Чутний діапазон. «Мінімальна помітна різниця»

Приглухуватість – це патологічний стан, Що характеризується зниженням слуху та утрудненим сприйняттям розмовної мови. Зустрічається досить часто, особливо у людей похилого віку. Однак у наші дні намічається тенденція до більш ранньому розвиткуприглухуватості, у тому числі серед молоді та дітей. Залежно від того, наскільки ослаблений слух, приглухуватість ділиться на різні ступені.

Що таке децибели та герці

Будь-який звук або шум можна охарактеризувати двома параметрами: висотою та силою звучання.

Висота звуку

Висота звуку визначається кількістю коливань звукової хвилі і виявляється у герцах (Гц): що більше герц, то вище тон. Наприклад, найперша біла клавіша зліва на звичайному фортепіано («ля» субконтроктави) видає низький звук із частотою 27,500 Гц, а остання біла клавіша справа («до» п'ятої октави) видає 4186,0 Гц.

Вухо людини здатне розрізняти звуки не більше 16–20 000 Гц. Все, що менше 16 Гц називають інфразвуком, а понад 20 000 – ультразвуком. Як ультразвук, і інфразвук людським вухом не сприймаються, але можуть проводити організм і психіку.

По частоті всі чутні звуки можна розділити на високо-, середньо-і низькочастотні. До низькочастотних відносяться звуки до 500 Гц, до середньочастотних - в межах 500-10 000 Гц, до високочастотних - всі звуки з частотою понад 10 000 Гц. Людське вухопри однаковій силі впливу краще чує саме середньочастотні звуки, які сприймаються гучнішими. Відповідно низько- і високочастотні «чуються» тихішими, або навіть «перестають звучати». Загалом після 40–50 років верхня межачутність звуків знижується з 20 000 до 16 000 Гц.

Сила звучання

При впливі на вухо гучного звуку може статися розрив барабанної перетинки. На малюнку знизу – нормальна перетинка, вгорі – перетинка з дефектом.

Будь-який звук може впливати на орган слуху по-різному. Це залежить від його сили звучання або гучності, яка вимірюється в децибелах (дБ).

Нормальний слух здатний розрізняти звуки, починаючи від 0 дБ і вище. При дії гучного звуку силою більше 120 дБ.

Найбільш комфортно вухо людини почувається в діапазоні до 80-85 дБ.

Для порівняння:

• зимовий ліс у безвітряну погоду – близько 0 дБ,
• шелест листя в лісі, парку - 20-30 дБ,
• звичайна розмовна мова, робота в офісі - 40-60 дБ,
• шум від двигуна в салоні автомобіля - 70-80 дБ,
• гучні крики - 85-90 дБ,
• гуркіт грому - 100 дБ,
• відбійний молоток на відстані 1 метр від нього – близько 120 дБ.

Ступені приглухуватості щодо сили гучності

Зазвичай розрізняють такі ступеня втрати слуху:

• Нормальний слух - людина чує звуки в інтервалі від 0 до 25 дБ та вище. Він розрізняє шелест листя, спів птахів у лісі, цокання настінного годинника тощо.
• Приглухуватість:

1. I ступінь (легкий) – людина починає чути звуки від 26–40 дБ.
2. II ступінь (помірна) - поріг сприйняття звуків починається від 40-55 дБ.
3. III ступінь (важкий) – чує звуки від 56–70 дБ.
4. IV ступінь (глибокий) – від 71–90 дБ.

• Глухота – це стан, коли людина не чує звуку гучністю більше 90 дБ.

Скорочений варіант ступенів приглухуватості:

1. Легкий ступінь – здатність сприймати звуки менше 50 дБ. Людина розуміє розмовну мову майже повному обсязі з відривом понад 1 м.
2. Середній ступінь – поріг сприйняття звуків починається за гучності від 50–70 дБ. Спілкування один з одним утруднене, тому що в цьому випадку людина чує добре мовлення на відстані до 1 м.
3. Тяжкий ступінь – понад 70 дБ. Мова звичайної інтенсивності вже не чутна або нерозбірлива біля вуха. Доводиться кричати чи користуватися спеціальним слуховим апаратом.

У повсякденному практичному житті фахівці можуть використовувати й іншу класифікацію втрати слуху:

1. Нормальний слух. Людина чує розмовну мову та шепіт на відстані понад 6 м.
2. Легкий рівень втрати слуху. Розмовну мову людина розуміє з відстані понад 6 м, проте шепіт чує вже не більше ніж за 3–6 метрів від себе. Пацієнт може розрізняти мова навіть за стороннього шуму.
3. Помірна міра втрати слуху. Шепіт розрізняє з відривом трохи більше 1–3 м, а звичайну розмовну мова – до 4–6 м. Сприйняття мови може порушуватися при сторонньому шумі.
4. Значний рівень втрати слуху. Розмовна мова чути не далі як на відстані 2-4 м, а шепіт - до 0,5-1 м. Відзначається нерозбірливе сприйняття слів, деякі окремі фрази чи слова доводиться повторювати кілька разів.
5. Тяжкий ступінь. Шепіт практично не розрізняє навіть у самого вуха, розмовну мову навіть при крику розрізняє важко на відстані менше 2 м. Більше читає по губах.

Ступені втрати слуху щодо висоти звуків

• І група. Пацієнти здатні приймати лише низькі частоти в межах 125-150 Гц. Вони реагують лише на низький та гучний голос.
• ІІ група. В цьому випадку стають доступними для сприйняття більш високі частоти, що знаходяться в межах від 150 до 500 Гц. Зазвичай стають помітними для сприйняття прості розмовні голосні «про», «у».
• ІІІ група. Хороше сприйняття низьких та середніх частот (до 1000 Гц). Такі пацієнти вже слухають музику, розрізняють дзвінок у двері, чують майже всі голосні, вловлюють сенс простих фраз та окремих слів.
• IV група. Стають доступними для сприйняття частоти до 2000 Гц. Пацієнти розрізняють майже всі звуки, а також окремі фрази та слова. Розуміють промову.

Ця класифікація втрати слуху важлива не тільки для правильного підборуслухового апарату, а й визначення дітей до звичайної або спеціалізованої школи для .

Діагностика зниження слуху

Визначити рівень зниження слуху у пацієнта допоможе аудіометрія.

Найбільш точними достовірним способом виявити та визначити ступінь зниження слуху є аудіометрія. Для цієї мети пацієнтові надягають спеціальні навушники, які подають сигнал відповідних частот і сили. Якщо випробуваний чує сигнал, він дає звідси знати натисканням кнопки приладу чи кивком голови. За результатами аудіометрії будують відповідну криву слухового сприйняття (аудіограму), аналіз якої дозволяє не тільки виявити ступінь зниження слуху, а й у деяких ситуаціях отримати більш поглиблене уявлення про природу приглухуватості.
Іноді при проведенні аудіометрії не надягають навушники, а використовують камертон або просто вимовляють певні слова на певній відстані від пацієнта.

Коли слід обов'язково звернутися до лікаря

Звернутися до ЛОР-лікаря необхідно, якщо:

1. Ви стали повертати голову у бік того, хто каже, і при цьому напружуєтеся, щоб почути його.
2. Родичі, що проживають з вами, або друзі, які прийшли в гості, роблять зауваження з приводу того, що ви занадто голосно стали включати телевізор, радіо, плеєр.
3. Дзвінок у двері звучить тепер не так виразно, як раніше, чи ви взагалі перестали його чути.
4. При розмові по телефону ви просите співрозмовника говорити голосніше і чіткіше.
5. Почали просити повторити те, що вам сказали ще раз.
6. Якщо довкола шумлять, то почути співрозмовника і зрозуміти, про що він говорить, стає набагато важче.

Незважаючи на те, що в цілому чим раніше встановлено правильний діагноз і розпочато лікування, тим кращі результатиі тим більше ймовірність того, що слух збережеться ще на довгі роки.

Розглянувши теорію поширення та механізми виникнення звукових хвиль, доцільно зрозуміти, як звук " інтерпретується " чи сприймається людиною. За сприйняття звукових хвиль у людському організмі відповідає парний орган – вухо. Людське вухо- дуже складний орган, який відповідає за дві функції: 1) сприймає звукові імпульси; 2) виконує роль вестибулярного апарату всього людського організмувизначає положення тіла в просторі і дає життєво важливу здатність утримувати рівновагу. Середньостатистичне людське вухо здатне вловлювати коливання 20 - 20000 Гц, проте бувають відхилення у більшу чи меншу сторону. В ідеалі, чутний частотний діапазон становить 16 - 20000 Гц, що відповідає 16 м - 20 см довжини хвилі. Вухо ділиться на три складові: зовнішнє, середнє та внутрішнє вухо. Кожне з цих "відділів" виконує свою власну функцію, проте всі три відділи тісно пов'язані один з одним і фактично передачу передачі хвилі звукових коливань один одному.

