Kolika je frekvencija mehaničkih vibracija koje percipira ljudsko uho. Značajke ljudske percepcije zvuka. Interakcija dvaju tonova

Gubitak sluha je patološko stanje koje karakterizira gubitak sluha i teškoće u razumijevanju govornog jezika. Javlja se prilično često, osobito kod starijih osoba. Međutim, danas postoji trend ranijeg razvoja gubitka sluha, uključujući mlade i djecu. Ovisno o tome koliko je sluh oslabljen, oštećenje sluha se dijeli na različite stupnjeve.

Što su decibeli i herci

Svaki zvuk ili buka može se okarakterizirati s dva parametra: visinom i intenzitetom zvuka.

Nagib

Visina zvuka određena je brojem titraja zvučnog vala i izražava se u hercima (Hz): što je viši herc, to je viši ton. Na primjer, prva bijela tipka na lijevoj strani konvencionalnog klavira ("A" subkontroktava) proizvodi nizak zvuk na 27.500 Hz, dok zadnja bijela tipka na desnoj strani ("do" pete oktave) proizvodi 4186.0 Hz .

Ljudsko uho može razlikovati zvukove u rasponu od 16 do 20 000 Hz. Sve manje od 16 Hz naziva se infrazvuk, a sve preko 20 000 naziva se ultrazvuk. I ultrazvuk i infrazvuk ljudsko uho ne percipira, ali može utjecati na tijelo i psihu.

Prema frekvenciji, svi zvučni zvukovi mogu se podijeliti na visoke, srednje i niske frekvencije. Niskofrekventni zvukovi su do 500 Hz, srednje frekvencije - unutar 500-10 000 Hz, visoke frekvencije - svi zvukovi s frekvencijom većom od 10 000 Hz. Ljudsko uho, s istom snagom udarca, bolje čuje zvukove srednje frekvencije, koji se percipiraju kao glasniji. U skladu s tim, zvukovi niske i visoke frekvencije se "čuju" tiše ili čak potpuno "prestaju zvučati". Općenito, nakon 40-50 godina, gornja granica čujnosti zvukova smanjuje se s 20 000 na 16 000 Hz.

zvučna snaga

Ako je uho izloženo vrlo glasnom zvuku, bubnjić može puknuti. Na slici ispod - normalna membrana, iznad - membrana s defektom.

Svaki zvuk može utjecati na organ sluha na različite načine. Ovisi o njegovoj jačini zvuka, odnosno glasnoći, koja se mjeri u decibelima (dB).

Normalan sluh može razlikovati zvukove u rasponu od 0 dB i više. Kada je izložen jakom zvuku većem od 120 dB.

Najugodnije ljudsko uho osjeća u rasponu do 80-85 dB.

Za usporedbu:

• zimska šuma u mirnom vremenu - oko 0 dB,
• šuštanje lišća u šumi, parku - 20-30 dB,
• obični kolokvijalni govor, uredski rad - 40-60 dB,
• buka iz motora u automobilu - 70-80 dB,
• glasni krikovi - 85-90 dB,
• grmljavina - 100 dB,
• udarni čekić na udaljenosti od 1 metra od njega - oko 120 dB.

Stupnjevi gubitka sluha u odnosu na glasnoću

Obično se razlikuju sljedeći stupnjevi gubitka sluha:

• Normalan sluh - osoba čuje zvukove u rasponu od 0 do 25 dB i više. Razlikuje šuštanje lišća, pjev ptica u šumi, otkucaje zidnog sata itd.
• Gubitak sluha:

1. I stupanj (blagi) - osoba počinje čuti zvukove od 26-40 dB.
2. II stupanj (umjeren) - prag za percepciju zvukova počinje od 40–55 dB.
3. III stupanj (teški) - čuje zvukove od 56-70 dB.
4. IV stupanj (duboko) - od 71–90 dB.

• Gluhoća je stanje kada osoba ne čuje zvuk jači od 90 dB.

Skraćena verzija stupnjeva gubitka sluha:

1. Stupanj svjetlosti - sposobnost percepcije zvukova manje od 50 dB. Osoba gotovo u potpunosti razumije kolokvijalni govor na udaljenosti većoj od 1 m.
2. Srednji stupanj - prag za percepciju zvukova počinje pri glasnoći od 50–70 dB. Komunikacija među sobom je teška, jer u ovom slučaju osoba dobro čuje govor na udaljenosti do 1 m.
3. Teški stupanj - više od 70 dB. Govor normalnog intenziteta više nije čujan ili nerazumljiv u blizini uha. Morate vrištati ili koristiti poseban slušni aparat.

U svakodnevnom praktičnom životu stručnjaci mogu koristiti drugu klasifikaciju gubitka sluha:

1. Normalan sluh. Osoba čuje razgovorni govor i šapat na udaljenosti većoj od 6 m.
2. Blagi gubitak sluha. Osoba razumije razgovorni govor s udaljenosti veće od 6 m, ali čuje šapat ne više od 3-6 metara od sebe. Pacijent može razlikovati govor čak i sa stranom bukom.
3. Umjereni stupanj gubitka sluha. Šapat razlikuje na udaljenosti ne većoj od 1-3 m, a obični razgovorni govor - do 4-6 m. Percepciju govora može poremetiti strana buka.
4. Značajan stupanj gubitka sluha. Razgovorni govor ne čuje se dalje od udaljenosti od 2-4 m, a šapat - do 0,5-1 m. Postoji nečitka percepcija riječi, neke pojedinačne fraze ili riječi moraju se ponoviti nekoliko puta.
5. Teški stupanj. Šapat se gotovo ne razlikuje čak ni na samo uho, kolokvijalni govor, čak i pri vrištanju, jedva se razlikuje na udaljenosti manjoj od 2 m. Više čita s usana.

Stupnjevi gubitka sluha u odnosu na visinu

• I grupa. Pacijenti mogu percipirati samo niske frekvencije u rasponu od 125-150 Hz. Reagiraju samo na tihe i glasne glasove.
• II skupina. U tom slučaju za percepciju postaju dostupne više frekvencije, koje su u rasponu od 150 do 500 Hz. Obično, jednostavni kolokvijalni samoglasnici "o", "y" postaju prepoznatljivi za percepciju.
• III skupina. Dobra percepcija niskih i srednjih frekvencija (do 1000 Hz). Takvi pacijenti već slušaju glazbu, razlikuju zvono na vratima, čuju gotovo sve samoglasnike i hvataju značenje jednostavnih fraza i pojedinih riječi.
• IV skupina. Postanite dostupni percepciji frekvencija do 2000 Hz. Pacijenti razlikuju gotovo sve zvukove, kao i pojedinačne fraze i riječi. Oni razumiju govor.

Ova klasifikacija gubitka sluha važna je ne samo za pravilan odabir slušnog aparata, već i za određivanje djece u redovnoj ili specijaliziranoj školi za.

Dijagnoza gubitka sluha

Audiometrija može pomoći u određivanju stupnja gubitka sluha kod pacijenta.

Najprecizniji pouzdan način za prepoznavanje i određivanje stupnja gubitka sluha je audiometrija. U tu svrhu pacijentu se stavljaju posebne slušalice u koje se dovodi signal odgovarajuće frekvencije i snage. Ako subjekt čuje signal, onda to daje do znanja pritiskom na tipku uređaja ili klimanjem glave. Na temelju rezultata audiometrije izrađuje se odgovarajuća krivulja slušne percepcije (audiogram), čija analiza omogućuje ne samo prepoznavanje stupnja gubitka sluha, već iu nekim situacijama dublje razumijevanje prirode gubitak sluha.
Ponekad, prilikom izvođenja audiometrije, ne nose slušalice, već koriste vilicu za ugađanje ili jednostavno izgovaraju određene riječi na određenoj udaljenosti od pacijenta.

Kada posjetiti liječnika

Potrebno je javiti se ORL liječniku ako:

1. Počeli ste okretati glavu prema onome tko govori, a istovremeno se naprezati da ga čujete.
2. Rođaci koji žive s vama ili prijatelji koji su došli u posjet vam primjećuju da ste preglasno uključili TV, radio, player.
3. Zvono na vratima sada nije tako jasno kao prije ili ste ga potpuno prestali čuti.
4. Kada razgovarate telefonom, tražite od druge osobe da govori glasnije i jasnije.
5. Počeli su od vas tražiti da ponovite što vam je rečeno.
6. Ako je okolo buka, tada postaje mnogo teže čuti sugovornika i razumjeti o čemu govori.

Unatoč činjenici da, općenito, što se prije postavi točna dijagnoza i započne liječenje, to su bolji rezultati i vjerojatnije je da će sluh ostati dugi niz godina.

Nakon razmatranja teorije širenja i mehanizama nastanka zvučnih valova, preporučljivo je razumjeti kako osoba "tumači" ili percipira zvuk. Odgovoran za percepciju zvučnih valova u ljudskom tijelu parni organ- uho. ljudsko uho- vrlo složen organ koji je odgovoran za dvije funkcije: 1) percipira zvučne impulse 2) djeluje kao vestibularni aparat cijelog ljudskog tijela, određuje položaj tijela u prostoru i daje vitalnu sposobnost održavanja ravnoteže. Prosječno ljudsko uho može uhvatiti fluktuacije od 20 - 20 000 Hz, ali postoje odstupanja gore ili dolje. U idealnom slučaju, zvučni raspon frekvencija je 16 - 20 000 Hz, što također odgovara valnoj duljini od 16 m - 20 cm. Uho je podijeljeno na tri dijela: vanjsko, srednje i unutarnje uho. Svaki od ovih "odjela" obavlja svoju funkciju, međutim, sva tri odjela su usko povezana jedni s drugima i zapravo provode prijenos vala zvučnih vibracija jedni drugima.

vanjsko (vanjsko) uho

Vanjsko uho se sastoji od ušne školjke i vanjskog slušnog kanala. Ušna školjka je elastična hrskavica složenog oblika, prekrivena kožom. Na dnu ušne školjke nalazi se režanj koji se sastoji od masnog tkiva i također je prekriven kožom. Ušna školjka djeluje kao prijemnik zvučnih valova iz okolnog prostora. Poseban oblik strukture ušne školjke omogućuje vam bolje hvatanje zvukova, posebno zvukova srednjeg frekvencijskog raspona, koji je odgovoran za prijenos govornih informacija. Ova činjenica je u velikoj mjeri posljedica evolucijske nužnosti, budući da osoba većinu svog života provodi u usmenoj komunikaciji s predstavnicima svoje vrste. Ljudska ušna školjka je praktički nepomična, za razliku od velikog broja predstavnika životinjskih vrsta, koji koriste pokrete ušiju za točnije podešavanje izvora zvuka.

Nabori ljudske ušne školjke raspoređeni su na takav način da vrše korekcije (manja izobličenja) u odnosu na okomiti i vodoravni položaj izvora zvuka u prostoru. Zbog ove jedinstvene značajke osoba može prilično jasno odrediti položaj objekta u prostoru u odnosu na sebe, usredotočujući se samo na zvuk. Ova značajka je također dobro poznata pod pojmom "lokalizacija zvuka". Glavna funkcija ušne školjke je uhvatiti što više zvukova u čujnom frekvencijskom području. Daljnja sudbina "uhvaćenih" zvučnih valova odlučuje se u ušnom kanalu, čija je duljina 25-30 mm. U njemu hrskavični dio vanjske ušne školjke prelazi u kost, a površina kože zvukovoda obdarena je žlijezdama lojnicama i sumporom. Na kraju zvukovoda nalazi se elastična bubna opna do koje dopiru vibracije zvučnih valova, uzrokujući njezine odgovorne vibracije. Bubnjić, zauzvrat, prenosi te primljene vibracije u područje srednjeg uha.

Srednje uho

Vibracije koje prenosi bubna opna ulaze u područje srednjeg uha koje se naziva "bubna regija". To je područje obujma oko jednog kubnog centimetra, u kojem se nalaze tri slušne koščice: čekić, nakovanj i stremen. Upravo ti "međuelementi" obavljaju najvažniju funkciju: prijenos zvučnih valova u unutarnje uho i istovremeno pojačanje. Slušne koščice su izuzetno složen lanac prijenosa zvuka. Sve tri kosti su usko povezane jedna s drugom, kao i s bubnjićom, zbog čega dolazi do prijenosa vibracija "po lancu". Na prilazu predjelu unutarnjeg uha nalazi se prozor vestibula koji je začepljen bazom stremena. Za izjednačavanje pritiska s obje strane bubne opne (primjerice u slučaju promjene vanjskog tlaka) područje srednjeg uha povezano je s nazofarinksom preko Eustahijeva cijev. Svima nam je dobro poznat efekt začepljenja ušiju koji nastaje upravo zbog takvog finog ugađanja. Iz srednjeg uha, zvučne vibracije, već pojačane, padaju u područje unutarnjeg uha, najsloženije i najosjetljivije.

unutarnje uho

Najsloženiji oblik je unutarnje uho, koje se zbog toga naziva labirint. Koštani labirint uključuje: predvorje, pužnicu i polukružne kanale, kao i vestibularni aparat odgovoran za ravnotežu. Pužnica je ta koja je izravno povezana sa sluhom u ovom paketu. Pužnica je spiralni membranski kanal ispunjen limfnom tekućinom. Iznutra je kanal podijeljen na dva dijela drugom membranskom pregradom koja se naziva "osnovna membrana". Ova membrana sastoji se od vlakana različitih duljina (ukupno više od 24 000), rastegnutih poput žica, a svaka žica rezonira svojim specifičnim zvukom. Kanal je podijeljen membranom na gornje i donje ljestve, koje komuniciraju na vrhu pužnice. Sa suprotnog kraja, kanal se povezuje s receptorskim aparatom slušnog analizatora, koji je prekriven sitnim dlačicama. Ovaj aparat slušnog analizatora naziva se i Cortijev organ. Kada vibracije iz srednjeg uha uđu u pužnicu, limfna tekućina koja ispunjava kanal također počinje vibrirati, prenoseći vibracije na glavnu membranu. U ovom trenutku, aparat slušnog analizatora stupa u akciju, čije stanice kose, smještene u nekoliko redova, pretvaraju zvučne vibracije u električne "živčane" impulse, koji se prenose duž slušnog živca u temporalnu zonu cerebralnog korteksa. . Na tako složen i kićen način, osoba će na kraju čuti željeni zvuk.

