Zvukový rozsah lidského ucha. Slyšitelný frekvenční rozsah zvuku a terminologie podmíněného dělení

Téma audia stojí za to mluvit o lidském sluchu trochu podrobněji. Jak subjektivní je naše vnímání? Můžete otestovat svůj sluch? Dnes se dozvíte, jak nejsnáze zjistit, zda váš sluch plně odpovídá tabulkovým hodnotám.

Je známo, že průměrný člověk je schopen vnímat akustické vlny v rozsahu od 16 do 20 000 Hz (16 000 Hz v závislosti na zdroji). Tento rozsah se nazývá slyšitelný rozsah.

20 Hz	Hučení, které je pouze cítit, ale není slyšet. Reprodukují ho především špičkové audiosystémy, takže v případě ticha je na vině ona
30 Hz	Pokud jej neslyšíte, je s největší pravděpodobností opět problém s přehráváním.
40 Hz	Bude slyšitelný v budgetových a mainstreamových reproduktorech. Ale velmi tichý
50 Hz	hučení elektrický proud. Musí být slyšet
60 Hz	Slyšitelný (jako vše do 100 Hz, spíše hmatatelný odrazem od zvukovodu) i přes nejlevnější sluchátka a reproduktory
100 Hz	Konec basů. Začátek rozsahu přímého slyšení
200 Hz	Střední frekvence
500 Hz
1 kHz
2 kHz
5 kHz	Začátek vysokofrekvenčního rozsahu
10 kHz	Pokud tato frekvence není slyšitelná, je to pravděpodobné vážné problémy se sluchem. Potřebujete konzultaci s lékařem
12 kHz	Neschopnost slyšet tuto frekvenci může naznačovat počáteční fázi ztráty sluchu.
15 kHz	Zvuk, který někteří lidé starší 60 let neslyší
16 kHz	Na rozdíl od předchozího téměř všichni lidé nad 60 let tuto frekvenci neslyší.
17 kHz	Frekvence je pro mnohé problémem již ve středním věku
18 kHz	Problémy se slyšitelností této frekvence - začátek změny související s věkem sluch. Nyní jste dospělý. :)
19 kHz	Mezní frekvence průměrného sluchu
20 kHz	Tuto frekvenci slyší pouze děti. Je to pravda

»
Tento test pro hrubý odhad stačí, ale pokud neslyšíte zvuky nad 15 kHz, pak byste se měli poradit s lékařem.

Upozorňujeme, že problém s nízkou frekvencí slyšitelnosti s největší pravděpodobností souvisí s.

Nejčastěji nápis na krabičce ve stylu „Reproducible range: 1–25 000 Hz“ není ani marketing, ale vyložená lež ze strany výrobce.

Bohužel firmy nemusí certifikovat ne všechny audio systémy, takže je téměř nemožné prokázat, že jde o lež. Reproduktory nebo sluchátka třeba reprodukují hraniční frekvence... Otázkou je jak a při jaké hlasitosti.

Problémy se spektrem nad 15 kHz jsou zcela běžným věkovým jevem, se kterým se uživatelé pravděpodobně setkají. Ale 20 kHz (právě těch, o které audiofilové tolik bojují) většinou slyší jen děti do 8-10 let.

Stačí si postupně poslechnout všechny soubory. Pro podrobnější studium můžete přehrávat ukázky, počínaje minimální hlasitostí, postupně ji zvyšovat. To vám umožní získat přesnější výsledek, pokud je sluch již mírně poškozen (připomeňme, že pro vnímání některých frekvencí je nutné překročit určitou prahovou hodnotu, která jakoby otevírá a pomáhá sluchadlu slyšet to).

Slyšíte celý frekvenční rozsah, který je schopen?

Psychoakustika - vědní obor na pomezí fyziky a psychologie, studuje údaje o sluchovém vjemu člověka při působení fyzického podnětu - zvuku na ucho. Bylo nashromážděno velké množství dat o lidských reakcích na sluchové podněty. Bez těchto údajů je obtížné správně porozumět fungování audiofrekvenčních signalizačních systémů. Zvažte nejvíce důležité vlastnosti lidské vnímání zvuku.
Člověk cítí změny akustického tlaku, ke kterým dochází při frekvenci 20-20 000 Hz. Zvuky pod 40 Hz jsou v hudbě poměrně vzácné a v mluvené řeči neexistují. Při velmi vysokých frekvencích mizí hudební vjem a vzniká určitý neurčitý zvukový vjem, v závislosti na individualitě posluchače, jeho věku. S věkem se citlivost sluchu u člověka snižuje, zejména v horních frekvencích zvukového rozsahu.
Bylo by však mylné usuzovat na tomto základě, že přenos širokého frekvenčního pásma zařízením pro reprodukci zvuku je pro starší lidi nedůležitý. Experimenty ukázaly, že lidé, i když sotva vnímají signály nad 12 kHz, velmi snadno poznají nedostatek vysokých frekvencí v hudebním přenosu.

Frekvenční charakteristiky sluchových vjemů

Oblast zvuků slyšitelných osobou v rozsahu 20-20000 Hz je omezena intenzitou prahy: zdola - slyšitelnost a shora - bolest.
Práh sluchu se odhaduje minimálním tlakem, přesněji minimálním přírůstkem tlaku vzhledem k hranici, je citlivý na frekvence 1000-5000 Hz - zde je práh sluchu nejnižší (akustický tlak je asi 2 -10 Pa). Ve směru nižších a vyšších zvukových frekvencí citlivost sluchu prudce klesá.
Práh bolesti určuje horní hranice vnímání zvukové energie a odpovídá přibližně intenzitě zvuku 10 W/m nebo 130 dB (pro referenční signál o frekvenci 1000 Hz).
S nárůstem akustického tlaku se zvyšuje i intenzita zvuku a sluchový vjem se zvyšuje ve skocích, nazývaných práh rozlišení intenzity. Počet těchto skoků na středních frekvencích je asi 250, na nízkých a vysokých frekvencích klesá a v průměru přes frekvenční rozsah je asi 150.

Protože rozsah kolísání intenzity je 130 dB, pak je elementární skok vjemů v průměru v rozsahu amplitud 0,8 dB, což odpovídá změně intenzity zvuku 1,2krát. Při nízkých úrovních sluchu dosahují tyto skoky 2-3 dB, při vysokých úrovních klesají na 0,5 dB (1,1krát). Zvýšení výkonu zesilovací cesty o méně než 1,44 krát lidské ucho prakticky neřeší. Při nižším akustickém tlaku vyvinutém reproduktorem nemusí ani dvojnásobné zvýšení výkonu koncového stupně přinést hmatatelný výsledek.

Subjektivní vlastnosti zvuku

Kvalita přenosu zvuku se hodnotí na základě sluchového vjemu. Proto je možné správně určit technické požadavky na cestu přenosu zvuku nebo jeho jednotlivé vazby pouze studiem vzorců, které spojují subjektivně vnímaný vjem zvuku a objektivní charakteristiky zvuku jsou výška, hlasitost a zabarvení.
Pojem výšky znamená subjektivní posouzení vnímání zvuku ve frekvenčním rozsahu. Zvuk je obvykle charakterizován nikoli frekvencí, ale výškou.
Tón je signál určité výšky, který má diskrétní spektrum (hudební zvuky, samohlásky řeči). Signál, který má široké spojité spektrum, jehož všechny frekvenční složky mají stejný průměrný výkon, se nazývá bílý šum.

