Съдържанието на статията

СЛУХ,способност за възприемане на звуци. Слухът зависи от: 1) ухото – външно, средно и вътрешно – което възприема звуковите трептения; 2) слуховия нерв, който предава сигналите, получени от ухото; 3) определени части на мозъка (слухови центрове), в които импулсите, предавани от слуховите нерви, предизвикват осъзнаване на оригиналните звукови сигнали.

Всеки източник на звук - струна на цигулка, върху която е опънат лък, въздушен стълб, движещ се в органна тръба, или гласните струни на говорещ човек - предизвиква вибрации в околния въздух: първо, мигновено компресиране, след това мигновено разреждане. С други думи, поредица от редуващи се вълни от увеличени и понижено наляганекоито се разпространяват бързо във въздуха. Този движещ се поток от вълни формира звука, възприеман от слуховите органи.

Повечето от звуците, които срещаме всеки ден, са доста сложни. Те се генерират от сложни колебателни движения на източника на звук, създавайки цял комплекс от звукови вълни. Експериментите със слуха се опитват да изберат възможно най-прости звукови сигнали, така че да е по-лесно да се оценят резултатите. Много усилия се изразходват за осигуряване на прости периодични трептения на източника на звук (като махало). Полученият поток от звукови вълни с една честота се нарича чист тон; това е редовна, плавна смяна на високо и ниско налягане.

Границите на слуховото възприятие.

Описаният "идеален" източник на звук може да бъде накаран да трепти бързо или бавно. Това ни позволява да изясним един от основните въпроси, които възникват при изучаването на слуха, а именно каква е минималната и максималната честота на трептенията, възприемани от човешкото ухо като звук. Експериментите показаха следното. Когато трептенията са много бавни, по-малко от 20 пълни трептения в секунда (20 Hz), всяка звукова вълна се чува отделно и не образува непрекъснат тон. Когато честотата на вибрациите се увеличава, човек започва да чува непрекъснат нисък тон, подобен на звука на най-ниската басова тръба на орган. Тъй като честотата се увеличава допълнително, възприеманият тон става все по-висок и по-висок; при честота от 1000 Hz, тя наподобява горната C на сопрано. Тази нота обаче все още е далеч от горната граница на човешкия слух. Едва когато честотата достигне около 20 000 Hz, нормалното човешко ухо постепенно спира да чува.

Чувствителността на ухото към звукови вибрации с различна честота не е еднаква. Той е особено чувствителен към средночестотни колебания (от 1000 до 4000 Hz). Тук чувствителността е толкова голяма, че всяко нейно значително увеличение би било неблагоприятно: в същото време би се възприел постоянен фонов шум от произволното движение на въздушните молекули. Тъй като честотата намалява или се увеличава спрямо средния диапазон, остротата на слуха постепенно намалява. В краищата на възприемания честотен диапазон звукът трябва да е много силен, за да бъде чут, толкова силен, че понякога се усеща физически, преди да бъде чут.

Звукът и неговото възприемане.

Чистият тон има две независими характеристики: 1) честота и 2) сила или интензитет. Честотата се измерва в херци, т.е. се определя от броя на пълните осцилаторни цикли за секунда. Интензитетът се измерва чрез големината на пулсиращото налягане на звуковите вълни върху всяка насрещна повърхност и обикновено се изразява в относителни, логаритмични единици - децибели (dB). Трябва да се помни, че концепциите за честота и интензитет се отнасят само за звука като външен физически стимул; това е т.нар. акустични характеристики на звука. Когато говорим за възприятие, т.е. относно физиологичния процес звукът се оценява като висок или нисък, а силата му се възприема като гръмкост. Като цяло височината - субективната характеристика на звука - е тясно свързана с неговата честота; високочестотните звуци се възприемат като високи. Освен това като цяло можем да кажем, че възприеманата сила на звука зависи от силата на звука: чуваме по-интензивни звуци като по-силни. Тези съотношения обаче не са фиксирани и абсолютни, както често се приема. Възприеманата височина на звука се влияе до известна степен от силата му, докато възприеманата сила се влияе от неговата честота. По този начин, чрез промяна на честотата на звука, човек може да избегне промяната на възприеманата височина, като съответно променя силата му.

„Минимално забележима разлика.“

Както от практическа, така и от теоретична гледна точка, определянето на минималната възприемаема от ухото разлика в честотата и силата на звука е много важен проблем. Как трябва да се промени честотата и силата на аудио сигналите, така че слушателят да забележи това? Оказа се, че минималната забележима разлика се определя от относителната промяна в характеристиките на звука, а не от абсолютните промени. Това се отнася както за честотата, така и за силата на звука.

Относителната промяна в честотата, необходима за разграничаване, е различна както за звуци с различни честоти, така и за звуци със същата честота, но с различна сила. Може да се каже обаче, че е приблизително 0,5% в широк честотен диапазон от 1000 до 12 000 Hz. Този процент (т.нар. праг на дискриминация) е малко по-висок в района на повече високи честотии много по-високи при по-ниските. Следователно, ухото е по-малко чувствително към промяна на честотата в краищата на честотния диапазон, отколкото в средния диапазон, и това често се забелязва от всички свирещи на пиано; интервалът между две много високи или много ниски ноти изглежда по-кратък от този на нотите в средния диапазон.

Минималната забележима разлика по отношение на силата на звука е малко по-различна. Дискриминацията изисква доста голяма промяна в налягането на звуковите вълни, около 10% (т.е. около 1 dB), и тази стойност е относително постоянна за звуци с почти всякаква честота и интензитет. Въпреки това, когато интензитетът на стимула е нисък, минималната осезаема разлика се увеличава значително, особено за нискочестотни тонове.

Обертонове в ухото.

Характерно свойство на почти всеки източник на звук е, че той не само произвежда прости периодични трептения (чист тон), но също така извършва сложни колебателни движения, които дават няколко чисти тона едновременно. Обикновено такъв сложен тон се състои от хармонични серии (хармоници), т.е. от най-ниската, основна честота плюс обертонове, чиито честоти превишават основната с цял брой пъти (2, 3, 4 и т.н.). По този начин обект, който вибрира на основна честота от 500 Hz, може също да произведе обертонове от 1000, 1500, 2000 Hz и т.н. Човешкото ухо реагира на звуков сигнал по подобен начин. Анатомични особеностиУшите предоставят много възможности за преобразуване на енергията на входящия чист тон, поне частично, в обертонове. Така че, дори когато източникът дава чист тон, внимателният слушател може да чуе не само основния тон, но и едва доловим един или два обертона.

Взаимодействието на два тона.

При едновременното възприемане на ухото на два чисти тона могат да се наблюдават следните варианти на съвместното им действие в зависимост от природата на самите тонове. Те могат да се маскират взаимно чрез взаимно намаляване на силата на звука. Това най-често се случва, когато тоновете не варират много по честота. Два тона могат да се свързват един с друг. В същото време чуваме звуци, съответстващи или на разликата в честотите между тях, или на сумата от техните честоти. Когато два тона са много близки по честота, ние чуваме един тон, чиято височина приблизително съответства на тази честота. Този тон обаче става по-силен и по-тих, тъй като двата леко несъответстващи акустични сигнала непрекъснато си взаимодействат, усилвайки се и отменяйки се взаимно.

Тембър.

Обективно погледнато, едни и същи сложни тонове могат да се различават по степен на сложност, т.е. състав и интензивност на обертоновете. Субективната характеристика на възприятието, която най-общо отразява особеността на звука, е тембърът. По този начин усещанията, причинени от сложен тон, се характеризират не само с определена височина и сила, но и с тембър. Някои звуци са богати и пълни, други не. На първо място, благодарение на разликите в тембъра, ние разпознаваме гласовете на различни инструменти сред различни звуци. Нота А, изсвирена на пиано, може лесно да се различи от същата нота, изсвирена на валдхорна. Ако обаче човек успее да филтрира и заглуши обертоновете на всеки инструмент, тези ноти не могат да бъдат разграничени.

Локализация на звука.