Značajke percepcije i formiranja govora

Mehanizam proizvodnje govora formiran je kod čovjeka tijekom cijele evolucijske faze. Smisao ove sposobnosti je prenošenje verbalnih i neverbalnih informacija. Prvi nosi verbalno i semantičko opterećenje, drugi je odgovoran za prijenos emocionalne komponente. Proces stvaranja i percepcije govora uključuje: oblikovanje poruke; kodiranje u elemente prema pravilima postojećeg jezika; prolazne neuromuskularne radnje; pokreti vokalnih užeta; emisija akustičnog signala; Zatim u akciju ulazi slušatelj, koji provodi: spektralnu analizu primljenog akustičkog signala i selekciju akustičkih značajki u perifernom slušnom sustavu, prijenos odabranih značajki kroz neuronske mreže, prepoznavanje jezičnog koda (lingvistička analiza), razumijevanje značenja poruke.
Uređaj za generiranje govornih signala može se usporediti sa složenim puhačkim instrumentom, ali svestranost i fleksibilnost ugađanja i sposobnost reprodukcije najmanjih suptilnosti i detalja nemaju analoga u prirodi. Mehanizam za formiranje glasa sastoji se od tri neodvojive komponente:

1. Generator- pluća kao spremnik volumena zraka. Višak energije tlaka pohranjuje se u plućima, zatim se kroz izvodni kanal, uz pomoć mišićnog sustava, ta energija uklanja kroz dušnik povezan s grkljanom. U ovoj fazi struja zraka se prekida i modificira;
2. Vibrator- sastoji se od glasnica. Na protok također utječu turbulentni mlazovi zraka (stvaraju rubne tonove) i izvori impulsa (eksplozije);
3. Rezonator- uključuje rezonantne šupljine složenog geometrijskog oblika (ždrijelo, usna i nosna šupljina).

U agregatu pojedinačnog uređaja ovih elemenata formira se jedinstvena i individualna boja glasa svake osobe pojedinačno.

Energija zračnog stupca stvara se u plućima, koja pri udisaju i izdisaju stvaraju određeno strujanje zraka zbog razlike u atmosferskom i unutarplućnom tlaku. Proces akumulacije energije provodi se udisajem, proces oslobađanja karakterizira izdisaj. To se događa zbog kompresije i širenja prsnog koša, koji se provode uz pomoć dviju mišićnih skupina: interkostalnog i dijafragme, uz duboko disanje i pjevanje, kontrahiraju se i trbušni mišići, prsni koš i vrat. Pri udisaju se dijafragma steže i spušta, kontrakcija vanjskih međurebarnih mišića podiže rebra i odvodi ih u stranu, a prsnu kost prema naprijed. Širenje prsnog koša dovodi do pada tlaka unutar pluća (u odnosu na atmosferski), a taj se prostor brzo puni zrakom. Pri izdisaju se mišići u skladu s tim opuštaju i sve se vraća u prijašnje stanje (grudni koš se vlastitom gravitacijom vraća u prvobitno stanje, dijafragma se diže, smanjuje se volumen prethodno raširenih pluća, povećava se intrapulmonalni tlak). Udisanje se može opisati kao proces koji zahtijeva utrošak energije (aktivno); izdisaj je proces akumulacije energije (pasivno). Kontrola procesa disanja i formiranje govora događa se nesvjesno, ali kod pjevanja, podešavanje daha zahtijeva svjestan pristup i dugotrajnu dodatnu obuku.

Količina energije koja se naknadno troši na formiranje govora i glasa ovisi o volumenu pohranjenog zraka i o količini dodatnog tlaka u plućima. Maksimalni tlak koji razvija obučeni operni pjevač može doseći 100-112 dB. Modulacijom protoka zraka vibracijom glasnica i stvaranjem subfaringealnog viška tlaka, ti se procesi odvijaju u grkljanu, koji je svojevrsni ventil koji se nalazi na kraju dušnika. Ventil ima dvostruku funkciju: štiti pluća od stranih tijela i održava visoki tlak. Grkljan je taj koji služi kao izvor govora i pjevanja. Grkljan je skup hrskavice povezanih mišićima. Larinks ima prilično složenu strukturu, čiji je glavni element par glasnica. Upravo su glasnice glavni (ali ne i jedini) izvor tvorbe glasa ili "vibrator". Tijekom tog procesa glasnice se pomiču, praćene trenjem. Za zaštitu od toga izlučuje se posebna sluzava sekrecija koja djeluje kao lubrikant. Formiranje zvukova govora određeno je vibracijama ligamenata, što dovodi do stvaranja protoka zraka izdahnutog iz pluća, do određene vrste amplitudne karakteristike. Između glasnica nalaze se male šupljine koje po potrebi djeluju kao akustični filtri i rezonatori.

Značajke slušne percepcije, sigurnost slušanja, pragovi sluha, prilagodba, pravilna glasnoća

Kao što se može vidjeti iz opisa strukture ljudskog uha, ovaj organ je vrlo osjetljiv i prilično složen u strukturi. Uzimajući tu činjenicu u obzir, nije teško utvrditi da ovaj izuzetno tanak i osjetljiv aparat ima niz ograničenja, pragova i tako dalje. Ljudski slušni sustav prilagođen je percepciji tihih zvukova, kao i zvukova srednjeg intenziteta. Dugotrajna izloženost glasnim zvukovima za sobom povlači nepovratne pomake u pragovima sluha, kao i druge probleme sa sluhom, sve do potpune gluhoće. Stupanj oštećenja izravno je proporcionalan vremenu izloženosti u glasnom okruženju. U ovom trenutku na snagu stupa i mehanizam prilagodbe - tj. pod utjecajem dugotrajnih glasnih zvukova, osjetljivost se postupno smanjuje, percipirana glasnoća se smanjuje, sluh se prilagođava.

Prilagodba u početku nastoji zaštititi slušne organe od preglasnih zvukova, no upravo je utjecaj tog procesa ono što najčešće dovodi do toga da osoba nekontrolirano pojača glasnoću audio sustava. Zaštita se ostvaruje zahvaljujući mehanizmu srednjeg i unutarnjeg uha: stremen se uvlači iz ovalni prozor, čime se sprječavaju preglasni zvukovi. Ali zaštitni mehanizam nije idealan i ima vremensko odgađanje, aktivira se samo 30-40 ms nakon početka pristizanja zvuka, štoviše, potpuna zaštita se ne postiže niti s trajanjem od 150 ms. Zaštitni mehanizam se aktivira kada razina glasnoće prijeđe razinu od 85 dB, štoviše, sama zaštita je do 20 dB.
Najopasnijim, u ovom slučaju, može se smatrati fenomen "pomicanja praga sluha", koji se u praksi obično javlja kao posljedica dugotrajnog izlaganja glasnim zvukovima iznad 90 dB. Proces oporavka slušni sustav nakon što takvi štetni učinci mogu trajati i do 16 sati. Pomak praga počinje već na razini intenziteta od 75 dB, a raste proporcionalno s povećanjem razine signala.

Kada razmatramo problem ispravne razine jačine zvuka, najgora stvar za shvatiti je činjenica da su problemi (stečeni ili urođeni) povezani sa sluhom praktički neizlječivi u našim godinama napredna medicina. Sve ovo bi svakog zdravog čovjeka trebalo navesti na razmišljanje brižan stav vašem sluhu, osim ako naravno ne planirate zadržati njegov izvorni integritet i sposobnost da čujete cijeli frekvencijski raspon što je duže moguće. Srećom, nije sve tako strašno kao što se na prvi pogled čini, a uz pridržavanje brojnih mjera opreza lako možete sačuvati sluh čak iu starosti. Prije razmatranja ovih mjera, potrebno je podsjetiti na jednu važnu značajku ljudske slušne percepcije. Slušni aparat zvukove percipira nelinearno. Sličan fenomen sastoji se u sljedećem: ako zamislite bilo koju frekvenciju čistog tona, na primjer 300 Hz, tada se nelinearnost očituje kada se u ušnoj školjki pojave prizvuci te osnovne frekvencije prema logaritamskom principu (ako je osnovna frekvencija uzeti kao f, tada će frekvencijski prizvuci biti 2f, 3f itd. u rastućem redoslijedu). Ovu nelinearnost je također lakše razumjeti i mnogima je poznata pod imenom "nelinearna distorzija". Budući da se takvi harmonici (prizvuci) ne pojavljuju u izvornom čistom tonu, ispada da uho samo unosi svoje korekcije i prizvuke u izvorni zvuk, ali se oni mogu odrediti samo kao subjektivna iskrivljenja. Na razini intenziteta ispod 40 dB ne dolazi do subjektivnog izobličenja. S povećanjem intenziteta od 40 dB, razina subjektivnih harmonika počinje rasti, ali čak i na razini od 80-90 dB njihov negativni doprinos zvuku je relativno mali (stoga se ova razina intenziteta može uvjetno smatrati vrstom "zlatna sredina" u glazbenoj sferi).

Na temelju ovih informacija možete lako odrediti sigurnu i prihvatljivu razinu glasnoće koja neće štetiti slušnim organima, a istovremeno omogućiti da se čuju apsolutno sve karakteristike i detalji zvuka, npr. u slučaju rada s "hi-fi" sustavom. Ova razina "zlatne sredine" je otprilike 85-90 dB. Pri ovom intenzitetu zvuka stvarno je moguće čuti sve što je ugrađeno u audio put, dok je rizik od prijevremenog oštećenja i gubitka sluha sveden na minimum. Gotovo potpuno sigurnom može se smatrati razina glasnoće od 85 dB. Da bismo razumjeli koja je opasnost od glasnog slušanja i zašto preniska razina glasnoće ne dopušta čuti sve nijanse zvuka, pogledajmo ovo pitanje detaljnije. Što se tiče niske razine glasnoće, nedostatak svrhovitosti (ali češće subjektivne želje) slušanja glazbe na niskoj razini je zbog sljedećih razloga:

1. Nelinearnost ljudske slušne percepcije;
2. Značajke psihoakustičke percepcije, koje će se zasebno razmatrati.

Gore spomenuta nelinearnost slušne percepcije ima značajan učinak pri bilo kojoj glasnoći ispod 80 dB. U praksi to izgleda ovako: ako uključite glazbu na tihoj razini, na primjer, 40 dB, tada će se najjasnije čuti raspon srednjih frekvencija glazbene kompozicije, bilo da se radi o vokalu izvođača / izvođač ili instrumenti koji sviraju u ovom rasponu. Istodobno će postojati jasan nedostatak niskih i visokih frekvencija, upravo zbog nelinearnosti percepcije, kao i činjenice da različite frekvencije zvuče različitom glasnoćom. Dakle, očito je da za potpunu percepciju cjeline slike frekvencijska razina intenziteta mora biti usklađena što je više moguće s jednom vrijednošću. Unatoč činjenici da čak i pri razini glasnoće od 85-90 dB ne dolazi do idealiziranog izjednačavanja glasnoće različitih frekvencija, razina postaje prihvatljiva za normalno svakodnevno slušanje. Što je glasnoća istovremeno niža, to će uho jasnije percipirati karakterističnu nelinearnost, odnosno osjećaj odsutnosti odgovarajuće količine visokih i niskih frekvencija. Istodobno se ispostavlja da je s takvom nelinearnošću nemoguće ozbiljno govoriti o reprodukciji "hi-fi" zvuka visoke vjernosti, jer će točnost prijenosa izvorne zvučne slike biti iznimno niska u ovu konkretnu situaciju.

Ako se udubite u ove zaključke, postaje jasno zašto slušanje glazbe na niskoj razini glasnoće, iako je najsigurnije sa stajališta zdravlja, izrazito negativno osjeća uho zbog stvaranja jasno nevjerojatnih slika. glazbeni instrumenti i glasova, nedostatak razmjera zvučne pozornice. Općenito, tiha reprodukcija glazbe može se koristiti kao pozadinska pratnja, ali potpuno je kontraindicirano slušati visoku "hi-fi" kvalitetu pri niskoj glasnoći, iz gore navedenih razloga nemoguće je stvoriti prirodne slike zvučne pozornice koja je bila formirao inženjer zvuka u studiju tijekom faze snimanja. Ali ne samo mala glasnoća uvodi određena ograničenja u percepciji konačnog zvuka, mnogo gora situacija je na visokoj glasnoći. Moguće je i vrlo jednostavno oštetiti sluh i dovoljno smanjiti osjetljivost ako dulje vrijeme slušate glazbu na razinama iznad 90 dB. Ovi podaci temelje se na velikom broju medicinsko istraživanje, zaključivši da zvuk jači od 90 dB stvarno i gotovo nepopravljivo šteti zdravlju. Mehanizam ovog fenomena leži u slušnoj percepciji i strukturnim značajkama uha. Kada zvučni val jačine iznad 90 dB uđe u ušni kanal, organi srednjeg uha stupaju na scenu, što uzrokuje fenomen koji se naziva slušna adaptacija.

Princip onoga što se događa u ovom slučaju je sljedeći: stremen se uvlači iz ovalnog prozora i štiti unutarnje uho od preglasnih zvukova. Ovaj proces se zove akustični refleks. Na uho se to percipira kao kratkotrajno smanjenje osjetljivosti, što može biti poznato svakome tko je ikada bio na rock koncertima u klubovima, na primjer. Nakon takvog koncerta dolazi do kratkotrajnog smanjenja osjetljivosti, koja se nakon određenog vremena vraća na prethodnu razinu. Međutim, vraćanje osjetljivosti neće uvijek biti i izravno ovisi o dobi. Iza svega toga krije se velika opasnost od slušanja glasne glazbe i drugih zvukova, čiji intenzitet prelazi 90 dB. Pojava akustičnog refleksa nije jedina "vidljiva" opasnost od gubitka slušne osjetljivosti. Uz dugotrajnu izloženost preglasnim zvukovima, dlačice koje se nalaze u području unutarnjeg uha (koje reagiraju na vibracije) vrlo snažno odstupaju. U tom slučaju dolazi do efekta da se dlaka odgovorna za percepciju određene frekvencije skrene pod utjecajem zvučnih vibracija velike amplitude. U jednom trenutku takva dlaka može previše skrenuti i više se nikada ne vratiti. To će uzrokovati odgovarajući učinak gubitka osjetljivosti na određenoj frekvenciji!