Postupné zvyšování frekvence zvukových vibrací od 20 do 20 000 Hz je vnímáno jako postupná změna tónu od nejnižšího (basy) k nejvyššímu.
Míra přesnosti, s jakou člověk určuje výšku tónu sluchem, závisí na ostrosti, muzikálnosti a trénovanosti jeho ucha. Je třeba poznamenat, že výška tónu do určité míry závisí na intenzitě zvuku (při vysokých úrovních se zvuky větší intenzity zdají nižší než slabší.
Lidské ucho je dobré v rozlišování dvou tónů, které jsou si blízko ve výšce. Například ve frekvenčním rozsahu přibližně 2000 Hz může člověk rozlišit dva tóny, které se od sebe frekvenčně liší o 3-6 Hz.
Subjektivní škála vnímání zvuku z hlediska frekvence se blíží logaritmickému zákonu. Proto je zdvojnásobení frekvence kmitání (bez ohledu na počáteční frekvenci) vždy vnímáno jako stejná změna výšky tónu. Interval výšky tónu odpovídající 2násobné změně frekvence se nazývá oktáva. Frekvenční rozsah vnímaný člověkem je 20-20 000 Hz, pokrývá přibližně deset oktáv.
Oktáva je poměrně velký interval změny výšky tónu; člověk rozlišuje mnohem menší intervaly. Takže v deseti oktávách vnímaných uchem lze rozlišit více než tisíc gradací výšky. Hudba používá menší intervaly zvané půltóny, které odpovídají změně frekvence přibližně 1,054krát.
Oktáva se dělí na půloktávy a třetinu oktávy. Pro posledně jmenovaný byl standardizován následující rozsah frekvencí: 1; 1,25; 1,6; 2; 2,5; 3; 3,15; 4; 5; 6,3:8; 10, což jsou hranice jedné třetiny oktávy. Pokud jsou tyto frekvence umístěny ve stejných vzdálenostech podél osy frekvence, získá se logaritmická stupnice. Na základě toho jsou všechny frekvenční charakteristiky zařízení pro přenos zvuku postaveny na logaritmické stupnici.
Přenosová hlasitost závisí nejen na intenzitě zvuku, ale také na spektrálním složení, podmínkách vnímání a délce expozice. Tedy dva znějící tóny středního a nízká frekvence mající stejnou intenzitu (nebo stejný akustický tlak) nejsou člověkem vnímány jako stejně hlasité. Proto byl pro označení zvuků stejné hlasitosti zaveden koncept úrovně hlasitosti v pozadí. Hladina akustického tlaku v decibelech stejné hlasitosti čistého tónu o frekvenci 1000 Hz se bere jako hladina hlasitosti zvuku u fonů, tj. pro frekvenci 1000 Hz jsou úrovně hlasitosti v fonech a decibelech stejné. Při jiných frekvencích se při stejném akustickém tlaku mohou zvuky jevit hlasitější nebo tišší.
Zkušenosti zvukařů při nahrávání a úpravě hudebních děl ukazují, že pro lepší detekci zvukových vad, které se mohou při práci vyskytnout, by měla být při kontrolním poslechu udržována vysoká úroveň hlasitosti, přibližně odpovídající úrovni hlasitosti v sále.
Při delším vystavení intenzivnímu zvuku se citlivost sluchu postupně snižuje a čím více, tím vyšší je hlasitost zvuku. Zjistitelné snížení citlivosti souvisí s odezvou sluchu na přetížení, tzn. s jeho přirozenou adaptací, Po přestávce v poslechu se citlivost sluchu obnoví. K tomu je třeba dodat, že sluchadlo při vnímání vysokoúrovňových signálů vnáší vlastní, tzv. subjektivní, zkreslení (což svědčí o nelinearitě sluchu). Při úrovni signálu 100 dB tedy první a druhá subjektivní harmonická dosahují úrovně 85 a 70 dB.
Značná hladina hlasitosti a doba její expozice způsobují nevratné jevy ve sluchovém orgánu. Bylo poznamenáno, že mladí lidé minulé roky sluchové prahy se prudce zvýšily. Důvodem byla vášeň pro pop music, vyznačující se vysokou úrovní zvuku.
Hladina hlasitosti se měří pomocí elektroakustického zařízení - zvukoměru. Měřený zvuk je nejprve mikrofonem převeden na elektrické vibrace. Po zesílení speciálním napěťovým zesilovačem jsou tyto oscilace měřeny ukazovacím zařízením upraveným v decibelech. Aby naměřené hodnoty přístroje co nejvíce odpovídaly subjektivnímu vnímání hlasitosti, je přístroj vybaven speciálními filtry, které mění jeho citlivost na vnímání zvuku. různé frekvence podle charakteristiky citlivosti sluchu.
Důležitou vlastností zvuku je zabarvení. Schopnost sluchu jej rozlišit umožňuje vnímat signály s širokou paletou odstínů. Zvuk každého z nástrojů a hlasů se díky jejich charakteristickým odstínům stává vícebarevným a dobře rozpoznatelným.
Zabarvení, které je subjektivním odrazem složitosti vnímaného zvuku, nemá kvantitativní hodnocení a je charakterizováno termíny kvalitativního řádu (krásný, měkký, šťavnatý atd.). Když je signál přenášen elektroakustickou cestou, výsledná zkreslení ovlivňují především barvu reprodukovaného zvuku. Stav správný přenos zabarvení hudebních zvuků je nezkresleným přenosem spektra signálu. Spektrum signálu je soubor sinusových složek komplexního zvuku.
Takzvaný čistý tón má nejjednodušší spektrum, obsahuje pouze jednu frekvenci. Zajímavější se ukazuje zvuk hudebního nástroje: jeho spektrum se skládá ze základní frekvence a několika „nečistotných“ frekvencí, nazývaných podtóny (vyšší tóny), podtóny jsou násobky základní frekvence a mají obvykle menší amplitudu.
Barva zvuku závisí na rozložení intenzity přes podtóny. Zvuky různých hudebních nástrojů se liší barvou.
Složitější je spektrum kombinací hudebních zvuků, které se nazývá akord. V takovém spektru existuje několik základních frekvencí spolu s odpovídajícími podtóny.
Rozdíly v zabarvení jsou sdíleny hlavně nízko-středně frekvenčními složkami signálu, proto je velká rozmanitost zabarvení spojena se signály ležícími ve spodní části frekvenčního rozsahu. Signály související s jeho horní částí, jak přibývají, stále více ztrácejí témbrové zabarvení, což je dáno postupným odchodem jejich harmonických složek za hranice slyšitelných frekvencí. To lze vysvětlit skutečností, že až 20 nebo více harmonických se aktivně podílí na tvorbě zabarvení nízkých zvuků, středních 8 - 10, vysokých 2 - 3, protože zbytek je buď slabý, nebo vypadne z oblasti slyšitelné frekvence. Proto jsou vysoké zvuky zpravidla chudší na barvu.
Téměř všechny přirozené zdroje zvuku, včetně zdrojů hudebních zvuků, mají specifickou závislost témbru na úrovni hlasitosti. Této závislosti je přizpůsoben i sluch – je pro něj přirozené určovat intenzitu zdroje podle barvy zvuku. Hlasité zvuky jsou obvykle drsnější.

Hudební zdroje zvuku

Na kvalitu zvuku elektroakustických systémů má velký vliv řada faktorů, které charakterizují primární zdroje zvuků.
Akustické parametry hudebních zdrojů závisí na složení interpretů (orchestr, soubor, skupina, sólista a druh hudby: symfonická, folková, popová atd.).

