समान-प्रबलता समोच्च

मानकीकरण के लिए अंतर्राष्ट्रीय संगठन हर्ट्ज में आवृत्ति के साथ समान-लाउडनेस कंटूर।

एक समान-प्रबलता कंटूर आवृत्ति स्पेक्ट्रम पर ध्वनि दबाव स्तर का एक माप है, जिसके लिए शुद्ध स्थिर टोन के साथ प्रस्तुत किए जाने पर एक श्रोता निरंतर ज़ोर का अनुभव करता है। ध्वनि के स्तर को मापने की इकाई फोन है और इसे समान तीव्रता की रूपरेखा के संदर्भ में प्राप्त किया जाता है। परिभाषा के अनुसार, अलग-अलग आवृत्तियों की दो साइन तरंगों को फोन में मापा गया समान-लाउडनेस स्तर कहा जाता है, अगर उन्हें औसत युवा व्यक्ति द्वारा महत्वपूर्ण सुनवाई हानि के बिना समान रूप से जोर से माना जाता है।

फ्लेचर-मुनसन कर्व्स मानव कान के लिए समान-लाउडनेस कंटूर के कई सेटों में से एक हैं, जिसे हार्वे फ्लेचर और वाइल्डन ए. मुनसन द्वारा प्रयोगात्मक रूप से निर्धारित किया गया था, और 1933 में लाउडनेस, इसकी परिभाषा, माप और गणना शीर्षक वाले पेपर में रिपोर्ट किया गया था। अमेरिका की एकॉस्टिकल सोसायटी का जर्नल। फ्लेचर-मुनसन वक्रों को हटा दिया गया है और नए मानकों में शामिल किया गया है। निश्चित वक्र वे हैं जो मानकीकरण के लिए अंतर्राष्ट्रीय संगठन से आईएसओ 226 में परिभाषित हैं, जो विभिन्न देशों में किए गए आधुनिक निर्धारणों की समीक्षा पर आधारित हैं।

एम्पलीफायरों में अक्सर एक लाउडनेस बटन होता है, जिसे तकनीकी रूप से लाउडनेस मुआवजे के रूप में जाना जाता है, जो ध्वनि के कम और उच्च आवृत्ति वाले घटकों को बढ़ाता है। इनका उद्देश्य उन आवृत्तियों पर विशेष रूप से कम मात्रा के स्तर पर स्पष्ट जोर से गिरावट को ऑफसेट करना है। इन आवृत्तियों को बढ़ावा देने से एक चापलूसी समान-जोरदार समोच्च पैदा होता है जो कम मात्रा में भी जोर से दिखाई देता है, कथित ध्वनि को मध्य-आवृत्तियों पर हावी होने से रोकता है जहां कान सबसे संवेदनशील होते हैं।

फ्लेचर-मुनसन वक्र

1933 में कान विभिन्न स्तरों पर विभिन्न आवृत्तियों को कैसे सुनता है, इस विषय पर पहला शोध फ्लेचर और मुनसन द्वारा आयोजित किया गया था। 1956 में रॉबिन्सन और डैडसन द्वारा एक पुन: निर्धारण किया गया, जो ISO 226 मानक का आधार बना।

अब सामान्य शब्द इक्वल-लाउडनेस कॉन्ट्रोवर्स का उपयोग करना बेहतर है, जिनमें से फ्लेचर-मुनसन वक्र अब एक उप-सेट हैं, और विशेष रूप से आईएसओ द्वारा 2003 के एक सर्वेक्षण के बाद से एक नए मानक में घटता को फिर से परिभाषित किया गया।

प्रायोगिक निर्धारण

मानव श्रवण प्रणाली लगभग 20 हेटर्स ़ से अधिकतम लगभग 20,000 हर्ट्ज़ की आवृत्तियों के प्रति संवेदनशील है, हालांकि उम्र के साथ सुनने की ऊपरी सीमा कम हो जाती है। इस सीमा के भीतर, मानव कान 2 और 5 kHz के बीच सबसे अधिक संवेदनशील होता है, मुख्य रूप से कान नहर की प्रतिध्वनि और मध्य कान के अस्थि-पंजर के स्थानांतरण कार्य के कारण होता है।