Ono što je najstrašnije u cijeloj ovoj situaciji je to što se bolesti uha praktički ne mogu liječiti, čak ni one modernim metodama poznat medicini. Sve ovo dovodi do nekih ozbiljnih zaključaka: zvuk iznad 90 dB opasan je za zdravlje i gotovo zajamčeno uzrokuje preuranjeni gubitak sluha ili značajno smanjenje osjetljivosti. Još više frustrira to što prethodno spomenuto svojstvo prilagodbe dolazi do izražaja tijekom vremena. Ovaj proces u ljudskim slušnim organima događa se gotovo neprimjetno; osoba koja polako gubi osjetljivost, blizu 100% vjerojatnosti, neće to primijetiti sve do trenutka kada ljudi oko nje ne obrate pozornost na stalno postavljanje pitanja, poput: "Što si upravo rekao?". Zaključak na kraju je krajnje jednostavan: kada slušate glazbu, važno je ne dopustiti razinu intenziteta zvuka iznad 80-85 dB! U isto vrijeme, postoji i pozitivna strana: razina glasnoće od 80-85 dB približno odgovara razini snimanja zvuka glazbe u studijskom okruženju. Tako se javlja koncept "zlatne sredine", iznad kojeg je bolje ne uzdizati se ako zdravstveni problemi imaju barem neki značaj.

Čak i kratkotrajno slušanje glazbe na razini od 110-120 dB može izazvati probleme sa sluhom, primjerice tijekom koncerta uživo. Očito je izbjegavanje ovoga ponekad nemoguće ili vrlo teško, ali je izuzetno važno pokušati to učiniti kako bi se održao integritet slušne percepcije. Teoretski, kratkotrajna izloženost glasnim zvukovima (ne većim od 120 dB), čak i prije pojave "slušnog zamora", ne dovodi do ozbiljnih negativne posljedice. No u praksi se obično javljaju slučajevi dugotrajne izloženosti zvuku takvog intenziteta. Ljudi se oglušuju ne shvaćajući svu opasnost u automobilu dok slušaju audio sustav, kod kuće u sličnim uvjetima ili sa slušalicama na prijenosnom playeru. Zašto se to događa i što čini zvuk sve glasnijim i glasnijim? Dva su odgovora na ovo pitanje: 1) Utjecaj psihoakustike, o čemu će biti posebno riječi; 2) Stalna potreba za "vrištanjem" nekih vanjskih zvukova s ​​glasnoćom glazbe. Prvi aspekt problema je vrlo zanimljiv i o njemu ćemo kasnije detaljnije govoriti, ali druga strana problema vodi više ka negativnim razmišljanjima i zaključcima o pogrešnom shvaćanju pravih temelja ispravnog slušanja zvuka "hi- razred fi".

Ne ulazeći u detalje, opći zaključak o slušanju glazbe i ispravnoj glasnoći je sljedeći: slušanje glazbe treba se odvijati pri razinama intenziteta zvuka ne višim od 90 dB, ne nižim od 80 dB u prostoriji u kojoj se čuju strani zvukovi iz vanjskih izvora su jako prigušeni ili potpuno odsutni (kao što su: razgovori susjeda i druga buka iza zida stana, buka ulice i tehnička buka ako ste u automobilu itd.). Želio bih jednom zauvijek naglasiti da je u slučaju usklađenosti s takvim, vjerojatno strogim zahtjevima, moguće postići dugo očekivanu ravnotežu glasnoće, koja neće uzrokovati prerano neželjeno oštećenje slušnih organa, a također donose pravi užitak slušanja omiljene glazbe uz najsitnije detalje zvuka na visokim i niskim frekvencijama i preciznost koju teži sam koncept "hi-fi" zvuka.

Psihoakustika i značajke percepcije

Kako bismo što bolje odgovorili na neke važna pitanjaŠto se tiče konačne percepcije zvučnih informacija od strane osobe, postoji čitava grana znanosti koja proučava veliki broj takvih aspekata. Ovaj dio se zove "psihoakustika". Činjenica je da slušna percepcija ne završava samo na radu slušnih organa. Nakon izravne percepcije zvuka od strane organa sluha (uha), tada na scenu stupa najsloženiji i malo proučeni mehanizam za analizu primljenih informacija, za koji je u potpunosti odgovoran ljudski mozak, koji je koncipiran na način da tijekom rada generira valove određene frekvencije, a također su naznačeni u hercima (Hz). Različite frekvencije moždanih valova odgovaraju određenim stanjima čovjeka. Tako se ispostavlja da slušanje glazbe doprinosi promjeni frekvencijskog podešavanja mozga, a to je važno uzeti u obzir prilikom slušanja glazbenih skladbi. Na temelju te teorije postoji i metoda zvučne terapije izravnim utjecajem na psihičko stanje osobe. Moždanih valova ima pet vrsta:

1. Delta valovi (valovi ispod 4 Hz). Odgovara stanju dubokog sna bez snova, dok nema osjeta tijela.
2. Theta valovi (valovi 4-7 Hz). Stanje sna ili duboke meditacije.
3. Alfa valovi (valovi 7-13 Hz). Stanja opuštenosti i opuštenosti tijekom budnosti, pospanost.
4. Beta valovi (valovi 13-40 Hz). Stanje aktivnosti, svakodnevnog mišljenja i mentalne aktivnosti, uzbuđenja i spoznaje.
5. Gama valovi (valovi iznad 40 Hz). Stanje intenzivne mentalne aktivnosti, straha, uzbuđenja i svjesnosti.

Psihoakustika, kao grana znanosti, najviše traži odgovore na zanimljiva pitanja koji se odnosi na konačnu percepciju zvučnih informacija od strane osobe. U procesu proučavanja ovog procesa otkriva se ogroman broj čimbenika, čiji se utjecaj uvijek javlja kako u procesu slušanja glazbe, tako iu bilo kojem drugom slučaju obrade i analize bilo koje zvučne informacije. Psihoakustika proučava gotovo svu raznolikost mogućih utjecaja, počevši od emocionalnog i mentalnog stanja osobe u vrijeme slušanja, završavajući strukturnim značajkama glasnica (ako govorimo o osobitostima percepcije svih suptilnosti vokalnog izvedba) i mehanizam za pretvaranje zvuka u električne impulse mozga. O najzanimljivijim i najvažnijim čimbenicima (koje je važno uzeti u obzir svaki put kada slušate svoju omiljenu glazbu, kao i kada gradite profesionalni audio sustav) bit će riječi dalje.

Pojam suzvučja, glazbenog suzvučja

Uređaj ljudskog slušnog sustava jedinstven je, prije svega, u mehanizmu percepcije zvuka, nelinearnosti slušnog sustava, sposobnosti grupiranja zvukova po visini s prilično visokim stupnjem točnosti. Najzanimljivija značajka percepcije je nelinearnost slušnog sustava, koja se očituje u obliku pojave dodatnih nepostojećih (u glavnom tonu) harmonika, što se posebno često očituje kod osoba s glazbenom ili apsolutnom visinom. . Ako se detaljnije zaustavimo i analiziramo sve suptilnosti percepcije glazbenog zvuka, tada se lako razlikuje koncept "konsonancije" i "disonance" različitih akorda i intervala zvuka. koncept "suzvučje" definira se kao suglasnik (od francuske riječi "pristanak") zvuk, i obrnuto, odnosno, "disonanca"- nedosljedan, neskladan zvuk. Unatoč raznolikosti razna tumačenja od ovih koncepata karakteristika glazbenih intervala najprikladnije je koristiti se "glazbeno-psihološkim" tumačenjem pojmova: suzvučje osoba ga definira i osjeća kao ugodan i ugodan, mekan zvuk; disonanca s druge strane, može se okarakterizirati kao zvuk koji izaziva iritaciju, tjeskobu i napetost. Takva je terminologija pomalo subjektivna, a također su se u povijesti razvoja glazbe za "suglasnike" uzimali potpuno različiti intervali i obrnuto.

Danas je i ove pojmove teško jednoznačno sagledati, jer postoje razlike među ljudima različitih glazbenih preferencija i ukusa, a ne postoji ni općepriznat i usuglašen pojam harmonije. Psihoakustička osnova za percepciju različitih glazbenih intervala kao konsonantnih ili disonantnih izravno ovisi o konceptu "kritičkog benda". Kritična traka- ovo je određena širina trake, unutar koje se zvučni osjećaji dramatično mijenjaju. Širina kritičnih vrpci raste proporcionalno s porastom frekvencije. Stoga je osjećaj konsonancija i disonanci izravno povezan s prisutnošću kritičnih vrpci. Ljudski slušni organ (uho), kao što je ranije spomenuto, igra ulogu pojasnog filtra u određenoj fazi analize zvučnih valova. Ova uloga dodijeljena je bazilarnoj membrani, na kojoj postoje 24 kritične trake čija širina ovisi o frekvenciji.

Dakle, konsonancija i nekonzistentnost (konsonancija i disonanca) izravno ovise o rezoluciji slušnog sustava. Ispada da ako dva različita tona zvuče unisono ili je razlika u frekvenciji nula, onda je to savršena konsonancija. Ista konsonancija se javlja ako je frekvencijska razlika veća od kritičnog pojasa. Disonanca se javlja samo kada je frekvencijska razlika između 5% i 50% kritičnog pojasa. Najveći stupanj disonancije u ovom segmentu čuje se ako je razlika jedna četvrtina širine kritičnog pojasa. Na temelju toga, lako je analizirati bilo koju mješovitu glazbenu snimku i kombinaciju instrumenata na konsonanciju ili disonancu zvuka. Nije teško pogoditi kakvu veliku ulogu u tom slučaju igraju tonski inženjer, studio za snimanje i ostale komponente konačnog digitalnog ili analognog izvornog zvučnog zapisa, i to sve prije pokušaja njegove reprodukcije na opremi za reprodukciju zvuka.

Lokalizacija zvuka

Sustav binauralnog sluha i prostorne lokalizacije pomaže osobi da percipira punoću prostorne zvučne slike. Ovaj mehanizam percepcije provode dva slušna prijemnika i dva slušna kanala. Zvučne informacije koje dolaze tim kanalima naknadno se obrađuju u perifernom dijelu slušnog sustava i podvrgavaju spektralnoj i vremenskoj analizi. Dalje se ta informacija prenosi u više dijelove mozga, gdje se uspoređuje razlika između lijevog i desnog zvučnog signala, te se također formira jedinstvena zvučna slika. Ovaj opisani mehanizam tzv binauralni sluh. Zahvaljujući tome, osoba ima takve jedinstvene mogućnosti:

1) lokalizacija zvučnih signala iz jednog ili više izvora, uz formiranje prostorne slike percepcije zvučnog polja
2) odvajanje signala koji dolaze iz različitih izvora
3) odabir nekih signala u pozadini drugih (na primjer, odabir govora i glasa iz buke ili zvuka instrumenata)

Prostornu lokalizaciju lako je uočiti na jednostavnom primjeru. Na koncertu s pozornicom i određenim brojem glazbenika na određenoj udaljenosti jednih od drugih lako je (po želji i zatvorenim očima) odrediti smjer dolaska zvučnog signala pojedinog instrumenta, za procjenu dubine i prostornosti zvučnog polja. Na isti način se cijeni i dobar hi-fi sustav koji je sposoban pouzdano "reproducirati" takve efekte prostornosti i lokalizacije, čime zapravo "vara" mozak, čineći da osjetite punu prisutnost omiljenog izvođača na nastupu uživo. Lokalizaciju izvora zvuka obično određuju tri glavna čimbenika: vremenski, intenzitet i spektralni. Bez obzira na ove čimbenike, postoji niz obrazaca koji se mogu koristiti za razumijevanje osnova lokalizacije zvuka.

Najveći učinak lokalizacije, koji percipiraju ljudski slušni organi, nalazi se u području srednje frekvencije. Istodobno, gotovo je nemoguće odrediti smjer zvukova frekvencija iznad 8000 Hz i ispod 150 Hz. Potonja činjenica posebno se široko koristi u hi-fi sustavima i sustavima kućnog kina pri odabiru lokacije subwoofera (niskofrekventne veze), čiji je položaj u prostoriji, zbog nedostatka lokalizacije frekvencija ispod 150 Hz, praktički nije bitno, a slušatelj u svakom slučaju dobiva cjelovitu sliku zvučne pozornice. Točnost lokalizacije ovisi o položaju izvora zračenja zvučnih valova u prostoru. Dakle, najveća točnost lokalizacije zvuka zabilježena je u vodoravnoj ravnini, dostižući vrijednost od 3 °. U okomitoj ravnini ljudski slušni sustav mnogo lošije određuje smjer izvora, točnost u ovom slučaju je 10-15 ° (zbog specifične strukture ušnih školjki i složene geometrije). Točnost lokalizacije neznatno varira ovisno o kutu objekata koji emitiraju zvuk u prostoru s kutovima u odnosu na slušatelja, a na konačni učinak utječe i stupanj difrakcije zvučnih valova glave slušatelja. Također treba napomenuti da su širokopojasni signali bolje lokalizirani od uskopojasnog šuma.

