Gama de frecvențe audibile a sunetului și terminologia diviziunii condiționate. Percepția undelor sonore de diferite frecvențe și amplitudini Cum percepe sunetele o persoană care aude cu o ureche

O persoană percepe sunetul prin ureche (Fig.).

Chiuveta este afară urechea externa , trecând în canalul auditiv cu un diametru D 1 = 5 mm si lungime 3 cm.

Urmează timpanul, care vibrează sub acțiunea unei unde sonore (rezonează). Membrana este atașată de oase urechea medie transmitand vibratia catre cealalta membrana si mai departe catre urechea interna.

urechea internă are forma unui tub răsucit („melc”) cu un lichid. Diametrul acestui tub D 2 = 0,2 mm lungime 3 - 4 cm lung.

Deoarece vibrațiile aerului într-o undă sonoră sunt suficient de slabe pentru a excita direct fluidul din cohlee, sistemul urechii medii și interne, împreună cu membranele lor, joacă rolul unui amplificator hidraulic. Zona membranei timpanice a urechii interne este mai mică decât zona membranei urechii medii. Presiunea exercitată de sunet asupra timpanelor este invers proporțională cu suprafața:

.

Prin urmare, presiunea asupra urechii interne crește semnificativ:

.

În urechea internă, pe toată lungimea ei, se întinde o altă membrană (longitudinală), care este rigidă la începutul urechii și moale la sfârșit. Fiecare secțiune a acestei membrane longitudinale poate oscila cu propria sa frecvență. Oscilațiile de înaltă frecvență sunt excitate în secțiunea hard, iar oscilațiile de joasă frecvență sunt excitate în secțiunea soft. De-a lungul acestei membrane se află nervul vestibulocohlear, care percepe vibrațiile și le transmite creierului.

Cea mai joasă frecvență de vibrație a unei surse de sunet 16-20 Hz perceput de ureche ca un sunet bas scăzut. Regiune cel mai sensibil auz captează o parte din frecvența medie și o parte din subgamele de frecvență înaltă și corespunde intervalului de frecvență de la 500 Hz inainte de 4-5 kHz . Vocea umană și sunetele emise de majoritatea proceselor din natură care sunt importante pentru noi au o frecvență în același interval. În același timp, sunete cu o frecvență de 2 kHz inainte de 5 kHz sunt prinse de ureche ca țiuit sau fluierat. Cu alte cuvinte, cele mai importante informații sunt transmise la frecvențe audio de până la aproximativ 4-5 kHz.

Subconștient, o persoană împarte sunetele în „pozitive”, „negative” și „neutre”.

Sunetele negative includ sunete care anterior erau necunoscute, ciudate și inexplicabile. Ele provoacă frică și anxietate. Acestea includ, de asemenea, sunete de joasă frecvență, cum ar fi tobe joase sau urlete de lup, deoarece trezesc frică. În plus, frica și groaza excită sunet inaudibil de frecvență joasă (infrasunete). Exemple:

În anii 30 ai secolului XX, o țeavă uriașă de orgă a fost folosită ca efect de scenă într-unul dintre teatrele din Londra. Din infrasunetele acestei conducte, întreaga clădire tremura, iar groaza s-a instalat în oameni.

Angajații Laboratorului Național de Fizică din Anglia au efectuat un experiment prin adăugarea de frecvențe ultra-joase (infrasonice) la sunetul instrumentelor acustice obișnuite ale muzicii clasice. Ascultătorii s-au simțit slăbit și au experimentat un sentiment de frică.

La Departamentul de acustică al Universității de Stat din Moscova au fost efectuate studii privind influența muzicii rock și pop asupra corpului uman. S-a dovedit că frecvența ritmului principal al compoziției „Deep People” provoacă o emoție incontrolabilă, pierderea controlului asupra propriei persoane, agresivitate față de ceilalți sau emoții negative față de sine. Compoziția „The Beatles”, la prima vedere armonioasă, s-a dovedit a fi dăunătoare și chiar periculoasă, deoarece are un ritm de bază de aproximativ 6,4 Hz. Această frecvență rezonează cu frecvențele toracelui, cavității abdominale și este apropiată de frecvența naturală a creierului (7 Hz.). Prin urmare, atunci când ascultați această compoziție, țesuturile abdomenului și pieptului încep să doară și să se prăbușească treptat.

Infrasunetele provoacă vibrații în diferite sisteme din corpul uman, în special în sistemul cardiovascular. Acest lucru are un efect advers și poate duce, de exemplu, la hipertensiune arterială. Oscilațiile la o frecvență de 12 Hz pot provoca, dacă intensitatea lor depășește un prag critic, moartea organismelor superioare, inclusiv a oamenilor. Aceasta și alte frecvențe infrasonice sunt prezente în zgomotul industrial, zgomotul autostrăzii și alte surse.

cometariu: La animale, rezonanța frecvențelor muzicale și a acestora poate duce la deteriorarea funcției creierului. Când sună „roca metalică”, vacile nu mai dau lapte, dar porcii, dimpotrivă, adoră rockul metal.

