of 38 /38
IV Gimnazija Marko Marulić Ulaganje u budućnost Europska unija Zvuk i biofizika slušanja MK MG moderne kompetencije za modernu gimnaziju skripta

i biofizika slušanja

Embed Size (px)

Text of i biofizika slušanja

  • IV Gimnazija Marko MaruliUlaganje u budunost

    Europska unija

    Zvuk i biofizika sluanja

    MKMGmoderne kompetencije za modernu gimnaziju

    skripta

  • Zvuk i biofizika sluanja

    Fond: Europski socijalni fondOperativni program: Razvoj ljudskih potencijala 2007.-2013.Tip natjeaja: Otvoreni poziv na dostavu projektnih prijedloga (bespovratna sredstva)Nadleno tijelo: Ministarstvo znanosti, obrazovanja i sportaPodruje: obrazovanje, vjetine i cjeloivotno uenje

    INFO O PROJEKTU

    Naziv projekta: Moderne kompetencije za modernu gimnazijuNaziv poziva za Promocija kvalitete i unaprjeenje sustava odgoja i obrazovanja na dostavu projektnih srednjokolskoj razini prijedloga: Broj ugovora HR.3.1.20 0027

    OPI PODACI O NOSITELJU PROJEKTA

    Naziv prijavitelja IV. gimnazija "Marko Maruli"OIB 79378469023Adresa Zagrebaka 2, Split, www.gimnazija-cetvrta-mmarulic-st.skole.hr

    ODGOVORNA OSOBA NOSITELJA PROJEKTA

    Ime i prezime Ninoka Kneevi, prof.Kontakt telefon +385 21 348 380Kontakt mail [email protected]

    PROJEKTNI PARTNERI Naziv pravne osobe OIB Mjesto Sveuilite u Splitu, Prirodoslovno-matematiki fakultet 20858497843 Split Sveuilite u Splitu, Medicinski fakultet 02879747067 SplitSveuilite u Splitu, Sveuilini odjel za strune studije 29845096215 Split

    Autori: Maja Antoli, prof. Vinja Bani, prof., Mirjana Boban, prof., Ninoka Kneevi prof., Gorjana Karaman, prof., Mercedes Kneevi, Maa Raljevi. prof., Ojdana Barot prof., Ivana Vuleti prof., Marina Podrug prof.,

    Izrada skripte Zvuk i biofizika sluanja fakultativniog predmeta: Zvuk i biofizika sluanja financirana je sredstvima projekta Moderne kompetencije za modernu gimnaziju dodijeljenih iz Operativnog programa Razvoj ljudskih potencijala 2007.-2013., iz Europskog socijalnog fonda i odraava stavove autora

  • Zvuk i biofizika sluanja

    1

    Predgovor

    Potovani, kroz projekt Moderne kompetencije za modernu gimnaziju'' napravljen je vaan iskorak u srednjokolskom obrazovanju Republike Hrvatske. Nastavnom predmetu Fizika i Biologija pridodana je razvojna i inovativna dimenzija implementacijom koncepata suvremene biofizike sluanja i govora. To je interdisciplinarna grana koja progresivno napreduje i nudi objanjenja razliitih fenomena u prirodi i u nama samima po pitanju sluanja i govora, omoguava osjet sluha gluhim osobama, te rjeava znaajne preventivne metode zatite od buke kao i integraciju moderne tehnologije u nae ograniene sposobnosti percepcije. Razvojem znanstvenih spoznaja i postignua, uslijed sloenih i interdisciplinarnih metodologija, te propulzivnog razvoja tehnolokih dostignua, proporcionalno je rasla potreba i nunost za osuvremenjivanjem metoda i oblika pouavanja biofizike u srednjokolskom obrazovnom ciklusu, stvarajui tako plodno tlo za integriranje monog tehnolokog zamanjaka suvremene znanosti u nastavni proces.

    Uvoenje fakultativnog predmeta Zvuk i biofizika sluanja u gimnazijsku nastavu pretpostavka je razvoja posve inovativne razine promiljanja i analiziranja zvunih sadraja, veza, procesa i odnosa. S druge strane, generira se dinamino i kreativno radno okruje u kojem uenik dobiva priliku za veu motivaciju i autonomiju, sagledavajui i istraujui problematiku zvuka - njegove detekcije, percepcije i reprodukcije te samih bolesti slunog sustava u novom interdisciplinarnom okruju kroz potpuno novu dimenziju razumijevanja.Temeljna svrha i namjena ovog prirunika stremi k tome da Vam olaka provedbu nastave i pomogne pri realizaciji nastavnih ciljeva kroz definiranje i obrazloenje jasnih i mjerljivih istraivakih vjebi.

    elimo Vam uspjean rad i kreativnu svakodnevnicu u uenju i stjecanju kompetencija!

  • Zvuk i biofizika sluanja

    2

    O NASTAVNOM PREDMETU ZVUK I BIOFIZIKA SLUANJA Znanstvena i tehnoloka istraivanja u podruju zvuka, te biofizike sluanja su znaajno napredova-la u zadnjim desetljeima zahvaljujui novim spoznajama i dostupnou odgovarajue tehnologije. . Razvoj raunalne znanosti i elektronike omoguio je stvaranje bionikih proizvoda koji uinkovito povezuju mikroelektronike sustave poput raunalnog ipa sa ivanim sustavima u svrhu lijeenja oteenja u sredinjem i perifernom ivanom sustavu poput gluhoe. Najuspjeniji dananji prim-jeri takvih suelja - brain-machine interfaces - su umjetne punice (cochlear implants - CI) i implantati auditornog modanog debla (auditory brainstem implants - ABI) koji izravnom elek-trinom stimulacijom auditornog ivca i kohlearnih jezgara omoguuju djelominu ujnost u potpuno gluhih osoba.

    Ovim fakultativnim predmetom zainteresirani uenici 2. ili 3. razreda gimnazijskog programa e se osposobiti za uporabu tehnologije u svrhu istraivanja fenomena vezanih za zvuk i biofiziku sluanja. Obuhvaeni sadraji e uenike potaknuti na promiljanje o ovjekovoj povezanosti s tehnologijom, utjecaju koji tehnologija ima na ovjeka, rizicima, prednostima i mogunostima. Na svijet postaje sve bri, zahtjevniji uz to i buniji. ivotne navike se mijenjaju, no cijena su esta oteenja sluha koja za sobom nose i ozbiljne probleme od integracije u drutvo, nemogunosti obavljanja mnogih poslova, pa do pojave fantomskog uma u uhu - tinitusa. .