Puno je zanimljivija situacija s definicijom dubine usmjerenog zvuka. Na primjer, osoba može odrediti udaljenost do objekta zvukom, međutim, to se događa u većoj mjeri zbog promjene zvučnog tlaka u prostoru. Obično, što je objekt dalje od slušatelja, zvučni valovi su više prigušeni u slobodnom prostoru (u zatvorenom prostoru se dodaje utjecaj reflektiranih zvučnih valova). Dakle, možemo zaključiti da je točnost lokalizacije veća u zatvorenoj prostoriji upravo zbog pojave reverbacije. Reflektirani valovi koji se javljaju u zatvorenim prostorima dovode do tako zanimljivih učinaka kao što su širenje zvučne pozornice, obavijanje, itd. Ovi fenomeni su mogući upravo zbog osjetljivosti trodimenzionalne lokalizacije zvuka. Glavne ovisnosti koje određuju horizontalnu lokalizaciju zvuka su: 1) razlika u vremenu dolaska zvučnog vala ulijevo i desno uho; 2) razlika u intenzitetu zbog difrakcije na glavi slušatelja. Za određivanje dubine zvuka važna je razlika u razini zvučnog tlaka i razlika u spektralnom sastavu. Lokalizacija u okomitoj ravnini također jako ovisi o difrakciji u ušnoj školjki.

Situacija je kompliciranija s modernim surround zvučnim sustavima koji se temelje na dolby surround tehnologiji i analozima. Čini se da princip izgradnje sustava kućnog kina jasno regulira metodu rekreacije prilično naturalističke prostorne slike 3D zvuka s inherentnom glasnoćom i lokalizacijom virtualnih izvora u prostoru. No, nije sve tako trivijalno, jer se obično ne uzimaju u obzir mehanizmi percepcije i lokalizacije velikog broja izvora zvuka. Transformacija zvuka pomoću organa sluha uključuje proces zbrajanja signala iz različitih izvora koji su došli do različitih ušiju. Štoviše, ako je fazna struktura različitih zvukova više ili manje sinkrona, takav proces uho percipira kao zvuk koji dolazi iz jednog izvora. Također postoji niz poteškoća, uključujući osobitosti mehanizma lokalizacije, što otežava točno određivanje smjera izvora u prostoru.

S obzirom na navedeno, najteži zadatak je razdvojiti zvukove iz različitih izvora, pogotovo ako ti različiti izvori reproduciraju sličan amplitudno-frekvencijski signal. A upravo se to događa u praksi u bilo kojoj moderni sustav surround zvuk, pa čak i u konvencionalnom stereo sustavu. Kad osoba sluša veliki broj zvukova koji izviru iz različitih izvora, prvo se utvrđuje pripadnost svakog pojedinog zvuka izvoru koji ga stvara (grupiranje po frekvenciji, visini, boji). I tek u drugoj fazi glasine pokušavaju lokalizirati izvor. Nakon toga se dolazni zvukovi dijele u tokove na temelju prostornih obilježja (razlika u vremenu dolaska signala, razlika u amplitudi). Na temelju dobivenih informacija stvara se više-manje statična i fiksna slušna slika iz koje je moguće utvrditi odakle dolazi pojedini zvuk.

Vrlo je zgodno pratiti te procese na primjeru obične pozornice na kojoj su fiksirani glazbenici. Pritom je vrlo zanimljivo da ako se pjevač/izvođač, koji zauzima početno definiranu poziciju na pozornici, počne glatko kretati pozornicom u bilo kojem smjeru, prethodno formirana slušna slika se neće promijeniti! Određivanje smjera zvuka koji dolazi od pjevača ostat će subjektivno isto, kao da stoji na istom mjestu gdje je stajao prije nego što se pomaknuo. Samo u slučaju nagla promjena mjesto izvođača na pozornici, generirana zvučna slika bit će podijeljena. Uz razmatrane probleme i složenost procesa lokalizacije zvuka u prostoru, u slučaju višekanalnih surround zvučnih sustava, proces reverbacije u krajnjoj slušaonici igra prilično veliku ulogu. Ova se ovisnost najjasnije uočava kada veliki broj reflektiranih zvukova dolazi iz svih smjerova - točnost lokalizacije značajno se pogoršava. Ako je energetsko zasićenje reflektiranih valova veće (prevladava) od izravnih zvukova, kriterij lokalizacije u takvoj prostoriji postaje krajnje zamagljen, izuzetno je teško (ako ne i nemoguće) govoriti o točnosti određivanja takvih izvora.

Međutim, u prostoriji s visokom reverberacijom teoretski dolazi do lokalizacije; u slučaju širokopojasnih signala, sluh je vođen parametrom razlike intenziteta. U ovom slučaju, smjer je određen visokofrekventnom komponentom spektra. U svakoj sobi, točnost lokalizacije ovisit će o vremenu dolaska reflektiranih zvukova nakon izravnih zvukova. Ako je razmak između tih zvučnih signala premalen, "zakon izravnog vala" počinje djelovati kako bi pomogao slušnom sustavu. Bit ovog fenomena: ako zvukovi s kratkim intervalom kašnjenja dolaze iz različitih smjerova, tada se lokalizacija cijelog zvuka događa prema prvom zvuku koji je stigao, tj. sluh u određenoj mjeri zanemaruje reflektirani zvuk ako dolazi prekratko nakon izravnog. Sličan učinak javlja se i kada se odredi smjer dolaska zvuka u vertikalnoj ravnini, ali je u ovom slučaju znatno slabiji (zbog činjenice da je osjetljivost slušnog sustava na lokalizaciju u vertikalnoj ravnini osjetno lošija).

Suština efekta prvenstva je mnogo dublja i ima psihološku, a ne fiziološku prirodu. Proveden je veliki broj eksperimenata na temelju kojih je utvrđena ovisnost. Taj se učinak javlja uglavnom kada se vrijeme pojave jeke, njegova amplituda i smjer podudaraju s nekim "očekivanjem" slušatelja od toga kako akustika ove prostorije oblikuje zvučnu sliku. Možda je osoba već imala iskustvo slušanja u ovoj ili sličnoj prostoriji, što formira predispoziciju slušnog sustava za pojavu "očekivanog" učinka prednosti. Kako bi se zaobišla ova ograničenja svojstvena ljudskom sluhu, u slučaju više izvora zvuka koriste se razni trikovi i trikovi uz pomoć kojih se u konačnici formira koliko-toliko uvjerljiva lokalizacija glazbenih instrumenata/drugih izvora zvuka u prostoru. . Uglavnom, reprodukcija stereo i višekanalnih zvučnih slika temelji se na mnogo obmana i stvaranju slušne iluzije.

Kada dva ili više zvučnika (na primjer, 5.1 ili 7.1, ili čak 9.1) reproduciraju zvuk iz različitih točaka u prostoriji, slušatelj čuje zvukove koji dolaze iz nepostojećih ili imaginarnih izvora, percipirajući određenu zvučnu panoramu. Mogućnost ove prijevare leži u biološkim značajkama strukture ljudskog tijela. Najvjerojatnije se osoba nije imala vremena prilagoditi prepoznavanju takve prijevare zbog činjenice da su se principi "umjetne" reprodukcije zvuka pojavili relativno nedavno. No, iako se proces stvaranja zamišljene lokalizacije pokazao mogućim, implementacija je još uvijek daleko od savršene. Činjenica je da sluh stvarno percipira izvor zvuka tamo gdje ga zapravo nema, ali ispravnost i točnost prijenosa zvučnih informacija (osobito boje) je veliko pitanje. Metodom brojnih eksperimenata u stvarnim reverberacijskim prostorijama iu prigušenim komorama utvrđeno je da se boja zvučnih valova razlikuje od stvarnih i imaginarnih izvora. To uglavnom utječe na subjektivnu percepciju spektralne glasnoće, boja se u ovom slučaju mijenja na značajan i primjetan način (u usporedbi sa sličnim zvukom reproduciranim na stvarnom izvoru).

U slučaju višekanalnih sustava kućnog kina, razina izobličenja je osjetno veća, iz nekoliko razloga: 1) Mnogi zvučni signali slični u amplitudno-frekvencijskom i faznom odzivu istovremeno dolaze iz različitih izvora i smjerova (uključujući ponovno reflektirane valove) svakom ušnom kanalu. To dovodi do povećanog izobličenja i pojave češljastog filtriranja. 2) Jak razmak zvučnika u prostoru (jedni u odnosu na druge, u višekanalnim sustavima ta udaljenost može biti nekoliko metara ili više) pridonosi rastu distorzije boje i obojenosti zvuka u području imaginarnog izvora. Kao rezultat toga, možemo reći da se bojanje boje u višekanalnim i surround sustavima zvuka u praksi događa iz dva razloga: fenomena češljastog filtriranja i utjecaja reverb procesa u određenoj prostoriji. Ako je više od jednog izvora odgovorno za reprodukciju zvučnih informacija (ovo se također odnosi na stereo sustav s 2 izvora), efekt "češljastog filtriranja" je neizbježan, uzrokovan različitim vremenima dolaska zvučnih valova do svakog slušnog kanala. Posebna neujednačenost uočena je u području gornjeg srednjeg 1-4 kHz.

Pojam zvuka i buke. Snaga zvuka.

Zvuk je fizikalna pojava koja predstavlja širenje mehaničkih vibracija u obliku elastičnih valova u čvrstom, tekućem ili plinovitom mediju. Kao i svaki val, zvuk karakterizira amplituda i frekvencijski spektar. Amplituda zvučnog vala je razlika između najveće i najniže vrijednosti gustoće. Frekvencija zvuka je broj titraja zraka u sekundi. Frekvencija se mjeri u hercima (Hz).

Valove različitih frekvencija percipiramo kao zvuk različitih visina. Zvuk frekvencije ispod 16 - 20 Hz (raspon ljudskog sluha) naziva se infrazvuk; od 15 - 20 kHz do 1 GHz, - ultrazvukom, od 1 GHz - hiperzvukom. Među zvučnim zvukovima razlikuju se fonetski (govorni zvukovi i fonemi koji čine usmeni govor) i glazbeni zvukovi (koji čine glazbu). Glazbeni zvukovi ne sadrže jedan, već nekoliko tonova, a ponekad i komponente buke u širokom rasponu frekvencija.

Buka je vrsta zvuka koju ljudi doživljavaju kao neugodnu, uznemirujuću ili čak prkosnu. bol faktor koji stvara akustičnu nelagodu.

Za kvantifikacija zvuk koristiti prosječne parametre određene na temelju statističkih zakona. Intenzitet zvuka je zastarjeli izraz koji opisuje veličinu sličnu, ali ne identičnu jačini zvuka. Ovisi o valnoj duljini. Jedinica za jačinu zvuka - bel (B). Razina zvuka češće Ukupno mjereno u decibelima (0,1B). Osoba može sluhom detektirati razliku u razini glasnoće od približno 1 dB.

Kako bi izmjerio akustičnu buku, Stephen Orfield osnovao je Orfieldov laboratorij u južnom Minneapolisu. Kako bi se postigla iznimna tišina, soba koristi akustične platforme od stakloplastike debljine metar, dvostruke izolirane čelične stijene i beton debljine 30 cm.Soba blokira 99,99 posto vanjskih zvukova i apsorbira unutarnje. Ovu kameru koriste mnogi proizvođači za testiranje glasnoće svojih proizvoda, kao što su srčani zalisci, zvuk zaslona mobilnog telefona, zvuk prekidača na kontrolnoj ploči automobila. Također se koristi za određivanje kvalitete zvuka.

Zvukovi različite jačine različito djeluju na ljudski organizam. Tako Zvuk do 40 dB djeluje umirujuće. Od izlaganja zvuku od 60-90 dB javlja se osjećaj iritacije, umora, glavobolje. Zvuk jačine 95-110 dB uzrokuje postupno slabljenje sluha, neuropsihički stres i razne bolesti. Zvuk od 114 dB uzrokuje zvučno opijanje poput alkoholna opijenost, remeti san, uništava psihu, dovodi do gluhoće.

U Rusiji postoje sanitarne norme dopuštena razina buke, gdje su za različite teritorije i uvjete prisutnosti osobe dane granične vrijednosti razine buke:

Na području mikrodistrikta je 45-55 dB;

· u školskim razredima 40-45 dB;

bolnice 35-40 dB;

· u industriji 65-70 dB.

Noću (23:00-07:00) razina buke trebala bi biti 10 dB niža.

Primjeri jačine zvuka u decibelima:

Šuštanje lišća: 10

Stambeni prostor: 40

Razgovor: 40–45

Ured: 50–60

Buka trgovine: 60

TV, vikanje, smijeh na udaljenosti od 1 m: 70-75

Ulica: 70–80

Tvornica (teška industrija): 70–110

Motorna pila: 100

Lansiranje mlaznice: 120–130

Buka u diskoteci: 175

Ljudska percepcija zvukova

Sluh je sposobnost bioloških organizama da percipiraju zvukove organima sluha. Podrijetlo zvuka temelji se na mehaničkim titrajima elastičnih tijela. U sloju zraka neposredno uz površinu oscilirajućeg tijela dolazi do kondenzacije (kompresije) i razrjeđivanja. Ove kompresije i razrijeđenost izmjenjuju se u vremenu i šire se na strane u obliku elastičnog uzdužnog vala, koji dopire do uha i uzrokuje periodične fluktuacije tlaka u njegovoj blizini koje utječu na slušni analizator.

Obična osoba može čuti zvučne vibracije u frekvencijskom rasponu od 16–20 Hz do 15–20 kHz. Sposobnost razlikovanja zvučnih frekvencija uvelike ovisi o pojedincu: njegovoj dobi, spolu, sklonosti slušnim bolestima, obučenosti i zamoru sluha.

Kod ljudi organ sluha je uho koje percipira zvučne impulse, a također je odgovorno za položaj tijela u prostoru i sposobnost održavanja ravnoteže. Ovo je upareni organ koji se nalazi u temporalnim kostima lubanje, izvana ograničen ušnim školjkama. Predstavljaju ga tri odjela: vanjsko, srednje i unutarnje uho, od kojih svaki obavlja svoje specifične funkcije.

Vanjsko uho se sastoji od ušne školjke i vanjskog slušnog kanala. Ušna školjka u živim organizmima radi kao prijamnik zvučnih valova, koji se zatim prenose u unutrašnjost slušnog aparata. Vrijednost ušne školjke kod ljudi je mnogo manja nego kod životinja, pa je kod ljudi praktički nepomična.

