تأثير الأسبقية

الموسوعة الحرة

يُعدّ تأثير الأسبقية أو قانون الموجة الأولى ظاهرة نفسية صوتية ثنائية الأذن تتعلق بانعكاس الصوت وإدراك الصدى . فعندما يُقدّم صوتان متطابقان بفارق زمني قصير كافٍ (أقل من عتبة صدى الصوت لدى المستمع)، يُدرك المستمع حدثًا صوتيًا واحدًا؛ ويُهيمن موقع الصوت الواصل أولًا (الموجة الأولى) على موقعه المكاني المُدرَك . ويؤثر الصوت المتأخر أيضًا على الموقع المُدرَك، إلا أن تأثيره يُخفَّف في الغالب بفعل الصوت الواصل أولًا.

وصف هيلموت هاس تأثير هاس في أطروحته للدكتوراه عام 1949. [ 1 ] ويُستخدم مصطلح "تأثير هاس" بشكل فضفاض ليشمل تأثير الأسبقية الذي يكمن وراءه.

تاريخ

نشر جوزيف هنري كتاب "حول حدود إدراك الصوت المباشر والمنعكس" في عام 1851. [ 2 ]

تم وصف "قانون الجبهة الموجية الأولى" وتسميته في عام 1948 بواسطة لوثار كريمر . [ 3 ]

وصف والاش وزملاؤه [ 4 ] ظاهرة "تأثير الأسبقية" وأطلقوا عليها هذا الاسم عام 1949. أظهروا أنه عند تقديم صوتين متطابقين متتاليين، يُسمعان كصوت واحد مدمج. في تجاربهم، حدث الدمج عندما كان الفارق الزمني بين الصوتين يتراوح بين 1 و5  مللي ثانية للنقرات، ويصل إلى 40  مللي ثانية للأصوات الأكثر تعقيدًا كالكلام أو موسيقى البيانو. وعندما كان الفارق الزمني أطول، يُسمع الصوت الثاني كصدى.

بالإضافة إلى ذلك، أوضح والاش وزملاؤه أنه عند سماع أصوات متتالية قادمة من مصادر في مواقع مختلفة كصوت واحد، فإن الموقع الظاهري للصوت المُدرَك يهيمن عليه موقع الصوت الذي وصل إلى الأذنين أولاً (أي الموجة الصوتية الأولى). أما الصوت الثاني الواصل، فله تأثير ضئيل جدًا (وإن كان قابلاً للقياس) على الموقع المُدرَك للصوت المُدمج. وقد أطلقوا على هذه الظاهرة اسم "تأثير الأسبقية" ، وأشاروا إلى أنها تُفسر إمكانية تحديد موقع الصوت في الحالة النموذجية التي يتردد فيها الصوت من الجدران والأثاث وما شابه، مما يُوفر محفزات متعددة ومتتالية. كما لاحظوا أن تأثير الأسبقية عامل مهم في إدراك الصوت المجسم.

لم يقم والاش وآخرون بتغيير شدة الصوتين بشكل منهجي، على الرغم من أنهم استشهدوا ببحث أجراه لانغمير وآخرون [ 5 ] والذي أشار إلى أنه إذا كان الصوت الثاني  أعلى بمقدار 15 ديسيبل على الأقل من الصوت الأول، فإن تأثير الأسبقية ينهار.

يُستمد "تأثير هاس" من ورقة بحثية نشرها هيلموت هاس عام 1951. [ 6 ] في ذلك العام، درس هاس كيفية تأثر إدراك الكلام بوجود انعكاس صوتي واحد متماسك. [ 7 ] ولخلق ظروف خالية من الصدى ، أُجريت التجربة على سطح مبنى مستقل. كما أُجري اختبار آخر في غرفة بزمن ارتداد صوتي يبلغ 1.6  ثانية. وصدرت إشارة الاختبار (كلام مسجل) من مكبرَي صوت متماثلين، أحدهما بزاوية 45 درجة إلى اليسار والآخر إلى اليمين، على  بُعد 3 أمتار من المستمع.

