Počuteľný frekvenčný rozsah zvuku a terminológia podmieneného delenia. Vnímanie zvukových vĺn rôznych frekvencií a amplitúd Ako človek, ktorý počuje jedným uchom, vníma zvuky

Človek vníma zvuk cez ucho (obr.).

Vonku sa nachádza umývadlo vonkajšie ucho , prechádzajúci do zvukovodu s priem D 1 = 5 mm a dĺžka 3 cm.

Nasleduje bubienok, ktorý vplyvom zvukovej vlny vibruje (rezonuje). Membrána je pripevnená ku kostiam stredného ucha , prenášajúc vibrácie na inú membránu a ďalej do vnútorné ucho.

Vnútorné ucho vyzerá ako skrútená trubica („slimák“) s kvapalinou. Priemer tejto trubice D 2 = 0,2 mm dĺžka 3 – 4 cm dlhý.

Keďže vibrácie vzduchu vo zvukovej vlne sú slabé na priame vybudenie tekutiny v slimáku, systém stredného a vnútorného ucha spolu s ich membránami zohráva úlohu hydraulického zosilňovača. Oblasť bubienka vnútorné ucho menšia plocha membrány stredného ucha. Tlak vyvíjaný zvukom na ušné bubienky je nepriamo úmerný ploche:

.

Preto sa tlak na vnútorné ucho výrazne zvyšuje:

.

Vo vnútornom uchu je po celej dĺžke natiahnutá ďalšia blana (pozdĺžna), na začiatku ucha tvrdá a na konci mäkká. Každá časť tejto pozdĺžnej membrány môže vibrovať svojou vlastnou frekvenciou. V tvrdej sekcii sú vybudené vysokofrekvenčné kmity a v mäkkej sekcii nízkofrekvenčné kmity. Pozdĺž tejto membrány je vestibulokochleárny nerv, ktorý vníma vibrácie a prenáša ich do mozgu.

Najnižšia frekvencia vibrácií zdroja zvuku 16-20 Hz je uchom vnímané ako zvuk s nízkymi basmi. región najvyššia citlivosť sluchu zachytáva časť stredofrekvenčných a časť vysokofrekvenčných podrozsahov a zodpovedá frekvenčnému rozsahu od 500 Hz predtým 4-5 kHz . Ľudský hlas a zvuky produkované väčšinou procesov v prírode, ktoré sú pre nás dôležité, majú frekvenciu v rovnakom intervale. V tomto prípade zvuky s frekvenciami v rozsahu od 2 kHz predtým 5 kHz počuť uchom ako zvuk zvonenia alebo pískania. Inými slovami, najdôležitejšie informácie sa prenášajú na zvukových frekvenciách až do približne 4-5 kHz.

Človek podvedome rozdeľuje zvuky na „pozitívne“, „negatívne“ a „neutrálne“.

Negatívne zvuky zahŕňajú zvuky, ktoré boli predtým neznáme, zvláštne a nevysvetliteľné. Spôsobujú strach a úzkosť. Patria sem aj nízkofrekvenčné zvuky, napríklad tiché bubnovanie alebo zavýjanie vlka, ktoré vzbudzujú strach. Strach a hrôzu navyše vzbudzujú nepočuteľné nízkofrekvenčné zvuky (infrazvuk). Príklady:

V 30. rokoch 20. storočia sa v jednom z londýnskych divadiel používala obrovská organová píšťala ako javiskový efekt. Infrazvuk tohto potrubia vyvolal triašku celej budovy a v ľuďoch sa usadila hrôza.

Zamestnanci National Physics Laboratory v Anglicku uskutočnili experiment pridaním ultranízkych (infrazvukových) frekvencií do zvuku bežných akustických nástrojov klasickej hudby. Poslucháči pocítili pokles nálady a zažili pocit strachu.