    Prirodoznanstveni pristup provodi se kroz tri stupnja: opaanje, istraivanje te interpretacija znanstvenih injenica. Pokus je nezamjenjiv dio procesa spoznaje prirode i razumijevanja svijeta koji nas okruuje. Takav pristup potie razvoj kognitivnih sposobnosti, stvaralako i znanstveno miljenje.Steeno znanje i usvojene vjetine omoguuju odgovorno sudjelovanje u raspravama uz slobodno iznoenje i zastupanje vlastitih stavova pri donoenju odluka koje se odnose na ivot i rad u zajednici, ime dobivaju potovanje i stjeu osobni integritet.Tema ovog fakultativnog programa protee se kroz nekoliko koncepata odreenih Okvirom nacionalnog kurikuluma kroz sve etiri godine gimnazijskog pouavanja fizike, biologije i informatike. To su: struktura tvari, gibanje, meudjelovanja, energija, procesi i meuovisnosti u ivom svijetu, prirodoznanstvena pismenost, digitalna i komunikacijska pismenost te raunalno razmiljanje i programiranje.

  • Zvuk i biofizika sluanja

    3

    Akustika i (neuro)fiziologija sluanja

    Ovim poglavljem se utvruje osnovni teorijski okvir za predmet Zvuk i biofizika sluanja koji su utemeljeni na postojeim akademskim programima i literaturi.

    Zvuk i zvuni val

    Zvuk je longitudinalni tlani val koji se kroz sredstvo iri titranjima njegovih estica. Zvuni val je prikaz raspodjele molekula zraka kao funkcija udaljenosti od izvora zvuka koji titra / (gustoa zraka kada kroz njega prolaze zvuni valovi). Fizikalni parametri zvuka su amplituda i frekvencija kao je prikazano na Slici 1.

    Slika 1.) Fizikalni parametri zvuka ( izvor: mefst.unist.hr)

    Zvuk je opisan promjenom amplitude tlaka zraka u vremenu. Izvor zvuka je periodikog porijekla: valovi zvuka se u vremenu odvijaju harmonijski (periodiki), kao sinusoidalne funkcije. Jedan od najvanijih teorema u obradi signala, onaj od Fouriera, kae da se svaki sloeni signal moe rastaviti u niz osnovnih tonova karakteriziranih amplitudom i frekvencijom, slino staklenoj prizmi koja rastavlja bijelo svjetlo u niz duginih boja.

  • Zvuk i biofizika sluanja

    4

    Anatomija uha

    Uho ine vanjsko uho, srednje uho i unutranje uho.

    Vanjsko uho ine uka i zvukovod. Oni dovode zvuk do srednjeg uha. U zvukovodu nalaze se siune dlaice koje tite uho od vanjskih utjecaja. Vanjski zvukovod dugaak je 3 cm. Uka hvata i skuplja zvukove iz okolia i usmjerava zvune valove prema zvukovodu.

    Srednje uho poinje s bubnjiem koji slui kao opna, zatim tri koice (eki, nakovanj i stremen) i Eustahijeva cjevica koja izjednaava tlak u srednjem uhu. Stremen zatvara ovalni prozori na poetku punice to je i granica izmeu srednjeg i unutarnjeg uha. Srednje uho se opisuje oblikom kao tijelo sa est stranica, tj. dio organa koji je omeen sa est stijenki.

    Unutarnje uho se sastoji se od kotanoga i membranskoga dijela. Kotani labirint ine tri dijela: punica (lat. cochlea), predvorje (lat. vestibulum) i polukruni kanalii (lat. canales semicirculares). Punica ima oblik pueve kuice i zarolana je najee dva i pol puta. Uzdu punice protee se spiralna (kotana) ploica koja njezin kotani kanal dijeli na dva kanala. Donji kanal (lat. scala tympani) na donjem kraju, kroz okrugli prozori, u dodiru je s bubnjitem (srednje uho). Kanali su meusobno spojeni na gornjemu kraju, na vrhu punice (lat. apex) otvorom koji se naziva helikotrema.

    Slika 2) prikaz dijelova uha: 1. temporalna kost 2. uni kanal, 3. una koljka, 4. Opna ili bubnji, 5. predvorje, 6. eki, 7. nakovanj, 8. stremen, 9. polukruni kanali, 10. punica, 11. sluni ivci, 12. Eustahijeva cijev (izvor wikipedija.hr)

  • Zvuk i biofizika sluanja

    5

    Membranski dio nalazi se unutar kotanoga. U predvorju kotanog nalaze se sacculus (lat.) i utriculus (lat.). U polukrunim kanalima nalaze se tri polukrune membranske cijevi, ductus semicirculare (lat.), a uzdu punice nalazi se ductus cochlearis (lat.). Svi dijelovi membranskog labirinta meusobno su spojeni, a ispunjava ih tekuina endolimfe. Unutar kotanog labirinta nalazi se perilimfa, tekuina koja izvana oplakuje membranski labirint. U utrikulusu i sakulusu nalaze se pjege, koje sadre potporne i osjetilne stanice.

    Slika 3). Unutarnje uho i prikaz kako auditorni ivci koji su vezani na tijela slunih stanica u punici izlaze u snopu slunih ivaca prema mozgu. ( izvor wikipedija (eng).

    Zajedno sa stanicama u ampulama polukrunih kanalia bitne su za ravnoteu. Ductus cochlearis (lat.) zajedno sa spiralnom kotanom ploicom u potpunosti dijeli preostali kohlearni kanal na dvije skale. Na njegovoj bazilarnoj membrani nalazi se osjetilni epitel Cortijeva organa. Od Cortijeva organa odlazi sluni ivac (lat. nervus cochlearis) koji zajedno s nitima za ravnoteu, koje ine vestibularni ivac (lat. nervus vestibularis) i facijalnim ivcem (lat. nervus facialis) prolaze kroz unutarnji sluni hodnik (lat. meatus acusticus internus).

  • Zvuk i biofizika sluanja

    6

    Slika 4): Punica odijeljena kroz tri upljine (skale), a upljine su ispunjene tekuinom: Timpanina skala ( tekuina: Perilimfa), Skala medija (kohlearni kanal) ( tekuina: Endolimfa), Vestibularna skala ( tekuina: Perilimfa) ( Izvor Wikipedija)

    Slune stanice pretvaraju mehanike titraje zvuka u promjene membranskog potencijala to u stvari predstavljaju elektrine signale. Putujui valovi izazivaju pokrete dlaica (stereocilije) slunih stanica. Unutranje slune stanice vode signal prema mozgu. Vanjske slune stanice primaju signal iz mozga. Prikaz presjeka punice na bazilarnoj membrani prikazan na Slici 5.

  • Zvuk i biofizika sluanja

    7

    Slika 5). Putujui valovi zvuka kroz tekuine u punici izazivaju pokrete dlaica (stereocilije) te aktivaciju slunih stanica. Unutranje slune stanice vode signal prema mozgu. Vanjske slune stanice primaju signal iz mozga. Signal koji preko 3 vanjske slune stanice dolazi iz mozga je odgovor mozga na signale ( zvukove i ostale podraaje) koji dolaze iz okoline te se s njima regulira ( kontrolom tektorijalne membrane) i intenzitet signala kojeg unutranja sluna stanica prenosi na sluni ivac. ( izvor slike: wikipedija (ENG/HR))

    Dlaice (stereocilije) nalaze se u endolimfi, uvuene su u tektorijalnu membranu. Gibanje dlaica koje je uzrokovano putujuim zvunim valom u tekuini uzrokuje promjene membranske propusnosti slunih stanica. U jednom smjeru hiperpolarizira stanicu, dok u drugom smjeru depolarizira slunu stanicu. Promjene membranskog potencijala slune stanice uzrokuje otpust neurotransmitera, a s tim i podraivanje ivanih stanica. Signal dalje putuje kroz slune ivce put mozga.

