Частотний діапазон вуха людини. Чутка людини: цікаві факти

Тематики аудіо варто розповісти про людському слухудещо докладніше. Наскільки суб'єктивне наше сприйняття? Чи можна протестувати свій слух? Сьогодні ви дізнаєтеся найпростіший спосіб з'ясувати, чи ваш слух повністю відповідає табличним значенням.

Відомо, що середня людина здатна сприймати органами слуху акустичні хвилі в діапазоні від 16 до 20 000 Гц (залежно від джерела - 16 000 Гц). Цей діапазон називається чутним діапазоном.

20 Гц	Гул, що тільки відчувається, але не чується. Відтворюється переважно топовими аудіосистемами, тож у разі тиші винна саме вона
30 Гц	Якщо не чути, найімовірніше, знову проблеми відтворення
40 Гц	У бюджетних та середньоцінових колонках буде чути. Але дуже тихо
50 Гц	Гул електричного струму. Має бути чутно
60 Гц	Чутна (як і все до 100 Гц, швидше відчутна за рахунок перевідображення від слухового каналу) навіть через найдешевші навушники та колонки
100 Гц	Кінець нижніх частот. Початок діапазону прямої чутності
200 Гц	Середні частоти
500 Гц
1 кГц
2 кГц
5 кГц	Початок діапазону високих частот
10 кГц	Якщо ця частота не чути, імовірні серйозні проблемизі слухом. Необхідна консультація лікаря
12 кГц	Нездатність чути цю частоту може говорити про початкову стадію приглухуватості
15 кГц	Звук, який не здатний чути частину людей після 60 років
16 кГц	На відміну від попередньої, цю частоту не чують майже всі люди після 60 років
17 кГц	Частота є проблемною для багатьох уже в середньому віці
18 кГц	Проблеми із чутністю цієї частоти – початок вікових змінслуху. Тепер ти дорослий. :)
19 кГц	Гранична частота середньостатистичного слуху
20 кГц	Цю частоту чують лише діти. Щоправда

»
Цього тесту достатньо для приблизної оцінки, але якщо ви не чуєте звуки вище 15 кГц, варто звернутися до лікаря.

Зверніть увагу, що проблема чутності низьких частот, швидше за все, пов'язана з .

Найчастіше напис на коробці у стилі «Відтворюваний діапазон: 1-25 000 Гц» - це навіть не маркетинг, а відверта брехня з боку виробника.

На жаль, компанії зобов'язані сертифікувати не всі аудіосистеми, тому довести, що це брехня практично неможливо. Колонки чи навушники, можливо, і відтворюють граничні частоти… Питання в тому, як і на якій гучності.

Проблеми зі спектром вище 15 кГц – цілком звичайне вікове явище, з яким користувачі, швидше за все, зіткнуться. А ось 20 кГц (ті, за які так борються аудіофіли) зазвичай чують лише діти до 8–10 років.

Достатньо послідовно прослухати всі файли. Для більш докладного дослідженняможна відтворювати семпли, починаючи з мінімальної гучності, поступово збільшуючи її. Це дозволить отримати більше коректний результату разі, якщо слух вже трохи зіпсований (нагадаємо, що з сприйняття деяких частот необхідно перевищення певного порогового значення, яке хіба що відкриває, допомагає слуховому апарату чути її).

А ви чуєте весь Частотний діапазонякий здатний?

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 раннього розвитку приглухуватості, зокрема 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.

За частотою все чутні звукиможна 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 вухо за однакової сили впливу краще чує саме середньочастотні звуки, які сприймаються більш гучними. Відповідно низько- і високочастотні «чуються» тихішими, або навіть «перестають звучати». Загалом після 40-50 років верхня межа чутності звуків знижується з 20000 до 16000 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 годинникаі т.п.
• 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 мовупрактично 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 практичного життяфахівці 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 фразта 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 ймовірностітого, що слух збережеться ще довгі роки.

