p-ISSN 2083-389x   e-ISSN 2084-3127

Logo

Size discrimination of transient sounds: perception and modelling

Niamh O'Meara, Stefan Bleeck

JHS 2013; 3(3): OA32-44

DOI: 10.17430/889420

Published: 2013-12-20


Background: Humans are able to get an impression of the size of an object by hearing it resonate. While this ability is well described for periodic speech sounds we investigate here the ability to discriminate the size of non-periodic transient impact sounds. Three experiments were performed on normal listeners (n=19) to investigate the importance of the spectral cue in different frequency regions. Recordings from pulse resonance sounds made by a metal ball hitting polystyrene spheres of 5 different sizes were used in the experiments. Recordings were manipulated in order to show that the same cues used in speaker size discrimination are used for transient signals. Results show that the most prominent resonances are the most important cue, but frequencies above 8 kHz also contribute. The results are explained by physiologically inspired model of size discrimination that is based on the Auditory Image Model, and its key part is the Mellin transform. The model can predict which of two objects is bigger. We conclude that similar cues that are used for speaker size discrimination are important for transient sounds.

DIFERENCIACIÓN DE TAMAÑOS CON SONIDOS DE CORTA DURACIÓN: PERCEPCIÓN Y MODELACIÓN

Resumen
El hombre es capaz de apreciar el tamaño de un objeto al oír la resonancia que produce. Aunque esta capacidad está bien descrita en publicaciones en lo relativo a los sonidos periódicos del habla, en estudio queremos examinar la capacidad de diferenciar el tamaño con ayuda de sonidos no periódicos de corta duración producidos por golpes. Se realizaron tres experimentos en los que participaron personas que oyen bien (n=19) con el objetivo de estudiar el significado de las indicaciones procedentes del espectro acústico en varios ámbitos de frecuencia. En el estudio se utilizó el registro de la resonancia de sonidos procedentes de un solo impulso producido por una bola de metal al golpear bolas de poliestireno vaciadas con cinco diámetros diferentes. Los registros fueron procesados de tal modo que modo que garantizaran que las mismas indicaciones fueran usadas tanto para discriminar el tamaño del hablante como en el caso de los sonidos de corta duración. Los resultados muestran que la indicación más importante son las resonancias más claras, pero también influyen las frecuencias superiores a 8 kHz. Los resultados están explicados mediante un modelo de reconocimiento del tamaño basado en la fisiología, que fue creado en base a un modelo del sistema auditivo y cuyo elemento más importante es la transformada de Mellin. Este modelo puede prever cuál de los dos objetos es mayor. Nuestra conclusión es que indicaciones similares a las utilizadas para reconocer el tamaño del hablante también son importantes para los sonidos de corta duración.

РАЗЛИЧЕНИЕ РАЗМЕРОВ ПРИ КРАТКОВРЕМЕННЫХ ЗВУКАХ: ВОСПРИЯТИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ

Изложение
Человек может оценить размер объекта, слыша резонанс, который он вызывает. Хотя эта способность хорошо описана в литературе по отношению к периодическим звукам речи, в этом исследовании мы хотели бы исследо- вать способность различения размера с помощью непериодических, кратковременных звуков, создаваемых путем ударов. Проведены три эксперимента с участием нормально слышащих людей (n=19), чтобы исследовать значе- ние показателей, происходящих из акустического спектра в разных пределах частот. В исследовании использо- валась запись резонанса звуков, происходящих с отдельного импульса, вызванного маталлическим шаром, уда- ряющим в полые стиропорные шары пяти разных диаметров. Записи были переработаны таким образом, чтобы обеспечить использование таких самых показателей как для дискриминации размера говорящего человека, так и в случае кратковременных звуков. Результаты показывают, что самый важный показатель – самые отчетли- вые резонансы, но влияние имеют также частоты выше 8 кГц. Результаты объяснены с помощью основанной на физиологии модели различения размера, которая была создана на основании модели слуховой системы, а ее са- мым важным элементом является преобразование Меллина. Эта модель может предугадать, который из двух объектов больше. Наш итог –подобные указатели, как те, которые были использованы для опознавания разме- ра говорящего человека, являются также важными для кратковременных звуков.

ROZRÓŻNIANIE ROZMIARÓW PRZY KRÓTKOTRWAŁYCH DŹWIĘKACH: PERCEPCJA I MODELOWANIE

Streszczenie
Człowiek jest w stanie ocenić rozmiar obiektu słysząc rezonans, który on wywołuje. Chociaż zdolność ta jest dobrze opisana w literaturze w odniesieniu do okresowych dźwięków mowy, w tym badaniu chcielibyśmy zbadać zdolność rozróżniania rozmiaru za pomocą nieokresowych, krótkotrwałych dźwięków wytwarzanych przez uderzenie. Przeprowadzone zostały trzy eksperymenty z udziałem osób normalnie słyszących (n=19) w celu zbadania znaczenia wskazówek pochodzących z widma akustycznego w różnych zakresach częstotliwości. W badaniu wykorzystano zapis rezonansu dźwięków pochodzących z pojedynczego impulsu wywołanego przez metalową kulę uderzającą o wydrążone kule styropianowe o pięciu różnych średnicach. Zapisy zostały przetworzone w taki sposób, by zapewnić, że te same wskazówki były używane zarówno do dyskryminacji rozmiaru osoby mówiącej, jaki w przypadku krótkotrwałych dźwięków.. Wyniki pokazują, że najważniejszą wskazówką są najwyraźniejsze rezonanse, ale wpływ mają także częstotliwości powyżej 8 kHz. Wyniki są objaśnione za pomocą opartego na fizjologii modelu rozpoznawania rozmiaru, który został stworzony na podstawie modelu układu słuchowego i którego najważniejszym elementem jest przekształcenie Mellina. Model ten potrafi przewidzieć, który z dwóch obiektów jest większy. Naszym wnioskiem jest, że podobne wskazówki jak te wykorzystywane do rozpoznawania wielkości osoby mówiącej są także ważne dla dźwięków krótkotrwałych.
Material and Methods:
Results:
Conclusions:

Keywords: Psychophysics, hearing sciences, sound perception



Back