Basics and applications of psychoacoustics

23
Proceedings of Meetings on Acoustics Volume 19, 2013 http://acousticalsociety.org/ ICA 2013 Montreal Montreal, Canada 2 - 7 June 2013 Interdisciplinary Session 2aID: Plenary Lecture: Basics and Applications of Psychoacoustics 2aID1. Basics and applications of psychoacoustics Hugo Fastl* *Corresponding author's address: TU München, AG Technische Akustik, MMK, Arcisstr.21, München, 80333, Bavaria, Germany, [email protected] The field of psychoacoustics studies relations between acoustic stimuli, defined in the physical domain, and the hearing sensations elicited by these stimuli. The lecture will address questions of stimulus generation and presentation. Both traditional methods and more recent methods like wave field synthesis will be touched. Concerning hearing sensations, basic magnitudes as for example absolute thresholds or loudness, but also advanced topics like pitch strength will be covered. Applications of psychoacoustics will include rather different fields such as music, noise evaluation or audiology, and address also cognitive effects as well as audio-visual interactions. Published by the Acoustical Society of America through the American Institute of Physics H. Fastl © 2013 Acoustical Society of America [DOI: 10.1121/1.4800482] Received 9 Jan 2013; published 2 Jun 2013 Proceedings of Meetings on Acoustics, Vol. 19, 032002 (2013) Page 1

Transcript of Basics and applications of psychoacoustics

Page 1: Basics and applications of psychoacoustics

Proceedings of Meetings on Acoustics

Volume 19, 2013 http://acousticalsociety.org/

ICA 2013 Montreal

Montreal, Canada

2 - 7 June 2013

InterdisciplinarySession 2aID: Plenary Lecture: Basics and Applications of Psychoacoustics

2aID1. Basics and applications of psychoacousticsHugo Fastl*

*Corresponding author's address: TU München, AG Technische Akustik, MMK, Arcisstr.21, München, 80333, Bavaria, Germany,[email protected] The field of psychoacoustics studies relations between acoustic stimuli, defined in the physical domain, and the hearing sensations elicited bythese stimuli. The lecture will address questions of stimulus generation and presentation. Both traditional methods and more recent methods likewave field synthesis will be touched. Concerning hearing sensations, basic magnitudes as for example absolute thresholds or loudness, but alsoadvanced topics like pitch strength will be covered. Applications of psychoacoustics will include rather different fields such as music, noiseevaluation or audiology, and address also cognitive effects as well as audio-visual interactions.

Published by the Acoustical Society of America through the American Institute of Physics

H. Fastl

© 2013 Acoustical Society of America [DOI: 10.1121/1.4800482]Received 9 Jan 2013; published 2 Jun 2013Proceedings of Meetings on Acoustics, Vol. 19, 032002 (2013) Page 1

Page 2: Basics and applications of psychoacoustics

��������������� �������

������������ ��������������������������������������������������������������������� ���������������������������������������������������������������������������� ������������������

��������������������� ������������������������������������������������������ ����������������������������������������������������������������������������������������

��������� ��!���� � ��������� ��������� ���������� ��� �� ����� ������ ���� ����� ���������� ����� �������� ���������������� ������������ ��������������������������������������������������������������������"� ����������������������������������������������������������������������������������������������� �������������������� ����������������������������������������������� �����������������������������������#��������������$������������������������� ����������� ��������� � ������ ������� %�����&�����������'�������()*��+�����������,���������(-.��/������ �((.�� ��������� �((*�� 0�������� �((*�� 0���1��� ���� �������� 2334�� ,���� ���� +������� 233.�� 5�����23�26��

������� ����� �����

������������� !"��#�$�"��!�����$�� �� %� &�"��

������������ ���

������ �� ��� � �������� ������� ��� �� ������������ �7���������� ��!���� � ���� ���������� ������58�98/�� ,���':8��������������������44����0;�����������!���� ������-������������������������������������������������������������������������������'����%�'6��������,���������������������������������'������������ ���������<������������������������������� ��!����������� ����(2��0;���������������������� �24����� ��������������� ���'='�8����� ����� ���� ������ ������� ��4�5���:��� >�� ���� ������ ������ ��������� ������ ���������� ������� %����� /������ ���������������(.?��@������(*?���������������(*.��&����(()��/������������(**��"�����������&��������((.���������"���������233*6�����������������������5")����88���7����� ����������������)2�����:�����������������������������������������������������������������������A�����-����������������(-��/�� ������������������������������������� ������������������������������������������24�����������������44��/�� ��������������������������� ����������

H. Fastl

Proceedings of Meetings on Acoustics, Vol. 19, 032002 (2013) Page 2

Page 3: Basics and applications of psychoacoustics

���������������������0�������������� ������������ �������������7����������������������#����$��23��/�� ������������%����������23��������������6���������������

������������ ���

A�������������� ��������� ����������� ��������� ����� ������������ �7����������� ��� %���������6��������������������������������������������������������� ������������������������������0����������������������������������������������������������������������������������������������������������������8������7���������������2����������������������������������������������������������������!���� ���������������� ������� �������������7�������������������������������������������������������������

������'��,������������������������������������������!���� ����������� �������������7����������������������������������������������������������%�����'�����������233.6��

���������������� ������������2���������������������������������%������6������7��������������!���;����������������������������������� ���������������������������������������������0�������������������������������������������������!���;�������������������������������!���� ����������������������������������������������������������������������������!��������������.��0;����������������������������������� ������������������������������������������������������������������������������������ �������������������������>���������������������������������������������������������������������������������������������������������%���,����2334��B����������,������233.6��

��������������� ���

C��#������$��� �����������������������!���� �������������������������������� C������������� ��� ������������������������ ����� ���� ���� ���������� ����� ����� ��������� ���� �������� ���� ��������������� �� � ���� ��� � 3���D���������%0�����(?�6��>����������������������������������;����������������������������%�����/�������((.6������#������$��������������������������������������������������8������7������������)�������������!���� ����������

