El efecto de precedencia o ley del primer frente de onda es un efecto psicoacústico binaural relacionado con la reflexión del sonido y la percepción de ecos . Cuando dos versiones del mismo sonido presentadas están separadas por un retraso de tiempo suficientemente corto (por debajo del umbral de eco del oyente), los oyentes perciben un único evento auditivo; su ubicación espacial percibida está dominada por la ubicación del primer sonido que llega (el primer frente de onda ). El sonido retrasado también afecta la ubicación percibida; sin embargo, su efecto es suprimido en su mayor parte por el primer sonido que llega.
El efecto Haas fue descrito en 1949 por Helmut Haas en su tesis doctoral. [1] El término "efecto Haas" se suele utilizar de forma imprecisa para incluir el efecto de precedencia que lo subyace.
Joseph Henry publicó "Sobre el límite de perceptibilidad de un sonido directo y reflejado" en 1851. [2]
La "ley del primer frente de onda" fue descrita y nombrada en 1948 por Lothar Cremer. [3]
El "efecto de precedencia" fue descrito y denominado así en 1949 por Wallach et al. [4]. Demostraron que cuando dos sonidos idénticos se presentan en una sucesión cercana, se oyen como un único sonido fusionado. En sus experimentos, la fusión se produjo cuando el desfase entre los dos sonidos estaba en el rango de 1 a 5 ms para los clics, y hasta 40 ms para sonidos más complejos como el habla o la música de piano. Cuando el desfase era más largo, el segundo sonido se oía como un eco.
Además, Wallach et al. demostraron que cuando se escuchaban sonidos sucesivos provenientes de fuentes en diferentes ubicaciones como fusionados, la ubicación aparente del sonido percibido estaba dominada por la ubicación del sonido que llegó primero a los oídos (es decir, el frente de onda que llegó primero). El segundo sonido que llegó solo tuvo un efecto muy pequeño (aunque medible) en la ubicación percibida del sonido fusionado. Designaron este fenómeno como el efecto de precedencia y observaron que explica por qué la localización del sonido es posible en la situación típica donde los sonidos reverberan desde paredes, muebles y similares, proporcionando así múltiples estímulos sucesivos. También observaron que el efecto de precedencia es un factor importante en la percepción del sonido estereofónico.
Wallach et al. no variaron sistemáticamente las intensidades de los dos sonidos, aunque citaron investigaciones de Langmuir et al. [5] que sugirieron que si el segundo sonido que llega es al menos 15 dB más fuerte que el primero, el efecto de precedencia se rompe.
El "efecto Haas" se deriva de un artículo de 1951 de Helmut Haas. [6] En 1951, Haas examinó cómo se ve afectada la percepción del habla en presencia de una única reflexión sonora coherente. [7] Para crear condiciones anecoicas , el experimento se llevó a cabo en el tejado de un edificio independiente. Otra prueba se llevó a cabo en una habitación con un tiempo de reverberación de 1,6 s. La señal de prueba (habla grabada) se emitió desde dos altavoces similares en ubicaciones a 45° a la izquierda y a la derecha a 3 m de distancia del oyente.
Haas descubrió que los humanos localizan las fuentes de sonido en la dirección del primer sonido que llega a pesar de la presencia de una única reflexión desde una dirección diferente, y que en tales casos solo se percibe un único evento auditivo . Una reflexión que llega más tarde de 1 ms después del sonido directo aumenta el nivel percibido y la amplitud (más precisamente, el ancho percibido de la fuente de sonido). Una única reflexión que llega con un retraso de entre 5 y 30 ms puede ser hasta 10 dB más fuerte que el sonido directo sin ser percibida como un evento auditivo secundario (es decir, no suena como un eco). Este lapso de tiempo varía con el nivel de reflexión. Si el sonido directo proviene de la misma dirección en la que mira el oyente, la dirección de la reflexión no tiene un efecto significativo en los resultados. Si se atenúan las frecuencias más altas de la reflexión, la supresión del eco continúa ocurriendo incluso si el retraso entre los sonidos es algo mayor. El aumento del tiempo de reverberación de la sala también amplía el lapso de tiempo disponible para la supresión del eco. [8]
El efecto de precedencia se produce si los frentes de onda subsiguientes llegan entre 2 ms y unos 50 ms más tarde que el primer frente de onda. Este intervalo depende de la señal. En el caso del habla, el efecto de precedencia desaparece con retrasos superiores a 50 ms, pero en el caso de la música, el efecto de precedencia puede seguir produciéndose con retrasos cercanos a los 100 ms. [9]
En experimentos de adelanto-retraso con dos clics, los efectos de localización incluyen aspectos de localización sumatoria , dominio de localización y supresión de discriminación por rezago . Los dos últimos se consideran generalmente aspectos del efecto de precedencia: [10]
En el caso de retardos superiores a 50 ms (en el caso del habla) o de unos 100 ms (en el caso de la música), el sonido retardado se percibe como un eco del primer sonido que llega y cada dirección del sonido se localiza por separado y de forma correcta. El retardo temporal para percibir los ecos depende de las características de la señal. En el caso de las señales con características de impulso, los ecos se perciben con retardos superiores a 50 ms. En el caso de las señales con una amplitud casi constante, el umbral antes de percibir un eco puede aumentarse hasta diferencias temporales de entre 1 y 2 segundos.
