Raspon zvuka ljudskog uha. Zvučni frekvencijski raspon zvuka i terminologija uvjetne podjele
Tema zvuka vrijedi govoriti o ljudskom sluhu malo detaljnije. Koliko je naša percepcija subjektivna? Možete li testirati svoj sluh? Danas ćete naučiti kako najlakše saznati je li vaš sluh u potpunosti u skladu s vrijednostima u tablici.
Poznato je da prosječna osoba može percipirati akustične valove u rasponu od 16 do 20 000 Hz (16 000 Hz ovisno o izvoru). Ovaj raspon se naziva čujni raspon.
| 20 Hz | Brujanje koje se može samo osjetiti, ali ne i čuti. Reprodukuju ga uglavnom vrhunski audio sustavi, pa je u slučaju tišine kriva ona |
| 30 Hz | Ako ga ne čujete, najvjerojatnije je ponovno problem s reprodukcijom. |
| 40 Hz | Čut će se u proračunskim i mainstream zvučnicima. Ali vrlo tiho |
| 50 Hz | pjevušiti električna struja. Mora se čuti |
| 60 Hz | Čujno (kao i sve do 100 Hz, prilično opipljivo zbog refleksije iz zvukovoda) čak i kroz najjeftinije slušalice i zvučnike |
| 100 Hz | Kraj basa. Početak raspona izravnog sluha |
| 200 Hz | Srednje frekvencije |
| 500 Hz | |
| 1 kHz | |
| 2 kHz | |
| 5 kHz | Početak visokofrekventnog područja |
| 10 kHz | Ako se ova frekvencija ne čuje, vjerojatno je ozbiljnih problema sa sluhom. Potrebna liječnička konzultacija |
| 12 kHz | Nemogućnost čuti ovu frekvenciju može ukazivati na početnu fazu gubitka sluha. |
| 15 kHz | Zvuk koji neki ljudi stariji od 60 godina ne mogu čuti |
| 16 kHz | Za razliku od prethodnog, gotovo svi ljudi stariji od 60 godina ne čuju ovu frekvenciju. |
| 17 kHz | Učestalost je problem za mnoge već u srednjim godinama |
| 18 kHz | Problemi s čujnošću ove frekvencije – poč promjene vezane uz dob saslušanje. Sada ste odrasli. :) |
| 19 kHz | Granična frekvencija prosječnog sluha |
| 20 kHz | Samo djeca čuju ovu frekvenciju. To je istina |
»
Ovaj test je dovoljan za grubu procjenu, ali ako ne čujete zvukove iznad 15 kHz, trebate se posavjetovati s liječnikom.
Imajte na umu da je problem slušanja niskih frekvencija najvjerojatnije povezan s.
Najčešće, natpis na kutiji u stilu "Reproducibilni raspon: 1–25 000 Hz" nije čak ni marketing, već čista laž od strane proizvođača.
Nažalost, tvrtke nisu dužne certificirati ne sve audio sustave, pa je gotovo nemoguće dokazati da je to laž. Zvučnici ili slušalice, možda, reproduciraju granične frekvencije ... Pitanje je kako i kojom glasnoćom.
Problemi sa spektrom iznad 15 kHz prilično su uobičajen fenomen s kojim će se korisnici vjerojatno susresti. Ali 20 kHz (onih za koje se audiofili toliko bore) obično čuju samo djeca mlađa od 8-10 godina.
Dovoljno je preslušati sve datoteke u nizu. Za detaljnije proučavanje možete reproducirati uzorke, počevši od minimalne glasnoće, postupno ga povećavajući. To će vam omogućiti da dobijete točniji rezultat ako je sluh već malo oštećen (podsjetimo se da je za percepciju nekih frekvencija potrebno prijeći određenu vrijednost praga, koja, takoreći, otvara i pomaže slušnom aparatu da čuje to).
Čujete li cijeli frekvencijski raspon koji je sposoban?
Psihoakustika - područje znanosti koje graniči između fizike i psihologije, proučava podatke o slušnom osjetu osobe kada fizički podražaj - zvuk - djeluje na uho. Prikupljena je velika količina podataka o ljudskim reakcijama na slušne podražaje. Bez ovih podataka teško je steći ispravno razumijevanje rada signalnih sustava audio frekvencije. Razmotrite najviše važne karakteristike ljudska percepcija zvuka.
Osoba osjeća promjene u zvučnom tlaku koje se javljaju na frekvenciji od 20-20 000 Hz. Zvukovi ispod 40 Hz relativno su rijetki u glazbi i ne postoje u govornom jeziku. Na vrlo visokim frekvencijama nestaje glazbena percepcija i nastaje određeni neodređeni zvučni osjećaj, ovisno o individualnosti slušatelja, njegovoj dobi. S godinama se kod ljudi smanjuje osjetljivost sluha, osobito u gornjim frekvencijama zvučnog raspona.
Ali bilo bi pogrešno na temelju toga zaključiti da je prijenos širokog frekvencijskog pojasa instalacijom za reprodukciju zvuka nevažan za starije ljude. Eksperimenti su pokazali da ljudi, čak i jedva percipirajući signale iznad 12 kHz, vrlo lako prepoznaju nedostatak visokih frekvencija u glazbenom prijenosu.
Frekvencijske karakteristike slušnih osjeta
Područje zvukova koje osoba čuje u rasponu od 20-20000 Hz ograničeno je intenzitetom pragovima: odozdo - čujnost i odozgo - bol.
Prag sluha se procjenjuje minimalnim tlakom, točnije minimalnim povećanjem tlaka u odnosu na granicu; osjetljiv je na frekvencije od 1000-5000 Hz - ovdje je prag sluha najniži (zvučni tlak je oko 2 -10 Pa). U smjeru nižih i viših zvučnih frekvencija, osjetljivost sluha naglo opada.
Prag boli određuje Gornja granica percepcija zvučne energije i odgovara približno intenzitetu zvuka od 10 W/m ili 130 dB (za referentni signal frekvencije 1000 Hz).
S porastom zvučnog tlaka povećava se i intenzitet zvuka, a slušni osjet se skokovito povećava, što se naziva pragom razlikovanja intenziteta. Broj ovih skokova na srednjim frekvencijama je oko 250, na niskim i visokim frekvencijama se smanjuje iu prosjeku preko frekvencijskog područja iznosi oko 150.
Budući da je raspon promjena intenziteta 130 dB, tada je elementarni skok osjeta u prosjeku u rasponu amplituda 0,8 dB, što odgovara promjeni intenziteta zvuka za 1,2 puta. Na niskim razinama sluha ti skokovi dosežu 2-3 dB, na visokim razinama smanjuju se na 0,5 dB (1,1 puta). Povećanje snage pojačala za manje od 1,44 puta ljudsko uho praktički ne bilježi. Uz niži zvučni tlak koji razvija zvučnik, čak ni dvostruko povećanje snage izlaznog stupnja možda neće dati opipljiv rezultat.
Subjektivne karakteristike zvuka
Kvaliteta prijenosa zvuka procjenjuje se na temelju slušne percepcije. Stoga je moguće ispravno odrediti tehničke zahtjeve za put prijenosa zvuka ili njegove pojedine veze samo proučavanjem obrazaca koji povezuju subjektivno percipirani osjećaj zvuka i objektivne karakteristike zvuka su visina, glasnoća i boja.
Koncept visine tona podrazumijeva subjektivnu procjenu percepcije zvuka u frekvencijskom području. Zvuk se obično ne karakterizira frekvencijom, već visinom.