फ्लेचर और मुनसन ने सबसे पहले हेडफोन (1933) का उपयोग करके समान-लाउडनेस कॉन्ट्रोवर्सी को मापा। अपने अध्ययन में, परीक्षण के विषयों ने विभिन्न आवृत्तियों पर शुद्ध स्वरों को सुना और प्रोत्साहन तीव्रता में 10 dB से अधिक वृद्धि की। प्रत्येक आवृत्ति और तीव्रता के लिए, श्रोता ने 1000 Hz पर एक संदर्भ टोन भी सुनी। फ्लेचर और मुनसन ने संदर्भ स्वर को तब तक समायोजित किया जब तक कि श्रोता को यह नहीं लग गया कि यह परीक्षण स्वर के समान ही है। प्रबलता, एक मनोवैज्ञानिक मात्रा होने के कारण, मापना मुश्किल है, इसलिए उचित औसत प्राप्त करने के लिए फ्लेचर और मुनसन ने कई परीक्षण विषयों पर अपने परिणामों का औसत निकाला। सबसे कम समान-लाउडनेस समोच्च सबसे शांत श्रव्य स्वर का प्रतिनिधित्व करता है - सुनने की पूर्ण सीमा। उच्चतम समोच्च दर्द की दहलीज है।

चर्चर और किंग ने 1937 में दूसरा दृढ़ संकल्प किया, लेकिन उनके परिणाम और फ्लेचर और मुनसन ने श्रवण आरेख के कुछ हिस्सों में काफी विसंगतियां दिखाईं। 1956 में रॉबिन्सन-डैडसन कर्व्स ने एक नया प्रायोगिक दृढ़ संकल्प प्रस्तुत किया, जिसके बारे में उनका मानना ​​था कि यह अधिक सटीक था। यह एक मानक (ISO 226) का आधार बन गया जिसे 2003 तक निश्चित माना गया जब ISO ने दुनिया भर के अनुसंधान समूहों द्वारा हाल के आकलन के आधार पर मानक को संशोधित किया।

अधिक सटीक निर्धारण के उद्देश्य से हालिया संशोधन - आईएसओ 226: 2003

प्रारंभिक और अधिक हाल के निर्धारणों के बीच कथित विसंगतियों ने आईएसओ 226 में मानक घटता को संशोधित करने के लिए अंतर्राष्ट्रीय मानकीकरण संगठन (आईएसओ) का नेतृत्व किया। उन्होंने ऐसा रिसर्च इंस्टीट्यूट ऑफ इलेक्ट्रिकल कम्युनिकेशन, तोहोकू विश्वविद्यालय, जापान द्वारा समन्वित एक अध्ययन में सिफारिशों के जवाब में किया। जापान, जर्मनी, डेनमार्क, यूके और यूएस के शोधकर्ताओं द्वारा किए गए कई अध्ययनों के परिणामों को मिलाकर अध्ययन ने नए कर्व बनाए। (लगभग 40% डेटा के साथ जापान का सबसे बड़ा योगदानकर्ता था।)

इसके परिणामस्वरूप ISO 226:2003 के रूप में मानकीकृत कर्व्स के एक नए सेट की हाल ही में स्वीकृति हुई है। रिपोर्ट आश्चर्यजनक रूप से बड़े अंतरों पर टिप्पणी करती है, और तथ्य यह है कि मूल फ्लेचर-मुनसन रूपरेखा रॉबिन्सन-डैडसन की तुलना में हाल के परिणामों के साथ बेहतर समझौते में हैं, जो विशेष रूप से कम-आवृत्ति में 10-15 डीबी तक भिन्न दिखाई देते हैं। क्षेत्र, कारणों की व्याख्या नहीं की गई। आईएसओ रिपोर्ट के अनुसार, रॉबिन्सन-डैडसन के परिणाम विषम थे, फ्लेचर-मुनसन वक्रों की तुलना में वर्तमान मानक से अधिक भिन्न थे। रिपोर्ट में कहा गया है कि यह सौभाग्य की बात है कि 40-फोन फ्लेचर-मुन्सन वक्र, जिस पर ए-भार मानक आधारित था, आधुनिक निर्धारणों के अनुरूप निकला।

रिपोर्ट कम आवृत्ति वाले क्षेत्र में दिखाई देने वाले बड़े अंतरों पर भी टिप्पणी करती है, जिनकी व्याख्या नहीं की जा सकी है। संभावित स्पष्टीकरण हैं:

• उपयोग किए गए उपकरण ठीक से कैलिब्रेट नहीं किए गए थे।
• अलग-अलग फ्रीक्वेंसी पर एकसमान लाउडनेस को जज करने के लिए इस्तेमाल किए जाने वाले मानदंड अलग-अलग थे।
• विषयों को पहले से दिनों के लिए ठीक से आराम नहीं दिया गया था, या परीक्षण के लिए यात्रा करने में जोर शोर से अवगत कराया गया था, जो कम आवृत्ति यांत्रिक युग्मन को नियंत्रित करने वाले टेंसर टाइम्पानी और स्टेपेडियस मांसपेशियों को तंग करता था।

साइड बनाम फ्रंटल प्रेजेंटेशन

यथोचित दूर के स्रोत से वास्तविक जीवन की ध्वनियाँ तलीय तरंगों के रूप में आती हैं। यदि ध्वनि का स्रोत सीधे श्रोता के सामने है, तो दोनों कानों को समान तीव्रता प्राप्त होती है, लेकिन लगभग 1 kHz से ऊपर की आवृत्तियों पर कान नहर में प्रवेश करने वाली ध्वनि आंशिक रूप से सिर की छाया द्वारा कम हो जाती है, और साथ ही परावर्तन पर अत्यधिक निर्भर होती है। पिन्ना (शरीर रचना) (बाहरी कान)। ऑफ-सेंटर ध्वनियों के परिणामस्वरूप एक कान पर सिर का आवरण बढ़ जाता है, और पिन्ना के प्रभाव में सूक्ष्म परिवर्तन होता है, विशेष रूप से दूसरे कान में। हेड-मास्किंग और पिन्ना प्रतिबिंब के इस संयुक्त प्रभाव को त्रि-आयामी अंतरिक्ष में घटता के एक सेट में परिमाणित किया जाता है जिसे सिर से संबंधित स्थानांतरण समारोह (एचआरटीएफ) कहा जाता है। समान-ज़ोर की रूपरेखा प्राप्त करते समय फ्रंटल प्रस्तुति को अब बेहतर माना जाता है, और नवीनतम आईएसओ मानक विशेष रूप से फ्रंटल और केंद्रीय प्रस्तुति पर आधारित है।

क्योंकि सामान्य हेडफ़ोन सुनने में कोई एचआरटीएफ शामिल नहीं है, हेडफ़ोन का उपयोग करके प्राप्त समान-लाउडनेस कर्व्स केवल उस विशेष मामले के लिए मान्य हैं जिसे साइड-प्रेजेंटेशन कहा जाता है, जो कि हम सामान्य रूप से नहीं सुनते हैं।

रॉबिन्सन-डैडसन के निर्धारण में ध्वनि-विस्तारक यंत्र ों का इस्तेमाल किया गया था, और लंबे समय तक फ्लेचर-मुनसन कर्व्स से अंतर को आंशिक रूप से इस आधार पर समझाया गया था कि बाद वाले हेडफ़ोन का इस्तेमाल करते थे। हालांकि, आईएसओ रिपोर्ट वास्तव में बाद वाले को मुआवजे वाले हेडफ़ोन का उपयोग करने के रूप में सूचीबद्ध करती है, हालांकि यह स्पष्ट नहीं करता है कि रॉबिन्सन-डैडसन ने मुआवजा कैसे प्राप्त किया।

हेडफ़ोन बनाम लाउडस्पीकर परीक्षण

अच्छे हेडफ़ोन, कान के लिए अच्छी तरह से सील, उच्च तीव्रता पर भी कम विरूपण के साथ, कान नहर को एक फ्लैट कम आवृत्ति दबाव प्रतिक्रिया प्रदान करते हैं। कम आवृत्तियों पर, कान विशुद्ध रूप से दबाव के प्रति संवेदनशील होता है, और हेडफ़ोन और कान के बीच बनी गुहा संशोधित अनुनादों को पेश करने के लिए बहुत छोटी होती है। इसलिए, हेडफ़ोन परीक्षण लगभग 500 हर्ट्ज के नीचे समान-लाउडनेस कॉन्टूर प्राप्त करने का एक अच्छा तरीका है, हालांकि श्रवण की वास्तविक सीमा का निर्धारण करते समय हेडफ़ोन माप की वैधता के बारे में आरक्षण व्यक्त किया गया है, जो इस अवलोकन पर आधारित है कि ईयर कैनाल को बंद करने से उत्पन्न होता है। कान के भीतर रक्त प्रवाह की ध्वनि के प्रति संवेदनशीलता बढ़ जाती है, जिसे मस्तिष्क सामान्य सुनने की स्थिति में छिपा लेता है। उच्च आवृत्तियों पर, हेडफ़ोन माप अविश्वसनीय हो जाता है, और पिनी (बाहरी कान) और कान नहरों के विभिन्न अनुनाद हेडफ़ोन गुहा से निकटता से गंभीर रूप से प्रभावित होते हैं।