Зовнішнє (зовнішнє) вухо

Зовнішнє вухо складається з вушної раковини та зовнішнього слухового проходу. Вушна раковина – пружний хрящ складної форми, покритий шкірою. У нижній частині вушної раковини розташовується мочка, що складається з жирової тканини і покрита шкірою. Вушна раковина виконує роль приймача звукових хвиль із навколишнього простору. Особлива форма будови вушної раковини дозволяє краще вловлювати звуки, особливо звуки середньочастотного діапазону, що відповідає за передачу мовної інформації. Цей факт багато в чому зумовлений еволюційною необхідністю, оскільки людина велику частину життя проводить у усному спілкуванні з представниками свого виду. Вушна раковина людини практично нерухома, на відміну від великої кількості представників тваринного вигляду, які використовують рухи вухами для більш точного налаштування на джерело звуку.

Складки людської вушної раковини влаштовані таким чином, що вносять виправлення (незначні спотворення) щодо вертикальної та горизонтальної локації джерела звуку у просторі. Саме за рахунок цієї унікальної особливостілюдина здатна досить чітко визначати розташування об'єкта у просторі щодо нього самого, орієнтуючись лише з звуку. Ця особливість також добре відома під терміном "локалізація звуку". Основна функція вушної раковини - вловити якомога більше звуків у діапазоні частот. Подальша доля спійманих звукових хвиль вирішується в слуховому проході, довжина якого 25-30 мм. У ньому хрящова частина зовнішньої вушної раковини переходить у кісткову, а шкірна поверхня слухового проходу наділена сальними та сірчаними залозами. Наприкінці слухового проходу розташовується еластична барабанна перетинка, до якої доходять коливання звукових хвиль, викликаючи тим самим її коливання у відповідь. Барабанна перетинка, у свою чергу, передає ці отримані вібрації в область середнього вуха.

Середнє вухо

Коливання, передані барабанною перетинкою, потрапляють у область середнього вуха, що називається "барабанна область". Це область об'ємом близько одного кубічного сантиметра, в якій розташовані три слухові кісточки: молоточок, ковадло і стремечко.Саме ці "проміжні" елементи виконують найважливішу функцію: передача звукових хвиль у внутрішнє вухо та одночасне посилення. Слухові кісточки є надзвичайно складним ланцюжком передачі звучання. Всі три кісточки тісно з'єднані один з одним, а так само з барабанною перетинкою, за рахунок чого відбувається передача коливань "по ланцюжку". На підході до області внутрішнього вухає вікно присінка, яке перекривається основою стремінця. Для вирівнювання тиску з двох сторін барабанної перетинки (наприклад, у разі змін зовнішнього тиску), область середнього вуха з'єднується з носоглоткою за допомогою євстахієвої труби. Всім нам добре знайомий ефект закладання вух, який виникає саме через таке тонке налаштування. Зі середнього вуха звукові коливання, вже посилені, потрапляють у область внутрішнього вуха, найбільш складну і чутливу.

Внутрішнє вухо

Найбільш складну форму представляє внутрішнє вухо, назване з цієї причини лабіринтом. Кістковий лабіринт включає: переддень, равлик і півкружні канали, а також вестибулярний апарат відповідає за рівновагу. Безпосередньо до слуху в цій зв'язці відноситься саме равлик. Равлик є спіралеподібним перетинчастий канал, Заповнений лімфатичною рідиною. Усередині канал ділиться на дві частини ще однією перетинкою перегородкою під назвою "основна мембрана". Дана мембрана є волокна різної довжини (загальною кількістю більше 24000), натягнуті як струни, кожна струна резонує на свій певний звук. Розподіл каналу мембраною складає верхні і нижні сходи, сполучені у верхівки равлики. З протилежного кінця канал з'єднується з рецепторним апаратом слухового аналізатора, який покритий дрібними волосковими клітинами. Цей апарат слухового аналізатора також називається " Кортієв орган " . Коли коливання із середнього вуха потрапляють у равлик, лімфатична рідина, що заповнює канал, також починає вібрувати, передаючи коливання основної мембрани. У цей момент в дію вступає апарат слухового аналізатора, волоскові клітини якого, розташовані в кілька рядів, здійснюють перетворення звукових коливань на електричні "нервові" імпульси, які по слуховому нерву передаються в скроневу зонукори мозку. Таким складним і витіюваним чином людина зрештою почує шуканий звук.

Особливості сприйняття та формування мови

Механізм речеобразования формувався в людини протягом усього еволюційного етапу. Сенс цієї можливості полягає у передачі вербальної і невербальної інформації. Перша несе у собі словесну і смислове навантаження, друга відповідає за передачу емоційної складової. Процес створення та сприйняття мови включає: формулювання повідомлення; кодування до елементів за правилами існуючої мови; перехідні нейром'язові дії; руху голосових зв'язок; випромінювання акустичного сигналу; Далі в дію вступає слухач, здійснюючи: спектральний аналіз отриманого акустичного сигналу та виділення акустичних ознак у периферичній слуховій системі, передача виділених ознак нейронними мережами, розпізнавання мовного коду ( лінгвістичний аналіз), розуміння сенсу повідомлення.
Апарат формування мовних сигналів можна порівняти зі складним духовим інструментом, проте багатогранність та гнучкість налаштування та можливості відтворення найменших тонкощів та деталей не має аналогів у природі. Голосоутворюючий механізм складається з трьох нерозривних складових:

1. Генератор- легкі як резервуар повітряного об'єму. У легких запасається енергія надлишкового тиску, далі через канал, що виводить, за допомогою м'язової системи здійснюється виведення цієї енергії через трахею, з'єднаної з гортанню. На цьому етапі повітряний струмінь переривається та видозмінюється;
2. Вібратор- Складається з голосових зв'язок. Також на потік впливають повітряні турбулентні струмені (створюють крайові тони) та імпульсні джерела (вибухи);
3. Резонатор- включає резонансні порожнини складної геометричної форми (глотка, ротова та носова порожнини).

У сукупності індивідуального пристрою даних елементів формується неповторний та індивідуальний тембр голосу кожної людини окремо.

Генерація енергії повітряного стовпа здійснюється в легенях, які створюють певний потік повітря при вдиху та видиху за рахунок різниці атмосферного та внутрішньолегеневого тиску. Процес накопичення енергії здійснюється за допомогою вдиху, процес звільнення характеризується видихом. Відбувається це за рахунок стиснення та розширення грудної клітки, які здійснюються за допомогою двох груп м'язів: міжреберних та діафрагми, при глибокому посиленому диханні та співі скорочуються також м'язи черевного преса, грудей та шиї. При вдиху діафрагма стискається і опускається донизу, скорочення зовнішніх міжреберних м'язів піднімає ребра і відводить їх убік, а грудину вперед. Збільшення грудної клітини призводить до падіння тиску всередині легень (стосовно атмосферного), і цей простір стрімко заповнюється повітрям. При видиху відбувається розслаблення м'язів і все повертається в колишній стан ( грудна клітинаповертається у вихідний стан рахунок своєї власної тяжкості, діафрагма піднімається, зменшується обсяг легень, що раніше розширилися, тиск внутрішньолегеневий зростає). Вдих можна описати як процес, що потребує витрати енергії (активний); видих - процес накопичення енергії (пасивний). Управління процесом дихання та формування мови відбувається несвідомо, але при співі постановка дихання потребує усвідомленого підходу та тривалого додаткового навчання.

Кількість енергії, яка згодом витрачається на формування мови та голосу, залежить від обсягу запасеного повітря та від величини додаткового тиску в легенях. Максимально розвивається тиск у тренованого оперного співакаможе досягати 100-112 дБ. Модуляція повітряного потоку вібрацією голосових зв'язок і створення підлишкового надлишкового тиску, ці процеси відбуваються в гортані, яка є своєрідним клапаном, розташованим на кінці трахеї. Клапан виконує подвійну функцію: оберігає легені від попадання сторонніх предметів та підтримує високий тиск. Саме гортань виступає як джерело мови та співу. Гортань є сукупністю хрящів, з'єднаних м'язами. Гортань має досить складну будову, головним елементом якої є пара голосових зв'язок. Саме голосові зв'язки - основне (але не єдине) джерело голосоутворення або "вібратор". Під час цього процесу голосові зв'язки починають рух, що супроводжується тертям. Для захисту від цього виділяється особлива слизова секреція, яка виконує роль мастила. Утворення мовних звуків визначається коливаннями зв'язок, що призводить до формування потоку повітря, що видихається з легенів, до певного виду амплітудної характеристики. Між голосовими складками розташовуються невеликі порожнини, що виконують роль акустичних фільтрів та резонаторів тоді, коли це потрібно.

Особливості слухового сприйняття, безпека прослуховування, слухові пороги, адаптація, правильний рівень гучності

Як видно з опису будови людського вуха, цей орган дуже ніжний і досить складний за будовою. Беручи до уваги цей факт, неважко визначити, що цей надзвичайно тонкий і чутливий апарат має набір обмежень, порогів і т.д. Людська слухова система пристосована до сприйняття тихих звуків, а також звуків середньої інтенсивності. Тривалий вплив гучних звуківспричиняє незворотні зрушення слухових порогів, а також інші проблеми зі слухом, аж до повної глухоти. Ступінь ушкодження прямопропорційна часу дії в гучному середовищі. У цей час так само набирає чинності механізм адаптації - тобто. під дією тривалих гучних звуків чутливість поступово знижується, гучність, що відчувається, зменшується, слух адаптується.