وجد هاس أن البشر يحددون مصادر الصوت في اتجاه الصوت الأول الواصل، حتى مع وجود انعكاس واحد من اتجاه مختلف، وأنه في مثل هذه الحالات لا يُدرك سوى حدث سمعي واحد . يؤدي وصول انعكاس متأخرًا بأكثر من 1  مللي ثانية عن الصوت المباشر إلى زيادة مستوى الصوت المُدرك واتساعه (أو بالأحرى، عرض مصدر الصوت المُدرك).  يمكن أن يكون الانعكاس الواحد الواصل بتأخير يتراوح بين 5 و30 مللي ثانية أعلى صوتًا بمقدار 10  ديسيبل من الصوت المباشر دون أن يُدرك كحدث سمعي ثانوي (أي أنه لا يبدو كصدى). يختلف هذا النطاق الزمني باختلاف مستوى الانعكاس. إذا كان الصوت المباشر قادمًا من نفس اتجاه المستمع، فلن يكون لاتجاه الانعكاس تأثير يُذكر على النتائج. إذا خُففت الترددات العالية للانعكاس، يستمر كبح الصدى حتى لو كان التأخير بين الصوتين أطول قليلًا. كما أن زيادة زمن ارتداد الصوت في الغرفة تُوسع النطاق الزمني المتاح لكبح الصدى. [ 8 ]

شروط الحدوث

يحدث تأثير الأسبقية إذا وصلت الموجات اللاحقة بعد الموجة الأولى بفترة تتراوح بين 2  مللي ثانية و50 مللي ثانية تقريبًا . ويعتمد هذا النطاق على الإشارة. ففي الكلام، يختفي تأثير الأسبقية عند تجاوز التأخير 50 ​​مللي ثانية، بينما في الموسيقى، قد يستمر هذا التأثير حتى مع تأخيرات تقارب 100 مللي ثانية. [ 9 ]   

في تجارب النقر المزدوج مع التقدّم والتأخّر، تشمل تأثيرات التموضع جوانب من التموضع التجميعي ، وهيمنة التموضع ، وكبح تمييز التأخّر . ويُعتبر الأخيران عمومًا من جوانب تأثير الأسبقية: [ 10 ]

  • تحديد الموقع بالتجميع: في حالة التأخير الزمني الأقل من 2  مللي ثانية، يسمع المستمع صوتًا واحدًا فقط؛ ويكون اتجاهه بين موقعي الصوتين المتقدم والمتأخر. ومن تطبيقات تحديد الموقع بالتجميع تقنية الصوت المجسم الشدّي ، حيث يُصدر مكبران للصوت الإشارة نفسها بمستويات مختلفة ، مما ينتج عنه تحديد اتجاه الصوت بين مكبري الصوت. ويعتمد هذا الاتجاه على فرق مستوى الصوت بين مكبري الصوت.
  • هيمنة تحديد الموقع: بالنسبة للتأخيرات بين 2 و 5  مللي ثانية، يدرك المستمعون أيضًا صوتًا واحدًا؛ يتم تحديد موقعه من خلال موقع الصوت الرائد.
  • قمع التمييز بين التأخيرات: بالنسبة للتأخيرات الزمنية القصيرة، يكون المستمعون أقل قدرة على تمييز موقع الصوت المتأخر.

عند وجود تأخير زمني يزيد عن 50  مللي ثانية (للكلام) أو حوالي 100  مللي ثانية (للموسيقى)، يُدرك الصوت المتأخر كصدى للصوت الأول الواصل، ويتم تحديد اتجاه كل صوت على حدة وبدقة. يعتمد التأخير الزمني اللازم لإدراك الصدى على خصائص الإشارة. بالنسبة للإشارات ذات الخصائص النبضية، يُدرك الصدى عند وجود تأخير زمني يزيد عن 50  مللي ثانية. أما بالنسبة للإشارات ذات السعة الثابتة تقريبًا، فيمكن رفع عتبة إدراك الصدى لتصل إلى فروق زمنية تتراوح بين ثانية واحدة وثانيتين.

يُعد تأثير هاس أحد المظاهر الخاصة لتأثير الأسبقية. فقد أثبت هاس أن تأثير الأسبقية يظهر حتى لو كان مستوى الصوت المتأخر  أعلى بمقدار يصل إلى 10 ديسيبل من مستوى الموجة الأولى. في هذه الحالة، لا يعمل تأثير الأسبقية إلا للتأخيرات التي تتراوح بين 10 و30  مللي ثانية.