Nabori ljudske ušne školjke unose male frekvencijske distorzije u zvuk koji ulazi u ušni kanal, ovisno o vodoravnoj i okomitoj lokalizaciji zvuka. Dakle, mozak dobiva Dodatne informacije kako biste locirali izvor zvuka. Ovaj se efekt ponekad koristi u akustici, uključujući stvaranje osjećaja surround zvuka pri korištenju slušalica ili slušnih pomagala. Vanjski slušni kanal završava slijepo: od srednjeg uha ga odvaja bubnjić. Zvučni valovi koje hvata ušna školjka udaraju u bubnjić i uzrokuju njegovo vibriranje. S druge strane, vibracije bubne opne prenose se u srednje uho.

Glavni dio srednjeg uha je bubna šupljina - mali prostor volumena od oko 1 cm³, koji se nalazi u temporalna kost. Ovdje se nalaze tri slušne koščice: čekić, nakovanj i stremen - one su povezane jedna s drugom i s unutarnjim uhom (prozor predvorja), prenose zvučne vibracije iz vanjskog uha u unutarnje, pritom ih pojačavajući. Šupljina srednjeg uha povezana je s nazofarinksom pomoću Eustahijeve cijevi, kroz koju se izjednačava prosječni tlak zraka unutar i izvan bubne opne.

Unutarnje uho, zbog svog zamršenog oblika, naziva se labirint. Koštani labirint sastoji se od predvorja, pužnice i polukružnih kanala, ali samo je pužnica izravno povezana sa sluhom, unutar koje se nalazi membranski kanalić ispunjen tekućinom, na čijoj se donjoj stijenci nalazi receptorski aparat slušnog analizatora prekriven stanicama dlaka. Stanice dlačica hvataju fluktuacije u tekućini koja ispunjava kanal. Svaka stanica dlake podešena je na određenu frekvenciju zvuka.

Ljudski slušni organ radi na sljedeći način. Ušne školjke hvataju vibracije zvučnog vala i usmjeravaju ih u ušni kanal. Kroz njega se vibracije šalju u srednje uho i, dospjevši do bubnjića, uzrokuju njegove vibracije. Sustavom slušnih koščica vibracije se prenose dalje – u unutarnje uho (zvučne vibracije prenose se na membranu ovalnog prozorčića). Vibracije membrane uzrokuju pomicanje tekućine u pužnici, što zauzvrat uzrokuje vibriranje bazalne membrane. Kada se vlakna pomiču, dlačice receptorskih stanica dodiruju pokrovnu membranu. Ekscitacija se javlja u receptorima, koja se u konačnici prenosi slušnim živcem u mozak, gdje preko srednjeg i diencefalona ekscitacija ulazi u slušnu zonu moždane kore, koja se nalazi u temporalnim režnjevima. Ovdje je konačno razlikovanje prirode zvuka, njegovog tona, ritma, snage, visine i njegovog značenja.

Utjecaj buke na čovjeka

Teško je precijeniti utjecaj buke na ljudsko zdravlje. Buka je jedan od onih faktora na koje se ne možete naviknuti. Čovjeku se samo čini da je navikao na buku, ali akustičko zagađenje, djelujući neprestano, uništava ljudsko zdravlje. Buka uzrokuje rezonanciju unutarnji organi, postupno ih za nas neprimjetno trošeći. Nije bez razloga u srednjem vijeku bilo pogubljenje "ispod zvona". Brujanje zvona mučilo je i polako ubijalo osuđenika.

Dugo vremena učinak buke na ljudsko tijelo nije bio posebno proučavan, iako su već u davnim vremenima znali za njegovu štetu. Trenutno znanstvenici u mnogim zemljama svijeta provode različite studije kako bi utvrdili utjecaj buke na ljudsko zdravlje. Prije svega, živčani, kardiovaskularni sustav i probavni organi pate od buke. Postoji povezanost morbiditeta i duljine boravka u uvjetima akustičnog onečišćenja. Porast oboljevanja primjećuje se nakon 8-10 godina života kada su izloženi buci intenziteta iznad 70 dB.

Dugotrajna buka negativno utječe na organ sluha, smanjujući osjetljivost na zvuk. Redovito i dugotrajno izlaganje industrijskoj buci od 85-90 dB dovodi do pojave nagluhosti (postupnog gubitka sluha). Ako je jačina zvuka iznad 80 dB, postoji opasnost od gubitka osjetljivosti resica koje se nalaze u srednjem uhu – nastavaka slušnih živaca. Smrt polovice njih još ne dovodi do značajnog gubitka sluha. A ako umre više od pola- osoba će uroniti u svijet u kojem se ne čuje šuštanje drveća, zujanje pčela. Gubitkom svih trideset tisuća slušnih resica, čovjek ulazi u svijet tišine.

Buka ima akumulativni učinak, tj. akustična iritacija, nakupljajući se u tijelu, sve više deprimira živčani sustav. Dakle, prije gubitka sluha od izloženosti buci, funkcionalni poremećaj središnjeg živčani sustav. Buka posebno štetno djeluje na neuropsihičku aktivnost organizma. Proces neuropsihijatrijskih bolesti veći je kod osoba koje rade u bučnim uvjetima nego kod osoba koje rade u normalnim zvučnim uvjetima. Pogođene su sve vrste intelektualne aktivnosti, raspoloženje se pogoršava, ponekad se javlja osjećaj zbunjenosti, tjeskobe, prestrašenosti, straha, a pri visokom intenzitetu - osjećaj slabosti, kao nakon jakog živčanog šoka. U Velikoj Britaniji, primjerice, svaki četvrti muškarac i svaka treća žena pate od neuroze zbog visoke razine buke.

Zvukovi uzrokuju funkcionalne poremećaje kardio-vaskularnog sustava. Promjene koje se događaju u ljudskom kardiovaskularnom sustavu pod utjecajem buke imaju sljedeće simptome: bol u predjelu srca, lupanje srca, nestabilnost pulsa i krvni tlak, ponekad postoji sklonost grčevima kapilara ekstremiteta i dna oka. Funkcionalni pomaci koji se javljaju u krvožilnom sustavu pod utjecajem intenzivne buke, s vremenom mogu dovesti do trajnih promjena vaskularnog tonusa, pridonoseći razvoju hipertenzije.

Pod utjecajem buke mijenja se metabolizam ugljikohidrata, masti, bjelančevina, soli, što se očituje u promjeni biokemijskog sastava krvi (smanjuje se razina šećera u krvi). Buka ima štetan učinak na vizualne i vestibularne analizatore, smanjuje refleksnu aktivnostšto često dovodi do nezgoda i ozljeda. Što je veći intenzitet buke, to osoba lošije vidi i reagira na ono što se događa.

Buka također utječe na sposobnost intelektualnog i aktivnosti učenja. Na primjer, uspjeh učenika. Godine 1992. u Münchenu je zračna luka premještena u drugi dio grada. A pokazalo se da su studenti koji su živjeli u blizini stare zračne luke, a koji su prije njezina zatvaranja pokazivali loše rezultate u čitanju i pamćenju informacija, počeli pokazivati ​​puno bolje rezultate u šutnji. Ali u školama na području u koje je preseljena zračna luka akademski uspjeh se, naprotiv, pogoršao, a djeca su dobila novi izgovor za loše ocjene.

Istraživači su otkrili da buka može uništiti biljne stanice. Primjerice, eksperimenti su pokazali da se biljke koje su bombardirane zvukovima suše i umiru. Uzrok smrti je prekomjerno oslobađanje vlage kroz lišće: kada razina buke prijeđe određenu granicu, cvijeće doslovno izlazi sa suzama. Pčela gubi sposobnost navigacije i prestaje raditi uz buku mlaznog aviona.

Vrlo bučna moderna glazba također otupljuje sluh, uzrokuje živčane bolesti. Kod 20 posto mladića i djevojaka koji često slušaju trendovsku suvremenu glazbu pokazalo se da je sluh otupio u istoj mjeri kao i kod 85-godišnjaka. Posebnu opasnost predstavljaju igrači i diskoteke za tinejdžere. Tipično, razina buke u diskoteci je 80-100 dB, što je usporedivo s razinom buke gustog prometa ili turbomlaznog motora koji uzlijeće na 100 m. Glasnoća zvuka playera je 100-114 dB. Probojni čekić djeluje gotovo jednako zaglušujuće. Zdravi bubnjići mogu podnijeti zvuk svirača od 110 dB maksimalno 1,5 minutu bez oštećenja. Francuski znanstvenici primjećuju da se oštećenja sluha u našem stoljeću aktivno šire među mladima; kako stare, veća je vjerojatnost da će biti prisiljeni nositi slušna pomagala. Čak i niska glasnoća ometa koncentraciju tijekom mentalnog rada. Glazba, čak i ako je vrlo tiha, smanjuje pozornost - to treba uzeti u obzir pri izvođenju domaća zadaća. Kako zvuk postaje glasniji, tijelo oslobađa mnogo hormona stresa, poput adrenalina. Time se sužavaju krvne žile, usporava rad crijeva. U budućnosti sve to može dovesti do kršenja srca i cirkulacije krvi. Gubitak sluha zbog buke je neizlječiva bolest. Gotovo je nemoguće kirurški popraviti oštećeni živac.

Na nas negativno utječu ne samo zvukovi koje čujemo, već i oni koji su izvan dometa čujnosti: prije svega infrazvuk. Infrazvuk se u prirodi javlja prilikom potresa, udara groma, jak vjetar. U gradu su izvori infrazvuka teški strojevi, ventilatori i sva oprema koja vibrira . Infrazvuk s razinom do 145 dB uzrokuje fizički stres, umor, glavobolju, poremećaj vestibularnog aparata. Ako je infrazvuk jači i duži, tada osoba može osjetiti vibracije prsa, suha usta, smetnje vida, glavobolja i vrtoglavica.

Opasnost od infrazvuka je u tome što se od njega teško braniti: za razliku od obične buke, praktički ga je nemoguće apsorbirati i širi se mnogo dalje. Za njegovo suzbijanje potrebno je smanjiti zvuk u samom izvoru uz pomoć posebne opreme: prigušivača reaktivnog tipa.

Potpuna tišina također šteti ljudskom tijelu. Dakle, zaposlenici jednog dizajnerskog biroa, koji je imao izvrsnu zvučnu izolaciju, već tjedan dana kasnije počeli su se žaliti na nemogućnost rada u uvjetima represivne tišine. Bili su nervozni, izgubili radnu sposobnost.

konkretan primjer utjecaj buke na žive organizme može se smatrati sljedećim događajem. Tisuće neizleženih pilića uginulo je kao posljedica jaružanja koje je izvršila njemačka tvrtka Moebius po nalogu Ministarstva prometa Ukrajine. Buka od radne opreme prenosila se 5-7 km, što je negativno utjecalo na susjedna područja Dunavskog rezervata biosfere. Predstavnici Dunavskog rezervata biosfere i još 3 organizacije bili su prisiljeni s bolom konstatirati smrt cijele kolonije šarene čigre i obične čigre, koje su se nalazile na Ptičiji. Dupini i kitovi isplivavaju na obalu zbog jakih zvukova vojnih sonara.

Izvori buke u gradu

Zvukovi najštetnije utječu na čovjeka u velikim gradovima. Ali čak iu prigradskim selima, može se patiti od zagađenje bukom, uzrokovan radnim tehničkim uređajima susjeda: kosilica, tokarski stroj ili glazbeni centar. Buka od njih može premašiti maksimum dopuštene norme. Ipak, glavno zagađenje bukom događa se u gradu. Njegov izvor u većini slučajeva su vozila. Najveći intenzitet zvukova dolazi iz autocesta, metroa i tramvaja.

Autotransport. Najviše razine buke uočene su na glavnim ulicama gradova. Prosječni intenzitet prometa doseže 2000-3000 vozila na sat i više, a maksimalne razine buke su 90-95 dB.

Razina ulične buke određena je intenzitetom, brzinom i sastavom prometnog toka. Osim toga, razina ulične buke ovisi o odlukama o planiranju (uzdužni i poprečni profil ulica, visina i gustoća izgrađenosti) i takvim elementima krajobraznog uređenja kao što su pokrivenost kolnika i prisutnost zelenih površina. Svaki od ovih faktora može promijeniti razinu prometne buke do 10 dB.

U industrijskom gradu uobičajen je visok postotak prijevoza tereta autocestama. Povećanje općeg protoka vozila, kamiona, posebno teških kamiona s dizelskim motorima, dovodi do povećanja razine buke. Buka koja se javlja na kolniku autoceste proteže se ne samo na područje uz autocestu, već i duboko u stambene zgrade.

Željeznički prijevoz. Povećanje brzine vlakova također dovodi do značajnog povećanja razine buke u stambenim područjima uz željezničke pruge ili u blizini ranžirnih stanica. Maksimalna razina zvučnog tlaka na udaljenosti od 7,5 m od električnog vlaka u pokretu doseže 93 dB, od putničkog vlaka - 91, od teretnog vlaka -92 dB.

Buka koju stvara prolazak električnih vlakova lako se širi otvorenim prostorom. Zvučna energija se najviše smanjuje na udaljenosti od prvih 100 m od izvora (u prosjeku za 10 dB). Na udaljenosti od 100-200 smanjenje buke je 8 dB, a na udaljenosti od 200 do 300 samo 2-3 dB. Glavni izvor željezničke buke je udar automobila prilikom vožnje u spojeve i neravne tračnice.

Od svih vrsta gradskog prijevoza najbučniji tramvaj. Čelični kotači tramvaja pri kretanju po tračnicama stvaraju 10 dB višu razinu buke od kotača automobila u dodiru s asfaltom. Tramvaj stvara buku pri radu motora, otvaranju vrata i zvučnim signalima. Visoka razina buke od tramvajskog prometa jedan je od glavnih razloga redukcije tramvajskih linija u gradovima. No, tramvaj ima i niz prednosti pa smanjenjem buke koju stvara može pobijediti u konkurenciji s drugim oblicima prijevoza.

Brzi tramvaj je od velike važnosti. Može se uspješno koristiti kao glavni način prijevoza u malim i srednjim gradovima, au velikim gradovima - kao gradski, prigradski, pa čak i međugradski, za komunikaciju s novim stambenim područjima, industrijskim zonama, zračnim lukama.