Човешкото ухо не само прави разлика между звуците и техните източници; двете уши, работейки заедно, са в състояние да определят доста точно посоката, от която идва звукът. Тъй като ушите са разположени противоположни страниглави, звуковите вълни от източник на звук не достигат до тях едновременно и действат с малко различна сила. Поради минималната разлика във времето и силата, мозъкът доста точно определя посоката на източника на звук. Ако източникът на звук е строго отпред, тогава мозъкът го локализира по хоризонталната ос с точност до няколко градуса. Ако източникът е изместен на една страна, точността на локализиране е малко по-малка. Разграничаването на звука отзад от звука отпред, както и локализирането му по вертикалната ос, е малко по-трудно.

Шум

често описван като атонален звук, т.е. състоящ се от различни честоти, които не са свързани една с друга и следователно не повтарят такова редуване на вълни с високо и ниско налягане достатъчно последователно, за да се получи определена честота. Всъщност обаче почти всеки "шум" има своя собствена височина, която лесно се вижда чрез слушане и сравняване на обикновени шумове. От друга страна, всеки "тон" има елементи на грубост. Следователно разликите между шум и тон са трудни за дефиниране в тези термини. Настоящата тенденция е да се дефинира шумът психологически, а не акустично, наричайки шума просто нежелан звук. Намаляването на шума в този смисъл се превърна в належащ съвременен проблем. Макар и постоянно силен шум, без съмнение води до глухота, а работата в шумна среда причинява временен стрес, но вероятно има по-малко траен и силен ефект, отколкото понякога му се приписва.

Анормален слух и слух при животни.

Естественият стимул за човешкото ухо е звукът, разпространяващ се във въздуха, но ухото може да бъде засегнато и по други начини. Всеки, например, добре знае, че под водата се чува звук. Също така, ако се приложи източник на вибрации към костната част на главата, се появява усещане за звук поради костната проводимост. Този феномен е много полезен при някои форми на глухота: малък предавател, приложен директно към мастоидния израстък (частта от черепа, разположена точно зад ухото), позволява на пациента да чува звуците, усилени от предавателя през костите на черепа поради към костната проводимост.

Разбира се, хората не са единствените, които имат слух. Способността да чуваме възниква в началото на еволюцията и вече съществува при насекомите. Различни видовеЖивотните възприемат звуци с различна честота. Някои хора чуват по-малък диапазон от звуци от човек, други по-голям. Добър пример е куче, чието ухо е чувствително към честоти извън човешкия слух. Едно приложение за това е да се произвеждат свирки, които не се чуват от хората, но са достатъчни за кучета.

AT механизъм за възприемане на звукаучаствам в различни структури: звуковите вълни, които са вибрациите на въздушните молекули, се разпространяват от източник на звук, улавят се от външното ухо, усилват се от средното ухо и се трансформират от вътрешното ухо в нервни импулсивлизайки в мозъка.

Звуковите вълни се улавят от ушната мида и достигат през външния слухов канал. тъпанчеМембраната, която разделя външното ухо от средното ухо. Вибрациите на тимпаничната мембрана се предават на осикулите на средното ухо, които информират своя овален прозорец, така че вибрациите да достигнат вътрешно ухопълни с течност. Вибрирайки, овалният прозорец генерира движението на перилимфата, при което възниква специален вид „вълна“, пресичаща цялата кохлеа, първо по стълбата на вестибюла, а след това по тъпанчевата, докато достигне заоблен прозорец, в който „вълната“ затихва. Благодарение на колебанията на перилимфата се стимулира кортиевият орган, разположен в кохлеята, който обработва движенията на перилимфата и на тяхна основа генерира нервни импулси, които се предават в мозъка чрез слухов нерв.

Движението на перилимфата кара основната мембрана, която изгражда повърхността на къдрицата, където се намира органът на Корти, да вибрира. Когато сетивните клетки се движат от вибрации, малките реснички на тяхната повърхност се удрят в покривната мембрана и предизвикват метаболитни промени, които трансформират механичните стимули в неврални кохлеарни нерви и достигат до слуховия нерв, откъдето навлизат в мозъка, където се разпознават и възприемат като звуци.

ФУНКЦИИ НА КОСТИТЕ НА СРЕДНОТО УХО.

Когато тъпанчевата мембрана вибрира, осикулите на средното ухо също се движат: всяка вибрация предизвиква движение на чука, което задвижва наковалнята, предавайки движението на стремето, след което основата на стремето се удря в овалния прозорец и по този начин създава вълна в течността, съдържаща се във вътрешното ухо. Тъй като тъпанчевата мембрана има повърхност, по-голяма от овалния прозорец, звукът се концентрира и усилва, докато преминава през осикулите на средното ухо, за да компенсира загубите на енергия по време на прехода на звуковите вълни от въздух към течност. Благодарение на този механизъм могат да се възприемат много слаби звуци.

Човешкото ухо може да възприема звукови вълни с определени характеристики на интензитет и честота. По отношение на честотата, човек може да долови звуци в диапазона от 16 000 до 20 000 херца (вибрации в секунда), а човешкият слух е особено чувствителен към човешкия глас, който варира от 1000 до 4000 херца. Интензитетът, който зависи от амплитудата на звуковите вълни, трябва да има определен праг, а именно 10 децибела: звуци под тази марка не се възприемат от ухото.

Увреждането на слуха е влошаване на способността за възприемане на звуци поради появата на единичен силен източник на шум (например експлозия) или продължителен (дискотеки, концерти, работно място и др.). В резултат на слухово увреждане човек ще чува добре само ниски тонове, докато способността да чува високи тонове ще се влоши. Въпреки това е възможно да защитите слуховия си апарат, като използвате антифони.

Слухът е едно от най-важните неща в човешкия живот. Слухът и речта заедно съставят важен инструменткомуникацията между хората, служат като основа за взаимоотношенията на хората в обществото. Загубата на слуха може да доведе до поведенчески проблеми. Глухите деца не могат да научат пълна реч.

С помощта на слуха човек улавя различни звуци, които сигнализират за случващото се във външния свят, звуците на природата около нас - шумоленето на гората, пеенето на птици, шумовете на морето, както и различни музикални произведения. С помощта на слуха възприемането на света става по-ярко и по-богато.

Ухото и неговата функция. Звукът или звуковата вълна е редуващо се разреждане и кондензация на въздуха, разпространяващо се във всички посоки от източника на звук. Източник на звук може да бъде всяко трептящо тяло. Звуковите вибрации се възприемат от нашия орган на слуха.

Органът на слуха е изграден много сложно и се състои от външно, средно и вътрешно ухо. Външното ухо се състои от ушната мида и ушния канал. Ушните миди на много животни могат да се движат. Това помага на животното да улови откъде идва и най-тихият звук. Човешките ушни раковини също служат за определяне посоката на звука, въпреки че са неподвижни. Ушният канал свързва външното ухо със следващата част - средното ухо.

Ушният канал е запушен във вътрешния край от плътно опъната тъпанчева мембрана. Звукова вълна, която удря тъпанчето, го кара да трепти, да вибрира. Колкото по-висок е звукът, толкова по-висока е честотата на вибрациите на тъпанчевата мембрана. Колкото по-силен е звукът, толкова повече вибрира мембраната. Но ако звукът е много слаб, едва чуваем, тогава тези вибрации са много малки. Минималната чуваемост на тренираното ухо е почти на границата на тези вибрации, които се създават от произволното движение на въздушните молекули. Това означава, че човешкото ухо е уникален слухов апарат по отношение на чувствителността.

Зад тъпанчевата мембрана се намира изпълнената с въздух кухина на средното ухо. Тази кухина е свързана с назофаринкса чрез тесен проход - слуховата тръба. При преглъщане се извършва обмен на въздух между фаринкса и средното ухо. Промяната във външното въздушно налягане, например в самолет, причинява неприятно усещане- "пешки уши". Обяснява се с отклонението на тимпаничната мембрана поради разликата между атмосферното налягане и налягането в кухината на средното ухо. При преглъщане слуховата тръба се отваря и налягането от двете страни на тъпанчето се изравнява.