Адаптація спочатку прагне захистити органи слуху від занадто гучних звуків, однак, саме вплив цього процесу найчастіше змушує людину неконтрольовано додавати рівень гучності аудіосистеми. Захист реалізується завдяки роботі механізму середнього та внутрішнього вуха: стремінце відводиться від овального вікна, тим самим оберігаючи від надмірно гучних звуків. Але механізм захисту не ідеальний і має затримку в часі, спрацьовуючи лише через 30-40 мс після початку надходження звуку, причому повний захист не досягається ще за тривалості 150 мс. Механізм захисту активізується, коли рівень гучності переходить рівень 85 Дб, причому сам захист до 20 Дб.
Найбільш небезпечним, у разі, вважатимуться явище " зсуву слухового порога " , що зазвичай відбувається практично у результаті тривалого впливу гучних звуків вище 90 Дб. Процес відновлення слухової системи після такого шкідливого впливу може тривати до 16 годин. Зсув порогів починається з рівня інтенсивності 75 Дб, і збільшується пропорційно з підвищенням рівня сигналу.

При розгляді проблеми правильного рівнязвуковий інтенсивності найгірше усвідомлювати те що, що проблеми (придбані чи вроджені), пов'язані зі слухом, мало піддаються лікуванню у наш час досить розвиненої медицини. Все це має наводити будь-яку розсудливу людину на думки про дбайливе ставлення до свого слуху, якщо звичайно планується зберегти його первозданну цілісність і здатність чути весь частотний діапазон якомога довше. На щастя, все не так страшно, як може здатися на перший погляд, і дотримуючись низки запобіжних заходів можна легко зберегти слух навіть у старості. Перш ніж розглядати ці заходи, необхідно згадати одну важливу особливість слухового сприйняття людини. Слуховий апарат приймає звуки нелінійно. Полягає подібне явище в наступному: якщо уявити якусь одну частоту чистого тону, наприклад 300 Гц, то нелінійність проявляється при виникненні у вушній раковині обертонів цієї основної частоти за логарифмічним принципом (якщо основну частоту прийняти за f, то частоти обертони будуть 2f, 3f і т. д. за зростаючою). Ця нелінійність так само простіше для сприйняття і знайома багатьом під назвою "нелінійні спотворення". Оскільки в початковому чистому тоні таких гармонік (обертонів) не виникає, виходить, що вухо саме по собі вносить свої поправки та поклики в початкове звучання, але визначити їх можна тільки як суб'єктивні спотворення. За рівня інтенсивності нижче 40 дБ суб'єктивні спотворення не виникають. При збільшенні інтенсивності з 40 дБ рівень суб'єктивних гармонік починає наростати, проте ще на рівні 80-90 дБ їхній негативний внесок у звучання відносно невеликий (тому цей рівень інтенсивності умовно можна вважати своєрідною "золотою серединою" у музичній сфері).

Грунтуючись на цій інформації, можна легко вивести безпечний і прийнятний рівень гучності, який не нашкодить слуховим органам і при цьому дасть можливість почути абсолютно всі особливості та деталі звучання, наприклад у разі роботи з "hi-fi" системою. Цей рівень "золотої середини" становить приблизно 85-90 дБ. Саме за такої інтенсивності звуку реально почути все те, що закладено в аудіотракті, при цьому ризик передчасного пошкодження та зниження слуху зводиться до мінімуму. Практично повністю безпечним вважатимуться рівень гучності 85 дБ. Щоб розібратися, в чому полягає небезпека гучного прослуховування і чому надто низький рівень гучності не дозволяє почути всіх нюансів звучання, розглянемо докладніше. Що стосується низьких рівнів гучності, то відсутність доцільності (але частіше за суб'єктивне бажання) прослуховування музики на низьких рівнях обумовлюється такими причинами:

1. Нелінійність слухового сприйняття людини;
2. Особливості психоакустичного сприйняття, які будуть розглянуті окремо.

Нелінійність слухового сприйняття, розглянута вище, істотно впливає на будь-якій гучності нижче 80 дБ. На практиці це виглядає наступним чином: якщо увімкнути музику на тихому рівні, наприклад 40 дБ, то найвиразніше буде чути середньочастотний діапазон музичної композиції, будь то вокал виконавця/виконавниці або інструменти, що грають у цьому діапазоні. У цей же час буде відчуватися явна нестача низьких і високих частот, обумовлена ​​якраз нелінійністю сприйняття і тим, що різні частоти звучать з різною гучністю. Отже очевидно, що з повноцінного сприйняття всієї повноти картини, частотний рівень інтенсивності необхідно максимально вирівняти до єдиного значення. Незважаючи на те, що навіть на рівні гучності 85-90 дБ ідеалізоване вирівнювання гучності різних частотне відбувається, рівень стає прийнятним для нормального повсякденного прослуховування. Чим нижче гучність в той же час, тим виразніше сприйматиметься на слух характерна нелінійність, а саме відчуття відсутності належної кількості високих і низьких частот. Разом з цим виходить, що за такої нелінійності не можна говорити серйозно про відтворення звучання "hi-fi" якості високої точності, бо точність передачі оригінальної звукової картини буде вкрай низькою в цій ситуації.

Якщо вникнути в ці висновки, стає зрозуміло, чому на низькому рівні гучності прослуховування музики хоч і максимально безпечне з точки зору здоров'я, але вкрай негативно відчувається на слух через створення явно неправдоподібних образів музичних інструментів і голосу, відсутність масштабності звукової сцени. В цілому, тихе відтворення музики можна використовувати як фоновий супровід, але абсолютно протипоказано проводити прослуховування високої "hi-fi" якості на низькій гучності, з вищевказаних причин неможливості створення натуралістичних образів звукової сцени, яка була сформована звукорежисером у студії, на етапі звукозапису. Але не тільки низька гучність вводить певні обмеження на сприйняття кінцевого звучання, набагато гірша ситуація з підвищеною гучністю. Пошкодити слух і досить сильно знизити чутливість можна і просто, якщо тривалий час слухати музику на рівнях вище 90 дБ. Ці дані ґрунтуються на великій кількості медичних досліджень, які свідчать, що звук гучністю вище 90 дБ надає реальну і практично непоправну шкоду здоров'ю. Механізм цього явища криється у слуховому сприйнятті та особливостях будови вуха. Коли звукова хвиля інтенсивністю вище 90 дБ потрапляє у слуховий канал, у справу вступають органи середнього вуха, викликаючи явище, яке називається слуховою адаптацією.

Принцип того, що відбувається в цьому випадку, такий: стремечко відводиться від овального вікна і оберігає внутрішнє вухо від занадто гучних звуків. Цей процес має назву акустичного рефлексу. На слух подібне сприймається як короткочасне зниження чутливості, що може бути знайоме кожному, хто хоч раз відвідував рок-концерти у клубах, наприклад. Після такого концерту виникає короткочасне зниження чутливості, яка після закінчення певного періоду часу відновлюється на колишній рівень. Однак відновлення чутливості буде далеко не завжди і залежить від віку. За цим і криється велика небезпека гучних прослуховувань музики та інших звуків, інтенсивність яких перевищує 90 дБ. Виникнення акустичного рефлексу не єдина "видима" небезпека втрати слухової чутливості. При тривалому впливі занадто гучних звуків, волоски, розташовані в області внутрішнього вуха (що реагують на коливання), дуже сильно відхиляються. У цьому випадку відбувається ефект, що волосок, що відповідає за сприйняття певної частоти, відхиляється під впливом звукових вібрацій великої амплітуди. У певний момент така волосинка може відхилитися занадто сильно і назад вже не повернутися. Це спричинить відповідний ефект втрати чутливості на певній певній частоті!

Найстрашнішим у цій ситуації є те, що хвороби вуха практично не піддаються лікуванню, навіть найсучаснішими методами, відомими медицині. Все це наводить на певні серйозні висновки: звук вище 90 дБ небезпечний для здоров'я та практично гарантовано викличе передчасну втрату слуху або суттєве зниження чутливості. Ще неприємніше і те, що в гру з часом входить раніше згадана властивість адаптації. Цей процес у людських слухових органів відбувається майже непомітно, тобто. людина, що повільно втрачає чутливість, близько до 100% ймовірності не помітить цього до моменту, поки оточуючі люди самі не звернуть увагу на постійні перепитування, на кшталт: "Що Ви щойно сказали?". Висновок в результаті гранично простий: при прослуховуванні музики життєво важливо не допускати рівнів інтенсивності звуку вище 80-85 дБ! У цьому моменті криється і позитивна сторона: рівень гучності 80-85 дБ приблизно відповідає рівню звукозапису музики в студійних умовах. Ось і виникає поняття "Золотої середини", вище за яку краще не підніматися, якщо питання здоров'я мають хоч якесь значення.