Na Katedre akustiky Moskovskej štátnej univerzity sa uskutočnili štúdie o vplyve rockovej a popovej hudby na ľudské telo. Ukázalo sa, že frekvencia hlavného rytmu skladby „Deep People“ spôsobuje nekontrolovateľné vzrušenie, stratu kontroly nad sebou samým, agresivitu voči ostatným či negatívne emócie voči sebe. Skladba „The Beatles“, na prvý pohľad eufónna, sa ukázala ako škodlivá a dokonca nebezpečná, pretože má základný rytmus okolo 6,4 Hz. Táto frekvencia rezonuje s frekvenciami hrudník, brušná dutina a je blízka prirodzenej frekvencii mozgu (7 Hz). Preto pri počúvaní tejto kompozície začnú tkanivá brucha a hrudníka bolieť a postupne kolabovať.

Infrazvuk spôsobuje vibrácie v rôznych systémoch ľudského tela, najmä v kardiovaskulárnom systéme. To má nepriaznivé účinky a môže viesť napríklad k hypertenzii. Oscilácie na frekvencii 12 Hz môžu, ak ich intenzita prekročí kritickú hranicu, spôsobiť smrť vyšších organizmov vrátane človeka. Táto a ďalšie infrazvukové frekvencie sú prítomné v výrobný hluk, hluk z diaľnice a iné zdroje.

Komentujte: U zvierat môže rezonancia hudobných frekvencií a prirodzených frekvencií viesť k poruche funkcie mozgu. Keď zaznie „metal rock“, kravy prestanú dávať mlieko, ale prasatá naopak metal rock zbožňujú.

Pozitívne sú zvuky potoka, príliv a odliv alebo spev vtákov; navodzujú pokoj.

Okrem toho, rock nie je vždy zlý. Napríklad country hudba hraná na bendžo pomáha pri zotavovaní, hoci na samom začiatku ochorenia má zlý vplyv na zdravie.

Medzi pozitívne zvuky patria klasické melódie. Napríklad americkí vedci umiestnili predčasne narodené deti do škatúľ, aby počúvali hudbu Bacha a Mozarta, a deti sa rýchlo zotavili a pribrali.

Zvonenie má priaznivý vplyv na ľudské zdravie.

Akýkoľvek zvukový efekt je zosilnený v šere a tme, pretože sa znižuje podiel informácií prijímaných prostredníctvom videnia

Absorpcia zvuku vo vzduchu a okolitých povrchoch

Absorpcia zvuku vo vzduchu

V každom okamihu v ktoromkoľvek bode miestnosti sa intenzita zvuku rovná súčtu intenzity priameho zvuku vychádzajúceho priamo zo zdroja a intenzity zvuku odrazeného od okolitých povrchov miestnosti:

Pri šírení zvuku v atmosférickom vzduchu a v akomkoľvek inom prostredí dochádza k stratám intenzity. Tieto straty sú spôsobené absorpciou zvukovej energie vo vzduchu a okolitých povrchoch. Zoberme si použitie absorpcie zvuku vlnová teória .

Absorpcia zvuk je fenomén nevratnej premeny energie zvukovej vlny na iný druh energie, predovšetkým na energiu tepelného pohybu častíc média. K absorpcii zvuku dochádza vo vzduchu aj pri odraze zvuku od okolitých povrchov.

Absorpcia zvuku vo vzduchu sprevádzané znížením akustického tlaku. Nechajte zvuk šíriť sa v danom smere r zo zdroja. Potom v závislosti od vzdialenosti r vzhľadom na zdroj zvuku klesá amplitúda akustického tlaku podľa exponenciálny zákon :

, (63)

Kde p 0 – počiatočný akustický tlak pri r = 0

,

 – absorpčný koeficient zvuk. Vzorec (63) vyjadruje zákon absorpcie zvuku .

Fyzický význam koeficient  je, že koeficient absorpcie sa numericky rovná prevrátenej vzdialenosti vzdialenosti, v ktorej klesá akustický tlak e = 2,71 raz:

jednotka SI:

.

Keďže sila zvuku (intenzita) je úmerná druhej mocnine akustického tlaku, potom to isté zákon absorpcie zvuku možno napísať ako:

, (63*)

Kde ja 0 – sila (intenzita) zvuku v blízkosti zdroja zvuku, t.j r = 0 :

.

Grafy závislosti p zvuk (r) A ja(r) sú uvedené na obr. 16.

Zo vzorca (63*) vyplýva, že pre hladinu intenzity zvuku platí rovnica:

.

