Abilitatea de a localiza sunetele în mediul înconjurător este o caracteristică remarcabilă a urechii umane. De obicei, persoanele cu auz bun folosesc ambele urechi pentru a detecta și interpreta indiciile auditive. Diferențele de volum sau ora(timpul) de sosire a sunetelor la fiecare ureche ne oferă informații vitale despre locația și direcția sursei de sunet. Interesant, totuși, studiile au sugerat că, deși indiciile binaurale sunt suficiente pentru localizarea sunetului, ele nu sunt necesare. Persoanele cu auz monoaural (pierderea auzului la o ureche) pot percepe și locația sunetului.

Într-un studiu pus la dispoziție online la 13 ianuarie 2023 și publicat în revista Applied Acoustics la 28 februarie 2023, prof. Masashi Unoki și colegii săi de la Institutul Avansat de Știință și Tehnologie din Japonia (JAIST) și Universitatea Prefecturală Toyama, Japonia, au propus o metodă care utilizează indiciile monoaurale pentru a estima direcția de sosire (DOA) a semnalelor sonore în trei dimensiuni. „În munca noastră, propunem o metodă de estimare bazată pe spectrul de modulație monoaurală (MMS), care se bazează pe modularea în spectrul de frecvență al semnalului recepționat pentru a detecta semnalul DOA. Acest lucru ne poate ajuta să dezvoltăm indicii mono pentru procesarea semnalului cu un singur canal. ”, explică prof. Unoki.

Pentru a determina DOA monoaural, echipa a simulat semnale sonore din diferite direcții folosind zgomot artificial de modulare a amplitudinii și semnale de vorbire umană, luând în considerare efectul urechilor, corpului și capului în filtrarea sunetului. Apoi, au obținut MMS-ul semnalelor care descriu modulațiile lor de frecvență pentru a identifica toate caracteristicile cheie care ar putea fi legate de DOA-ul semnalelor. Pentru a evita confuzia monoaurală față-spate, care apare atunci când sursele de sunet aflate în același unghi în fața sau în spatele ascultătorului pot produce aceleași estimări pentru DOA, cercetătorii au luat în considerare efectul mișcării capului asupra MMS pentru a realiza un DOA mai precis.

Folosind DOA cunoscut și caracteristicile MMS ca date de antrenament, ei au construit apoi un model de regresie polinomială care a estimat DOA din caracteristicile MMS ale semnalului sonor în termeni de direcție orizontală și verticală a ascultătorului. Modelul ar putea estima cu precizie DOA de la 829.440 de semnale de vorbire, depășind chiar și auzul monofon uman.

În timp ce echipa își califică aceste constatări sugerând că este mai multă muncă de făcut pentru a lua în considerare zgomotul de fundal și diferențele individuale în forma urechii la crearea modelului, studiul demonstrează un progres impresionant în localizarea sunetului mono. Speculând cu privire la implicațiile sale, cercetătorii își imaginează aplicațiile tehnologiei lor în tehnicile de supraveghere a sunetului și îmbunătățirea aparatelor auditive. „Studiul nostru va ajuta la dezvăluirea capacității umane de a localiza sunetele pe baza auzului mono, care, la rândul său, ar putea stimula pe termen lung diverse inovații în tehnicile de proteze auditive”, conchide prof. Unoki .

Auzul Mono: Mono vine de la termenul “monofonic”, care înseamnă “un singur sunet”. În contextul auzului, auzul mono se referă la percepția sunetului când același semnal audio este livrat la ambele urechi simultan. Acest lucru poate avea loc atunci când ascultați muzică printr-un singur difuzor sau prin căști care redau exact același sunet în ambele căști. 

Auzul Binaural: Binaural înseamnă “două urechi”. Auzul binaural se referă la capacitatea sistemului auditiv de a percepe și a procesa sunetele într-un mod care permite localizarea destul de precisă a direcției din care provin sunetele. Aceasta este posibilă datorită faptului că sunetele ajung la fiecare ureche la momente ușor diferite și cu intensități ușor diferite, în funcție de direcția din care provin. Creierul folosește aceste diferențe pentru a calcula direcția și distanța surselor de sunet. Acesta este motivul pentru care putem spune dacă un sunet vine din stânga, din dreapta, de sus, de jos, din față sau din spate. Binaural este de asemenea un termen folosit în înregistrările audio care creează o iluzie de spațialitate tridimensională a sunetului pentru ascultător.

Sursă: https://www.sciencedaily.com/releases/2023/03/230314104326.htm