Zračni transport. Zračni promet zauzima značajan udio u režimu buke mnogih gradova. Često se zračne luke civilnog zrakoplovstva nalaze u neposrednoj blizini stambenih naselja, a zračne rute prolaze iznad brojnih naselja. Razina buke ovisi o smjeru uzletno-sletnih staza i putanja letenja zrakoplova, intenzitetu letova tijekom dana, godišnjim dobima i tipovima zrakoplova koji se nalaze na tom uzletištu. S 24-satnim intenzivnim radom zračnih luka, ekvivalentne razine buke u stambenom području dosežu 80 dB danju, 78 dB noću, a maksimalne razine buke kreću se od 92 do 108 dB.

Industrijska poduzeća. Industrijska poduzeća su izvor velike buke u stambenim područjima gradova. Kršenje akustičnog režima primjećuje se u slučajevima kada je njihov teritorij izravno u stambenim područjima. Proučavanje buke koju uzrokuje čovjek pokazalo je da je ona stalna i širokopojasna u smislu prirode zvuka, tj. zvuk raznih tonova. Najznačajnije razine opažene su na frekvencijama od 500-1000 Hz, odnosno u zoni najveće osjetljivosti organa sluha. U proizvodnim pogonima instaliran je veliki broj različitih vrsta tehnološke opreme. Dakle, tkalačke radionice mogu se okarakterizirati razinom buke od 90-95 dB A, mehaničke i alatne radionice - 85-92, kovačke radionice - 95-105, strojarnice kompresorskih stanica - 95-100 dB.

Kućanskih aparata. S početkom postindustrijske ere, sve više i više izvora buke (kao i elektromagnetskog) pojavljuje se unutar ljudskog doma. Izvor ove buke je kućanska i uredska oprema.

Za našu orijentaciju u svijetu oko nas sluh ima istu ulogu kao i vid. Uho nam omogućuje međusobnu komunikaciju zvukovima; ono ima posebnu osjetljivost na zvučne frekvencije govora. Čovjek uz pomoć uha hvata razne zvučne vibracije u zraku. Vibracije koje dolaze od predmeta (izvora zvuka) prenose se zrakom, koji ima ulogu prijenosnika zvuka, i hvataju se uhom. Ljudsko uho opaža vibracije zraka s frekvencijom od 16 do 20 000 Hz. vibracije sa veća učestalost pripadaju ultrazvučnim, ali ih ljudsko uho ne percipira. Sposobnost razlikovanja visokih tonova opada s godinama. Sposobnost hvatanja zvuka s dva uha omogućuje određivanje gdje se zvuk nalazi. U uhu se vibracije zraka pretvaraju u električne impulse, koje mozak percipira kao zvuk.

U uhu se nalazi i organ za opažanje kretanja i položaja tijela u prostoru - vestibularnog aparata. Vestibularni sustav ima važnu ulogu u prostornoj orijentaciji čovjeka, analizira i prenosi informacije o ubrzanjima i usporavanjima pravocrtnih i rotacijskih kretnji, kao i promjenama položaja glave u prostoru.

struktura uha

Na temelju vanjska struktura uho je podijeljeno na tri dijela. Prva dva dijela uha, vanjski (vanjski) i srednji, provode zvuk. Treći dio – unutarnje uho – sadrži slušne stanice, mehanizme za opažanje sva tri svojstva zvuka: visine, jačine i boje.

vanjsko uho- tzv. izbočeni dio vanjskog uha ušna školjka, njegova osnova je polukruto potporno tkivo - hrskavica. Prednja površina ušne školjke ima složenu strukturu i nedosljedan oblik. Sastoji se od hrskavice i fibroznog tkiva, s izuzetkom donjeg dijela - lobule (ušne resice) koju čini masno tkivo. U dnu ušne školjke nalaze se prednji, gornji i stražnji ušni mišići, čiji su pokreti ograničeni.

Osim akustične (zvukohvatne) funkcije, ušna školjka ima i zaštitnu ulogu, štiteći zvukovod u bubnjiću od štetnih utjecaja. okoliš(voda, prašina, jaka strujanja zraka). I oblik i veličina ušnih školjki su individualni. Duljina ušne školjke kod muškaraca je 50-82 mm, a širina 32-52 mm, kod žena su dimenzije nešto manje. Na maloj površini ušne školjke zastupljena je sva osjetljivost tijela i unutarnjih organa. Stoga se može koristiti za dobivanje biološki važnih informacija o stanju bilo kojeg organa. Ušna školjka koncentrira zvučne vibracije i usmjerava ih prema vanjskom slušnom otvoru.

Vanjski zvukovod služi za provođenje zvučnih vibracija zraka od ušne školjke do bubnjića. Vanjski slušni kanal ima duljinu od 2 do 5 cm, njegovu vanjsku trećinu čini hrskavica, a unutarnje 2/3 kosti. Vanjski slušni meatus lučno je zakrivljen u smjeru gore-straga i lako se ispravlja kada se ušna školjka povuče prema gore i natrag. U koži ušnog kanala nalaze se posebne žlijezde koje izlučuju žućkastu tajnu ( ušni vosak), čija je funkcija zaštita kože od bakterijska infekcija i stranih čestica (ulazak insekata).

Vanjski zvukovod je od srednjeg uha odvojen bubnom opnom, koja je uvijek uvučena prema unutra. Ovo je tanka ploča vezivnog tkiva, izvana prekrivena slojevitim epitelom, a iznutra sluznicom. Vanjski zvukovod provodi zvučne vibracije do bubne opne, koja odvaja vanjsko uho od bubne šupljine (srednjeg uha).

Srednje uho, ili bubna šupljina, mala je komorica ispunjena zrakom koja se nalazi u piramidi sljepoočne kosti i odvojena je od vanjskog zvukovoda bubnjićom. Ova šupljina ima koštane i membranozne (bubnjić) stijenke.

Bubnjić je 0,1 µm debela, sjedilačka membrana satkana od vlakana koja idu u različitim smjerovima i neravnomjerno su rastegnuta u različitim područjima. Zbog takve strukture bubnjić nema svoj period titranja, što bi dovelo do pojačanja zvučnih signala koji se podudaraju s frekvencijom vlastitih oscilacija. Počinje oscilirati pod djelovanjem zvučnih vibracija koje prolaze kroz vanjski slušni kanal. Bubnjić komunicira s mastoidnom špiljom kroz otvor na stražnjoj stijenci.

Otvor slušne (Eustahijeve) tube nalazi se u prednjem zidu bubne šupljine i vodi u nosni dio ždrijela. Zbog toga atmosferski zrak može ući u bubnu šupljinu. Normalno je otvor Eustahijeve tube zatvoren. Otvara se tijekom gutanja ili zijevanja te pomaže u izjednačavanju tlaka zraka na bubnjić sa strane šupljine srednjeg uha i vanjskog slušnog otvora, čime ga štiti od puknuća koja dovode do gubitka sluha.

U bubnoj šupljini lež slušne koščice. Oni su vrlo mali i povezani su u lanac koji se proteže od bubne opne do unutarnje stijenke bubne šupljine.

Najudaljenija kost čekić- ručka mu je spojena na bubnjić. Glava malleusa povezana je s inkusom koji je pokretno zglobljen s glavom stremen.

Slušne koščice su tako nazvane zbog svog oblika. Kosti su prekrivene sluznicom. Dva mišića reguliraju kretanje kostiju. Povezanost kostiju je takva da doprinosi povećanju pritiska zvučnih valova na membranu ovalnog prozora za 22 puta, što omogućuje slabim zvučnim valovima da pokreću tekućinu. puž.

unutarnje uho zatvoren u temporalnoj kosti i predstavlja sustav šupljina i kanala koji se nalaze u koštanoj supstanciji petroznog dijela temporalne kosti. Zajedno tvore koštani labirint unutar kojeg se nalazi membranski labirint. Koštani labirint su koštane šupljine raznih oblika a sastoji se od predvorja, tri polukružna kanala i pužnice. membranski labirint sastoji se od složenog sustava najfinijih membranskih tvorevina smještenih u koštanom labirintu.

Sve šupljine unutarnjeg uha ispunjene su tekućinom. Unutar membranoznog labirinta je endolimfa, a tekućina koja ispire membranski labirint izvana je relimfa i po sastavu je slična cerebrospinalnoj tekućini. Endolimfa se razlikuje od relimfe (ima više iona kalija, a manje iona natrija) – nosi pozitivan naboj u odnosu na relimfu.

predvorje- središnji dio koštani labirint, koji komunicira sa svim svojim dijelovima. Iza vestibula su tri koštana polukružna kanala: gornji, stražnji i lateralni. Lateralni polukružni kanal leži vodoravno, druga dva su pod pravim kutom u odnosu na njega. Svaki kanal ima prošireni dio - ampulu. Unutar njega nalazi se membranska ampula ispunjena endolimfom. Kada se endolimfa pomiče tijekom promjene položaja glave u prostoru, oni su nadraženi živčanih završetaka. Živčana vlakna prenose impuls u mozak.

Puž je spiralna cijev koja tvori dva i pol zavoja oko koštane šipke u obliku stošca. To je središnji dio organa sluha. Unutar koštanog kanala pužnice nalazi se membranozni labirint, ili pužni kanal, kojemu se približavaju završeci pužničnog dijela osmog kranijalnog živca.

Vestibulokohlearni živac sastoji se od dva dijela. Vestibularni dio provodi živčane impulse od vestibula i polukružnih kanala do vestibularnih jezgri ponsa i medule oblongate i dalje do malog mozga. Kohlearni dio prenosi informacije vlaknima koja slijede od spiralnog (Cortijevog) organa do jezgri slušnog debla, a zatim - kroz niz sklopki u subkortikalnim centrima - do kore gornja podjela temporalni režanj hemisfere velikog mozga.

Mehanizam percepcije zvučnih vibracija

Zvukovi nastaju vibracijama u zraku i pojačavaju se u ušnoj školjki. Zvučni val se zatim provodi kroz vanjski zvukovod do bubnjića, uzrokujući njegovo vibriranje. Titranje bubne opne prenosi se na lanac slušnih koščica: čekić, nakovanj i stremen. Baza uzengije sa elastični ligament fiksiran na prozor predvorja, zbog čega se vibracije prenose na perilimfu. S druge strane, kroz membranski zid kohlearnog kanala, te vibracije prelaze na endolimfu, čije kretanje uzrokuje iritaciju receptorskih stanica spiralnog organa. Nastali živčani impuls slijedi vlakna kohlearnog dijela vestibulokohlearnog živca do mozga.

Prevođenje zvukova koje uho percipira kao ugodne i neugodne senzacije provodi se u mozgu. Nepravilni zvučni valovi stvaraju osjećaje buke, dok se pravilni, ritmični valovi percipiraju kao glazbeni tonovi. Zvukovi se šire brzinom od 343 km/s pri temperaturi zraka od 15–16ºS.

Psihoakustika - područje znanosti koje graniči između fizike i psihologije, proučava podatke o slušnom osjetu osobe kada fizički podražaj - zvuk - djeluje na uho. Prikupljena je velika količina podataka o ljudskim reakcijama na slušne podražaje. Bez ovih podataka teško je steći ispravno razumijevanje rada signalnih sustava audio frekvencije. Razmotrite najvažnije značajke ljudske percepcije zvuka.
Osoba osjeća promjene u zvučnom tlaku koje se javljaju na frekvenciji od 20-20 000 Hz. Zvukovi ispod 40 Hz relativno su rijetki u glazbi i ne postoje u govornom jeziku. Na vrlo visokim frekvencijama nestaje glazbena percepcija i nastaje određeni neodređeni zvučni osjećaj, ovisno o individualnosti slušatelja, njegovoj dobi. S godinama se kod ljudi smanjuje osjetljivost sluha, osobito u gornjim frekvencijama zvučnog raspona.
Ali bilo bi pogrešno na temelju toga zaključiti da je prijenos širokog frekvencijskog pojasa instalacijom za reprodukciju zvuka nevažan za starije ljude. Eksperimenti su pokazali da ljudi, čak i jedva percipirajući signale iznad 12 kHz, vrlo lako prepoznaju nedostatak visokih frekvencija u glazbenom prijenosu.

Frekvencijske karakteristike slušnih osjeta

Područje zvukova koje osoba čuje u rasponu od 20-20000 Hz ograničeno je intenzitetom pragovima: odozdo - čujnost i odozgo - bol.
Prag sluha se procjenjuje minimalnim tlakom, točnije minimalnim povećanjem tlaka u odnosu na granicu; osjetljiv je na frekvencije od 1000-5000 Hz - ovdje je prag sluha najniži (zvučni tlak je oko 2 -10 Pa). U smjeru nižih i viših zvučnih frekvencija, osjetljivost sluha naglo opada.
Prag boli određuje gornju granicu percepcije zvučne energije i približno odgovara intenzitetu zvuka od 10 W / m ili 130 dB (za referentni signal s frekvencijom od 1000 Hz).
S porastom zvučnog tlaka povećava se i intenzitet zvuka, a slušni osjet se skokovito povećava, što se naziva pragom razlikovanja intenziteta. Broj ovih skokova na srednjim frekvencijama je oko 250, na niskim i visokim frekvencijama se smanjuje iu prosjeku preko frekvencijskog područja iznosi oko 150.

Budući da je raspon varijacije intenziteta 130 dB, tada je elementarni skok osjeta u prosjeku u rasponu amplitude 0,8 dB, što odgovara promjeni intenziteta zvuka za 1,2 puta. Na niskim razinama sluha ti skokovi dosežu 2-3 dB, na visokim razinama smanjuju se na 0,5 dB (1,1 puta). Povećanje snage pojačala za manje od 1,44 puta ljudsko uho praktički ne bilježi. Uz niži zvučni tlak koji razvija zvučnik, čak ni dvostruko povećanje snage izlaznog stupnja možda neće dati opipljiv rezultat.