Vznik a utváření zvuku na každém hudebním nástroji má svá specifika spojená s akustickými vlastnostmi vzniku zvuku u konkrétního hudebního nástroje.
Důležitým prvkem hudebního zvuku je útok. Jedná se o specifický přechodný proces, během kterého se ustavují stabilní zvukové charakteristiky: hlasitost, zabarvení, výška. Žádný hudební zvuk prochází třemi fázemi – začátkem, středem a koncem, přičemž počáteční i závěrečná fáze mají určitou dobu trvání. počáteční fáze volal útok. Trvá jinak: u drnkacích, bicích a některých dechových nástrojů 0-20 ms, u fagotu 20-60 ms. Útok není jen zvýšení hlasitosti zvuku z nuly na nějakou ustálenou hodnotu, může být doprovázen stejnou změnou výšky a zabarvení. Navíc charakteristiky útoku nástroje nejsou v různých částech jeho rozsahu s různými styly hry stejné: housle jsou nejdokonalejším nástrojem z hlediska bohatosti možných výrazových způsobů útoku.
Jednou z charakteristik každého hudebního nástroje je frekvenční rozsah zvuku. Kromě základních frekvencí se každý nástroj vyznačuje dalšími kvalitními součástmi - podtóny (nebo, jak je v elektroakustice zvykem, vyššími harmonickými), které určují jeho specifický témbr.
Je známo, že zvuková energie je nerovnoměrně rozložena v celém spektru zvukových frekvencí vyzařovaných zdrojem.
Většina nástrojů se vyznačuje zesílením základních frekvencí a také jednotlivými podtóny v určitých (jednom nebo více) relativně úzkých frekvenčních pásmech (formantech), které jsou pro každý nástroj jiné. Rezonanční frekvence (v hertzech) formantové oblasti jsou: pro trubku 100-200, lesní roh 200-400, pozoun 300-900, trubku 800-1750, saxofon 350-900, hoboj 800-1500, klaurint, fagot 250-600.
Další charakteristickou vlastností hudebních nástrojů je síla jejich zvuku, která je dána větší či menší amplitudou (rozpětím) jejich znějícího těla nebo vzduchového sloupce (větší amplituda odpovídá silnějšímu zvuku a naopak). Hodnota špičkových akustických výkonů (ve wattech) je: pro velký orchestr 70, basový buben 25, tympány 20, malý bubínek 12, trombón 6, klavír 0,4, trubka a saxofon 0,3, trubka 0,2, kontrabas 0.( 6, pikola 0,08, klarinet, lesní roh a trojúhelník 0,05.
Poměr zvukového výkonu extrahovaného z nástroje při provádění „fortissima“ ke zvukovému výkonu při provádění „pianissima“ se běžně nazývá dynamický rozsah zvuku hudebních nástrojů.
Dynamický rozsah hudebního zdroje zvuku závisí na typu účinkující skupiny a povaze vystoupení.
Zvažte dynamický rozsah jednotlivých zdrojů zvuku. Pod dynamickým rozsahem jednotlivých hudebních nástrojů a souborů (orchestrů a sborů různého složení), ale i hlasů, rozumíme poměr maximálního akustického tlaku vytvořeného daným zdrojem k minimu, vyjádřený v decibelech.
V praxi se při určování dynamického rozsahu zdroje zvuku obvykle pracuje pouze s hladinami akustického tlaku, přičemž se vypočítává nebo měří jejich odpovídající rozdíl. Pokud je například maximální hladina zvuku orchestru 90 a minimální 50 dB, pak dynamický rozsah je 90 - 50 = = 40 dB. V tomto případě jsou 90 a 50 dB hladiny akustického tlaku vzhledem k nulové hladině akustického tlaku.
Dynamický rozsah pro daný zdroj zvuku není konstantní. Záleží na charakteru vykonávané práce a na akustických podmínkách místnosti, ve které se představení odehrává. Reverb rozšiřuje dynamický rozsah, který obvykle dosahuje maximální hodnoty v místnostech s velkou hlasitostí a minimální absorpcí zvuku. Téměř všechny nástroje a lidské hlasy mají dynamický rozsah, který je napříč zvukovými rejstříky nerovnoměrný. Například úroveň hlasitosti nejnižšího zvuku na „forte“ zpěváka se rovná úrovni nejvyššího zvuku na „klavíru“.

Dynamický rozsah hudebního programu je vyjádřen stejným způsobem jako u jednotlivých zdrojů zvuku, ale maximální akustický tlak je zaznamenán pomocí dynamického odstínu ff (fortissimo) a minimální pomocí pp (pianissimo).

Nejvyšší hlasitost, uvedená v notách fff (forte, fortissimo), odpovídá hladině akustického akustického tlaku přibližně 110 dB a nejnižší hlasitost, uvedená v notách prr (piano-pianissimo), přibližně 40 dB.
Je třeba poznamenat, že dynamické odstíny provedení v hudbě jsou relativní a jejich spojení s odpovídajícími hladinami akustického tlaku je do jisté míry podmíněno. Dynamický rozsah konkrétního hudebního programu závisí na povaze skladby. Dynamický rozsah klasických děl Haydna, Mozarta, Vivaldiho tedy jen zřídka přesahuje 30-35 dB. Dynamický rozsah estrádní hudby obvykle nepřesahuje 40 dB, zatímco tanec a jazz - jen asi 20 dB. Většina děl pro orchestr ruských lidových nástrojů má také malý dynamický rozsah (25-30 dB). To platí i pro dechovku. Maximální hladina zvuku dechovky v místnosti však může dosáhnout docela vysoké úrovně (až 110 dB).

maskovací efekt

Subjektivní hodnocení hlasitosti závisí na podmínkách, ve kterých je zvuk posluchačem vnímán. V reálných podmínkách akustický signál v absolutním tichu neexistuje. Vnější hluk zároveň ovlivňuje sluch, ztěžuje vnímání zvuku a do určité míry maskuje hlavní signál. Účinek maskování čistého sinusového tónu cizím šumem se odhaduje pomocí hodnoty. o kolik decibelů se v tichosti zvedne práh slyšitelnosti maskovaného signálu nad práh jeho vnímání.
Pokusy na určení stupně maskování jednoho zvukového signálu jiným ukazují, že tón jakékoli frekvence je maskován nižšími tóny mnohem efektivněji než vyššími. Pokud například dvě ladičky (1200 a 440 Hz) vydávají zvuky se stejnou intenzitou, pak přestaneme slyšet první tón, je maskován druhým (po zhasnutí vibrací druhé ladičky uslyšíme znovu první).
Jsou-li současně dva komplexní zvukové signály skládající se z určitých spekter zvukových frekvencí, dochází k efektu vzájemného maskování. Navíc, pokud hlavní energie obou signálů leží ve stejné oblasti zvukového frekvenčního rozsahu, pak bude maskovací efekt nejsilnější. Při přenosu orchestrálního díla se tedy v důsledku maskování doprovodem může part sólisty zhoršit. čitelné, nezřetelné.
Dosažení čistoty nebo, jak se říká, „průhlednosti“ zvuku při přenosu zvuku orchestrů nebo popových souborů se stává velmi obtížné, pokud nástroj nebo jednotlivé skupiny nástrojů orchestru hrají ve stejných nebo blízkých rejstřících současně.
Při nahrávání orchestru musí režisér vzít v úvahu zvláštnosti přestrojení. Na zkouškách s pomocí dirigenta nastavuje rovnováhu mezi zvukovou silou nástrojů jedné skupiny i mezi skupinami celého orchestru. Zřetelnosti hlavních melodických linek a jednotlivých hudebních částí je v těchto případech dosaženo blízkým umístěním mikrofonů k interpretům, záměrným výběrem nejdůležitějších děl nástrojů v daném místě ze strany zvukaře a dalšími speciální triky zvukové inženýrství.
Proti fenoménu maskování stojí psychofyziologická schopnost sluchových orgánů vyčlenit z obecné hmoty jeden nebo více zvuků, které nesou nejdůležitější informace. Například když hraje orchestr, dirigent si všimne sebemenších nepřesností v provedení partu na jakémkoliv nástroji.
Maskování může výrazně ovlivnit kvalitu přenosu signálu. Jasné vnímání přijímaného zvuku je možné, pokud jeho intenzita výrazně převyšuje úroveň rušivých složek, které jsou ve stejném pásmu jako přijímaný zvuk. Při rovnoměrném rušení by měl být přebytek signálu 10-15 dB. Tato vlastnost sluchového vnímání je praktické využití, například při hodnocení elektroakustických charakteristik nosičů. Pokud je tedy poměr signálu k šumu analogového záznamu 60 dB, pak dynamický rozsah nahraného programu nemůže být větší než 45-48 dB.