    Slika 6). Tijelo slune stanice koje se sastoji do dlaica, tijela s jezgrom i na nju su spojeni sluni ivci ( aferentni i eferentni ).

  • Zvuk i biofizika sluanja

    8

    Biofizika sluanja i govora Ovo poglavlje sadrava temeljne koncepte kod istraivanja sluanja i govora. Cilj mu je uenike potaknuti da kritiki gledaju na informacije vezane za sluanje i govor, te nauiti kako tumaiti rezultate znanstvenih istraivanja.Zvuk je opisan promjenom amplitude tlaka zraka u vremenu. Izvor zvuka je periodikog porijekla: valovi zvuka se u vremenu odvijaju harmonijski, kao sinusoidalne funkcije. Jedan od najvanijih teorema u obradi signala, onaj od Fouriera, kae da se svaki sloeni signal moe rastaviti u niz osnovnih tonova karakteriziranih amplitudom i frekvencijom, slino staklenoj prizmi koja rastavlja bijelo svjetlo u niz duginih boja.

    Audiometrija

    Audiometrija je postupak ispitivanja sluha (gr. audire sluati/uti i metria mjerenje) koji se temelji na usporedbi sa normiranim standardima dobivenih na velikom broju osoba s normalnim sluhom. Postupak moe ukazati ne samo na mogue gubitke sluha, ve i na prirodu gubitka sluha. Glavni princip se sastoji u tome da ispitanika podraujemo s odreenim akustikim podraajima sa zadanim parametrima (npr. intenzitet, frekvencija), te onda mjerimo odgovor ispitanika. Ako se audiometrija provodi na temelju iskaza ispitanika, govorimo o subjektivnoj audiometriji, dok se u objektivnoj audiometriji stanje sluha utvruje objektivnim fiziolokim parametrima poput oto-akustikih emisija ili evociranih potencijala supkortikalnih i kortikalnih modanih centara. Ovisno o vrsti podraaja, audiometrija moe biti tonska ili govorna. Ako se sluh ispituje na granici detekcije zvuka, govorimo o liminarnoj audiometriji, a ako se ispituje na veim intenzitetima, govorimo o supra-liminarnoj audiometriji. Rezultat audiometrije je nalaz koji se naziva audiogramom. Tonska liminarna audiometrija predstavlja osnovnu metodu ispitivanja sluha, te emo je koristiti u ovoj vjebi.

    Prag ujnosti, glasnoa i visina tona

    Postoji najmanji zvuni tlak koji se jo moe uti i koji se naziva prag ujnosti . Ovaj prag jako ovisi o frekvenciji. Isto tako postoji neki najglasniji zvuk koji se jo moe podnositi a naziva se prag boli ili najvea podnoljiva razina zvunog tlaka. I ovaj prag je ovisan o frekvenciji. Na najnioj i najvioj frekvenciji koja se jo moe uti ova se dva praga spajaju. Ploha u ravnini frekvencija/zvuni tlak omeena s ova dva praga zove sluno polje.

  • Zvuk i biofizika sluanja

    9

    16 32 64 128 256 512 1024 2048 4096 8192 163848

    103

    102

    101

    100

    10-1

    10-2

    10-3

    10-4

    10-5prag ujnosti

    mogue podruje nultog formanta

    tipini nulti formant mukarca

    tipini nulti formant ene

    samoglasnici zvuni suglasnici

    bezvuni suglasnici

    prag neugodnosti

    frekvencija (Hz)

    tlak

    (Pa)

    Slika 7: Sluno polje u ovisnosti frekvencije zvuka i tlaka/intenziteta (izvor: Skripta Digitalna obrada signala dr.Ribia)

    Na ovoj slici je shematski prikazano sluno polje i priblina podruja u kojima su smjeteni elementi govora. Zvuni tlak pokazan je u logaritamskoj skali u paskalima (Pa), pri emu zvuni tlak od 2*10-5 Pa (20 Pa) odgovara 0 dB SPL (eng. sound pressure level), a tlak od 2 Pa odgovara 100 dB SPL, dok 20 Pa odgovara 120 dB (logaritamska skala!). Frekvencijsko podruje u kojem uho registrira signale je otprilike 20Hz do 20kHz. To je ekstremno iroko podruje. Razlika izmeu praga sluha (najvea osjetljivost oko 3kHz) i najglasnijeg podnoljivog zvuka (na oko 500 Hz) je jo vea. Zvune razine iznad ~0.1 Pa mogu otetiti sluh.

    Slika 8: Sluno polje s ucrtanom granicom oteenja sluha (izvor: fer.unizg.hr)

  • Zvuk i biofizika sluanja

    10

    Vrlo je vano razluiti intenzitet akustikog podraaja od subjektivnog osjeta (glasnoe). Naime, ako se egzaktno mjeri prag ujnosti i linije iste glasnoe (izofoni), onda se dobiva sluno polje prikazano na sljedeoj slici:

    31.25 62.5 125 250 500 1000 2000 4000 8000-10

    0

    10

    20

    30

    40

    50

    60

    70

    80

    90

    100

    110

    120

    10

    20

    30

    40

    50

    60

    70

    80

    90

    100

    110

    frekvencija (Hz)

    dB S

    PL

    izofone

    Slika 9: Izofoni koji povezuju subjektivnu glasnou sa stvarnim fizikalnim intenzitetom (izvor Skripta Digitalna obrada signala dr.Ribia)

    Na X-osi je pokazana frekvencija u logaritamskoj skali, na Y-osi je zvuni tlak u dB SPL. Referentna vrijednost za 0 dB SPL je . Ovaj zvuni tlak predstavlja vrijednost praga ujnosti na frekvencijama velike osjetljivosti sluha koji je na slici prikazan crtkano. Jedinica za mjerenje glasnoe je fon (engl. Phon). Za frekvenciju 1kHz je jedinica glasnoe fon definirana tako da je jednaka dB SPL. Npr. ako se kao referentna vrijednost uzme ton na 1kHz intenziteta 10dB SPL-a, subjektivna glasnoa iznosi 10 fona. Na taj nain se usporeuju potrebni intenziteti na drugim frekvencijama koji stvaraju istu glasnou, tzv. izofone. Ako se promatraju izofoni na slici, onda je za male glasnoe osjetljivost za visoke frekvencije bitno bolja nego za niske (razlika moe biti ak 70dB ili vie). Ako glasnoa raste, onda je "frekvencijski odziv" izofona sve linearniji, pa je npr. za izofon od 100 fona manja od 30 dB. To znai da prirast zvunog tlaka ne doprinosi podjednako na niskim i visokim frekvencijama. Ovaj fenomen objanjava zato rock koncerti dobro zvue ako su glasni, dok tihe snimke zvue "prazno" jer su bitno smanjene niske frekvencije, a donekle i visoke.