В средното ухо има три малки, последователно свързани кости: чукче, наковалня и стреме. Чукът, свързан с тъпанчевата мембрана, предава своите вибрации първо на наковалнята, а след това засилените вибрации се предават на стремето. В плочата, разделяща кухината на средното ухо от кухината на вътрешното ухо, има два прозореца, покрити с тънки мембрани. Единият прозорец е овален, на него „чука” стреме, другият е кръгъл.

Зад средното ухо започва вътрешно ухо. Намира се дълбоко темпорална костчерепи. Вътрешното ухо е система от лабиринти и извити канали, пълни с течност. В лабиринта има два органа наведнъж: органът на слуха - кохлеята и органът на равновесието - вестибуларен апарат. Кохлеята е спирално усукан костен канал, който има две и половина завъртания при хората. Вибрациите на мембраната на овалния отвор се предават на течността, която изпълва вътрешното ухо. А той от своя страна започва да трепти със същата честота. Вибрирайки, течността дразни слуховите рецептори, разположени в кохлеята. Каналът на кохлеята по цялата му дължина е разделен наполовина от мембранна преграда. Част от тази преграда се състои от тънка мембрана - мембрана. На мембраната има възприемащи клетки - слухови рецептори. Вибрациите на течността, изпълваща кохлеята, дразнят отделните слухови рецептори. Те генерират импулси, които се предават по слуховия нерв до мозъка. Диаграмата показва всички последователни процеси на трансформация на звукова вълна в нервна сигнализация. Слуховото възприятие. В мозъка има разграничение между силата, височината и характера на звука, неговото местоположение в пространството. Ние чуваме с две уши и това има голямо значениеза определяне посоката на звука. Ако звуковите вълни пристигат едновременно в двете уши, тогава ние възприемаме звука в средата (отпред и отзад). Ако звуковите вълни пристигат малко по-рано в едното ухо, отколкото в другото, тогава ние възприемаме звука или отдясно, или отляво.

Известно е, че 90% от информацията за света около човек получава чрез зрение. Изглежда, че не остава много за слуха, но всъщност човешкият слухов орган е не само високоспециализиран анализатор на звукови вибрации, но и много мощно средство за комуникация. Лекарите и физиците отдавна са загрижени за въпроса: възможно ли е точно да се определи обхватът на човешкия слух в различни условия, различава ли се слухът при мъжете и жените, има ли "особено изключителни" рекордьори, които чуват недостъпни звуци или могат да ги издават? Нека се опитаме да отговорим по-подробно на тези и някои други свързани въпроси.

Но преди да разберете колко херца чува човешкото ухо, трябва да разберете такова фундаментално понятие като звук и като цяло да разберете какво точно се измерва в херца.

Звуковите вибрации са уникален начин за пренос на енергия без пренос на материя, те са еластични вибрации във всяка среда. Когато става въпрос за обикновен животчовече, такава среда е въздухът. Той съдържа газови молекули, които могат да предават акустична енергия. Тази енергия представлява редуването на ивици на компресия и напрежение на плътността на акустичната среда. В абсолютен вакуум не могат да се предават звукови вибрации.

Всеки звук е физическа вълна и съдържа всички необходими вълнови характеристики. Това е честотата, амплитудата, времето на затихване, ако говорим за затихнало свободно трептене. Нека да разгледаме това с прости примери. Представете си например звука на отворената G струна на цигулка, когато тя се опъва с лък. Можем да определим следните характеристики:

• тихо или силно. Това не е нищо друго освен амплитудата или силата на звука. По-силен звук съответства на по-голяма амплитуда на вибрациите, а по-тих звук - на по-малка. Звук с по-голяма сила може да се чуе на по-голямо разстояние от мястото на произход;

• продължителност на звука. Всеки разбира това и всеки е в състояние да различи дрънкането на барабан от протяжния звук на мелодия на хоров орган;

• височина или честота на звукова вълна. Това е тази основна характеристика, която ни помага да различим "бипкащите" звуци от бас регистъра. Ако нямаше честота на звука, музиката би била възможна само под формата на ритъм. Честотата се измерва в херци, а 1 херц е равен на едно трептене в секунда;

• тембър на звука. Зависи от примеса на допълнителни акустични трептения - формант, но да го обясня с прости думимного лесно: дори и със затворени очи разбираме, че звучи цигулката, а не тромбонът, дори и да имат точно същите характеристики, изброени по-горе.

Тембърът на звука може да се сравни с множество вкусови нюанси. Като цяло имаме горчив, сладък, кисел и солен вкус, но тези четири характеристики далеч не изчерпват всички видове вкусови усещания. Същото се случва и с тембъра.

Нека се спрем по-подробно на височината на звука, тъй като именно от тази характеристика зависи в най-голяма степен остротата на слуха и обхватът на възприеманите акустични вибрации. Какъв е честотният диапазон на звука?

Обхват на слуха при идеални условия

Честотите, възприемани от човешкото ухо в лабораторията, или идеални условия, са в относително широк диапазон от 16 херца до 20 000 херца (20 kHz). Всичко горе и долу - човешкото ухо не чува. Това е заотносно инфразвука и ултразвука. Какво е?

инфразвук

Не се чува, но тялото го усеща, като работата на голям бас високоговорител - субуфер. Това са инфразвукови вибрации. Всеки знае много добре, че ако постоянно отслабвате басовата струна на китарата, тогава въпреки продължаващите вибрации звукът изчезва. Но тези вибрации все още могат да се усетят с върховете на пръстите при докосване на струната.

Много вътрешни органи на човек работят в инфразвуковия диапазон: има свиване на червата, разширяване и свиване на кръвоносните съдове, много биохимични реакции. Много силен инфразвук може да предизвика тежко болестно състояние, дори вълни от панически ужас, което е в основата на инфразвуковите оръжия.

Ултразвук

От другата страна на спектъра са много високи звуци. Ако звукът е с честота над 20 килохерца, тогава той спира да "пиука" и по принцип става недоловим за човешкото ухо. Става ултразвукова. Ултразвукът има страхотно приложениев националната икономика, основана на него ултразвукова диагностика. С помощта на ултразвук корабите се движат в морето, заобикаляйки айсбергите и избягвайки плитки води. Благодарение на ултразвука специалистите откриват кухини в изцяло метални конструкции, например в релси. Всички видяха как работници търкаляха специална количка за дефектоскоп по релсите, генерирайки и приемайки високочестотни акустични вибрации. Прилепите използват ултразвук, за да намерят пътя си в тъмното безпогрешно, без да се блъскат в стените на пещери, китове и делфини.

Известно е, че с възрастта способността за различаване на високите звуци намалява и децата ги чуват най-добре. Съвременни изследванияпоказват, че вече на възраст 9-10 години обхватът на слуха при децата започва постепенно да намалява, а при по-възрастните хора чуваемостта на високите честоти е много по-лоша.

За да чуете как възрастните хора възприемат музиката, трябва само да намалите един или два реда високи честоти на многолентовия еквалайзер в плейъра на вашия мобилен телефон. Полученото неприятно "мърморене, като от буре" и ще бъде чудесна илюстрация за това как вие самите ще чуете след 70-годишна възраст.

при загуба на слуха важна роляиграе нездравословна диета, пиене на алкохол и пушене, отлагане на холестеролни плаки по стените на кръвоносните съдове. УНГ статистика - лекарите твърдят, че хората с първа кръвна група по-често и по-бързо стигат до загуба на слуха от останалите. Подходи загуба на слуха наднормено тегло, ендокринна патология.

Обхват на слуха при нормални условия

Ако отрежем "маргиналните участъци" на звуковия спектър, тогава за комфортен животняма толкова много хора на разположение: това е интервалът от 200 Hz до 4000 Hz, който почти напълно съответства на диапазона на човешкия глас, от дълбок бас-профундо до висок колоратурен сопран. Въпреки това, дори при комфортни условия, слухът на човек непрекъснато се влошава. Обикновено най-високата чувствителност и чувствителност при възрастни под 40-годишна възраст е на ниво от 3 килохерца, а на възраст над 60 години тя спада до 1 килохерц.

