Percezione acustica ambientale //Localizzazione dei suoni: ITD • Come rilevare l’ITD ? • detettore di Jeffress • linee di ritardo neurons t=2 neurons Percezione acustica ambientale //Localizzazione dei suoni: ITD Percezione acustica ambientale //Localizzazione dei suoni: fisiologia dell’ ITD • Come rilevare l’ITD ? • L’oliva mediale superiore (MSOs): E’ il primo luogo dove gli inputs dei due orecchi convergono • Detettori dell’ITD formano connessioni con gli inputs provenienti dai due orecchi già nei primi mesi di vita Oliva superiore: convergenza degli input ! dai due orecchi Percezione acustica ambientale //Localizzazione dei suoni: fisiologia dell’ ITD Percezione acustica ambientale //Localizzazione dei suoni • Come localizziamo i suoni? • Un esempio: la localizzazione di un grillo • Un dilemma simile si ha anche quando si deve valutare la distanza di una fonte sonora • Due orecchi: Fattore critico per la localizzazione dei suoni • Differenze temporali • Differenze di volume (loudness) Percezione acustica ambientale //Localizzazione dei suoni: ILD • Come localizziamo i suoni? • Interaural level difference (ILD): • Differenza in intensità percepita da un orecchio rispetto a quella percepita dall’altro orecchio in relazione alla stessa stimolazione acustica Percezione acustica ambientale //Localizzazione dei suoni: ILD • Interaural level difference(ILD): • Differenza in intensità percepita da un orecchio rispetto a quella percepita dall’altro orecchio in relazione alla stessa stimolazione acustica • I suoni sono più intensi per l’orecchio più vicino alla fonte sonora • ILD è massimo per 90 gradi, mentre è nullo per 0 gradi e 180 gradi • ILD correla generalmente con l’angolo della fonte sonora, ma la correlazione non è così robusta come per l’ITDs • E’ piu’ importante per le frequenze alte. Percezione acustica ambientale //Localizzazione dei suoni: ILD • Interaural level difference(ILD): Differenza in intensità percepita da un orecchio rispetto a quella percepita dall’altro orecchio in relazione alla stessa stimolazione acustica Interaural level differences for tones of different frequencies! presented at different positions • I suoni sono più intensi per l’orecchio più vicino alla fonte sonora • ILD è massimo per 90 gradi, mentre è nullo per 0 gradi e 180 gradi • ILD correla generalmente con l’angolo della fonte sonora, ma la correlazione non è così robusta come per l’ITDs • E’ piu’ importante per le frequenze alte. Percezione acustica ambientale //Localizzazione dei suoni: fisiologia dell’ILD • Oliva superiore laterale (LSOs): Qui ci sono neuroni che sono sensibili alla differenza di intensità fra i due orecchi • Connessioni eccitatorie con LSO provengono dall’orecchio ipsilaterale • Connessioni inibitorie con LSO provengono dall’orecchio contralaterale Percezione acustica ambientale //Localizzazione dei suoni: ITD vs. ILD ILD piu’ importante per le frequenze alte ITD piu’ importante per le frequenze basse Percezione acustica ambientale //Localizzazione dei suoni: Percezione attiva • Potenziali problemi legati all’utilizzo degli indizi di ITDs e ILDs per la localizzazione dei suoni • Si possono superare utilizzando la percezione attiva: • girare il capo Percezione acustica ambientale //Percezione della distanza del suono • Come si stima la distanza di una fonte sonora? • L’intensità relativa del suono (volume, loudness) • Legge dell’inverso del quadrato: al crescere della distanza della sorgente sonora l’intensità sonora descresce con il quadrato della distanza • Componenti spettrali dei suoni: • Le frequenze più alte dei suoni perdono energia più rapidamente rispetto alle basse frequenze via via che i suoni si propagano nello spazio (d > 1000m) • Esempio il tuono • Energia riverberante • Quantità relativa di energia diretta (fonti vicine) vs quella di ritorno (fonti lontane) Percezione acustica ambientale //Percezione della distanza del suono Percezione acustica ambientale //Suoni complessi e armoniche • La più bassa frequenza nello spettro delle armoniche = Frequenza fondamentale • Esempio: 220 (F1), 440 (F2), 660 (F3), 880 (F4), 1100 (F5)... • Il sistema acustico è molto sensibile ai rapporti naturali fra le armoniche • Oggetti naturali tendono a vibrare a frequenze di risonanza • molte vibrazioni si attenuano altre persistono perchè la loro lunghezza d’onda è rinforzata dalle proprietà fisiche dell’oggetto Percezione acustica ambientale //Suoni complessi e armoniche Percezione acustica ambientale //Suoni complessi e armoniche • Anche la voce ha una decomposizione armonica Percezione acustica ambientale //Suoni complessi e armoniche • Cosa accade quando la prima armonica viene a mancare? • Effetto della assenza della fondamentale • L’altezza del suono (pitch) è percepito identico Percezione acustica ambientale //Suoni complessi e armoniche • Cosa accade quando la prima armonica viene a mancare? • Effetto della assenza della fondamentale • L’altezza del suono (pitch) è percepito identico: sufficienti 3 armoniche Percezione acustica ambientale //Suoni complessi e armoniche • Cosa accade quando la prima armonica viene a mancare? 