Vnímanie zvukových vĺn rôznych frekvencií a amplitúd. Koľko decibelov znesie ľudské ucho?Vnímané uchom

Psychoakustika, oblasť vedy hraničiaca medzi fyzikou a psychológiou, študuje údaje o sluchových vnemoch človeka, keď sa na ucho aplikuje fyzický stimul – zvuk. Nazhromaždilo sa veľké množstvo údajov o ľudských reakciách na sluchové podnety. Bez týchto údajov je ťažké správne pochopiť fungovanie systémov prenosu zvuku. Uvažujme o najdôležitejších črtách ľudského vnímania zvuku.
Človek cíti zmeny akustického tlaku, ktoré sa vyskytujú pri frekvencii 20-20 000 Hz. Zvuky s frekvenciou pod 40 Hz sú v hudbe pomerne zriedkavé a v hovorenej reči neexistujú. Pri veľmi vysokých frekvenciách sa hudobný vnem vytráca a objavuje sa určitý neurčitý zvukový vnem v závislosti od individuality poslucháča a jeho veku. S pribúdajúcim vekom sa citlivosť sluchu znižuje, predovšetkým v horných frekvenciách zvukového rozsahu.
Bolo by však nesprávne usudzovať na tomto základe, že prenos širokého frekvenčného pásma zariadením reprodukujúcim zvuk nie je pre starších ľudí dôležitý. Experimenty ukázali, že ľudia, aj keď sotva vnímajú signály nad 12 kHz, veľmi ľahko rozpoznajú nedostatok vysokých frekvencií v hudobnom prenose.

Frekvenčné charakteristiky sluchových vnemov

Rozsah zvukov počuteľných pre človeka v rozsahu 20-20 000 Hz je limitovaný intenzitou prahmi: pod – počuteľnosť a nad – bolesť.
Prah sluchu sa odhaduje podľa minimálneho tlaku, presnejšie povedané, minimálny prírastok tlaku vzhľadom na hranicu je citlivý na frekvencie 1000-5000 Hz - tu je prah sluchu najnižší (akustický tlak asi 2-10 Pa). Smerom k nižším a vyšším zvukovým frekvenciám citlivosť sluchu prudko klesá.
Prah bolesti určuje hornú hranicu vnímania zvukovej energie a zodpovedá približne intenzite zvuku 10 W/m alebo 130 dB (pre referenčný signál s frekvenciou 1000 Hz).
So zvyšujúcim sa akustickým tlakom sa zvyšuje aj intenzita zvuku a sluchový vnem sa zvyšuje skokovo, nazývaný prah rozlišovania intenzity. Počet týchto skokov pri stredných frekvenciách je približne 250, pri nízkych a vysokých frekvenciách klesá a v priemere vo frekvenčnom rozsahu je okolo 150.

Keďže rozsah zmien intenzity je 130 dB, elementárny skok vnemov v priemere v rozsahu amplitúdy je 0,8 dB, čo zodpovedá zmene intenzity zvuku 1,2-násobku. Pri nízkej úrovni sluchu tieto skoky dosahujú 2-3 dB, pri vysokých úrovniach klesajú na 0,5 dB (1,1-krát). Zvýšenie výkonu zosilňovacej dráhy o menej ako 1,44 krát ľudské ucho prakticky nezaznamená. Pri nižšom akustickom tlaku vyvinutom reproduktorom nemusí ani zdvojnásobenie výkonu výstupného stupňa priniesť viditeľný výsledok.

Subjektívna zvuková charakteristika

Kvalita prenosu zvuku sa posudzuje na základe sluchového vnímania. Preto je možné správne určiť technické požiadavky na cestu prenosu zvuku alebo jeho jednotlivé väzby iba štúdiom vzorov spájajúcich subjektívne vnímaný vnem zvuku a objektívne charakteristiky zvuku sú výška, hlasitosť a zafarbenie.
Pojem výšky tónu znamená subjektívne hodnotenie vnímania zvuku vo frekvenčnom rozsahu. Zvuk je zvyčajne charakterizovaný nie frekvenciou, ale výškou.
Tón je signál určitej výšky, ktorý má diskrétne spektrum (hudobné zvuky, samohlásky reči). Signál, ktorý má široké spojité spektrum, ktorého všetky frekvenčné zložky majú rovnaký priemerný výkon, sa nazýva biely šum.