Ton je signal određene visine, diskretnog spektra (glazbeni zvukovi, samoglasnici govora). Signal koji ima širok kontinuirani spektar, čije sve frekvencijske komponente imaju istu prosječnu snagu, naziva se bijeli šum.
Postupno povećanje frekvencije zvučnih titraja od 20 do 20 000 Hz percipira se kao postupna promjena tona od najnižeg (bas) prema najvišem.
Stupanj točnosti s kojim osoba na sluh određuje visinu tona ovisi o oštrini, muzikalnosti i utreniranosti njegova uha. Treba napomenuti da visina u određenoj mjeri ovisi o intenzitetu zvuka (na visokim razinama zvukovi većeg intenziteta djeluju niže od onih slabijih..
Ljudsko uho dobro razlikuje dva tona bliska po visini. Na primjer, u frekvencijskom području od približno 2000 Hz, osoba može razlikovati dva tona koji se međusobno razlikuju po frekvenciji za 3-6 Hz.
Subjektivna ljestvica percepcije zvuka po frekvenciji bliska je logaritamskom zakonu. Stoga se udvostručenje frekvencije osciliranja (bez obzira na početnu frekvenciju) uvijek percipira kao ista promjena visine tona. Interval visine tona koji odgovara promjeni frekvencije od 2 puta naziva se oktava. Frekvencijski raspon koji osoba percipira je 20-20 000 Hz, pokriva otprilike deset oktava.
Oktava je prilično velik interval promjene visine tona; osoba razlikuje mnogo manje intervale. Dakle, u deset oktava koje percipira uho, može se razlikovati više od tisuću stupnjevanja visine tona. Glazba koristi manje intervale zvane polutonovi, koji odgovaraju promjeni frekvencije od približno 1,054 puta.
Oktava se dijeli na pola oktave i tercu oktave. Za potonje je standardiziran sljedeći raspon frekvencija: 1; 1,25; 1,6; 2; 2,5; 3; 3.15; 4; 5; 6,3:8; 10, koje su granice jedne trećine oktava. Ako se te frekvencije postave na jednakim udaljenostima duž frekvencijske osi, tada će se dobiti logaritamsko mjerilo. Na temelju toga sve frekvencijske karakteristike uređaja za prijenos zvuka izgrađene su na logaritamskoj ljestvici.
Glasnoća prijenosa ne ovisi samo o intenzitetu zvuka, već io spektralnom sastavu, uvjetima percepcije i trajanju ekspozicije. Dakle, dva zvučna tona srednjeg i niska frekvencija koji imaju isti intenzitet (ili isti zvučni tlak) osoba ne percipira kao jednako glasne. Stoga je uveden koncept razine glasnoće u pozadini za označavanje zvukova iste glasnoće. Za razinu glasnoće zvuka u fonama uzima se razina zvučnog tlaka u decibelima iste glasnoće čistog tona frekvencije 1000 Hz, odnosno za frekvenciju od 1000 Hz razine glasnoće u fonima i decibelima su iste. Na drugim frekvencijama, za isti zvučni tlak, zvukovi mogu izgledati glasniji ili tiši.
Iskustvo inženjera zvuka u snimanju i montaži glazbenih djela pokazuje da radi boljeg otkrivanja nedostataka zvuka koji se mogu pojaviti tijekom rada, tijekom kontrolnog slušanja treba održavati visoku razinu glasnoće, približno odgovarajuću razini glasnoće u dvorani.
S produljenom izloženošću intenzivnom zvuku, osjetljivost sluha postupno opada, i to više, to je jačina zvuka veća. Uočljivo smanjenje osjetljivosti povezano je s odgovorom sluha na preopterećenje, tj. svojom prirodnom prilagodbom, Nakon prekida u slušanju, osjetljivost sluha se vraća. Ovome treba dodati da slušni aparat prilikom percipiranja signala visoke razine unosi vlastita, tzv. subjektivna, izobličenja (što ukazuje na nelinearnost sluha). Tako pri razini signala od 100 dB prvi i drugi subjektivni harmonik dostižu razine od 85 i 70 dB.
Značajna razina glasnoće i trajanje njegove izloženosti uzrokuju nepovratne pojave u slušnom organu. Zabilježeno je da mladi ljudi posljednjih godina pragovi sluha naglo porasli. Razlog za to bila je strast prema pop glazbi koju karakterizira visoka razina zvuka.
Mjerenje glasnoće vrši se elektroakustičnim uređajem - mjeračem razine zvuka. Izmjereni zvuk mikrofon najprije pretvara u električne vibracije. Nakon pojačanja pomoću posebnog pojačala napona, te se oscilacije mjere pokazivačem podešenim u decibelima. Kako bi očitanja uređaja što više odgovarala subjektivnoj percepciji glasnoće, uređaj je opremljen posebnim filtrima koji mijenjaju njegovu osjetljivost na percepciju zvuka. različite frekvencije prema svojstvu slušne osjetljivosti.
Važna karakteristika zvuka je boja. Sposobnost sluha da ga razlikuje omogućuje vam da percipirate signale s različitim nijansama. Zvuk svakog od instrumenata i glasova, zbog svojih karakterističnih nijansi, postaje višebojan i dobro prepoznatljiv.
Tinbra, kao subjektivni odraz složenosti percipiranog zvuka, nema kvantitativnu procjenu i karakterizirana je pojmovima kvalitativnog reda (lijepo, meko, sočno itd.). Kada se signal prenosi kroz elektroakustički put, nastala izobličenja prvenstveno utječu na boju reproduciranog zvuka. Stanje ispravan prijenos boja glazbenih zvukova je neiskrivljeni prijenos spektra signala. Spektar signala je skup sinusoidnih komponenti složenog zvuka.
Takozvani čisti ton ima najjednostavniji spektar, sadrži samo jednu frekvenciju. Zvuk glazbenog instrumenta pokazuje se zanimljivijim: njegov se spektar sastoji od osnovne frekvencije i nekoliko "nečistoća" frekvencija, koje se nazivaju prizvuci (viši tonovi). Prizvuci su višekratnici osnovne frekvencije i obično su manje amplitude.
Boja zvuka ovisi o raspodjeli intenziteta preko prizvuka. Zvukovi različitih glazbenih instrumenata razlikuju se po boji.
Složeniji je spektar kombinacije glazbenih zvukova, koji se naziva akord. U takvom spektru postoji nekoliko osnovnih frekvencija zajedno s odgovarajućim prizvucima.
Razlike u boji uglavnom dijele nisko-srednje frekvencijske komponente signala, stoga je velika raznolikost boja povezana sa signalima koji leže u donjem dijelu frekvencijskog raspona. Signali koji se odnose na njegov gornji dio, kako se povećavaju, sve više gube svoju boju boje, što je posljedica postupnog odlaska njihovih harmonijskih komponenti izvan granica čujnih frekvencija. To se može objasniti činjenicom da do 20 ili više harmonika aktivno sudjeluje u formiranju boje niskih zvukova, srednjih 8 - 10, visokih 2 - 3, budući da su ostali ili slabi ili ispadaju iz područja zvučne frekvencije. Stoga su visoki zvukovi, u pravilu, siromašniji timbrom.
Gotovo svi prirodni izvori zvuka, uključujući i izvore glazbenih zvukova, imaju specifičnu ovisnost boje o glasnoći. Sluh je također prilagođen ovoj ovisnosti - njemu je prirodno da prema boji zvuka određuje jačinu izvora. Glasni zvukovi obično su oštriji.