التطبيقات

يُعدّ تأثير الأسبقية مهماً للسمع في الأماكن المغلقة. فبفضل هذا التأثير، يبقى من الممكن تحديد اتجاه مصدر الصوت (مثل اتجاه مكبر الصوت) حتى في وجود انعكاسات صوتية على الجدران.

أنظمة تضخيم الصوت

يمكن تطبيق نتائج هاس على أنظمة تضخيم الصوت وأنظمة الإذاعة العامة . قد يتم تأخير إشارة مكبرات الصوت الموضوعة في مواقع بعيدة عن المسرح إلكترونيًا بمقدار يساوي الوقت الذي يستغرقه الصوت للانتقال عبر الهواء من المسرح إلى الموقع البعيد، بالإضافة إلى حوالي 10 إلى 20 مللي ثانية، ويتم تشغيلها بمستوى  صوت أعلى بمقدار يصل إلى 10 ديسيبل من الصوت الذي يصل إلى هذا الموقع مباشرةً من المسرح. يحدد وصول الصوت الأول من المصدر على المسرح تحديد الموقع المُدرَك، بينما يزيد الصوت المتأخر قليلاً من مكبرات الصوت المتأخرة ببساطة من مستوى الصوت المُدرَك دون التأثير سلبًا على تحديد الموقع. في هذا التكوين، سيحدد المستمع موقع جميع الأصوات من اتجاه الصوت المباشر، ولكنه سيستفيد من مستوى الصوت الأعلى الذي تم تعزيزه بواسطة مكبرات الصوت. [ 11 ]

استخلاص الأجواء

يمكن استخدام تأثير الأسبقية لتعزيز إدراك الصوت المحيط أثناء تشغيل التسجيلات الاستريو. [ 12 ] إذا وُضِعَ مكبران إضافيان على يسار ويمين المستمع (بالإضافة إلى مكبري الصوت الرئيسيين)، وتم تزويدهما بنفس المادة الصوتية ولكن بتأخير يتراوح بين 10 و20 مللي ثانية، فإن مكونات الصوت المحيط ذات الطور العشوائي ستصبح غير مترابطة بدرجة كافية بحيث يتعذر تحديد موقعها. هذا يُستخلص فعليًا الصوت المحيط الموجود في التسجيل، مع الحفاظ على أصوات المقدمة "المباشرة" وكأنها قادمة من الأمام. [ 13 ] [ 14 ]

فك تشفير الصوت متعدد القنوات

تم أخذ هذا التأثير في الاعتبار واستغلاله في علم النفس الصوتي لجهاز فك التشفير Fosgate Tate 101A SQ، الذي طوره جيم فوسجيت بالتشاور مع بيتر شايبر ومارتن ويلكوكس ، لإنتاج مكانية واتجاهية أفضل بكثير في فك تشفير المصفوفة للصوت 4-2-4 ( SQ رباعي القنوات ).