Слухов диапазон за мъже и жени

Понастоящем сексуалната сегрегация не е добре дошла, но мъжете и жените наистина възприемат звука по различен начин: жените са в състояние да чуват по-добре във високия диапазон и свързаната с възрастта инволюция на звука във високочестотната област е по-бавна, а мъжете възприемат високи звуци донякъде по-лошо. Изглежда логично да се предположи, че мъжете чуват по-добре в бас регистъра, но това не е така. Възприемането на басовите звуци при мъжете и жените е почти еднакво.

Но има уникални жени в "генерацията" на звуците. Така диапазонът на гласа на перуанската певица Yma Sumac (почти пет октави) се простира от звука „si“ на голяма октава (123,5 Hz) до „la“ на четвъртата октава (3520 Hz). Пример за нейните уникални вокали може да намерите по-долу.

В същото време мъжете и жените имат доста голяма разликавъв функционирането на говорния апарат. Жените издават звуци от 120 до 400 херца, а мъжете от 80 до 150 херца, според средните данни.

Различни скали за указване на обхвата на слуха

В началото говорихме за факта, че височината не е единствената характеристика на звука. Следователно има различни скали, според различни диапазони. Звукът, чуван от човешкото ухо, може да бъде например тих и силен. Най-простият и приемлив клинична практикаскала за обем на звука - тази, която измерва звуковото налягане, възприемано от тъпанчето.

Тази скала се основава на най-малката енергия на звукова вибрация, която е способна да се трансформира в нервен импулс и да предизвика звуково усещане. Това е прагът на слуховото възприятие. Колкото по-нисък е прагът на възприемане, толкова по-висока е чувствителността и обратното. Специалистите разграничават интензитета на звука, който е физически параметър, и силата на звука, която е субективна стойност. Известно е, че звук с абсолютно еднакъв интензитет се възприема от здрав човек и човек със загуба на слуха като два различни звука, по-силен и по-тих.

Всеки знае как в кабинета на лекаря по УНГ пациентът стои в ъгъла, обръща се настрани, а лекарят от съседния ъгъл проверява възприятието на пациента за шепотната реч, произнасяйки отделни числа. Това е най-простият пример първична диагнозазагуба на слуха.

Известно е, че едва доловимото дишане на друг човек е 10 децибела (dB) интензитет на звуковото налягане, нормален разговор у дома съответства на 50 dB, воят на пожарна сирена е 100 dB, а реактивен самолет, излитащ наблизо, близо праг на болка- 120 децибела.

Може да е изненадващо, че цялата огромна интензивност на звуковите вибрации се побира в толкова малък мащаб, но това впечатление е измамно. Това е логаритмична скала и всяка следваща стъпка е 10 пъти по-интензивна от предходната. По същия принцип се изгражда скала за оценка на интензивността на земетресенията, където има само 12 точки.

След като разгледахме теорията на разпространението и механизмите на възникване на звуковите вълни, препоръчително е да разберем как звукът се "интерпретира" или възприема от човек. Отговаря за възприемането на звуковите вълни в човешкото тяло чифтен орган- ухо. човешко ухо- много сложен орган, който отговаря за две функции: 1) възприема звукови импулси 2) действа като вестибуларен апарат на цялото човешко тяло, определя позицията на тялото в пространството и дава жизненоважната способност за поддържане на баланс. Средното човешко ухо е в състояние да улови колебания от 20 - 20 000 Hz, но има отклонения нагоре или надолу. В идеалния случай звуковият честотен диапазон е 16 - 20 000 Hz, което също съответства на 16 m - 20 cm дължина на вълната. Ухото е разделено на три части: външно, средно и вътрешно ухо. Всеки от тези "отдели" изпълнява своя собствена функция, но и трите отдела са тясно свързани помежду си и всъщност осъществяват предаването на вълна от звукови вибрации един към друг.

външно (външно) ухо

Външното ухо се състои от ушна мида и външен слухов канал. Ушната мида е еластичен хрущял със сложна форма, покрит с кожа. В долната част на ушната мида е лобът, който се състои от мастна тъкан и също е покрит с кожа. Ушната мида действа като приемник на звукови вълни от околното пространство. специална формаСтруктурата на ушната мида ви позволява по-добре да улавяте звуци, особено звуците от средния честотен диапазон, който е отговорен за предаването на речева информация. Този факт до голяма степен се дължи на еволюционната необходимост, тъй като човек прекарва по-голямата част от живота си в устна комуникация с представители на своя вид. Човешката ушна мида е практически неподвижна, за разлика от голям брой представители на животинския вид, които използват движенията на ушите, за да се настроят по-точно към източника на звук.

Гънките на човешката ушна мида са подредени по такъв начин, че правят корекции (незначителни изкривявания) спрямо вертикалното и хоризонталното разположение на източника на звук в пространството. Благодарение на тази уникална характеристика човек е в състояние съвсем ясно да определи местоположението на обект в пространството спрямо себе си, като се фокусира само върху звука. Тази функция е добре позната и под термина "локализация на звука". Основната функция на ушната мида е да улавя възможно най-много звуци в звуковия честотен диапазон. По-нататъшната съдба на "уловените" звукови вълни се решава в ушния канал, чиято дължина е 25-30 мм. При него хрущялната част на външната ушна мида преминава в костта, а кожната повърхност на слуховия канал е снабдена с мастни и серни жлези. В края на слуховия канал има еластична тимпанична мембрана, до която достигат вибрации на звукови вълни, като по този начин предизвикват нейните отговорни вибрации. Тъпанчевата мембрана от своя страна предава тези получени вибрации в областта на средното ухо.

Средно ухо

Вибрациите, предавани от тимпаничната мембрана, навлизат в област на средното ухо, наречена "тимпанична област". Това е област с обем около един кубичен сантиметър, в която са разположени три слухови костици: чук, наковалня и стреме.Именно тези "междинни" елементи изпълняват основна функция: Предаване на звукови вълни към вътрешното ухо и усилване едновременно. Слуховите костици са изключително сложна верига за предаване на звука. И трите кости са тясно свързани помежду си, както и с тъпанчето, поради което се осъществява предаването на вибрации "по веригата". На подхода към областта на вътрешното ухо има прозорец на вестибюла, който е блокиран от основата на стремето. За да се изравни налягането от двете страни на тимпаничната мембрана (например при промени във външното налягане), областта на средното ухо е свързана с назофаринкса чрез евстахиевата тръба. Всички сме добре запознати с ефекта на запушване на ушите, който се получава именно поради тази фина настройка. От средното ухо звуковите вибрации, вече усилени, попадат в областта на вътрешното ухо, най-сложната и чувствителна.

вътрешно ухо

Най-сложната форма е вътрешното ухо, което поради тази причина се нарича лабиринт. Костният лабиринт включва: преддверие, кохлея и полукръгли канали, както и вестибуларния апаратотговорен за баланса. Това е кохлеята, която е пряко свързана със слуха в този пакет. Кохлеята е спираловиден мембранен канал, пълен с лимфна течност. Отвътре каналът е разделен на две части от друга мембранна преграда, наречена "основна мембрана". Тази мембрана се състои от влакна с различна дължина (общо повече от 24 000), опънати като струни, като всяка струна резонира със собствен специфичен звук. Каналът е разделен от мембрана на горна и долна стълба, които комуникират в горната част на кохлеята. От противоположния край каналът се свързва с рецепторния апарат слухов анализатор, която е покрита с малки космени клетки. Този апарат на слуховия анализатор се нарича още Кортиев орган. Когато вибрациите от средното ухо навлязат в кохлеята, лимфната течност, която изпълва канала, също започва да вибрира, предавайки вибрации към основната мембрана. В този момент влиза в действие апаратът на слуховия анализатор, чиито космени клетки, подредени в няколко реда, преобразуват звуковите вибрации в електрически "нервни" импулси, които се предават по слуховия нерв до темпорална зонамозъчната кора. По такъв сложен и богато украсен начин човек в крайна сметка ще чуе желания звук.