  • Zvuk i biofizika sluanja

    11

    Analiza zvuka Slika 10. prikazuje kako se sloeni signal, u ovom sluaju, signal pravokutnog oblika oznaenog crnom punom linijom (ys) moe dosta dobro opisati sa zbrojem samo tri tona (zelena, plava i crvena linija) koje, kada ih zajedno zbrojimo, daju novi signal oznaenog crtkanom linijom (y'). Naravno, ako elimo jo veu slinost izmeu originalnog i konstruiranog signala, moramo dodavati jo tonove, odnosno sinusoidalne funkcije odgovarajuih amplituda i frekvencija.

    Slika 10. Svaki zvuni val moe biti razloen na zbroj elementarnih valova (tonova) razliitih frekvencija i amplituda i to se zove Fourierova analiza.( izvor fer.unizg.hr)

    Spektralna analiza je postupak razlaganja zvunih valova u osnovne komponente, tj. tonove. Drugim rijeima, taj postupak nam omoguava da vidimo koje su sve komponente prisutne u zvuku, jer je to nemogue iitati iz zvunog vala. Npr., gledajui crnu krivulju na Slici 10. nije lako odrediti koji su osnovni tonovi zastupljeni u tom zvuku. Ali, spektralna analiza koja se temelji na Fourieorovom teoremu primijenjena na na primjer sloenog zvuka e dati sliku poput Slike 3

    Slika 11. Sloeni zvuni val; val kojeg ine crne tokice ini zbroj vie jednostavnih komponenti ( plava, zelena, crvena). (izvor: primjer iz programa MultiTone generator)

  • Zvuk i biofizika sluanja

    12

    Slika 12. Spektar zvuka (izvor: primjer iz programa MultiTone generator)

    Spektar daje tri harmonijske (sinusoidalne) komponente: ton na 100 Hz s amplitudom od 30 dB, ton na 200 Hz s amplitudom od 10 dB, i ton na 300 Hz s amplitudom od 20 dB. Ti osnovni tonovi su ucrtani kao zasebne komponente na Slici 11. i ako ih se zbroji daju konani sloeni signal (crna linija).

    Kod spektralne analize govora koji predstavlja posebnu kategoriju zvuka zbog toga to ga u prirodi moe proizvesti iskljuivo ovjek putem svojih artikulacijskih organa. Osim toga, govor sadri sloenu akustiku informaciju s puno frekvencijskih komponenti koji se mijenjaju (moduliraju) u vremenu. Dakle, radi se o vrlo kompleksnom akustikom objektu. Govor se akustiki moe opisati putem osnovnog tona (fundamentalne frekvencije F0), te bojom glasa. Fundamentalna frekvencija je odreena brzinom titraja glasnica, koja je uobiajeno nia kod mukih govornika, a boja glasa volumenom rezonantne upljine vokalnog trakta koja je tipino manja kod enskih govornika, a s time i boja glasa via. Kada se gleda spektar govora, uoavaju se posebni frekvencijski pojasevi s najvie zastupljenih energija, tzv. formanata (Slika 12).

  • Zvuk i biofizika sluanja

    13

    Slika 13. Primjeri spektrograma za 4 razliita vokala (/o/, /a/, /i/ , /e/). (izvor: primjer iz programa MultiTone generator)

    Razmaci izmeu harmonijskih komponenti (obojanih u crven-ute pojaseve) odreuju fundamentalnu frekvenciju govornika. Razliiti samoglasnici (vokali) imaju razliito zastupljene frekvencijske pojaseve, npr. glas o ima vie energije pri niim frekvencijama, dok npr. glas i ima vie energije na viim frekvencijama.

    BILJEKE

  • Zvuk i biofizika sluanja

    14

    Protokoli za 4 eksperimentalne vjebe

    1. Mjerenje razine intenziteta zvuka2. Testiranje sluha, izrada audiograma

    3. Analiza signala zvuka4. Analiza signala govora

  • Zvuk i biofizika sluanja

    15

    1. Mjerenje razine intenziteta zvuka

    TIP SATA: istraivaka vjeba

    OPIS NASTAVNE JEDINICE:

    Ovom jednostavnom vjebom uenici e, pomou mobilne aplikacije Sound Meter,napraviti niz mjerenja kod kue, u koli, zatim ispred kole, za vrijeme velikog odmorai, na kraju, u oblinjem kafiu kojeg esto posjeuju.

    Razina intenziteta zvukaDecibel (dB) se definira kao veliina koja predstavlja logaritam odnosa dvaju intenziteta. Zapravo, tako definirana veliina je bel (prema Grahamu Bellu izmumitelju telefona), a prikladnija, deset puta manja jedinica zove se decibel. Razina intenziteta zvuka u decibelima je izraen odnos nekog intenziteta zvuka prema referentnom zvunom intenzitetu I0= 10

    -12 W/m2.

    log10

    0IIL =

    ZADACI ZA VJEBU:

    1) Prije samog mjerenja potrebno je napraviti kalibraciju, odnosno izmjeriti razinu intenziteta zvuka u zatvorenoj tihoj uionici. Oekivani rezultati bi trebali biti od 0 dB do 10 dB.2) Izmjeriti razine intenziteta zvuka u prostorima i situacijama navedenim u tablici.3) Upisati rezultate u Tablicu 2. Rezultati mjerenja te izraunati srednje vrijednosti mjerenja.4) Dobivene vrijednosti usporediti s vrijednostima u Tablici 1- Primjeri razina intenziteta zvuka te diskutirati o njima.

  • Zvuk i biofizika sluanja

    16

    Zvuk (primjeri)

    Razina intenziteta zvuka

    Prag ujnosti 0 dB - 10 dB

    Kucanje sata 20 dB

    aptanje 30 dB

    Govor 40 dB

    TV 55 dB

    Prometna ulica 70 dB

    Glasna glazba 90 dB

    Elektrina pila 100 dB

    Koncert 110 dB

    Prag boli 120 dB

    Tablica 1. Primjeri razina intenziteta zvuka

    OBLICI RADA:> frontalni rad> rad u parovima

    NASTAVNA SREDSTVA I POMAGALA: > osobno raunalo> mobilni ureaj s instaliranom aplikacijom Sound Meter

    OPIS AKTIVNOSTI UENIKA:Uenici su podijeljeni u grupe (parove), uz obavezno koritenje mobilnog ureaja i osobnog raunala. Mjerenja vre etiri uzastopna dana. Zatim obrauju dobivene rezultate te spremaju novi predloak mjerenja intenziteta zvuka u radni dokument (Recent Project) u radni direktorij raunala pod nazivom ''Prvi projekt''. Naposljetku, uenici diskutiraju dobivene rezultate mjerenja.