Izvori glazbenog zvuka
Brojni čimbenici koji karakteriziraju primarne izvore zvukova imaju veliki utjecaj na kvalitetu zvuka elektroakustičkih sustava.
Akustički parametri glazbenih izvora ovise o sastavu izvođača (orkestar, ansambl, grupa, solist i vrsta glazbe: simfonijska, narodna, zabavna i dr.).
Nastanak i nastanak zvuka na svakom glazbenom instrumentu ima svoje specifičnosti povezane s akustičkim značajkama oblikovanja zvuka na pojedinom glazbenom instrumentu.
Važan element glazbenog zvuka je napad. To je specifičan prijelazni proces tijekom kojeg se uspostavljaju stabilne karakteristike zvuka: glasnoća, boja, visina. Bilo koje glazbeni zvuk prolazi kroz tri faze - početak, sredinu i kraj, a i početna i završna faza imaju određeno trajanje. početno stanje zove napad. Traje različito: za trzalačka, udaraljkaška i neka puhačka glazbala 0-20 ms, za fagot 20-60 ms. Napad nije samo povećanje glasnoće zvuka od nule do neke postojane vrijednosti, on može biti popraćen istom promjenom visine i boje zvuka. Štoviše, karakteristike napada instrumenta nisu jednake u različitim dijelovima njegova raspona s različitim stilovima sviranja: violina je najsavršeniji instrument u smislu bogatstva mogućih izražajnih metoda napada.
Jedna od karakteristika svakog glazbenog instrumenta je frekvencijski raspon zvuka. Osim osnovnih frekvencija, svaki instrument karakteriziraju i dodatne visokokvalitetne komponente - prizvuci (ili, kako je uobičajeno u elektroakustici, viši harmonici), koji određuju njegovu specifičnu boju.
Poznato je da je zvučna energija neravnomjerno raspoređena po cijelom spektru zvučnih frekvencija koje emitira izvor.
Većinu glazbala karakterizira pojačanje temeljnih frekvencija, kao i pojedinih prizvuka u određenim (jednom ili više) relativno uskih frekvencijskih pojasa (formanata), koji su različiti za svako glazbalo. Rezonantne frekvencije (u hercima) formantnog područja su: za trubu 100-200, rog 200-400, trombon 300-900, trubu 800-1750, saksofon 350-900, obou 800-1500, fagot 300-900, klarinet 250-600.
Još jedno karakteristično svojstvo glazbala je jakost njihova zvuka, koja je određena većom ili manjom amplitudom (rasponom) njihova zvučnog tijela ili zračnog stupca (veća amplituda odgovara jačem zvuku i obrnuto). Vrijednost vršnih akustičnih snaga (u vatima) je: za veliki orkestar 70, bas bubanj 25, timpane 20, mali bubanj 12, trombon 6, klavir 0,4, trubu i saksofon 0,3, trubu 0,2, kontrabas 0.( 6, pikolo 0,08, klarinet, rog i trokut 0,05.
Omjer zvučne snage izvučene iz instrumenta pri izvođenju "fortissima" i zvučne snage pri izvođenju "pianissima" obično se naziva dinamički raspon zvuka glazbenih instrumenata.
Dinamički raspon glazbenog izvora zvuka ovisi o vrsti izvođačke grupe i prirodi izvedbe.
Razmotrite dinamički raspon pojedinačnih izvora zvuka. Pod dinamičkim rasponom pojedinih glazbenih instrumenata i ansambala (orkestara i zborova različitog sastava), kao i glasova, podrazumijevamo omjer maksimalnog zvučnog tlaka koji stvara određeni izvor prema minimalnom, izražen u decibelima.
U praksi, pri određivanju dinamičkog raspona izvora zvuka, obično se radi samo s razinama zvučnog tlaka, računajući ili mjereći njihovu odgovarajuću razliku. Na primjer, ako je maksimalna razina zvuka orkestra 90, a minimalna 50 dB, tada se kaže da je dinamički raspon 90 - 50 = = 40 dB. U ovom slučaju, 90 i 50 dB su razine zvučnog tlaka u odnosu na nultu akustičnu razinu.
Dinamički raspon za određeni izvor zvuka nije konstantan. Ovisi o prirodi posla koji se izvodi io akustičnim uvjetima prostorije u kojoj se izvodi. Reverb proširuje dinamički raspon, koji obično doseže maksimalnu vrijednost u prostorijama s velikom glasnoćom i minimalnom apsorpcijom zvuka. Gotovo svi instrumenti i ljudski glasovi imaju dinamički raspon koji je neujednačen u zvučnim registrima. Na primjer, razina glasnoće najnižeg zvuka na "forteu" pjevača jednaka je razini najvišeg zvuka na "klaviru".
Dinamički raspon glazbenog programa izražava se na isti način kao i kod pojedinačnih izvora zvuka, ali se maksimalni zvučni tlak bilježi dinamičkom nijansom ff (fortissimo), a minimalni pp (pianissimo).
Najviša glasnoća, naznačena u notama fff (forte, fortissimo), odgovara razini akustičnog zvučnog tlaka od približno 110 dB, a najniža glasnoća, naznačena u notama prr (piano-pianissimo), približno 40 dB.
Treba napomenuti da su dinamičke nijanse izvedbe u glazbi relativne i da je njihova povezanost s odgovarajućim razinama zvučnog tlaka donekle uvjetna. Dinamički raspon određenog glazbenog programa ovisi o prirodi skladbe. Tako dinamički raspon klasičnih djela Haydna, Mozarta, Vivaldija rijetko prelazi 30-35 dB. Dinamički raspon raznolike glazbe obično ne prelazi 40 dB, dok dance i jazz - samo oko 20 dB. Većina djela za orkestar ruskih narodnih instrumenata također ima mali dinamički raspon (25-30 dB). To vrijedi i za limenu glazbu. Međutim, maksimalna razina zvuka limene glazbe u prostoriji može doseći prilično visoku razinu (do 110 dB).
efekt maskiranja
Subjektivna procjena glasnoće ovisi o uvjetima u kojima slušatelj percipira zvuk. U stvarnim uvjetima, zvučni signal ne postoji u apsolutnoj tišini. Istodobno, vanjski šumovi utječu na sluh, otežavaju percepciju zvuka, prikrivajući glavni signal u određenoj mjeri. Učinak maskiranja čistog sinusoidnog tona vanjskim šumom procjenjuje se vrijednošću koja pokazuje. za koliko se decibela podigne prag čujnosti maskiranog signala iznad praga njegove percepcije u tišini.
Eksperimenti za određivanje stupnja maskiranja jednog zvučnog signala drugim pokazuju da je ton bilo koje frekvencije maskiran nižim tonovima puno učinkovitije nego višima. Na primjer, ako dvije vilice (1200 i 440 Hz) emitiraju zvukove istog intenziteta, tada prestajemo čuti prvi ton, on je maskiran drugim (ugasivši vibraciju druge vilice, čut ćemo opet prvi).
Ako istovremeno postoje dva složena audio signala, koja se sastoje od određenih spektara audio frekvencija, tada dolazi do efekta međusobnog maskiranja. Štoviše, ako glavna energija oba signala leži u istom području zvučnog frekvencijskog raspona, tada će učinak maskiranja biti najjači. Dakle, prilikom prijenosa orkestralnog djela, zbog maskiranja pratnjom, dionica solista može postati loša čitko, nejasno.
Postizanje jasnoće ili, kako se kaže, "prozirnosti" zvuka u prijenosu zvuka orkestara ili pop sastava postaje vrlo teško ako instrument ili pojedine skupine instrumenata orkestra istovremeno sviraju u istim ili bliskim registrima.