Časové charakteristiky sluchového vnímání

Sluchadlo, stejně jako jakýkoli jiný oscilační systém, je inerciální. Když zvuk zmizí, sluchový vjem nezmizí okamžitě, ale postupně, klesá až k nule. Doba, během níž se vjem z hlediska hlasitosti sníží o 8-10 phonů, se nazývá časová konstanta sluchu. Tato konstanta závisí na řadě okolností a také na parametrech vnímaného zvuku. Pokud k posluchači dorazí dva krátké zvukové impulsy se stejným frekvenčním složením a úrovní, ale jeden z nich je zpožděný, pak budou vnímány společně se zpožděním nepřesahujícím 50 ms. Pro velké intervaly zpoždění jsou oba impulsy vnímány odděleně, dochází k ozvěně.
Tato vlastnost sluchu se bere v úvahu při navrhování některých zařízení pro zpracování signálu, například elektronických zpožďovacích linek, reverbů atd.
Je třeba poznamenat, že díky zvláštní vlastnosti sluchu závisí vnímání hlasitosti krátkodobého zvukového impulsu nejen na jeho úrovni, ale také na době trvání dopadu impulsu na ucho. Krátkodobý zvuk, trvající pouze 10-12 ms, je tedy sluchem vnímán tišeji než zvuk stejné úrovně, ale působí na ucho například na 150-400 ms. Proto při poslechu přenosu je hlasitost výsledkem zprůměrování energie zvukové vlny za určitý interval. Lidský sluch má navíc setrvačnost, zejména při vnímání nelineárních zkreslení necítí takovou, pokud je trvání zvukového impulsu kratší než 10-20 ms. Proto jsou v indikátorech úrovně domácích radioelektronických zařízení pro záznam zvuku okamžité hodnoty signálu zprůměrovány za období zvolené v souladu s časovými charakteristikami sluchových orgánů.

Prostorová reprezentace zvuku

Jednou z důležitých schopností člověka je schopnost určit směr zdroje zvuku. Tato schopnost se nazývá binaurální efekt a vysvětluje se tím, že člověk má dvě uši. Experimentální data ukazují, odkud zvuk pochází: jeden pro vysokofrekvenční tóny, druhý pro nízkofrekvenční.

Zvuk se šíří kratší cestou k uchu obrácenému ke zdroji než do druhého ucha. V důsledku toho se tlak zvukových vln ve zvukovodech liší fází a amplitudou. Amplitudové rozdíly jsou významné pouze při vysokých frekvencích, kdy se délka zvukové vlny stává srovnatelnou s velikostí hlavy. Když rozdíl amplitud překročí práh 1 dB, zdroj zvuku se zdá být na straně, kde je amplituda větší. Úhel odchylky zdroje zvuku od středové linie (čáry symetrie) je přibližně úměrný logaritmu poměru amplitud.
Pro určení směru zdroje zvuku s frekvencemi pod 1500-2000 Hz jsou významné fázové rozdíly. Člověku se zdá, že zvuk přichází ze strany, ze které do ucha dopadá vlna, která je ve fázi napřed. Úhel odchylky zvuku od střední čáry je úměrný rozdílu v době příchodu zvukových vln do obou uší. Trénovaný člověk může zaznamenat fázový rozdíl s časovým rozdílem 100 ms.
Schopnost určit směr zvuku ve vertikální rovině je mnohem méně rozvinutá (asi 10x). Tento rys fyziologie je spojen s orientací sluchových orgánů v horizontální rovině.
Specifický rys prostorového vnímání zvuku člověkem se projevuje v tom, že sluchové orgány jsou schopny vnímat celkovou integrální lokalizaci vytvořenou pomocí umělých ovlivňovacích prostředků. Například dva reproduktory jsou instalovány v místnosti podél přední strany ve vzdálenosti 2-3 m od sebe. Ve stejné vzdálenosti od osy spojovacího systému je posluchač umístěn přesně ve středu. V místnosti jsou z reproduktorů vydávány dva zvuky stejné fáze, frekvence a intenzity. V důsledku identity zvuků procházejících do orgánu sluchu je člověk nemůže oddělit, jeho pocity dávají představu o jediném, zdánlivém (virtuálním) zdroji zvuku, který je umístěn přesně ve středu na ose symetrie.
Pokud nyní snížíme hlasitost jednoho reproduktoru, pak se zdánlivý zdroj přesune směrem k hlasitějšímu reproduktoru. Iluzi pohybu zdroje zvuku lze získat nejen změnou úrovně signálu, ale také umělým zpožďováním jednoho zvuku vůči druhému; v tomto případě se zdánlivý zdroj posune směrem k reproduktoru, který vysílá signál s předstihem.
Uveďme příklad pro ilustraci integrální lokalizace. Vzdálenost mezi reproduktory je 2m, vzdálenost od přední linie k posluchači je 2m; aby se zdroj posunul jakoby o 40 cm doleva nebo doprava, je potřeba aplikovat dva signály s rozdílem úrovně intenzity 5 dB nebo s časovým zpožděním 0,3 ms. Při rozdílu hladin 10 dB nebo časové prodlevě 0,6 ms se zdroj „posune“ 70 cm od středu.
Pokud tedy změníte akustický tlak generovaný reproduktory, vznikne iluze pohybu zdroje zvuku. Tento jev se nazývá totální lokalizace. Pro vytvoření celkové lokalizace je použit dvoukanálový stereofonní systém přenosu zvuku.
V primární místnosti jsou instalovány dva mikrofony, z nichž každý pracuje na svém vlastním kanálu. V sekundárním - dva reproduktory. Mikrofony jsou umístěny v určité vzdálenosti od sebe podél linie rovnoběžné s umístěním emitoru zvuku. Při pohybu zvukového zářiče bude na mikrofon působit odlišný akustický tlak a doba příchodu zvukové vlny se bude lišit v důsledku nestejné vzdálenosti mezi zvukovým zářičem a mikrofony. Tento rozdíl vytváří efekt celkové lokalizace ve vedlejší místnosti, v důsledku čehož je zdánlivý zdroj lokalizován v určitém bodě v prostoru umístěném mezi dvěma reproduktory.
Mělo by se říci o systému přenosu binourálního zvuku. U tohoto systému, nazývaného systém "umělé hlavy", jsou v primární místnosti umístěny dva samostatné mikrofony, umístěné ve vzájemné vzdálenosti rovné vzdálenosti mezi ušima osoby. Každý z mikrofonů má samostatný kanál pro přenos zvuku, na jehož výstupu se ve vedlejší místnosti zapínají telefony pro levé a pravé ucho. S identickými kanály přenosu zvuku takový systém přesně reprodukuje binaurální efekt vytvořený v blízkosti uší "umělé hlavy" v primární místnosti. Nevýhodou je přítomnost sluchátek a nutnost jejich dlouhodobého používání.
Sluchový orgán určuje vzdálenost ke zdroji zvuku řadou nepřímých znaků a s některými chybami. V závislosti na tom, zda je vzdálenost ke zdroji signálu malá nebo velká, se pod vlivem různých faktorů mění jeho subjektivní hodnocení. Bylo zjištěno, že pokud jsou stanovené vzdálenosti malé (do 3 m), pak jejich subjektivní hodnocení téměř lineárně souvisí se změnou hlasitosti zdroje zvuku pohybujícího se po hloubce. Dalším faktorem pro komplexní signál je jeho zabarvení, které se stává stále více „těžkým“, jak se zdroj přibližuje k posluchači. To je způsobeno rostoucím nárůstem podtónů nízkého rejstříku ve srovnání s podtóny vysokého rejstříku. výsledným zvýšením úrovně hlasitosti.
Pro průměrné vzdálenosti 3-10 m bude odstranění zdroje od posluchače provázeno úměrným snížením hlasitosti a tato změna bude platit stejně pro základní frekvenci i pro harmonické složky. V důsledku toho dochází k relativnímu zesílení vysokofrekvenční části spektra a témbr se stává jasnějším.
Jak se vzdálenost zvětšuje, ztráta energie ve vzduchu poroste úměrně druhé mocnině frekvence. Zvýšená ztráta vysokých soutiskových podtónů bude mít za následek snížení jasu zabarvení. Subjektivní hodnocení vzdáleností je tedy spojeno se změnou jeho objemu a zabarvení.
V podmínkách uzavřeného prostoru jsou signály prvních odrazů, které jsou oproti přímému opožděny o 20–40 ms, sluchem vnímány jako přicházející z různých směrů. Jejich narůstající zpoždění zároveň vytváří dojem značné vzdálenosti od bodů, ze kterých tyto odrazy vycházejí. Podle doby zpoždění lze tedy posuzovat relativní vzdálenost sekundárních zdrojů nebo, což je stejné, velikost místnosti.