Postupné zvyšovanie frekvencie zvukových vibrácií od 20 do 20 000 Hz vnímame ako postupnú zmenu tónu od najnižšieho (basy) k najvyššiemu.
Miera presnosti, s akou človek určuje výšku zvuku podľa ucha, závisí od bystrosti, muzikálnosti a tréningu jeho ucha. Treba poznamenať, že výška zvuku závisí do určitej miery od intenzity zvuku (pri vysokých úrovniach sa zvuky väčšej intenzity javia nižšie ako slabšie.
Ľudské ucho dokáže jasne rozlíšiť dva tóny, ktoré sú si vo výške blízke. Napríklad vo frekvenčnom rozsahu približne 2000 Hz dokáže človek rozlíšiť dva tóny, ktoré sa od seba frekvenčne líšia o 3-6 Hz.
Subjektívna stupnica vnímania zvuku vo frekvencii je blízka logaritmickému zákonu. Preto je zdvojnásobenie frekvencie vibrácií (bez ohľadu na počiatočnú frekvenciu) vždy vnímané ako rovnaká zmena výšky tónu. Výškový interval zodpovedajúci 2-násobnej zmene frekvencie sa nazýva oktáva. Rozsah frekvencií vnímaných ľuďmi je 20-20 000 Hz, čo pokrýva približne desať oktáv.
Oktáva je pomerne veľký interval zmeny výšky tónu; človek rozlišuje podstatne menšie intervaly. V desiatich oktávach vnímaných uchom je teda možné rozlíšiť viac ako tisíc gradácií výšky tónu. Hudba používa menšie intervaly nazývané poltóny, ktoré zodpovedajú zmene frekvencie približne 1,054-krát.
Oktáva sa delí na pol oktávy a tretinu oktávy. Pre posledne menované je štandardizovaný nasledujúci rozsah frekvencií: 1; 1,25; 1,6; 2; 2,5; 3; 3,15; 4; 5; 6,3:8; 10, čo sú hranice jednej tretiny oktávy. Ak sú tieto frekvencie umiestnené v rovnakých vzdialenostiach pozdĺž frekvenčnej osi, dostanete logaritmickú stupnicu. Na základe toho sú všetky frekvenčné charakteristiky zariadení na prenos zvuku vynesené na logaritmickej stupnici.
Hlasitosť prenosu závisí nielen od intenzity zvuku, ale aj od spektrálneho zloženia, podmienok vnímania a trvania expozície. Teda dva znejúce tóny strednej a nízkej frekvencie, ktoré majú rovnakú intenzitu (alebo rovnaký akustický tlak), človek nevníma ako rovnako hlasné. Preto bol zavedený koncept úrovne hlasitosti v pozadí na označenie zvukov s rovnakou hlasitosťou. Hladina hlasitosti v pozadí sa považuje za hladinu akustického tlaku v decibeloch rovnakej hlasitosti čistého tónu s frekvenciou 1000 Hz, t. j. pre frekvenciu 1000 Hz sú úrovne hlasitosti v pozadí a decibeloch rovnaké. Pri iných frekvenciách sa zvuky môžu zdať hlasnejšie alebo tichšie pri rovnakom akustickom tlaku.
Skúsenosti zvukárov pri nahrávaní a úprave hudobných diel ukazujú, že pre lepšie odhalenie zvukových defektov, ktoré môžu vzniknúť pri práci, by mala byť úroveň hlasitosti pri kontrolnom počúvaní udržiavaná vysoká, približne zodpovedajúca úrovni hlasitosti v sále.
Pri dlhšom vystavení intenzívnemu zvuku sa citlivosť sluchu postupne znižuje a čím viac, tým vyššia je hlasitosť zvuku. Zistený pokles citlivosti je spojený s reakciou sluchu na preťaženie, t.j. s jeho prirodzeným prispôsobením.Po určitej prestávke v počúvaní sa citlivosť sluchu obnoví. K tomu treba dodať, že načúvací prístroj pri vnímaní vysokoúrovňových signálov vnáša svoje vlastné, takzvané subjektívne skreslenia (čo poukazuje na nelineárnosť sluchu). Pri úrovni signálu 100 dB teda prvá a druhá subjektívna harmonická dosahujú úrovne 85 a 70 dB.
Významná úroveň hlasitosti a trvanie jej expozície spôsobujú nezvratné javy v sluchovom orgáne. Bolo zaznamenané, že prah sluchu mladých ľudí sa v posledných rokoch prudko zvýšil. Dôvodom bola vášeň pre populárnu hudbu, ktorá sa vyznačuje vysokou úrovňou hlasitosti.
Úroveň hlasitosti sa meria pomocou elektroakustického prístroja - zvukomeru. Meraný zvuk sa najskôr mikrofónom premení na elektrické vibrácie. Po zosilnení špeciálnym napäťovým zosilňovačom sa tieto oscilácie merajú ukazovacím prístrojom nastaveným v decibeloch. Aby hodnoty prístroja čo najpresnejšie zodpovedali subjektívnemu vnímaniu hlasitosti, je prístroj vybavený špeciálnymi filtrami, ktoré menia jeho citlivosť na vnímanie zvuku rôznych frekvencií v súlade s charakteristikami citlivosti sluchu.
Dôležitou vlastnosťou zvuku je zafarbenie. Schopnosť sluchu rozlíšiť vám umožňuje vnímať signály so širokou škálou odtieňov. Zvuk každého z nástrojov a hlasov sa vďaka ich charakteristickým odtieňom stáva viacfarebným a dobre rozpoznateľným.
Zafarbenie, ktoré je subjektívnym odrazom zložitosti vnímaného zvuku, nemá žiadne kvantitatívne hodnotenie a je charakterizované kvalitatívnymi pojmami (krásny, jemný, šťavnatý atď.). Pri prenose signálu po elektroakustickej dráhe ovplyvňujú výsledné skreslenia predovšetkým farbu reprodukovaného zvuku. Podmienkou správneho prenosu timbru hudobných zvukov je neskreslený prenos spektra signálu. Spektrum signálu je súbor sínusových zložiek komplexného zvuku.
Najjednoduchším spektrom je takzvaný čistý tón, obsahuje iba jednu frekvenciu. Zvuk hudobného nástroja je zaujímavejší: jeho spektrum sa skladá z frekvencie základného tónu a niekoľkých „nečistotových“ frekvencií nazývaných podtóny (vyššie tóny). Podtóny sú násobkom frekvencie základného tónu a majú zvyčajne menšiu amplitúdu. .
Zafarbenie zvuku závisí od rozloženia intenzity medzi podtóny. Zvuky rôznych hudobných nástrojov sa líšia farbou.
Zložitejšie je spektrum kombinácií hudobných zvukov nazývaných akord. V takomto spektre je niekoľko základných frekvencií spolu s príslušnými podtónmi
Rozdiely v zafarbení sú spôsobené hlavne nízkofrekvenčnými zložkami signálu, preto je veľká rozmanitosť zafarbenia spojená so signálmi ležiacimi v spodnej časti frekvenčného rozsahu. Signály patriace do jeho hornej časti s pribúdajúcim rastom čoraz viac strácajú timbrálne zafarbenie, čo je spôsobené postupným odchodom ich harmonických zložiek za hranice počuteľných frekvencií. Dá sa to vysvetliť skutočnosťou, že až 20 alebo viac harmonických sa aktívne podieľa na tvorbe zafarbenia nízkych zvukov, stredných 8 - 10, vysokých 2 - 3, pretože ostatné sú buď slabé, alebo spadajú mimo rozsah počuteľnosti. frekvencie. Preto sú vysoké zvuky spravidla chudobnejšie na farbu.
Takmer všetky prirodzené zdroje zvuku, vrátane zdrojov hudobných zvukov, majú špecifickú závislosť zafarbenia od úrovne hlasitosti. Tejto závislosti je prispôsobený aj sluch – je preň prirodzené určovať intenzitu zdroja podľa farby zvuku. Hlasnejšie zvuky sú zvyčajne drsnejšie.

Hudobné zdroje zvuku

Na kvalitu zvuku elektroakustických systémov má veľký vplyv množstvo faktorov charakterizujúcich primárne zdroje zvuku.
Akustické parametre hudobných zdrojov závisia od zloženia interpretov (orchester, súbor, skupina, sólista a druh hudby: symfonická, ľudová, popová atď.).

