Vnímanie zvukových vĺn rôznych frekvencií a amplitúd. Koľko decibelov dokáže ľudské ucho vnímať

Psychoakustika – vedný odbor hraničiaci medzi fyzikou a psychológiou, študuje údaje o sluchovom vneme človeka pri pôsobení fyzického podnetu – zvuku na ucho. Nazhromaždilo sa veľké množstvo údajov o ľudských reakciách na sluchové podnety. Bez týchto údajov je ťažké správne pochopiť fungovanie audiofrekvenčných signalizačných systémov. Zvážte najdôležitejšie vlastnosti ľudského vnímania zvuku.
Človek cíti zmeny akustického tlaku, ktoré sa vyskytujú pri frekvencii 20-20 000 Hz. Zvuky pod 40 Hz sú v hudbe pomerne zriedkavé a v hovorenej reči neexistujú. Pri veľmi vysokých frekvenciách zaniká hudobný vnem a vzniká určitý neurčitý zvukový vnem v závislosti od individuality poslucháča, jeho veku. S vekom sa citlivosť sluchu u ľudí znižuje, najmä v horných frekvenciách zvukového rozsahu.
Bolo by však nesprávne usudzovať na tomto základe, že prenos širokého frekvenčného pásma zariadením na reprodukciu zvuku nie je pre starších ľudí dôležitý. Experimenty ukázali, že ľudia, ktorí aj sotva vnímajú signály nad 12 kHz, veľmi ľahko rozpoznajú nedostatok vysokých frekvencií v hudobnom prenose.

Frekvenčné charakteristiky sluchových vnemov

Oblasť zvukov počuteľných osobou v rozsahu 20-20 000 Hz je obmedzená intenzitou prahmi: zdola - počuteľnosť a zhora - pocity bolesti.
Prah počutia sa odhaduje podľa minimálneho tlaku, presnejšie povedané, podľa minimálneho prírastku tlaku vzhľadom na hranicu, je citlivý na frekvencie 1000-5000 Hz - tu je prah počutia najnižší (akustický tlak je asi 2 -10 Pa). V smere nižších a vyšších zvukových frekvencií 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).
S nárastom akustického tlaku sa zvyšuje aj intenzita zvuku a sluchový vnem sa zvyšuje v skokoch, nazývaných prah rozlišovania intenzity. Počet týchto skokov pri stredných frekvenciách je asi 250, pri nízkych a vysokých frekvenciách klesá a v priemere vo frekvenčnom rozsahu je asi 150.

Pretože rozsah zmeny intenzity je 130 dB, potom je elementárny skok vnemov v priemere v rozsahu amplitúdy 0,8 dB, čo zodpovedá zmene intenzity zvuku 1,2-krát. 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 nezafixuje. Pri nižšom akustickom tlaku vyvinutom reproduktorom nemusí ani dvojnásobné zvýšenie výkonu koncového stupňa priniesť hmatateľný výsledok.