Характеристики на възприятието и формирането на речта

Механизмът на производство на реч се е формирал при хората през целия еволюционен етап. Смисълът на тази способност е да предава вербална и невербална информация. Първият носи словесно и семантично натоварване, вторият е отговорен за прехвърлянето на емоционалния компонент. Процесът на създаване и възприемане на речта включва: формулиране на съобщение; кодиране в елементи според правилата на съществуващия език; преходни невромускулни действия; движения на гласните струни; излъчване на звуков сигнал; След това слушателят влиза в действие, извършвайки: спектрален анализ на получения акустичен сигнал и селекция на акустични характеристики в периферната слухова система, предаване на избраните характеристики чрез невронни мрежи, разпознаване на езиковия код (лингвистичен анализ), разбиране на смисъла на съобщението.
Устройството за генериране на речеви сигнали може да се сравни със сложен духов инструмент, но гъвкавостта и гъвкавостта на настройката и възможността за възпроизвеждане на най-малките тънкости и детайли нямат аналози в природата. Механизмът за образуване на глас се състои от три неразделни компонента:

1. Генератор- белите дробове като резервоар за обем въздух. Излишната енергия от налягане се съхранява в белите дробове, след което през отделителния канал, с помощта на мускулната система, тази енергия се отстранява през трахеята, свързана с ларинкса. На този етап въздушният поток се прекъсва и модифицира;
2. Вибратор- състои се от гласни струни. Потокът също се влияе от турбулентни въздушни струи (създайте ръбови тонове) и източници на импулси (експлозии);
3. Резонатор- включва резонансни кухини със сложна геометрична форма (фаринкс, устна и носна кухини).

В съвкупността от индивидуалното устройство на тези елементи се формира уникален и индивидуален тембър на гласа на всеки човек поотделно.

Енергията на въздушния стълб се генерира в белите дробове, които създават определен въздушен поток по време на вдишване и издишване поради разликата в атмосферното и вътребелодробното налягане. Процесът на натрупване на енергия се осъществява чрез вдишване, процесът на освобождаване се характеризира с издишване. Това се случва поради компресия и разширяване на гръдния кош, които се извършват с помощта на две мускулни групи: междуребрие и диафрагма, с дълбоко дишане и пеене, коремните мускули, гърдите и шията също се свиват. При вдишване диафрагмата се свива и пада надолу, свиването на външните междуребрени мускули повдига ребрата и ги отвежда встрани, а гръдната кост напред. Разширяването на гръдния кош води до спад на налягането в белите дробове (спрямо атмосферното) и това пространство бързо се запълва с въздух. При издишване мускулите съответно се отпускат и всичко се връща в предишното си състояние (гръдният кош се връща в първоначалното си състояние поради собствената си гравитация, диафрагмата се повдига, обемът на предишните разширени бели дробове намалява, вътребелодробното налягане се повишава). Вдишването може да се опише като процес, който изисква разход на енергия (активен); издишването е процесът на натрупване на енергия (пасивен). Контролът на процеса на дишане и формирането на речта става несъзнателно, но при пеене настройката на дишането изисква съзнателен подход и дългосрочно допълнително обучение.

Количеството енергия, което впоследствие се изразходва за формирането на речта и гласа, зависи от обема на съхранявания въздух и от количеството на допълнителното налягане в белите дробове. Максималното налягане, развивано от обучен оперен певец, може да достигне 100-112 dB. Модулирането на въздушния поток чрез вибрациите на гласните струни и създаването на субфарингеално свръхналягане, тези процеси протичат в ларинкса, който е вид клапа, разположена в края на трахеята. Клапата изпълнява двойна функция: предпазва белите дробове от навлизане чужди предметии поддържа високо кръвно налягане. Ларинксът е този, който действа като източник на реч и пеене. Ларинксът е колекция от хрущяли, свързани с мускули. Ларинксът има доста сложна структура, чийто основен елемент е чифт гласни струни. Именно гласните струни са основният (но не единственият) източник на гласообразуване или "вибратор". По време на този процес гласните струни се движат, придружени от триене. За да се предпази от това, се отделя специален лигавичен секрет, който действа като лубрикант. Образуването на звуци на речта се определя от вибрациите на връзките, което води до образуването на поток въздух, издишван от белите дробове, до определен видамплитудна характеристика. Между гласните гънки има малки кухини, които действат като акустични филтри и резонатори, когато е необходимо.

Характеристики на слухово възприятие, безопасност при слушане, прагове на чуване, адаптация, правилно ниво на звука

Както може да се види от описанието на структурата на човешкото ухо, този орган е много деликатен и доста сложен по структура. Като вземем предвид този факт, не е трудно да се определи, че този изключително тънък и чувствителен апарат има набор от ограничения, прагове и т.н. Човешката слухова система е адаптирана към възприемането на тихи звуци, както и звуци със средна интензивност. Дълготрайна експозиция силни звуциводи до необратими промени в праговете на слуха, както и други проблеми със слуха, до пълна глухота. Степента на увреждане е право пропорционална на времето на експозиция в шумна среда. В този момент влиза в сила и адаптационният механизъм – т.е. под въздействието на продължителни силни звуци, чувствителността постепенно намалява, възприеманият обем намалява, слухът се адаптира.

Адаптирането първоначално се стреми да защити слуховите органи от твърде силни звуци, но именно влиянието на този процес най-често кара човек да увеличи неконтролируемото ниво на звука на аудиосистемата. Защитата се осъществява благодарение на механизма на средното и вътрешното ухо: стремето се прибира от овалния прозорец, като по този начин предпазва от прекалено силни звуци. Но механизмът за защита не е идеален и има забавяне във времето, като се задейства само 30-40 ms след началото на пристигането на звука, освен това пълна защита не се постига дори при продължителност от 150 ms. Защитният механизъм се задейства, когато силата на звука премине нивото от 85 dB, освен това самата защита е до 20 dB.
Най-опасните в този случай, можем да разгледаме феномена „изместване на прага на слуха“, който обикновено се среща в практиката в резултат на продължително излагане на силни звуци над 90 dB. Процесът на възстановяване на слуховата система след такива вредни ефекти може да продължи до 16 часа. Изместването на прага започва още при ниво на интензитет от 75 dB и нараства пропорционално с увеличаване на нивото на сигнала.

При разглеждане на проблем правилно нивоинтензитета на звука, най-лошото нещо, което трябва да осъзнаете, е фактът, че проблемите със слуха (придобити или вродени) са практически нелечими в тази епоха на доста напреднала медицина. Всичко това трябва да накара всеки здравомислещ човек да се замисли за грижата за слуха си, освен ако, разбира се, не се планира да се запази първоначалната му цялост и способност да чува целия честотен диапазон възможно най-дълго. За щастие, всичко не е толкова страшно, колкото може да изглежда на пръв поглед, и като следвате редица предпазни мерки, можете лесно да запазите слуха си дори в напреднала възраст. Преди да разгледаме тези мерки, е необходимо да си припомним една важна характеристикачовешкото слухово възприятие. Слухов апаратвъзприема звуците нелинейно. Подобно явление се състои в следното: ако си представите една честота на чист тон, например 300 Hz, тогава нелинейността се проявява, когато обертоновете на тази основна честота се появяват в ушната мида според логаритмичния принцип (ако основната честота е взети като f, тогава честотните обертонове ще бъдат 2f, 3f и т.н. във възходящ ред). Тази нелинейност също е по-лесна за разбиране и е позната на мнозина под името "нелинейно изкривяване". Тъй като такива хармоници (обертонове) не се срещат в оригиналния чист тон, се оказва, че ухото само внася свои корекции и обертонове в оригиналния звук, но те могат да бъдат определени само като субективни изкривявания. При ниво на интензитет под 40 dB не възниква субективно изкривяване. С увеличаване на интензитета от 40 dB нивото на субективните хармоници започва да нараства, но дори при ниво от 80-90 dB техният отрицателен принос към звука е сравнително малък (следователно това ниво на интензитет може условно да се счита за вид „златна среда“ в музикалната сфера).