هاس كيكر

تضمنت العديد من تصميمات غرف التحكم القديمة بتقنية LEDE (الطرف الحي، الطرف المسدود) ما يُسمى بـ"مُعززات هاس" - وهي ألواح عاكسة توضع في الخلف لخلق انعكاسات لامعة، كان يُعتقد أنها توفر منطقة استماع ستيريو أوسع أو تزيد من وضوح الصوت. [ 15 ] ومع ذلك، فإن ما يُفيد نوعًا من الصوت قد يكون ضارًا بأنواع أخرى، لذا فإن مُعززات هاس، مثل أسقف الضغط ، لم تعد شائعة في غرف التحكم. [ 16 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ "مرجع الصوت الاحترافي" . تم الاطلاع عليه بتاريخ 18 أبريل 2020. مقتبس من أطروحة الدكتوراه لهيلموت هاس المقدمة إلى جامعة غوتنغن، غوتنغن، ألمانيا بعنوان "Über den Einfluss eines Einfachechos auf die Hörsamkeit von Sprache"؛ ترجمها إلى الإنجليزية الدكتور المهندس كي بي آر إهرنبرغ، محطة أبحاث البناء، واتفورد، هيرتس، إنجلترا، رقم الاتصال بالمكتبة 363، ديسمبر 1949؛ أعيد نشرها في الولايات المتحدة بعنوان "The Influence of a Single Echo on the Audibility of Speech"، مجلة جمعية مهندسي الصوت، المجلد 20 (مارس 1972)، الصفحات 145-159.
  2. ↑ وقائع الجمعية الأمريكية لتقدم العلوم، المجلد الخامس، الصفحات 42، 48، 6 مايو 1851. أعيد طبعه في "الكتابات العلمية لجوزيف هنري، المجلد الأول"، مؤسسة سميثسونيان، 1886، الصفحات 296-296
  3. ^ كريمر، إل. (1948): “Die wissenschaftlichen Grundlagen der Raumakustik”، بي دي. 1. هيرزل-فيرلاغ شتوتغارت.
  4. ↑ والاش، هـ.، نيومان، إي بي، وروزنزويغ، إم آر (1949). "تأثير الأسبقية في تحديد موقع الصوت"، المجلة الأمريكية لعلم النفس، 62، 315-336.
  5. ↑ لانغمير، آي.، شيفر، في جيه، فيرغسون، سي في، وهينلي، إي إف (1944). "دراسة للإدراك الثنائي لاتجاه مصدر الصوت"، تقرير مكتب البحث والتطوير رقم 4079، رقم PB 31014، مكتب الخدمات الفنية، وزارة التجارة الأمريكية.
  6. ^ هاس، هـ. (1951). "Uber den Einfluss eines Einfachechos auf die Horsamkeit von Sprache،" Acustica، 1، 49–58.
  7. ↑ آرثر هـ. بيناد (1990). أساسيات الصوتيات الموسيقية . منشورات كوريير دوفر. ص 204. ISBN  978-0-486-26484-4.
  8. ↑ هاس، هـ. "تأثير الصدى الواحد على وضوح الكلام"، مجلة الجمعية الأمريكية لعلم الصوتيات، المجلد 20، العدد 2، الصفحات 146-159؛ مارس 1972
  9. ↑ بلاورت، ج.: السمع المكاني - علم النفس الفيزيائي لتحديد موقع الصوت البشري؛ مطبعة معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا؛ كامبريدج، ماساتشوستس (1983)، الفصل 3.1
  10. ↑ ليتوفسكي، ر.ي.؛ كولبورن، هـ.س.؛ يوست، و.أ.؛ غوزمان، س.ج. (1999). "تأثير الأسبقية" (ملف PDF) . مجلة الجمعية الصوتية الأمريكية . 106 (4 الجزء 1): 1633-1616 . Bibcode : 1999ASAJ..106.1633L . doi : 10.1121/1.427914 . PMID 10530009 . 
  11. ↑ الصوت، إن تي آي . "كيفية إعداد حدث صوتي مباشر" (ملف PDF) . www.nti-audio.com .
  12. ↑ مادسن، إي. رويرباك (أكتوبر 1970). "استخلاص معلومات البيئة من التسجيلات العادية" . مجلة جمعية هندسة الصوت . 18 (5): 490-496 .
  13. ↑ كاتز، بوب (مارس 1988). "الاستخلاص مقابل التوليد" . ستيريو فايل .
  14. ↑ كاتز، بوب (2007). إتقان الصوت: الفن والعلم . تايلور وفرانسيس. ص 229-237 . ISBN  978-0240808376.
  15. ↑ ديفيس، باترونيس "هندسة أنظمة الصوت"، دار فوكال للنشر؛ الطبعة الثالثة (20 سبتمبر 2006)
  16. ↑ فيليب نيويل "تصميم استوديو التسجيل"، دار فوكال للنشر؛ الطبعة الثانية (22 ديسمبر 2007)

للمزيد من القراءة

  • فلويد تول، "إعادة إنتاج الصوت"، دار فوكال برس (25 يوليو 2008)، الفصل 6
  • بلاورت "السمع المكاني - الطبعة المنقحة: علم النفس الفيزيائي لتحديد موقع الصوت البشري"، مطبعة معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا؛ طبعة فرعية منقحة (2 أكتوبر 1996)
  • ليتوفسكي وآخرون (1999)، "تأثير الأسبقية"، مجلة الجمعية الصوتية الأمريكية، المجلد 106، العدد 4