Subjektívna charakteristika zvuku

Kvalita prenosu zvuku sa hodnotí na základe sluchového vnímania. Preto je možné správne určiť technické požiadavky na cestu prenosu zvuku alebo jeho jednotlivé väzby iba štúdiom vzorcov, ktoré spájajú 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 tónu podľa ucha, závisí od ostrosti, muzikálnosti a tréningu jeho ucha. Treba poznamenať, že výška tónu do určitej miery závisí od intenzity zvuku (pri vysokých úrovniach sa zvuky väčšej intenzity zdajú nižšie ako slabšie.
Ľudské ucho dokáže dobre 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 škála vnímania zvuku z hľadiska frekvencie je blízka logaritmickému zákonu. Preto je zdvojnásobenie frekvencie kmitov (bez ohľadu na počiatočnú frekvenciu) vždy vnímané ako rovnaká zmena výšky tónu. Interval výšky tónu zodpovedajúci 2-násobnej zmene frekvencie sa nazýva oktáva. Frekvenčný rozsah vnímaný človekom je 20-20 000 Hz, pokrýva približne desať oktáv.
Oktáva je pomerne veľký interval zmeny výšky tónu; človek rozlišuje oveľa menšie intervaly. Takže v desiatich oktávach vnímaných uchom je možné rozlíšiť viac ako tisíc stupňov 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 druhý bol štandardizovaný nasledujúci rozsah frekvencií: 1; 1,25; 1,6; 2; 2,5; 3; 3,15; štyri; 5; 6,3:8; 10, čo sú hranice jednej tretiny oktávy. Ak sú tieto frekvencie umiestnené v rovnakých vzdialenostiach pozdĺž osi frekvencie, získa sa logaritmická stupnica. Na základe toho sú všetky frekvenčné charakteristiky zariadení na prenos zvuku postavené na logaritmickej stupnici.
Prenosová hlasitosť závisí nielen od intenzity zvuku, ale aj od spektrálneho zloženia, podmienok vnímania a trvania expozície. Takže 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 akustického tlaku v decibeloch rovnakej hlasitosti čistého tónu s frekvenciou 1000 Hz sa berie ako hladina hlasitosti zvuku v fónoch, t.j. pre frekvenciu 1000 Hz sú úrovne hlasitosti v fónoch a decibeloch rovnaké. Pri iných frekvenciách pri rovnakom akustickom tlaku sa zvuky môžu javiť hlasnejšie alebo tichšie.
Skúsenosti zvukových inžinierov pri nahrávaní a úprave hudobných diel ukazujú, že pre lepšie odhalenie zvukových defektov, ktoré sa môžu vyskytnúť pri práci, by mala byť úroveň hlasitosti pri kontrolnom počúvaní udržiavaná na vysokej úrovni, približne zodpovedajúca úrovni hlasitosti v sále.
Pri dlhšom vystavení intenzívnemu zvuku sa citlivosť sluchu postupne znižuje a čím viac, tým je hlasitosť zvuku vyššia. Zistiteľné zníženie citlivosti súvisí s reakciou sluchu na preťaženie, t.j. s jeho prirodzeným prispôsobením, Po prestávke v počúvaní sa citlivosť sluchu obnoví. K tomu treba dodať, že načúvací prístroj pri vnímaní signálov vysokej úrovne 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. Treba poznamenať, že v posledných rokoch sa prahy sluchu u mladých ľudí prudko zvýšili. Dôvodom bola vášeň pre populárnu hudbu, ktorá sa vyznačuje vysokou úrovňou zvuku.
Úroveň hlasitosti sa meria pomocou elektroakustického zariadenia - zvukomeru. Nameraný zvuk je najskôr prevedený mikrofónom na elektrické vibrácie. Po zosilnení špeciálnym zosilňovačom napätia sa tieto kmity merajú ukazovacím zariadením nastaveným v decibeloch. Aby sa zabezpečilo, že hodnoty prístroja čo najviac zodpovedajú subjektívnemu vnímaniu hlasitosti, je prístroj vybavený špeciálnymi filtrami, ktoré menia jeho citlivosť na vnímanie zvuku rôznych frekvencií v súlade s charakteristikou 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 kvantitatívne hodnotenie a je charakterizované pojmami kvalitatívneho poriadku (krásny, jemný, šťavnatý atď.). Keď je signál prenášaný elektroakustickou cestou, výsledné skreslenia ovplyvňujú predovšetkým farbu reprodukovaného zvuku. Podmienkou správneho prenosu timbru hudobných zvukov je neskreslený prenos spektra signálu. Spektrum signálu je súbor sínusových zložiek komplexného zvuku.
Takzvaný čistý tón má najjednoduchšie spektrum, obsahuje len jednu frekvenciu. Zvuk hudobného nástroja sa ukazuje byť zaujímavejší: jeho spektrum pozostáva zo základnej frekvencie a niekoľkých „nečistotných“ frekvencií, ktoré sa nazývajú podtóny (vyššie tóny) Podtóny sú násobky základnej frekvencie a majú zvyčajne menšiu amplitúdu.
Zafarbenie zvuku závisí od rozloženia intenzity v podtónoch. Zvuky rôznych hudobných nástrojov sa líšia farbou.
Zložitejšie je spektrum kombinácie hudobných zvukov, ktoré sa nazýva akord. V takomto spektre existuje niekoľko základných frekvencií spolu s príslušnými podtónmi.
Rozdiely v zafarbení sú zdieľané hlavne nízkofrekvenčnými zložkami signálu, preto je veľká rozmanitosť zafarbenia spojená so signálmi ležiacimi v spodnej časti frekvenčného rozsahu. Signály súvisiace s jej vrchnou časťou pribúdajúcim pribúdaním strácajú svoje timbrové 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 vypadnú z oblasti počuteľné frekvencie. Preto sú vysoké zvuky spravidla chudobnejšie na farbu.
Takmer všetky prírodné 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. Hlasné zvuky sú zvyčajne drsnejšie.