Въз основа на тази информация можете лесно да определите безопасно и приемливо ниво на силата на звука, което няма да навреди на слуховите органи и в същото време дава възможност да чуете абсолютно всички характеристики и детайли на звука, например в случай на работа с "hi-fi" система. Това ниво на "златната среда" е приблизително 85-90 dB. Именно при този интензитет на звука наистина е възможно да чуете всичко, което е вградено в аудио пътя, докато рискът от преждевременно увреждане и загуба на слуха е сведен до минимум. Почти напълно безопасно може да се счита за ниво на звука от 85 dB. За да разберете каква е опасността от силно слушане и защо твърде ниското ниво на звука не ви позволява да чуете всички нюанси на звука, нека разгледаме този въпрос по-подробно. Що се отнася до ниските нива на звука, липсата на целесъобразност (но по-често субективно желание) за слушане на музика на ниски нива се дължи на следните причини:

1. Нелинейност на човешкото слухово възприятие;
2. Характеристики на психоакустичното възприятие, които ще бъдат разгледани отделно.

Нелинейността на слуховото възприятие, обсъдена по-горе, има значителен ефект при всяка сила на звука под 80 dB. На практика изглежда така: ако включите музиката на тихо ниво, например 40 dB, тогава средночестотният диапазон на музикалната композиция ще бъде най-ясно чуваем, независимо дали става въпрос за вокалите на изпълнителя / изпълнител или инструменти, свирещи в този диапазон. В същото време ще има ясна липса на ниски и високи честоти, дължаща се именно на нелинейността на възприятието, както и на факта, че различните честоти звучат с различна сила на звука. По този начин е очевидно, че за пълно възприемане на цялостната картина, честотното ниво на интензитет трябва да бъде изравнено колкото е възможно повече с една единствена стойност. Въпреки факта, че дори при ниво на звука от 85-90 dB не се получава идеализирано изравняване на силата на звука на различните честоти, нивото става приемливо за нормално ежедневно слушане. Колкото по-малка е силата на звука в същото време, толкова по-ясно ще се възприема характерната нелинейност от ухото, а именно усещането за липса на необходимото количество високи и ниски честоти. В същото време се оказва, че при такава нелинейност е невъзможно да се говори сериозно за възпроизвеждане на висококачествен "hi-fi" звук, тъй като точността на предаване на оригиналния звуков образ ще бъде изключително ниска в тази конкретна ситуация.

Ако се задълбочите в тези заключения, става ясно защо слушането на музика с ниска сила на звука, макар и най-безопасно от гледна точка на здравето, се усеща изключително негативно от ухото поради създаването на явно неправдоподобни изображения на музикални инструменти и глас, липсата на звукова сценична гама. По принцип тихото възпроизвеждане на музика може да се използва като фонов акомпанимент, но е напълно противопоказано да се слуша високо "hi-fi" качество при ниска сила на звука, поради горните причини е невъзможно да се създадат натуралистични изображения на звуковата сцена, която е била формирана от звуковия инженер в студиото по време на етапа на запис. Но не само ниският обем въвежда определени ограничения върху възприемането на крайния звук, ситуацията е много по-лоша с увеличен обем. Възможно е и доста лесно да увредите слуха си и да намалите достатъчно чувствителността, ако слушате музика на нива над 90 dB за дълго време. Тези данни се основават на голям брой медицински изследвания, които заключават, че нивата на звука над 90 dB причиняват реална и почти непоправима вреда на здравето. Механизмът на това явление се крие в слуховото възприятие и структурните особености на ухото. Когато звукова вълна с интензитет над 90 dB навлезе в ушния канал, органите на средното ухо влизат в действие, причинявайки феномен, наречен слухова адаптация.

Принципът на това, което се случва в този случай е следният: стремето се прибира от овалния прозорец и предпазва вътрешното ухо от твърде силни звуци. Този процес се нарича акустичен рефлекс. На ухото това се възприема като краткотрайно намаляване на чувствителността, което може да е познато на всеки, който някога е посещавал рок концерти в клубове, например. След такъв концерт настъпва краткотрайно намаляване на чувствителността, която след определен период от време се възстановява до предишното си ниво. Въпреки това, възстановяването на чувствителността не винаги ще бъде и пряко зависи от възрастта. Зад всичко това се крие голямата опасност от слушане на силна музика и други звуци, чийто интензитет надхвърля 90 dB. Появата на акустичен рефлекс не е единствената "видима" опасност от загуба на слухова чувствителност. При продължително излагане на твърде силни звуци космите, разположени в областта на вътрешното ухо (които реагират на вибрации), се отклоняват много силно. В този случай възниква ефектът, че косата, отговорна за възприемането на определена честота, се отклонява под въздействието на звукови вибрации с голяма амплитуда. В един момент такава коса може да се отклони твърде много и никога да не се върне. Това ще доведе до съответен ефект на загуба на чувствителност при определена специфична честота!

Най-ужасното в цялата тази ситуация е, че болестите на ушите са практически нелечими, дори и с най-съвременните методи, познати на медицината. Всичко това води до някои сериозни заключения: звук над 90 dB е опасен за здравето и почти гарантирано ще причини преждевременна загуба на слуха или значително намаляване на чувствителността. Още по-разочароващо е, че споменатото по-рано свойство на адаптация се проявява с течение на времето. Този процес в човешките слухови органи протича почти незабележимо; човек, който бавно губи чувствителност, близо до 100% вероятност, няма да забележи това до момента, в който хората около него обърнат внимание на постоянните въпроси като: „Какво каза току-що?“. Изводът в крайна сметка е изключително прост: когато слушате музика, жизненоважно е да не допускате нива на интензитет на звука над 80-85 dB! В същото време има и положителна страна: нивото на звука от 80-85 dB приблизително съответства на нивото на звукозапис на музика в студийна среда. Така възниква концепцията за „златната среда“, над която е по-добре да не се издигате, ако здравословните проблеми имат поне някакво значение.

Дори краткотрайното слушане на музика на ниво 110-120 dB може да причини проблеми със слуха, например по време на концерт на живо. Очевидно избягването на това понякога е невъзможно или много трудно, но е изключително важно да се опитате да направите това, за да запазите целостта на слуховото възприятие. Теоретично, краткотрайното излагане на силни звуци (не надвишаващи 120 dB), дори преди появата на "слухова умора", не води до сериозни негативни последици. Но на практика обикновено има случаи на продължително излагане на звук с такава интензивност. Хората се оглушават, без да осъзнават цялата опасност в кола, докато слушат аудио система, у дома при подобни условия или със слушалки на преносим плейър. Защо се случва това и какво прави звука все по-силен и по-силен? Има два отговора на този въпрос: 1) Влиянието на психоакустиката, за което ще стане дума отделно; 2) Постоянната нужда да "крещи" някои външни звуци с обема на музиката. Първият аспект на проблема е доста интересен и ще бъде разгледан подробно по-късно, но втората страна на проблема води повече до негативни мисли и изводи за погрешно разбиране на истинските основи на правилното слушане на звука на "hi- fi" клас.

Без да навлизаме в подробности, общото заключение относно слушането на музика и правилната сила на звука е следното: слушането на музика трябва да става при нива на интензитет на звука не по-високи от 90 dB, не по-ниски от 80 dB в стая, в която има много заглушени или напълно отсъства външни звуцивъншни източници (като: разговори на съседи и друг шум извън стената на апартамента; уличен шум и технически шум, ако сте в колата и др.). Бих искал да подчертая веднъж завинаги, че в случай на спазване на такива, вероятно строги изисквания, можете да постигнете дългоочаквания баланс на звука, който няма да причини преждевременно нежелано увреждане на слуховите органи и ще също носят истинско удоволствие от слушането на любимата музика с най-малките детайли на звука на високи и ниски честоти и прецизността, преследвана от самата концепция за "hi-fi" звук.