वक्ताओं के साथ, विपरीत सच है। एक समतल निम्न-आवृत्ति प्रतिक्रिया प्राप्त करना कठिन है—जमीन के ऊपर मुक्त स्थान को छोड़कर, या एक बहुत बड़े और अप्रतिध्वनिक कक्ष में जो 20 Hz तक के प्रतिबिंबों से मुक्त है। हाल ही तक, कुल हार्मोनिक विरूपण के उच्च स्तर के बिना 20 हर्ट्ज तक की आवृत्तियों पर उच्च स्तर प्राप्त करना संभव नहीं था। आज भी, सबसे अच्छे वक्ताओं के कुल हार्मोनिक विरूपण का लगभग 1 से 3% उत्पन्न होने की संभावना है, जो मूल से 30 से 40 dB कम है। लगभग 100 हर्ट्ज से कम समान-लाउडनेस वक्रों द्वारा प्रकट आवृत्ति के साथ प्रबलता में अत्यधिक वृद्धि (24 dB प्रति सप्तक तक) को देखते हुए यह पर्याप्त नहीं है। एक अच्छे प्रयोगकर्ता को यह सुनिश्चित करना चाहिए कि परीक्षण विषय वास्तव में मौलिक और हार्मोनिक्स नहीं सुनते हैं - विशेष रूप से तीसरा हार्मोनिक, जो विशेष रूप से मजबूत होता है क्योंकि स्पीकर शंकु की यात्रा सीमित हो जाती है क्योंकि इसका निलंबन अनुपालन की सीमा तक पहुंच जाता है। समस्या को हल करने का एक संभावित तरीका ध्वनिक फ़िल्टरिंग का उपयोग करना है, जैसे स्पीकर सेटअप में गुंजयमान गुहा द्वारा। दूसरी ओर, 20 kHz तक एक फ्लैट फ़्री-फ़ील्ड उच्च-आवृत्ति प्रतिक्रिया, आधुनिक स्पीकर ऑन-एक्सिस के साथ तुलनात्मक रूप से आसान है। समान-ज़ोर की रूपरेखाओं को मापने के विभिन्न प्रयासों के परिणामों की तुलना करते समय इन प्रभावों पर विचार किया जाना चाहिए।

ध्वनि स्तर और शोर माप के लिए प्रासंगिकता

शोर माप के लिए व्यापक उपयोग में ए-वेटिंग वक्र-कहा जाता है कि यह 40-फोन फ्लेचर-मुनसन वक्र पर आधारित है। हालांकि, 1960 के दशक में किए गए शोध ने प्रदर्शित किया कि शुद्ध स्वरों का उपयोग करके किए गए समान-ज़ोर के निर्धारण शोर की हमारी धारणा के लिए सीधे प्रासंगिक नहीं हैं। ऐसा इसलिए है क्योंकि हमारे आंतरिक कान में कोक्लीअ वर्णक्रमीय सामग्री के संदर्भ में ध्वनि का विश्लेषण करता है, प्रत्येक बाल-कोशिका एक महत्वपूर्ण बैंड के रूप में जानी जाने वाली आवृत्तियों के एक संकीर्ण बैंड का जवाब देती है। उच्च-आवृत्ति बैंड कम-आवृत्ति बैंड की तुलना में पूर्ण रूप से व्यापक हैं, और इसलिए शोर स्रोत से आनुपातिक रूप से अधिक शक्ति एकत्र करते हैं। हालांकि, जब एक से अधिक महत्वपूर्ण बैंड को उत्तेजित किया जाता है, तो मस्तिष्क के संकेत विभिन्न बैंडों को जोड़ देते हैं ताकि जोर की छाप पैदा हो सके। इन कारणों से नॉइज़ बैंड का उपयोग करके प्राप्त किए गए समान-लाउडनेस वक्र, शुद्ध टोन का उपयोग करके प्राप्त किए गए वक्रों की तुलना में 1 kHz से ऊपर की ओर झुकाव और 1 kHz से नीचे की ओर झुकाव दिखाते हैं।