  • Zvuk i biofizika sluanja

    17

    Mjesto mjerenja

    Mj1

    Mj2

    Mj3

    Mj4

    Srednja vrijednost

    (dB)

    1

    mjerenje zbog kalibracije (oekivani rezultati od 0dB do 10dB)

    tiha uionica / zatvorena vrata i prozori

    2

    na hodnicima tijekom 1. nastavnog sata

    3

    na hodnicima tijekom velikog odmora

    4 u dvoritu ispred kole

    tijekom velikog odmora

    5

    U parku (ardinu) kraj kole tijekom velikog odmora

    6

    U kafiu kraj kole tijekom velikog odmora

    7 tijekom nastavnog sata tiha uionica /uitelj i uenici

    ute

    8

    samo uitelj pria

    9

    grupa uenika na kraju uionice pria

    10

    svi uenici u uionici priaju

    11 kod kue ujutro, nakon ustajanja (1. uenik)

    12 ujutro, nakon ustajanja (2. uenik)

    13 za vrijeme uenja uz

    zatvoreni prozor (1.uenik)

    14 za vrijeme uenja uz

    zatvoreni prozor (2.uenik)

    15 za vrijeme uenja uz

    otvoreni prozor (1. uenik)

    16 za vrijeme uenja uz

    otvoreni prozor (2. uenik)

    Tablica 2. Rezultati mjerenja

  • Zvuk i biofizika sluanja

    18

    BILJEKE

  • Zvuk i biofizika sluanja

    19

    2. Audiometrija ispitivanje sluha

    TIP SATA: istraivaka vjeba

    OPIS NASTAVNE JEDINICE:Audiometrija je postupak ispitivanja sluha (gr. audire sluati/uti i metria mjerenje) koji se temelji na usporedbi sa normiranim standardima dobivenih na velikom broju osoba s normalnim sluhom. Postupak moe ukazati ne samo na mogue gubitke sluha, ve i na prirodu gubitka sluha. Glavni princip se sastoji u tome da ispitanika podraujemo s odreenim akustikim podraajima sa zadanim parametrima (npr. intenzitet, frekvencija), te onda mjerimo odgovor ispitanika. Ako se audiometrija provodi na temelju iskaza ispitanika, govorimo o subjektivnoj audiometriji, dok se u objektivnoj audiometriji stanje sluha utvruje objektivnim fiziolokim parametrima poput oto-akustikih emisija ili evociranih potencijala supkortikalnih i kortikalnih modanih centara. Ovisno o vrsti podraaja, audiometrija moe biti tonska ili govorna. Ako se sluh ispituje na granici detekcije zvuka, govorimo o liminarnoj audiometriji, a ako se ispituje na veim intenzitetima, govorimo o supra-liminarnoj audiometriji. Rezultat audiometrije je nalaz koji se naziva audiogramom. Tonska liminarna audiometrija predstavlja osnovnu metodu ispitivanja sluha, te emo je koristiti u ovoj vjebi.

    Prag ujnosti, glasnoa i visina tonaPostoji najmanji zvuni tlak koji se jo moe uti i koji se naziva prag ujnosti . Ovaj prag jako ovisi o frekvenciji. Isto tako postoji neki najglasniji zvuk koji se jo moe podnositi a naziva se prag boli ili najvea podnoljiva razina zvunog tlaka. I ovaj prag je ovisan o frekvenciji. Na najnioj i najvioj frekvenciji koja se jo moe uti ova se dva praga spajaju. Ploha u ravnini frekvencija/zvuni tlak omeena s ova dva praga zove sluno polje.

    16 32 64 128 256 512 1024 2048 4096 8192 163848

    103

    102

    101

    100

    10-1

    10-2

    10-3

    10-4

    10-5prag ujnosti

    mogue podruje nultog formanta

    tipini nulti formant mukarca

    tipini nulti formant ene

    samoglasnici zvuni suglasnici

    bezvuni suglasnici

    prag neugodnosti

    frekvencija (Hz)

    tlak

    (Pa)

    Slika 1: Sluno polje

  • Zvuk i biofizika sluanja

    20

    Na ovoj slici je shematski prikazano sluno polje i priblina podruja u kojima su smjeteni elementi govora. Zvuni tlak pokazan je u logaritamskoj skali u paskalima (Pa), pri emu zvuni tlak od 2*10-5 Pa (20 Pa) odgovara 0 dB SPL (sound pressure level), a tlak od 2 Pa odgovara 100 dB SPL, dok 20 Pa odgovara 120 dB (logaritamska skala!). Frekvencijsko podruje u kojem uho registrira signale je otprilike 20Hz do 20kHz. To je ekstremno iroko podruje. Razlika izmeu praga sluha (najvea osjetljivost oko 3kHz) i najglasnijeg podnoljivog zvuka (na oko 500 Hz) je jo vea. Zvune razine iznad ~0.1 Pa mogu otetiti sluh.

    Slika 2: Sluno polje s ucrtanom granicom oteenja sluha

    Vrlo je vano razluiti intenzitet akustikog podraaja od subjektivnog osjeta (glasnoe). Naime, ako se egzaktno mjeri prag ujnosti i linije iste glasnoe (izofoni), onda se dobiva sluno polje prikazano na sljedeoj slici:

  • Zvuk i biofizika sluanja

    21

    31.25 62.5 125 250 500 1000 2000 4000 8000-10

    0

    10

    20

    30

    40

    50

    60

    70

    80

    90

    100

    110

    120

    10

    20

    30

    40

    50

    60

    70

    80

    90

    100

    110

    frekvencija (Hz)

    dB S

    PL

    izofone

    Slika 3: Izofoni

    Na X-osi je pokazana frekvencija u logaritamskoj skali, na Y-osi je zvuni tlak u dB SPL. Referencija za dB SPL je 20 Pa. Ovaj zvuni tlak reprezentira vrijednost praga ujnosti na frekvencijama velike osjetljivosti sluha. Prag ujnosti je na slici prikazan crtkano. Prag ujnosti je priroda optimizirala do krajnosti. Ako bi u bilo kojem podruju prag ujnosti bio bolji, onda bi stalno sluali kucanje srca, proticanje krvi u kapilarama ili sudaranje molekula zraka. Jedinica za mjerenje glasnoe je Fon (engl. Phon). Za frekvenciju 1kHz je jedinica glasnoe fon definirana tako da je jednaka dB SPL. Ako se kao referencija uzme ton 1kHz 10dB SPL = 10 fon-a, i onda se usporeuju razine drugih frekvencija a iste glasnoe, onda se mogu definirati funkcije iste glasnoe ovisno o frekvenciji, tzv. izofone. Ovaj postupak se provodi tako da se neko kratko vrijeme koje mora biti dulje od 200 ms (npr 0.5s ) prezentira ton 1 kHz i 10 dB SPL, a nakon toga ton neke druge frekvencije kojem ispitanik moe regulirati razinu (tj. glasnou). Trai se da oba tona imaju iste glasnoe. Nakon to se to postigne, izmjeri se vrijednost razine signala u dB SPL, i tako se (mukotrpno) generiraju izofone. Ako se promatraju izofone na slici, onda je za male glasnoe osjetljivost za visoke frekvencije bitno bolja nego za niske (razlika je 70dB ili vie). Ako glasnoa raste, onda je "frekvencijski odziv" izofone sve linearniji, pa je npr. za izofonu 100 fona manja od 30 dB. To znai da prirast zvunog tlaka ne doprinaa podjednako na niskim i visokim frekvencijama. Ovime se moe objasniti zato rock koncerti dobro zvue ako su glasni, dok tihe snimke zvue "prazno" jer su bitno smanjene niske frekvencije, a donekle i visoke. Dakle, uho je jako nelinearan pretvara.