Některé rysy subjektivního vnímání stereo vysílání.

Stereofonní systém přenosu zvuku má ve srovnání s konvenčním monofonním systémem řadu významných vlastností.
Kvalita, která odlišuje stereofonní zvuk, prostorový, tzn. přirozenou akustickou perspektivu lze posoudit pomocí některých dalších indikátorů, které nedávají smysl u techniky přenosu monofonního zvuku. Mezi tyto doplňkové ukazatele patří: úhel slyšení, tzn. úhel, pod kterým posluchač vnímá zvukový stereo obraz; stereo rozlišení, tzn. subjektivně určená lokalizace jednotlivých prvků zvukového obrazu v určitých bodech prostoru v rámci úhlu slyšitelnosti; akustická atmosféra, tzn. efekt, kdy se posluchač cítí přítomen v primární místnosti, kde dochází k přenášené zvukové události.

O roli akustiky místnosti

Brilantnosti zvuku je dosaženo nejen pomocí zařízení pro reprodukci zvuku. I s dostatečně dobrým vybavením může být kvalita zvuku špatná, pokud poslechová místnost nemá určité vlastnosti. Je známo, že v uzavřené místnosti dochází k jevu přezvuku, kterému se říká dozvuk. Ovlivněním sluchových orgánů může dozvuk (v závislosti na délce trvání) zlepšit nebo zhoršit kvalitu zvuku.

Člověk v místnosti vnímá nejen přímé zvukové vlny vytvářené přímo zdrojem zvuku, ale také vlny odražené od stropu a stěn místnosti. Odražené vlny jsou slyšitelné ještě nějakou dobu po ukončení zdroje zvuku.
Někdy se věří, že odražené signály hrají pouze negativní role, rušící vnímání hlavního signálu. Tento názor je však nesprávný. Určitá část energie počátečních odražených echo signálů, která se dostane do uší člověka s krátkým zpožděním, zesílí hlavní signál a obohatí jeho zvuk. Naopak později odražené ozvěny. jejichž doba zpoždění přesahuje určitou kritickou hodnotu, tvoří zvukové pozadí, které ztěžuje vnímání hlavního signálu.
Poslechová místnost by neměla mít dlouhou dobu dozvuku. Obývací pokoje mívají nízký dozvuk kvůli jejich omezené velikosti a přítomnosti povrchů pohlcujících zvuk, čalouněného nábytku, koberců, závěsů atd.
Bariéry různé povahy a vlastností jsou charakterizovány koeficientem zvukové pohltivosti, což je poměr pohlcené energie k celkové energii dopadající zvukové vlny.

Pro zvýšení zvukově pohltivých vlastností koberce (a snížení hluku v obývacím pokoji) je vhodné zavěsit koberec ne těsně ke stěně, ale s mezerou 30-50 mm.

Když jsme se seznámili s fyzikální podstatou zvuku, podívejme se nyní, jakým způsobem je vnímán.

K zachycení zvuku mají lidé i zvířata speciální orgán – ucho. Jedná se o neobvykle tenký přístroj. Neznáme žádný jiný mechanismus, který by reagoval s tak úžasnou přesností na zanedbatelné změny tlaku vzduchu. Ucho převádí kmitavý pohyb zvukové vlny na určitý vjem, který naše vědomí vnímá jako zvuk.

Již dlouhou dobu se člověk zajímá o zařízení a práci tohoto úžasného orgánu. Dodnes však v této oblasti není zdaleka vše objasněno. Struktura lidského ucha je znázorněna na obrázku 9. Orgán sluchu je rozdělen na tři části: vnější, střední a vnitřní ucho (viz obrázek 9).

Rýže. 9. Schéma zařízení lidského ucha

Vnější ucho neboli boltec je u různých zvířat nejvíce různé tvary a velikost. U většiny z nich je boltec pohyblivý. U lidí se tato vlastnost téměř úplně ztrácí. Pravda, existují lidé, kteří jsou schopni hýbat ušima, ale to je vzácná výjimka, která připomíná pospolitost všeho života na Zemi.

Z boltce vychází zvukovod zakončený bubínkem. Slouží jako hranice mezi vnějším a středním uchem. Membrána má oválný tvar a je mírně protažená dovnitř. Jeho plocha je asi 0,65 centimetrů čtverečních.

Aby bubínek mohl volně oscilovat, musí být tlak vzduchu na obou jeho stranách stejný. Potom se při sebemenší změně tlaku vnějšího vzduchu membrána, aniž by narazila na odpor z druhé strany, snadno dostane do oscilačního pohybu.