Навіть досить короткочасне прослуховування музики на рівні 110-120 дБ може спричинити проблеми зі слухом, наприклад під час живого концерту. Очевидно, що уникнути цього часом не можна або дуже важко, але дуже важливо намагатися це робити для збереження цілісності слухового сприйняття. Теоретично, короткочасний вплив гучних звуків (що не перевищують 120 дБ), ще до моменту виникнення "слухової стомлюваності", не призводить до серйозних негативних наслідків. Але на практиці зазвичай трапляються випадки тривалого впливу звуком такої інтенсивності. Люди приголомшують самі себе, не усвідомлюючи всієї міри небезпеки в автомобілі при прослуховуванні аудіосистеми, вдома в аналогічних умовах, або в навушниках портативного плеєра. Чому так відбувається, і що змушує робити звук все голосніше та голосніше? Відповідей це питання два: 1) Вплив психоакустики, яку буде розказано окремо; 2) Постійна необхідність "перекричати" гучністю музики якісь зовнішні звуки. Перший аспект проблеми досить цікавий, і буде детально розглянуто далі, а ось друга сторона проблеми більше наводить негативні думкита висновки про помилкове розуміння справжніх основ правильного прослуховування звучання "hi-fi" класу.

Не вдаючись особливо, загальний висновокпро прослуховування музики та правильної гучності звучить наступним чином: прослуховування музики повинно відбуватися при рівнях звукової інтенсивності не вище 90 дБ, не нижче 80 дБ у приміщенні, в якому сильно заглушені або повністю відсутні сторонні звуки зовнішніх джерел (такі як: розмови сусідів та ін. , за стіною квартири, шуми вулиці та технічні шуми у випадку, якщо ви знаходитесь в салоні автомобіля, і т.д.). Хочеться виділити раз і назавжди, що саме у разі дотримання таких, ймовірно жорстких вимог, можна досягти довгоочікуваного балансу гучності, яка не викличе передчасних небажаних пошкоджень слухових органів, а також принесе справжнє задоволення від прослуховування улюблених музичних творів з найдрібнішими деталями звучання на високих і низьких частотах і точністю, яку переслідує саме поняття "hi-fi" звучання.

Психоакустика та особливості сприйняття

Щоб найповніше відповісти деякі важливі питання, що стосуються кінцевого сприйняття людиною звукової інформації, існує цілий розділ науки, вивчає величезне різноманіття подібних аспектів. Цей розділ називається "психоакустикою". Справа в тому, що слухове сприйняття не закінчується лише на роботі слухових органів. Після безпосереднього сприйняття звуку органом слуху (вухо), далі в дію набуває найскладнішого і маловивченого механізму аналізу отриманої інформації, за це повністю відповідає головний мозок людини, який влаштований таким чином, що при роботі генерує хвилі певної частоти, і вони так само позначаються в Герц (Гц). Різні частоти мозкових хвиль відповідають певним станам людини. Таким чином виходить, що прослуховування музики сприяє зміні налаштування частоти мозку, і це важливо враховувати під час прослуховування музичних композицій. На підставі цієї теорії існує також метод звукотерапії шляхом прямого впливу на психічний стан людини. Мозкові хвилі бувають п'яти типів:

1. Дельта-хвилі (хвилі нижче 4 Гц).Відповідає стану глибокого снубез сновидінь, у своїй повністю відсутні відчуття тіла.
2. Тета-хвилі (хвилі 4-7 Гц).Стан сну чи глибокої медитації.
3. Альфа-хвилі (хвилі 7-13 Гц).Стан розслаблення та релаксації під час неспання, сонливість.
4. Бета-хвилі (хвилі 13-40 Гц).Стан активності, повсякденного мислення та розумової діяльності, збудження та пізнання.
5. Гамма-хвилі (хвилі вище 40 Гц).Стан сильної розумової активності, страху, збудження та усвідомлення.

Психоакустика, як розділ науки, шукає відповіді найцікавіші питання, що стосуються кінцевого сприйняття людиною звукової інформації. У процесі вивчення цього процесу розкривається велика кількістьфакторів, вплив яких незмінно відбувається як у процесі прослуховування музики, так і в будь-якому іншому випадку обробки та аналізу будь-якої звукової інформації. Психоакуситка вивчає практично все різноманіття можливих впливів, починаючи з емоційного та психічного станулюдини в момент прослуховування, закінчуючи особливостями будови голосових зв'язок (у разі, якщо йдеться про особливості сприйняття всіх тонкощів вокального виконання) та механізму перетворення звуку на електричні імпульси мозку. Найцікавіші, а головне важливі фактори(які життєво необхідно враховувати щоразу під час прослуховування улюблених музичних композицій, а також при побудові професійної аудіосистеми) будуть розглянуті далі.

Поняття співзвучності, музичної співзвучності

Влаштування людської слухової системи унікальне в першу чергу механізмом сприйняття звуку, нелінійністю слухової системи, здатністю групувати звуки по висоті з досить високим ступенем точності. Найбільш цікавою особливістюсприйняття можна назвати нелінійність слуховий системи, що проявляється як виникнення додаткових неіснуючих (переважно тоні) гармонік, особливо часто проявляється в людей із музичним чи абсолютним слухом. Якщо ж докладніше зупиниться та проаналізувати всі тонкощі сприйняття музичного звучання, то легко виділяється поняття "консонансності" та "дисонансності" різних акордів та інтервалів звучання. Концепція "консонанс"визначається як згодне (від французького слова "згода") звучання, і відповідно навпаки, "дисонанс"- Незгодне, безладне звучання. Незважаючи на різноманіття різних трактуваньцих понять характеристики музичних інтервалів найбільш зручно використовувати "музично-психологічну" розшифровку термінів: консонансвизначається і відчувається людиною як приємне та комфортне, м'яке звучання; дисонансА можна охарактеризувати з іншого боку як звучання, що викликає роздратування, занепокоєння і напругу. Подібна термінологія носить трохи суб'єктивний характер, а так само, за історію розвитку музики зовсім різні інтервали приймалися за "сузвучні" і навпаки.

У наш час дані поняття так само складно сприймати однозначно, оскільки спостерігаються відмінності у людей з відмінними музичними уподобаннями та смаками, а також немає загальновизнаного та узгодженого поняття гармонії. Психоакустична основа сприйняття різних музичних інтервалів як консонансні або дисонансні безпосередньо залежить від поняття "критичної смуги". Критична смуга- Це певна ширина смуги, усередині якої слухові відчуття різко змінюються. Ширина критичних смуг із підвищенням частоти пропорційно розширюється. Тому відчуття консонансів і дисонансів безпосередньо пов'язане з наявністю критичних смуг. Слуховий орган людини (вухо), як було зазначено раніше, виконує роль смугового фільтра на певному етапі аналізу звукових хвиль. Ця роль приділяється базилярній мембрані, на якій розташовується 24 критичні смуги з частотнозалежною шириною.

Таким чином, співзвучність і неузгодженість (консонансність та дисонансність) безпосередньо залежить від роздільної здатності слухової системи. Виходить, що якщо два різних тони звучать в унісон або різниця частот дорівнює нулю, це досконалий консонанс. Такий самий консонанс виникає у разі, якщо різниця частот буде більшою, ніж критична смуга. А дисонанс виникає лише тоді, коли різниця частот становить від 5% до 50% від критичної смуги. Найвищий ступінь дисонансу у цьому відрізку прослуховується, якщо різниця становить одну чверть від ширини критичної лінії. На підставі цього легко проаналізувати будь-який зведений музичний запис та поєднання інструментів щодо співзвучності або дисонансності звучання. Неважко здогадатися, яку велику роль у цьому випадку грає звукорежисер, студія звукозапису та інші складові кінцевого цифрового або аналогового оригіналу звукової доріжки, і все це ще навіть до спроби відтворення на обладнанні, що відтворює звук.

Локалізація звуку

Сприймати всю повноту просторової звукової картини людині допомагає система бинаурального слуху та просторової локалізації. Цей механізм сприйняття реалізується рахунок двох приймачів слуху та двох слухових каналів. Звукова інформація, яка надходить цими каналами, згодом обробляється в периферичній частині слухової системи і піддається спектрально тимчасовому аналізу. Далі, ця інформація передається у вищі відділи головного мозку, де порівнюється різниця лівого та правого звукового сигналу, а також формується єдиний звуковий образ. Цей описаний механізм називається бінауральним слухом . Завдяки цьому у людини є такі унікальні можливості:

1) локалізація звукових сигналів від однієї чи кількох джерел, у своїй формується просторова картина сприйняття звукового поля
2) поділ сигналів, що надходять від різних джерел
3) виділення одних сигналів, на тлі інших (наприклад, виділення мови та голосу з шуму чи звучання інструментів)

Просторову локалізацію легко спостерігати на простому прикладі. На концерті, зі сценою та деякою кількістю музикантів на ній у певному віддаленні один від одного, можна легко (за бажання навіть заплющивши очі) визначити напрямок приходу звукового сигналу кожного інструменту, оцінити глибину та просторовість звукового поля. Так само цінується хороша hi-fi система, здатна достовірно "відтворити" подібні ефекти просторовості та локалізації, тим самим фактично "обдуривши" мозок, змусивши відчути повноцінну присутність на живому виступі улюбленого виконавця. Локалізацію звукового джерела зазвичай зумовлюють три основні фактори: тимчасовий, інтенсивнісний та спектральний. Незалежно від цих факторів є ряд закономірностей, за допомогою яких можна зрозуміти основи, що стосуються локалізації звуку.

