Эффект Хааса (предшествования)

Эффект предшествования состоит в том, что если два одинаковых по интенсивности звука приходят к слушателю с разных сторон, то слуховой аппарат человека стремится локализовать источник звука в том направлении, откуда звуковой сигнал поступил первым и игнорирует тот, откуда звук пришел позже.Сказанное справедливо в том случае, если задержка во времени прихода фронта запаздывающей звуковой волны относительно фронта предшествующей не превышает 50 мс. При бóльших задержках сигнал дальнего источника будет вос-приниматься как эхо.

Эффект предшествования был известен очень давно, но впервые детально исследован и подробно описан в 1949 году немецким физиком Хельмутом Хаасом. Именно по этой причине он и был назван психоакустическим законом Хааса или эффектом Хааса[28,29].

В одном из экспериментов Хааса два громкоговорителя размещались на одинаковом расстоянии от слушателя под углом 45° к осевой линии, проходящей через центр его головы (рис. 2.44).На оба громкоговорителя подавался один и тот же сигнал от источника, однако в сигнал, поступающий на правый громкоговоритель можно было вводить задержку переменной величины. Когда задержка была равна нулю, то слушателю казалось, что источник звуковых колебаний находится прямо перед ним на осевой линии. Такой фантомный источник называется кажущимся источником звука – КИЗ. При увеличении задержки от 1 до 10 мс КИЗ постепенно перемещался в сторону левого громкоговорителя и наконец, совмещался с ним. Субъективная громкость звучания при этом увеличивалась. При дальнейшем увеличении задержки от 10 до 30 мсв качестве источника звука воспринимался только левый громкоговоритель – звучание правого громкоговорителя высшими отделами слуховой системы подавлялось,хотя периферическая часть слуховой система продолжала его слышать. При увеличении задержки от 30 до 50 мс слушатель начинает ощущать присутствие правого громкоговорителя, но направление на источник звука по-прежнему сохраняется в сторону левого громкоговорителя. При увеличении задержки свыше 50 мс звучание распадалось: сигнал правого громкоговорителя воспринимался как эхо левого. Дальнейшие эксперименты позволили установить, что в интервале задержек от 10 до 25 мс человеческий слух игнорирует задержанный сигнал даже если его уровень превышает уровень первичного сигнала на 4 дБ.

Эффект Хааса учитывают при оценке реверберационной картины в помещениях, где вместе с прямым звуком на слушателя воздействует значительное число вторичных волн, отраженныхот его поверхностей. Основной вывод, вытекающий из эффекта предшествования, состоит в том, чточеловек способен правильно определять направление на источник звука даже в том случае, если интенсивность прямого и отраженного звука примерно одинакова. Кроме того, установлены еще некоторые закономерности, которые также следует учитывать в работе со звуковыми полями:

- всякий отраженный звук, поступающий к слушателю не позднее 30 мс от прихода прямого, полностью сливается с ним, повышая общую громкость звучания;

- при повышении уровня задержанного сигнала относительно прямого на 10 дБ оба они будут восприниматься как равногромкие;

- локализация источника звука слушателями будет оставаться правильной, если суммарный уровень отраженных сигналов не выше 4 дБ относительно уровня прямого сигнала;

- отражения с задержкой не более 30 мс повышают разборчивость речи, а задержки большей величины при достаточно высоких уровнях могут значительно ее ухудшить.

Эффект Хааса лежит в основе работы декодера системы Dolby-ProLogic. Здесь, в отличие от аналогичного декодера системы DolbySurround, сигнал, подаваемый на тыловые громкоговорители, задерживается относительно сигнала, подаваемого на фронтальные акустические системы. Таким образом, сигнал, просочившийся в тыловые каналы из фронтальных при декодировании, слушателем не воспринимается, и разделение каналов здесь получается гораздо лучше.