Психоакустика – наука, изучающая особенности восприятия звуковых волн человеком.
Если акустика – точная наука, основанная на определенном математическом аппарате, то психоакустика – наука, основанная в основном на субъективных ощущениях человека, на статистических данных, собранных с больших групп людей.
Человек обладает способностью реагировать на слуховые сигналы как очень малой интенсивности 0,00 002 Па (0 дБ), так и очень большой интенсивности 20 Па (120дБ). На рисунке изображена область слышимости звуковых сигналов слуховой системой человека.
Субъективные ощущения слуха, позволяющие располагать звуки по определенной шкале – от звуков низкой интенсивности (тихих) к звукам высокой интенсивности (громких), называют громкостью.
Громкость звука – субъективное качество, которое зависит не только от интенсивности звука, но и от его частоты, спектрального состава, длительности и др.
На рисунке приведены кривые равной громкости для различных значений уровня сигнала (справа нет шкалы p, Па).
Маскирование звука
Важным свойством слуховой системы человека является эффект слуховой маскировки. Маскировка звука - физиологическое явление, состоящее в том, что при одновременном прослушивании двух или нескольких звуков разной громкости более тихие звуки перестают быть слышимыми (например, речь на фоне проходящего поезда).
Локализация звука (слева/справа)
Наличие двух приемников звука (два уха) обеспечивает возможность оценивать размещение звуковых сигналов в пространстве.
Человек определяет направление на источник звука по разности времени прихода и уровней звука в ушах. Локализация звука в основном осуществляется в диапазоне частот от 300 до 1000 Гц. Ухо определяет сигнал источника, от которого звуковые волны приходят первыми. Из-за разницы времени прихода звуковых волн человек определяет направление, с которого пришел звук. Если звук приходит одновременно, то источник находится либо строго спереди, либо строго сзади. Время задержки прихода звуковой волны в 250 микросекунд соответствует смещению источника относительно центра на угол ~30 градусов.
Локализация звука (спереди/сзади, верх/вниз)
Определение положения источника спереди или сзади определяется формой ушей. Их асимметричная форма так изменяет амплитудно-частотную характеристику звуков, приходящих сзади, что они звучат по-иному, чем звуки, приходящие спереди. Этим же фактом объясняется и способность определять, находится источник звука выше или ниже нас. Фактически, для каждого возможного направления подхода звука к нашему уху существует уникальная амплитудно-частотная характеристика или «звуковой признак». Пока мы слышим хорошо известные нам звуки, например голос знакомого человека или хлопок двери, мы способны легко и точно определить, высоко или низко, спереди или сзади находится источник звука, с какого направления исходит звук. Эти признаки направления прихода звука, включая время задержки, известны под названием «Head Related Transfer Functions» (или сокращенно HRTF).