Найбільший ефект локалізації, що сприймається людськими органамислуху, що знаходиться в області середніх частот. У той же час практично неможливо визначити напрямок звуків частот вище 8000 Гц і нижче 150 Гц. Останній факт особливо широко використовується в системах hi-fi і домашнього театру при виборі розташування сабвуфера (низькочастотного ланки), розташування якого в приміщенні через відсутність локалізації частот нижче 150 Гц практично не має значення, і у слухача в будь-якому випадку виникає цілісний образ звукової сцени. Точність локалізації залежить від розташування джерела випромінювання звукових хвиль у просторі. Таким чином, найбільша точність локалізації звуків відзначається горизонтальній площині, досягаючи значення 3°. У вертикальній площині людська слухова система набагато гірше визначає напрямок джерела, точність у цьому випадку становить 10-15° (через специфічну будову вушних раковин і складну геометрію). Точність локалізації злегка варіюється в залежності від кута розташування випромінюючих звук об'єктів у просторі кутами щодо слухача, а також, на кінцевий ефект впливає ступінь дифракції звукових хвиль голови слухача. Слід зазначити, що широкосмугові сигнали локалізуються краще, ніж вузькосмуговий шум.

Набагато цікавіше справа з визначенням глибини спрямованого звуку. Наприклад, людина за звуком може визначити відстань до об'єкта, однак, відбувається це переважно за рахунок зміни звукового тиску в просторі. Зазвичай, що далі об'єкт від слухача, то більше вписувалося послаблення звукових хвиль у вільному просторі (у приміщенні додається вплив відбитих звукових хвиль). Таким чином можна зробити висновок, що точність локалізації вище в закритому приміщенні саме за рахунок виникнення ревербації. Відбиті хвилі, що виникають у закритих приміщенняхдають можливість появи таких цікавих ефектів, Як розширення звукової сцени, обволікання та ін. Дані явища можливі саме за рахунок сприйнятливості тривимірної локалізації звуків. Основні залежності, які визначають горизонтальну локалізацію звуку: 1) різниця за часом приходу звукової хвилі в ліве і праве вухо; 2) різниця в інтенсивності, що виникає через дифракцію на голові слухача. Для визначення глибини звуку важлива різниця рівня звукового тиску та різниця спектрального складу. Локалізація у вертикальній площині також сильно залежить від дифракції у вушній раковині.

Складніша ситуація з сучасними системами просторового звучання на основі технології dolby surround та аналогів. Здавалося б, принцип побудови систем домашнього кінотеатру чітко регламентують спосіб відтворення досить натуралістичної просторової картини 3D звучання з властивим обсягом та локалізацією віртуальних джерел у просторі. Однак, не все так тривіально, оскільки зазвичай не беруться до уваги механізми сприйняття і локалізації великої кількості джерел звуку. Перетворення звуку органами слуху передбачає процес складання сигналів різних джерел, які у різні вуха. До того ж, якщо фазова структурарізних звуків більш-менш синхронна, такий процес на слух сприймається як звук, що виходить від одного джерела. Є ще й цілий ряд труднощів, включаючи особливості механізму локалізації, що ускладнює точність визначення напряму джерела у просторі.

Зважаючи на вищесказане, найбільш важким завданням стає поділ звуків від різних джерел, особливо, якщо ці різні джерела програють схожий амплітудно-частотний сигнал. А саме це відбувається на практиці в будь-якій сучасній системі просторового звучання, і навіть у звичайній стереосистемі. Коли людина прослуховує велика кількістьзвуків, що виходять від різних джерел, спочатку відбувається визначення належності кожного конкретного звуку тому джерелу, яке його створює (угруповання за частотою, висотою, тембром). І лише другим етапом слух намагається локалізувати джерело. Після цього звуки поділяються по потоках, ґрунтуючись на просторових ознаках (різниця в часі надходження сигналів, різниця по амплітуді). На основі отриманої інформації формується статичний і фіксований слуховий образ, з якого можливо визначити, звідки йде кожен конкретний звук.

Дуже зручно відстежити ці процеси на прикладі звичайної сцени, з фіксовано розташованими на ній музикантами. При цьому, дуже цікаво те, що якщо вокаліст/виконавець, займаючи визначну позицію на сцені почне плавно переміщатися по сцені в будь-якому напрямку, раніше сформований слуховий образ не зміниться! Визначення напрямку звуку, що виходить від вокаліста, залишиться суб'єктивно колишнім, як-будь він стоїть на тому ж місці, на якому стояв до переміщення. Тільки у разі різкої зміни розташування виконавця на сцені відбудеться розщеплення сформованого звукового образу. Крім розглянутих проблем і складності процесів локалізації звуків у просторі, у разі багатоканальних систем просторового звучання досить велику роль надає процес ревербації в кінцевому приміщенні для прослуховування. Найбільш яскраво ця залежність спостерігається, коли велике числовідбитих звуків приходить з усіх боків – точність локалізації суттєво погіршується. Якщо ж енергетична насиченість відбитих хвиль більша (переважає) ніж прямих звуків, критерій локалізації в такому приміщенні стає вкрай розмитим, говорити про точність визначення таких джерел вкрай важко (якщо взагалі можливо).

Однак, у сильно ревербуюче приміщенні локалізація теоретично відбувається, у разі широкосмугових сигналів слух орієнтується за параметром різниці інтенсивності. У цьому випадку визначення напряму здійснюється за високочастотною складовою спектра. У кожному приміщенні точність локалізації залежатиме від часу приходу відбитих звуків після прямих звуків. При надто малому інтервалі розриву між цими звуковими сигналами на допомогу слуховій системі починає працювати "закон прямої хвилі". Суть цього явища: якщо звуки з коротким інтервалом затримки за часом приходять з різних напрямів, то локалізація всього звуку відбувається по першому звуку, що прийшов, тобто. слух ігнорує певною мірою відбитий звук, якщо він надходить через занадто короткий відрізок часу після прямого. Подібний ефект проявляється і тоді, коли відбувається визначення напрямку приходу звуку у вертикальній площині, але в цьому випадку набагато слабше (через сприйнятливість слухової системи до локалізації у вертикальній площині помітно гірше).

Суть ефекту попередження набагато глибша і має психологічну, ніж фізіологічну природу. Було проведено велику кількість експериментів, на підставі яких встановлено залежність. Виникає цей ефект переважно тоді, коли час появи луни, її амплітуда та напрямок збігаються з деяким "очікуванням" слухача від того, як акустика даного конкретного приміщення формує звуковий образ. Можливо, людина вже мала досвід прослуховування в даному приміщенні або аналогічних, що й формує схильність слухової системи до виникнення "очікуваного" ефекту попередження. Щоб обійти дані обмеження, властиві людському слуху, у випадку з кількома джерелами звуку використовуються різні хитрощі і хитрощі, за допомогою яких і формується в кінцевому рахунку правдоподібна локалізація музичних інструментів/інших джерел звуку в просторі. За великим рахунком, відтворення стерео та багатоканальних звукових образів будується на великому обмані та створенні слухової ілюзії.

Коли дві або більше акустичних систем (наприклад, 5.1 або 7.1 або навіть 9.1) відтворюють звук з різних точок приміщення, слухач при цьому чує звуки, що виходять з неіснуючих або уявних джерел, сприймаючи певну звукову панораму. Можливість цього обману полягає у біологічних особливостях устрою організму людини. Швидше за все, людина не встигла адаптуватися до розпізнавання такого обману через те, що принципи "штучного" звуковідтворення з'явилися порівняно недавно. Але, хоч і процес створення уявної локалізації виявився можливим, реалізація досі далека від досконалості. Справа в тому, що слух дійсно сприймає джерело звуку там, де його насправді немає, але правильність та точність передачі звукової інформації (зокрема тембру) виявляється під великим питанням. Методом численних дослідів у реальних ревербаційних приміщеннях та в заглушених камерах було встановлено, що тембр звукових хвиль від реальних та уявних джерел відрізняється. Здебільшого це позначається на суб'єктивному сприйнятті спектральної гучності, тембр у разі видозмінюється істотним і помітним чином (при порівнянні з аналогічним звуком, відтвореному реальним джерелом).

У випадку з багатоканальними системами домашнього кінотеатру рівень спотворень помітно вищий, з кількох причин: 1) Багато схожих за амплітудно-частотною та фазофою характеристикою звукових сигналів одночасно приходить з різних джерел та напрямків (включаючи перевідбиті хвилі) на кожен вушний канал. Це призводить до збільшення спотворень та появи гребінчастої фільтрації. 2) Сильне рознесення гучномовців у просторі (відносно одне одного, у багатоканальних системах ця відстань може бути кілька метрів і більше) сприяє зростанню тембрових спотворень та фарбуванню звуку в області уявного джерела. Як результат можна сказати, що фарбування тембру в системах багатоканального та об'ємного звучання на практиці відбуваються з двох причин: явище гребінчастої фільтрації та вплив ревербаційних процесів конкретного приміщення. У разі, якщо за відтворення звукової інформації відповідає більше одного джерела (це стосується і стереосистеми з двома джерелами), неминучою є поява ефекту "гребінчастої фільтрації", викликаної різним часомприбуття звукових хвиль за кожен слуховий канал. Особлива нерівномірність спостерігається області верхньої середини 1-4 кГц.