Subjektivne karakteristike zvuka

Kvaliteta prijenosa zvuka procjenjuje se na temelju slušne percepcije. Stoga je moguće ispravno odrediti tehničke zahtjeve za put prijenosa zvuka ili njegove pojedine veze samo proučavanjem obrazaca koji povezuju subjektivno percipirani osjećaj zvuka i objektivne karakteristike zvuka su visina, glasnoća i boja.
Koncept visine tona podrazumijeva subjektivnu procjenu percepcije zvuka u frekvencijskom području. Zvuk se obično ne karakterizira frekvencijom, već visinom.
Ton je signal određene visine, diskretnog spektra (glazbeni zvukovi, samoglasnici govora). Signal koji ima širok kontinuirani spektar, čije sve frekvencijske komponente imaju istu prosječnu snagu, naziva se bijeli šum.

Postupno povećanje frekvencije zvučnih titraja od 20 do 20 000 Hz percipira se kao postupna promjena tona od najnižeg (bas) prema najvišem.
Stupanj točnosti s kojim osoba na sluh određuje visinu tona ovisi o oštrini, muzikalnosti i utreniranosti njegova uha. Treba napomenuti da visina u određenoj mjeri ovisi o intenzitetu zvuka (na visokim razinama zvukovi većeg intenziteta djeluju niže od onih slabijih..
Ljudsko uho dobro razlikuje dva tona bliska po visini. Na primjer, u frekvencijskom području od približno 2000 Hz, osoba može razlikovati dva tona koji se međusobno razlikuju po frekvenciji za 3-6 Hz.
Subjektivna ljestvica percepcije zvuka po frekvenciji bliska je logaritamskom zakonu. Stoga se udvostručenje frekvencije osciliranja (bez obzira na početnu frekvenciju) uvijek percipira kao ista promjena visine tona. Interval visine tona koji odgovara promjeni frekvencije od 2 puta naziva se oktava. Frekvencijski raspon koji osoba percipira je 20-20 000 Hz, pokriva otprilike deset oktava.
Oktava je prilično velik interval promjene visine tona; osoba razlikuje mnogo manje intervale. Dakle, u deset oktava koje percipira uho, može se razlikovati više od tisuću stupnjevanja visine tona. Glazba koristi manje intervale zvane polutonovi, koji odgovaraju promjeni frekvencije od približno 1,054 puta.
Oktava se dijeli na pola oktave i tercu oktave. Za potonje je standardiziran sljedeći raspon frekvencija: 1; 1,25; 1,6; 2; 2,5; 3; 3.15; četiri; 5; 6,3:8; 10, koje su granice jedne trećine oktava. Ako se te frekvencije postave na jednakim udaljenostima duž frekvencijske osi, tada će se dobiti logaritamska skala. Na temelju toga sve frekvencijske karakteristike uređaja za prijenos zvuka izgrađene su na logaritamskoj ljestvici.
Glasnoća prijenosa ne ovisi samo o intenzitetu zvuka, već io spektralnom sastavu, uvjetima percepcije i trajanju ekspozicije. Dakle, dva zvučna tona srednje i niske frekvencije, istog intenziteta (ili istog zvučnog tlaka), osoba ne percipira kao jednako glasna. Stoga je uveden koncept razine glasnoće u pozadini za označavanje zvukova iste glasnoće. Za razinu glasnoće zvuka u fonama uzima se razina zvučnog tlaka u decibelima iste glasnoće čistog tona frekvencije 1000 Hz, odnosno za frekvenciju od 1000 Hz razine glasnoće u fonima i decibelima su iste. Na drugim frekvencijama, za isti zvučni tlak, zvukovi mogu izgledati glasniji ili tiši.
Iskustvo inženjera zvuka u snimanju i montaži glazbenih djela pokazuje da radi boljeg otkrivanja nedostataka zvuka koji se mogu pojaviti tijekom rada, tijekom kontrolnog slušanja treba održavati visoku razinu glasnoće, približno odgovarajuću razini glasnoće u dvorani.
S produljenom izloženošću intenzivnom zvuku, osjetljivost sluha postupno opada, i to više, to je jačina zvuka veća. Uočljivo smanjenje osjetljivosti povezano je s odgovorom sluha na preopterećenje, tj. svojom prirodnom prilagodbom, Nakon prekida u slušanju, osjetljivost sluha se vraća. Ovome treba dodati da slušni aparat prilikom percipiranja signala visoke razine unosi vlastita, tzv. subjektivna, izobličenja (što ukazuje na nelinearnost sluha). Tako pri razini signala od 100 dB prvi i drugi subjektivni harmonik dostižu razine od 85 i 70 dB.
Značajna razina glasnoće i trajanje njegove izloženosti uzrokuju nepovratne pojave u slušnom organu. Primjećuje se da su posljednjih godina pragovi sluha naglo porasli među mladima. Razlog za to bila je strast prema pop glazbi koju karakterizira visoka razina zvuka.
Mjerenje glasnoće vrši se elektroakustičnim uređajem - mjeračem razine zvuka. Izmjereni zvuk mikrofon najprije pretvara u električne vibracije. Nakon pojačanja pomoću posebnog pojačala napona, te se oscilacije mjere pokazivačem podešenim u decibelima. Kako bi očitanja uređaja što više odgovarala subjektivnoj percepciji glasnoće, uređaj je opremljen posebnim filtrima koji mijenjaju njegovu osjetljivost na percepciju zvuka različitih frekvencija u skladu s karakteristikama osjetljivosti sluha.
Važna karakteristika zvuk je boja. Sposobnost sluha da ga razlikuje omogućuje vam da percipirate signale s različitim nijansama. Zvuk svakog od instrumenata i glasova, zbog svojih karakterističnih nijansi, postaje višebojan i dobro prepoznatljiv.
Tinbra, kao subjektivni odraz složenosti percipiranog zvuka, nema kvantitativnu procjenu i karakterizirana je pojmovima kvalitativnog reda (lijepo, meko, sočno itd.). Kada se signal prenosi kroz elektroakustički put, nastala izobličenja prvenstveno utječu na boju reproduciranog zvuka. Uvjet za pravilan prijenos tona glazbenih zvukova je neiskrivljeni prijenos spektra signala. Spektar signala je skup sinusoidnih komponenti složenog zvuka.
Takozvani čisti ton ima najjednostavniji spektar, sadrži samo jednu frekvenciju. Zvuk glazbenog instrumenta pokazuje se zanimljivijim: njegov se spektar sastoji od osnovne frekvencije i nekoliko "nečistoća" frekvencija, koje se nazivaju prizvuci (viši tonovi). Prizvuci su višekratnici osnovne frekvencije i obično su manje amplitude.
Boja zvuka ovisi o raspodjeli intenziteta preko prizvuka. Zvukovi različitih glazbenih instrumenata razlikuju se po boji.
Složeniji je spektar kombinacije glazbenih zvukova, koji se naziva akord. U takvom spektru postoji nekoliko osnovnih frekvencija zajedno s odgovarajućim prizvucima.
Razlike u boji uglavnom dijele nisko-srednje frekvencijske komponente signala, stoga je velika raznolikost boja povezana sa signalima koji leže u donjem dijelu frekvencijskog raspona. Signali koji se odnose na njegov gornji dio, kako se povećavaju, sve više gube svoju boju boje, što je posljedica postupnog odlaska njihovih harmonijskih komponenti izvan granica čujnih frekvencija. To se može objasniti činjenicom da do 20 ili više harmonika aktivno sudjeluje u formiranju boje niskih zvukova, srednjih 8 - 10, visokih 2 - 3, budući da su ostali ili slabi ili ispadaju iz područja zvučne frekvencije. Stoga su visoki zvukovi, u pravilu, siromašniji timbrom.
Gotovo svi prirodni izvori zvuka, uključujući i izvore glazbenih zvukova, imaju specifičnu ovisnost boje o glasnoći. I sluh je prilagođen takvoj ovisnosti - za njega jest prirodna definicija intenzitet izvora prema boji zvuka. Glasni zvukovi obično su oštriji.

Izvori glazbenog zvuka

Brojni čimbenici koji karakteriziraju primarne izvore zvukova imaju veliki utjecaj na kvalitetu zvuka elektroakustičkih sustava.
Akustički parametri glazbenih izvora ovise o sastavu izvođača (orkestar, ansambl, grupa, solist i vrsta glazbe: simfonijska, narodna, zabavna i dr.).

Nastanak i nastanak zvuka na svakom glazbenom instrumentu ima svoje specifičnosti povezane s akustičkim značajkama oblikovanja zvuka na pojedinom glazbenom instrumentu.
Važan element glazbenog zvuka je napad. To je specifičan prijelazni proces tijekom kojeg se uspostavljaju stabilne karakteristike zvuka: glasnoća, boja, visina. Svaki glazbeni zvuk prolazi kroz tri faze - početak, sredinu i kraj, a i početna i završna faza imaju određeno trajanje. početno stanje zove napad. Traje različito: za trzalačka, udaraljkaška i neka puhačka glazbala 0-20 ms, za fagot 20-60 ms. Napad nije samo povećanje glasnoće zvuka od nule do neke postojane vrijednosti, on može biti popraćen istom promjenom visine i boje zvuka. Štoviše, karakteristike napada instrumenta nisu jednake u različitim dijelovima njegova raspona s različitim stilovima sviranja: violina je najsavršeniji instrument u smislu bogatstva mogućih izražajnih metoda napada.
Jedna od karakteristika svakog glazbenog instrumenta je frekvencijski raspon zvuka. Osim osnovnih frekvencija, svaki instrument karakteriziraju i dodatne visokokvalitetne komponente - prizvuci (ili, kako je uobičajeno u elektroakustici, viši harmonici), koji određuju njegovu specifičnu boju.
Poznato je da je zvučna energija neravnomjerno raspoređena po cijelom spektru zvučnih frekvencija koje emitira izvor.
Većinu glazbala karakterizira pojačanje temeljnih frekvencija, kao i pojedinih prizvuka u određenim (jednom ili više) relativno uskih frekvencijskih pojasa (formanata), koji su različiti za svako glazbalo. Rezonantne frekvencije (u hercima) formantnog područja su: za trubu 100-200, rog 200-400, trombon 300-900, trubu 800-1750, saksofon 350-900, obou 800-1500, fagot 300-900, klarinet 250-600.
Još jedno karakteristično svojstvo glazbala je jakost njihova zvuka, koja je određena većom ili manjom amplitudom (rasponom) njihova zvučnog tijela ili zračnog stupca (veća amplituda odgovara jačem zvuku i obrnuto). Vrijednost vršnih akustičnih snaga (u vatima) je: za veliki orkestar 70, bas bubanj 25, timpane 20, mali bubanj 12, trombon 6, klavir 0,4, trubu i saksofon 0,3, trubu 0,2, kontrabas 0.( 6, pikolo 0,08, klarinet, rog i trokut 0,05.
Omjer zvučne snage izvučene iz instrumenta pri izvođenju "fortissima" i zvučne snage pri izvođenju "pianissima" obično se naziva dinamički raspon zvuka glazbenih instrumenata.
Dinamički raspon glazbenog izvora zvuka ovisi o vrsti izvođačke grupe i prirodi izvedbe.
Razmotrite dinamički raspon pojedinačnih izvora zvuka. Pod dinamičkim rasponom pojedinih glazbenih instrumenata i ansambala (orkestara i zborova različitog sastava), kao i glasova, podrazumijevamo omjer maksimalnog zvučnog tlaka koji stvara određeni izvor prema minimalnom, izražen u decibelima.
U praksi, pri određivanju dinamičkog raspona izvora zvuka, obično se radi samo s razinama zvučnog tlaka, računajući ili mjereći njihovu odgovarajuću razliku. Na primjer, ako je maksimalna razina zvuka orkestra 90, a minimalna 50 dB, tada se kaže da je dinamički raspon 90 - 50 = = 40 dB. U ovom slučaju, 90 i 50 dB su razine zvučnog tlaka u odnosu na nultu akustičnu razinu.
Dinamički raspon za određeni izvor zvuka nije konstantan. Ovisi o prirodi posla koji se izvodi io akustičnim uvjetima prostorije u kojoj se izvodi. Reverb proširuje dinamički raspon, koji obično doseže maksimalnu vrijednost u prostorijama s velikom glasnoćom i minimalnom apsorpcijom zvuka. Gotovo svi instrumenti i ljudski glasovi imaju dinamički raspon koji je neujednačen u zvučnim registrima. Na primjer, razina glasnoće najnižeg zvuka na "forteu" pjevača jednaka je razini najvišeg zvuka na "klaviru".

Dinamički raspon glazbenog programa izražava se na isti način kao i kod pojedinačnih izvora zvuka, ali se maksimalni zvučni tlak bilježi dinamičkom nijansom ff (fortissimo), a minimalni pp (pianissimo).