Pri snimanju orkestra redatelj mora voditi računa o osobitostima maskiranja. Na probama, uz pomoć dirigenta, uspostavlja ravnotežu između zvučne snage instrumenata jedne grupe, kao i između grupa cijelog orkestra. Jasnoća glavnih melodijskih linija i pojedinačnih glazbenih dijelova postiže se u tim slučajevima bliskim položajem mikrofona prema izvođačima, namjernim odabirom majstora zvuka najvažnijih djela instrumenata na ovom mjestu i drugima. posebne trikove zvučna tehnika.
Fenomenu maskiranja suprotstavlja se psihofiziološka sposobnost slušnih organa da iz opće mase izdvoje jedan ili više zvukova koji nose najvažniju informaciju. Na primjer, kada orkestar svira, dirigent primjećuje i najmanje netočnosti u izvedbi dionice na bilo kojem instrumentu.
Maskiranje može značajno utjecati na kvalitetu prijenosa signala. Jasna percepcija primljenog zvuka moguća je ako njegov intenzitet značajno premašuje razinu komponenti smetnje koje su u istom pojasu kao i primljeni zvuk. Uz jednoliku smetnju, višak signala trebao bi biti 10-15 dB. Ova značajka slušne percepcije je praktičnu upotrebu, na primjer, pri ocjeni elektroakustičkih karakteristika nosača. Dakle, ako je omjer signala i šuma analognog zapisa 60 dB, tada dinamički raspon snimljenog programa ne smije biti veći od 45-48 dB.
Vremenske karakteristike slušne percepcije
Slušni aparat je, kao i svaki drugi oscilatorni sustav, inercijalan. Kada zvuk nestane, slušni osjećaj ne nestaje odmah, već postupno, smanjujući se na nulu. Vrijeme tijekom kojeg se osjet u smislu glasnoće smanjuje za 8-10 fona naziva se vremenskom konstantom sluha. Ova konstanta ovisi o nizu okolnosti, kao io parametrima percipiranog zvuka. Ako dva kratka zvučna impulsa stignu do slušatelja s istim frekvencijskim sastavom i razinom, ali jedan od njih kasni, tada će se percipirati zajedno s kašnjenjem koje ne prelazi 50 ms. Za velike intervale kašnjenja oba se impulsa percipiraju odvojeno, javlja se odjek.
Ova se značajka sluha uzima u obzir pri projektiranju nekih uređaja za obradu signala, na primjer, elektroničkih linija kašnjenja, reverba itd.
Treba napomenuti da zbog posebnog svojstva sluha, percepcija glasnoće kratkotrajnog zvučnog impulsa ne ovisi samo o njegovoj razini, već io trajanju utjecaja impulsa na uho. Dakle, kratkotrajni zvuk, koji traje samo 10-12 ms, uho percipira tiše od zvuka iste razine, ali koji djeluje na uho, na primjer, 150-400 ms. Stoga, kada slušate prijenos, glasnoća je rezultat prosječne energije zvučnog vala u određenom intervalu. Osim toga, ljudski sluh ima inerciju, posebno kada percipira nelinearna izobličenja, on ih ne osjeća ako je trajanje zvučnog pulsa manje od 10-20 ms. Zbog toga se u pokazateljima razine kućne radio-elektroničke opreme za snimanje zvuka trenutne vrijednosti signala usrednjuju tijekom razdoblja odabranog u skladu s vremenskim karakteristikama slušnih organa.
Prostorna reprezentacija zvuka
Jedna od važnih ljudskih sposobnosti je sposobnost određivanja smjera izvora zvuka. Ta se sposobnost naziva binauralni efekt i objašnjava se činjenicom da osoba ima dva uha. Eksperimentalni podaci pokazuju odakle dolazi zvuk: jedan za visokofrekventne tonove, drugi za niskofrekventne tonove.
Do uha koje je okrenuto prema izvoru, zvuk putuje kraćim vremenom nego do drugog uha. Zbog toga se pritisak zvučnih valova u ušnim kanalima razlikuje u fazi i amplitudi. Razlike u amplitudi su značajne samo na visokim frekvencijama, kada duljina zvučnog vala postane usporediva s veličinom glave. Kada razlika amplitude prijeđe prag od 1 dB, čini se da je izvor zvuka na strani gdje je amplituda veća. Kut odstupanja izvora zvuka od središnje crte (linije simetrije) približno je proporcionalan logaritmu omjera amplituda.
Za određivanje smjera izvora zvuka s frekvencijama ispod 1500-2000 Hz značajne su fazne razlike. Čovjeku se čini da zvuk dolazi s one strane s koje val, koji je u fazi ispred, dopire do uha. Kut odstupanja zvuka od središnje linije proporcionalan je razlici u vremenu dolaska zvučnih valova do oba uha. Uvježbana osoba može primijetiti faznu razliku s vremenskom razlikom od 100 ms.
Sposobnost određivanja smjera zvuka u okomitoj ravnini znatno je slabije razvijena (oko 10 puta). Ova značajka fiziologije povezana je s orijentacijom organa sluha u vodoravnoj ravnini.
Posebnost čovjekove prostorne percepcije zvuka očituje se u činjenici da su organi sluha sposobni osjetiti cjelokupnu, cjelovitu lokalizaciju stvorenu uz pomoć umjetnih sredstava utjecaja. Na primjer, dva zvučnika postavljena su u prostoriju duž prednje strane na udaljenosti od 2-3 m jedan od drugog. Na istoj udaljenosti od osi spojnog sustava, slušatelj se nalazi strogo u središtu. U prostoriji se kroz zvučnike emitiraju dva zvuka iste faze, frekvencije i intenziteta. Kao rezultat identiteta zvukova koji prolaze u organ sluha, osoba ih ne može razdvojiti, njegovi osjećaji daju ideju o jednom, prividnom (virtualnom) izvoru zvuka, koji se nalazi strogo u središtu na osi simetrije.
Ako sada smanjimo glasnoću jednog zvučnika, tada će se prividni izvor pomaknuti prema glasnijem zvučniku. Iluzija kretanja izvora zvuka može se dobiti ne samo promjenom razine signala, već i umjetnim odgađanjem jednog zvuka u odnosu na drugi; u ovom slučaju, prividni izvor će se pomaknuti prema zvučniku, koji emitira signal prije vremena.
Dat ćemo primjer za ilustraciju integralne lokalizacije. Razmak između zvučnika je 2m, udaljenost od prednje linije do slušatelja je 2m; da bi se izvor pomaknuo kao za 40 cm ulijevo ili udesno, potrebno je primijeniti dva signala s razlikom u razini intenziteta od 5 dB ili s vremenskom odgodom od 0,3 ms. S razlikom razina od 10 dB ili vremenskom odgodom od 0,6 ms, izvor će se "pomaknuti" 70 cm od središta.
Dakle, ako promijenite zvučni tlak koji stvaraju zvučnici, tada se javlja iluzija pomicanja izvora zvuka. Taj se fenomen naziva totalna lokalizacija. Za stvaranje potpune lokalizacije koristi se dvokanalni stereofonski sustav prijenosa zvuka.
U primarnoj prostoriji postavljena su dva mikrofona od kojih svaki radi na svom kanalu. U sekundaru - dva zvučnika. Mikrofoni se nalaze na određenoj udaljenosti jedan od drugog duž linije paralelne s postavljanjem emitera zvuka. Kada se emiter zvuka pomakne, na mikrofon će djelovati različiti zvučni pritisak i vrijeme dolaska zvučnog vala će biti različito zbog nejednake udaljenosti između emitera zvuka i mikrofona. Ova razlika stvara učinak potpune lokalizacije u sekundarnoj prostoriji, uslijed čega je prividni izvor lokaliziran na određenoj točki u prostoru koja se nalazi između dva zvučnika.