H. Fastl

Proceedings of Meetings on Acoustics, Vol. 19, 032002 (2013) Page 3

Page 4: Basics and applications of psychoacoustics

�� ������� ������ ����������� ��� ��������� � � �������� �������� %����� +������� ���� 5������ �(-)�� ,���� ����,���������(.*��,��������+��������(*)6��

������ (�� ,�������� ���������� �� ���� ������������ ����� ��� #������$� �� ������������ �7���������� ������������ � � ����������������%�����,��������+�������233.6��

&�����������!���� ���������������� ������������)��������������������������������������������������!������������� ���������������������������������������������������������������!���;���%+�����������5�������(-)��,��������+��������(*)6��A������������������������������������!���;������������������������������ ���������������������������������%�����0���������+��������(*.6��

������������������������������;����������������� �����������������������������;��������������������������������%0E�,6��8����������������������������������������������������������������%�� ����6������������������������������������������������������������� ���� ���������������������%5F����((2��0�������F������0�������23����=G��23��6�����������������������������������������������������!�� �������������������������������8������7������������4�������������!���� ���������������������!���� ����������������������������������%=G��23�26��

������)��,��!���� ���������������������!���� ���������������������������� ���� �����������������������������������������������������������%�����=G��23�26��

���������������� ������������4��������������������������������������������������������!��������������������2��0;��0������������������!��������������*��0;��������������������7�������23��/������������������������������������������������������������������!���� �������������������������������������������������������������������!���;��������������������������������������������������%���=G��23�26��

&������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ ���� � �������� %�����/���������(**��A������23346�� ������������������������B������/���������E��������9���%CE�6����#����������������$����������������������;����������� ������������?�%5��;��������233?��233-��������233.6��

H. Fastl

Proceedings of Meetings on Acoustics, Vol. 19, 032002 (2013) Page 4

Page 5: Basics and applications of psychoacoustics

������*��$=���������������$<�E������22������������������������������������������������������������������������������������������ ��������%�����5��;��������233?6��

���������������� ��������������������������-������������������#����������������$������ �����������������;�����������������;�����������0��������������������������������������������������������������������������������������������8������������������������������������������������������������������7����� ������������������������������������������������������)��

������+��E�������������������������������������;������%��6��������������%�����6�� �����#����������������$��������������������?�%�����5��;��������233-6��

��$!��#����$�� ���

C�����������������������������������������������������������������������������������������#������$�������#������$��������������������������������������������������������������� �������������������

H. Fastl

Proceedings of Meetings on Acoustics, Vol. 19, 032002 (2013) Page 5

Page 6: Basics and applications of psychoacoustics

����������������

,������.�������������������������������������������������������������������������������������%����������6����������������������������������/��������/������������������������%/E6��������������������������������������������!���� �%=G��������233*6��

������ ,�� 0������� ���������� �� ���������� ��� ���� ���������� �� ������ ���������� ��������� %����������6� %����� =G�� ��� ���233*6��

C���������������7�������������������������� ������������.��������������������������������������������������������� ���� �������� ��������������� ������ ������?��/��&��������������������� � ���� ����������� ����������#����������$���������������������������������������������������������������������������������7������������������������������������� ������������<�>���������������������������������������������������������������������������� �������������������������������:�������������������������������������������������!������������������������������� �� �������������������������������������

�� �����

"� �������������7�����������������������������������������������������%�����,�����������5�������())��&������������'�������()*��+��������(?*6���������������� ����������� ���������������������� ��������� ���������������������������;�������� ��"����������7����������'CH�4?-)�������((������8H&C�&)�4�����233.��,�����������������������������������������������0;�����������������������������������������������������������������������������������������!��������������������������� ��"�������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������%�����,����������233(��&������23�36��

8������7������������*������������������������������������������������� �������������7������������������������������������������ �'CH�4?-)�����������8H&C�&)�4�%&�������������������23��6��

H. Fastl

Proceedings of Meetings on Acoustics, Vol. 19, 032002 (2013) Page 6

Page 7: Basics and applications of psychoacoustics

������-��9������������������������������� ����� �������������7����������%� ����6������������������������������� �'CH�4?-)��%������6�����8H&C�&)�4�%����6�%�����&�������������������23��6��

E������������������������� ������������*������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������'CH�4?-)��%������6��������������������������������������������������������������8H&C�&)�4�%����6����������� ����������������������������C���������� ��������������������8H&C�&)�4����� �������� �?��/� �������������������������������������������������������������������� ������������������������������������%����,����������233(6������������������������������������

��� �������� ���� �������� �� ����� ��� ���� �������� ������� ���������� ����� ����� ��������� %����� +������� �(..��5����� ��� ��� �((.����������� ���� ,���� 2332��E������� ��� ��� 23�36� ���� �� ��������������B������ ��������� %'CH�4?-)�:8�6�����������������23�3��5������������������������������������������������������������ ��������������#������$������� �,�����������5������%�())6����+�������%�(?*���(..6��

8������7������������(��������������������������� �������������������%'956����������� ��������������,����%23326�

������.��,���������������� �������������������%'956����������� ��������������,����%23326��

H. Fastl

Proceedings of Meetings on Acoustics, Vol. 19, 032002 (2013) Page 7

Page 8: Basics and applications of psychoacoustics

������������������������������������(������� �����+�������� ���5�����������������������������������������������������������������������������������������������������������������8���������������������������������������� ������������������������������������������������������������������������������������������������%�����6��������� ��������� C�� ������ ��� ������� ���� ������ �������� ��� ��������� �������� �� � ���� ����� #�������� ��������������$�������������������������������������������������������������������������������%���/��������,���������233�6��

��������������������������3�������������������������������������������� �������������7����������� ��������� �������%�I6�%���0���1������� ��������23346������������������ ������ ��������������������

�������/������������������������������������� �������������7����������� �������� �������%�I��������6��������������������������� ������ �������������������%������6��9��<�H����������������������E����<�&��������������������������������������!��������%�����,��������+�������233.6��

���������������� �������������3������������������� �������������������%'956�����!����������� ������������������������� ����������������������������������������������������������������

������������

���������� ���������������������������������7������������������������0�����������������������������������������������������������������������������,����7������������������������������0;���������������������������������� ������������������������������%�����,�����(.�6�������������������������������������������������� �������������������0;��A������������������������������������������������2�?33� �����%�����" ��������������������B�����6��� ��������������������������������������������������������������� �����%�����E���������(..��J��������0���(.*��,��������&����(.(6��/ ��������������������������������K������������������������������������������������33D���������� ������������K�������������������������������������������?3����(3D���������������������������������������������������23�D�����������������0����������� ��������������������%������3�0;����������6��������� ������� �����������������������������*3D������������������������%���,��������+�������233.6��

,��������� ���������� ������������������������������������ �,�������� %233-6� ��� �����7��������� �����7�����������?33�0;�������������!���� ��

H. Fastl

Proceedings of Meetings on Acoustics, Vol. 19, 032002 (2013) Page 8

Page 9: Basics and applications of psychoacoustics

����������C������������������������������������������������7�����������?33�0;�������������!���� �%�����,��������233-6��

���������������������������������������������������,�������L������������������������������������������� ��������������,���������������������%,��������������(*?6����������������������?�/����%?33�0;6��*�?�/����%�333�0;6������������� ���������/�����������7�������K������������������������������������������K�����������������������������#������ ���������$� ���� #������ ����������$�� C�� ��������������� �� ���������� ���� ������ ��������������� ���������������������������?�/�����������������������������������������������$�����$������������������������������������?33�0;����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������7��������������������� ������������7��������C��������������������������������������������������������������������������,������������������������������������������������������������������������������ �,���������%233-6��

E�����������������������2��������������������������������� �������������7��������������������������������������������������������������������������� ���� ������� ��!���� �� ���� ������������� � �����������,��������%233-6��

������ �'�� E������� ������ ��������� �� ������� ����� ������ ��������� ��� 2?3� 0;� %������6�� ?33� 0;� %������� ��������6�� �� �0;�%�!�����6��2��0;�%������6������4��0;�%�����������������6���������������������������9��<�'���������� �������������7������������E����<��������������������������%�����,��������233-6��

�������������������������2�����������������������������������������������������������������������������������%���A������������,�����((�6��8���������������������������33�0;��������������������������������4��0;�������������������������������������������������������������������������������������������������� �������������������������������2?3�0;�������������,�������������� ������������������������������������������������������� ��������������������������������������������������!���� ��,������������������������������������7������������������������� �������������� ������������ ���� ������!������� ��������� ������ ������������ ������� %,��������233-6��&����� ������������������������ ����� �����,�������M�������������������������������������������� ������������������%�����,��������������"���;���233*6����������������������������������%�����5��������'������23�36��

H. Fastl

Proceedings of Meetings on Acoustics, Vol. 19, 032002 (2013) Page 9

Page 10: Basics and applications of psychoacoustics

�� ���� �� ����� ������������ �������

C������������������7���������������������������������� ���������������������������������������������� ����������������������������������������������������������������������

���� 0��1&1��&���#��$�"$!"2�)('��3�4���))/��3�

8������7��������������������������� �������������������������!����������������#�������$������������������������������������������� ���������������������������������4�����7������433�0;������������� ������������������������������ ���������� ��� �����44?�0;�� C�� ���������� �� ������� ��������������������� ������ ���B����� � %A����233�6���������������������������������������7�����4)2�0;��8������������������������������ ���������������������������������������������������������������������������������������� �����������������������������������������������443�0;��

C����������������������������������������������������� �������������7�������������������������������������������� ����'���������5������� �� ������ ������������������5����������������������������������A����&������ ������������������������ ���������������������������������������������������������������������������������������'����� �� �����,��������5�7�E������������������������

,��� ���� �7����������� ������������������� ��������������������������������������� ������������ �������� ��������������������������������������443�0;����4)2�0;������������ ������������������������������������������������������������������

� 5������>���������������������������������7��������������������7�����������������#��������$������������������ &�"� ���6�� � 10 ��!� !�����8� E����;�� ���� ,��������� A�����/��������/� &����������������� ������M8����� ������M8������� "������/�'���H����� N��&��/���� A�����B��������'� "������� ������'����� � ������'����� � � ,������������� A��8��5�;���� �����,�������,� &���������'�'��� 5�7�E����� 5�7�E�����

&�����������������������������������������������������������������������%,����23336���������������������������������������������������������%,����������233)6��E��������������������������)��

�������(�� "��������� ��������� �7������� ��� ������ �������� ������� ���������� ��� 4)2�0;� ���� 443�0;� ������� �� ����A����&������ ��������������/����������<�443�0;������������ �������<�4)2�0;��������%�����,��������+�������233.6��

H. Fastl

Proceedings of Meetings on Acoustics, Vol. 19, 032002 (2013) Page 10

Page 11: Basics and applications of psychoacoustics

���������������� �������������)�����������������������������������������������4)2�0;����443�0;��������������������8����������������������� � ����������������4)2�0;�������������������������������������������������������������������443�0;��������������������� ���>�����������������;����443�0;����������������������������������� ���� �������������������������������������������#�������$��������������� ��������������� �����������������������������������������������������������������������

� ��6�$!��106$����

8������7��������������������������� ����������������������� ��������������������������������������� ������������������������������������,������� �������������������� ������������������������������������%�����&��������������(-?6���������������������������������� �������!����������������������������������������������� ����%����������233)6��B����������7������������������������������������������������������������������������������������#�������������$��������������������������������������������;�������

,�������4���������� ��� �7����� ����;������������������� �� #������������$� ����������� ������������ ��������%&������������23346��

�������)��9����;����������� �����#������������$���������������������������������9��<��� ������������������O������<���������������������%�����&������������23346��

8���7������������������������ �������������4������������������� ��������������������%�������6�����;����������������� ������������0����������������������������������������%����������6����������;����������� ����������������������������������������������%���0��������(.?6P�

5��������������������� �������������?���������������#�������������$����������������������;����������� ������� ����#���$��������������������%���������6����������������������������;���� ������������������%&����������,����233*6��

�������*��9����;����������� �����#������������$�������������������������������������#���$���������%���������6��������������������;���� ������������������%�!�����6�%�����&����������,����233*6��

H. Fastl

Proceedings of Meetings on Acoustics, Vol. 19, 032002 (2013) Page 11

Page 12: Basics and applications of psychoacoustics

���������� �� ��� ������������������������������ ������� ��������� ��� ������������ ��������� ������� %�����@��������((-6��0�������� ��������� ���������� ���� �������������������� �� �������������������� ����� ��������� %,�����(*.6�������������������������������������������������������������������������������������������������-��

�������+��/������������������������������������ ��%�6�&�������������������������%�6�9�������������������������������� ����������������������C���E����B�22.��%�6�&���������������������������������������%�6�9���������������������������������������%�����,��������+�������233.6��

������������������������� �������������-�����������7��������4�0;��������������������������������������������������#�����$������������������������������� �����������������C����������������������������������������������������������������������������������������������!���� �%���,��������+�������233.6��

E�����������������������.�������������������������������������� �� ��������������������������������������������������������������������������� ������������������������������������

�������,��&����������������� �������������������������� �%�!�����6���������������%������6�������������������'������������������������������%������ ����6�����������������������������%����� ����6�%�����,��������+�������233.6��

�������������� �������������.��������������������������������������������������������#��� �$�������������������� � � #��������� ����� ���� ����$� �������� ���� �������� ������� ��������� ���� ����� ���������� ���� ����� ���� ���������������������������� ��������������������������������%,�����������((*��N����������������'���23�26��

5���������� ����������������������� 8&��������������������������������!���������������� ������������!����������������� ����� �����������������������������������������������%E�����������23��6���������������������������,�������*����������������������������������������� �������%>9������������C��������6��������������������������%,���������6��'���������������������������������������������������������%&3H36�������������������������������������������������������������������%5&H,6�%E����������233(6��

H. Fastl

Proceedings of Meetings on Acoustics, Vol. 19, 032002 (2013) Page 12

Page 13: Basics and applications of psychoacoustics

�������-��&��������������� �������������������������%�����6������������������������������������������������������ ����������&�������� �%>9���������C��������6��������������������%,���������6��&���������������������������������������%&3H36�������������������������������������������������������������������������%5&H,6�%�����E����������233(6��

���������������� �������������*����������������������������������������K���������������������������������K����������� ���������������������������������8����������������������������������������������������������������������0�������� 8&�����������������������������������������������������������������%�����E�����������23�26��

��4�67���!1 1���!�4�!�&��� &"����7���!1 1���!�

C������������7���������������������������������������/�����������������������������������������;���%/�1������@������(*46��8�� �������������������������������������(�� ����������������������������������� ������8�������������������������������������������������������������������8��������������������������������(�������������������������������������� ����������������������������������������������������������%,����������233-6���������������%,��������,���������23��6��

H. Fastl

Proceedings of Meetings on Acoustics, Vol. 19, 032002 (2013) Page 13

Page 14: Basics and applications of psychoacoustics

�������.�� 9���������������� %��6� ����9�������������������� ��� ����������� %�����6� ����������� � ����� �/%86������� ��������������������� �� ��������%�����,����������233-6��

8���������������������������������������� ��������������������������������/%86��������������������������������������������������������������������������������������������������������>����������7����������������-3��/%86�������������������������)3��/%86������������������������������������������ ����C��������������������������������� ���������������������������������� ��������������������,����7��������������43�������������������������23�������8������������������������������������������������������������������������������������,����7������������������������������(�� ��������������������������/%86��������������������������������������������������� ��������������>�������������������������������� ���������������������������������������� ������������������������������������/%86�������

� ������1����% !��6���!���8����6���9�8:� !���;!�"��$!��

A���������� �������������������������������������������������������������������������������������������%�����B������23�36��������������������� �������������������������������������������������������<� ������������������� ��������������������������������������������������� ����������������������������������I��������� ����������������� �� ����� ������ ����� ��� ���������������� ���� ���� ����� ��� � ������� ������������ �������� ��� �������������������������� ���������������������������������������������������������������������������������������������� ������������������������������� �����������������������������������������������������������������%@������233*6�����������������������������#����������������$����������������������������������������������������������������������� ���������������������������

�����������������������������������������������������������������������������������������������������������,�������23������������������������������������������������������������������������������������

H. Fastl

Proceedings of Meetings on Acoustics, Vol. 19, 032002 (2013) Page 14

Page 15: Basics and applications of psychoacoustics

������'/��������������������������������������������������������������������������%�����@����������,����233.6��

8������������)3���:���� ����������������������������� �����������������������������������������3�.����������������������������������������������������3����������������������������������������������������������������������3����������������������������������������C���������������������������������������������� ����������������������������������������������������������� ���� ���?�����������������������������������������������������������.�������������������������

>������������������������������������������������������ ������������������ ����������������������������������������������������������C���������������� ��������������������������������������������7���������������������������������������������������������������������������������C������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ �������������7���������������������������� ���������������������������2���

���������

������� �� ����� ��������

���� �� ��������

���� �����������

������� �� ������������������

��������� �����������

���� �� ��������

������� �� ��� ������

���� ������� �����

������� ������ �!����

"�#$%������"&%������

"&%������ "�#$%������

"�#$%��������"&%��������

��������

������'���5������������������������������������������������������������������ ������������������%�����@������233*6��

������������������������������������������������������������������������������%�6��������������������������������������������������������5%�6�������%�������6������������������I�������233����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������,��������������������������������������7�������������������������������������������������������������������7�������������������

H. Fastl

Proceedings of Meetings on Acoustics, Vol. 19, 032002 (2013) Page 15

Page 16: Basics and applications of psychoacoustics

,������ 22� ������� ���� ����������� �� �� ������������ � ��������� ����� ���� ����� ��������� ���������� ��� ����������������������������2���

������''����������������� ������������ ���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������2��%�����@������233*6��

8��������������7��������� �������������������������������������������� ������������������������������ ������������22�������������9����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������7��������� ���������������������������������������������������������������������������������������������������� ���������������� ������������������������������������������������ ���������������������������

�;��&!��#�������% !1$�� ��$; &������ &�"� &!���

C��������������������������������������������������� ������������������������������������������������������������������������������������������%�����,�����������(*-��,��������J�������(*-��@�������������(*-��H������������(*.��@�������������((.��233.��A���������0������233.6��8���7�����������������������2)��

������'(��&������������������������������������������������� �N�����������B���������������%�����@�������������((.6��

H. Fastl

Proceedings of Meetings on Acoustics, Vol. 19, 032002 (2013) Page 16

Page 17: Basics and applications of psychoacoustics

A���������� ����������������������� �N�����������B������������������������������������������������������������������������%���@�������������((.6���������N������������������������������������������������������������������������� ���� ��� ����B������ ��������� ��� ��� ���� ������������ ��������� ���� ����� &����� ��� N����� ���� ������������������������������������������������������ �������������������%��������6������������ �����N������������������

C�����������������;����������������������� �������������������������������������������������������� �������������������������������������������������%���,����233�6��8��������������������������������24��

������')��/�����������������������������������������������������������������������������%�����,����233�6��

,������������������������,������������8�� ����%,��6�����������������������������������������������������%�(*?6��C��������������������������� ;�����������-33��������������������������������������������������� ������C��������7������������������������������������������ ������������������������ �24����������/ ���������,�����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������;����

8���7����� ��� ����� ��� ��� ������2?������ ��� ����� ������ ����,��� ������������ ��� ��� ������������ �� ���� ��������������������������������������������������������������������������������������� �������������������������������������������������������������������������������������������������������������0��������������������������������������������������������������������

������'*��>������������� ����������������� ������������������>�������,�������������������������� ������������� �����������%�������6����������������������������������%����������6��

'��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������A������� �����������������������������;���������������� ���������������������������������%,����233���2332��0���1���������2332��,����������233)�� ��������������2334���2334���+������������233)��23346������������������������ ����������������� ��

H. Fastl

Proceedings of Meetings on Acoustics, Vol. 19, 032002 (2013) Page 17

Page 18: Basics and applications of psychoacoustics

&"� 74��&$6�����!$��� ���

���������������������������������������������������� �������������������������������������������������������������� ������������%�����@��������������������"���233?����������������������������������������0���������23�26��8���7��������������������������������������� ����������������������������������������������������������������������������������%,����2334��,��������"���������23346��C�������7�������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������,�������2-�����������7����������B�����������������������%C� 6�������������������

������'+��C����������B�����������������������%C� 6����������������������������������������������������������������������������������������������������������� ��������������������

������������������������������������������������������2.����������������������������B���������������������������������������N�����������������%���,����2334��E�����������23346��

������',�� �����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������'�������B���������������%��6�����N�����������������%�����6��

�������������� ������������2.���������������K�������������������������������������K��������������������������� ��?����2?�D��������������������������������������������N������������B���������������%,����23346��&������������������������N��������������������������%&���������6��������������������%E�����������23346��8���� ������������������I������&��������������������������������������������������������%,����������23�36��

H. Fastl

Proceedings of Meetings on Acoustics, Vol. 19, 032002 (2013) Page 18

Page 19: Basics and applications of psychoacoustics

,�������� �� ��7���������������������7������� ��������� �����#���$���������������� ��������������������� �����������������C�� ����!���� ����������������0��������/��������������������������������������������������������������������������������������������������������#���$�������0�������������������������%5��;��������233*6������/�������������������������������������������%������������������������������������������������6����������#���$�������

&��������������������������������������������������������������������������%�����5��;��������233*��23�3�6����� ������������������������������������<�����������������������"��������������������������������������������������"������#����������$��������0��������������������������"���������������������������������������������������������C����������������������������������������������������������� ������������%���� � ����6����������������������������������

,������2*���������������������"���������������������������������������������7����������������

������'-��C���������"���������������������������������������������7���������������%�����5��;��23��6��

&������������� �������;���%5��;��������23�3�6������������������������������������������������������������������������� �������������� ������ ������ ������ ������������,���� ���� ������ ����������� ��������� ������ ��� ����� �����������������C���������� ���������������������������������������������������<�A�������������������������� ������������������������� �������7��������� ��������������������>������������������������������������� �������������������������� ������������� � ��������������������������������������������� �����%���6���������������������������������

,������2(�����������������������������������7���������������������������������������������������"������������������������������������������������ �� ���������������%5)6������%526���������� ������ %5-6��8������������������������;����������������������������������������������7������54��

������'.��E������������������������7���������������������������������������������������"�����������������������������������%�����5��;��23��6��

E���������������

H. Fastl

Proceedings of Meetings on Acoustics, Vol. 19, 032002 (2013) Page 19

Page 20: Basics and applications of psychoacoustics

���������������� ������������2(�����������������������������������"����������������������������������������������������������������������������������������������8������������������������������!������������������������������������ ��#���$�������������� ���� ������ ���������� ��������������������� �����������7�������������8�����������������������7���������������������������������������������������������������������������������"���������������������������������������

����������

>�������� ���������������������������������������������������������������������H��������������������������!��������������������������#��$������������������������������

8�� ��������� ��������� ������������� ����� ���� ������� � %����� @������� �((-6�� ���������� ������� ������������%�����0�������������23346��������������������%�����,����233.6����������� �������������������������5����������������������� ���� ������� ���������� ��������� ���������� !�������������� �������� ��� ����� ������� ���� ����������� %�����=��Q�����233*���233*���&�����������233*��/������������233(��B��������23�3��=G��23�����23�����=G������,����23�3��23����23�26��

&�����������������������������������������������������������:���������� ������������������������ �������������<�������������������������� � ���������������������������������������������� �������������������������� ����<�>� ������������������������� �����������������������P�

�<��=���������

����������������������������������������������������������������������������8���������� ������ ������������������������� ����������������������������&������ ���������� ���'����C����,������=G�������������������������������� ��������� ���������9����������� �� ��������� ����������������������� ��������������� ������ � ����'��������,����������������������%',B6��

���������

8H&C�&)�4�233.<�"������������������������������9����������&���� �&�������8��������H�������&���������C���������%233.6�/��������8��N�<�8�0����������8�����������8����������������N��8����� ����&����)-��(..K((?�%�(**6�/������N�<�&������0�������K�����"� ����� �������0�����&�����9����;�����������5C��"�����������������5��������������9���

����%�((.6�/������N���"�����������<�8�����;��������=�������������������������&���������������� C��,����������������8��������'8B8M.?��

)..K)*3�%"� �����A����������(.?6�/������ N��� N��/�������� N��/�����;��0��&����������I��N��������8��@���������� N��5������������=��"������8��E����<�8�������

���������� ���������������������������K�����88//8����������C��C������������& �����������8������ �����8����������E��������%C&88E6�%233(6�

/�����������@�<�>�,<��������0����R���� �8����������'����E����� ��-4�����:����� C�� *?���8 &������������ %�((*6� %"��������2.2)6�

/�1������@����<�5���������&������%�(*46�/����&���5��,��������<�B�������� �������� ��� ������������������������������ �����<�E����������� �������������� N��8�����E����

>���� �����)���23K�)(�%233�6����������N���0��,���<�' ������9��������5����%'956����H���������0�������C��������9����������8����8��������������������

8��������**��).*�)*-�%23326������B��5�<���������C������<�,���������������8������������&���������H���J����%233)6�'�����"���0��,��������,�������@��B�������0��"��B�����������H�������Q����8��&�����;��5��=��Q������5��+����<�@������������

����K� ����/����������������H�������8���������-���K?*�%233.6�'CH� 4?-)�<� /���������� ���� 9�����Q��������� ���� ���� 9�������� ���� ���� B��Q�������������� =�������� ����� ��+��������

'��������H�����/������/�����%�((�6�'CH�4?-)�:8�<�/��������������9�����Q�����������������9����������������B��Q���������������=������������� ��+�������K�

S���������<�/��������������9��������;�������������B��Q�����O������'�E>5��'��������H�����/������/�����%23�36� ��������A���8��+�������0��,���<�"�������������� ��������������������� �������������������<�C������������������������;���

��������C��C����H�����2334�%2334�6� ��������A���8��+�������0��,���<� C������ �� &������ C����������� � ��� ����������9��������� C�� �*��� C��������������������� ���

8���������%C�86�%2334�6�

H. Fastl

Proceedings of Meetings on Acoustics, Vol. 19, 032002 (2013) Page 20

Page 21: Basics and applications of psychoacoustics

,����0�<�T��������G�������������������E���������8��������2?��)?3K)?4�%�(.�6�,����0�<�8�/����������H��������&������8�������� ��8������8���������2-��2��)�%�(*.6�,����0�<�&�����R���� ��� �������E�;����K� �������9���������C��C����H�����2333�%23336�,����0�<�H������;���� ������������ �� ������ ��� ������!���� � ������������ C���.��� C������������������������8��������� %C�86�

%233�6�,����0�<�,�����������������;���������������������������������C��,�����8���������2332�%23326�,����0�<���������������'��� �0���U�C��C����H�����2334�%23346�,����0�<�8����������������������������������������������C���*���C������������������������8���������%C�86�%23346�,����0�<�"� ��������������������!���� ������������C��C����H�����233.�%233.6�,���� 0��� 0��,�������<� ,�����1�������������V�� �������������� ������� ���������� ���� ����������������� @���G����� 8��������

)(���*2K�*.�%�(.*6�,����0���B��&��<�&��������"�����&���������0�������E�����������2()K)3��%�(.(6�,����0��� ��+������<�8����������!���;�������'0�)(������������N��8�������&����8���.)��)�2K)�4�%�(*)6�,����0���J��J�����<������������������ �������������������� ����������������������������������������������C�����������

���������"� ���������8����������)4��)?)�%@����������>����������(*-6�,����0������"��������<�����&��������������B����������������5���;����������'��������,���������������������2K)��2?K2-�

%23346�,����0��� ��+������<�"� �������������K�,���������5������)������������&���������/������0���������%233.6�,����0���5��,��������<�9�������������� ���������������C��9��������).���((K222�%&���������H���J�����23��6�,����0���&��H������&��@�����<������������������������������������������������������������C�������������������"� ���������

8����������)?4�)-(�%@����������>����������(*-6�,����0���5��,���������&��8���<�E���� �/��������&��������������5������U�8���������8��������)���((K�3��%233)6�,����0������"�������������E����<�@���������,1�������4)2�0;�&����������������������443�0;�&�������U�C��,����������������

8��������'8B8�M(*��?2*K?2(�%'���B�����1��8����������=���>���������233)6�,����0���'��5��;���A��5����<� ��������������=�����������������9�����������������������C��,����������������8��������'8B8�

L3-��--(K-.3�%'���B�����1��8����������=���/������233-6�,����0���,��=G���5��&����������<�&��������� ������������� ���������� ��������� ���� �������� ������������ C�� C����H�����233(�

%233(6�,����0������,��������� N��&������<�E������ �� ������������ �7���������� ��� ������������ �������������� C��23��� C����������������

���������8���������%C�86�%23�36�,����0���A��>�����������A��&�������C��&�����������C��0��������'��� ���� ��0�������<�+���&����������Q�����������������

C��������"�������������&�G����Q��������C��,����������������8��������'8B8�M(*��)?*K)?(�%'���B�����1��8����������=���>�����������((*6�

,����������&��� ��"���;��<�������������������������������������7��������N��8�������&����8����2)��)-*?�%233*6�,�������0���A��8��5�����<�9���������C���'����������5��������������������������N��8�������&����8���?��*2K�3*�%�())6�,��������5�<� ���5����;���A���������������8������Q���������������G�������&�������"�'��������������������I��������Q��

51�������%233-6�B�������@<�&����� ��������������8����������������&���������/�����%23�36�B������@���8��,�����<�'����������������������������U�C���(���C������������������������8���������%C�86�%233.6�B��������&�<�&�������������8�������������������EQ�����'8B8�23�3���(K2?�%'���B�����1��8����������=���/������23�36�0����B�<�'���T�������������������������@���������������������� ����������0G������,������������?���.K2-�%�(?�6�0�������F��'���"��,��0�����<��������������������������������������������C��,�����8���������23����22)?K22)(�%23��6�0���������5�<�& ����������'�����<�0�������������5����&����� �8���������/����Q�����%23�26�0��������A�<�&�������&���������&����������&���������H���J����%�((*6�0���1����N���A�� �������<�0G���<�"� ���������"� ������������"����������2������������0�������BG��������%23346�0���1���N���0��,�����/��@���<� ��������������������������������������������������C��,�����8���������2332�%23326�0�����E��� ��+������<�A� � ��������������� ����/%86��������� ��� ��������� ��� �������U� N��8������� &����8���*2���.33K�.3?�

%�(*.6�0�������A���5��0��������'��B�����<�8������ �������������������������������������C��C�&9"�K�C�����������M34�K�E��������

A�����������&��������������"���������8�����"������������K-�%23346�0�������B��/�<�8������ �9����;�������C��0����������"� �������� �%8��������"������H���J������(.?6�N�������������������'��<�E�������������������������������������������������������������������������������������������������

�� ��������N��8�������&����8����)2���-??K�---�%23�26�@������&���0��,���<�"����������� ��������������������������������������������������C����H�����233.�%233.6�@������&�<�A�������������������,���;�����V�����Q����������0�������������Q��������"�'��������������������I��������Q��51��

�����%233*6�@���������8���&���������"��<�8�����������������������������������7����������������������������C����������������8����������

N��/������%���6���3(K�)*��&���������/�����%233?6�@�������/�<�"� ��������������&����������0�������8�����A����&���������"������&���������%�((-6�@�����'�<�H���&�������������5���������0����R���� �'������8�����&�������C��H�B�,����������0G���������%�(*?6�@������&��� &��H������0��,���<� 9�������� ���������� �� �������� ������� � � N�������� ����B������ ���������� C�� C����H����� L*-��

*)?K*43�%�(*-6�

H. Fastl

Proceedings of Meetings on Acoustics, Vol. 19, 032002 (2013) Page 21

Page 22: Basics and applications of psychoacoustics

@������&���&��H������0��,�����8��&�����<� ���������������C������������'������&������K��������������������N������������B������&���������C��.��>����������& �����������?K��*�%/C&��>����������((.6�

@������&���&��H������8��&�������0��0G����0��,��������,��������5��,��������<�&������������������������������ �������������������������������������8�������&��������������2*��)-3K)-2�%233.6�

5��;��'�<�+��� ����������,�������������9���������������'���0����51������%23��6�5��;��'��� ��,���������0��,���<�8������������������������������������������������������ ���������������U�C��8�����

�����M3*���23)K�23*�%233*6�5��;��'���H��0�����0��,���<���������������� ��� �������� ������������ C�� 23��� C��������������������� ���8��������� %C�86�

%23�36�5��;�� '��� ���&���;��� 0��,���<� +��� ������ ���� ,�����Q����;� ��� ���� 9�������������������� C�� ,������������ ���� 8��������

'8B8�23�3��*.)K*.4�%'���B�����1��8���������=���/������23�36�5��;�� '��� 0��A������� B��������� 0��,���<� ���� /������� &� <� 8�=������ 0��������� ��� /������� E���� & ��������� C�� C�������

�����������& ��������%233?6�����<::�����������������:� �������:233?:��W��:E34����5��;��'���0��A�������0��,�����B�������<�/��������E���� ��������������A������ �������K�E��������������� �����������

,����������������8��������'8B8L3-��2??K2?-�%'���B�����1��8���������=���/������233-6�5��;��'���0��,�����E��B���� N��0���1��<� C������������������������ �������� ����������� N��8�������&����8����2)��24..K

24.(�%233*6�5F���0�<�,�������������/��������������� ��8������8���������)-���.�K2�*�%�((26�5�����/�����N�<�8��C�������������������"� ����� ���0��������-������������ ������B������/���� �%23�26�5�����/�����N���/��E��B�������� ���/���<�8�5���� ��� ����"�����������������������9��������� ����"������9��������� N��8�����

����&����4?��224K243�%�((.6�5����&���"��'�����<�0������������������������������������������������H������������ �����������N������?*��423K443�%23�36�H�����&���&��@�������0��,���<������������������ ������������������������������������ �����������������������C��C����H�����

L*.���33(K�3�2�%�(*.6�"�����������8��&������<�8�E��������8������������"������������������'������8�����&�������C���)���C����������������������

���'������&�����"������������.(K23*�%�((.6�E���������I��/��������0��,���<�������������� &������ C���������� �� � 8&��/�������I���� ����/��������������� C������

"�������� ��� �� L5����&������ H����� ,���L� %5&H,6�� C�� C������������ ���������� ��� 8��������� %H8B:'8B86�� �2**K�2(3�%'���B�����1��8����������=���/������233(6�

E����� ���� 0��,�����I��/������<� &������ ���������������� ��������� �������� ��������� ����������� % 8&6� ���� �������� ������������������������������������������� �������0��������23�2�

E���������0��,�����&��0������I��/������<� ��������������������&���������<�,���������� �������������=��������;�������������������C�=�����������9�� ����E�����>�������(3��.3(K.�2�%23��6�

E���������5��5������������5�������0��,�����&��@�������&��H����<������������� ��������8�����=�����C�������������C��5������������������������������������H���������=���������������8���������&����� ���N�����%23346�

E��������8�<�5�����������������������������8�������&����H�����2.�%�(..6�E�������N���N��9��=���� ��0��,���<��������������������������������������� ������������8����8��������������������8��������

(-��)*)K)(-�%23��6�&������������� N��� ���0����������0��,����� &��H������ &��@������� &��0�����<� 9�������� �� ����� ������ ���� ��������� � ���������

��������C����H�����23���%23��6�&������/��I���I��/��������0��,���<�9����;������ ����� ��������������������� ����� ������������ �������� ��������� N��8�������

&����8�����-���-(*K�.3(�%23346�&������/��I���0��,���<�9����;�����������������������������������������N��8�������&����8����2)���3)3K�342�%233*6�&�������,��/��� N��5�� �� ��E�����9�������H��B��������9��&��,���������9��&��0������� ��+������<�8������ ������<� ���������

�������������������&��������4*���34K�3-�%�(-?6�&������E�<�9�����������������������������������������N��8�������&����8����2.��**3�%23�36�&�����&���E��E�����������N��8�����<���������� ���A����,����& ��������E����������C���24���8 &������������%233*6�%�����������

"�����.)?*6�&�������&��&���0��'����<�"� ����� ���������8��������<�"���������9���������N��8�������&����8���*���K�)�%�()-6�&�������&��&���0��'����<�0�������K�C���"� ����� �����"� ����� ��N����A�� �X�&�����H���J�����9�������& ��� �%�()*6�&���B�<�8�"����������������������!���>����������/���������������/�������R���� ��/���E��������������7�� ����'&/��C��

(4���8 &������������%�(()6�%"��������)4?*6���������� �<�,����������������������������&�����<�����������E���������8��������?.��242K2?-�%�(*?6���������� �<�8����������@��������������&���������/������0����������H���J����%�((*6�������B�<�H����8�������������A������ ������<�/�������&� ��,@���3�%233.6�������B���5��9�����B��&��<�9��������������������������!���� ���������������C��*2���8 &������������%�(*.6�%"��������24)26����� ��� "��� &��� N��@�������� 8��@����������A��>����<� 8� ���� ��������������� ��� ������ ������� ������ ��� ����������������

����������24���8 &������������%233*6�%�����������"�����.))-6�=G��,�<�& ���������� ���/�������& ����������)����8 &������������%23��6�%�����������"�����*?-*6�=G�� ,�<� C������ ���� C�����C���������=�������� � ���/������8������ � ����� �������� ,��������� �� �������������8����0����

��������C���)����8 &������������%23���6�%�����������"�����*4-?6�

H. Fastl

Proceedings of Meetings on Acoustics, Vol. 19, 032002 (2013) Page 22

Page 23: Basics and applications of psychoacoustics

=G��,�<�0���������&�������� ���/�������& �������������/������8������ ������E�����������)2���8 &������������ %23�26�%�����������"�����*-..6�

=G��,���0��,���<�8���������� �� �������� ����� � �������� ��� ��������� ���� ������� �� �������� ������ �������� ��������� ������������������������������������������� �������C��23���C������������������������8���������%C�86�%23�36�

=G��,���0��,���<�9������������5�������-��/�� �9���������������������/�������& ��������� C���)����8 &������������%23��6�%�����������"�����*4**6�

=G��,���0��,���<�A����,����& �������������"����� �&����������������<������ ��&���������E������������������������� ������8�����������C���))���8 &������������%23�26�%�����������"�����*.�.6�

=G��,���0��,�����,��9�����/��0�������8��B���<�5��������������������������0G�����G�������������������5���������������/������������,����������������8��������'8B8�233*��??K?-�%'���B�����1��8����������=���/������233*6�

=��Q�����5�<�=������8���������K�>����������������� �������� ������� ������ ��������������8����������8���������))��4�)K422�%233*�6�

=��Q����� 5�<� 8����;������ K� ,����������� �� 8���������� 5�������� &���������� 8��������� ���� 8�������� =������ E���� ��&���������/������0���������%233*�6�

A�����E���0��0�����<�"�������������������������������������������N������,����������B����� ��C��C����H�����233.�%233.6�A����8�<�8�������L�4)2�0���;�%233�6�����<::������������������A��������H���0��,���<�8������Q������� ��������G��� ����,��!���;������������������������/�����V�E���������,������������

����8��������'8B8�L(���?3?K?3*�%'"B��/���0�������((�6�A������0�<�&��������������������A����,����& ���������������������������<�'������������������������������ ����������C��N�����

����������,8:'8B8���3)(K�343�%'���B�����1��8����������=���>���������23346�J����A��8���E��0�<�&���������������������������������������������������N��8�������&����8���-4��4*?K4(2�%�(.*6�+������8���0��,�����N��0���1��<� ����������/����������������9�����Q������������������I�������Q�������� C��,������������

����8��������'8B8�M3)��-32K-3)�%'���B�����1��8����������=���>���������233)6�+������8���A�� ���������0��,���<�&�������������5����������&�����R���� � ����������C��N���������������,8:'8B8��.*�K

.*2�%'���B�����1��8����������=���>���������23346�+������� �<�T������ ���������������������������B�������������9���������8��������*��2).K2?*�%�(?*6�+������� �<�"��������������������������������������� �����������������N��8�������&����8���-2��-.?K-*2�%�(..6�+������� ���E��,�������<�'���>������H�������������Q������0��;���&���������%�(-.6�+������� ���'��5�����<�T��������,�����1�������������V�����@���G������8���������)���*�K�*2�%�(-)6�

H. Fastl

Proceedings of Meetings on Acoustics, Vol. 19, 032002 (2013) Page 23