Vznik a vznik zvuku na každom hudobnom nástroji má svoje špecifiká spojené s akustickými charakteristikami tvorby zvuku v konkrétnom hudobnom nástroji.
Dôležitým prvkom hudobného zvuku je útok. Ide o špecifický prechodový proces, počas ktorého sa vytvárajú stabilné zvukové charakteristiky: hlasitosť, zafarbenie, výška tónu. Akýkoľvek hudobný zvuk prechádza tromi fázami - začiatkom, stredom a koncom, pričom počiatočná aj posledná fáza majú určitú dĺžku. Počiatočná fáza sa nazýva útok. Trvá rôzne: pri drnkacích nástrojoch, bicích a niektorých dychových nástrojoch trvá 0-20 ms, pri fagote 20-60 ms. Útok nie je len zvýšenie hlasitosti zvuku z nuly na určitú ustálenú hodnotu; môže byť sprevádzané rovnakou zmenou výšky zvuku a jeho zafarbenia. Navyše útočné charakteristiky nástroja nie sú rovnaké v rôznych častiach jeho sortimentu s rôznymi štýlmi hry: husle sú najdokonalejším nástrojom z hľadiska množstva možných výrazových spôsobov útoku.
Jednou z charakteristík každého hudobného nástroja je jeho frekvenčný rozsah. Okrem základných frekvencií sa každý nástroj vyznačuje ďalšími kvalitnými komponentmi – podtónmi (alebo, ako je v elektroakustike zvykom, vyššími harmonickými), ktoré určujú jeho špecifický timbre.
Je známe, že zvuková energia je nerovnomerne rozložená v celom spektre zvukových frekvencií vyžarovaných zdrojom.
Väčšina nástrojov sa vyznačuje zosilnením základných frekvencií, ako aj jednotlivých podtónov, v určitých (jednom alebo viacerých) relatívne úzkych frekvenčných pásmach (formantoch), odlišných pre každý nástroj. Rezonančné frekvencie (v hertzoch) formantovej oblasti sú: pre trúbku 100-200, lesný roh 200-400, trombón 300-900, trúbku 800-1750, saxofón 350-900, hoboj 800-1500, klausku 2050, fagot 0250 -600.
Ďalšou charakteristickou vlastnosťou hudobných nástrojov je sila ich zvuku, ktorá je určená väčšou alebo menšou amplitúdou (rozpätím) ich znejúceho tela alebo vzduchového stĺpca (väčšia amplitúda zodpovedá silnejšiemu zvuku a naopak). Maximálne hodnoty akustického výkonu (vo wattoch) sú: pre veľký orchester 70, basový bubon 25, tympány 20, malý bubon 12, trombón 6, klavír 0,4, trúbka a saxofón 0,3, trúbka 0,2, kontrabas 0.( 6, malá flauta 0,08, klarinet, roh a trojuholník 0,05.
Pomer zvukovej sily získanej z nástroja pri hre „fortissimo“ k sile zvuku pri hre „pianissimo“ sa zvyčajne nazýva dynamický rozsah zvuku hudobných nástrojov.
Dynamický rozsah hudobného zdroja zvuku závisí od typu účinkujúcej skupiny a charakteru vystúpenia.
Zoberme si dynamický rozsah jednotlivých zdrojov zvuku. Dynamický rozsah jednotlivých hudobných nástrojov a súborov (orchestrov a zborov rôzneho zloženia), ako aj hlasov, sa chápe ako pomer maximálneho akustického tlaku vytvoreného daným zdrojom k minimu, vyjadrený v decibeloch.
V praxi sa pri určovaní dynamického rozsahu zdroja zvuku zvyčajne pracuje iba s hladinami akustického tlaku, pričom sa vypočítava alebo meria ich zodpovedajúci rozdiel. Napríklad, ak je maximálna hladina zvuku orchestra 90 a minimálna 50 dB, potom dynamický rozsah je 90 - 50 = 40 dB. V tomto prípade sú 90 a 50 dB hladiny akustického tlaku vo vzťahu k nulovej akustickej hladine.
Dynamický rozsah pre daný zdroj zvuku nie je konštantná hodnota. Závisí to od charakteru vykonávanej práce a od akustických podmienok miestnosti, v ktorej sa výkon odohráva. Dozvuk rozširuje dynamický rozsah, ktorý zvyčajne dosahuje maximum v miestnostiach s veľkou hlasitosťou a minimálnou absorpciou zvuku. Takmer všetky nástroje a ľudské hlasy majú nerovnomerný dynamický rozsah naprieč zvukovými registrami. Napríklad úroveň hlasitosti najnižšieho zvuku na forte pre speváka sa rovná úrovni najvyššieho zvuku na klavíri.

Dynamický rozsah konkrétneho hudobného programu je vyjadrený rovnakým spôsobom ako pre jednotlivé zdroje zvuku, ale maximálny akustický tlak je zaznamenaný dynamickým tónom ff (fortissimo) a minimálny pomocou pp (pianissimo).

Najvyššia hlasitosť, uvedená v notách fff (forte, fortissimo), zodpovedá hladine akustického tlaku približne 110 dB a najnižšia hlasitosť, uvedená v notách ppr (klavír-pianissimo), približne 40 dB.
Je potrebné poznamenať, že dynamické nuansy výkonu v hudbe sú relatívne a ich vzťah s príslušnými hladinami akustického tlaku je do určitej miery podmienený. Dynamický rozsah konkrétneho hudobného programu závisí od charakteru skladby. Dynamický rozsah klasických diel Haydna, Mozarta, Vivaldiho teda len zriedka presahuje 30-35 dB. Dynamický rozsah populárnej hudby zvyčajne nepresahuje 40 dB, zatiaľ čo pri tanečnej a jazzovej hudbe je to len okolo 20 dB. Väčšina diel pre orchester ruských ľudových nástrojov má tiež malý dynamický rozsah (25-30 dB). To platí aj pre dychovku. Maximálna hladina zvuku dychovky v miestnosti však môže dosiahnuť dosť vysokú úroveň (až 110 dB).