Treba reći o binouralnom sustavu prijenosa zvuka. Kod ovog sustava, nazvanog sustav "umjetne glave", dva odvojena mikrofona postavljena su u primarnu prostoriju, postavljena na međusobnoj udaljenosti koja je jednaka udaljenosti između ušiju osobe. Svaki od mikrofona ima neovisni kanal za prijenos zvuka, na čijem izlazu se u sekundarnoj prostoriji uključuju telefoni za lijevo i desno uho. Uz identične kanale prijenosa zvuka, takav sustav precizno reproducira binauralni efekt stvoren u blizini ušiju "umjetne glave" u primarnoj prostoriji. Prisutnost slušalica i potreba za njihovim dugotrajnim korištenjem je nedostatak.
Organ sluha određuje udaljenost do izvora zvuka nizom neizravnih znakova i s određenim pogreškama. Ovisno o tome je li udaljenost izvora signala mala ili velika, njegova se subjektivna procjena mijenja pod utjecajem različitih čimbenika. Utvrđeno je da ako su utvrđene udaljenosti male (do 3 m), onda je njihova subjektivna procjena gotovo linearno povezana s promjenom glasnoće izvora zvuka koji se kreće po dubini. Dodatni čimbenik složenog signala je njegov ton, koji postaje sve "teži" kako se izvor približava slušatelju. To je zbog sve većeg porasta prizvuka niskog registra u usporedbi s prizvukom visokog registra, uzrokovanog rezultirajućim povećanjem razine glasnoće.
Za prosječne udaljenosti od 3-10 m, udaljavanje izvora od slušatelja bit će popraćeno proporcionalnim smanjenjem glasnoće, a ta će se promjena jednako odnositi na osnovnu frekvenciju i na harmonijske komponente. Kao rezultat toga, dolazi do relativnog pojačanja visokofrekventnog dijela spektra i zvuk postaje svjetliji.
Kako se udaljenost povećava, gubitak energije u zraku će se povećavati proporcionalno kvadratu frekvencije. Povećani gubitak prizvuka visokog registra rezultirat će smanjenjem svjetline tona. Dakle, subjektivna procjena udaljenosti povezana je s promjenom njezine glasnoće i boje.
U uvjetima zatvorenog prostora, signali prvih refleksija, koji kasne 20-40 ms u odnosu na izravni, uho percipira kao da dolaze iz različitih smjerova. Istodobno, njihovo sve veće kašnjenje stvara dojam značajne udaljenosti od točaka iz kojih ti odrazi potječu. Dakle, prema vremenu kašnjenja može se prosuditi relativna udaljenost sekundarnih izvora ili, što je isto, veličina prostorije.
Neke značajke subjektivne percepcije stereo emisija.
Stereofoni sustav prijenosa zvuka ima niz značajnih značajki u usporedbi s konvencionalnim monofonim.
Kvaliteta koja razlikuje stereofonski zvuk, surround, tj. prirodna akustička perspektiva može se procijeniti pomoću nekih dodatnih pokazatelja koji nemaju smisla s tehnikom monofonog prijenosa zvuka. Ovi dodatni pokazatelji uključuju: kut sluha, tj. kut pod kojim slušatelj percipira zvučnu stereo sliku; stereo razlučivost, tj. subjektivno određena lokalizacija pojedinih elemenata zvučne slike na određenim točkama prostora unutar kuta čujnosti; akustična atmosfera, tj. učinak da se slušatelj osjeća prisutnim u primarnoj prostoriji u kojoj se događa emitirani zvučni događaj.
O ulozi akustike prostorija
Briljantnost zvuka postiže se ne samo uz pomoć opreme za reprodukciju zvuka. Čak i uz dovoljno dobru opremu, kvaliteta zvuka može biti loša ako prostorija za slušanje nema određena svojstva. Poznato je da u zatvorenoj prostoriji postoji pojava koja se zove reverberacija. Utječući na slušne organe, reverberacija (ovisno o trajanju) može poboljšati ili pogoršati kvalitetu zvuka.
Osoba u prostoriji percipira ne samo izravne zvučne valove koje stvara izravno izvor zvuka, već i valove reflektirane od stropa i zidova prostorije. Reflektirani valovi čujni su još neko vrijeme nakon prestanka izvora zvuka.
Ponekad se vjeruje da sviraju samo reflektirani signali negativna uloga, ometajući percepciju glavnog signala. Međutim, ovo gledište je netočno. Određeni dio energije početnih reflektiranih eho signala, dopirući do ušiju osobe s kratkim kašnjenjima, pojačava glavni signal i obogaćuje njegov zvuk. Naprotiv, kasnije reflektirani odjeci. čije vrijeme kašnjenja prelazi određenu kritičnu vrijednost, stvaraju zvučnu pozadinu koja otežava percepciju glavnog signala.
Prostorija za slušanje ne bi trebala imati dugo vrijeme odjeka. Dnevne sobe obično imaju nisku reverberaciju zbog svoje ograničene veličine i prisutnosti površina koje apsorbiraju zvuk, tapeciranog namještaja, tepiha, zavjesa itd.
Barijere različite prirode i svojstava karakterizirane su koeficijentom apsorpcije zvuka, koji je omjer apsorbirane energije i ukupne energije upadnog zvučnog vala.
Da biste povećali svojstva upijanja zvuka tepiha (i smanjili buku u dnevnoj sobi), preporučljivo je objesiti tepih ne blizu zida, već s razmakom od 30-50 mm).
Nakon što smo se upoznali s fizičkom prirodom zvuka, pogledajmo sada na koji se način on opaža.
Za hvatanje zvuka ljudi i životinje imaju poseban organ – uho. Ovo je neobično tanak aparat. Ne poznajemo niti jedan drugi mehanizam koji bi tako nevjerojatnom točnošću reagirao na zanemarive promjene tlaka zraka. Uho pretvara oscilatorno gibanje zvučnog vala u određeni osjet, koji naša svijest percipira kao zvuk.
Dugo je vremena osoba bila zainteresirana za uređaj i rad ovog nevjerojatnog organa. Međutim, do danas daleko od svega u ovoj oblasti je razjašnjeno. Građa ljudskog uha prikazana je na slici 9. Organ sluha je podijeljen na tri dijela: vanjsko, srednje i unutarnje uho (vidi sliku 9).
Riža. 9. Shema uređaja ljudskog uha
Vanjsko uho, ili ušna školjka, kod različitih životinja je najviše raznih oblika i veličina. Kod većine je ušna školjka pomična. Kod ljudi je to svojstvo gotovo potpuno izgubljeno. Istina, postoje ljudi koji mogu pomicati uši, ali ovo je rijetka iznimka, koja podsjeća na uobičajenost cijelog života na zemlji.
Iz ušne školjke dolazi ušni kanal, koji završava bubnjićom. Služi kao granica između vanjskog i srednjeg uha. Membrana ima ovalni oblik i blago je izdužena prema unutra. Njegova površina je oko 0,65 četvornih centimetara.
Da bi bubnjić mogao slobodno oscilirati, tlak zraka s obje strane mora biti jednak. Zatim, pri najmanjoj promjeni tlaka vanjskog zraka, membrana, ne nailazeći na protivljenje s druge strane, lako dolazi u oscilatorno gibanje.