. (64)

Preto je jednotka SI koeficientu absorpcie: neper na meter

,

Okrem toho sa dá vypočítať v belah za meter (b/m) alebo decibelov na meter (dB/m).

Komentujte: Možno charakterizovať absorpciu zvuku stratový faktor , čo sa rovná

, (65)

Kde  – vlnová dĺžka zvuku, produkt  – l koeficient ogaritmického útlmu zvuk. Hodnota rovnajúca sa prevrátenej hodnote stratového koeficientu

,

volal faktor kvality .

Úplná teória absorpcie zvuku vo vzduchu (atmosfére) zatiaľ neexistuje. Početné empirické odhady poskytujú rôzne hodnoty koeficientu absorpcie.

Prvú (klasickú) teóriu absorpcie zvuku vytvoril Stokes a je založená na zohľadnení vplyvu viskozity (vnútorné trenie medzi vrstvami média) a tepelnej vodivosti (vyrovnanie teplôt medzi vrstvami média). Zjednodušené Stokesov vzorec má tvar:

, (66)

Kde  – viskozita vzduchu,  – Poissonov pomer,  0 – hustota vzduchu pri 0 0 C,  – rýchlosť zvuku vo vzduchu. Za normálnych podmienok bude mať tento vzorec tvar:

. (66*)

Stokesov vzorec (63) alebo (63*) však platí len pre monatomický plyny, ktorých atómy majú tri translačné stupne voľnosti, t.j  =1,67 .

Pre plyny s 2, 3 alebo viacatómovými molekulami význam  podstatne viac, pretože zvuk vzrušuje rotačné a vibračné stupne voľnosti molekúl. Pre takéto plyny (vrátane vzduchu) je vzorec presnejší

, (67)

Kde T n = 273,15 K – absolútna teplota topenia ľadu (trojitý bod), p n = 1,013 . 10 5 Pa – normálny atmosférický tlak, T A p- skutočná (nameraná) teplota a atmosférický tlak,  =1,33 pre diatomické plyny,  =1,33 pre tri- a polyatómové plyny.

Absorpcia zvuku uzavretými povrchmi

Absorpcia zvuku uzavretými povrchmi vzniká, keď sa od nich odráža zvuk. V tomto prípade sa časť energie zvukových vĺn odráža a spôsobuje zdanie stojaceho zvukové vlny a druhá energia sa premení na energiu tepelného pohybu častíc prekážky. Tieto procesy sú charakterizované koeficientom odrazu a koeficientom absorpcie uzatváracej konštrukcie.

Koeficient odrazu zvuk z prekážky je bezrozmerné množstvo rovnajúce sa podielu časti energie vlneniaW negatívne , odrazený od prekážky, na celú energiu vlnyW podložka pád na prekážku

.

Absorpcia zvuku prekážkou sa vyznačuje absorpčný koeficient – bezrozmerné množstvo rovnajúce sa podielu časti energie vlneniaW absorbujúce pohltená prekážkou(a premenená na vnútornú energiu bariérovej látky), na všetku energiu vĺnW podložka pád na prekážku

.

Priemerný absorpčný koeficient zvuk zo všetkých okolitých povrchov je rovnaký

,

, (68*)

Kde  i – koeficient absorpcie zvuku materiálu i prekážka, S i – plocha i tie prekážky, S- celková plocha prekážok, n- množstvo rôznych prekážok.

Z tohto výrazu môžeme vyvodiť záver, že priemerný koeficient absorpcie zodpovedá jedinému materiálu, ktorý dokáže pokryť všetky povrchy bariér miestnosti pri zachovaní celková absorpcia zvuku (A ), rovné

. (69)

Fyzikálny význam celkovej absorpcie zvuku (A): číselne sa rovná koeficientu absorpcie zvuku otvoreného otvoru s plochou 1 m2.

.

Jednotka absorpcie zvuku sa nazýva sabin:

.

Osoba sa zhoršuje a časom strácame schopnosť detekovať určitú frekvenciu.

Video vytvorené kanálom AsapSCIENCE, je akýmsi testom straty sluchu súvisiacim s vekom, ktorý vám pomôže zistiť hranice sluchu.

Vo videu sa prehrávajú rôzne zvuky, od 8000 Hz, čo znamená, že váš sluch nie je narušený.