Hudobné zdroje zvuku

Na kvalitu zvuku elektroakustických systémov má veľký vplyv množstvo faktorov, ktoré charakterizujú primárne zdroje zvukov.
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 znakmi tvorby zvuku v konkrétnom hudobnom nástroji.
Dôležitým prvkom hudobného zvuku je útok. Ide o špecifický prechodný 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, bicích a niektorých dychových nástrojoch 0-20 ms, pri fagote 20-60 ms. Útok nie je len zvýšenie hlasitosti zvuku z nuly na nejakú stabilnú hodnotu, môže byť sprevádzaný rovnakou zmenou výšky tónu a zafarbenia. Charakteristiky útoku nástroja navyše nie sú rovnaké v rôznych častiach jeho rozsahu s rôznymi štýlmi hry: husle sú najdokonalejším nástrojom z hľadiska bohatosti možných výrazových spôsobov útoku.
Jednou z charakteristík každého hudobného nástroja je frekvenčný rozsah zvuku. 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 individuálnymi podtónmi v určitých (jednom alebo viacerých) relatívne úzkych frekvenčných pásmach (formantoch), ktoré sú pre každý nástroj iné. 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, klaurus 9000 250-600.
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). Hodnota špičkových akustických výkonov (vo wattoch) je: 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, pikola 0,08, klarinet, roh a trojuholník 0,05.
Pomer akustického výkonu extrahovaného z nástroja pri vykonávaní „fortissima“ k akustickému výkonu pri vykonávaní „pianissima“ sa bežne nazýva dynamický rozsah zvuku hudobných nástrojov.
Dynamický rozsah hudobného zdroja zvuku závisí od typu účinkujúcej skupiny a charakteru vystúpenia.
Zvážte dynamický rozsah jednotlivých zdrojov zvuku. Pod dynamickým rozsahom jednotlivých hudobných nástrojov a súborov (orchestrov a zborov rôzneho zloženia), ako aj hlasov, rozumieme 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 hladine akustického tlaku.
Dynamický rozsah pre daný zdroj zvuku nie je konštantný. Závisí to od charakteru vykonávanej práce a od akustických podmienok miestnosti, v ktorej sa predstavenie odohráva. Reverb rozširuje dynamický rozsah, ktorý zvyčajne dosahuje maximálnu hodnotu v miestnostiach s veľkou hlasitosťou a minimálnou absorpciou zvuku. Takmer všetky nástroje a ľudské hlasy majú dynamický rozsah, ktorý je v rámci zvukových registrov nerovnomerný. Napríklad úroveň hlasitosti najnižšieho zvuku na „forte“ vokalistu sa rovná úrovni najvyššieho zvuku na „klavíre“.