Людину погіршується, і згодом ми втрачаємо здатність уловлювати певну частоту.

Відео, зроблене каналом AsapSCIENCEє своєрідним тестом вікової втрати слуху, який допоможе вам дізнатися межі вашої чутності.

У відео програються різні звуки, починаючи з частоти 8000 Гц, що означає, що у вас не порушений слух.

Потім частота підвищується, і це вказує на вік вашого слуху, залежно від того, коли ви перестаєте чути певний звук.

Отже, якщо ви чуєте частоту:

12 000 Гц - ви молодше 50-ти років

15 000 Гц – ви молодше 40 років

16 000 Гц - ви молодше 30-ти років

17 000 – 18 000 – ви молодші 24 років

19 000 – ви молодші 20 років

Якщо ви хочете, щоб тест був більш точним, вам варто налаштувати якість відео на формат 720p або краще на 1080p і слухати з навушниками.

Перевірка слуху (відео)

Втрата слуху

Якщо ви чули всі звуки, ви, швидше за все, молодше 20-ти років. Результати залежать від сенсорних рецепторів у вашому вусі, які називаються волоскові клітини, які згодом ушкоджуються та дегенерують.

Такий тип втрати слуху називається нейросенсорна приглухуватість. Це порушення можуть викликати цілу низку інфекцій, ліки та аутоімунні захворювання. Зовнішні волоскові клітини, які налаштовані на уловлювання більш високих частот, зазвичай гинуть першими, і тому відбувається ефект втрати слуху, пов'язаний із віком, як було продемонстровано у цьому відео.

Чутка людини: цікаві факти

1. Серед здорових людей діапазон частоти, який може вловити людське вухоскладає від 20 (нижче ніж найнижча нота на фортепіано) до 20 000 Герц (вище ніж найвища нота на маленькій флейті). Однак верхня межа цього діапазону постійно знижується із віком.

2. Люди розмовляють між собою на частоті від 200 до 8000 Гц, а людське вухо найбільш чутливе до частоти 1000 – 3500 Гц

3. Звуки, які знаходяться вище за межу чутності людини, називають ультразвуком, а ті, що нижче – інфразвуком.

4. Наші вуха не перестають працювати навіть уві сніпродовжуючи чути звуки. Проте наш мозок їх ігнорує.

5. Звук рухається зі швидкістю 344 метри за секунду. Звуковий удар виникає, коли об'єкт долає швидкість звуку. Звукові хвилі попереду та позаду об'єкта стикаються і створюють удар.

6. Вуха - орган, що самоочищається. Пори в вушному каналівиділяють вушну сірку, А крихітні волоски, звані віями, виштовхує сірку з вуха

7. Звук дитячого плачу становить приблизно 115 дБ, І це голосніше, ніж сигнал автомобіля.

8. В Африці є плем'я Маабан, які живуть у такій тиші, що вони навіть у старості чують шепіт на відстані до 300 метрів.

9. Рівень звуку бульдозера, що працює вхолосту, становить близько 85 дБ (децибел), що може спричинити пошкодження слуху всього після одного 8 годинного робочого дня.

10. Сидячи перед колонками на рок-концерті, Ви піддаєте себе 120 дБ, що починає пошкоджувати слух всього через 7,5 хвилин.

Частоти
​

Частота - фізична величинаХарактеристика періодичного процесу дорівнює кількості повторень або виникнення подій (процесів) в одиницю часу.

Як відомо, людське вухо чує частоти від 16 Гц до 20 000 кГц. Але це дуже усереднено.

Звук виникає за різних причин. Звук – це хвилеподібний тиск повітря. Якби не було повітря, ми не чули б жодного звуку. У космосі немає звуку.
Ми чуємо звук тому, що наші вуха чутливі до зміни тиску повітря - звукових хвиль. Найбільш простою звуковою хвилею є короткий звуковий сигнал - ось такий:

Звукові хвилі, проникаючи в слуховий канал, призводять до коливання барабанної перетинки. Через ланцюг кісточок середнього вуха коливальний рух перетинки передається рідині равлика. Хвилястий рух цієї рідини, своєю чергою, передається основний мембрані. Рух останньої тягне за собою роздратування закінчень слухового нерва. Такий Головний шляхзвуку з його джерела до нашої свідомості. ТИЦ
​

Коли ви плескаєте в долоні повітря між долонями виштовхується і створюється звукова хвиля. Підвищений тиск змушує молекули повітря поширюватися на всі боки зі швидкістю звуку, що дорівнює 340 м/с. Коли хвиля досягає вуха, вона змушує вібрувати барабанну перетинку, з якою сигнал передається в мозок і ви чуєте бавовну.
Бавовна - це коротке одиночне коливання, яке швидко згасає. Графік звукових коливань типової бавовни виглядає так:

Інший типовий приклад простої звукової хвилі – періодичне коливання. Наприклад, коли дзвонить дзвін, повітря трясеться від періодичних коливань стін дзвона.

То з якої частоти починає чути звичайне людське вухо? Частоту в 1 Гц воно не почує, а лише може побачити на прикладі коливальної системи. Людське вухо саме чує, починаючи з частот 16 Гц. Тобто коли коливання повітря сприймає наше вухо як звук.

Скільки звуків чує людина?

Не всі люди з нормальним слухом однаково чують. Одні здатні розрізняти близькі за висотою та гучністю звуки та вловлювати в музиці чи шумі окремі тони. Інші ж цього зробити не можуть. Для людини із тонким слухом існує більше звуків, ніж для людини із нерозвиненим слухом.

Але наскільки взагалі має відрізнятися частота двох звуків, щоб їх можна було чути як два різні тони? Чи можна, наприклад, відрізнити один від одного тону, якщо різниця в частотах дорівнює одному коливанню за секунду? Виявляється, що для деяких тонів це можливо, а для інших – ні. Так, тон із частотою 435 можна відрізнити по висоті від тонів із частотами 434 і 436. Але якщо брати вищі тони, то відмінність позначається вже за більшої різниці частот. Тона з числом коливань 1000 і 1001 вухо сприймає як однакові і вловлює різницю у звучанні лише між частотами 1000 і 1003. Для вищих тонів ця різниця у частотах ще більше. Наприклад, для частот близько 3000 вона дорівнює 9 коливань.

Так само не однакова наша здатність відрізняти звуки, близькі за гучністю. При частоті 32 можна почути лише три звуки різної гучності; при частоті 125 – вже 94 звуки різної гучності, при 1000 коливань – 374, при 8000 – знову менше і, нарешті, при частоті 16 000 ми чуємо лише 16 звуків. Усього ж звуків, різних за висотою та гучністю, наше вухо може вловити понад півмільйона! Це лише півмільйона найпростіших звуків. Додайте до цього незліченну комбінацію з двох і більше тонів - співзвуччя, і ви отримаєте враження про різноманіття того звукового світу, в якому ми живемо і в якому наше вухо так вільно орієнтується. Ось чому вухо вважається, поряд з оком, найчутливішим органом почуття.

Тому для зручності уявлення про звук ми використовуємо не звичайну шкалу з поділами в 1 кГц

А логарифмічну. З розширеним уявленням частот від 0 Гц до 1000 Гц. Спектр частот, таким чином, можна подати у вигляді ось такої діаграми від 16 до 20000 Гц.

Але не всі люди, навіть із нормальним слухом, однаково чутливі до звуків різної частоти. Так, діти зазвичай без напруги сприймають звуки із частотою до 22 тисяч. Більшість дорослих чутливість вуха до високих звуків вже знижено до 16–18 тисяч коливань на секунду. Чутливість вуха у старих обмежена звуками з частотою в 10-12 тисяч. Вони часто зовсім не чують комариного співу, стрекотіння коника, цвіркуна і навіть цвірінькання горобця. Таким чином від ідеального звуку(рис. вище) у міру старіння людини він уже звуки чує в більш звуженому ракурсі

Наведу приклад діапазону частот музичних інструментів

Тепер стосовно Нашої тематики. Динаміку, як коливальній системі, через ряд його особливостей, не вдається відтворити весь спектр частот з постійними лінійними характеристиками. В ідеалі це був би широкосмуговий динамік, що відтворює спектр частот від 16 Гц до 20 кГц з одним рівнем гучності. Тому в автозвуку використовують кілька типів динаміків для відтворення певних частот.

Виглядає це поки що умовно ось так (для трисмугової системи + сабвуфер).

Сабвуфер від 16 Гц до 60 Гц
Мідбас від 60 Гц до 600 Гц
Мідрендж від 600 Гц до 3000 Гц
Твітер від 3000 Гц до 20000 Гц

Про поділ

Цей розділ містить статті, присвячені феноменам або версіям, які так чи інакше можуть бути цікавими або корисними для дослідників незрозумілого.
Статті розділені за категоріями:
інформаційні.Містять корисну для дослідників інформацію з різних галузей знань.
аналітичні.Включають аналітику накопиченої інформації про версії або феномени, а також опис результатів проведених експериментів.
Технічні.Акумулюють інформацію про технічні рішення, які можуть бути використані у сфері вивчення непояснених фактів.
Методики.Містять описи методик, що застосовуються учасниками групи під час розслідування фактів та дослідження феноменів.
Медіа.Містять інформацію про відображення феноменів в індустрії розваг: фільми, мультфільми, ігри тощо.
Відомі помилки.Викриття відомих непояснених фактів, зібрані зокрема із сторонніх джерел.