Pozitive sunt sunetele unui pârâu, valul mării sau cântecul păsărilor; ele aduc alinare.

În plus, rock-ul nu este întotdeauna rău. De exemplu, muzica country cântată pe banjo ajută la refacere, deși are un efect negativ asupra sănătății chiar în stadiul inițial al bolii.

Sunetele pozitive includ melodii clasice. De exemplu, oamenii de știință americani au pus bebelușii prematuri în cutii pentru a asculta muzica lui Bach, Mozart, iar copiii și-au revenit rapid și s-au îngrășat.

Sunetul clopoțelului are un efect benefic asupra sănătății umane.

Orice efect al sunetului este sporit în amurg și întuneric, deoarece proporția de informații care vin prin ochi este redusă.

Absorbția sunetului în aer și suprafețele înconjurătoare

Absorbția sunetului în aer

În orice moment, în orice punct al încăperii, intensitatea sunetului este egală cu suma intensității sunetului direct care vine direct de la sursă și a intensității sunetului reflectat de suprafețele înconjurătoare ale încăperii:

Când sunetul se propagă în aerul atmosferic și în orice alt mediu, apar pierderi de intensitate. Aceste pierderi se datorează absorbției energiei sonore în aer și suprafețele înconjurătoare. Luați în considerare absorbția sunetului folosind teoria undelor .

Absorbţie sunetul este un fenomen de transformare ireversibilă a energiei unei unde sonore într-o altă formă de energie, în primul rând în energia mișcării termice a particulelor mediului.. Absorbția sunetului are loc atât în ​​aer, cât și atunci când sunetul este reflectat de suprafețele înconjurătoare.

Absorbția sunetului în aerînsoţită de scăderea presiunii sonore. Lasă sunetul să călătorească de-a lungul direcției r din sursa. Apoi in functie de distanta r raportat la sursa sonoră, amplitudinea presiunii sonore scade cu legea exponenţială :

, (63)

Unde p 0 este presiunea acustică inițială la r = 0

,

 – coeficient de absorbție sunet. Formula (63) exprimă legea de absorbție a sunetului .

sens fizic coeficient  este că coeficientul de absorbție este numeric egal cu inversul distanței la care presiunea acustică scade în e = 2,71 o singura data:

Unitatea de măsură în SI:

.

Deoarece puterea (intensitatea) sunetului este proporțională cu pătratul presiunii sonore, atunci aceeași legea de absorbție a sunetului poate fi scris ca:

, (63*)

Unde eu 0 - puterea (intensitatea) sunetului în apropierea sursei de sunet, adică la r = 0 :

.

Loturi de dependență p sv (r) și eu(r) sunt prezentate în fig. şaisprezece.

Din formula (63*) rezultă că următoarea ecuație este valabilă pentru nivelul de intensitate a sunetului:

.

. (64)

Prin urmare, unitatea SI pentru coeficientul de absorbție este: neper pe metru

,

În plus, este posibil să se calculeze albi pe metru (B/m) sau decibeli pe metru (dB/m).

cometariu: Absorbția sunetului poate fi caracterizată factor de pierdere , care este egal cu

, (65)

Unde  este lungimea undei sonore, produs  – l factor de atenuare sunet. O valoare egală cu inversul factorului de pierdere

,

numit factor de calitate .

Nu există încă o teorie completă a absorbției sunetului în aer (atmosferă). Numeroase estimări empirice dau valori diferite ale coeficientului de absorbție.

Prima teorie (clasică) a absorbției sunetului a fost creată de Stokes și se bazează pe influența vâscozității (frecarea internă între straturile mediului) și a conductibilității termice (egalizarea temperaturii între straturile mediului). simplificat Formula Stokes se pare ca:

, (66)

Unde  – vâscozitatea aerului,  – Coeficientul lui Poisson,  0 – densitatea aerului la 0 0 C,  – viteza sunetului în aer. În condiții normale, această formulă va lua forma:

. (66*)

Cu toate acestea, formula Stokes (63) sau (63*) este valabilă numai pentru monoatomic gazele ai căror atomi au trei grade de libertate de translație, adică cu  =1,67 .