Asi každý si všiml, že po silném smrkání přestáváme na nějakou dobu slyšet slabé zvuky. Děje se tak proto, že ve středním uchu přes tzv Eustachova trubice vzduch vstupuje z nosohltanu (jako první tuto trubici popsal Bartolomeo Eustachius, italský lékař, který žil ve 14. století). V tomto případě je konec trubice často ucpaný hlenem a vzduch zevnitř pak tlačí na bubínek a ten ztrácí svou dřívější volnost kmitání. Stačí však spolknout sliny, aby se Eustachova trubice otevřela, přebytečný vzduch unikal (v uchu je cítit mírné zapraskání) a tlak na obou stranách membrány se vyrovná. Normální sluch je opět obnoven. Pokud se z nějakého důvodu náhle změní tlak okolního vzduchu, pak slyšíme hluk v uších, který se opět zastaví při polykání slin.

Střední ucho obsahuje řadu speciálních kůstek: kladívko, kovadlinu a třmínek. Tyto kosti dostaly svá jména kvůli jejich vnější podobnosti s odpovídajícími předměty. Jsou velmi malé velikosti a dohromady váží asi 0,05 gramu. Tyto kůstky jsou umístěny tak, že tvoří páku, která současně přenáší vibrace bubínku do vnitřního ucha a převádí tyto vibrace na vibrace s menším měřítkem, ale větším tlakem. Kladívko, kovadlina a třmínek přenášejí veškerou energii chvění bubínku do velmi malého oválného okénka vnitřního ucha; vnitřní ucho tak dostává tlak 50-60krát větší, než je tlak na bubínek.

Struktura vnitřního ucha je velmi složitá. Hlavním účelem tohoto ucha je vnímat pouze ty vibrace, které bubínek vysílá. Žádné další otřesy mozku by ho neměly postihnout. Proto je obklopena velmi silnými kostmi. v vnitřní ucho existují tři půlkruhové kanály (viz obr. 9), které nemají nic společného se sluchem. To jsou orgány rovnováhy. Závratě, které zažíváme, když se rychle otočíme, je způsobena pohybem tekutiny, která tyto kanály vyplňuje. Orgán sluchového vnímání je uzavřen ve speciální skořápce. Podívejte se na pravou stranu obrázku. Co ti připomíná? Všichni hned odpoví, že vypadá jako šnek. Říká se jí šnek. Šnek má přibližně 2 3/4 otáčky. Po celé délce je rozdělen přepážkou a naplněn speciální želatinovou tekutinou. Uvnitř kochley je membrána - hlavní membrána. Na něm jsou větve sluchového nervu - 23,5 tisíce nejmenších vodičů sluchového dráždění, které pak jdou po nervovém kmeni do mozkové kůry.

Procesy, které probíhají ve vnitřním uchu, jsou velmi složité a některé z nich stále nejsou přesně pochopeny.

2. Aritmetika zvuků

Zvukové vlny vstupující do zvukovodu rozvibrují bubínek. Prostřednictvím řetězce kůstek středního ucha se kmitavý pohyb membrány přenáší na tekutinu hlemýždě. Vlnitý pohyb této tekutiny je zase přenášen na spodní membránu. Pohyb posledně jmenovaného způsobuje podráždění zakončení sluchového nervu. Toto je hlavní cesta zvuku od jeho zdroje do našeho vědomí.

Tato cesta však není jediná. Zvukové vibrace mohou být také přenášeny přímo do vnitřního ucha, obcházet vnější a střední. Jakým způsobem? Kosti samotné lebky! Jsou dobrými vodiči zvuku. Pokud je ladička přivedena ke koruně hlavy nebo k mastoidnímu výběžku ležícímu za uchem, nebo k zubům, je zvuk jasně slyšitelný, i když vzduchem nejsou slyšet žádné slyšitelné vibrace. K tomu dochází proto, že kosti lebky, které přijaly vibrace z ladičky, je přenášejí přímo do vnitřního ucha, ve kterém dochází ke stejným procesům podráždění sluchových nervů, stejně jako z vibrací přenášených tympanickou membránou. Proto občas „poslouchají“ práci jednotlivých částí stroje a berou jeden konec tyče do zubů (viz str. 14).

Je také zajímavé poznamenat, že někdy lidé, kteří mají chirurgicky odstraněný ušní bubínek a kůstky středního ucha, mohou slyšet - i když s výrazným oslabením. A v tomto případě se zřejmě vibrace zvukové vlny přenášejí přímo do vnitřního ucha.

Pokud jsou vibrace tympanické membrány pomalé - jejich počet je menší než šestnáct za jednu sekundu - pak hlavní membrána nebude přijímat vibrace. Proto neslyšíme zvuk, když tělo vibruje na frekvenci nižší než šestnáct.

Oscilace s frekvencí vyšší než dvacet tisíc, jak jsme si již řekli, také naše sluchadlo nevnímá jako zvuk.

Ale ne všichni lidé, dokonce i s normálním sluchem, jsou stejně citliví na zvuky různých frekvencí. Děti tedy většinou bez napětí vnímají zvuky s frekvencí až 22 tisíc. U většiny dospělých se již citlivost ucha na vysoké zvuky snížila na 16–18 tisíc vibrací za sekundu. Citlivost ucha seniorů je omezena na zvuky s frekvencí 10-12 tis. Často neslyší zpěv komárů, cvrlikání kobylky, cvrčka a dokonce ani cvrlikání vrabce.

Mnoho zvířat je obzvláště náchylných na vysoké zvuky. Pes například zachytí vibrace s frekvencí až 38 000, tedy zvuky, které člověk neslyší.

A jak naše ucho ví, jak vyhodnotit hlasitost zvuků stejné výšky? Ukazuje se, že naše schopnosti se v tomto ohledu téměř vyrovnají matematickému vývoji dítěte nebo primitivního člověka. Stejně jako dítě umí počítat jen do dvou, a pokud je předmětů více, řekne, že je jich hodně, tak jsme schopni vyhodnotit změnu hlasitosti zvuku jen 2–3krát a pak jsou omezeny na neurčito: „mnohem hlasitější“ nebo „výrazně tišší“ .

Pokud má ale naše vědomí ještě nějaký úsudek o změně hlasitosti, pak je pro něj sčítání a odečítání jedné hlasitosti od druhé zcela neřešitelný úkol. Neměli bychom si však myslet, že člověk vůbec nedokáže rozlišit zvuky, které mají podobnou hlasitost. Hudebníci například používají celou stupnici hlasitosti. Na této stupnici je každý následující hlasitost dvojnásobkem předchozího a celá stupnice má sedm úrovní hlasitosti.

I když naše sluchadlo zaznamená extrémně malé změny tlaku vzduchu, stále nejsme schopni slyšet velmi slabé zvuky. Ale není třeba litovat. Představte si, co by se stalo, kdyby naše ucho bylo citlivější, než je. Vzduch se totiž skládá z jednotlivých molekul, neustále se pohybujících všemi směry. Díky tomuto pohybu v některých místech může dojít na okamžik ke zvýšení nebo snížení tlaku. Velikostí jsou tyto změny tlaku jen velmi blízké změnám tlaku, ke kterým dochází v místech kondenzace a redukce nejslabší zvukové vlny. A kdyby ucho vnímalo takové sebemenší změny tlaku, pak by tyto náhodné výkyvy ve vzduchu vytvořily pocit neustálého hluku a ticho bychom neznali! Příroda se jakoby zastavila v čase na určitém prahu naší citlivosti naslouchátko nechat mu příležitost odpočinout si.