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

Najvyššia hlasitosť, uvedená v notách fff (forte, fortissimo), zodpovedá hladine akustického tlaku približne 110 dB a najnižšia hlasitosť, uvedená v notách prr (piano-pianissimo), približne 40 dB.
Treba poznamenať, že dynamické odtiene výkonu v hudbe sú relatívne a ich spojenie s príslušnými hladinami akustického tlaku je do určitej miery podmienené. 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 estrádnej hudby zvyčajne nepresahuje 40 dB, zatiaľ čo tanec a jazz - len asi 20 dB. Väčšina diel pre ruský orchester 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. Vonkajší hluk zároveň ovplyvňuje sluch, sťažuje vnímanie zvuku a do určitej miery maskuje hlavný signál. Účinok maskovania čistého sínusového tónu vonkajším šumom sa odhaduje pomocou hodnoty. o koľko decibelov stúpne prah počuteľnosti maskovaného signálu nad prah jeho vnímania v tichosti.
Experimenty na určenie miery 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 prestaneme počuť prvý tón, je maskovaný druhým (po zhasnutí vibrácií druhej ladičky budeme počuť opäť prvý).
Ak sú súčasne dva komplexné zvukové signály pozostávajúce z určitých spektier zvukových frekvencií, dochádza k efektu vzájomného maskovania. Navyše, ak hlavná energia oboch signálov leží v rovnakej oblasti zvukového frekvenčného rozsahu, potom bude maskovací efekt najsilnejší. Pri prenose orchestrálneho diela sa teda v dôsledku maskovania sprievodom môže stať, že part sólistu bude slabý. čitateľné, nezreteľné.
Dosiahnuť čistotu alebo, ako sa hovorí, „transparentnosť“ zvuku pri prenose zvuku orchestrov alebo popových súborov sa stáva veľmi obtiažnym, ak nástroj alebo jednotlivé skupiny nástrojov orchestra hrajú v rovnakých alebo blízkych registroch súčasne.
Pri nahrávaní orchestra musí režisér brať do úvahy zvláštnosti maskovania. Na skúškach s pomocou dirigenta nastavuje rovnováhu medzi zvukovou silou nástrojov jednej skupiny, ako aj medzi skupinami celého orchestra. Čistota hlavných melodických línií a jednotlivých hudobných častí je v týchto prípadoch dosiahnutá blízkym umiestnením mikrofónov k interpretom, zámerným výberom najdôležitejších nástrojov zvukárom na danom mieste a ďalšími špeciálnymi zvukotechnickými technikami. .
Proti fenoménu maskovania stojí psychofyziologická schopnosť sluchových orgánov vyčleniť zo všeobecnej masy jeden alebo viac zvukov, ktoré nesú najdôležitejšie informácie. Napríklad, keď hrá orchester, dirigent si všimne najmenšie nepresnosti v prevedení 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, ktoré sú 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 nosičov. 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 sa vnem z hľadiska hlasitosti zníži o 8-10 fónov, 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 s rovnakým frekvenčným zložením a úrovňou, ale jeden z nich je oneskorený, potom budú vnímané spolu s oneskorením nepresahujúcim 50 ms. Pri veľkých intervaloch oneskorenia sú oba impulzy vnímané oddelene, vzniká ozvena.
Táto vlastnosť sluchu sa berie do úvahy pri navrhovaní niektorých zariadení na spracovanie signálu, napríklad elektronických oneskorovacích liniek, reverbov atď.
Treba si uvedomiť, že vďaka špeciálnej vlastnosti sluchu závisí vnímanie hlasitosti krátkodobého zvukového impulzu nielen od jeho úrovne, ale aj od trvania dopadu impulzu na ucho. Krátkodobý zvuk, ktorý trvá len 10-12 ms, je teda uchom vnímaný tichšie ako zvuk rovnakej úrovne, ale pôsobí na ucho napríklad na 150-400 ms. Preto pri počúvaní prenosu je hlasitosť výsledkom spriemerovania energie zvukovej vlny v určitom intervale. Okrem toho má ľudský sluch zotrvačnosť, a to najmä pri vnímaní nelineárnych skreslení, ktoré 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 schopností človeka 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, druhý pre nízkofrekvenčné.