Психоакустика и особености на възприятието

За да се отговори най-пълно на някои важни въпроси относно окончателното възприемане на звукова информация от човек, съществува цял клон на науката, който изучава огромно разнообразие от такива аспекти. Този раздел се нарича "психоакустика". Факт е, че слухово възприятиене се изчерпва само с работата на слуховите органи. След директно възприемане на звука от органа на слуха (ухото), тогава влиза в действие най-сложният и малко проучен механизъм за анализ на получената информация, за това е изцяло отговорен човешкият мозък, който е устроен по такъв начин, че по време на при работа той генерира вълни с определена честота и те също са посочени в херци (Hz). Различните честоти на мозъчните вълни отговарят на определени състояния на човек. Така се оказва, че слушането на музика допринася за промяна в честотната настройка на мозъка и това е важно да се има предвид при слушане на музикални композиции. Въз основа на тази теория съществува и метод за звукова терапия чрез пряко въздействие върху психическото състояние на човек. мозъчни вълниима пет вида:

1. Делта вълни (вълни под 4 Hz).Съобразете се с условието дълбок сънбез сънища, без никакви усещания за тялото.
2. Тета вълни (вълни 4-7 Hz).Състоянието на сън или дълбока медитация.
3. Алфа вълни (вълни 7-13 Hz).Състояния на релаксация и релаксация по време на будност, сънливост.
4. Бета вълни (вълни 13-40 Hz).Състояние на активност, ежедневно мислене и умствена дейност, възбуда и познание.
5. Гама вълни (вълни над 40 Hz).Състояние на интензивна умствена дейност, страх, възбуда и осъзнатост.

Най-много отговори търси психоакустиката като научен дял интересни въпросисвързани с окончателното възприемане на звукова информация от човек. В процеса на изучаване на този процес се разкриват огромен брой фактори, влиянието на които неизменно се проявява както в процеса на слушане на музика, така и във всеки друг случай на обработка и анализ на всякаква звукова информация. Психоакустиката изучава почти цялото разнообразие от възможни влияния, като се започне от емоционалните и психическо състояниена човек в момента на слушане, завършвайки с особеностите на структурата на гласните струни (ако говорим за особеностите на възприемането на всички тънкости на вокалното изпълнение) и механизма за преобразуване на звука в електрически импулси на мозък. Най-интересните и най-важните фактори (които са жизненоважни да се вземат предвид всеки път, когато слушате любимата си музика, както и при изграждането на професионална аудио система) ще бъдат обсъдени допълнително.

Понятието за съзвучие, музикално съзвучие

Устройството на човешката слухова система е уникално, на първо място, в механизма на възприятие на звука, нелинейността на слуховата система, способността за групиране на звуци по височина с доста висока степен на точност. Повечето интересна функциявъзприятие, може да се отбележи нелинейността на слуховата система, която се проявява под формата на появата на допълнителни несъществуващи (в основния тон) хармоници, което особено често се проявява при хора с музикална или абсолютна височина. Ако се спрем по-подробно и анализираме всички тънкости на възприемането на музикалния звук, тогава лесно се разграничава понятието "консонанс" и "дисонанс" на различни акорди и интервали на звучене. концепция "съзвучие"определена като съгласна (от френска дума"съгласие") звук и съответно обратно, "дисонанс"- непоследователен, несъгласуващ звук. Въпреки разнообразието различни интерпретацииот тези концепции за характеристиките на музикалните интервали е най-удобно да се използва "музикално-психологическата" интерпретация на термините: съзвучиесе определя и усеща от човека като приятен и комфортен, мек звук; дисонансможе да се опише от друга страна като звук, дразнещо, безпокойство и стрес. Такава терминология е леко субективна и също така в историята на развитието на музиката са взети напълно различни интервали за "съгласна" и обратно.

В днешно време тези понятия също са трудни за еднозначно възприемане, тъй като има различия между хората с различни музикални предпочитания и вкусове, а също така няма общопризнато и съгласувано понятие за хармония. Психоакустичната основа за възприемането на различни музикални интервали като съзвучни или дисонантни пряко зависи от концепцията за "критична лента". Критична лентае определена честотна лента, в рамките на която слухови усещанияпромените драстично. Ширината на критичните ленти нараства пропорционално с увеличаване на честотата. Следователно усещането за съзвучия и дисонанси е пряко свързано с наличието на критични ленти. Човешкият слухов орган (ухо), както беше споменато по-рано, играе ролята на лентов филтър на определен етап от анализа на звуковите вълни. Тази роля е възложена на базиларната мембрана, върху която има 24 критични ивици с честотно зависима ширина.

По този начин съзвучието и непоследователността (консонанс и дисонанс) директно зависят от разделителната способност на слуховата система. Оказва се, че ако два различни тона звучат в унисон или честотната разлика е нула, тогава това е съвършено съзвучие. Същото съзвучие възниква, ако честотната разлика е по-голяма от критичната лента. Дисонанс възниква само когато честотната разлика е между 5% и 50% от критичната лента. най-висока степендисонанс в този сегмент се чува, ако разликата е една четвърт от ширината на критичната лента. Въз основа на това е лесно да се анализира всеки смесен музикален запис и комбинация от инструменти за консонанс или дисонанс на звука. Не е трудно да се досетите каква голяма роля играят в този случай звукорежисьорът, звукозаписното студио и други компоненти на окончателния цифров или аналогов оригинален звуков запис и всичко това дори преди да се опитате да го възпроизведете на оборудване за възпроизвеждане на звук.

Локализация на звука

Системата за бинаурален слух и пространствена локализация помага на човек да възприеме пълнотата на пространствената звукова картина. Този механизъм на възприятие се осъществява от два слухови апарата и два слухови канала. Звуковата информация, която идва по тези канали, впоследствие се обработва в периферната част на слуховата система и се подлага на спектрален и времеви анализ. По-нататък тази информация се предава към по-високите части на мозъка, където се сравнява разликата между левия и десния звуков сигнал и също се формира единен звуков образ. Този описан механизъм се нарича бинаурален слух. Благодарение на това човек има такива уникални възможности:

1) локализиране на звукови сигнали от един или повече източници, като същевременно се формира пространствена картина на възприятието на звуковото поле
2) разделяне на сигнали, идващи от различни източници
3) избор на някои сигнали на фона на други (например избор на реч и глас от шум или звук на инструменти)

Пространствената локализация е лесна за наблюдение с прост пример. На концерт със сцена и определен брой музиканти на нея на определено разстояние един от друг е лесно (при желание дори със затваряне на очите) да се определи посоката на пристигане на звуковия сигнал на всеки инструмент, за оценка на дълбочината и пространствеността на звуковото поле. По същия начин се оценява добрата hi-fi система, способна надеждно да „възпроизвежда“ такива ефекти на пространственост и локализация, като по този начин всъщност „измамва“ мозъка, карайки ви да почувствате пълното присъствие на любимия си изпълнител на живо изпълнение. Локализацията на източник на звук обикновено се определя от три основни фактора: времеви, интензитет и спектрален. Независимо от тези фактори, има редица модели, които могат да се използват за разбиране на основите на звуковата локализация.

Най-големият ефект на локализация, възприеман от човешките слухови органи, е в средночестотната област. В същото време е почти невъзможно да се определи посоката на звуците с честоти над 8000 Hz и под 150 Hz. Последният факт е особено широко използван в системите за hi-fi и домашно кино при избора на местоположението на субуфер (нискочестотна връзка), чието разположение в стаята, поради липсата на локализиране на честоти под 150 Hz, практически няма значение и слушателят във всеки случай получава цялостен образ на звуковата сцена. Точността на локализирането зависи от местоположението на източника на излъчване на звукови вълни в пространството. По този начин най-голямата точност на локализиране на звука се отбелязва в хоризонталната равнина, достигайки стойност от 3 °. AT вертикална равниначовешката слухова система определя посоката на източника много по-лошо, точността в този случай е 10-15 ° (поради специфичната структура ушни мидии сложна геометрия). Точността на локализиране варира леко в зависимост от ъгъла на звукоизлъчващите обекти в пространството с ъгли спрямо слушателя, а степента на дифракция на звуковите вълни от главата на слушателя също влияе върху крайния ефект. Трябва също да се отбележи, че широколентовите сигнали са по-добре локализирани от теснолентовия шум.