Frekvencia sa potom zvyšuje a to indikuje vek vášho sluchu na základe toho, kedy prestanete počuť konkrétny zvuk.

Takže ak počujete frekvenciu:

12 000 Hz – máte menej ako 50 rokov

15 000 Hz – máte menej ako 40 rokov

16 000 Hz – máte menej ako 30 rokov

17 000 – 18 000 – máte menej ako 24 rokov

19 000 – máte menej ako 20 rokov

Ak chcete, aby bol test presnejší, mali by ste nastaviť kvalitu videa na 720p alebo ešte lepšie 1080p a počúvať pomocou slúchadiel.

Test sluchu (video)

Strata sluchu

Ak ste počuli všetky zvuky, s najväčšou pravdepodobnosťou máte menej ako 20 rokov. Výsledky závisia od senzorických receptorov vo vašom uchu tzv vlasové bunky ktoré sa časom poškodia a degenerujú.

Tento typ straty sluchu sa nazýva senzorineurálna strata sluchu. Táto porucha môže byť spôsobená množstvom infekcií, liekov a autoimunitné ochorenia. Vonkajšie vlasové bunky, ktoré sú vyladené tak, aby zachytávali viac vysoké frekvencie, sú zvyčajne prvé, ktoré zomierajú, a tak dochádza k efektu straty sluchu súvisiacej s vekom, ako ukazuje toto video.

Ľudský sluch: zaujímavé fakty

1. Medzi zdravých ľudí frekvenčný rozsah, ktorý ľudské ucho dokáže zachytiť sa pohybuje od 20 (nižšia ako najnižšia nota na klavíri) do 20 000 Hertzov (vyššia ako najvyššia nota na malej flaute). Horná hranica tohto rozmedzia sa však s vekom neustále znižuje.

2. Ľudia hovorte medzi sebou pri frekvencii od 200 do 8000 Hz a ľudské ucho je najcitlivejšie na frekvenciu 1000 – 3500 Hz

3. Zvuky, ktoré sú nad hranicou ľudskej počuteľnosti sa nazývajú ultrazvuk a tí nižšie - infrazvuk.

4. Naša uši mi neprestávajú fungovať ani v spánku, stále počuť zvuky. Náš mozog ich však ignoruje.

5. Zvuk sa šíri rýchlosťou 344 metrov za sekundu. Sonický tresk nastane, keď objekt prekročí rýchlosť zvuku. Zvukové vlny pred a za objektom sa zrážajú a vytvárajú šok.

6. Uši - samočistiaci orgán. Póry vo zvukovode vylučujú ušný maz a drobné chĺpky nazývané riasinky vytláčajú vosk z ucha

7. Zvuk detský plač je približne 115 dB a je to hlasnejšie ako klaksón auta.

8. V Afrike žije kmeň Maabanov, ktorí žijú v takom tichu, že aj v starobe počuť šepot do vzdialenosti 300 metrov.

9. Úroveň zvuk buldozéra pri voľnobehu je asi 85 dB (decibelov), čo môže spôsobiť poškodenie sluchu už po jednom 8-hodinovom dni.

10. Sedenie vpredu rečníci na rockovom koncerte, vystavujete sa 120 dB, čo začne poškodzovať váš sluch už po 7,5 minútach.

Otestujte si svoj sluch za 5 minút bez toho, aby ste opustili domov!

Frekvencie
​

Frekvencia - fyzikálne množstvo, charakteristika periodického procesu, sa rovná počtu opakovaní alebo výskytov udalostí (procesov) za jednotku času.

Ako vieme, ľudské ucho počuje frekvencie od 16 Hz do 20 000 kHz. Ale toto je veľmi priemerné.