Maskovací efekt

Subjektívne hodnotenie hlasitosti závisí od podmienok, v ktorých je zvuk vnímaný poslucháčom. V reálnych podmienkach akustický signál v absolútnom tichu neexistuje. Zároveň vonkajší hluk ovplyvňuje sluch, komplikuje vnímanie zvuku a do určitej miery maskuje hlavný signál. Účinok maskovania čistej sínusovej vlny vonkajším šumom sa meria pomocou hodnoty. o koľko decibelov sa zvýši prah počuteľnosti maskovaného signálu nad prah jeho vnímania v tichosti.
Pokusy na určenie stupňa maskovania jedného zvukového signálu iným ukazujú, že tón akejkoľvek frekvencie je maskovaný nižšími tónmi oveľa efektívnejšie ako vyššími. Napríklad, ak dve ladičky (1200 a 440 Hz) vydávajú zvuky s rovnakou intenzitou, potom prvý tón prestaneme počuť, ten je zamaskovaný druhým (uhasením vibrácií druhej ladičky počujeme prvý znova).
Ak súčasne existujú dva komplexné zvukové signály pozostávajúce z určitých zvukových frekvenčných spektier, dochádza k vzájomnému maskovaciemu efektu. Okrem toho, ak hlavná energia oboch signálov leží v rovnakej oblasti zvukového frekvenčného rozsahu, potom bude maskovací efekt najsilnejší. Pri prenose orchestrálnej skladby sa teda v dôsledku maskovania sprievodom môže stať, že part sólistu bude slabý. zrozumiteľné a nepočuteľné.
Dosiahnutie čistoty alebo, ako sa hovorí, „transparentnosti“ zvuku pri prenose zvuku orchestrov alebo popových súborov je veľmi ťažké, ak nástroj alebo jednotlivé skupiny orchestrálnych nástrojov hrajú v jednom alebo podobných registroch súčasne.
Režisér pri nahrávaní orchestra musí brať do úvahy vlastnosti kamufláže. Na skúškach s pomocou dirigenta nastoľuje rovnováhu medzi silou zvuku nástrojov jednej skupiny, ako aj medzi skupinami celého orchestra. Čistota hlavných melodických línií a jednotlivých hudobných častí je v týchto prípadoch dosiahnutá tesným umiestnením mikrofónov k interpretom, zámerným výberom najdôležitejších nástrojov zvukárom v danom mieste pôsobenia a ďalším špeciálnym zvukom. inžinierske techniky.
Proti fenoménu maskovania stojí psychofyziologická schopnosť sluchových orgánov vyčleniť zo všeobecného množstva zvukov jeden alebo viacero, ktoré nesú najdôležitejšie informácie. Napríklad, keď hrá orchester, dirigent si všimne najmenšie nepresnosti v podaní partu na akomkoľvek nástroji.
Maskovanie môže výrazne ovplyvniť kvalitu prenosu signálu. Jasné vnímanie prijímaného zvuku je možné, ak jeho intenzita výrazne prevyšuje úroveň interferenčných zložiek nachádzajúcich sa v rovnakom pásme ako prijímaný zvuk. Pri rovnomernom rušení by mal byť prebytok signálu 10-15 dB. Táto vlastnosť sluchového vnímania nachádza praktické uplatnenie napríklad pri posudzovaní elektroakustických charakteristík médií. Takže ak je pomer signálu k šumu analógového záznamu 60 dB, potom dynamický rozsah nahraného programu nemôže byť väčší ako 45-48 dB.

Časové charakteristiky sluchového vnímania

Načúvací prístroj, ako každý iný oscilačný systém, je inerciálny. Keď zvuk zmizne, sluchový vnem nezmizne okamžite, ale postupne, klesá na nulu. Čas, počas ktorého hladina hluku klesne o 8-10 pozadí, sa nazýva časová konštanta sluchu. Táto konštanta závisí od množstva okolností, ako aj od parametrov vnímaného zvuku. Ak k poslucháčovi dorazia dva krátke zvukové impulzy rovnakého frekvenčného zloženia a úrovne, ale jeden z nich je oneskorený, potom budú vnímané spolu s oneskorením nepresahujúcim 50 ms. Pri veľkých intervaloch oneskorenia sú oba impulzy vnímané oddelene a dochádza k ozvene.
Táto vlastnosť sluchu sa berie do úvahy pri navrhovaní niektorých zariadení na spracovanie signálu, napríklad elektronických oneskorovacích liniek, dozvukov atď.
Je potrebné poznamenať, že v dôsledku špeciálnej vlastnosti sluchu závisí vnímanie hlasitosti krátkodobého zvukového impulzu nielen od jeho úrovne, ale aj od trvania dopadu impulzu na ucho. Krátkodobý zvuk, trvajúci len 10-12 ms, je teda uchom vnímaný tichšie ako zvuk rovnakej úrovne, ale ovplyvňujúci sluch napríklad na 150-400 ms. Preto pri počúvaní vysielania je hlasitosť výsledkom spriemerovania energie zvukovej vlny v určitom intervale. Ľudský sluch má navyše zotrvačnosť, najmä pri vnímaní nelineárnych skreslení ich nepociťuje, ak je trvanie zvukového impulzu kratšie ako 10-20 ms. To je dôvod, prečo v indikátoroch úrovne domácich rádioelektronických zariadení na záznam zvuku sú okamžité hodnoty signálu spriemerované za obdobie zvolené v súlade s časovými charakteristikami sluchových orgánov.

Priestorová reprezentácia zvuku

Jednou z dôležitých ľudských schopností je schopnosť určiť smer zdroja zvuku. Táto schopnosť sa nazýva binaurálny efekt a vysvetľuje sa tým, že človek má dve uši. Experimentálne údaje ukazujú, odkiaľ zvuk pochádza: jeden pre vysokofrekvenčné tóny, jeden pre nízkofrekvenčné tóny.

