Localização

Audição binaural e monaural

A audição baseia-se num órgão par pelo que distinguimos a audição dum só ouvido, que designamos monaural, da audição binaural, que utiliza os dois ouvidos.

Função binaural

Na audição binaural, designa-se escuta diótica quando a estimulação é igual ou a sensação é idêntica nos dois ouvidos e escuta dicótica quando a estimulação sobre cada ouvido é distinta ou a sensação percebida por cada ouvido é diferente.
No meio ambiente, só existe escuta dicótica e é ela que permite a realização da audição binaural. Se os dois ouvidos recebessem a mesma informação, não seriamos capazes de seguir conversas em ambientes ruidosos, de localizar as fontes sonoras e de definir o ambiente sonoro que nos rodeia.

Localização das fontes sonoras

A localização realiza-se essencialmente utilizando as fontes primárias cuja intensidade supera o ambiente sonoro envolvente. Torna-se muito mais difícil (confusa) quando várias fontes se sobrepôem e quando a reflexão faz surgir fontes secundárias.

De forma geral, a audição humana utiliza vários indicadores para localizar uma fonte sonora no espaço: no plano horizontal utiliza as diferenças de sinal que chegam de ambos os ouvidos (indicadores binaurais). No plano vertical, os indicadores principais utilizados são indicadores monaurais, que resultam da modificação do som pelo tronco, pela cabeça e pelo ouvido externo do ouvinte.

Localização no plano horizontal

Diferença de tempo interaural (ITD)

A diferença de tempo de chegada duma onda sonora a cada ouvido é um indicador importante para estimar a posição duma fonte no plano horizontal.

Um sinal sonoro emitido duma fonte S localizada, no plano horizontal, por um ângulo a e uma distância r do centro da cabeça dum indivíduo, terá um caminho diferente a percorrer para chegar ao ouvido direito (R) e ao ouvido esquerdo (L): no caso apresentado, a distância SL é maior que a SR, pelo que o som chegará mais depressa ao ouvido direito. a chegada diferenciada ad onda sonora a cada ouvido designa-se diferença de tempo interaural (ITD). Quando a fonte sonora se localiza nos azimutes 0° ou 180°, o ITD será zero. Pelo contrário, quando a fonte se localiza nos azimutes +- 90°, o ITD será máximo, ou seja 0,7ms (devido ao tamanho médio duma cabeça humana).

(Dos estudos de John Garas)

O ITD é um indicador fundamental para localizar uma fonte emissora de ondas em que a frequência seja inferior a 1500Hz. A cima dos 1500Hz, o ITD torna-se ambiguo. No entanto, no caso dos sons complexos, será percebido o ITD do conjunto (envelope) das altas frequências (modulação lenta) (diferença interaural do envelope: IED).

Diferença de intensidade interaural (IID)

A cabeça tende a opor-se à passagem das ondas sonoras; trata-se duma caracteristica conhacida como efeito de sombra da cabeça. Assim, surge uma diferença interaural de intensidade (IID), que traduz a diferença de intensidade da onda que chega a cada ouvido. No entanto, este indicador depende fortemente da frequência do som incidente. Quando è inferior a 1500Hz, o IID é quase inexistente. No entanto, para frequências superiores a 1500Hz, o IID torna-se efetivo.
 
Assim, a combinação do IID e do ITD permite uma localização relativamente precisa no plano horizontal. No entanto, existe uma zona de confusão que corresponde aos azimutes 0° e 180° para os quais o IID e o ITD são quase idênticos. esta zona, à frente e atrás, é frequentemente chama Zona de confusão.

Localização no plano vertical

A capacidade de localização no plano vertical é frequentemente atribuida à análise da composição espetral do sinal proveniente de cada ouvido. Com efeito, as ondas incidentes reflétidas por estruturas, como os ombros ou os pavilhões auriculares, interferem com as ondas que entram nos canais auditivos externos. Estas interferências produzem modificações espetrais, reforços (picos espetrais) ou degradações (buracos espetrais) em determinadas bandas frequenciais, que permitem a localização duma fonte sonora no plano vertical.

O homem memoriza ao longo da sua vida uma grande variedade de funções de transferência correspondentes às diferentes direções das fontes sonoras. Os filtrados memorizados servem para ponderar o espetro da fonte e permitem, principalmente, eliminar a ambiguidade de localização da fonte entre as regiões dianteira e traseira e em cima e em baixo.

Este esquema (dos estudos de John Garas) mostra a modificação espetral da onda original em função do azimute da fonte sonora (de cima até baixo: -10°, 0°, 10°). Observa-se que o buraco espetral se desloca para a direita.

A capacidade de localização duma fonte sonora no plano vertical é mais imprecisa que no plano horizontal.

Avaliação de distância

As variações do nível de intensidade e a relação entre a energia do campo direto e do campo reverberante são os principais indicadores permitem aperceber-mo-nos da distância duma fonte sonora.

Variação do nível de intensidade

Quando uma fonte se encontra em movimentoa intensidade do som varia. Se ela se aproxima, a intensidade aumenta, pelo contrário, diminui à medida que se afasta. Este indicador só pode ser usado num ambiente não reverberante (campo livre, camara anecoica). Num ambiente reverberante, a distribuição das ondas e consequentemente os seus níveis de intensidade, está dependente das características de reverbereção do compartimento em que se encontra o observador.

 Relação entre o campo direto e o campo de reverberação

A uma distância próxima da fonte, o campo direto predomina. Pelo contrário, quanto mais nos afastamos mais predomina o campo reverberante, cuja origem é a reflexão das ondas diretas nas paredes. Desta forma, a evolução da relação entre o campo direto e o reverberante permite identificar um deslocamento num espaço fechado.

Resolução das situações confusas

O ser humano realiza instintivamente pequenos movimentos da cabeça que lhe permitem criar novos indicadores binaurais e monaurais, e assim, identificar com melhor precisão a fonte sonora. Isto permite principalmente eliminar certas ambiguidades de localização, especialmente na zona da confusão (azimute 0 e 180°).