Zvuk pochádza z rôzne dôvody. Zvuk je tlak vzduchu podobný vlnám. Ak by nebol vzduch, nepočuli by sme žiaden zvuk. Vo vesmíre nie je počuť žiadny zvuk.
Zvuk počujeme, pretože naše uši sú citlivé na zmeny tlaku vzduchu – zvukové vlny. Najjednoduchšia zvuková vlna je krátky zvukový signál - takto:

Zvukové vlny vstupujúce do zvukovodu vibrujú ušný bubienok. Prostredníctvom reťazca kostičiek stredného ucha sa oscilačný pohyb membrány prenáša na tekutinu slimáka. Vlnový pohyb tejto tekutiny sa zase prenáša na hlavnú membránu. Jeho pohyb spôsobuje podráždenie zakončení sluchového nervu. To je ako Hlavná cesta zvuk od jeho zdroja do nášho vedomia. TYTS
​

Pri tlieskaní rukami sa vzduch medzi dlaňami vytlačí a vytvorí sa zvuková vlna. Vysoký krvný tlak spôsobuje, že sa molekuly vzduchu šíria všetkými smermi rýchlosťou zvuku, ktorá je 340 m/s. Keď sa vlna dostane do ucha, rozvibruje bubienok, z ktorého sa signál prenesie do mozgu a počujete puknutie.
Pop je krátka, jediná oscilácia, ktorá rýchlo zmizne. Graf zvukových vibrácií typického zvuku bavlny vyzerá takto:

Ďalším typickým príkladom jednoduchej zvukovej vlny je periodické kmitanie. Napríklad, keď zazvoní zvon, vzduch je otrasený periodickými vibráciami stien zvona.

Pri akej frekvencii teda bežné ľudské ucho začína počuť? Nepočuje frekvenciu 1 Hz, ale môže ju vidieť iba na príklade oscilačného systému. Ľudské ucho počuje presne od frekvencie 16 Hz. Teda, keď vibrácie vzduchu vníma naše ucho ako určitý zvuk.

Koľko zvukov človek počuje?

Nie všetci ľudia s normálnym sluchom počujú rovnako. Niektoré sú schopné rozlíšiť zvuky, ktoré sú si blízke vo výške a hlasitosti a rozpoznať jednotlivé tóny v hudbe alebo šum. Iní to nedokážu. Pre človeka s bystrým sluchom existuje viac zvukov než pre človeka s nevyvinutým sluchom.

Ale ako rozdielna musí byť frekvencia dvoch zvukov, aby ich bolo počuť ako dva? rôzne tóny? Je možné napríklad odlíšiť tóny od seba, ak sa rozdiel vo frekvenciách rovná jednej vibrácii za sekundu? Ukazuje sa, že pre niektoré tóny je to možné, ale pre iné nie. Tón s frekvenciou 435 sa teda dá výškovo odlíšiť od tónov s frekvenciami 434 a 436. Ale ak zoberieme vyššie tóny, rozdiel je evidentný už pri väčšom frekvenčnom rozdiele. Ucho vníma tóny s počtom vibrácií 1000 a 1001 ako identické a rozdiel vo zvuku rozpozná len medzi frekvenciami 1000 a 1003. Pri vyšších tónoch je tento rozdiel vo frekvenciách ešte väčší. Napríklad pre frekvencie okolo 3000 sa rovná 9 kmitom.

Rovnakým spôsobom nie je rovnaká naša schopnosť rozlíšiť zvuky, ktoré majú podobnú hlasitosť. Pri frekvencii 32 je možné počuť iba 3 zvuky rôznej hlasitosti; pri frekvencii 125 je už 94 zvukov rôznej hlasitosti, pri 1000 vibráciách - 374, pri 8000 - opäť menej a nakoniec pri frekvencii 16 000 počujeme iba 16 zvukov. Celkovo naše ucho dokáže zachytiť viac ako pol milióna zvukov, ktoré sa líšia výškou a hlasitosťou! Toto je len pol milióna jednoduchých zvukov. Pridajte k tomu nespočetné množstvo kombinácií dvoch alebo viacerých tónov – súzvuk a získate dojem o rozmanitosti zvukového sveta, v ktorom žijeme a v ktorom sa naše ucho tak voľne pohybuje. Preto sa ucho považuje spolu s okom za najcitlivejší zmyslový orgán.

Preto pre pohodlie porozumenia zvuku používame nezvyčajnú stupnicu s dielikmi po 1 kHz

A logaritmické. S rozšíreným frekvenčným znázornením od 0 Hz do 1000 Hz. Frekvenčné spektrum tak môže byť znázornené vo forme diagramu, ako je tento, od 16 do 20 000 Hz.