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. барабанну перетинку. Через ланцюг кісточок середнього вуха коливальний рух перетинки передається рідині равлика. Хвилястий рух цієї рідини, своєю чергою, передається основний мембрані. Рух останньої спричиняє подразнення 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 тискзмушує 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 коливаньтипової бавовни виглядає так:

Інший типовий приклад простої звукової хвилі – періодичне коливання. Наприклад, коли дзвонить, 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

Відео, зроблене каналом AsapSCIENCE, є своєрідним тестом вікової втрати слуху, який допоможе вам дізнатися про 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-ти років

16 000 Гц - ви молодше 30-ти років

17 000 – 18 000 – ви молодші за 24 роки

19 000 – ви молодше 20-ти 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 у вушному каналі виділяють 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.

Психоакустика - область науки, що межує між фізикою та психологією, вивчає дані про слухове відчуття людини при дії на вухо фізичного роздратування - звуку. Накопичено великий обсяг даних про реакції людини на слухові подразнення. Без цих даних важко отримати правильне уявлення роботи систем передачі сигналів звукової частоти. Розглянемо найважливіші особливості сприйняття звуку людиною.
Людина відчуває зміни звукового тиску, що відбуваються із частотою 20-20 000 Гц. Звуки з частотою нижче 40 Гц порівняно рідко зустрічаються в музиці і не існують у розмовній мові. На дуже високих частотах музичне сприйняття зникає і виникає якесь невизначене звукове відчуття, що залежить від особливості слухача, його віку. З віком чутливість слуху в людини зменшується і в області верхніх частот звукового діапазону.
Але було б неправильно робити на цій підставі висновок, що для людей похилого віку неважлива передача звуковідтворювальної установки широкої смуги частот. Експерименти показали, що люди, що навіть ледве сприймають сигнали вище 12 кГц, дуже легко розпізнають у музичній передачі недостатність верхніх частот.

Частотні характеристики слухових відчуттів

Область чутних людиною звуків у діапазоні 20-20000 Гц обмежується інтенсивністю порогами: знизу - чутності і зверху - больових відчуттів.
Поріг чутності оцінюється мінімальним тиском, точніше, мінімальним збільшенням тиску щодо кордону чутливий до частот 1000-5000 Гц - тут поріг чутності найнижчий (звуковий тиск близько 2-10 Па). У бік нижчих та найвищих звукових частот чутливість слуху різко падає.
Поріг больових відчуттів визначає верхню межу сприйняття звукової енергії і приблизно відповідає інтенсивності звуку 10 Вт/м або 130 дБ (для опорного сигналу з частотою 1000 Гц).
При збільшенні звукового тиску збільшується інтенсивність звуку, причому слухове відчуття наростає стрибками, званими порогом розрізнення інтенсивності. Число цих стрибків на середніх частотах приблизно 250, на низьких і високих частотах воно зменшується і в середньому частотного діапазону становить близько 150.

Оскільки діапазон зміни інтенсивностей 130 дБ, то елементарний стрибок відчуттів у середньому діапазону амплітуд дорівнює 0,8 дБ, що відповідає зміні інтенсивності звуку в 1,2 рази. При низьких рівняхслуху ці стрибки досягають 2-3 дБ, за високих рівнів вони зменшуються до 0,5 дБ (в 1,1 раза). Збільшення потужності підсилювального тракту менше ніж у 1,44 рази практично не фіксується вухом людини. При нижчому звуковому тиску, що розвивається гучномовцем, навіть дворазове збільшення потужності вихідного каскаду може дати відчутного результату.

Суб'єктивні характеристики звуку

Якість звукопередачі оцінюється з урахуванням слухового сприйняття. Тому правильно визначити технічні вимоги до тракту звукопередачі або окремим його ланкам можна лише вивчивши закономірності, що пов'язують суб'єктивно відчуття звуку і об'єктивними характеристиками звуку є висота, гучність і тембр.
Поняття висоти звуку має на увазі суб'єктивну оцінку сприйняття звуку за частотним діапазоном. Звук прийнято характеризувати не частотою, а заввишки тону.
Тон - це сигнал певної висоти, що має дискретний спектр (музичні звуки, голосні звуки мови). Сигнал, що має широкий безперервний спектр, всі частотні складові якого мають однакову середню потужність, називається білим шумом.