V běžném životě nás nikdy neobklopuje dokonalé ticho a ucho v podstatě nemá úplný odpočinek. Často si ale pro sebe vytváříme umělé ticho – přijímané zvukové vjemy na chvíli odsouváme ze svého vědomí. Zdá se, že nám chybí některé zvuky „za ušima“. I když je však „neslyšíme“, ucho tyto zvuky stále zaznamenává. Stejně tak, když se ke zvukům, které „procházíme kolem uší“, přidá zvuk, který nás nějak zajímá, okamžitě ho zachytíme, i když je tišší než ostatní zvuky. Matka může často spát s velkým hlukem, ale při prvním pláči dítěte se okamžitě probudí. Cestující může během vlaku klidně spát, ale probudí se, když zastaví.

3. Kolik zvuků člověk slyší?

Ne všichni lidé s normálním sluchem slyší stejně. Některé jsou schopny rozlišit zvuky blízké ve výšce a hlasitosti a zachytit jednotlivé tóny v hudbě nebo hluku. Ostatní to udělat nemohou. Pro člověka s jemným sluchem existuje více zvuků než pro člověka s nevyvinutým sluchem.

Jak moc by se ale obecně měla lišit frekvence dvou zvuků, aby byly slyšeny jako dva různé tóny? Je možné např. od sebe odlišit tóny, pokud je rozdíl frekvencí roven jednomu kmitu za vteřinu? Ukazuje se, že u některých tónů to možné je, u jiných ne. Takže tón s frekvencí 435 lze výškově odlišit od tónů s frekvencemi 434 a 436. Pokud ale vezmeme vyšší tóny, tak rozdíl je již ve větším frekvenčním rozdílu. Tóny s vibračním číslem 1000 a 1001 jsou sluchem vnímány jako stejné a zachycují rozdíl ve zvuku pouze mezi frekvencemi 1000 a 1003. U vyšších tónů je tento rozdíl ve frekvencích ještě větší. Například pro frekvence kolem 3000 se rovná 9 kmitům.

Stejně tak naše schopnost rozlišovat zvuky, které jsou si hlasitostí blízké, není stejná. Při frekvenci 32 jsou slyšet pouze 3 zvuky různé hlasitosti; při frekvenci 125 je již 94 zvuků různé hlasitosti, při 1000 vibracích - 374, při 8000 - opět méně a nakonec při frekvenci 16 000 slyšíme pouze 16 zvuků. Celkově zvuků, odlišných výškou a hlasitostí, dokáže naše ucho zachytit více než půl milionu! Je to jen půl milionu jednoduché zvuky. Přidejte k tomu nespočet kombinací dvou a více tónů – konsonanci a získáte dojem o rozmanitosti zvukového světa, ve kterém žijeme a ve kterém se naše ucho tak volně orientuje. Proto je ucho považováno spolu s okem za nejcitlivější smyslový orgán.

4. Slyší neslyšící?

Ucho, jako každý jiný orgán, podléhá různé nemoci. V závislosti na typu onemocnění může dojít k poškození nebo úplné ztrátě sluchu. Někdy lidé slyší zvuky pouze v určité výšce. Existují nemoci, při kterých ušní bubínky ztrácejí pružnost a stávají se méně pohyblivými; pak osoba přestane slyšet nízké zvuky. Naopak v počátečním období onemocnění vnitřního ucha se nejčastěji ztrácí schopnost vnímat vysoké tóny. Nebo se může stát, že člověk slyší zvuky jedné výšky a neslyší zvuky jiné výšky. K tomu dochází při onemocnění sluchového nervu.

Osoba je považována za mírně hluchou, pokud vyžaduje tisícinásobné zvýšení tlaku zvukové vlny ve srovnání s tlakem, který vyžaduje normální ucho. Když je vyžadován tlak deset tisíckrát větší, pak člověk patří do kategorie „nedoslýchavých“, téměř neslyší rozhovor. Pokud je však pro vnímání zvuku nutné stotisíckrát zvýšit tlak, pak takové ucho již potřebuje speciální zařízení pro zesílení zvuku.

Člověk je úplně hluchý, když jeho ucho vyžaduje více než milionkrát větší tlak. Normální ucho s takovým tlakem zvukové vlny už necítí zvuk, ale bolest.

Oslabený, a ještě více zcela ztracený sluch je vážnou nemocí a vědci dlouhodobě pracují na zmírnění utrpení lidí se sluchovým postižením.

V případech, kdy není možné obnovit sluch léčbou, se toho snaží dosáhnout zesílením zvukové vlny. K tomuto účelu se používají výztužné protézy. Dříve byly omezeny na použití speciálních rohů, trychtýřů, rohů a mluvících trubic. Nyní se často používají elektrické zesilovače. Často jsou tato zařízení tak malá, že se vejdou do samotného ucha, před ušní bubínek.

V poslední době se objevují pokusy „naučit“ úplně neslyšící slyšet. Mnozí z vás pravděpodobně zažili pocit bolesti v uších při poslechu velmi hlasitých zvuků. Takové zvuky mohou být hmatatelné na povrchu kůže, například prsty vystavené vlně. Ostatně naše ucho lze považovat za jakýsi hmatový orgán, velmi jemně stavěný. Otázkou je, zda je možné, aby neslyšící svěřili práci ucha hmatovému orgánu? Nedávno byly provedeny podobné studie. Běžné zvuky byly přijímány mikrofonem, zesilovány a přenášeny ve formě vibrací na membrány speciálních telefonů. Neslyšící dotykem prstů na tyto membrány vnímají dotykem frekvenci a sílu vibrací, tedy jinými slovy to, co určuje výšku a hlasitost zvuku.

Po patřičném výcviku začínají neslyšící rozumět nejen jednotlivým zvukům, ale i řeči!

Vnější ucho zahrnuje boltec, zvukovod a bubínek, který pokrývá vnitřní konec zvukovodu. Zvukovod má nepravidelný zakřivený tvar. U dospělého je asi 2,5 cm dlouhý a asi 8 mm v průměru. Povrch zvukovodu je pokryt chloupky a obsahuje žlázy vylučující ušní maz, který je nezbytný pro udržení vlhkosti pokožky. Sluchový meatus také zajišťuje stálou teplotu a vlhkost bubínku.

• Střední ucho

Střední ucho je vzduchem vyplněná dutina za ušním bubínkem. Tato dutina se připojuje k nosohltanu přes Eustachovu trubici, úzký chrupavčitý kanál, který je obvykle uzavřen. Polknutím se otevře Eustachova trubice, která umožňuje vstup vzduchu do dutiny a vyrovnává tlak na obou stranách bubínku pro optimální pohyblivost. Střední ucho obsahuje tři miniaturní sluchové kůstky: kladívko, kovadlinu a třmínek. Jeden konec kladívka je spojen s tympanickou membránou, jeho druhý konec je spojen s kovadlinkou, která je zase spojena se třmenem, a třmen s kochleou vnitřního ucha. Bubínek pod vlivem zvuků zachycených uchem neustále kmitá a sluchové kůstky přenášejí své vibrace do vnitřního ucha.

