AUDITORY SENSATION - Facoltà di Medicina e Chirurgia

Laurea Magistralis
MEDICINE
and SURGERY
Corso di in
Laurea
Specialistica
in
MEDICINA
e CHIRURGIA
“HARVEY”
corso integrato
FISICA - disciplina
FISICA
Integrated
Course/Discipline:
PHYSICS
AUDITORY
SENSATION
- AUDITORY SENSATION
- SOUND SENSATION LEVELS
D. SCANNICCHIO 2009
01/11
SOUND SENSATION
human hearing system
sound sensation :
example: conversation
I ≈ 10–6 Wm–2
d ≈ 1.2 kg m–3
5 N m–2
p
=
1
atm
=
10
–1
a
v ≈ 340 m s
vibration amplitude :
Δpo =
2 I v d ≈ 3 10–2 N m–2
conversation ≡ realative pressure changes equal to
Δpo
–7 ( 3 parts over 10 millions ! )
≈
3
10
pa
D. SCANNICCHIO 2009
02/11
SOUND SENSATION
intervallo di
sensibilità
apparato
uditivo umano
sensitivity
interval
of the
human hearing
system
Δpo
10–5 N m–2
≈10–10 atm
part over
10miliardi
billions !)!)
(1(1 parte
su 10
10 N m–2
≈10–4 atm
collisions
from
thermal termica
agitation: : Δpo ≈ 10–11 atm
urti da
agitazione
(background
(rumore dinoise)
fondo)
D. SCANNICCHIO 2009
!!!
03/11
SOUND SENSATION LEVELS
sensazione
sonora
sound
sensation
intensità
sonora II (watt m–2)
sound intensity
not
linear relationship
relazione
non lineare
sensazione sonora σ
sound
properties
(pitch,
timbre)
caratteristiche
suono
(altezza,
timbro)
soggettività fisiologica
physiological
subjectivity
legge di Weber-Fechner
Weber-Fechner’s
law
ΔI
minimum
minima
≥
I
10
human ear
sensitive
to changes
equalpari
to
orecchio
umano
sensibile
a variazioni
of the
intensity
adone
untenth
decimo
dell'detected
intensitàsound
sonora
percepita
D. SCANNICCHIO 2009
04/11
4
SOUND SENSATION LEVELS
legge di Weber-Fechner
Weber-Fechner’s
law
ΔI ≥ I
minima
10
minimum
human
sensitive
to changes
equal topari
orecchioearumano
sensibile
a variazioni
oneuntenth
of the
detected
sound
intensity
ad
decimo
dell'
intensità
sonora
percepita
hypothesis
ipotesi
ΔI = Δσ I
minima
minimum
D. SCANNICCHIO 2009
ΔΙ
Δσ =
Ι
05/11
5
SOUND SENSATION LEVELS
units di
of sensazione
sound sensation
unità
sonora
Δσ = ΔΙ
Ι
in in
forma
differenziale
differential
form:: dσ = dI
I
I
σ
–
σ
=
Log
integration:
per by
integrazione
:
o
Io
smallest
detected
soundapprezzabile
intensity = 10–12 W m–2
Io = minima
intensità
sonora
σo = zero
sound sensation
σo = sensazione
sonora for
per I = Io
σ (bel) = Log I
Io
dimensionless number
measure units:
I.S.
bel (B)
06/11
SOUND SENSATION LEVELS
σ – σo = 10 Log I
Io
convenient
factor in
fattore
di comodo
nelcalculating
calcolo di σ
σ (decibel) = 10 Log I
Io
bel
decibel =
10
D. SCANNICCHIO 2009
1 dB = 0.1 B
07/11
7
SOUND SENSATION LEVELS
I
legge Weber-Fechner
Weber-Fechner’s
law : ΔI ≈
10
I + ΔI = 10 Log(1 + 0.1)= 0.4 dB
(minimum) = 10 Log
Δσ (minima)
I
Ι ∝ p2
σ – σo = 10 Log I = 20 Log p
po
Io
D. SCANNICCHIO 2009
08/11
8
SOUND SENSATION LEVELS
sensibilità
umano
human
earorecchio
sound sensitivity
sorgenti
sources
I (W m–2)
σ (dB)
10–10
10–9
10–8
20
30
40
60
70
90
100
120
140
160
studio
radio-TV
recording
studio (radio/TV)
mormorio
lieve
light whispering
passi
walking
normal talk media
conversazione
conversazione
voce alta
loud talk
strada
animata
busy street
car on the road
automobile
su strada
pneumatic
hammer (a 1 m)
martello pneumatico
75
elements
orchestra
da orchestra
75 elementi
jet motors
motore
jet
D. SCANNICCHIO 2009
10–6
10–5
10–3
10–2
1
102
104
09/11
SOUND SENSATION LEVELS
I = 10–5 W m–2
10–5
7 = 70 dB
=
10
Log10
σ = 10 Log
10–12
I = 10–5 + 10–5 = 2 10–5 W m–2
(doubling intensity)
–5 = 10 Log (2 107) =
2
10
σ = 10 Log
Log 2 = 0.301
10–12
= 10 (Log2 + Log107) =
= 3 dB + 70 dB = 73 dB
D. SCANNICCHIO 2009
10/11
10
SOUND SENSATION LEVELS
sensibilità
umano
human
earorecchio
sound sensitivity
(dB)
sound
intensity
intensità
sonora
120
100
livelli di
sordità
deafness
levels
80
60
40
20
0
102
90%
50%
10%
audibility
limite
di
threshold
udibilità
10
soglia del dolore
pain threshold
99%
frequenza
frequency
103
104
(Hz)
human
speech
regione
delregion
linguaggio parlato
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11/11