Поступове збільшення частоти звукових коливань від 20 до 20 000 Гц сприймається як поступова зміна тону від найнижчого (басового) до найвищого.
Ступінь точності, з якою людина визначає висоту звуку на слух, залежить від гостроти, музичності та тренування його слуху. Слід зазначити, що висота звуку певною мірою залежить від інтенсивності звуку (при більших рівнях звуки більшої інтенсивності здаються нижчими, ніж слабкі.).
Вухо людини добре розрізняє два близькі за висотою тони. Наприклад, в області частот приблизно 2000 Гц людина може розрізняти два тони, які відрізняються один від одного за частотою 3-6 Гц.
Суб'єктивний масштаб сприйняття звуку за частотою близький до логарифмічного закону. Тому збільшення частоти коливань удвічі (незалежно чи початкової частоти) завжди сприймається як однакову зміну висоти тону. Інтервал висоти, який відповідає зміні частоти в 2 рази, називається октавою. Діапазон частот, що сприймаються людиною, 20-20 000 Гц, він охоплює приблизно десять октав.
Октава – досить великий інтервал зміни висоти тону; людина розрізняє значно менші інтервали. Так, у десяти октавах, що сприймаються вухом, можна розрізнити понад тисячу градацій висоти тону. У музиці використовуються менші інтервали, які називають півтонами і відповідні зміні частоти приблизно в 1,054 рази.
Октаву ділять на напівоктави та третину октави. Для останніх стандартизовано наступний ряд частот: 1; 1,25; 1,6; 2; 2,5; 3; 3,15; 4; 5; 6,3: 8; 10, що є межами третьоктав. Якщо ці частоти розташувати рівних відстанях по осі частот, то вийде логарифмічний масштаб. Тому всі частотні властивості пристроїв передачі звуку будують в логарифмічному масштабі.
Гучність передачі залежить не тільки від інтенсивності звуку, а й від спектрального складу, умов сприйняття та тривалості дії. Так, два тони середньої і низької частоти, що мають однакову інтенсивність (або однаковий звуковий тиск), сприймаються людиною не як однаково гучні. Тому введено поняття рівня гучності у фонах для позначення звуків однакової гучності. За рівень гучності звуку у фонах приймають рівень звукового тиску децибелах такої ж гучності чистого тону частотою 1000 Гц, тобто для частоти 1000 Гц рівні гучності у фонах і децибелах збігаються. На інших частотах при тому самому звуковому тиску звуки можуть здаватися більш гучними або тихішими.
Досвід роботи звукорежисерів із запису та монтажу музичних творів показує, що для кращого виявлення дефектів звучання, які можуть виникнути в процесі роботи, рівень гучності, при контрольному прослуховуванні слід підтримувати високим, що приблизно відповідає рівню гучності в залі.
При тривалому впливі інтенсивного звуку чутливість слуху поступово знижується, тим більше, що вище гучність звуку. Виявлене зниження чутливості пов'язані з реакцією слуху перевантаження, тобто. з природною його адаптацією, після деякої перерви у прослуховуванні чутливість слуху відновлюється. До цього слід додати, що слуховий апарат при сприйнятті сигналів високого рівня привносить свої, звані суб'єктивні, спотворення (що свідчить про нелінійності слуху). Так, при рівні сигналу 100 дБ перша та друга суб'єктивні гармоніки досягають рівня 85 та 70 дБ.