2 • Effetto della assenza della fondamentale • L’altezza del suono (pitch) è percepito identico: sufficienti 3 armoniche • Poichè sono allineate sulla fondamentale, il phase locking potrebbe mantenere la percezione della fondamentale 3 4 2+3+4 Percezione acustica ambientale //Suoni complessi e armoniche • Cosa accade quando la prima armonica viene a mancare? 2 • Effetto della assenza della fondamentale 3 • L’altezza del suono (pitch) è percepito identico: sufficienti 3 armoniche 4 • ma potrebbe anche essere un meccanismo di pattern matching sul place code della coclea 2+3+4 Percezione acustica ambientale //Suoni complessi e timbro • Timbro: sensazione psicologica tramite la quale un osservatore riesce a distinguere come diversi due suoni che hanno la stessa altezza (pitch) e lo stesso volume (loudness). Il timbro è estrapolato dalle armoniche e da altre alte frequenze • La percezione del timbro dipende dal contesto in cui il suono viene udito • Esperimenti di Summerfield et al. (1984) • “Il contrasto del timbro” o “Post illusione del timbro” Tre strumenti diversi suonano “mi” Percezione acustica ambientale //Attacco e caduta di un suono • Attacco: La parte di un suono durante la quale l’ampiezza cresce (onset) • Caduta: Parte di un suono durante il quale l’ampiezza descresce (offset) • Importanti per distinguere suoni e fonemi Percezione acustica ambientale //Analisi della scena acustica • Che cosa accade in situazioni ecologiche (naturali)? Percezione acustica ambientale //Analisi della scena acustica • Che cosa accade in situazioni ecologiche (naturali)? • Un ambiente acustico può essere un luogo molto complesso • Fonti acustiche multiple • Come fa il sistema acustico a distinguere fra queste diverse fonti? • Segregazione della fonte o analisi della scena acustica Percezione acustica ambientale //Analisi della scena acustica • L’effetto “cocktail party”: • riusciamo a prestare attenzione a una conversazione fra tante (Colin Cherry, 1953) • possiamo utilizzare indizi spaziali, temporali, e spettrali per separare gli stream, ma non possiamo prestare attenzione a più stream contemporaneamente Percezione acustica ambientale //Analisi della scena acustica • Segregazione della fonte o analisi della scena acustica • Strategie possibili: • Separazione spaziale fra i suoni • Separazione sulla base dello spettro dei suoni o sulle qualità temporali (temporal qualities) • Segregazione del flusso audio: Organizzazione percettiva di un segnale acustico complesso in diversi eventi acustici che vengono percepiti come flussi acustici distinti Frequency (Hz) Percezione acustica ambientale //Analisi della scena acustica Percezione acustica ambientale //Analisi della scena acustica • Segregazione del flusso audio: Organizzazione percettiva di un segnale acustico complesso in diversi eventi acustici che vengono percepiti come flussi acustici distinti “Toccata e Fuga” di Bach Percezione acustica ambientale //Analisi della scena acustica • Raggruppamento per timbro • Toni che hanno frequenze che salgono e decrescono o toni che si differenziano da questo andamento di salita/discesa risaltano immediatamente (pop out) nella scena acustica Percezione acustica ambientale //Analisi della scena acustica • Raggruppamento per timbro • Toni che hanno frequenze che salgono e decrescono o toni che si differenziano da questo andamento di salita/discesa risaltano immediatamente (pop out) nella scena acustica Percezione acustica ambientale //Analisi della scena acustica • Raggruppamento per inizio (on set) • Armoniche dei suoni del linguaggio o della musica • Raggruppare armoniche diverse in un singolo tono complesso • Rasch (1987) mostrò che è molto più semplice distinguere fra due toni quando l’inizio di uno precede quello dell’altro di un tempo molto piccolo • Legge della Gestalt del destino comune Percezione acustica ambientale //Continuità e ripristino • Come facciamo a sapere che chi ascolta i suoni li sente come patterns continui? • Principio della buona continuità: In particolari condizioni, nonostante la presenza di interruzioni, si è sempre in grado di sentire i suoni • Esperimenti che usano un compito di detezione del segnale (e.g., Kluender and Jenison) suggeriscono che in un qualche momento i suoni fisicamente mancanti nella sequenze vengono reintegrati da sistema percettivo ed analizzati come se fossero stati presentati davvero Percezione acustica ambientale //Continuità e ripristino • Reintegrazione di suoni complessi (e.g., musica, parlato) • Fonti di informazione di alto livello “Higher-order” non solo informazioni acustiche • Il rumore al posto di un “buco” può aiutare a migliorare la percezione di continuità Percezione acustica ambientale //Continuità e ripristino • Reintegrazione di suoni complessi (e.g., musica, parlato) • Fonti di informazione di alto livello “Higherorder” non solo informazioni acustiche • Il rumore al posto di un “buco” può aiutare a migliorare la percezione di continuità • vale anche per il parlato
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