Thí nghiệm: đặt một người trong phòng yên tĩnh. Tăng mức to của âm 1kHz lên cho đến ngay khi có thể nghe được rõ ràng. Lặp lại thí nghiệm với các tần số khác nhau, ta vẽ được đồ thị sau:
Hình 2.3: Thí nghiệm đo ngưỡng nghe của tai người
“Ngưỡng nghe”: là mức mà dưới nó 1 âm thanh không thể nghe được. Nó thay đổi theo tần số âm thanh, và dĩ nhiên giữa mỗi người khác nhau. Hầu hết mọi người đều nhạy cảm ở mức 2 đến 5 kHz. Một người có nghe được âm thanh hay không tùy thuộc vào tần số của âm và độ to của âm đó ở trên hay dưới ngưỡng nghe tại tần số đó. Tai nhạy cảm ở mức 2 đến 5 kHz
Ngưỡng nghe cũng có tính thích nghi, thay đổi cố định bởi âm thanh mà ta nghe được. Ví dụ, một cuộc nói chuyện bình thường trong một phòng thì có thể nghe được rõ ràng ở điều kiện bình thường. Tuy nhiên, cũng cuộc trò chuyện đó nằm trong vùng lân cận của những tiếng ồn lớn, như là tiếng ồn do một chiếc máy khoan bên cạnh tai, là hoàn toàn không thể nghe được do lúc này ngưỡng nghe đã bị sai lệch. Khi máy khoan tắt thì ngưỡng nghe trở lại bình thường. Âm thanh mà ta không thể nghe được do sự thích nghi động của ngưỡng nghe gọi là bị “che” (masked).
Hiệu ứng che (masking): là âm lớn át âm bé, âm mạnh át âm yếu.
Hình 2.4: Minh họa cho hiệu ứng che
Âm bị che Âm mạnh 100 dB 80 60 40 20 0 20 50 100 Hz 500 1 2 5 kHz 20 100 phon 80 60 40 20 3
Khi nghe hai âm thanh mạnh yếu khác nhau với tần số khác nhau xảy ra cùng lúc, âm mạnh hơn có thể “che khuất” khiến tai không nghe được âm yếu hơn. Hiệu ứng này gọi là mặt nạ tần số (frequency masking).
Hình 2.5: Minh họa hiệu ứng che khuất tần số - mặt nạ tần số
Hiệu ứng mặt nạ thời gian: Tương tự như vậy, nếu âm yếu hơn được phát ra ngay trước hoặc ngay sau âm mạnh hơn thì cũng bị “che khuất”. Hiệu ứng này gọi là mặt nạ thời gian (temporal masking)
Hình 2.6: Minh họa hiệu ứng che khuất âm yếu - mặt nạ thời gian
Hình 2.7: Kết hợp hiệu ứng mặt nạ tần số với mặt nạ thời gian
Mức áp suất âm
Che sau Che trước
Thời gian che
100-200ms 10-30 Ngưỡng nghe bị dịch chuyển Ngưỡng nghe bị chuyển dịch Tín hiệu che Tín hiệu không
bị che Tín hiệu bị che Ngưỡng nghe f
Phương pháp nén: nghiên cứu thử nghiệm cho thấy: độ nhạy của tai khác nhau đối với các thành phần tần số khác nhau, nên có thể lợi dụng điều này để lượng tử hóa tín hiệu audio với số bit khác nhau cho mỗi băng con, dẫn đến số bit trung bình giảm xuống (hình 2.8)
Hình 2.8: Phân chia dải tần nghe được thành các băng con và lượng tử hóa các mẫu trong từng băng với số bit khác nhau.