Тип статті:

Інформаційні

Особливості сприйняття людини. Слух

Звук – це коливання, тобто. періодичне механічне обурення у пружних середовищах – газоподібних, рідких та твердих. Таке обурення, що є деякою фізичною зміною в середовищі (наприклад, зміна щільності або тиску, зміщення частинок), поширюється в ній у вигляді звукової хвилі. Звук може бути нечутним, якщо його частота лежить за межами чутливості людського вуха, або він поширюється в такому середовищі, як тверде тіло, яке не може мати прямого контакту з вухом, або його енергія швидко розсіюється в середовищі. Таким чином, звичайний для нас процес сприйняття звуку – лише один бік акустики.

Звукові хвилі

Звукова хвиля

Звукові хвилі можуть бути прикладом коливального процесу. Будь-яке коливання пов'язане з порушенням рівноважного станусистеми і виявляється у відхиленні її показників від рівноважних значень з наступним поверненням до вихідного значення. Для звукових коливань такою характеристикою є тиск у точці середовища, яке відхилення - звуковим тиском.

Розглянемо довгу трубу, наповнену повітрям. З лівого кінця в неї вставлений поршень, що щільно прилягає до стінок. Якщо поршень різко зрушити праворуч і зупинити, то повітря, що знаходиться в безпосередній близькості від нього, на мить стиснеться. Потім стиснене повітря розшириться, штовхнувши повітря, що прилягає до нього праворуч, і область стиснення, що виникла поблизу поршня, буде переміщатися по трубі з постійною швидкістю. Ця хвиля стиснення є звукова хвиля в газі.
Тобто різке усунення частинок пружного середовища одному місці, збільшить тиск у цьому місці. Завдяки пружним зв'язкам частинок тиск передається на сусідні частинки, які, у свою чергу, впливають на наступні, і область підвищеного тискуяк би переміщається в пружному середовищі. За областю підвищеного тиску слідує область зниженого тиску, і, таким чином, утворюється ряд областей, що чергуються стиснення і розрядження, що поширюються в середовищі у вигляді хвилі. Кожна частка пружного середовища в цьому випадку буде здійснювати коливальні рухи.

Звукова хвиля в газі характеризується надлишковим тиском, надмірною щільністю, зміщенням частинок та їх швидкістю. Для звукових хвиль ці відхилення від рівноважних значень завжди малі. Так, надлишковий тиск, пов'язаний із хвилею, набагато менший за статичний тиск газу. Інакше ми маємо справу з іншим явищем – ударною хвилею. У звуковій хвилі, що відповідає звичайній мові, надлишковий тиск становить лише близько однієї мільйонної атмосферного тиску.

Важлива та обставина, що речовина не лунає звуковою хвилею. Хвиля є лише тимчасове обурення, що проходить повітрям, після проходження якого повітря повертається в рівноважний стан.
Хвильовий рух, звичайно, не є характерним лише для звуку: у формі хвиль поширюються світло та радіосигнали, і кожному знайомі хвилі на поверхні води.

Таким чином, звук, у широкому сенсі - пружні хвилі, що розповсюджуються в будь-якому пружному середовищі і створюють у ньому механічні коливання; у вузькому значенні - суб'єктивне сприйняття цих коливань спеціальними органами почуттів тварин чи людини.
Як і будь-яка хвиля, звук характеризується амплітудою та спектром частот. Зазвичай людина чує звуки, що передаються повітрям, в діапазоні частот від 16-20 Гц до 15-20 кГц. Звук нижче діапазону чутності людини називають інфразвуком; вище: до 1 ГГц - ультразвуком, від 1 ГГц - гіперзвуком. Серед чутних звуків слід також особливо виділити фонетичні, мовні звуки та фонеми (з яких складається усне мовлення) та музичні звуки (з яких складається музика).

Розрізняють поздовжні та поперечні звукові хвилі в залежності від співвідношення напряму поширення хвилі та напряму механічних коливань частинок середовища поширення.
У рідких та газоподібних середовищах, де відсутні значні коливання щільності, акустичні хвилі мають поздовжній характер, тобто напрям коливання частинок збігається з напрямом переміщення хвилі. У твердих тілах, крім поздовжніх деформацій, виникають також пружні деформації зсуву, що зумовлюють порушення поперечних хвиль; у цьому випадку частинки здійснюють коливання перпендикулярно до напряму поширення хвилі. Швидкість поширення поздовжніх хвиль значно більша за швидкість поширення зсувних хвиль.

Повітря не скрізь однорідне для звуку. Відомо, що повітря постійно перебуває в русі. Швидкість його руху у різних шарах не однакова. У шарах, близьких до землі, повітря стикається з її поверхнею, будинками, лісами і тому швидкість його тут менша, ніж угорі. Завдяки цьому і звукова хвиля йде не однаково швидко вгорі та внизу. Якщо рух повітря, тобто вітер - попутник звуку, то верхніх шарахповітря вітер сильніше підганятиме звукову хвилю, ніж у нижніх. При зустрічному вітрі звук угорі поширюється повільніше, ніж унизу. Така різниця у швидкостях позначається на формі звукової хвилі. Внаслідок спотворення хвилі звук поширюється не прямолінійно. При побіжному вітрі лінія поширення звукової хвилі згинається вниз, при зустрічному - вгору.

Ще одна причина нерівномірного поширення звуку повітря. Це різна температура окремих його шарів.

Неоднаково нагріті шари повітря, подібно до вітру, змінюють напрямок звуку. Вдень звукова хвиля згинається вгору, тому що швидкість звуку в нижніх більш нагрітих шарах більша, ніж у верхніх шарах. Увечері, коли земля, а з нею і прилеглі шари повітря, швидко остигають, верхні шари стають теплішими за нижні, швидкість звуку в них більша, і лінія поширення звукових хвиль згинається вниз. Тому вечорами на рівному місці буває краще чути.

Спостерігаючи за хмарами, часто можна помітити, як на різних висотах вони рухаються не лише з різною швидкістю, але іноді і в різних напрямках. Значить, вітер на різній висоті від землі може мати неоднакові швидкість та напрямок. Форма звукової хвилі в таких шарах також змінюватиметься від шару до шару. Нехай, наприклад, звук проти вітру. У цьому випадку лінія розповсюдження звуку має зігнутися та попрямувати вгору. Але якщо на її шляху зустрінеться шар повітря, що повільно рухається, вона знову змінить свій напрямок і може знову повернутися на землю. Ось тоді на просторі від місця, де хвиля піднімається у висоту, до місця, де вона повертається на землю, і виникає «зона мовчання».

Органи сприйняття звуку

Слух - здатність біологічних організмівсприймати звуки органами слуху; спеціальна функціяслухового апарату, що збуджується звуковими коливаннями довкіллянаприклад, повітря або води. Одне з біологічних п'яти почуттів, зване також акустичним сприйняттям.

Вухо людини сприймає звукові хвилі довжиною приблизно від 20 м до 1,6 см, що відповідає 16 - 20 000 Гц (коливань в секунду) при передачі коливань повітрям, і до 220 кГц при передачі звуку по кістках черепа. Ці хвилі мають важливе біологічне значення, наприклад, звукові хвилі в діапазоні 300-4000 Гц відповідають людському голосу. Звуки вище 20 000 Гц мають мале практичне значення, оскільки швидко гальмуються; коливання нижче 60 Гц сприймаються завдяки вібраційному почуттю. Діапазон частот, які здатна чути людина, називається слуховим чи звуковим діапазоном; Вищі частоти називаються ультразвуком, а нижчі - інфразвуком.
Здатність розрізняти звукові частоти залежить від конкретної людини: її віку, статі, схильності до слухових хвороб, тренованості і втоми слуху. Окремі особи здатні сприймати звук до 22 кГц, а можливо – і вище.
Людина може розрізняти кілька звуків одночасно завдяки тому, що у вушному равлику одночасно може бути кілька стоячих хвиль.

Вухо - складний вестибулярно-слуховий орган, який виконує дві функції: сприймає звукові імпульси та відповідає за положення тіла у просторі та здатність утримувати рівновагу. Це парний орган, який розміщується у скроневих кістках черепа, обмежуючись зовні вушними раковинами.

Орган слуху та рівноваги представлений трьома відділами: зовнішнім, середнім та внутрішнім вухом, кожен з яких виконує свої конкретні функції.

Зовнішнє вухо складається з вушної раковини та зовнішнього слухового проходу. Вушна раковина - складної форми пружний хрящ, покритий шкірою, його нижня частина, яка називається мочкою, - шкірна складка, Що складається з шкіри та жирової тканини.
Вушна раковина у живих організмів працює як приймач звукових хвиль, які потім передаються у внутрішню частину слухового апарату. Значення вушної раковини в людини набагато менше, ніж у тварин, тому в людини практично нерухома. Але багато звірі, поводячи вухами, здатні набагато точніше, ніж людина, визначити знаходження джерела звуку.