Zvuk sa šíri do ucha smerom k zdroju kratšiu vzdialenosť ako do druhého ucha. V dôsledku toho sa tlak zvukových vĺn v ušných kanáloch mení vo fáze a amplitúde. Rozdiely amplitúd sú významné iba pri vysokých frekvenciách, keď sa vlnová dĺžka zvuku stáva porovnateľnou s veľkosťou hlavy. Keď rozdiel v amplitúde prekročí prahovú hodnotu 1 dB, zdroj zvuku sa zdá byť na strane, kde je amplitúda väčšia. Uhol odchýlky zdroja zvuku od stredovej čiary (čiary symetrie) je približne úmerný logaritmu pomeru amplitúdy.
Na určenie smeru zdroja zvuku s frekvenciami pod 1500-2000 Hz sú významné fázové rozdiely. Človeku sa zdá, že zvuk prichádza zo strany, z ktorej do ucha dopadá vlna, ktorá je vo fáze vpredu. Uhol odchýlky zvuku od strednej čiary je úmerný rozdielu v čase príchodu zvukových vĺn do oboch uší. Trénovaný človek môže zaznamenať fázový rozdiel s časovým rozdielom 100 ms.
Schopnosť určiť smer zvuku vo vertikálnej rovine je oveľa menej rozvinutá (asi 10-krát). Tento fyziologický znak je spojený s orientáciou sluchových orgánov v horizontálnej rovine.
Špecifická vlastnosť priestorového vnímania zvuku človekom sa prejavuje v tom, že sluchové orgány sú schopné vnímať celkovú, integrálnu lokalizáciu vytvorenú pomocou umelých ovplyvňovacích prostriedkov. Napríklad v miestnosti sú dva reproduktory inštalované pozdĺž prednej časti vo vzdialenosti 2-3 m od seba. Poslucháč je umiestnený v rovnakej vzdialenosti od osi spojovacieho systému, presne v strede. V miestnosti sa cez reproduktory vydávajú dva zvuky rovnakej fázy, frekvencie a intenzity. V dôsledku identity zvukov prechádzajúcich do sluchového orgánu ich človek nemôže oddeliť, jeho vnemy dávajú predstavy o jedinom, zdanlivom (virtuálnom) zdroji zvuku, ktorý je umiestnený presne v strede na osi symetrie.
Ak teraz znížime hlasitosť jedného reproduktora, zdanlivý zdroj sa presunie smerom k hlasnejšiemu reproduktoru. Ilúziu pohybu zdroja zvuku možno dosiahnuť nielen zmenou úrovne signálu, ale aj umelým oneskorením jedného zvuku voči druhému; v tomto prípade sa zdanlivý zdroj posunie smerom k reproduktoru vysielajúcemu signál vopred.
Na ilustráciu integrálnej lokalizácie uvádzame príklad. Vzdialenosť medzi reproduktormi je 2 m, vzdialenosť od prednej línie k poslucháčovi je 2 m; aby sa zdroj posunul o 40 cm doľava alebo doprava, je potrebné odovzdať dva signály s rozdielom úrovne intenzity 5 dB alebo s časovým oneskorením 0,3 ms. Pri rozdiele úrovní 10 dB alebo časovom oneskorení 0,6 ms sa zdroj „posunie“ o 70 cm od stredu.
Ak teda zmeníte akustický tlak vytváraný reproduktorom, vzniká ilúzia pohybu zdroja zvuku. Tento jav sa nazýva sumárna lokalizácia. Na vytvorenie súhrnnej lokalizácie sa používa dvojkanálový stereofónny systém prenosu zvuku.
V primárnej miestnosti sú nainštalované dva mikrofóny, z ktorých každý pracuje na svojom vlastnom kanáli. Sekundárny má dva reproduktory. Mikrofóny sú umiestnené v určitej vzdialenosti od seba pozdĺž priamky rovnobežnej s umiestnením vysielača zvuku. Pri pohybe žiariča zvuku bude na mikrofón pôsobiť rozdielny akustický tlak a rozdielny bude aj čas príchodu zvukovej vlny v dôsledku nerovnakej vzdialenosti medzi žiaričom zvuku a mikrofónmi. Tento rozdiel vytvára celkový lokalizačný efekt vo vedľajšej miestnosti, v dôsledku čoho je zdanlivý zdroj lokalizovaný v určitom bode v priestore umiestnenom medzi dvoma reproduktormi.
Malo by sa povedať o systéme binaurálneho prenosu zvuku. Pri tomto systéme, ktorý sa nazýva systém umelej hlavy, sú v primárnej miestnosti umiestnené dva samostatné mikrofóny, ktoré sú od seba vzdialené vo vzdialenosti rovnajúcej sa vzdialenosti medzi ušami osoby. Každý z mikrofónov má samostatný kanál na prenos zvuku, ktorého výstupom vo vedľajšej miestnosti sú telefóny pre ľavé a pravé ucho. Ak sú kanály prenosu zvuku identické, takýto systém presne prenáša binaurálny efekt vytvorený v blízkosti uší „umelej hlavy“ v primárnej miestnosti. Mať slúchadlá a musieť ich používať dlho je nevýhoda.
Sluchový orgán určuje vzdialenosť od zdroja zvuku pomocou množstva nepriamych znakov a s niektorými chybami. V závislosti od toho, či je vzdialenosť od zdroja signálu malá alebo veľká, mení sa jeho subjektívne hodnotenie pod vplyvom rôznych faktorov. Zistilo sa, že ak sú určené vzdialenosti malé (do 3 m), tak ich subjektívne hodnotenie takmer lineárne súvisí so zmenou hlasitosti zdroja zvuku pohybujúceho sa po hĺbke. Dodatočným faktorom pre komplexný signál je jeho zafarbenie, ktoré sa stáva čoraz „ťažším“, keď sa zdroj približuje k poslucháčovi, čo je spôsobené zvyšujúcim sa zosilnením nízkych podtónov v porovnaní s vysokými podtónmi, čo je spôsobené výsledným zvýšením úrovne hlasitosti.
Pri priemerných vzdialenostiach 3-10 m bude oddialenie zdroja od poslucháča sprevádzané úmerným znížením hlasitosti a táto zmena sa bude týkať rovnako základnej frekvencie a harmonických zložiek. V dôsledku toho dochádza k relatívnemu posilneniu vysokofrekvenčnej časti spektra a zafarbenie sa stáva jasnejším.
Ako sa vzdialenosť zväčšuje, energetické straty vo vzduchu sa budú zvyšovať úmerne so štvorcom frekvencie. Zvýšená strata vysokých podtónov v registri bude mať za následok zníženie jasu timbrálu. Subjektívne hodnotenie vzdialeností je teda spojené so zmenami jeho objemu a farby.
V uzavretej miestnosti sú signály prvých odrazov, oneskorené oproti priamemu odrazu o 20-40 ms, vnímané sluchovým orgánom ako prichádzajúce z rôznych smerov. Ich narastajúce oneskorenie zároveň vytvára dojem značnej vzdialenosti od bodov, z ktorých tieto odrazy vznikajú. Podľa doby oneskorenia je teda možné posúdiť relatívnu vzdialenosť sekundárnych zdrojov alebo, čo je rovnaké, veľkosť miestnosti.

Niektoré črty subjektívneho vnímania stereofónneho vysielania.

Stereofónny systém prenosu zvuku má v porovnaní s konvenčným monofónnym systémom množstvo významných vlastností.
Kvalita, ktorá odlišuje stereofónny zvuk, hlasitosť, t.j. prirodzenú akustickú perspektívu možno posúdiť pomocou niektorých dodatočných ukazovateľov, ktoré pri technike monofónneho prenosu zvuku nedávajú zmysel. Medzi takéto dodatočné indikátory patrí: uhol sluchu, t.j. uhol, pod ktorým poslucháč vníma stereofónny zvukový obraz; stereo rozlíšenie, t.j. subjektívne určená lokalizácia jednotlivých prvkov zvukového obrazu v určitých bodoch priestoru v rámci uhla počuteľnosti; akustická atmosféra, t.j. efekt, ktorý dáva poslucháčovi pocit prítomnosti v primárnej miestnosti, kde dochádza k prenášanej zvukovej udalosti.

O úlohe akustiky miestnosti

Farebný zvuk sa dosahuje nielen pomocou zariadení na reprodukciu zvuku. Aj pri pomerne dobrom vybavení môže byť kvalita zvuku zlá, ak miestnosť počúvania nemá určité vlastnosti. Je známe, že v uzavretej miestnosti dochádza k nosovému zvukovému fenoménu nazývanému dozvuk. Ovplyvnením orgánov sluchu môže dozvuk (v závislosti od dĺžky trvania) zlepšiť alebo zhoršiť kvalitu zvuku.