Do ucha smerujúceho k zdroju sa zvuk šíri kratšou cestou ako do druhého ucha. V dôsledku toho sa tlak zvukových vĺn vo zvukovode líši vo fáze a amplitúde. Rozdiely v amplitúde sú významné iba pri vysokých frekvenciách, keď sa dĺžka zvukových vĺn stáva porovnateľnou s veľkosťou hlavy. Keď rozdiel amplitúdy 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). Táto vlastnosť fyziológie je spojená 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 dva reproduktory sú inštalované v miestnosti pozdĺž prednej strany vo vzdialenosti 2-3 m od seba. V rovnakej vzdialenosti od osi spojovacieho systému je poslucháč umiestnený 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 predstavu o jedinom, zdanlivom (virtuálnom) zdroji zvuku, ktorý je umiestnený presne v strede osi. symetrie.
Ak teraz znížime hlasitosť jedného reproduktora, zdanlivý zdroj sa presunie smerom k hlasnejšiemu reproduktoru. Ilúziu pohybu zdroja zvuku možno získať nielen zmenou úrovne signálu, ale aj umelým oneskorením jedného zvuku voči druhému; v tomto prípade sa zdanlivý zdroj posunie smerom k reproduktoru, ktorý vysiela signál v predstihu.
Uveďme príklad na ilustráciu integrálnej lokalizácie. Vzdialenosť medzi reproduktormi je 2 m, vzdialenosť od prednej línie k poslucháčovi je 2 m; aby sa zdroj posunul akoby o 40 cm doľava alebo doprava, je potrebné aplikovať 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 generovaný reproduktormi, vznikne ilúzia pohybu zdroja zvuku. Tento jav sa nazýva úplná lokalizácia. Na vytvorenie celkovej lokalizácie sa používa dvojkanálový stereofónny systém prenosu zvuku.
V primárnej miestnosti sú nainštalované dva mikrofóny, z ktorých každý pracuje na svojom vlastnom kanáli. V sekundárnom - 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 čas príchodu zvukovej vlny sa bude líšiť v dôsledku nerovnakej vzdialenosti medzi žiaričom zvuku a mikrofónmi. Tento rozdiel vytvára efekt celkovej lokalizácie 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 binourálneho prenosu zvuku. Pomocou tohto systému, nazývaného systém „umelej hlavy“, sú v primárnej miestnosti umiestnené dva samostatné mikrofóny, umiestnené vo vzájomnej vzdialenosti rovnajúcej sa vzdialenosti medzi ušami osoby. Každý z mikrofónov má samostatný kanál na prenos zvuku, na výstupe ktorého sa zapínajú telefóny pre ľavé a pravé ucho vo vedľajšej miestnosti. S identickými kanálmi prenosu zvuku takýto systém presne reprodukuje binaurálny efekt vytvorený v blízkosti uší "umelej hlavy" v primárnej miestnosti. Nevýhodou je prítomnosť slúchadiel a nutnosť ich dlhodobého používania.
Sluchový orgán určuje vzdialenosť od zdroja zvuku množstvom 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. Je to spôsobené zvyšujúcim sa nárastom podtónov nízkeho registra v porovnaní s podtónmi vysokého registra. výsledným zvýšením úrovne hlasitosti.
Pre priemerné vzdialenosti 3-10 m bude odstránenie zdroja od poslucháča sprevádzané úmerným znížením hlasitosti a táto zmena sa bude týkať rovnako základnej frekvencie ako aj harmonických zložiek. V dôsledku toho dochádza k relatívnemu zosilneniu vysokofrekvenčnej časti spektra a zafarbenie sa stáva jasnejším.
Ako sa vzdialenosť zväčšuje, strata energie vo vzduchu sa bude zvyšovať úmerne so štvorcom frekvencie. Zvýšená strata vysokých registrových podtónov bude mať za následok zníženie jasu zafarbenia. Subjektívne hodnotenie vzdialeností je teda spojené so zmenou jeho objemu a farby.
V podmienkach uzavretého priestoru sú signály prvých odrazov, ktoré sú oneskorené o 20–40 ms oproti priamemu, uchom vnímané ako prichádzajúce z rôznych smerov. Ich narastajúce oneskorenie zároveň vytvára dojem značnej vzdialenosti od bodov, z ktorých tieto odrazy pochádzajú. Podľa doby oneskorenia teda možno posúdiť relatívnu vzdialenosť sekundárnych zdrojov alebo, čo je rovnaké, veľkosť miestnosti.