Значний рівень гучності та тривалість його впливу викликають незворотні явища у слуховому органі. Зазначено, що у молоді за Останніми рокамирізко зросли пороги чутності. Причиною цього стало захоплення поп-музикою, що відрізняється високими рівнямигучності звуку.
Рівень гучності вимірюють за допомогою електроакустичного приладу – шумоміра. Вимірюваний звук спочатку перетворюється мікрофоном на електричні коливання. Після посилення спеціальним підсилювачем напруги цих коливань вимірюють стрілочним приладом, відрегульованим децибелах. Щоб показання приладу якнайточніше відповідали суб'єктивному сприйняттю гучності, прилад забезпечений спеціальними фільтрами, що змінюють його чутливість до сприйняття звуку. різних частотвідповідно до характеристики чутливості слуху.
Важливою характеристикою звуку є тембр. Здатність слуху розрізняти його дозволяє сприймати сигнали з великою різноманітністю відтінків. Звучання кожного з інструментів та голосів завдяки характерним для них відтінкам стає багатобарвним і добре впізнаваним.
Тембр, будучи суб'єктивним відображенням складності звучання, що сприймається, не має кількісної оцінки і характеризується термінами якісного порядку (красивий, м'який, соковитий та ін.). При передачі сигналу електроакустичному тракту виникають спотворення в першу чергу впливають на тембр відтворюваного звуку. Умовою правильної передачі тембру музичних звуків є перекручена передача спектра сигналу. Спектром сигналу називають сукупність синусоїдальних складових складного звуку.
Найпростішим спектром має так званий чистий тон, у ньому є тільки одна частота. Більш цікавим виявляється звук музичного інструменту: його спектр складається з частоти основного тону і кількох "домішних" частот, званих обертонами (вищими тонами), обертові кратні частоті основного тону і зазвичай менше його за амплітудою.
Від розподілу інтенсивності обертонів залежить тембр звуку. Звуки різних музичних інструментів відрізняються тембром.
Складнішим виявляється спектр поєднання музичних звуків, званий акордом. У такому спектрі є кілька основних частот разом з відповідними обертонами.
Відмінності в тембрі onрозподіляються в основному низько-середньо частотними складовими сигналу, отже, і велика різноманітність тембрів пов'язана з сигналами, що лежать в нижній частині частотного діапазону. Сигнали ж, що відносяться до верхньої його частини, у міру підвищення все більше втрачають своє забарвлення тембру, що обумовлено поступовим відходом їх гармонійних складових за межі чутних частот. Це пояснити тим, що у освіті тембру низьких звуків беруть активну участь до 20 і більше гармонік, середніх 8 - 10, високих 2 - 3, оскільки інші або слабкі, або випадають із області чутних частот. Тому високі звуки, як правило, за тембром бідніші.
Майже у всіх природних джерел звуку, зокрема й у джерел музичних звуків, спостерігається специфічна залежність тембру від рівня гучності. До такої залежності пристосований і слух – для нього є природним визначенняінтенсивності джерела забарвлення звуку. Гучні звуки зазвичай є і різкішими.