Vjerojatno su svi primijetili da nakon jakog puhanja nosa neko vrijeme prestajemo čuti slabe zvukove. To se događa jer u srednjem uhu kroz tzv Eustahijeva cijev zrak ulazi iz nazofarinksa (Bartolomeo Eustachius, talijanski liječnik koji je živio u 14. stoljeću, prvi je opisao ovu cijev). U tom slučaju često je kraj cjevčice začepljen sluzi, a tada zrak iznutra pritišće bubnjić i on gubi nekadašnju slobodu osciliranja. No dovoljno je, međutim, progutati slinu da se Eustahijeva tuba otvori, višak zraka izađe (osjeća se lagano pucketanje u uhu) i pritisak s obje strane membrane se izjednači. Ponovno se uspostavlja normalan sluh. Ako se iz nekog razloga tlak okolnog zraka naglo promijeni, tada čujemo buku u ušima, koja opet prestaje prilikom gutanja sline.
Srednje uho sadrži brojne posebne kosti: čekić, nakovanj i stremen. Ove su kosti dobile svoja imena zbog vanjske sličnosti s odgovarajućim predmetima. Vrlo su male veličine i zajedno teže oko 0,05 grama. Te su koščice smještene tako da čine polugu koja istovremeno prenosi vibracije bubne opne u unutarnje uho i pretvara te vibracije u vibracije manjeg opsega, ali većeg pritiska. Čekić, nakovanj i stremen prenose svu energiju titranja bubne opne do vrlo malog ovalnog prozorčića unutarnjeg uha; dakle, unutarnje uho prima pritisak 50-60 puta veći od onog koji doživljava bubnjić.
Građa unutarnjeg uha vrlo je složena. Glavna svrha ovog uha je da percipira samo one vibracije koje šalje bubnjić. Nikakvi drugi potresi mozga ne bi trebali utjecati na njega. Stoga je okružena vrlo jakim kostima. U unutarnje uho postoje tri polukružna kanala (vidi sliku 9) koji nemaju nikakve veze sa sluhom. To su organi ravnoteže. Vrtoglavica koju osjetimo kada se naglo okrenemo je posljedica kretanja tekućine koja ispunjava te kanale. Organ slušne percepcije zatvoren je u posebnu školjku. Pogledajte desnu stranu slike. Na što vas ona podsjeća? Svi će odmah odgovoriti da izgleda kao puž. Ona se zove puž. Puž ima otprilike 2 3/4 okreta. Po cijeloj dužini podijeljena je pregradom i ispunjena posebnom želatinoznom tekućinom. Unutar pužnice nalazi se membrana – glavna membrana. Na njemu su ogranci slušnog živca - 23,5 tisuća najmanjih vodiča slušne iritacije, koji zatim idu duž živčanog debla do cerebralnog korteksa.
Procesi koji se odvijaju u unutarnjem uhu vrlo su složeni, a neki od njih još uvijek nisu točno razjašnjeni.
2. Aritmetika glasova
Zvučni valovi koji ulaze u ušni kanal vibriraju bubnjić. Kroz lanac kostiju srednjeg uha, oscilatorno kretanje membrane prenosi se na tekućinu pužnice. Valovito kretanje te tekućine se pak prenosi na membranu ispod. Kretanje potonjeg povlači za sobom iritaciju završetaka slušnog živca. Ovo je glavni put zvuka od njegovog izvora do naše svijesti.
Međutim, ovaj put nije jedini. Zvučne vibracije također se mogu prenijeti izravno u unutarnje uho, zaobilazeći vanjsko i srednje. Na koji način? Kosti same lubanje! Dobri su vodiči zvuka. Ako se vilica za ugađanje prinese kruni glave ili mastoidnom nastavku koji leži iza uha, ili zubima, tada se jasno može čuti zvuk, iako se kroz zrak ne čuju zvučne vibracije. To se događa zato što kosti lubanje, primivši vibracije od vilice za ugađanje, prenose ih izravno u unutarnje uho, u kojem se događaju isti procesi iritacije slušnih živaca, kao i od vibracija koje prenosi bubna opna. Zato ponekad "osluškuju" rad pojedinih dijelova stroja, uzimajući jedan kraj štapa u zube (vidi str. 14).
Također je zanimljivo primijetiti da ponekad ljudi kojima su kirurški uklonjeni bubnjić i koščice srednjeg uha mogu čuti - iako uz znatno slabljenje. I u ovom slučaju, očito, vibracije zvučnog vala prenose se izravno u unutarnje uho.
Ako su vibracije bubne opne spore - njihov broj je manji od šesnaest u jednoj sekundi - tada glavna membrana neće primati vibracije. Zato ne čujemo zvuk kada tijelo vibrira na frekvenciji manjoj od šesnaest.
Oscilacije s frekvencijom većom od dvadeset tisuća, kao što smo već rekli, naš slušni aparat također ne percipira kao zvuk.
Ali nisu svi ljudi, čak ni s normalnim sluhom, jednako osjetljivi na zvukove različitih frekvencija. Dakle, djeca obično percipiraju zvukove frekvencije do 22 tisuće bez napetosti. Kod većine odraslih osoba osjetljivost uha na visoke zvukove već je smanjena na 16-18 tisuća titraja u sekundi. Osjetljivost uha starijih osoba ograničena je na zvukove frekvencije 10-12 tisuća. Često ne čuju pjev komarca, cvrkut skakavca, cvrčka, pa čak ni cvrkut vrapca.
Mnoge su životinje posebno osjetljive na visoke zvukove. Pas, primjerice, hvata vibracije frekvencije do 38.000, odnosno zvukove koje ljudi ne čuju.
A kako naše uho zna procijeniti glasnoću zvukova iste visine? Ispada da su naše sposobnosti u tom pogledu gotovo jednake matematičkom razvoju djeteta ili primitivnog čovjeka. Kao što dijete zna brojati samo do dva, a ako ima više predmeta, reći će da ih ima puno, tako i promjenu jačine zvuka možemo procijeniti samo 2-3 puta, a zatim ograničeni su na neodređeno: "puno glasnije" ili "znatno tiše" .
Ali ako naša svijest još uvijek ima nekakav sud o promjeni glasnoće, onda je dodavanje i oduzimanje jedne glasnoće drugoj za nju potpuno nerješiv zadatak. Međutim, ne treba misliti da osoba uopće ne može razlikovati zvukove koji su bliski po glasnoći. Glazbenici, na primjer, koriste cijelu ljestvicu glasnoće. Na ovoj ljestvici svaki sljedeći svezak je dvostruko veći od prethodnog, a cijela ljestvica ima sedam razina glasnoće.
Iako naše slušno pomagalo hvata iznimno male promjene tlaka zraka, još uvijek ne možemo čuti vrlo slabe zvukove. Ali nema potrebe za žaljenjem. Zamislite što bi se dogodilo da nam je uho osjetljivije nego što jest. Uostalom, zrak se sastoji od pojedinačnih molekula koje se neprestano kreću u svim smjerovima. Zbog tog kretanja na nekim mjestima može se na trenutak stvoriti povećanje ili smanjenje tlaka. Po veličini, te promjene tlaka samo su vrlo blizu promjenama tlaka koje se događaju na mjestima kondenzacije i razrjeđenja najslabijeg zvučnog vala. I kad bi uho zamijetilo takve i najmanje promjene tlaka, tada bi te nasumične fluktuacije u zraku stvorile osjećaj stalne buke, a tišina nam ne bi bila poznata! Priroda se, kao, zaustavila u vremenu na određenom pragu naše osjetljivosti slušni aparat ostavljajući mu priliku da se odmori.