Pentru gaze din 2, 3 sau molecule poliatomice sens  mult mai mult, deoarece sunetul excită grade de libertate de rotație și vibrație ale moleculelor. Pentru astfel de gaze (inclusiv aer), formula este mai precisă

, (67)

Unde T n = 273,15 K - temperatura absolută a gheții de topire ("punct triplu"), p n = 1,013 . 10 5 Pa - presiunea atmosferică normală, Tși p– temperatura reală (măsurată) a aerului și presiunea atmosferică,  =1,33 pentru gaze biatomice,  =1,33 pentru gaze tri- și poliatomice.

Absorbția sunetului prin suprafețe de închidere

Absorbția sunetului prin suprafețe de închidere apare atunci când sunetul este reflectat din ele. În acest caz, o parte din energia undei sonore este reflectată și provoacă apariția undelor sonore staționare, iar cealaltă energie este convertită în energia mișcării termice a particulelor barierei. Aceste procese se caracterizează prin coeficientul de reflexie și coeficientul de absorbție al anvelopei clădirii.

Coeficientul de reflexie sunetul de la barieră este mărime adimensională egală cu raportul părții din energia undeiW neg , reflectată din barieră, către întreaga energie a valuluiW pad căzând pe un obstacol

.

Absorbția sunetului de către un obstacol se caracterizează prin coeficient de absorbție – mărime adimensională egală cu raportul părții din energia undeiW absorbi , absorbit de barieră(și bariera care a trecut în energia internă a substanței), la toată energia valurilorW pad căzând pe un obstacol

.

Coeficient mediu de absorbție sunetul de către toate suprafețele înconjurătoare este egal cu

,

, (68*)

Unde  i – coeficientul de absorbție a sunetului materialului i-a bariera, S i - zona i-a bariera, S este suprafața totală a obstacolelor, n- numărul de obstacole diferite.

Din această expresie, putem concluziona că coeficientul mediu de absorbție corespunde unui singur material care ar putea acoperi toate suprafețele barierelor încăperii menținând în același timp absorbția totală a sunetului (A ), egal cu

. (69)

Semnificația fizică a absorbției totale a sunetului (A): este numeric egal cu coeficientul de absorbție acustică al unei deschideri deschise cu o suprafață de 1 m 2.

.

Unitatea de măsură pentru absorbția sunetului se numește sabin:

.

Persoana se deteriorează și în timp, pierdem capacitatea de a prelua o anumită frecvență.

Video realizat de canal AsapSCIENCE, este un fel de test de pierdere a auzului legat de vârstă, care vă va ajuta să vă cunoașteți limitele auzului.

În videoclip sunt redate diverse sunete, începând de la 8000 Hz, ceea ce înseamnă că nu aveți deficiențe de auz.

Apoi frecvența crește, iar asta indică vârsta auzului tău, în funcție de momentul în care încetezi să auzi un anumit sunet.

Deci, dacă auziți o frecvență:

12.000 Hz - aveți sub 50 de ani

15.000 Hz - aveți sub 40 de ani

16.000 Hz - aveți sub 30 de ani

17.000 - 18.000 - ai sub 24 de ani

19.000 - ai sub 20 de ani

Dacă doriți ca testul să fie mai precis, ar trebui să setați calitatea video la 720p sau mai bine 1080p și să ascultați cu căști.

Test de auz (video)

pierderea auzului

Dacă ați auzit toate sunetele, cel mai probabil aveți sub 20 de ani. Rezultatele depind de receptorii senzoriali din ureche numiti celule de păr care devin deteriorate şi degenerează în timp.

Acest tip de pierdere a auzului se numește pierderea auzului neurosenzorial. O serie de infecții, medicamente și boli autoimune pot provoca această tulburare. Celulele păroase exterioare, care sunt reglate pentru a capta frecvențe mai înalte, de obicei mor primele și astfel apare efectul pierderii auzului legat de vârstă, așa cum se demonstrează în acest videoclip.

Auzul uman: fapte interesante

1. Printre oamenii sănătoși interval de frecvență care poate fi auzit de urechea umană variază de la 20 (mai mică decât nota cea mai joasă a unui pian) până la 20.000 Herți (mai mare decât nota cea mai înaltă la un flaut mic). Cu toate acestea, limita superioară a acestui interval scade constant odată cu vârsta.

2. Oameni vorbiți unul cu altul la o frecvență de 200 până la 8000 Hz, iar urechea umană este cea mai sensibilă la o frecvență de 1000 - 3500 Hz

3. Sunetele care sunt peste limita auzului uman sunt numite ecografie, și cele de mai jos infrasunete.

4. Nostru urechile nu încetează să funcționeze nici măcar în somnîn timp ce continuă să audă sunete. Cu toate acestea, creierul nostru le ignoră.

5. Sunetul circulă cu 344 de metri pe secundă. Un boom sonic are loc atunci când un obiect depășește viteza sunetului. Undele sonore din fața și din spatele obiectului se ciocnesc și creează un impact.