Človek v miestnosti vníma nielen priame zvukové vlny vytvorené priamo zdrojom zvuku, ale aj vlny odrazené od stropu a stien miestnosti. Odrazené vlny je počuť ešte nejaký čas po zastavení zdroja zvuku.
Niekedy sa verí, že odrazené signály hrajú iba negatívnu úlohu a interferujú s vnímaním hlavného signálu. Táto myšlienka je však nesprávna. Určitá časť energie počiatočných odrazených echo signálov, ktorá sa dostane do ľudského sluchu s krátkym oneskorením, zosilňuje hlavný signál a obohacuje jeho zvuk. Naproti tomu neskoršie odrazené ozveny. ktorých čas oneskorenia presahuje určitú kritickú hodnotu, vytvárajú zvukové pozadie, ktoré sťažuje vnímanie hlavného signálu.
Poslucháreň by nemala mať dlhú dobu dozvuku. Obývacie izby majú spravidla malý dozvuk kvôli ich obmedzenej veľkosti a prítomnosti povrchov pohlcujúcich zvuk, čalúneného nábytku, kobercov, záclon atď.
Prekážky rôzneho charakteru a vlastností sa vyznačujú koeficientom absorpcie zvuku, čo je pomer absorbovanej energie k celkovej energii dopadajúcej zvukovej vlny.

Pre zvýšenie zvukovoizolačných vlastností koberca (a zníženie hluku v obývačke) je vhodné zavesiť koberec nie tesne k stene, ale s medzerou 30-50 mm.

Človek je skutočne najinteligentnejší zo zvierat obývajúcich planétu. Naša myseľ nás však často pripravuje o nadradené schopnosti, ako je vnímanie okolia prostredníctvom čuchu, sluchu a iných zmyslových vnemov.

Väčšina zvierat je teda ďaleko pred nami, pokiaľ ide o ich sluchový rozsah. Rozsah ľudského sluchu je rozsah frekvencií, ktoré ľudské ucho dokáže vnímať. Pokúsme sa pochopiť, ako funguje ľudské ucho vo vzťahu k vnímaniu zvuku.

Rozsah ľudského sluchu za normálnych podmienok

V priemere ľudské ucho dokáže zachytiť a rozlíšiť zvukové vlny v rozsahu 20 Hz až 20 kHz (20 000 Hz). S pribúdajúcim vekom sa však sluchový rozsah človeka zmenšuje, najmä klesá jeho horná hranica. U starších ľudí je zvyčajne oveľa nižšia ako u mladých ľudí, pričom najvyššie sluchové schopnosti majú dojčatá a deti. Sluchové vnímanie vysokých frekvencií sa začína zhoršovať od ôsmeho roku života.

Ľudský sluch za ideálnych podmienok

V laboratóriu sa človeku zisťuje dosah sluchu pomocou audiometra, ktorý vydáva zvukové vlny rôznych frekvencií, a podľa toho sa naladia slúchadlá. Za takýchto ideálnych podmienok dokáže ľudské ucho zaznamenať frekvencie v rozsahu 12 Hz až 20 kHz.


Rozsah sluchu u mužov a žien

Medzi rozsahom sluchu mužov a žien je výrazný rozdiel. Zistilo sa, že ženy sú citlivejšie na vysoké frekvencie v porovnaní s mužmi. Vnímanie nízkych frekvencií je u mužov a žien viac-menej na rovnakej úrovni.

Rôzne stupnice na označenie rozsahu sluchu

Hoci je frekvenčná stupnica najbežnejšou stupnicou na meranie dosahu ľudského sluchu, často sa meria aj v pascaloch (Pa) a decibeloch (dB). Meranie v pascaloch sa však považuje za nepohodlné, pretože táto jednotka zahŕňa prácu s veľmi veľkými číslami. Jeden mikroPascal je vzdialenosť, ktorú prejde zvuková vlna počas vibrácie, ktorá sa rovná jednej desatine priemeru atómu vodíka. Zvukové vlny prechádzajú v ľudskom uchu oveľa väčšiu vzdialenosť, takže je ťažké určiť rozsah ľudského sluchu v pascaloch.

Najjemnejší zvuk, ktorý dokáže ľudské ucho zaznamenať, je približne 20 µPa. Decibelová stupnica sa používa jednoduchšie, pretože ide o logaritmickú stupnicu, ktorá priamo odkazuje na stupnicu Pa. Berie 0 dB (20 µPa) ako referenčný bod a potom pokračuje v stláčaní tejto stupnice tlaku. 20 miliónov μPa sa teda rovná iba 120 dB. Ukazuje sa, že rozsah ľudského ucha je 0-120 dB.

Rozsah sluchu sa výrazne líši od človeka k človeku. Preto je na zistenie straty sluchu najlepšie merať rozsah počuteľných zvukov vo vzťahu k referenčnej stupnici, a nie vo vzťahu ku konvenčnej štandardizovanej stupnici. Testy je možné vykonať pomocou sofistikovaných prístrojov na diagnostiku sluchu, ktoré dokážu presne určiť rozsah a diagnostikovať príčiny straty sluchu.

Ide o komplexný špecializovaný orgán pozostávajúci z troch častí: vonkajšieho, stredného a vnútorného ucha.

Vonkajšie ucho je prístroj na zber zvuku. Zvukové vibrácie sú zachytávané ušami a prenášané cez vonkajší zvukovod do bubienka, ktorý oddeľuje vonkajšie ucho od stredného ucha. Pre určenie smeru zvuku je dôležité vnímanie zvuku a celý proces počúvania dvoma ušami, takzvaný biniurálny sluch. Zvukové vibrácie prichádzajúce zo strany sa dostanú do najbližšieho ucha o niekoľko desatinných zlomkov sekundy (0,0006 s) skôr ako do druhého. Tento extrémne malý rozdiel v čase príchodu zvuku do oboch uší stačí na určenie jeho smeru.

Stredné ucho je vzduchová dutina, ktorá sa spája s nosohltanom cez Eustachovu trubicu. Vibrácie z bubienka cez stredné ucho prenášajú 3 navzájom spojené sluchové kostičky - kladívko, inkus a štuplík, ktorý cez membránu oválneho okienka prenáša tieto vibrácie do tekutiny umiestnenej vo vnútornom uchu - perilymfa. Vďaka sluchovým kostičkám klesá amplitúda vibrácií a zvyšuje sa ich sila, čo umožňuje pohyb stĺpca tekutiny vo vnútornom uchu. Stredné ucho má špeciálny mechanizmus na prispôsobenie sa zmenám intenzity zvuku. Pri silných zvukoch špeciálne svaly zvyšujú napätie ušného bubienka a znižujú pohyblivosť palíc. To znižuje amplitúdu vibrácií a chráni vnútorné ucho pred poškodením.