  • Zvuk i biofizika sluanja

    22

    Da bi proveli postupak audiometrije, potrebno je osigurati tihi prostor (npr. zvuno-izolacijska kabina) kako vanjski zvukovi ne bi ometali postupak. Takoer je potrebno imati audiometrijski sustav koji se sastoji od generatora akustikih podraaja, te visoko-kvalitetne i kalibrirane slualice, kako bi dobili pouzdana mjerenja.

    ZADACI ZA VJEBU:

    1) Kalibracija audiometrijskog sustava koji se sastoji od raunala, zvune kartice, programa za audiometriju (EsserAudio Audiometer Test) i slualica Prije same audiometrije, potrebno je badariti sustav na nain da se za svaku frekvenciju, pomicanjem pokazivaa za jainu zvuka na raunalu, utvrdi intenzitet zvuka na pragu ujnosti. U tom postupku sudjeluju osobe sa zdravim sluhom, odnosno osobe kod kojih nije utvren gubitak sluha. Nakon to se sustav kalibrira, potrebno je snimiti kalibracijske podatke u datoteku.2) Odreivanje praga ujnosti za frekvencije od 125 Hz 8 kHz Nakon kalibracije iz prvog zadatka, moe se pristupiti izradi audiograma. Jedan student je ispitiva, a drugi ispitanik. Rezultate snimiti u datoteku. Kakva je ovisnost praga ujnosti o frekvenciji?3) Audiometrija opstruiranog uha. Nakon provedenog testa u 2), studenti zamjenjuju uloge, ali na nain da novi ispitanik paljivo stavi u ispitivano uho epi za ui (ili neki drugi odgovarajui materijal poput njenog, ali gustog materijala poput vate). Izraditi audiogram. Raspraviti dobivene rezultate: da li ima gubitaka sluha i na kojim frekvencijama su najvei?

    OPIS NASTAVNE JEDINICE:Raunalni program EsserAudio Audiometer Test nudi brojne funkcionalnosti omoguene kljunim znaajkama i dodacima Raunalni softver je besplatan i slobodan za koritenje u demo verziji. Za nadogradnju te integriraciju s drugim softverima potrebno je kupiti licencu. Kroz nastavnu jedinicu uenik se upoznaje sa EsserAudio Audiometer Test koji se moe koristiti za analizu i vizualizaciju zvunih podataka. Ueniku se demonstriraju osnovne sastavnice EsserAudio Audiometer Test softvera, osnovni dijelovi programskog korisnikog suelja, objanjavaju temeljne funkcije EsserAudio AT programa.

  • Zvuk i biofizika sluanja

    23

    OBLICI RADA:> frontalni rad> rad u parovima

    NASTAVNA SREDSTVA I POMAGALA: > osobno raunalo> EsserAudio Audiometer Test softver> Slualice

    KORACI:> preuzeti softver EsserAudio AT s interneta i instalirati program na raunalo> razlikovati EsserAudio Audiometer Test softvere od ostalih informacijskih softvera> istraiti korisniko suelje EsserAudio Audiometer Test> badariti na sve frekvencije EsserAudio Audiometer Test programa> nabrojati i objasniti naine prikaza zvunih signala> pokazati i nabrojati osnovne dijelove EsserAudio Audiometer Test korisnikog suelja> povezati nain organizacije zvunih i frekvencijskih zapisa podataka i njihove vizualizacije> ovladati dodavanjem funkcionalnosti ( vie kanala) korisniko suelje> kreirati vlastiti audiometrijski test kao radni dokument u radnom direktoriju raunala

    OPIS AKTIVNOSTI UENIKA:Uenike su podijeljeni u grupe (parove), uz obavezno koritenje osobnog raunala. Prema uiteljevoj uputi sa slubene web stranice EsserAudio Audiometer Test programskog paketa uenik instalira EsserAudio Audiometer Test softver prema unaprijed definiranim koracima. Metodom razgovora uenik ponavlja osnovne obiljeja i karakteristike zvunih informacijskih sustava te razliku izmeu EsserAudio Audiometer Test i ostalih informacijskih sustava. Uenik biljei osnovne funkcije EsserAudio Audiometer Test programa te stavlja u odnos osnovne naine prikaza i analize podataka. Razgovorom uenik stavlja u odnos i povezuje nain organizacije struktura zvunih podataka i njihove vizualizacije u EsserAudio Audiometer Test. Uenik kalibriria korisniko suelje te se upoznaje i istrauje funkcije alatnih traka. Ovladavanje osnovnim dijelovima korisnikog suelja uenik e utvrditi samostalnim zadatkom za rad u paru. Zadatkom se, uenicima podijeljenima u grupe (parove), definiraju razliiti alati za analizu audiograma koje odabirom adekvatne ikone alata mogu lako i brzo iitati na alatnoj traci Toolbar. Ueniku se definiraju i razliite aktivnosti koritenja osnovnih dijelova korisnikog suelja. Nakon to svaka grupa (par) dovri zadanu vjebu, rezultate svog istraivanja prezentira pred nastavnkom i ostalim uenicima. Naposljetku, sprema novi predloak audiometrije u radni dokument (Recent Project) u radni direktorij raunala pod nazivom ''Drugi projekt''.

  • Zvuk i biofizika sluanja

    24

    BILJEKE

  • Zvuk i biofizika sluanja

    25

    3. Spektralna analiza zvuka

    TIP SATA: istraivaka vjeba

    OPIS NASTAVNE JEDINICE:Zvuk je opisan promjenom amplitude tlaka zraka u vremenu. Izvor zvuka je periodikog porijekla: valovi zvuka se u vremenu odvijaju harmonijski, kao sinusoidalne funkcije. Jedan od najvanijih teorema u obradi signala, onaj od Fouriera, kae da se svaki sloeni signal moe rastaviti u niz osnovnih tonova karakteriziranih amplitudom i frekvencijom, slino staklenoj prizmi koja rastavlja bijelo svjetlo u niz duginih boja. Slika 1. prikazuje kako se sloeni signal, u ovom sluaju, signal pravokutnog oblika oznaenog crnom punom linijom (ys) moe dosta dobro opisati sa zbrojem samo tri tona (zelena, plava i crvena linija) koje, kada ih zajedno zbrojimo, daju novi signal oznaenog crtkanom linijom (y'). Naravno, ako elimo jo veu slinost izmeu originalnog i konstruiranog signala, moramo dodavati jo tonove, odnosno sinusoidalne funkcije odgovarajuih amplituda i frekvencija.