6. Urechi - organ de autocuratare. Porii din canalul urechii secretă ceara, iar firele de păr minuscule numite cili împing ceara din ureche.

7. Sunetul plânsului unui copil este de aproximativ 115 dBși e mai tare decât claxonul unei mașini.

8. În Africa, există tribul Maaban, care trăiesc într-o tăcere atât de mare încât sunt chiar la bătrânețe. auzi șoapte până la 300 de metri distanță.

9. Nivel sunetul unui buldozer Inactiv este de aproximativ 85 dB (decibeli), ceea ce poate provoca leziuni auzului după doar o zi de lucru de 8 ore.

10. Asezat in fata vorbitori la un concert rock, vă expuneți la 120 dB, care începe să vă afecteze auzul după doar 7,5 minute.

Testează-ți auzul în 5 minute fără a părăsi casa!

Frecvențele
​

Frecvență- o mărime fizică, o caracteristică a unui proces periodic, este egală cu numărul de repetări sau cu apariția evenimentelor (proceselor) pe unitatea de timp.

După cum știm, urechea umană aude frecvențe de la 16 Hz la 20.000 kHz. Dar este foarte mediocru.

Sunetul apare din diverse motive. Sunetul este presiunea ondulatorie a aerului. Dacă nu ar fi aer, nu am auzi niciun sunet. Nu se aude nici un sunet în spațiu.
Auzim sunet deoarece urechile noastre sunt sensibile la modificările presiunii aerului - undele sonore. Cea mai simplă undă sonoră este un semnal sonor scurt - astfel:

Undele sonore care intră în canalul urechii vibrează timpanul. Prin lanțul de oase a urechii medii, mișcarea oscilatoare a membranei este transmisă fluidului cohleei. Mișcarea ondulatorie a acestui fluid este, la rândul său, transmisă membranei subiacente. Mișcarea acestuia din urmă implică iritarea terminațiilor nervului auditiv. Aceasta este calea principală a sunetului de la sursa sa până la conștiința noastră. TYTS
​

Când bateți din palme, aerul dintre palme este împins și este creată o undă sonoră. Creșterea presiunii face ca moleculele de aer să se răspândească în toate direcțiile cu viteza sunetului, care este de 340 m/s. Când unda ajunge la ureche, face ca timpanul să vibreze, de la care semnalul este transmis creierului și se aude un pop.
Clap este o singură oscilație scurtă care scade rapid. Un grafic al vibrațiilor sonore ale unui bumbac tipic arată astfel:

Un alt exemplu tipic de undă sonoră simplă este o oscilație periodică. De exemplu, când sună un clopot, aerul este zdruncinat de vibrațiile periodice ale pereților clopotului.

Deci, cu ce frecvență începe să audă urechea umană normală? Nu va auzi o frecvență de 1 Hz, ci o poate vedea doar pe exemplul unui sistem oscilator. Urechea umană aude de fapt de la frecvențe de 16 Hz. Adică atunci când vibrațiile aerului percep urechea noastră ca pe un fel de sunet.

Câte sunete aude o persoană?

Nu toți oamenii cu auz normal aud la fel. Unii sunt capabili să distingă sunete apropiate ca înălțime și volum și să capteze tonuri individuale în muzică sau zgomot. Alții nu pot face asta. Pentru o persoană cu auz fin, există mai multe sunete decât pentru o persoană cu auz nedezvoltat.

Dar cât de diferită ar trebui, în general, să fie frecvența a două sunete pentru a fi auzite ca două tonuri diferite? Este posibil, de exemplu, să distingem tonurile unele de altele dacă diferența de frecvențe este egală cu o oscilație pe secundă? Se pare că pentru unele tonuri acest lucru este posibil, dar pentru altele nu. Deci, un ton cu o frecvență de 435 poate fi distins în înălțime de tonurile cu frecvențe de 434 și 436. Dar dacă luăm tonuri mai mari, atunci diferența este deja la o diferență de frecvență mai mare. Tonurile cu un număr de vibrații de 1000 și 1001 sunt percepute de ureche ca fiind aceleași și preiau diferența de sunet doar între frecvențele 1000 și 1003. Pentru tonurile mai înalte, această diferență de frecvențe este și mai mare. De exemplu, pentru frecvențe în jur de 3000 este egal cu 9 oscilații.

În același mod, capacitatea noastră de a distinge sunetele care sunt apropiate ca zgomot nu este aceeași. La o frecvență de 32, se aud doar 3 sunete cu zgomot diferit; la o frecvență de 125 sunt deja 94 de sunete de diferite intensități, la 1000 de vibrații - 374, la 8000 - din nou mai puțin și, în sfârșit, la o frecvență de 16.000 auzim doar 16 sunete. În total, sunete, diferite ca înălțime și volum, urechea noastră poate prinde mai mult de jumătate de milion! Sunt doar o jumătate de milion de sunete simple. Adăugați la aceasta nenumărate combinații de două sau mai multe tonuri - consonanță și veți avea o impresie despre diversitatea lumii sonore în care trăim și în care urechea noastră este atât de liber orientată. De aceea, urechea este considerată, alături de ochi, cel mai sensibil organ de simț.