Una particularidad del efecto de precedencia es el efecto Haas. Haas demostró que el efecto de precedencia aparece incluso si el nivel del sonido retardado es hasta 10 dB superior al nivel del primer frente de onda. En este caso, el efecto de precedencia solo funciona para retardos de entre 10 y 30 ms.
El efecto de precedencia es importante para la audición en espacios cerrados. Con la ayuda de este efecto, sigue siendo posible determinar la dirección de una fuente de sonido (por ejemplo, la dirección de un altavoz) incluso en presencia de reflexiones en la pared.
Los hallazgos de Haas se pueden aplicar a los sistemas de refuerzo de sonido y a los sistemas de megafonía . La señal de los altavoces colocados en lugares distantes de un escenario puede retrasarse electrónicamente en una cantidad igual al tiempo que tarda el sonido en viajar por el aire desde el escenario hasta el lugar distante, más unos 10 a 20 milisegundos, y reproducirse a un nivel hasta 10 dB más alto que el sonido que llega a este lugar directamente desde el escenario. La primera llegada del sonido desde la fuente al escenario determina la localización percibida, mientras que el sonido ligeramente posterior de los altavoces retrasados simplemente aumenta el nivel de sonido percibido sin afectar negativamente a la localización. En esta configuración, el oyente localizará todo el sonido desde la dirección del sonido directo, pero se beneficiará del nivel de sonido más alto, que se ha mejorado gracias a los altavoces. [11]
El efecto de precedencia se puede emplear para aumentar la percepción del ambiente durante la reproducción de grabaciones estéreo. [12] Si se colocan dos altavoces más a la izquierda y a la derecha del oyente (además de los dos altavoces principales) y se les suministra el mismo material de programa pero con un retraso de 10 a 20 milisegundos, los componentes de ambiente de fase aleatoria del sonido se descorrelacionarán lo suficiente como para que no se puedan localizar. Esto extrae de manera efectiva el ambiente existente de la grabación, mientras que los sonidos "directos" de primer plano siguen pareciendo venir desde el frente. [13] [14]
El efecto se tuvo en cuenta y se explotó en la psicoacústica del decodificador Fosgate Tate 101A SQ, desarrollado por Jim Fosgate en consulta con Peter Scheiber y Martin Willcocks, para producir una espacialidad y direccionalidad mucho mejores en la decodificación matricial de audio 4-2-4 ( SQ cuadrafónico ).
Muchos diseños antiguos de salas de control LEDE ("live end, dead end") incluían los llamados "kickers Haas": paneles reflectantes colocados en la parte trasera para crear reflejos especulares que se pensaba que proporcionaban un área de escucha estéreo más amplia o aumentaban la inteligibilidad. [15] Sin embargo, lo que es beneficioso para un tipo de sonido es perjudicial para otros, por lo que los kickers Haas, al igual que los techos de compresión, ya no se encuentran comúnmente en las salas de control. [16]
Después de la tesis doctoral de Helmut Haas presentada en la Universidad de Gottingen, Gottingen, Alemania como "Über den Einfluss eines Einfachechos auf die Hörsamkeit von Sprache"; traducida al inglés por el Dr. Ing. KPR Ehrenberg, Building Research Station, Watford, Herts., Inglaterra, Comunicación de la biblioteca n.º 363, diciembre de 1949; reproducida en los Estados Unidos como "The Influence of a Single Echo on the Audibility of Speech", J. Audio Eng. Soc., vol. 20 (marzo de 1972), págs. 145-159.