Pendengaran Binaural dan Lokalisasi Suara

Mendengar dengan dua telinga memungkinkan pendengar untuk melokalisasi suara di ruang angkasa dan memisahkan pembicara target dari suara-suara yang bersaing. Pendengaran binaural memanfaatkan perbedaan kecil antara sinyal pada kedua telinga, terutama dalam waktu kedatangan dan tingkat, bersama dengan pembentukan spektral yang diberikan oleh kepala dan telinga luar. Topik ini mencakup isyarat arah suara, mekanisme yang membandingkan kedua telinga, dan manfaat pendengaran binaural untuk mendengar dalam kebisingan.

Definition

Pendengaran binaural adalah penggunaan kedua telinga secara bersamaan untuk memproses suara, dan lokalisasi suara adalah penentuan arah dan jarak sumber suara oleh pendengar dari isyarat akustik, terutama perbedaan antara sinyal yang mencapai setiap telinga.

Scope

Topik ini mencakup perbedaan waktu dan tingkat interaural, isyarat spektral (pinna) untuk elevasi dan resolusi depan-belakang, ketajaman lokalisasi, pemrosesan binaural yang menggabungkan kedua telinga, dan keuntungan pendengaran binaural untuk memahami ucapan dalam kebisingan. Ini adalah materi referensi dan edukasi tentang pendengaran spasial, bukan panduan klinis.

Core questions

• Isyarat akustik apa yang memberi tahu pendengar dari mana suara berasal?
• Bagaimana sistem pendengaran membandingkan waktu dan tingkat pada kedua telinga?
• Apa yang menyelesaikan ambiguitas seperti depan versus belakang atau elevasi?
• Bagaimana mendengarkan dengan dua telinga membantu di lingkungan bising?

Key concepts

• Perbedaan waktu interaural
• Perbedaan tingkat interaural
• Teori dupleks
• Fungsi transfer terkait kepala dan isyarat pinna
• Sudut terdengar minimum
• Kerucut kebingungan dan ambiguitas depan-belakang
• Peredam binaural dan pelepasan spasial dari masking
• Masalah pesta koktail

Key theories

Teori dupleks lokalisasi

Lokalisasi horizontal bertumpu pada dua isyarat komplementer: perbedaan waktu interaural mendominasi pada frekuensi rendah, di mana kepala sedikit menghasilkan bayangan akustik, dan perbedaan tingkat interaural mendominasi pada frekuensi tinggi, di mana kepala membayangi telinga yang jauh.

Model deteksi kebetulan (tempat) waktu interaural

Jeffress mengusulkan bahwa perbedaan waktu interaural dikodekan oleh neuron yang bertindak sebagai detektor kebetulan di sepanjang garis tunda, sehingga tempat respons neural maksimal mewakili penundaan interaural tertentu dan karenanya suatu arah.

Mechanisms

Suara yang berasal dari satu sisi mencapai telinga yang lebih dekat sedikit lebih awal dan, pada frekuensi tinggi, lebih intens, menghasilkan perbedaan waktu dan tingkat interaural yang dibandingkan oleh batang otak; oliva superior medial sensitif terhadap waktu interaural dan oliva superior lateral terhadap tingkat interaural. Lipatan pinna menyaring suara dengan cara yang bergantung pada arah, menambahkan isyarat spektral yang menyelesaikan elevasi dan ambiguitas depan-belakang yang tidak terpecahkan oleh isyarat interaural saja. Dengan membandingkan kedua telinga, sistem pendengaran juga meningkatkan deteksi dan inteligibilitas target dalam kebisingan, suatu manfaat yang dikenal sebagai pelepasan spasial dari masking.

Clinical relevance

Gangguan pendengaran asimetris atau satu sisi menurunkan isyarat interaural yang diperlukan untuk lokalisasi dan untuk memisahkan ucapan dari kebisingan, yang merupakan salah satu alasan pendengar dengan gangguan tersebut melaporkan kesulitan di lingkungan bising meskipun satu telinga mendengar dengan baik. Mengembalikan masukan yang seimbang ke kedua telinga adalah tujuan dari banyak pendekatan rehabilitasi. Materi ini menjelaskan fungsi binaural dan bukan merupakan dasar untuk diagnosis individu atau rekomendasi perangkat.

Evidence & guidelines

Ketajaman lokalisasi dikuantifikasi oleh Mills (1958) melalui sudut terdengar minimum, dan dasar saraf dari waktu interaural dibingkai oleh Jeffress (1948). Peran pendengaran binaural dalam memisahkan ucapan dari suara yang bersaing disorot oleh Cherry (1953) dalam penjelasannya tentang masalah pesta koktail, dan bidang ini disintesis dalam Blauert (1997).

History

Teori dupleks Lord Rayleigh pada pergantian abad kedua puluh mengusulkan bahwa perbedaan waktu dan tingkat melayani rentang frekuensi yang berbeda. Model deteksi kebetulan Jeffress tahun 1948 memberikan penjelasan yang berpengaruh tentang bagaimana perbedaan waktu interaural dapat dikodekan secara neural, dan pengukuran Mills tahun 1958 menetapkan presisi lokalisasi manusia. Karya Cherry tentang perhatian selektif memperkenalkan masalah pesta koktail, dan penelitian selanjutnya merinci fungsi transfer terkait kepala dan unmasking binaural.

Debates

Apakah waktu interaural dikodekan oleh peta tempat gaya Jeffress pada manusia?

Model deteksi kebetulan cocok untuk beberapa spesies, tetapi bukti pada mamalia menunjukkan perbedaan waktu interaural mungkin dikodekan sebagian oleh perbedaan laju antara belahan otak daripada peta tempat yang halus, dan mekanisme manusia masih diperdebatkan.

Key figures

• Lloyd Jeffress
• A. W. Mills
• Colin Cherry
• Jens Blauert
• John William Strutt (Lord Rayleigh)

Seminal works

• jeffress-1948
• mills-1958
• cherry-1953

Frequently asked questions

Apa itu perbedaan waktu dan tingkat interaural?

Ini adalah perbedaan antara sinyal pada kedua telinga. Perbedaan waktu interaural adalah perbedaan kecil dalam waktu kedatangan untuk suara yang berasal dari satu sisi, dan perbedaan tingkat interaural adalah perbedaan intensitas yang disebabkan oleh kepala yang membayangi telinga yang jauh. Bersama-sama, keduanya merupakan isyarat lokalisasi horizontal utama.

Mengapa mendengar dalam kebisingan lebih sulit dengan satu telinga daripada dua?

Dua telinga memungkinkan sistem pendengaran membandingkan sinyal dan memanfaatkan pemisahan spasial antara target dan latar belakang, suatu keuntungan yang disebut pelepasan spasial dari masking. Dengan hanya satu telinga yang dapat digunakan, isyarat binaural ini hilang, sehingga lebih sulit untuk memisahkan ucapan dari suara yang bersaing.