Prin urmare, pentru confortul înțelegerii sunetului, folosim o scară neobișnuită cu diviziuni de 1 kHz.

Și logaritmică. Cu reprezentare extinsă a frecvenței de la 0 Hz la 1000 Hz. Prin urmare, spectrul de frecvență poate fi reprezentat ca o astfel de diagramă de la 16 la 20.000 Hz.

Dar nu toți oamenii, chiar și cu auzul normal, sunt la fel de sensibili la sunete de diferite frecvențe. Deci, copiii percep de obicei sunete cu o frecvență de până la 22 de mii fără tensiune. La majoritatea adulților, sensibilitatea urechii la sunetele înalte a fost deja redusă la 16-18 mii de vibrații pe secundă. Sensibilitatea urechii persoanelor în vârstă este limitată la sunete cu o frecvență de 10-12 mii. Adesea nu aud cântarea țânțarilor, ciripitul lăcustei, greierul și chiar ciripitul vrăbiilor. Astfel, dintr-un sunet ideal (fig. de mai sus), pe măsură ce o persoană îmbătrânește, aude deja sunete într-o perspectivă mai restrânsă

Voi da un exemplu de gama de frecvențe a instrumentelor muzicale

Acum pentru subiectul nostru. Dinamica, ca sistem oscilator, datorită unui număr de caracteristici sale, nu poate reproduce întregul spectru de frecvență cu caracteristici liniare constante. În mod ideal, acesta ar fi un difuzor full-range care reproduce spectrul de frecvență de la 16 Hz la 20 kHz la un nivel de volum. Prin urmare, în audio auto sunt folosite mai multe tipuri de difuzoare pentru a reproduce anumite frecvențe.

Așa arată condiționat până acum (pentru un sistem cu trei căi + subwoofer).

Subwoofer de la 16 Hz la 60 Hz
Midbas de la 60 Hz la 600 Hz
Interval mediu de la 600 Hz la 3000 Hz
Tweeter de la 3000 Hz la 20000 Hz

Conținutul articolului

AUZ, capacitatea de a percepe sunete. Auzul depinde de: 1) urechea - exterioară, mijlocie și interioară - care percepe vibrațiile sonore; 2) nervul auditiv, care transmite semnalele primite de la ureche; 3) anumite părți ale creierului (centri auditivi), în care impulsurile transmise de nervii auditivi determină conștientizarea semnalelor sonore originale.

Orice sursă de sunet - o coardă de vioară pe care s-a tras un arc, o coloană de aer care se mișcă într-o țeavă de orgă sau corzile vocale ale unei persoane care vorbește - provoacă vibrații în aerul înconjurător: mai întâi, compresie instantanee, apoi rarefacție instantanee. Cu alte cuvinte, fiecare sursă de sunet emite o serie de unde de presiune înaltă și joasă alternativă care se propagă rapid prin aer. Acest flux de unde în mișcare formează sunetul perceput de organele auditive.

Majoritatea sunetelor pe care le întâlnim în fiecare zi sunt destul de complexe. Ele sunt generate de mișcări oscilatorii complexe ale sursei de sunet, creând un întreg complex de unde sonore. Experimentele auditive încearcă să aleagă semnale sonore cât mai simple, astfel încât să fie mai ușor de evaluat rezultatele. Se depune mult efort pentru a furniza oscilații periodice simple ale sursei de sunet (cum ar fi un pendul). Fluxul rezultat de unde sonore de o frecvență se numește ton pur; este o schimbare regulată, lină, a presiunii înalte și joase.

Limitele percepției auditive.

Sursa de sunet „ideală” descrisă poate fi făcută să oscileze rapid sau încet. Acest lucru ne permite să clarificăm una dintre principalele întrebări care apar în studiul auzului, și anume care este frecvența minimă și maximă a oscilațiilor percepute de urechea umană ca sunet. Experimentele au arătat următoarele. Când oscilațiile sunt foarte lente, mai puțin de 20 de oscilații complete pe secundă (20 Hz), fiecare undă sonoră se aude separat și nu formează un ton continuu. Pe măsură ce frecvența de vibrație crește, o persoană începe să audă un ton scăzut continuu, asemănător cu sunetul celei mai joase țevi de bas a unei orgă. Pe măsură ce frecvența crește și mai mult, tonul perceput devine din ce în ce mai mare; la o frecvență de 1000 Hz, seamănă cu do-ul superior al unei soprane. Cu toate acestea, această notă este încă departe de limita superioară a auzului uman. Numai când frecvența se apropie de aproximativ 20.000 Hz, urechea umană normală încetează treptat să audă.