1960 के दशक में, विशेष रूप से ऑडियो गुणवत्ता मापन के लिए DIN 4550 मानक के हिस्से के रूप में, विभिन्न भार वक्र प्राप्त किए गए थे, जो A-भार वक्र से भिन्न थे, जो लगभग 6 kHz के अधिक शिखर को दर्शाता है। ये ऑडियो उपकरणों पर शोर का अधिक सार्थक व्यक्तिपरक माप प्रदान करते हैं, विशेष रूप से DOLBY शोर में कमी के साथ नए आविष्कार किए गए कॉम्पैक्ट कैसेट टेप रिकॉर्डर पर, जो उच्च आवृत्तियों के प्रभुत्व वाले शोर स्पेक्ट्रम की विशेषता थी।

बीबीसी रिसर्च ने प्रसारण उपकरणों में शोर को मापते समय उपयोग के लिए सबसे अच्छा वेटिंग कर्व और रेक्टिफायर संयोजन खोजने के प्रयास में श्रवण परीक्षण किया, टोन के बजाय शोर के संदर्भ में विभिन्न नए वेटिंग कर्व्स की जांच की, यह पुष्टि करते हुए कि वे ए की तुलना में बहुत अधिक वैध थे। शोर की व्यक्तिपरक प्रबलता को मापने का प्रयास करते समय भारित करना। इस कार्य ने स्वर-विस्फोट, क्लिक, गुलाबी शोर और कई अन्य ध्वनियों के लिए मानव सुनवाई की प्रतिक्रिया की भी जांच की, जो उनके संक्षिप्त आवेगी स्वभाव के कारण कान और मस्तिष्क को प्रतिक्रिया देने के लिए पर्याप्त समय नहीं देते हैं। परिणाम बीबीसी रिसर्च रिपोर्ट EL-17 1968/8 में ऑडियो फ्रीक्वेंसी सर्किट में शोर का आकलन शीर्षक से रिपोर्ट किए गए थे।

ITU-R 468 नॉइज़ वेटिंग कर्व, मूल रूप से कॉमेट कंसल्टैटिफ़ इंटरनेशनल पोर ला रेडियो सिफारिश 468 में प्रस्तावित था, लेकिन बाद में कई मानक निकायों (इंटरनेशनल इलेक्ट्रोटेक्नीकल कमीशन, ब्रिटिश मानक संस्थान, जापानी औद्योगिक मानक, अंतर्राष्ट्रीय दूरसंचार संघ) द्वारा अपनाया गया था, जो शोध पर आधारित था। , और शॉर्ट बर्स्ट और क्लिक के प्रति हमारी कम संवेदनशीलता को ध्यान में रखते हुए एक विशेष अर्ध-शिखर डिटेक्टर शामिल करता है। प्रसारकों और ऑडियो पेशेवरों द्वारा इसका व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है जब वे प्रसारण पथ और ऑडियो उपकरण पर शोर को मापते हैं, इसलिए वे अलग-अलग शोर स्पेक्ट्रा और विशेषताओं के साथ उपकरण प्रकारों की तुलना कर सकते हैं।

यह भी देखें

• ए-भार
• ऑडियो गुणवत्ता माप
• श्रवणलेख
• सीसीआईआर (आईटीयू) 468 शोर भार
• डीबी (ए)
• ITU-R 468 शोर भार
• श्रोता थकान
• चमक समारोह , दृष्टि में समान अवधारणा
• मेल स्केल
• शुद्ध स्वर ऑडियोमेट्री
• रॉबिन्सन-डैडसन वक्र
• ध्वनि स्तर मीटर
• वेटिंग फिल्टर

संदर्भ

• Audio Engineer's Reference Book, 2nd Ed., 1999, edited Michael Talbot Smith, Focal Press.
• An Introduction to the Psychology of Hearing 5th ed, Brian C.J. Moore, Elsevier Press.

बाहरी संबंध

• ISO Standard
• Precise and Full-range Determination of Two-dimensional Equal Loudness Contours
• Fletcher–Munson is not Robinson–Dadson (PDF)
• Full Revision of International Standards for Equal-Loudness Level Contours (ISO 226)
• Test your hearing – A tool for measuring your equal-loudness contours
• Equal-loudness contour measurements in detail
• Evaluation of Loudness-level weightings and LLSEL JASA
• A Model of Loudness Applicable to Time-Varying Sounds AESJ Article