Музичні джерела звуку

Великий впливна якість звучання електроакустичних систем надає низка факторів, Що характеризують первинні джерела звуків
Акустичні параметри музичних джерел залежать від складу виконавців (оркестр, ансамбль, гурт, соліста та типу музики: симфонічна, народна, естрадна та ін.).

Зародження та формування звуку кожному музичному інструменті має власну специфіку, що з акустичними особливостями звукообразования у тому чи іншому музичному інструменті.
Важливим елементоммузичного звуку є атака. Це – специфічний перехідний процес, протягом якого встановлюються стабільні характеристики звуку: гучність, тембр, висота. Будь-який музичний звук проходить три стадії - початок, середину і кінець, причому і початкова, і кінцева стадії мають деяку тривалість. початкова стадіяназивається атакою. Триває вона по-різному: у щипкових, ударних та деяких духових інструментів 0-20 мс, у фаготу 20-60 мс. Атака - це не просто наростання гучності звуку від нуля до деякого значення, вона може супроводжуватися такою ж зміною висоти звуку і його тембру. Причому характеристики атаки інструменту неоднакові в різних ділянкахйого діапазону при різній манері гри: скрипка багатством можливих виразних способів атаки - найбільш досконалий інструмент.
Одна з характеристик будь-якого музичного інструменту – це частотний діапазон звучання. Крім основних частот, кожен інструмент характеризується додатковими високоякісними складовими - обертонами (або, як прийнято в електроакустиці, - вищими гармоніками), що визначають його специфічний тембр.
Відомо, що звукова енергія нерівномірно розподіляється по всьому спектру звукових частот, що випромінюються джерелом.
Більшість інструментів характеризується посиленням основних частот, а також окремих обертонів у певних (однієї або декількох) відносно вузьких смугах частот (формантах), різних для кожного інструменту. Резонансні частоти (в герцах) формантної області становлять: для труби 100-200, валторни 200-400, тромбона 300-900, труби 800-1750, саксофона 350-900, гобою 800-1500, 0 фата .
Інша характерна властивість музичних інструментів - сила їхнього звуку, що обумовлюється більшою або меншою амплітудою (розмахом) їхнього звучного тіла або повітряного стовпа (більшій амплітуді відповідає сильніше звучання і навпаки). Значення пікових акустичних потужностей (у ВАТ) становить: для великого оркестру 70, великого барабана 25, літавр 20, малого барабана 12, тромбона 6, фортепіано 0,4, труби та саксофона 0,3, труби 0,2, контрабаса 0. 6, малої флейти 0,08, кларнета, валторни та трикутника 0,05.
Відношення потужності звуку, що витягується з інструмента при виконанні "фортисімо", до потужності звуку при виконанні "піаніссімо" прийнято називати динамічним діапазоном звучання музичних інструментів.
Динамічний діапазон музичного джерела звуку залежить від виду виконавського колективу та характеру виконання.
Розглянемо динамічний діапазонокремих джерел звуку. Під динамічним діапазоном окремих музичних інструментів та ансамблів (різні за складом оркестри та хори), а також голосів розуміють відношення максимальних звукових тисків, створюваних даним джерелом, до мінімальних, виражене в децибелах.
Насправді щодо динамічного діапазону джерела звуку зазвичай оперують лише рівнями звукового тиску, обчислюючи чи вимірюючи відповідну їх різницю. Наприклад, якщо максимальний рівень звучання оркестру становить 90, а мінімальний 50 дБ, кажуть, що динамічний діапазон дорівнює 90 - 50= = 40 дБ. При цьому 90 та 50 дБ – це рівні звукового тиску щодо нульового акустичного рівня.
Динамічний діапазон даного джерела звуку - величина непостійна. Вона залежить від характеру твору, що виконується, і від акустичних умов приміщення, в якому відбувається виконання. Реверберація розширює динамічний діапазон, який зазвичай досягає максимального значення у приміщеннях, що мають великий об'єм та мінімальне звукопоглинання. Майже у всіх інструментів та людських голосів динамічний діапазон нерівномірний за регістром звучання. Наприклад, рівень гучності найнижчого звуку на "форте" у вокаліста дорівнює рівню найвищого звуку на "піано".

Динамічний діапазон тієї чи іншої музичної програми виражається так само, як і для окремих джерел звуку, але максимальний звуковий тиск відзначається при динамічному ff (фортисімо) відтінку, а мінімальний при рр (піаніссимо).

Найбільшій гучності, що позначається в нотах fff (форте-, фортисімо), відповідає акустичний рівень звукового тиску приблизно 110 дБ, а найменшої гучності, що позначається в нотах ррр (піано-піаніссімо), приблизно 40 дБ.
Слід зазначити, що динамічні відтінки виконання у музиці відносні та його зв'язок із відповідними рівнями звукового тиску певною мірою умовна. Динамічний діапазон тієї чи іншої музичної програми залежить від характеру твору. Так, динамічний діапазон класичних творів Гайдна, Моцарта, Вівальді рідко перевищує 30-35 дБ. Динамічний діапазон естрадної музики зазвичай не перевищує 40 дБ, а танцювальної та джазової – всього близько 20 дБ. Більшість творів для оркестру російських народних інструментів також мають невеликий динамічний діапазон (25-30 дБ). Це справедливо й у духового оркестру. Однак максимальний рівень звучання духового оркестру у приміщенні може досягати досить великого рівня (до 110 дБ).