Sensibilitatea urechii la vibrațiile sonore de diferite frecvențe nu este aceeași. Este deosebit de sensibil la fluctuațiile de frecvență medie (de la 1000 la 4000 Hz). Aici sensibilitatea este atât de mare încât orice creștere semnificativă a acesteia ar fi nefavorabilă: în același timp, ar fi perceput un zgomot de fond constant al mișcării aleatorii a moleculelor de aer. Pe măsură ce frecvența scade sau crește în raport cu intervalul mediu, acuitatea auzului scade treptat. La marginile intervalului de frecvențe percepute, sunetul trebuie să fie foarte puternic pentru a fi auzit, atât de puternic încât este uneori simțit fizic înainte de a fi auzit.

Sunetul și percepția lui.

Un ton pur are două caracteristici independente: 1) frecvență și 2) putere sau intensitate. Frecvența este măsurată în herți, adică este determinată de numărul de cicluri oscilatorii complete pe secundă. Intensitatea este măsurată prin mărimea presiunii pulsatorii a undelor sonore pe orice suprafață contrară și este de obicei exprimată în unități relative, logaritmice - decibeli (dB). Trebuie amintit că conceptele de frecvență și intensitate se aplică doar sunetului ca stimul fizic extern; acesta este așa-numitul. caracteristicile acustice ale sunetului. Când vorbim despre percepție, i.e. despre procesul fiziologic, sunetul este evaluat ca înalt sau scăzut, iar puterea lui este percepută ca zgomot. În general, înălțimea - caracteristica subiectivă a sunetului - este strâns legată de frecvența acestuia; sunetele de înaltă frecvență sunt percepute ca înalte. De asemenea, in general, putem spune ca zgomotul perceput depinde de puterea sunetului: auzim sunete mai intense cu cat mai puternice. Aceste rapoarte, totuși, nu sunt fixe și absolute, așa cum se presupune adesea. Înălțimea percepută a unui sunet este afectată într-o oarecare măsură de puterea acestuia, în timp ce volumul perceput este afectată de frecvența acestuia. Astfel, prin modificarea frecvenței unui sunet, se poate evita modificarea înălțimii percepute, variind puterea acestuia în mod corespunzător.

„Diferență minimă vizibilă”.

Atât din punct de vedere practic, cât și din punct de vedere teoretic, determinarea diferenței minime perceptibile de ureche în frecvența și puterea sunetului este o problemă foarte importantă. Cum ar trebui schimbate frecvența și puterea semnalelor audio, astfel încât ascultătorul să observe acest lucru? S-a dovedit că diferența minimă vizibilă este determinată de modificarea relativă a caracteristicilor sunetului, mai degrabă decât de modificările absolute. Acest lucru se aplică atât frecvenței, cât și intensității sunetului.

Modificarea relativă a frecvenței necesară discriminării este diferită atât pentru sunete cu frecvențe diferite, cât și pentru sunete cu aceeași frecvență, dar cu intensități diferite. Se poate spune, totuși, că este de aproximativ 0,5% pe o gamă largă de frecvențe de la 1000 la 12.000 Hz. Acest procent (așa-numitul prag de discriminare) este puțin mai mare la frecvențe mai mari și mult mai mare la frecvențe mai joase. În consecință, urechea este mai puțin sensibilă la schimbarea frecvenței la sfârșitul intervalului de frecvență decât la mijloc, iar acest lucru este adesea observat de toți cântătorii de pian; intervalul dintre două note foarte înalte sau foarte joase pare a fi mai scurt decât cel al notelor din gama medie.

Diferența minimă vizibilă în ceea ce privește puterea sunetului este oarecum diferită. Discriminarea necesită o schimbare destul de mare a presiunii undelor sonore, aproximativ 10% (adică aproximativ 1 dB), iar această valoare este relativ constantă pentru sunete de aproape orice frecvență și intensitate. Cu toate acestea, atunci când intensitatea stimulului este scăzută, diferența minimă perceptibilă crește semnificativ, în special pentru tonurile de joasă frecvență.

Tonuri în ureche.