Ale nie všetci ľudia, dokonca aj s normálnym sluchom, sú rovnako citliví na zvuky rôznych frekvencií. Deti teda väčšinou bez napätia vnímajú zvuky s frekvenciou do 22 tisíc. U väčšiny dospelých sa citlivosť ucha na vysoké zvuky už znížila na 16-18 tisíc vibrácií za sekundu. Citlivosť ucha u starých ľudí je obmedzená na zvuky s frekvenciou 10–12 tisíc. Často vôbec nepočujú spev komára, štebot kobylky, cvrčka či dokonca štebot vrabca. Teda od ideálneho zvuku (obr. vyššie), ako človek starne, už počuje zvuky z užšej perspektívy

Uvediem príklad frekvenčného rozsahu hudobných nástrojov

Teraz v súvislosti s Našou témou. Dynamika ako oscilačný systém vzhľadom na množstvo svojich vlastností nedokáže reprodukovať celé spektrum frekvencií s konštantnými lineárnymi charakteristikami. V ideálnom prípade by to bol reproduktor s plným rozsahom, ktorý reprodukuje frekvenčné spektrum od 16 Hz do 20 kHz pri jednej úrovni hlasitosti. Preto sa v autorádiu používa niekoľko typov reproduktorov na reprodukciu špecifických frekvencií.

Zatiaľ to vyzerá takto (pre trojpásmový systém + subwoofer).

Subwoofer 16 Hz až 60 Hz
Stredobasy 60 Hz až 600 Hz
Stredný rozsah od 600 Hz do 3000 Hz
Tweeter od 3000 Hz do 20000 Hz

Obsah článku

SLUCH, schopnosť vnímať zvuky. Sluch závisí od: 1) ucha – vonkajšieho, stredného a vnútorného – ktoré vníma zvukové vibrácie; 2) sluchový nerv, ktorý prenáša signály prijaté z ucha; 3) určité časti mozgu (sluchové centrá), v ktorých impulzy prenášané sluchovými nervami spôsobujú uvedomenie si pôvodných zvukových signálov.

Akýkoľvek zdroj zvuku - sláčikom pohladená struna huslí, stĺp vzduchu pohybujúci sa v organovej píšťale, príp. hlasivky hovoriaci muž– spôsobuje vibrácie v okolitom vzduchu: najprv okamžité stlačenie, potom okamžité zriedenie. Inými slovami, séria striedajúcich sa vĺn zvýšených a nízky krvný tlak, ktoré sa rýchlo šírili vzduchom. Tento pohybujúci sa prúd vĺn vytvára zvuk vnímaný sluchovými orgánmi.

Väčšina zvukov, s ktorými sa stretávame každý deň, je pomerne zložitá. Vznikajú zložitými oscilačnými pohybmi zdroja zvuku, čím vzniká celý komplex zvukových vĺn. Pri experimentoch s výskumom sluchu sa snažia vybrať čo najjednoduchšie zvukové signály, aby sa dali ľahšie vyhodnocovať výsledky. Veľa úsilia sa vynakladá na zabezpečenie jednoduchých periodických kmitov zdroja zvuku (ako kyvadlo). Výsledný prúd zvukových vĺn jednej frekvencie sa nazýva čistý tón; predstavuje pravidelnú, plynulú zmenu vysokých a nízky tlak.

Hranice sluchového vnímania.

Opísaný „ideálny“ zdroj zvuku sa dá urobiť tak, aby vibroval rýchlo alebo pomaly. To umožňuje objasniť jednu z hlavných otázok, ktoré vyvstávajú pri štúdiu sluchu, a to, aká je minimálna a maximálna frekvencia vibrácií vnímaných ľudským uchom ako zvuk. Experimenty ukázali nasledovné. Keď sa oscilácie vyskytujú veľmi pomaly, menej ako 20 úplných oscilačných cyklov za sekundu (20 Hz), každá zvuková vlna je počutá samostatne a netvorí súvislý tón. Keď sa frekvencia vibrácií zvyšuje, človek začína počuť súvislý nízky tón, podobný zvuku najnižšej basovej píšťaly organu. Ako sa frekvencia ďalej zvyšuje, vnímaná výška tónu sa zvyšuje; pri 1000 Hz pripomína vysoké C sopránu. Táto poznámka je však ešte ďaleko od hornej hranice ľudského sluchu. Až keď sa frekvencia priblíži k približne 20 000 Hz, normálne ľudské ucho postupne prestane počuť.