Niektoré črty subjektívneho vnímania stereo vysielania.

Stereofónny systém prenosu zvuku má v porovnaní s konvenčným monofónnym systémom množstvo významných vlastností.
Kvalita, ktorá odlišuje stereofónny zvuk, priestorový, t.j. prirodzenú akustickú perspektívu možno posúdiť pomocou niektorých dodatočných ukazovateľov, ktoré pri technike monofónneho prenosu zvuku nedávajú zmysel. Medzi tieto doplnkové ukazovatele patria: uhol počutia, t.j. uhol, pod ktorým poslucháč vníma zvukový stereo 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, vďaka ktorému sa poslucháč cíti prítomný v primárnej miestnosti, kde dochádza k prenášanej zvukovej udalosti.

O úlohe akustiky miestnosti

Brilantnosť zvuku sa dosahuje nielen pomocou zariadení na reprodukciu zvuku. Aj pri dostatočne dobrej výbave môže byť kvalita zvuku zlá, ak poslucháreň nemá určité vlastnosti. Je známe, že v uzavretej miestnosti dochádza k fenoménu prezvučovania, nazývaného dozvuk. Ovplyvnením sluchových orgánov 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 sú počuteľné ešte nejaký čas po ukončení zdroja zvuku.
Niekedy sa verí, že odrazené signály hrajú iba negatívnu úlohu a interferujú s vnímaním hlavného signálu. Tento názor je však nesprávny. Určitá časť energie počiatočných odrazených echo signálov, ktorá sa dostane do uší človeka s krátkym oneskorením, zosilňuje hlavný signál a obohacuje jeho zvuk. Naopak, neskôr 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 tendenciu mať nízky dozvuk v dôsledku ich obmedzenej veľkosti a prítomnosti povrchov pohlcujúcich zvuk, čalúneného nábytku, kobercov, záclon atď.
Bariéry 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, ktoré obývajú planétu. Naša myseľ nás však často oberá o nadradenosť v takých schopnostiach, ako je vnímanie okolia cez čuch, sluch a iné zmyslové vnemy.

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

Rozsah ľudského sluchu za normálnych podmienok

Priemerné 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 mladších ľudí, zatiaľ čo dojčatá a deti majú najvyššie sluchové schopnosti. Sluchové vnímanie vysokých frekvencií sa začína zhoršovať od ôsmeho roku života.

Ľudský sluch v ideálnych podmienkach

V laboratóriu sa u človeka zisťuje dosah sluchu pomocou audiometra, ktorý vydáva zvukové vlny rôznych frekvencií a podľa toho sa prispôsobujú slúchadlá. Za týchto ideálnych podmienok dokáže ľudské ucho rozoznať frekvencie v rozsahu 12 Hz až 20 kHz.

Rozsah sluchu pre mužov a ženy

Medzi rozsahom sluchu mužov a žien je výrazný rozdiel. Zistilo sa, že ženy sú citlivejšie na vysoké frekvencie ako muži. Vnímanie nízkych frekvencií je u mužov a žien viac-menej rovnaké.

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 µPa je vzdialenosť, ktorú prejde zvuková vlna počas vibrácie, ktorá sa rovná jednej desatine priemeru atómu vodíka. Zvukové vlny v ľudskom uchu prechádzajú oveľa väčšiu vzdialenosť, čo sťažuje poskytnutie rozsahu ľudského sluchu v pascaloch.

Najjemnejší zvuk, ktorý dokáže ľudské ucho rozpoznať, 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 svoj referenčný bod a pokračuje v stláčaní tejto stupnice tlaku. 20 miliónov µPa sa teda rovná iba 120 dB. Ukazuje sa teda, že rozsah ľudského ucha je 0-120 dB.