O proprietate caracteristică aproape oricărei surse de sunet este că nu numai că produce oscilații periodice simple (ton pur), dar efectuează și mișcări oscilatorii complexe care dau mai multe tonuri pure în același timp. De obicei, un astfel de ton complex constă din serii armonice (armonici), adică. de la frecvența cea mai joasă, fundamentală, plus tonurile ale căror frecvențe depășesc fundamentala de un număr întreg de ori (2, 3, 4 etc.). Astfel, un obiect care vibrează la o frecvență fundamentală de 500 Hz poate produce și tonuri de 1000, 1500, 2000 Hz etc. Urechea umană răspunde la un semnal sonor într-un mod similar. Caracteristicile anatomice ale urechii oferă multe oportunități de transformare a energiei unui ton pur, cel puțin parțial, în tonuri. Deci, chiar și atunci când sursa dă un ton pur, un ascultător atent poate auzi nu numai tonul principal, ci și abia perceptibil unul sau două tonuri.

Interacțiunea a două tonuri.

Când două tonuri pure sunt percepute de ureche simultan, pot fi observate următoarele variante ale acțiunii lor comune, în funcție de natura tonurilor în sine. Se pot masca reciproc prin reducerea reciprocă a volumului. Acest lucru apare cel mai adesea atunci când tonurile nu variază foarte mult ca frecvență. Două tonuri se pot conecta între ele. În același timp, auzim sunete care corespund fie diferenței de frecvențe dintre ele, fie sumei frecvențelor lor. Când două tonuri sunt foarte apropiate ca frecvență, auzim un singur ton a cărui înălțime se potrivește aproximativ cu acea frecvență. Acest ton, totuși, devine mai puternic și mai silențios, pe măsură ce cele două semnale acustice ușor nepotrivite interacționează continuu, amplificându-se și anulându-se reciproc.

Timbru.

Obiectiv vorbind, aceleași tonuri complexe pot diferi în grad de complexitate, adică. compoziţia şi intensitatea tonurilor. Caracteristica subiectivă a percepției, care reflectă în general particularitatea sunetului, este timbrul. Astfel, senzațiile provocate de un ton complex se caracterizează nu numai printr-o anumită înălțime și volum, ci și printr-un timbru. Unele sunete sunt bogate și pline, altele nu. În primul rând, datorită diferențelor de timbru, recunoaștem vocile diferitelor instrumente dintr-o varietate de sunete. O notă A cântată pe un pian poate fi ușor distinsă de aceeași notă interpretată pe un corn. Dacă totuși se reușește să filtreze și să înăbușe tonurile fiecărui instrument, aceste note nu pot fi distinse.

Localizarea sunetului.

Urechea umană nu numai că distinge între sunete și sursele lor; ambele urechi, lucrând împreună, sunt capabile să determine destul de precis direcția din care vine sunetul. Deoarece urechile sunt situate pe părțile opuse ale capului, undele sonore de la sursa sonoră nu ajung la ele în același timp și acționează cu forțe ușor diferite. Datorită diferenței minime de timp și putere, creierul determină destul de precis direcția sursei de sunet. Dacă sursa de sunet este strict în față, atunci creierul o localizează de-a lungul axei orizontale cu o precizie de câteva grade. Dacă sursa este deplasată într-o parte, precizia de localizare este puțin mai mică. Distingerea sunetului din spate de sunetul din față, precum și localizarea lui de-a lungul axei verticale, este oarecum mai dificilă.

Zgomot

adesea descris ca un sunet atonal, de ex. format din diverse frecvențe care nu sunt legate între ele și, prin urmare, nu repetă o astfel de alternanță de unde de înaltă și joasă presiune suficient de consistent pentru a obține o anumită frecvență. Cu toate acestea, de fapt, aproape orice „zgomot” are propria înălțime, care este ușor de văzut ascultând și comparând zgomotele obișnuite. Pe de altă parte, orice „ton” are elemente de rugozitate. Prin urmare, diferențele dintre zgomot și ton sunt greu de definit în acești termeni. Tendința actuală este de a defini zgomotul mai degrabă psihologic decât acustic, numind zgomotul pur și simplu un sunet nedorit. Reducerea zgomotului în acest sens a devenit o problemă modernă presantă. Deși zgomotul puternic continuu duce, fără îndoială, la surditate, iar munca în condiții zgomotoase provoacă stres temporar, totuși probabil are un efect mai puțin durabil și mai puternic decât i se atribuie uneori.

Auzul și auzul anormal la animale.

Stimulul natural pentru urechea umană este propagarea sunetului în aer, dar urechea poate fi afectată în alte moduri. Toată lumea, de exemplu, este foarte conștientă de faptul că sunetul se aude sub apă. De asemenea, dacă o sursă de vibrații este aplicată pe partea osoasă a capului, apare o senzație de sunet datorită conducerii osoase. Acest fenomen este foarte util în unele forme de surditate: un mic emițător aplicat direct pe procesul mastoid (partea craniului situată chiar în spatele urechii) permite pacientului să audă sunetele amplificate de transmițător prin oasele craniului datorită la conducerea osoasă.