Vnútorné ucho, v ktorom sa nachádza slimák, sa nachádza v pyramíde spánkovej kosti. Ľudský slimák tvorí 2,5 špirálových závitov. Kochleárny kanál je rozdelený dvoma priečkami (hlavná membrána a vestibulárna membrána) na 3 úzke priechody: horný (scala vestibularis), stredný (membranózny kanál) a dolný (scala tympani). V hornej časti slimáka je otvor, ktorý spája horný a dolný kanál do jedného, ​​ktorý prechádza od oválneho okienka k hornej časti slimáka a potom k okrúhlemu okienku. Ich dutina je vyplnená kvapalinou - perilymfou a dutina stredného membránového kanála je vyplnená kvapalinou iného zloženia - endolymfou. V strednom kanáli je prístroj na príjem zvuku - Cortiho orgán, v ktorom sú receptory pre zvukové vibrácie - vláskové bunky.

Mechanizmus vnímania zvuku. Fyziologický mechanizmus vnímania zvuku je založený na dvoch procesoch prebiehajúcich v kochley: 1) separácia zvukov rôznych frekvencií v mieste ich najväčšieho dopadu na hlavnú membránu kochley a 2) premena mechanických vibrácií na nervovú excitáciu receptorom bunky. Zvukové vibrácie vstupujúce do vnútorného ucha cez oválne okienko sa prenášajú do perilymfy a vibrácie tejto tekutiny vedú k posunom hlavnej membrány. Výška stĺpca vibrujúcej kvapaliny a podľa toho aj miesto najväčšieho posunu hlavnej membrány závisí od výšky zvuku. Pri zvukoch rôznych výšok sú teda vzrušené rôzne vlasové bunky a rôzne nervové vlákna. Zvýšenie intenzity zvuku vedie k zvýšeniu počtu excitovaných vláskových buniek a nervových vlákien, čo umožňuje rozlíšiť intenzitu zvukových vibrácií.
Transformácia vibrácií do procesu budenia sa uskutočňuje pomocou špeciálnych receptorov - vlasových buniek. Vlásky týchto buniek sú ponorené do krycej membrány. Mechanické vibrácie pod vplyvom zvuku vedú k posunutiu krycej membrány vzhľadom na receptorové bunky a k ohýbaniu chĺpkov. V receptorových bunkách spôsobuje mechanické premiestňovanie chĺpkov proces excitácie.

Zvuková vodivosť. Existuje vzduchové a kostné vedenie. Za normálnych podmienok u človeka prevláda vedenie vzduchom: zvukové vlny zachytáva vonkajšie ucho a vibrácie vzduchu sa prenášajú vonkajším zvukovodom do stredného a vnútorného ucha. V prípade kostného vedenia sa zvukové vibrácie prenášajú cez kosti lebky priamo do slimáka. Tento mechanizmus na prenos zvukových vibrácií je dôležitý, keď sa človek potápa pod vodu.
Človek zvyčajne vníma zvuky s frekvenciou 15 až 20 000 Hz (v rozsahu 10-11 oktáv). U detí dosahuje horná hranica 22 000 Hz, s vekom klesá. Najvyššia citlivosť bola zistená vo frekvenčnom rozsahu od 1000 do 3000 Hz. Táto oblasť zodpovedá najbežnejším frekvenciám ľudskej reči a hudby.

Zvuk ako signál má nekonečný počet vibrácií a môže niesť rovnaké nekonečné množstvo informácií. Stupeň jeho vnímania sa bude líšiť v závislosti od fyziologických schopností ucha, v tomto prípade s vylúčením psychologických faktorov. V závislosti od druhu hluku, jeho frekvencie a tlaku človek pociťuje jeho vplyv.

Prah citlivosti ľudského ucha v decibeloch

Človek vníma zvukové frekvencie od 16 do 20 000 Hz. Ušné bubienky sú citlivé na tlak zvukových vibrácií, ktorých úroveň sa meria v decibeloch (dB). Optimálna hladina je od 35 do 60 dB, hluk 60-70 dB zlepšuje duševnú prácu, viac ako 80 dB, naopak, oslabuje pozornosť a zhoršuje proces myslenia a dlhodobé vnímanie zvuku nad 80 dB môže vyvolať strata sluchu.

Frekvencie do 10-15 Hz sú infrazvuk, sluchový orgán nevníma, čo spôsobuje rezonančné vibrácie. Schopnosť ovládať vibrácie, ktoré zvuk vytvára, je silnou zbraňou hromadného ničenia. Pre ucho nepočuteľný infrazvuk je schopný cestovať na veľké vzdialenosti, vysielať príkazy, ktoré nútia ľudí konať podľa určitého scenára, vyvolávajú paniku a zdesenie a nútia ich zabudnúť na všetko, čo nemá nič spoločné s túžbou skrývať sa, skrývať sa. uniknúť z tohto strachu. A pri určitom pomere frekvencie a akustického tlaku je takéto zariadenie schopné nielen potlačiť vôľu, ale aj zabiť, zraniť ľudské tkanivo.

Absolútny prah citlivosti ľudského ucha v decibeloch

Rozsah od 7 do 13 Hz vyžarujú prírodné katastrofy: sopky, zemetrasenia, tajfúny a vyvolávajú pocit paniky a hrôzy. Keďže aj ľudské telo má oscilačnú frekvenciu, ktorá sa pohybuje od 8 do 15 Hz, pomocou takéhoto infrazvuku nič nestojí vytvorenie rezonancie a desaťnásobné zvýšenie amplitúdy, aby človek dohnal k samovražde alebo k poškodeniu vnútorných orgánov.

Pri nízkych frekvenciách a vysokom tlaku sa objavuje nevoľnosť a bolesti žalúdka, ktoré rýchlo prechádzajú do závažných gastrointestinálnych porúch a zvýšenie tlaku až o 150 dB vedie k fyzickému poškodeniu. Rezonancie vnútorných orgánov pri nízkych frekvenciách spôsobujú krvácanie a kŕče, pri stredných frekvenciách - nervové vzruchy a poranenia vnútorných orgánov, pri vysokých frekvenciách - do 30 Hz - popáleniny tkaniva.

V modernom svete aktívne prebieha vývoj zvukových zbraní a zrejme nie nadarmo nemecký mikrobiológ Robert Koch predpovedal, že bude potrebné hľadať „očkovanie“ proti hluku, napríklad proti moru či cholere. .

Často hodnotíme kvalitu zvuku. Pri výbere mikrofónu, softvéru na spracovanie zvuku alebo formátu nahrávania zvukových súborov je jednou z najdôležitejších otázok, ako dobre to bude znieť. Existujú však rozdiely medzi charakteristikami zvuku, ktoré možno merať, a tými, ktoré možno počuť.

Tón, timbre, oktáva.