• vnitřní ucho

Vnitřní ucho obsahuje několik struktur, ale pouze hlemýžď, který dostal svůj název podle svého spirálovitého tvaru, je relevantní pro sluch. Cochlea je rozdělena do tří kanálů naplněných lymfatickými tekutinami. Kapalina ve středním kanálu se liší složením od kapaliny v ostatních dvou kanálech. Orgán přímo zodpovědný za sluch (Cortiho orgán) se nachází ve středním kanálu. Cortiho orgán obsahuje asi 30 000 vláskových buněk, které zachycují výkyvy tekutiny v kanálku způsobené pohybem třmínku a generují elektrické impulsy, které se přenášejí sluchovým nervem do sluchové kůry mozku. Každá vlásková buňka reaguje na specifickou zvukovou frekvenci, přičemž vysoké frekvence zachycují buňky v dolní hlemýždi a buňky naladěné na nízké frekvence jsou umístěny v horní kochlei. Pokud vláskové buňky z nějakého důvodu odumírají, člověk přestává vnímat zvuky odpovídajících frekvencí.

• sluchové dráhy

Sluchové dráhy jsou sbírkou nervových vláken, která vedou nervové impulsy z hlemýždě do sluchových center mozkové kůry, což má za následek sluchový vjem. Sluchová centra se nacházejí ve spánkových lalocích mozku. Čas potřebný k tomu, aby se sluchový signál dostal z vnějšího ucha do sluchových center mozku, je asi 10 milisekund.

Jak funguje lidské ucho (kresba s laskavým svolením Siemens)

Vnímání zvuku

Ucho postupně převádí zvuky na mechanické vibrace bubínku a sluchových kůstek, poté na vibrace tekutiny v hlemýždi a nakonec na elektrické impulsy, které jsou přenášeny po drahách centrálního sluchového systému do spánkových laloků mozku. pro rozpoznání a zpracování.
Mozek a mezilehlé uzly sluchových drah extrahují nejen informace o výšce a hlasitosti zvuku, ale také další charakteristiky zvuku, například časový interval mezi okamžiky, kdy zvuk zachytí pravá a levá strana. uši - to je základ pro schopnost člověka určit směr, kterým zvuk přichází. Mozek přitom vyhodnocuje jak informace přijímané z každého ucha zvlášť, tak všechny přijímané informace spojuje do jediného vjemu.

Náš mozek ukládá vzorce pro zvuky kolem nás – známé hlasy, hudbu, nebezpečné zvuky a tak dále. To pomáhá mozku v procesu zpracování informací o zvuku rychle rozlišit známé zvuky od neznámých. Při ztrátě sluchu začíná mozek přijímat zkreslené informace (zvuky se ztišují), což vede k chybám při interpretaci zvuků. Na druhé straně poškození mozku v důsledku stárnutí, úrazů hlavy nebo neurologických onemocnění a poruch může být doprovázeno symptomy podobnými ztrátě sluchu, jako je nepozornost, odtržení od okolí a nepřiměřená reakce. Pro správné slyšení a porozumění zvukům je nezbytná koordinovaná práce sluchového analyzátoru a mozku. Bez nadsázky tedy můžeme říci, že člověk neslyší ušima, ale mozkem!

Pokud uslyšíte nějaké zvuky, které ostatní lidé neslyší, vůbec to neznamená, že máte sluchové halucinace a je čas navštívit psychiatra. Možná patříte do kategorie tzv. hamerů. Termín pochází z anglického slova hum, což znamená bzučet, bzučet, bzučet.

Podivné stížnosti

Poprvé byla tomuto fenoménu věnována pozornost v 50. letech minulého století: lidé žijící v různých částech planety si stěžovali, že neustále slyší určitý jednotný bzučivý zvuk. Nejčastěji o tom hovořili obyvatelé venkovských oblastí. Tvrdili, že nesrozumitelný zvuk v noci zesílí (zřejmě proto, že se v této době celkové zvukové pozadí zmenšuje). Ti, kteří ho slyšeli, často pozorovali a vedlejší efekty – bolest hlavy, nevolnost, závratě, krvácení z nosu a nespavost.

V roce 1970 si na záhadný hluk okamžitě stěžovalo 800 Britů. K podobným epizodám došlo také v Novém Mexiku a Sydney.

V roce 2003 specialista na akustiku Jeff Leventhal zjistil, že pouze 2 % všech obyvatel Země slyší podivné zvuky. Většinou se jedná o lidi ve věku 55 až 70 let. V jednom případě hamer dokonce spáchal sebevraždu, protože neunesl neustálé hučení.

„Je to druh mučení, někdy se vám chce prostě křičet,“ popsala své pocity Katie Jacques z Leedsu (UK). - Je těžké usnout, protože neustále slyším tento pulzující zvuk. Začnete se zmítat a ještě více o tom přemýšlet.

Odkud je hluk?

Vědci se pokoušeli najít zdroj hluku už dlouho. Počátkem 90. let došli vědci z Los Alamos National Laboratory na University of New Mexico k závěru, že kladiva slyší zvuky, které doprovázejí provoz a výrobní procesy v továrnách. Ale tato verze je diskutabilní: koneckonců, jak bylo uvedeno výše, většina Hamerů žije na venkově.

Podle jiné verze ve skutečnosti žádný hukot není: je to iluze generovaná nemocným mozkem. A konečně nejzajímavější hypotéza je, že někteří lidé mají zvýšenou citlivost na nízkofrekvenční elektromagnetické záření nebo seismickou aktivitu. To znamená, že slyší „hukot Země“, kterému většina lidí nevěnuje pozornost.

Sluchové paradoxy

Faktem je, že průměrný člověk je schopen vnímat zvuky v rozsahu od 16 hertzů do 20 kilohertzů, pokud jsou zvukové vibrace přenášeny vzduchem. Když se zvuk přenáší přes kosti lebky, rozsah se zvýší na 220 kilohertzů.

Například vibrace lidského hlasu se mohou pohybovat mezi 300-4000 Hz. Zvuky nad 20 000 hertzů už slyšíme hůř. A výkyvy pod 60 hertzů vnímáme jako vibrace. Vysoké frekvence se nazývají ultrazvuk, nízké frekvence se nazývají infrazvuk.

Ne všichni lidé reagují na různé zvukové frekvence stejně. Závisí to na mnoha individuálních faktorech: věku, pohlaví, dědičnosti, přítomnosti sluchových patologií a tak dále. Je tedy známo, že existují lidé, kteří jsou schopni vnímat vysokofrekvenční zvuky - až 22 kHz a vyšší. Současně mohou zvířata někdy slyšet akustické vibrace v rozsahu nepřístupném pro člověka: netopýři používají ultrazvuk k echolokaci během letu a velryby a sloni spolu údajně komunikují pomocí infrazvukových vibrací.

Začátkem roku 2011 izraelští vědci zjistili, že lidský mozek obsahuje speciální skupiny neurony, které umožňují odhadovat výšku až do 0,1 tónu. Většina živočišných druhů, s výjimkou netopýrů, takové „přístroje“ nemá. S věkem, vlivem změn na vnitřním uchu, lidé začínají hůře vnímat vysoké frekvence a rozvíjí se senzorineurální nedoslýchavost.

Ale zdá se, že s naším mozkem není všechno tak jednoduché, protože v průběhu let někdo přestane slyšet i obyčejné zvuky a někdo naopak začne slyšet to, co je pro ostatní nepřístupné.

Jak můžete Hamerům pomoci, protože na svůj „dar“ tolik trpí? Řada odborníků se domnívá, že by je mohla vyléčit takzvaná kognitivně-behaviorální terapie. Ale může to fungovat pouze tehdy, pokud se problém týká výhradně mentální stav osoba.

Jeff Leventhal poznamenává, že dnes je fenomén hamerů jednou ze záhad, jejíž řešení se dosud nenašlo.