Desigur, oamenii nu sunt singurii cu auz. Abilitatea de a auzi apare devreme în evoluție și există deja la insecte. Diferite tipuri de animale percep sunete de diferite frecvențe. Unii oameni aud o gamă mai mică de sunete decât o persoană, alții una mai mare. Un bun exemplu este un câine, a cărui ureche este sensibilă la frecvențe dincolo de auzul uman. O utilizare a acestui lucru este de a produce fluiere care sunt inaudibile pentru oameni, dar suficiente pentru câini.

ENCICLOPEDIA MEDICINII

FIZIOLOGIE

Cum percepe urechea sunetele?

Urechea este organul care transformă undele sonore în impulsuri nervoase pe care creierul le poate percepe. Interacționând între ele, elementele urechii interne dau

ne abilitatea de a distinge sunete.

Împărțit anatomic în trei părți:

□ Urechea exterioară - concepută pentru a direcționa undele sonore în structurile interne ale urechii. Este format din auriculă, care este un cartilaj elastic acoperit cu piele cu țesut subcutanat, legat de pielea craniului și cu canalul auditiv extern - tubul auditiv, acoperit cu ceară. Acest tub se termină la timpan.

□ Urechea medie este o cavitate în interiorul căreia se află mici oscule auditive (ciocan, nicovală, etrier) și tendoane a doi mușchi mici. Poziția etrierului îi permite să lovească fereastra ovală, care este intrarea în cohlee.

□ Urechea internă este formată din:

■ din canalele semicirculare ale labirintului osos şi vestibulul labirintului, care fac parte din aparatul vestibular;

■ din cohlee - organul propriu-zis al auzului. Cohleea urechii interne este foarte asemănătoare cu coaja unui melc viu. transversal

secţiune, se poate observa că este format din trei părţi longitudinale: scala timpanului, scala vestibulară şi canalul cohlear. Toate cele trei structuri sunt umplute cu lichid. Canalul cohlear adăpostește organul spiral al lui Corti. Este alcătuită din 23.500 de celule sensibile, păroase, care de fapt captează undele sonore și apoi le transmit prin nervul auditiv către creier.

anatomia urechii

urechea externa

Constă din auricul și canalul auditiv extern.

urechea medie

Conține trei oase mici: ciocan, nicovală și etrier.

urechea internă

Conține canalele semicirculare ale labirintului osos, vestibulul labirintului și cohleea.

< Наружная, видимая часть уха называется ушной раковиной. Она служит для передачи звуковых волн в слуховой канал, а оттуда в среднее и внутреннее ухо.

A Urechea externă, medie și internă joacă un rol important în conducerea și transmiterea sunetului din mediul extern către creier.

Ce este sunetul

Sunetul călătorește prin atmosferă, trecând dintr-o regiune de înaltă presiune într-o regiune de joasă presiune.

Unda de sunet

cu o frecvență mai mare (albastru) corespunde unui sunet înalt. Verdele indică un sunet scăzut.

Cele mai multe dintre sunetele pe care le auzim sunt o combinație de unde sonore de frecvență și amplitudine diferite.

Sunetul este o formă de energie; energia sonoră este transmisă în atmosferă sub formă de vibrații ale moleculelor de aer. În absența unui mediu molecular (aer sau oricare altul), sunetul nu se poate propaga.

MIȘCAREA MOLECULELOR În atmosfera în care se propagă sunetul, există zone de presiune ridicată în care moleculele de aer sunt situate mai aproape unele de altele. Ele alternează cu zone de joasă presiune unde moleculele de aer sunt la o distanță mai mare unele de altele.

Unele molecule, atunci când se ciocnesc cu cele vecine, își transferă energia acestora. Se creează o undă care se poate propaga pe distanțe lungi.

Astfel, se transmite energia sonoră.

Când undele de presiune înaltă și joasă sunt distribuite uniform, se spune că tonul este clar. Un diapazon creează o astfel de undă sonoră.

Undele sonore care apar în timpul reproducerii vorbirii sunt distribuite neuniform și sunt combinate.

TONUL ȘI AMPLITUDINEA Înălțimea unui sunet este determinată de frecvența undei sonore. Se măsoară în herți (Hz). Cu cât frecvența este mai mare, cu atât sunetul este mai mare. Intensitatea unui sunet este determinată de amplitudinea oscilațiilor undei sonore. Urechea umană percepe sunete a căror frecvență este în intervalul de la 20 la 20.000 Hz.

< Полный диапазон слышимости человека составляет от 20 до 20 ООО Гц. Человеческое ухо может дифференцировать примерно 400 ООО различных звуков.

Acești doi boi au aceeași frecvență, dar a^vviy-du diferit (o culoare albastru deschis corespunde unui sunet mai puternic).