Много по-интересна е ситуацията с определянето на дълбочината на насочения звук. Например, човек може да определи разстоянието до обект по звук, но това се случва в по-голяма степен поради промяна на звуковото налягане в пространството. Обикновено, колкото по-далеч е обектът от слушателя, толкова повече звукови вълни се отслабват в свободното пространство (на закрито се добавя влиянието на отразените звукови вълни). Така можем да заключим, че точността на локализиране е по-висока в затворено помещение именно поради появата на ревербация. Отразените вълни, които се появяват в затворени пространства, пораждат такива интересни ефекти като разширяване на звуковата сцена, обгръщане и т.н. Тези явления са възможни именно поради податливостта на триизмерната локализация на звука. Основните зависимости, които определят хоризонталната локализация на звука, са: 1) разликата във времето на пристигане на звукова вълна отляво и дясното ухо; 2) разликата в интензитета, дължаща се на дифракция в главата на слушателя. За да се определи дълбочината на звука, разликата в нивото на звуковото налягане и разликата в спектралния състав са важни. Локализацията във вертикалната равнина също е силно зависима от дифракцията в ушната мида.

Ситуацията е по-сложна при модерните системи за съраунд звук, базирани на dolby surround технология и аналози. Изглежда, че принципът на изграждане на системи за домашно кино ясно регулира метода за пресъздаване на доста натуралистична пространствена картина на 3D звук с присъщия обем и локализация на виртуални източници в пространството. Не всичко обаче е толкова тривиално, тъй като механизмите на възприемане и локализиране на голям брой звукови източници обикновено не се вземат предвид. Преобразуването на звука от органите на слуха включва процеса на добавяне на сигнали от различни източници, които са дошли до различни уши. Освен това, ако фазовата структура на различните звуци е повече или по-малко синхронна, такъв процес се възприема от ухото като звук, излъчван от един източник. Съществуват и редица трудности, включително особеностите на механизма за локализация, което затруднява точното определяне на посоката на източника в пространството.

С оглед на горното, най-трудната задача е да се отделят звуци от различни източници, особено ако тези различни източници възпроизвеждат подобен амплитудно-честотен сигнал. И точно това се случва на практика във всяка съвременна система за съраунд звук и дори в конвенционалната стерео система. Когато човек слуша голям бройзвуци, излъчвани от различни източници, първо се определя принадлежността на всеки отделен звук към източника, който го създава (групиране по честота, височина, тембър). И едва на втория етап мълвата се опитва да локализира източника. След това входящите звуци се разделят на потоци въз основа на пространствени характеристики (разлика във времето на пристигане на сигнали, разлика в амплитудата). Въз основа на получената информация се формира повече или по-малко статичен и фиксиран слухов образ, от който е възможно да се определи откъде идва всеки отделен звук.

Много е удобно да се проследят тези процеси на примера на обикновена сцена с музиканти, фиксирани върху нея. В същото време е много интересно, че ако вокалистът/изпълнителят, заемащ първоначално определена позиция на сцената, започне да се движи плавно по сцената във всяка посока, формираният преди това слухов образ няма да се промени! Определянето на посоката на звука, идващ от вокалиста, ще остане субективно същото, сякаш той стои на същото място, където е стоял преди да се движи. Само при рязка промяна в местоположението на изпълнителя на сцената ще настъпи разцепване на формирания звуков образ. В допълнение към разглежданите проблеми и сложността на процесите на локализиране на звука в пространството, в случай на многоканални системи за съраунд звук, процесът на ревербация в крайната стая за слушане играе доста голяма роля. Тази зависимост се наблюдава най-ясно, когато голям брой отразени звуци идват от всички посоки - точността на локализация се влошава значително. Ако енергийната наситеност на отразените вълни е по-голяма (преобладава) от директните звуци, критерият за локализация в такава стая става изключително размит, изключително трудно (ако не и невъзможно) е да се говори за точността на определяне на такива източници.

Въпреки това, в силно ревербериращо помещение, теоретично възниква локализация; в случай на широколентови сигнали, слухът се ръководи от параметъра на разликата в интензитета. В този случай посоката се определя от високочестотния компонент на спектъра. Във всяка стая точността на локализиране ще зависи от времето на пристигането на отразените звуци след директните звуци. Ако интервалът между тези звукови сигнали е твърде малък, "законът за директната вълна" започва да работи, за да помогне на слуховата система. Същността на това явление: ако звуци с кратък интервал на забавяне идват от различни посоки, тогава локализирането на целия звук става според първия пристигнал звук, т.е. слухът игнорира до известна степен отразения звук, ако идва твърде кратко време след директния. Подобен ефект се проявява и при определяне на посоката на пристигане на звука във вертикалната равнина, но в този случай той е много по-слаб (поради факта, че чувствителността на слуховата система към локализация във вертикалната равнина е значително по-лоша).

Същността на ефекта на предшестване е много по-дълбока и има психологически, а не физиологичен характер. Проведени са голям брой експерименти, въз основа на които е установена зависимостта. Този ефект възниква главно когато времето на възникване на ехото, неговата амплитуда и посока съвпадат с някакво "очакване" на слушателя от това как акустиката на това конкретно помещение формира звуков образ. Може би човекът вече е имал опит със слушане в тази стая или подобна, което формира предразположението на слуховата система към появата на "очаквания" ефект на предимство. За да се заобиколят тези ограничения, присъщи на човешкия слух, в случай на няколко източника на звук се използват различни трикове и трикове, с помощта на които в крайна сметка се формира повече или по-малко правдоподобна локализация на музикални инструменти / други източници на звук в пространството . Като цяло възпроизвеждането на стерео и многоканални звукови изображения се основава на голяма измамаи създаване на слухова илюзия.

Когато два или повече високоговорителя (като 5.1 или 7.1 или дори 9.1) възпроизвеждат звук от различни точкистая, слушателят в същото време чува звуци, излъчвани от несъществуващи или въображаеми източници, възприемайки определена звукова панорама. Възможността за тази измама се крие в биологичните особености на структурата на човешкото тяло. Най-вероятно човек не е имал време да се адаптира към разпознаването на такава измама поради факта, че принципите на "изкуственото" възпроизвеждане на звука се появиха сравнително наскоро. Но въпреки че процесът на създаване на въображаема локализация се оказа възможен, изпълнението все още е далеч от перфектното. Факт е, че слухът наистина възприема източник на звук там, където всъщност не съществува, но правилността и точността на предаване на звукова информация (по-специално тембър) е голям въпрос. По метода на многобройни експерименти в реални реверберационни помещения и в заглушени камери беше установено, че тембърът на звуковите вълни се различава от реалните и въображаемите източници. Това засяга главно субективното възприемане на спектралната сила на звука, тембърът в този случай се променя значително и забележимо (в сравнение с подобен звук, възпроизведен от реален източник).

В случай на многоканални системи за домашно кино, нивото на изкривяване е значително по-високо поради няколко причини: 1) Много звукови сигнали, сходни по амплитудно-честотна и фазова характеристика, идват едновременно от различни източници и посоки (включително повторно отразени вълни) към всеки ушен канал. Това води до повишено изкривяване и появата на гребеновидно филтриране. 2) Силното разстояние на високоговорителите в пространството (един спрямо друг, в многоканалните системи това разстояние може да бъде няколко метра или повече) допринася за нарастването на изкривяването на тембъра и оцветяването на звука в областта на въображаемия източник. В резултат на това можем да кажем, че оцветяването на тембъра в многоканалните и съраунд звуковите системи се случва на практика по две причини: феноменът на филтрирането на гребена и влиянието на процесите на реверберация в конкретна стая. Ако повече от един източник е отговорен за възпроизвеждането на звукова информация (това важи и за стерео система с 2 източника), появата на ефекта на "гребен филтриране", причинен от различни временапристигането на звукови вълни във всеки слухов канал. Особена неравномерност се наблюдава в областта на горната средна 1-4 kHz.