U običnom životu nikada nas ne okružuje savršena tišina, a uho zapravo nema potpuni odmor. Ali često sami sebi stvaramo umjetnu tišinu - primljene zvučne percepcije na neko vrijeme udaljavamo iz svoje svijesti. Čini se da neke zvukove propuštamo "mimo ušiju". No, čak i ako ih “ne čujemo”, uho te zvukove ipak bilježi. Isto tako, kada se zvukovima koje "propuštamo pored ušiju" doda zvuk koji nas zanima, odmah ga hvatamo, čak i ako je tiši od ostalih zvukova. Majka često zna spavati uz veliku buku, ali se odmah probudi na prvi djetetov plač. Putnik može mirno spavati tijekom vožnje vlaka, ali se budi kada se on zaustavi.
3. Koliko zvukova čovjek čuje?
Ne čuju svi ljudi s normalnim sluhom na isti način. Neki mogu razlikovati zvukove bliske visini i glasnoći i uhvatiti pojedinačne tonove u glazbi ili buci. Drugi to ne mogu. Za osobu s istančanim sluhom postoji više zvukova nego za osobu s nerazvijenim sluhom.
Ali koliko bi općenito trebala biti različita frekvencija dvaju zvukova da bi se mogli čuti kao dva različita tona? Je li moguće, na primjer, međusobno razlikovati tonove ako je razlika u frekvencijama jednaka jednom titraju u sekundi? Ispada da je za neke tonove to moguće, ali za druge nije. Dakle, ton s frekvencijom 435 može se razlikovati po visini od tonova s frekvencijama 434 i 436. Ali ako uzmemo više tonove, onda je razlika već u većoj razlici frekvencija. Tonove s vibracijskim brojem 1000 i 1001 uho percipira kao iste i hvata razliku u zvuku samo između frekvencija 1000 i 1003. Za više tonove ta je razlika u frekvencijama još veća. Na primjer, za frekvencije oko 3000 to je jednako 9 oscilacija.
Na isti način, naša sposobnost razlikovanja zvukova koji su bliski po glasnoći nije ista. Na frekvenciji od 32 mogu se čuti samo 3 zvuka različite glasnoće; na frekvenciji od 125 već postoje 94 zvuka različite glasnoće, na 1000 vibracija - 374, na 8000 - opet manje i, konačno, na frekvenciji od 16 000 čujemo samo 16 zvukova. Ukupno, zvukova, različitih po visini i glasnoći, naše uho može uhvatiti više od pola milijuna! To je samo pola milijuna jednostavni zvukovi. Dodajte tome bezbrojne kombinacije dva ili više tonova - suzvučja, i dobit ćete dojam o raznolikosti zvučnog svijeta u kojem živimo iu kojemu je naše uho tako slobodno orijentirano. Zato se uho, uz oko, smatra najosjetljivijim osjetilnim organom.
4. Čuju li gluhi?
Uho je, kao i svaki drugi organ, podložno razne bolesti. Ovisno o vrsti bolesti sluh može biti oslabljen ili potpuno izgubljen. Ponekad ljudi čuju samo zvukove određene visine. Postoje bolesti kod kojih bubnjići gube svoju fleksibilnost i postaju manje pokretni; tada osoba prestaje čuti niske zvukove. Naprotiv, u početnom razdoblju bolesti unutarnjeg uha najčešće se gubi sposobnost percepcije visokih tonova. Ili se može dogoditi da osoba čuje zvukove jedne visine, a ne čuje zvukove druge visine. To se događa kod bolesti slušnog živca.
Osoba se smatra blago gluhom ako joj je potrebno tisuću puta povećanje pritiska zvučnog vala u usporedbi s pritiskom koji zahtijeva normalno uho. Kada je potreban deset tisuća puta veći pritisak, tada osoba spada u kategoriju "nagluhih", teško čuje razgovor. Ako je, međutim, za percepciju zvuka potrebno povećati pritisak sto tisuća puta, tada takvo uho već treba posebne uređaje za pojačavanje zvuka.
Čovjek je potpuno gluh kada njegovo uho zahtijeva više od milijun puta veći pritisak. Normalno uho s takvim pritiskom zvučnog vala više ne osjeća zvuk, već bol.
Oslabljen, a još više potpuno izgubljen sluh ozbiljna je bolest, a znanstvenici već dugo rade na tome da ublaže patnju osobama s oštećenjem sluha.
U slučajevima kada je nemoguće vratiti sluh liječenjem, to se pokušava postići pojačavanjem zvučnog vala. U tu svrhu koriste se armaturne proteze. Ranije su bili ograničeni na upotrebu posebnih rogova, lijevaka, rogova i govornih cijevi. Sada se često koriste električna pojačala. Često su ti uređaji toliko mali da stanu u samo uho, ispred bubnjića.
U posljednje vrijeme pokušavaju se "naučiti" potpuno gluhe da čuju. Mnogi od vas su vjerojatno iskusili osjećaj boli u ušima kada su slušali vrlo glasne zvukove. Takvi zvukovi mogu biti opipljivi na površini kože, na primjer, prsti izloženi valu. Uostalom, naše se uho može smatrati svojevrsnim organom dodira, vrlo fino građenim. Postavlja se pitanje je li moguće da gluhi povjere rad uha organu opipa? Nedavno su provedena slična istraživanja. Obične zvukove primao je mikrofon, pojačavao i prenosio u obliku vibracija na membrane posebnih telefona. Dodirujući prstima te membrane, gluhi dodirom percipiraju frekvenciju i jačinu titraja, odnosno ono što određuje visinu i glasnoću zvuka.
Nakon odgovarajuće obuke, gluhi počinju razumjeti ne samo pojedinačne zvukove, već i govor!
Vanjsko uho uključuje ušnu školjku, ušni kanal i bubnu opnu koja prekriva unutarnji kraj ušnog kanala. Slušni kanal ima nepravilan zakrivljeni oblik. Kod odrasle osobe duga je oko 2,5 cm i promjera oko 8 mm. Površina ušnog kanala prekrivena je dlačicama i sadrži žlijezde koje izlučuju ušni vosak, neophodan za održavanje vlažnosti kože. Slušni kanal također osigurava stalnu temperaturu i vlažnost bubnjića.
- Srednje uho
Srednje uho je zrakom ispunjena šupljina iza bubnjića. Ova šupljina povezuje se s nazofarinksom kroz Eustahijevu tubu, uski hrskavični kanal koji je obično zatvoren. Gutanjem se otvara Eustahijeva cijev, koja omogućuje ulazak zraka u šupljinu i izjednačava pritisak s obje strane bubnjića za optimalnu pokretljivost. Srednje uho sadrži tri minijaturne slušne koščice: malleus, nakovanj i stremen. Jedan kraj malleusa povezan je s bubnom opnom, drugi kraj povezan je s nakovnjem, koji je pak povezan sa stremenom, a stremen s pužnicom unutarnjeg uha. Bubnjić stalno oscilira pod utjecajem zvukova koje hvata uho, a slušne koščice prenose njezine vibracije u unutarnje uho.