Rozsah sluchu sa veľmi 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 k obvyklej štandardizovanej stupnici. Testy je možné vykonať pomocou sofistikovaných nástrojov na diagnostiku sluchu, ktoré dokážu presne určiť rozsah a diagnostikovať príčiny straty sluchu.

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

Vonkajšie ucho je zariadenie na snímanie zvuku. Zvukové vibrácie sú zachytené ušnicami a prenášané vonkajším zvukovodom do bubienka, ktorý oddeľuje vonkajšie ucho od stredného ucha. Pre určenie smeru zvuku je dôležité snímanie zvuku a celý proces počúvania dvoma ušami, takzvané biniurálne počúvanie. 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 - kladivko, nákovka a strmienok, ktorý cez membránu oválneho okienka prenáša tieto vibrácie tekutiny vo vnútornom uchu - perilymfe. . Vďaka sluchovým kostičkám klesá amplitúda kmitov a zvyšuje sa ich sila, čo umožňuje uviesť do pohybu stĺpec 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 strmeňa. Tým sa znižuje amplitúda vibrácií a vnútorné ucho je chránené pred poškodením.

Vnútorné ucho, v ktorom sa nachádza slimák, sa nachádza v pyramíde spánkovej kosti. Ľudský slimák má 2,5 cievok. 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 spájajúci horný a spodný kanál do jedného, ​​ktorý prechádza od oválneho okienka k hornej časti slimáka a ďalej 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 slimáku: 1) oddeľovanie zvukov rôznych frekvencií v mieste ich najväčšieho dopadu na hlavnú membránu slimáka a 2) premena mechanických vibrácií na nervovú excitáciu. receptorovými bunkami. Zvukové vibrácie vstupujúce do vnútorného ucha cez oválne okienko sa prenášajú do perilymfy a vibrácie tejto tekutiny vedú k posunom hlavnej membrány. Výška vibrujúceho stĺpca kvapaliny a podľa toho aj miesto najväčšieho posunu hlavnej membrány závisí od výšky zvuku. Pri rôznych výškach zvukov 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 pri pôsobení zvuku vedú k posunutiu krycej membrány vzhľadom na receptorové bunky a k ohýbaniu chĺpkov. V receptorových bunkách spôsobuje mechanické premiestňovanie chĺpkov proces excitácie.

vedenie zvuku. Rozlišujte vzduchové a kostné vedenie. Za normálnych podmienok u človeka prevláda vedenie vzduchu: zvukové vlny sú zachytávané vonkajším uchom, vibrácie vzduchu sa prenášajú cez vonkajší zvukovod do stredného a vnútorného ucha. V prípade kostného vedenia sa zvukové vibrácie prenášajú cez kosti lebky priamo do slimáka. Tento mechanizmus prenosu 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 najčastejšie sa vyskytujúcim frekvenciám v ľudskej reči a hudbe.

Zvuk, podobne 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. Podľa druhu hluku, jeho frekvencie a tlaku človek na sebe pociťuje jeho vplyv.

Prah citlivosti ľudského ucha v decibeloch

Človek vníma frekvenciu zvuku 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 spôsobiť sluch stratu.

Frekvencia do 10-15 Hz je infrazvuk, nevnímaný uchom, čo spôsobuje rezonančné vibrácie. Schopnosť ovládať vibrácie, ktoré zvuk vytvára, je najsilnejšou zbraňou hromadného ničenia. Infrazvuk, nepočuteľný pre ucho, je schopný cestovať na veľké vzdialenosti, vysielať príkazy, ktoré nútia ľudí konať podľa určitého scenára, spôsobujú paniku a hrôzu, nútia ich zabudnúť na všetko, čo nemá nič spoločné s túžbou skryť sa, uniknúť z toho. strach. A s určitým pomerom frekvencie a akustického tlaku je takýto prístroj schopný nielen potlačiť vôľu, ale aj zabiť, zraniť ľudské tkanivá.