    Slika 1. Fourierova analiza

    Spektralna analiza je postupak razlaganja zvunih valova u osnovne komponente, tj. tonove. Drugim rijeima, taj postupak nam omoguava da vidimo koje su sve komponente prisutne u zvuku, jer je to nemogue iitati iz zvunog vala. Npr., gledajui crnu krivulju na Slici 2. nije lako odrediti koji su osnovni tonovi zastupljeni u tom zvuku. Ali, spektralna analiza koja se temelji na Fourieorovom teoremu primijenjena na na primjer sloenog zvuka e dati sliku poput Slike 3.

  • Zvuk i biofizika sluanja

    26

    Slika 2. Sloeni zvuni val

    Slika 3. Spektar

    Spektar daje tri harmonijske (sinusoidalne) komponente: ton na 100 Hz s amplitudom od 30 dB, ton na 200 Hz s amplitudom od 10 dB, i ton na 300 Hz s amplitudom od 20 dB. Ti osnovni tonovi su ucrtani kao zasebne komponente na Slici 2. i ako ih se zbroji daju konani sloeni signal (crna linija).

  • Zvuk i biofizika sluanja

    27

    ZADACI ZA VJEBU:

    1) Generirati sloeniji oblik zvuka od bar 3 osnovnih komponenti pomou raunalnog programa MultiTone generator. Neka jedna komponenta ima zavijajui (sweep) karakter, tj. da ima rastuu ili padajuu frekvenciju u vremenu. 2) Prikazati spektar sloenog zvuka dobivenog u 1) pomou raunalnog programa Spectro gram 16.3) Opisati dobiveni spektar.

    OPIS NASTAVNE JEDINICE:Vjeba se odvija u dva dijela. U prvom dijelu se generira sloen zvuk, a drugom se vri spektralna analiza tog zvuka.

    1) Generiranje zvuka. U programu MultiTone Generator (MTG), definirati barem tri komponente zvuka na nain da se definiraju karakteristike prvog oscilatora, pa se doda novi oscilator sa svojim karakteristikama, te na kraju se doda trei oscilator (postupak se moe ponoviti do 25 oscilatora). MTG posjeduje kartice Add oscilator, Remove oscilator. U kartici Oscilator 1 se izabere Independent Frequency, te se upisuje poetna i zavrna frekvencija. Ako se radi o istom tonu, oba broja su ista, a ako se radi o zavijajuem tonu, onda se pod Initial frequency upisuje poetna frekvencija, a pod Final frequency upisuje se zavrna frekvencija. Za duljinu signala se upisuje 3 sekunde pod oznakom Period. Za oblik valne funkcije Wave Function odabere se Sine. Za drugu komponentu se odabere kartica Oscilator 2 u kojemu se upisuju eljene karakteristike te komponente, a za treu podaci se upisuju u karticu Oscilator 3. Zvuk koji je generiran linearnim sumiranjem svih oscilatora se moe posluati s tipkom ON. Sljedei korak je snimanje generiranog zvuka u posebnu zvunu datoteku. Pod File odabere se Save as Wave File u kojemu se imenuje i snimi zvuna datoteka koja ima ekstenziju .wav.

  • Zvuk i biofizika sluanja

    28

    Slika 4. Parametri prve komponente Oscilator 1. Period oznaava vrijeme trajanja zvuka, a Wave Function oblik signala (Sine oznaava harmonijsku/sinusoidalnu funkciju). Amplitude oznaava zvuni intenzitet komponente. Program posjeduje i ostale parametre koji se mogu mijenjati po elji.

    2) Spektralna analiza zvuka. Koristi se program Spectrogram 16. Nakon pokretanja programa, odabere se pod Function opcija Scan File F2. Upisuje se naziv datoteke koju smo snimili pod 1). Nakon toga se pod oznaku Display odabere opcija Scope 1, te Log pod Freq Scale (Slika 5). Pomou ovog programa spektar se moe vidjeti kroz dvodimenzionalni prikaz u vremenu (Scope) pri emu je na osi x navedena frekvencija, a na osi y amplituda pojedinih frekvencijskih komponenti ili kroz trodimenzionalni prikaz, tzv. spektrogram gdje se na osi x odvija vrijeme, na osi y frekvencija, a boja oznaava amplitudu frekvencije, od crne kao minimalne amplitude do bijele kao maksimalne amplitude.

  • Zvuk i biofizika sluanja

    29

    Slika 5. Mogue opcije za funkciju Scan File. Za ovu vjebu najvanije su Display, te Freq Scale.

    Slika 6. Primjer akustikog spektra

  • Zvuk i biofizika sluanja

    30

    Slika 7. Primjer akustikog spektrograma. Uoavaju se tri komponente od koja jedna ima zavijajui karakter, tj. frekvencija joj raste od okvirno 200 Hz i zavrava na 2000 Hz.

    OBLICI RADA:> frontalni rad> rad u parovima

    NASTAVNA SREDSTVA I POMAGALA: > osobno raunalo sa zvunom karticom (bilo integriranom, bilo zasebnom);> programi MultiTone Generator (od Esser Audio) i Spectrogram 16 (od VisualizatonSoftware)> Slualice ili zvunik;> Mikrofon

    KORACI:> preuzeti programe MultiTone Generator (MTG), te Spectrogram 16, te ih instalirati na raunalo;> upoznati se sa svojstvima i mogunostima oba programa;> istraiti naine generiranja zvukova u programu MTG;> istraiti naine prikazivanja spektra i spektrograma u programu Spectrogram 16;

  • Zvuk i biofizika sluanja

    31

    OPIS AKTIVNOSTI UENIKA:Uenike su podijeljeni u grupe (parove), uz obavezno koritenje osobnog raunala. Prema uiteljevoj uputi sa slubene web stranice MultiTone Generator (od Esser Audio) i Spectrogram 16 (od VisualizatonSoftware) programskih paketa uenik instalira MultiTone Generator i Spectrogram 16 softver prema unaprijed definiranim koracima. Metodom razgovora uenik ponavlja osnovne obiljeja i karakteristike zvunih informacijskih sustava te razliku izmeu MultiTone Generator (od Esser Audio) i Spectrogram 16 (od VisualizatonSoftware). Uenik biljei osnovne funkcije MultiTone Generator i Spectrogram 16 programa te stavlja u odnos osnovne naine prikaza i analize podataka. Razgovorom uenik stavlja u odnos i povezuje nain organizacije struktura zvunih podataka i njihove vizualizacije u MultiTone Generator i Spectrogram 16. Uenik kalibriria korisniko suelje te se upoznaje i istrauje funkcije alatnih traka. Ovladavanje osnovnim dijelovima korisnikog suelja uenik e utvrditi samostalnim zadatkom za rad u paru. Zadatkom se, uenicima podijeljenima u grupe (parove), definiraju razliiti alati za spektralnu analizu zvuka koje odabirom adekvatne ikone alata mogu lako i brzo iitati na alatnoj traci Toolbar. Ueniku se definiraju i razliite aktivnosti koritenja osnovnih dijelova korisnikog suelja. Nakon to svaka grupa (par) dovri zadanu vjebu, rezultate svog istraivanja prezentira pred nastavnkom i ostalim uenicima. Naposljetku, sprema novi predloak spektralne analize zvuka u radni dokument (Recent Project) u radni direktorij raunala pod nazivom ''Trei projekt''