Ефект маскування

Суб'єктивна оцінка гучності залежить від умов, у яких звук сприймається слухачем. У реальних умовахакустичний сигнал не існує в абсолютній тиші. Одночасно з ним впливають на слух сторонні шуми, що ускладнюють звукове сприйняття, що маскують певною мірою основний сигнал. Ефект маскування чистого синусоїдального тону стороннім шумом оцінюється величиною, що вказує. на скільки децибел підвищується поріг чутності сигналу, що маскується над порогом його сприйняття в тиші.
Досліди щодо визначення ступеня маскування одного звукового сигналу іншим показують, що тон будь-якої частоти маскується нижчими тонами значно ефективніше, ніж вищими. Наприклад, якщо два камертони (1200 і 440 Гц) випромінюють звуки з однаковою інтенсивністю, ми перестаємо чути перший тон, він замаскований другим (погасивши вібрацію другого камертону, ми знову почуємо перший).
Якщо одночасно існують два складні звукових сигналу, Що складаються з певних спектрів звукових частот, виникає ефект взаємної маскування. При цьому якщо основна енергія обох сигналів лежить в одній і тій же області діапазону звукових частот, то ефект маскування буде найбільш сильним. Так, при передачі оркестрового твору через маскування акомпанементом партія соліста може стати погано розбірливою, невиразною.
Досягнення чіткості чи, як кажуть, " прозорості " звучання при звукопередачі оркестрів чи естрадних ансамблів стає дуже важким, якщо інструмент чи окремі групи інструментів оркестру грають у одному чи близьких регістрах одночасно.
Режисер, здійснюючи запис оркестру, обов'язково враховує особливості маскування. На репетиціях він з допомогою диригента встановлює баланс між силою звучання інструментів однієї групи, і навіть між групами всього оркестру. Ясність основних мелодійних ліній та окремих музичних партій досягається у випадках близьким розташуванням мікрофонів до виконавців, навмисним виділенням звукорежисером найважливіших у цьому місці твори інструментів та інші спеціальними прийомами звукорежисури.
Яві маскування протистоїть психофізіологічна здатність органів слуху виділяти з загальної маси звуків один або кілька, що несуть найбільш важливу інформацію. Наприклад, при звучанні оркестру диригент зауважує найменші неточності у виконанні партії на будь-якому інструменті.
Маскування може суттєво впливати на якість передачі сигналу. Чітке сприйняття прийнятого звуку можливе в тому випадку, якщо його інтенсивність істотно перевищує рівень складових перешкод, що знаходяться в тій же смузі, що і звук, що приймається. При рівномірному перешкоді перевищення сигналу має бути 10-15 дБ. Ця особливість слухового сприйняття знаходить практичне застосуваннянаприклад, при оцінці електроакустичних характеристик носіїв. Так, якщо відношення сигнал-шум аналогової грамплатівки 60 дБ, динамічний діапазон записаної програми може бути не більше 45 - 48 дБ.

Тимчасові характеристики слухового сприйняття

Слуховий апарат, як і будь-яка інша коливальна система, інерційна. При зникненні звуку слухове відчуття зникає відразу, поступово, зменшуючись до нуля. Час, протягом якого шум за рівнем гучності зменшується на 8-10 тло, називається постійною часу слуху. Ця постійна залежить від низки обставин, а також від параметрів звуку, що сприймається. Якщо до слухача приходять два короткі звукові імпульси, однакових пі частотному складу і рівню, але один з них запізнюється, то вони будуть сприйматися разом при запізнюванні, що не перевищує 50 мс. При великих інтервалах запізнення обидва імпульси сприймаються окремо, виникає луна.
Ця особливість слуху враховується при конструюванні деяких приладів обробки сигналів, наприклад, електронних ліній затримки, ревербератів та ін.
Слід зазначити, що завдяки особливій властивості слуху, відчуття гучності короткочасного звукового імпульсу залежить не тільки від його рівня, а й від тривалості впливу імпульсу на вухо. Так, короткочасний звук, що триває всього 10-12 мс, сприймається вухом тихіше, ніж звук такий самий за рівнем, але впливає на слух протягом, наприклад 150-400 мс. Тому при прослуховуванні передачі гучність є результатом усереднення енергії звукової хвилі протягом певного інтервалу. Крім того, слух людини має інерцію, зокрема, при сприйнятті нелінійних спотворень він не відчуває таких, якщо тривалість звукового імпульсу менше 10-20 мс. Саме тому в індикаторах рівня звукозаписної побутової радіоелектронної апаратуриздійснюється усереднення миттєвих значень сигналу за проміжок, що вибирається відповідно до тимчасових характеристик органів слуху.

Просторове уявлення про звук

Однією з важливих здібностей людини є можливість визначати напрямок джерела звуку. Ця здатність називається бінауральним ефектом і пояснюється тим, що людина має два вуха. Дані експериментів показують, звідки надходить звук: один високочастотних тонів, інший низькочастотних.