Prah absolútnej citlivosti ľudského ucha v decibeloch

Rozsah od 7 do 13 Hz vyžaruje prírodné katastrofy: sopky, zemetrasenia, tajfúny a vyvolávajú pocit paniky a hrôzy. Keďže aj ľudské telo má frekvenciu kmitov, 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 vážnych porúch tráviaceho traktu a zvýšenie tlaku na 150 dB vedie k fyzickému poškodeniu. Rezonancie vnútorných orgánov pri nízkych frekvenciách spôsobujú krvácanie a kŕče, pri stredných frekvenciách - nervové vzrušenie a poranenie 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, akým je mor či cholera.

Často hodnotíme kvalitu zvuku. Pri výbere mikrofónu, programu 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 - v hornej časti špirály.

S fyzikálnou charakteristikou zvuku, frekvenciou, úzko súvisí výška, ktorú cítime. 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 súborom sínusových kmitov. Takéto nastavenie zvyčajne nazývame tónom. To znamená, že tón je signál určitej výšky, ktorý má diskrétne spektrum (hudobné zvuky, samohlásky reči), v ktorých sa rozlišuje frekvencia sínusovej vlny, ktorá má v tomto súbore maximálnu amplitúdu. Signál, ktorý má široké spojité spektrum, 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 sluchom, závisí od ostrosti a tréningu jeho sluchu. Ľudské ucho dokáže dobre rozlíšiť dva tóny, ktoré sú si vo výške blízke. Napríklad vo frekvenčnej oblasti 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 nejakej základnej frekvencie, najintenzívnejšej zo sínusových vĺn, ktoré tvoria zvuk.

Špeciálny 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 kvantitatívne hodnotenie a je charakterizované iba kvalitatívne.

V „čistom“ tóne je len jedna frekvencia. Vnímaný zvuk sa zvyčajne skladá z frekvencie základného tónu a niekoľkých „nečistých" frekvencií, ktoré sa nazývajú podtóny. Podtóny sú násobkom frekvencie základného tónu a sú menšie ako jeho amplitúda. Zafarbenie zvuku závisí od intenzity distribúcia cez podtóny. Spektrum kombinácie hudobných zvukov, nazývané akord, sa ukazuje ako zložitejšie. V takomto spektre je niekoľko základných frekvencií spolu so sprievodnými podtónmi.

Ak je frekvencia jedného zvuku presne dvojnásobkom frekvencie iného, ​​zvuková vlna „zapadne“ jeden do druhého. Frekvenčná vzdialenosť medzi takýmito zvukmi sa nazýva oktáva. Frekvenčný rozsah vnímaný človekom, 16-20 000 Hz, pokrýva približne desať až jedenásť oktáv.

Amplitúda zvukových vibrácií a hlasitosť.

Počuteľná časť rozsahu zvukov je rozdelená na nízkofrekvenčné zvuky - do 500 Hz, stredofrekvenčné zvuky - 500-10 000 Hz a vysokofrekvenčné zvuky - nad 10 000 hertzov. 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 a v nízkofrekvenčnom alebo vysokofrekvenčnom rozsahu - ako tiché alebo vôbec nepočuteľné. Táto vlastnosť vnímania zvuku je spôsobená tým, že zvuková informácia potrebná pre existenciu človeka – reč alebo zvuky prírody – sa prenáša hlavne v strednom frekvenčnom rozsahu. Hlasitosť teda nie je fyzikálny parameter, ale intenzita sluchového vnemu, subjektívna charakteristika zvuku spojená so zvláštnosťami 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 zhruba zodpovedá 1 miliónnásobnému zvýšeniu amplitúdy pohybu hlavnej membrány. Ucho však interpretuje tento obrovský rozdiel v amplitúde zvuku ako približne 10 000-násobok zmeny. To znamená, že stupnica intenzity je silne "stlačená" mechanizmom vnímania zvuku sluchovým analyzátorom. 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 zmeny objemu.

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

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