    BILJEKE

  • Zvuk i biofizika sluanja

    32

    4. Spektralna analiza govora

    TIP SATA: istraivaka vjeba

    OPIS NASTAVNE JEDINICE:Govor predstavlja posebnu kategoriju zvuka zbog toga to ga u prirodi moe proizvesti iskljuivo ovjek putem svojih artikulacijskih organa. Osim toga, govor sadri sloenu akustiku informaciju s puno frekvencijskih komponenti koji se mijenjaju (moduliraju) u vremenu. Dakle, radi se o vrlo kompleksnom akustikom objektu. Govor se akustiki moe opisati putem osnovnog tona (fundamentalne frekvencije F0), te bojom glasa. Fundamentalna frekvencija je odreena brzinom titraja glasnica, koja je uobiajeno nia kod mukih govornika, a boja glasa volumenom rezonantne upljine vokalnog trakta koja je tipino manja kod enskih govornika, a s time i boja glasa via. Kada se gleda spektar govora, uoavaju se posebni frekvencijski pojasevi s najvie zastupljenih energija, tzv. formanata (Slika 1).

    Slika 1. Primjeri spektrograma za 4 razliita vokala (/o/, /a/, /i/ , /e/). Razmaci izmeu harmonijskih komponenti (obojanih u crven-ute pojaseve) odreuju fundamentalnu frekvenciju govornika. Razliiti samoglasnici (vokali) imaju razliito zastupljene frekvencijske pojaseve, npr. glas o ima vie energije pri niim frekvencijama, dok npr. glas i ima vie energije na viim frekvencijama.

    ZADACI ZA VJEBU:1. Izgovoriti i snimiti glasove razliitih samoglasnika2. Analizirati i opisati spektar svakog samoglasnika.3. Izgovoriti i snimiti cijelu reenicu4. Pokuati odrediti segmente reenice u spektru

  • Zvuk i biofizika sluanja

    33

    OPIS NASTAVNE JEDINICE:

    Vjeba se odvija u dva dijela. U prvom je potrebno, putem programa za snimanje govora (kao npr. Voice Recorder, standardni program kod Windowsa) snimiti razliite vokale. U drugom dijelu je potrebno uitati snimljeni glas u program Spectrogram 16 kojeg smo upoznali i koristili u vjebi za spektralnu analizu zvuka. U ovoj vjebi je potrebno analizirati spektralni sastav svakog vokala. Isti zadatak se moe ponoviti i za cijelu reenicu, pri emu se u spektralnoj analizi pokuava uoiti jedinstvene karakteristike svakog glasa. Meutim, to e biti prilino teko jer se vizualnom analizom teko uoavaju suptilne razlike meu glasovima, posebno meu suglasnicima kao npr. izmeu /p/ i /t/. Osim toga, kod govora je prisutna pojava koartikulacije koja modulira akustika svojstva pojedinog glasa ovisno o karakteristikama glasova koji prethode, te koji slijede promatrani glas.

    OBLICI RADA:> frontalni rad> rad u parovima

    NASTAVNA SREDSTVA I POMAGALA: > osobno raunalo> MultiTone Generator (od Esser Audio) i Spectrogram 16 (od VisualizatonSoftware)> Slualice ili zvunik;> Mikrofon

    KORACI:> Demonstrirati preuzimanje programe MultiTone Generator (MTG), te Spectrogram 16, te instaliranje na raunalo;> Praktino demonstrirati osnovna svojstva i mogunosti oba programa;> Snimiti i generirati govor u programu MTG;> Prikazati spektre i spektrograme govora u programu Spectrogram 16;

  • Zvuk i biofizika sluanja

    34

    OPIS AKTIVNOSTI UENIKA:

    Uenike su podijeljeni u grupe (parove), uz obavezno koritenje osobnog raunala. Prema uiteljevoj uputi sa slubene web stranice MultiTone Generator (od Esser Audio) i Spectrogram 16 (od VisualizatonSoftware) programskih paketa uenik instalira MultiTone Generator i Spectrogram 16 softver prema unaprijed definiranim koracima. Metodom razgovora uenik ponavlja osnovne obiljeja i karakteristike zvunih informacijskih sustava te razliku izmeu MultiTone Generator (od Esser Audio) i Spectrogram 16 (od VisualizatonSoftware). Uenik biljei osnovne funkcije MultiTone Generator i Spectrogram 16 programa te stavlja u odnos osnovne naine prikaza i analize podataka spektralne analize govora. Razgovorom uenik stavlja u odnos i povezuje nain organizacije struktura zvunih podataka i njihove vizualizacije u MultiTone Generator i Spectrogram 16. Uenik kalibriria korisniko suelje te se upoznaje i istrauje funkcije alatnih traka. Ovladavanje osnovnim dijelovima korisnikog suelja uenik e utvrditi samostalnim zadatkom za rad u paru. Zadatkom se, uenicima podijeljenima u grupe (parove), definiraju razliiti alati za spektralnu analizu govora koje odabirom adekvatne ikone alata mogu lako i brzo iitati na alatnoj traci Toolbar. Ueniku se definiraju i razliite aktivnosti koritenja osnovnih dijelova korisnikog suelja. Nakon to svaka grupa (par) dovri zadanu vjebu, rezultate svog istraivanja prezentira pred nastavnkom i ostalim uenicima. Naposljetku, sprema novi predloak spektralne analize zvuka u radni dokument (Recent Project) u radni direktorij raunala pod nazivom ''etvrti projekt''.

    BILJEKE

  • Zvuk i biofizika sluanja

    35

    BILJEKE

  • Zvuk i biofizika sluanja

    36

    Literatura

    Engleski jezik

    William Yost: Fundamentals of Hearing Science Dale Purves et al: The Auditory System. Chapter 13 in Neuroscience, 5th edition Brian C. J. Moore: An introduction to the psychology of hearing Jan Schnupp, Israel Nelken & Andrew King: Auditory Neuroscience - Making Sense of Sound James O. Pickles: An introduction to the physiology of hearing Daniel J. DiLorenzo and Joseph D. Bronzino: Neuroengineering

    Hrvatski jezik

    Mladen Heever: Osnove zioloke i govorne akustike. Skripta Edukacijsko-rehabilitacijskog fakulteta Sveuilita u Zagrebu Mladen Heever: Govorna akustika. Skripta Edukacijsko-rehabilitacijskog fakulteta Sveuilita u Zagrebu eljko Bumber, Vladimir Kati, Marija Niki-Ivani, Boris Pegan, Vlado Petric, Nikola prem: Otorinolaringologija