Складки людської вушної раковини вносять у вступник слуховий прохідзвук невеликі частотні спотворення, що залежать від горизонтальної та вертикальної локалізації звуку. Таким чином мозок отримує додаткову інформацію для уточнення розташування джерела звуку. Цей ефект іноді використовується в акустиці, у тому числі для створення відчуття об'ємного звуку під час використання навушників або слухових апаратів.
Функція вушної раковини - уловлювати звуки; її продовженням є хрящ зовнішнього слухового проходу, довжина якого становить 25-30 мм. Хрящова частинаслухового проходу переходить у кісткову, а весь зовнішній слуховий прохід вистелений шкірою, що містить сальні, а також сірчані залози, що є видозміненими потовими. Цей прохід закінчується сліпо: від середнього вуха він відокремлений барабанною перетинкою. Уловлені вушною раковиною звукові хвилі ударяються в барабанну перетинку і викликають її коливання.

У свою чергу коливання барабанної перетинки передаються в середнє вухо.

Середнє вухо
Основною частиною середнього вуха є барабанна порожнина - невеликий простір об'ємом близько 1см³, що знаходиться у скроневій кістці. Тут знаходяться три слухові кісточки: молоточок, ковадло і стремечко - вони передають звукові коливання із зовнішнього вуха у внутрішнє, одночасно посилюючи їх.

Слухові кісточки - як найменші фрагменти скелета людини, представляють ланцюжок, що передає коливання. Рукоятка молоточка тісно зрослася з барабанною перетинкою, головка молоточка з'єднана з ковадлом, а та, своєю чергою, своїм довгим відростком - зі стремечком. Основа стремінця закриває вікно присінка, з'єднуючись таким чином із внутрішнім вухом.
Порожнина середнього вуха пов'язана з носоглоткою за допомогою євстахієвої труби, через яку вирівнюється середній тиск повітря всередині та зовні від барабанної перетинки. При зміні зовнішнього тиску іноді «закладає» вуха, що зазвичай вирішується тим, що рефлекторно викликається позіхання. Досвід показує, що ще більш ефективно закладеність вух вирішується ковтальними рухами або якщо в цей момент дмухати в стиснутий ніс.

Внутрішнє вухо
З трьох відділів органу слуху та рівноваги найбільш складним є внутрішнє вухо, яке через свою хитромудру форму називається лабіринтом. Кістковий лабіринт складається з присінка, равлика та півкружних каналів, але безпосереднє відношення до слуху має тільки равлик, заповнений лімфатичними рідинами. Усередині равлика знаходиться перетинчастий канал, також заповнений рідиною, на нижній стінці якого розташований рецепторний апарат слухового аналізатора, покритий волосковими клітинами. Волоскові клітини вловлюють коливання рідини, що заповнює канал. Кожна волоскова клітина налаштована на певну звукову частоту, причому клітини, налаштовані на низькі частоти, розташовуються у верхній частині равлика, а високі частоти вловлюються клітинами нижньої частини равлика. Коли волоскові клітини від віку чи інших причин гинуть, людина втрачає здатність сприймати звуки відповідних частот.

Межі сприйняття

Людське вухо номінально чує звуки від 16 до 20 000 Гц. Верхня межа має тенденцію знижуватися із віком. Більшість дорослих не можуть чути звук частотою вище 16 кГц. Вухо саме собою не реагує на частоти нижче 20 Гц, але можуть відчуватися через органи дотику.

Діапазон гучності звуків, що сприймаються, величезний. Але барабанна перетинка у вусі чутлива лише до зміни тиску. Рівень тиску звуку прийнято вимірювати децибелах (дБ). Нижній поріг чутності визначений як 0 дБ (20 мікропаскаль), а визначення верхньої межі чутності відноситься швидше до порога дискомфорту і далі - до порушення слуху, контузія і т. д. Ця межа залежить від того, як довго ми слухаємо звук. Вухо здатне переносити короткочасне підвищення гучності до 120 дБ без наслідків, але довготривале сприйняття звуків гучністю понад 80 дБ може спричинити втрату слуху.

Більш ретельні дослідження нижньої межі слуху показали, що мінімальний поріг, у якому звук залишається чутний, залежить від частоти. Цей графік отримав назву абсолютний поріг чутності. У середньому він має ділянку найбільшої чутливості в діапазоні від 1 кГц до 5 кГц, хоча з віком чутливість знижується в діапазоні вище 2 кГц.
Існує також спосіб сприйняття звуку без участі барабанної перетинки - так званий мікрохвильовий слуховий ефект, коли модульоване випромінювання в мікрохвильовому діапазоні (від 1 до 300 ГГц) впливає на тканини навколо равлика, змушуючи людину сприймати різні звуки.
Іноді людина може чути звуки в низькочастотній області, хоча насправді звуків такої частоти був. Так відбувається через те, що коливання базилярної мембрани у вусі не є лінійними і в ній можуть виникати коливання з частотою різниці між двома більш високочастотними.

Синестезія

Один із найбільш незвичайних психоневрологічних феноменів, при якому не збігаються рід подразника та тип відчуттів, які людина відчуває. Синестетичне сприйняття виявляється у тому, що крім звичайних якостей можуть виникати додаткові, простіші відчуття чи стійкі «елементарні» враження - наприклад, кольору, запаху, звуків, смаків, якостей фактурної поверхні, прозорості, об'ємності та форми, розташування у просторі та інших якостей , не одержуваних за допомогою органів чуття, а існуючих лише у вигляді реакцій. Такі додаткові якості можуть виникати як ізольовані чуттєві враження, або навіть проявлятися фізично.

Вирізняють, наприклад, слухову синестезію. Це здатність деяких людей «чути» звуки при спостереженні за предметами, що рухаються, або за спалахами, навіть якщо вони не супроводжуються реальними звуковими явищами.
Слід враховувати, що синестезія, швидше за психоневрологічна особливість людини і не є психічним розладом. Таке сприйняття навколишнього світу може відчути звичайна людина шляхом вживання деяких наркотичних речовин.

Загальної теорії синестезії (науково доведеного, універсального ставлення до неї) поки немає. На даний момент існує безліч гіпотез і проводиться маса досліджень у цій галузі. Вже з'явилися оригінальні класифікації та зіставлення, з'ясувалися певні суворі закономірності. Наприклад, ми вчені вже з'ясували, що синестети мають особливий характер уваги - як би «свідомий» - до тих явищ, які викликають у них синестезію. У синестетів – трохи інша анатомія мозку та кардинально інша його активація на синестетичні «стимули». А дослідники з Оксфордського університету (Великобританія) поставили серію експериментів, в ході яких з'ясували, що причиною синестезії можуть бути надзбуджені нейрони. Єдине, що можна сказати точно, що таке сприйняття виходить лише на рівні роботи мозку, а чи не лише на рівні первинного сприйняття інформації.

Висновок

Хвилі тиску, проходячи через зовнішнє вухо, барабанну перетинку та кісточки середнього вуха, досягають заповненого рідиною внутрішнього вуха, що має форму равлика. Рідина, вагаючись, ударяється об мембрану, вкриту крихітними волосками, віями. Синусоїдальні складові складного звуку викликають коливання різних ділянок мембрани. Вії, що коливаються разом з мембраною, збуджують пов'язані з ними нервові волокна; у них виникають серії імпульсів, у яких «закодовані» частота та амплітуда кожної складової складної хвилі; ці дані електрохімічним способом передаються мозку.

З усього спектру звуків насамперед виділяють чутний діапазон: від 20 до 20000 герц, інфразвуки (до 20 герц) та ультразвуки – від 20000 герц і вище. Інфразвуки та ультразвуки людина не чує, але це не означає, що вони не впливають на неї. Відомо, що інфразвуки, особливо нижче 10 герц, здатні впливати на психіку людини, викликати депресивні стани. Ультразвуки можуть викликати астено-вегетативні синдроми та ін.
Чутну частину діапазону звуків поділяють на низькочастотні звуки – до 500 герц, середньочастотні – 500-10000 герц та високочастотні – понад 10000 герц.

Такий підрозділ дуже важливий, тому що вухо людини неоднаково чутливе до різним звукам. Найбільш чутливе вухо до порівняно вузького діапазону середньочастотних звуків від 1000 до 5000 герц. До більш низько- та високочастотних звуків чутливість різко падає. Це призводить до того, що людина здатна почути в середньочастотному діапазоні звуки з енергією близько 0 децибелів і не чути низькочастотні звуки 20-40-60 децибелів. Тобто, звуки з однією і тією ж енергією в середньочастотному діапазоні можуть сприйматися як гучні, а в низькочастотному як тихі або зовсім не чути.

Така особливість звуку сформована природою невипадково. Звуки, необхідні його існування: мова, звуки природи, – перебувають у основному середньочастотному діапазоні.
Сприйняття звуків значно порушується, якщо одночасно звучать інші звуки, шуми близькі за частотою чи складом гармонік. Отже, з одного боку, вухо людини погано сприймає низькочастотні звуки, з другого, якщо у приміщенні сторонні шуми, то сприйняття таких звуків може ще більше порушуватися і перекручуватися.