- unutarnje uho
Unutarnje uho sadrži nekoliko struktura, ali samo je pužnica, koja je dobila ime po svom spiralnom obliku, važna za sluh. Pužnica je podijeljena na tri kanala ispunjena limfnom tekućinom. Tekućina u srednjem kanalu razlikuje se po sastavu od tekućine u druga dva kanala. Organ koji je izravno odgovoran za sluh (Cortijev organ) nalazi se u srednjem kanalu. Cortijev organ sadrži oko 30 000 stanica dlačica koje hvataju fluktuacije tekućine u kanalu izazvane pomicanjem stremena i stvaraju električne impulse koji se putem slušnog živca prenose do slušnog korteksa mozga. Svaka stanica s dlačicama reagira na određenu frekvenciju zvuka, pri čemu visoke frekvencije hvataju stanice u donjoj pužnici i stanice podešene na niske frekvencije koje se nalaze u gornjoj pužnici. Ako stanice dlake iz bilo kojeg razloga umru, osoba prestaje opažati zvukove odgovarajućih frekvencija.
- slušnih puteva
Slušni putovi skup su živčanih vlakana koja provode živčane impulse od pužnice do slušnih centara moždane kore, što rezultira slušnim osjetom. Centri za sluh nalaze se u temporalnim režnjevima mozga. Vrijeme potrebno da slušni signal putuje od vanjskog uha do slušnih centara u mozgu je oko 10 milisekundi.
Kako funkcionira ljudsko uho (crtež ustupio Siemens)
Zvučna percepcija
Uho sekvencijalno pretvara zvukove u mehaničke vibracije bubnjića i slušnih koščica, zatim u vibracije tekućine u pužnici i na kraju u električne impulse koji se putem središnjeg slušnog sustava prenose do sljepoočnih režnjeva mozga. za prepoznavanje i obradu.
Mozak i intermedijarni čvorovi slušnih puteva izvlače ne samo informacije o visini i glasnoći zvuka, već i druge karakteristike zvuka, na primjer, vremenski interval između trenutaka kada se zvuk uhvati desnom i lijevom stranom. uši - to je osnova za sposobnost osobe da odredi smjer u kojem dolazi zvuk. Istodobno, mozak procjenjuje informacije primljene iz svakog uha zasebno i kombinira sve primljene informacije u jedan osjet.
Naš mozak pohranjuje uzorke za zvukove oko nas — poznate glasove, glazbu, opasne zvukove i tako dalje. To pomaže mozgu u procesu obrade informacija o zvuku da brzo razlikuje poznate zvukove od nepoznatih. S gubitkom sluha, mozak počinje primati iskrivljene informacije (zvukovi postaju tiši), što dovodi do pogrešaka u interpretaciji zvukova. S druge strane, oštećenja mozga uslijed starenja, traume glave ili neuroloških bolesti i poremećaja mogu biti popraćena simptomima sličnim onima kod gubitka sluha, poput nepažnje, odvojenosti od okoline, neadekvatne reakcije. Da bismo ispravno čuli i razumjeli zvukove, potreban je usklađen rad slušnog analizatora i mozga. Dakle, bez pretjerivanja možemo reći da čovjek ne čuje ušima, već mozgom!
Ako čujete neke zvukove koje drugi ljudi ne čuju, to uopće ne znači da imate slušne halucinacije i da je vrijeme da posjetite psihijatra. Možda spadate u kategoriju takozvanih čekićara. Pojam dolazi od engleske riječi hum, što znači brujanje, zujanje, zujanje.
Čudne pritužbe
Po prvi put je pozornost posvećena fenomenu 50-ih godina prošlog stoljeća: ljudi koji žive u različitim dijelovima planete žalili su se da stalno čuju određeni ujednačeni zvuk zujanja. O tome su najčešće govorili stanovnici ruralnih područja. Tvrdili su da se nerazumljivi zvuk pojačava noću (navodno zato što se opća zvučna pozadina u to vrijeme smanjuje). Oni koji su ga slušali često su promatrali i nuspojave – glavobolja, mučnina, vrtoglavica, krvarenje iz nosa i nesanica.
Godine 1970. 800 Britanaca odmah se požalilo na tajanstvenu buku. Slične epizode također su se dogodile u Novom Meksiku i Sydneyu.
2003. godine stručnjak za akustiku Jeff Leventhal otkrio je da samo 2% svih stanovnika Zemlje može čuti čudne zvukove. Uglavnom su to osobe u dobi od 55 do 70 godina. U jednom slučaju hamer je čak počinio samoubojstvo jer nije mogao podnijeti neprekidno brujanje.
“To je neka vrsta mučenja, ponekad samo želiš vrištati”, opisala je svoje osjećaje Katie Jacques iz Leedsa (UK). - Teško je zaspati jer stalno čujem taj pulsirajući zvuk. Počnete se vrtjeti i okretati i razmišljati o tome još više.
Odakle dolazi buka?
Istraživači već dugo pokušavaju pronaći izvor buke. Početkom 1990-ih istraživači Nacionalnog laboratorija Los Alamos na Sveučilištu New Mexico došli su do zaključka da hameri čuju zvukove koji prate promet i proizvodne procese u tvornicama. Ali ova je verzija diskutabilna: nakon svega, kao što je gore spomenuto, većina Hamera živi u ruralnim područjima.
Prema drugoj verziji, brujanja zapravo nema: to je iluzija koju stvara bolesni mozak. Konačno, najzanimljivija hipoteza je da neki ljudi imaju povećanu osjetljivost na niskofrekventno elektromagnetsko zračenje ili seizmičku aktivnost. Odnosno, čuju "zujanje Zemlje" na koje većina ljudi ne obraća pažnju.
Paradoksi sluha
Činjenica je da prosječna osoba može percipirati zvukove u rasponu od 16 herca do 20 kiloherca, ako se zvučne vibracije prenose kroz zrak. Kada se zvuk prenosi kroz kosti lubanje, raspon se povećava na 220 kiloherca.
Na primjer, vibracije ljudskog glasa mogu varirati između 300-4000 herca. Zvukove iznad 20.000 herca čujemo već gore. A fluktuacije ispod 60 herca percipiramo kao vibracije. Visoke frekvencije nazivaju se ultrazvuk, niske frekvencije infrazvuk.
Ne reagiraju svi ljudi na isti način na različite frekvencije zvuka. Ovisi o mnogim pojedinačnim čimbenicima: dobi, spolu, nasljednosti, prisutnosti slušnih patologija i tako dalje. Dakle, poznato je da postoje ljudi koji mogu percipirati zvukove visoke frekvencije - do 22 kiloherca i više. Istodobno, životinje ponekad mogu čuti akustične vibracije u rasponu nedostupnom ljudima: šišmiši koriste ultrazvuk za eholokaciju tijekom leta, a kitovi i slonovi navodno međusobno komuniciraju pomoću infrazvučnih vibracija.
Početkom 2011. izraelski znanstvenici otkrili su da ljudski mozak sadrži posebne skupine neuroni koji vam omogućuju procjenu visine do 0,1 tona. Većina životinjskih vrsta, s izuzetkom šišmiša, nema takve "naprave". S godinama, zbog promjena u unutarnjem uhu, ljudi počinju sve lošije percipirati visoke frekvencije i razvija se senzorineuralni gubitak sluha.
Ali, očito, nije sve tako jednostavno s našim mozgom, jer s godinama netko prestaje čuti čak i obične zvukove, a netko, naprotiv, počinje čuti ono što je nedostupno sluhu drugih.
Kako možete pomoći Hamerima, jer toliko pate zbog svog "dara"? Brojni stručnjaci smatraju da bi ih mogla izliječiti tzv. kognitivno-bihevioralna terapija. Ali može funkcionirati samo ako je problem povezan isključivo s mentalno stanje osoba.
Jeff Leventhal napominje da je danas fenomen hamera jedna od misterija čije rješenje još nije pronađeno.