До вуха, зверненого до джерела, звук проходить коротший за часом шлях, ніж до другого вуха. Внаслідок цього тиск звукових хвиль у вушних каналахвідрізняється по фазі та амплітуді. Амплітудні відмінності значні лише на високих частотах, коли довжина звукової хвилі стає порівнянною із розмірами голови. Коли різниця в амплітудах перевищує граничне значення, що дорівнює 1 дБ, то здається, що джерело звуку знаходиться на тій стороні, де амплітуда більше. Кут відхилення джерела звуку від середньої лінії (лінії симетрії) приблизно пропорційний логарифму відношення амплітуд.
Для визначення напрямку джерела звуку із частотами нижче 1500-2000 Гц істотні фазові відмінності. Людині здається, що звук приходить з того боку, з якого хвиля, що випереджає фазою, досягає вуха. Кут відхилення звуку від середньої лінії пропорційний різниці часу приходу звукових хвиль до обох вух. Тренована людина може помітити різницю фаз при різниці в часі 100 мс.
Здатність визначати напрямок звуку у вертикальній площині розвинена значно слабше (приблизно в 10 разів). Цю особливість фізіології пов'язують із орієнтацією органів слуху у горизонтальній площині.
Специфічна особливістьпросторового сприйняття звуку людиною проявляється у цьому, що органи слуху здатні відчувати сумарну, інтегральну локалізацію, створювану з допомогою штучних засобів впливу. Наприклад, у приміщенні фронтом з відривом 2-3 м друг від друга встановлено дві АС. На такій відстані від осі з'єднуючої системи строго по центру знаходиться слухач. У приміщенні через АС випромінюються два однакових по фазі, частоті та інтенсивності звуку. В результаті ідентичності звуків, що проходять в орган слуху, людина не може їх розділити, її відчуття дають уявлення про єдине, здавалося б (віртуальне) джерело звуку, яке знаходиться строго по центру на осі симетрії.
Якщо тепер зменшити гучність однієї АС, то джерело, що здається, переміститься в бік більш гучно працюючого гучномовця. Ілюзію переміщення джерела звуку можна отримати як зміною рівня сигналу, а й штучної затримкою одного звуку щодо іншого; в цьому випадку джерело, що здається, зміститься в бік АС, що випромінює сигнал з випередженням.
Для ілюстрації інтегральної локалізації наведемо приклад. Відстань між АС 2м; відстань від фронтальної лінії до слухача 2 м; щоб джерело хіба що змістився на 40 див вліво чи вправо, необхідно подати два сигналу з різницею за рівнем інтенсивності 5 дБ чи з тимчасовим запізненням в 0,3 мс. При різниці рівнів 10 дБ або затримці за часом 0,6 мс джерело "переміститься" на 70 см від центру.
Таким чином, якщо змінювати створюваний АС звуковий тиск, виникає ілюзія переміщення джерела звуку. Це називається сумарною локалізацією. Для створення сумарної локалізації використовується двоканальна стереофонічна система звукопередачі.
У первинному приміщенні встановлюються два мікрофони, кожен із яких працює на свій канал. У вторинному - два гучномовці. Мікрофони розташовуються на певній відстані один від одного по лінії, паралельній до розміщення випромінювача звуку. При переміщенні випромінювача звуку на мікрофон діятиме різний звуковий тиск і час приходу звукової хвилі буде різним через неоднакову відстань між випромінювачем звуху та мікрофонами. Ця різниця і створює у вторинному приміщенні ефект сумарної локалізації, в результаті чого джерело, що здається, локалізується в певній точці простору, що знаходиться між двома гучномовцями.
Слід сказати про біноуральну систему звукопередачі. При використанні цієї системи, званої системою "штучної голови", в первинному приміщенні розміщують два окремих мікрофони, розташовуючи їх на відстані один від одного, що дорівнює відстані між вухами людини. Кожен із мікрофонів має незалежний канал звукопередачі, на виході якого у вторинному приміщенні включені телефони для лівого та правого вуха. При ідентичності каналів звукопередачі така система точно передає бінауральний ефект, створюваний біля вух "штучної голови" у первинному приміщенні. Наявність головних телефонів та необхідність користування ними протягом тривалого часу є недоліком.
Орган слуху визначає відстань до джерела звуку по ряду непрямих ознакта з деякими похибками. Залежно від того, чи мала чи велика відстань до джерела сигналу, суб'єктивна його оцінка змінюється під впливом різних факторів. Було встановлено, що й зумовлені відстані невеликі (до 3 м), їх суб'єктивна оцінка майже лінійно пов'язані з зміною гучності що переміщається глибиною джерела звуку. Додатковим факторомдля складного сигналу є його тембр, який стає все більш "важким" у міру наближення джерела до слухача.
Для середніх відстаней 3-10 м. видалення джерела від слухача супроводжуватиметься пропорційним зменшенням гучності, причому ця зміна однаково ставитиметься до основної частоти і до гармонійних складових. В результаті відбувається відносне посилення високочастотної частини спектру та тембр стає яскравішим.
Зі зростанням відстані втрати енергії у повітрі зростатимуть пропорційно квадрату частоти. Збільшена втрата обертонів високого регістру призведе до зниження тембральної яскравості. Таким чином, суб'єктивна оцінка відстаней пов'язана зі зміною його гучності та тембру.
В умовах закритого приміщеннясигнали перших відбитків, що запізнюються щодо прямого на 20-40 мс, сприймаються органом слуху як з різних напрямів. Разом з цим все більше їх запізнення створює враження про значне видалення точок, від яких походять ці відбиття. Таким чином, за часом запізнення можна судити про відносну віддаленість вторинних джерел або, що ж, про розміри приміщення.