Mozog vníma zvuky určitých frekvencií. Je to spôsobené zvláštnosťami mechanizmu vnútorného ucha. Receptory umiestnené na hlavnej membráne vnútorného ucha premieňajú zvukové vibrácie na elektrické potenciály, ktoré vzrušujú vlákna sluchového nervu. Vlákna sluchového nervu majú frekvenčnú selektivitu v dôsledku excitácie buniek Cortiho orgánu umiestnených na rôznych miestach hlavnej membrány: vysoké frekvencie sú vnímané v blízkosti oválneho okna, nízke frekvencie sú vnímané na vrchole špirály.

Fyzikálna charakteristika zvuku, frekvencia, úzko súvisí s výškou, ktorú vnímame. Frekvencia sa meria ako počet úplných cyklov sínusovej vlny za jednu sekundu (hertz, Hz). Táto definícia frekvencie je založená na skutočnosti, že sínusová vlna má presne rovnaký priebeh. V reálnom živote má túto vlastnosť veľmi málo zvukov. Akýkoľvek zvuk však môže byť reprezentovaný ako súbor sínusových oscilácií. Zvyčajne to nazývame nastavený tón. To znamená, že tón je signál určitej výšky, ktorý má diskrétne spektrum (hudobné zvuky, samohlásky reči), v ktorom je zvýraznená frekvencia sínusoidy, ktorá má v tomto súbore maximálnu amplitúdu. Signál so širokým spojitým spektrom, ktorého všetky frekvenčné zložky majú rovnakú priemernú intenzitu, sa nazýva biely šum.

Postupné zvyšovanie frekvencie zvukových vibrácií je vnímané ako postupná zmena tónu od najnižšieho (basového) k najvyššiemu.

Miera presnosti, s akou človek určuje výšku zvuku podľa ucha, závisí od ostrosti a tréningu jeho sluchu. Ľudské ucho dokáže jasne rozlíšiť dva tóny, ktoré sú si vo výške blízke. Napríklad vo frekvenčnom rozsahu približne 2000 Hz môže človek rozlíšiť dva tóny, ktoré sa od seba líšia frekvenciou o 3-6 Hz alebo ešte menej.

Frekvenčné spektrum hudobného nástroja alebo hlasu obsahuje postupnosť rovnomerne rozložených vrcholov – harmonických. Zodpovedajú frekvenciám, ktoré sú násobkami určitej základnej frekvencie, najintenzívnejšej zo sínusových vĺn, ktoré tvoria zvuk.

Konkrétny zvuk (timbre) hudobného nástroja (hlasu) je spojený s relatívnou amplitúdou rôznych harmonických a výška tónu vnímaná osobou najpresnejšie vyjadruje základnú frekvenciu. Zafarbenie, ktoré je subjektívnym odrazom vnímaného zvuku, nemá žiadne kvantitatívne hodnotenie a je charakterizované iba kvalitatívne.

V „čistom“ tóne je len jedna frekvencia. Vnímaný zvuk sa zvyčajne skladá z frekvencie hlavného tónu a niekoľkých „nečistých“ frekvencií, ktoré sa nazývajú podtóny. Podtóny sú násobky frekvencie hlavného tónu a majú menšiu amplitúdu. Zafarbenie zvuku závisí od rozloženia intenzity Spektrum kombinácií hudobných zvukov, nazývaných akord, závisí od rozloženia intenzity medzi podtónmi. Takéto spektrum obsahuje niekoľko základných frekvencií spolu so sprievodnými podtónmi.

Ak je frekvencia jedného zvuku presne dvojnásobkom frekvencie iného, ​​zvuková vlna „zapadne“ jedna do druhej. Frekvenčná vzdialenosť medzi takýmito zvukmi sa nazýva oktáva. Rozsah frekvencií vnímaných ľuďmi, 16-20 000 Hz, pokrýva približne desať až jedenásť oktáv.

Amplitúda zvukových vibrácií a hlasitosť.

Počuteľná časť zvukového rozsahu je rozdelená na nízkofrekvenčné zvuky - do 500 Hz, stredofrekvenčné - 500-10 000 Hz a vysokofrekvenčné - nad 10 000 Hz. Ucho je najcitlivejšie na relatívne úzky rozsah zvukov strednej frekvencie od 1000 do 4000 Hz. To znamená, že zvuky rovnakej sily v strednom frekvenčnom rozsahu môžu byť vnímané ako hlasné, ale v nízkofrekvenčnom alebo vysokofrekvenčnom rozsahu môžu byť vnímané ako tiché alebo ich vôbec nepočuť. Táto vlastnosť vnímania zvuku je spôsobená tým, že zvuková informácia potrebná pre ľudskú existenciu – reč alebo zvuky prírody – sa prenáša najmä v strednom frekvenčnom rozsahu. Hlasitosť teda nie je fyzikálny parameter, ale intenzita sluchového vnemu, subjektívna charakteristika zvuku spojená s charakteristikami nášho vnímania.

Sluchový analyzátor vníma zvýšenie amplitúdy zvukovej vlny v dôsledku zvýšenia amplitúdy vibrácií hlavnej membrány vnútorného ucha a stimulácie zvyšujúceho sa počtu vláskových buniek s prenosom elektrických impulzov s vyššou frekvenciou a pozdĺž väčšieho počtu nervových vlákien.

Naše ucho dokáže rozlíšiť intenzitu zvuku v rozsahu od najslabšieho šepotu po najhlasnejší hluk, čo približne zodpovedá 1 miliónnásobnému zvýšeniu amplitúdy pohybu hlavnej membrány. Ucho však interpretuje tento obrovský rozdiel v amplitúde zvuku ako približne 10 000-násobnú zmenu. To znamená, že stupnica intenzity je silne „stlačená“ mechanizmom vnímania zvuku sluchového analyzátora. To umožňuje osobe interpretovať rozdiely v intenzite zvuku v extrémne širokom rozsahu.

Intenzita zvuku sa meria v decibeloch (dB) (1 bel sa rovná desaťnásobku amplitúdy). Rovnaký systém sa používa na určenie zmien objemu.

Pre porovnanie môžeme uviesť približnú úroveň intenzity rôznych zvukov: sotva počuteľný zvuk (prah počuteľnosti) 0 dB; šepkanie pri uchu 25-30 dB; priemerná hlasitosť reči 60-70 dB; veľmi hlasná reč (kričanie) 90 dB; na koncertoch rockovej a popovej hudby v strede sály 105-110 dB; vedľa dopravného lietadla vzlietajúceho 120 dB.

Veľkosť prírastku hlasitosti vnímaného zvuku má prah diskriminácie. Počet stupňov hlasitosti pri stredných frekvenciách nepresahuje 250, pri nízkych a vysokých frekvenciách prudko klesá a v priemere je okolo 150.

KATEGÓRIE

POPULÁRNE ČLÁNKY

2023 „kingad.ru“ - ultrazvukové vyšetrenie ľudských orgánov