Najviša glasnoća, naznačena u notama fff (forte, fortissimo), odgovara razini akustičnog zvučnog tlaka od približno 110 dB, a najniža glasnoća, naznačena u notama prr (piano-pianissimo), približno 40 dB.
Treba napomenuti da su dinamičke nijanse izvedbe u glazbi relativne i da je njihova povezanost s odgovarajućim razinama zvučnog tlaka donekle uvjetna. Dinamički raspon određenog glazbenog programa ovisi o prirodi skladbe. Tako dinamički raspon klasičnih djela Haydna, Mozarta, Vivaldija rijetko prelazi 30-35 dB. Dinamički raspon raznolike glazbe obično ne prelazi 40 dB, dok dance i jazz - samo oko 20 dB. Većina djela za orkestar ruskih narodnih instrumenata također ima mali dinamički raspon (25-30 dB). To vrijedi i za limenu glazbu. Međutim, maksimalna razina zvuka limene glazbe u prostoriji može doseći prilično visoku razinu (do 110 dB).

efekt maskiranja

Subjektivna procjena glasnoće ovisi o uvjetima u kojima slušatelj percipira zvuk. U stvarnim uvjetima, zvučni signal ne postoji u apsolutnoj tišini. Istodobno, vanjska buka utječe na sluh, otežava percepciju zvuka, prikrivajući glavni signal u određenoj mjeri. Učinak maskiranja čistog sinusoidnog tona vanjskim šumom procjenjuje se vrijednošću koja pokazuje. za koliko se decibela podigne prag čujnosti maskiranog signala iznad praga njegove percepcije u tišini.
Eksperimenti za određivanje stupnja maskiranja jednog zvučnog signala drugim pokazuju da se ton bilo koje frekvencije maskira nižim tonovima puno učinkovitije nego višima. Na primjer, ako dvije vilice (1200 i 440 Hz) emitiraju zvukove istog intenziteta, tada prestajemo čuti prvi ton, on je maskiran drugim (ugasivši vibraciju druge vilice, čut ćemo opet prvi).
Ako istovremeno postoje dva složena audio signala, koja se sastoje od određenih spektara audio frekvencija, tada dolazi do efekta međusobnog maskiranja. Štoviše, ako glavna energija oba signala leži u istom području zvučnog frekvencijskog raspona, tada će učinak maskiranja biti najjači. Dakle, prilikom prijenosa orkestralnog djela, zbog maskiranja pratnjom, dionica solista može postati loša čitko, nejasno.
Postizanje jasnoće ili, kako se kaže, "prozirnosti" zvuka u prijenosu zvuka orkestara ili pop sastava postaje vrlo teško ako instrument ili pojedine skupine instrumenata orkestra istovremeno sviraju u istim ili bliskim registrima.
Pri snimanju orkestra redatelj mora voditi računa o osobitostima maskiranja. Na probama, uz pomoć dirigenta, uspostavlja ravnotežu između zvučne snage instrumenata jedne grupe, kao i između grupa cijelog orkestra. Jasnoća glavnih melodijskih linija i pojedinačnih glazbenih dijelova postiže se u tim slučajevima bliskim položajem mikrofona izvođačima, namjernim odabirom tonskih majstora najvažnijih instrumenata na danom mjestu i drugim posebnim tehnikama zvučne tehnike. .
Fenomenu maskiranja suprotstavlja se psihofiziološka sposobnost slušnih organa da iz opće mase izdvoje jedan ili više zvukova koji nose najviše važna informacija. Na primjer, kada orkestar svira, dirigent primjećuje i najmanje netočnosti u izvedbi dionice na bilo kojem instrumentu.
Maskiranje može značajno utjecati na kvalitetu prijenosa signala. Jasna percepcija primljenog zvuka moguća je ako njegov intenzitet značajno premašuje razinu komponenti smetnje koje su u istom pojasu kao i primljeni zvuk. Uz jednoliku smetnju, višak signala trebao bi biti 10-15 dB. Ova značajka slušne percepcije nalazi praktičnu primjenu, na primjer, u procjeni elektroakustičkih karakteristika nosača. Dakle, ako je omjer signala i šuma analognog zapisa 60 dB, tada dinamički raspon snimljenog programa ne smije biti veći od 45-48 dB.

Vremenske karakteristike slušne percepcije

Slušni aparat je, kao i svaki drugi oscilatorni sustav, inercijalan. Kada zvuk nestane, slušni osjećaj ne nestaje odmah, već postupno, smanjujući se na nulu. Vrijeme tijekom kojeg se osjet u smislu glasnoće smanjuje za 8-10 fona naziva se vremenskom konstantom sluha. Ova konstanta ovisi o nizu okolnosti, kao io parametrima percipiranog zvuka. Ako dva kratka zvučna impulsa stignu do slušatelja s istim frekvencijskim sastavom i razinom, ali jedan od njih kasni, tada će se percipirati zajedno s kašnjenjem koje ne prelazi 50 ms. Za velike intervale kašnjenja oba se impulsa percipiraju odvojeno, javlja se odjek.
Ova se značajka sluha uzima u obzir pri projektiranju nekih uređaja za obradu signala, na primjer, elektroničkih linija kašnjenja, reverba itd.
Treba napomenuti da zbog posebnog svojstva sluha, percepcija glasnoće kratkotrajnog zvučnog impulsa ne ovisi samo o njegovoj razini, već io trajanju utjecaja impulsa na uho. Dakle, kratkotrajni zvuk, koji traje samo 10-12 ms, uho percipira tiše od zvuka iste razine, ali koji djeluje na uho, na primjer, 150-400 ms. Stoga, kada slušate prijenos, glasnoća je rezultat prosječne energije zvučnog vala u određenom intervalu. Osim toga, ljudski sluh ima inerciju, posebno kada percipira nelinearna izobličenja, on ih ne osjeća ako je trajanje zvučnog pulsa manje od 10-20 ms. Zbog toga se u pokazateljima razine kućne radio-elektroničke opreme za snimanje zvuka trenutne vrijednosti signala usrednjuju tijekom razdoblja odabranog u skladu s vremenskim karakteristikama slušnih organa.

Prostorna reprezentacija zvuka

Jedan od važne sposobnosti ljudska je sposobnost određivanja smjera izvora zvuka. Ta se sposobnost naziva binauralni efekt i objašnjava se činjenicom da osoba ima dva uha. Eksperimentalni podaci pokazuju odakle dolazi zvuk: jedan za visokofrekventne tonove, drugi za niskofrekventne.

Zvuk putuje kraćim putem do uha koje je okrenuto prema izvoru nego do drugog uha. Zbog toga se pritisak zvučnih valova u ušnim kanalima razlikuje u fazi i amplitudi. Razlike u amplitudi su značajne samo na visokim frekvencijama, kada duljina zvučnog vala postane usporediva s veličinom glave. Kada razlika amplitude prijeđe prag od 1 dB, čini se da je izvor zvuka na strani gdje je amplituda veća. Kut odstupanja izvora zvuka od središnje crte (linije simetrije) približno je proporcionalan logaritmu omjera amplituda.
Za određivanje smjera izvora zvuka s frekvencijama ispod 1500-2000 Hz značajne su fazne razlike. Čovjeku se čini da zvuk dolazi s one strane s koje val, koji je u fazi ispred, dopire do uha. Kut odstupanja zvuka od središnje linije proporcionalan je razlici u vremenu dolaska zvučnih valova do oba uha. Uvježbana osoba može primijetiti faznu razliku s vremenskom razlikom od 100 ms.
Sposobnost određivanja smjera zvuka u okomitoj ravnini znatno je slabije razvijena (oko 10 puta). Ova značajka fiziologije povezana je s orijentacijom organa sluha u vodoravnoj ravnini.
Posebnost čovjekove prostorne percepcije zvuka očituje se u činjenici da su organi sluha sposobni osjetiti cjelokupnu, cjelovitu lokalizaciju stvorenu uz pomoć umjetnih sredstava utjecaja. Na primjer, dva zvučnika postavljena su u prostoriju duž prednje strane na udaljenosti od 2-3 m jedan od drugog. Na istoj udaljenosti od osi spojnog sustava, slušatelj se nalazi strogo u središtu. U prostoriji se kroz zvučnike emitiraju dva zvuka iste faze, frekvencije i intenziteta. Kao rezultat identiteta zvukova koji prolaze u organ sluha, osoba ih ne može razdvojiti, njegovi osjećaji daju ideju o jednom, prividnom (virtualnom) izvoru zvuka, koji se nalazi strogo u središtu na osi simetrije.
Ako sada smanjimo glasnoću jednog zvučnika, tada će se prividni izvor pomaknuti prema glasnijem zvučniku. Iluzija kretanja izvora zvuka može se dobiti ne samo promjenom razine signala, već i umjetnim odgađanjem jednog zvuka u odnosu na drugi; u ovom slučaju, prividni izvor će se pomaknuti prema zvučniku, koji emitira signal prije vremena.
Dat ćemo primjer za ilustraciju integralne lokalizacije. Razmak između zvučnika je 2m, udaljenost od prednje linije do slušatelja je 2m; da bi se izvor pomaknuo kao za 40 cm ulijevo ili udesno, potrebno je primijeniti dva signala s razlikom u razini intenziteta od 5 dB ili s vremenskom odgodom od 0,3 ms. S razlikom razina od 10 dB ili vremenskom odgodom od 0,6 ms, izvor će se "pomaknuti" 70 cm od središta.
Dakle, ako promijenite zvučni tlak koji stvaraju zvučnici, tada se javlja iluzija pomicanja izvora zvuka. Taj se fenomen naziva totalna lokalizacija. Za stvaranje potpune lokalizacije koristi se dvokanalni stereofonski sustav prijenosa zvuka.
U primarnoj prostoriji postavljena su dva mikrofona od kojih svaki radi na svom kanalu. U sekundaru - dva zvučnika. Mikrofoni se nalaze na određenoj udaljenosti jedan od drugog duž linije paralelne s postavljanjem emitera zvuka. Kada se emiter zvuka pomakne, na mikrofon će djelovati različiti zvučni pritisak i vrijeme dolaska zvučnog vala će biti različito zbog nejednake udaljenosti između emitera zvuka i mikrofona. Ova razlika stvara učinak potpune lokalizacije u sekundarnoj prostoriji, uslijed čega je prividni izvor lokaliziran na određenoj točki u prostoru koja se nalazi između dva zvučnika.
Treba reći o binouralnom sustavu prijenosa zvuka. Kod ovog sustava, nazvanog sustav "umjetne glave", dva odvojena mikrofona postavljena su u primarnu prostoriju, postavljena na međusobnoj udaljenosti koja je jednaka udaljenosti između ušiju osobe. Svaki od mikrofona ima neovisni kanal za prijenos zvuka, na čijem izlazu se u sekundarnoj prostoriji uključuju telefoni za lijevo i desno uho. Uz identične kanale prijenosa zvuka, takav sustav precizno reproducira binauralni efekt stvoren u blizini ušiju "umjetne glave" u primarnoj prostoriji. Prisutnost slušalica i potreba za njihovim dugotrajnim korištenjem je nedostatak.
Organ sluha određuje udaljenost do izvora zvuka nizom neizravnih znakova i s određenim pogreškama. Ovisno o tome je li udaljenost izvora signala mala ili velika, njegova se subjektivna procjena mijenja pod utjecajem razni faktori. Utvrđeno je da ako su utvrđene udaljenosti male (do 3 m), onda je njihova subjektivna procjena gotovo linearno povezana s promjenom glasnoće izvora zvuka koji se kreće po dubini. Dodatni čimbenik složenog signala je njegov ton, koji postaje sve "teži" kako se izvor približava slušatelju. To je zbog sve većeg porasta prizvuka niskog registra u usporedbi s prizvukom visokog registra, uzrokovanog rezultirajućim povećanjem razine glasnoće.
Za prosječne udaljenosti od 3-10 m, udaljavanje izvora od slušatelja bit će popraćeno proporcionalnim smanjenjem glasnoće, a ta će se promjena jednako odnositi na osnovnu frekvenciju i na harmonijske komponente. Kao rezultat toga, dolazi do relativnog pojačanja visokofrekventnog dijela spektra i zvuk postaje svjetliji.
Kako se udaljenost povećava, gubitak energije u zraku će se povećavati proporcionalno kvadratu frekvencije. Povećani gubitak prizvuka visokog registra rezultirat će smanjenjem svjetline tona. Dakle, subjektivna procjena udaljenosti povezana je s promjenom njezine glasnoće i boje.
U uvjetima zatvorenog prostora, signali prvih refleksija, koji kasne 20-40 ms u odnosu na izravni, uho percipira kao da dolaze iz različitih smjerova. Istodobno, njihovo sve veće kašnjenje stvara dojam značajne udaljenosti od točaka iz kojih ti odrazi potječu. Dakle, prema vremenu kašnjenja može se prosuditi relativna udaljenost sekundarnih izvora ili, što je isto, veličina prostorije.

Neke značajke subjektivne percepcije stereo emisija.

Stereofoni sustav prijenosa zvuka ima niz značajnih značajki u usporedbi s konvencionalnim monofonim.
Kvaliteta koja razlikuje stereofonski zvuk, surround, tj. prirodna akustička perspektiva može se procijeniti pomoću nekih dodatnih pokazatelja koji nemaju smisla s tehnikom monofonog prijenosa zvuka. Ovi dodatni pokazatelji uključuju: kut sluha, tj. kut pod kojim slušatelj percipira zvučnu stereo sliku; stereo razlučivost, tj. subjektivno određena lokalizacija pojedinih elemenata zvučne slike na određenim točkama prostora unutar kuta čujnosti; akustična atmosfera, tj. učinak da se slušatelj osjeća prisutnim u primarnoj prostoriji u kojoj se događa emitirani zvučni događaj.

O ulozi akustike prostorija

Briljantnost zvuka postiže se ne samo uz pomoć opreme za reprodukciju zvuka. Čak i uz dovoljno dobru opremu, kvaliteta zvuka može biti loša ako prostorija za slušanje nema određena svojstva. Poznato je da u zatvorenoj prostoriji postoji pojava prezvučnosti, koja se naziva reverberacija. Utječući na slušne organe, reverberacija (ovisno o trajanju) može poboljšati ili pogoršati kvalitetu zvuka.

Osoba u prostoriji percipira ne samo izravne zvučne valove koje stvara izravno izvor zvuka, već i valove reflektirane od stropa i zidova prostorije. Reflektirani valovi čujni su još neko vrijeme nakon prestanka izvora zvuka.
Ponekad se vjeruje da reflektirani signali igraju samo negativnu ulogu, ometajući percepciju glavnog signala. Međutim, ovo gledište je netočno. Određeni dio energije početnih reflektiranih eho signala, dopirući do ušiju osobe s kratkim kašnjenjima, pojačava glavni signal i obogaćuje njegov zvuk. Naprotiv, kasnije reflektirani odjeci. čije vrijeme kašnjenja prelazi određenu kritičnu vrijednost, stvaraju zvučnu pozadinu koja otežava percepciju glavnog signala.
Prostorija za slušanje ne bi trebala imati dugo vrijeme odjeka. Dnevne sobe obično imaju nisku reverberaciju zbog svoje ograničene veličine i prisutnosti površina koje apsorbiraju zvuk, tapeciranog namještaja, tepiha, zavjesa itd.
Barijere različite prirode i svojstava karakterizirane su koeficijentom apsorpcije zvuka, koji je omjer apsorbirane energije i ukupne energije upadnog zvučnog vala.

Da biste povećali svojstva upijanja zvuka tepiha (i smanjili buku u dnevnoj sobi), preporučljivo je objesiti tepih ne blizu zida, već s razmakom od 30-50 mm).