Деякі особливості суб'єктивного сприйняття стереофонічних передач.

Стереофонічна система звукопередачі має низку істотних особливостей порівняно із звичайною монофонічною.
Якість, що вирізняє стереофонічне звучання, об'ємність, тобто. Природну акустичну перспективу можна оцінити за допомогою деяких додаткових показників, що не мають сенсу при монофонічній техніці передачі звуку. До таких додаткових показників слід зарахувати: кут чутності, тобто. кут, під яким слухач сприймає звукову стереофонічну картину; стереофонічну роздільну здатність, тобто. що визначається суб'єктивно локалізацію окремих елементів звукового образу в певних точках простору в межах кута чутності; акустичну атмосферу, тобто. ефект виникнення у слухача відчуття присутності в первинному приміщенні, де відбувається звукова подія, що передається.

Про роль акустики приміщення

Яскравість звучання досягається не тільки за допомогою апаратури відтворення звуку. Навіть при досить хорошій апаратурі якість звучання може виявитися низьким, якщо приміщення, призначене для прослуховування, не має певних властивостей. Відомо, що в закритому приміщенні виникає явище носозвучання, яке називається реверберацією. Вплив на органи слуху, реверберація (залежно від її тривалості) може покращувати або погіршувати якість звучання.

Людина, яка знаходиться в приміщенні, сприймає не лише прямі звукові хвилі, створювані безпосередньо джерелом звуку, а й хвилі, відбиті стелею та стінами приміщення. Відбиті хвилі чути ще деякий час після припинення дії джерела звуку.
Іноді вважають, що відбиті сигнали грають лише негативну роль, створюючи перешкоди сприйняттю основного сигналу. Однак таке уявлення неправильне. Певна частинаенергії початкових відбитих ехосигналів, досягаючи вух людини з малими затримками, посилює основний сигнал та збагачує його звучання. Навпаки, пізніші відбиті ехосигнали. час затримки яких перевищує деяке критичне значення, утворюють звукове тло, що ускладнює сприйняття основного сигналу.
Приміщення прослуховування не повинно мати багато часу реверберації. Житлові кімнати, як правило, мають мале воювання реверберації в силу обмеженості своїх розмірів та наявності звукопоглинаючих поверхонь, м'яких меблів, килимів, фіранок тощо.
Різні за характером і властивостями перешкоди характеризуються коефіцієнтом поглинання звуку, який є відношенням поглиненої енергії до повної енергіїпадіння звукової хвилі.

Для підвищення звукопоглинаючих властивостей килима (і зниження шумів у житловому приміщенні) килим бажано вішати не впритул до стіни, а із зазором 30-50 мм.