Citlivosť ucha na zvukové vibrácie rôznych frekvencií nie je rovnaká. Zvlášť citlivo reaguje na kolísanie stredných frekvencií (od 1000 do 4000 Hz). Tu je citlivosť taká veľká, že akékoľvek jej výrazné zvýšenie by bolo nepriaznivé: zároveň by bol vnímaný konštantný šum pozadia náhodného pohybu molekúl vzduchu. Keď sa frekvencia znižuje alebo zvyšuje v porovnaní s priemerným rozsahom, ostrosť sluchu sa postupne znižuje. Na hraniciach vnímateľného frekvenčného rozsahu musí byť zvuk veľmi silný, aby ho bolo možné počuť, taký silný, že ho niekedy fyzicky pocítite skôr, ako ho započujete.

Zvuk a jeho vnímanie.

Čistý tón má dve nezávislé charakteristiky: 1) frekvenciu a 2) silu alebo intenzitu. Frekvencia sa meria v hertzoch, t.j. určený počtom úplných oscilačných cyklov za sekundu. Intenzita je meraná veľkosťou pulzujúceho tlaku zvukových vĺn na akomkoľvek protiľahlom povrchu a zvyčajne sa vyjadruje v relatívnych, logaritmických jednotkách - decibeloch (dB). Treba mať na pamäti, že pojmy frekvencia a intenzita sa vzťahujú len na zvuk ako vonkajší fyzický podnet; ide o tzv akustické vlastnosti zvuku. Keď hovoríme o vnímaní, t.j. O fyziologický proces, zvuk sa hodnotí ako vysoký alebo nízky a jeho sila sa vníma ako hlasitosť. Vo všeobecnosti výška, subjektívna charakteristika zvuku, úzko súvisí s jeho frekvenciou; Vysokofrekvenčné zvuky sú vnímané ako vysoké tóny. Aby sme to zovšeobecnili, môžeme povedať, že vnímaná hlasitosť závisí od sily zvuku: intenzívnejšie zvuky počujeme ako hlasnejšie. Tieto vzťahy však nie sú nemenné a absolútne, ako sa často verí. Vnímaná výška zvuku je do určitej miery ovplyvnená jeho intenzitou a vnímaná hlasitosť je do určitej miery ovplyvnená frekvenciou. Zmenou frekvencie zvuku sa teda možno vyhnúť zmene vnímanej výšky tónu a podľa toho meniť jeho silu.

"Minimálny viditeľný rozdiel."

Z praktického aj teoretického hľadiska je veľmi dôležitý problém určiť minimálny rozdiel vo frekvencii a intenzite zvuku, ktorý je možné zachytiť uchom. Ako treba zmeniť frekvenciu a silu zvukových signálov, aby si to poslucháč všimol? Ukazuje sa, že minimálny viditeľný rozdiel je určený skôr relatívnou zmenou zvukových charakteristík ako absolútnou zmenou. To platí pre frekvenciu aj silu zvuku.

Relatívna zmena frekvencie potrebná na rozlišovanie je odlišná pre zvuky rôznych frekvencií aj pre zvuky rovnakej frekvencie, ale rôzne silné stránky. Dá sa však povedať, že je to približne 0,5 % v širokom frekvenčnom rozsahu od 1000 do 12 000 Hz. Toto percento (tzv. diskriminačný prah) je o niečo vyššie pri vyšších frekvenciách a výrazne vyššie pri nižších frekvenciách. V dôsledku toho je ucho menej citlivé na zmeny frekvencie na okrajoch frekvenčného rozsahu ako na stredných hodnotách, čo si často všimnú všetci, ktorí hrajú na klavíri; interval medzi dvoma veľmi vysokými alebo veľmi nízkymi tónmi sa zdá byť menší ako interval tónov v strednom rozsahu.

Minimálny viditeľný rozdiel je mierne odlišný, pokiaľ ide o intenzitu zvuku. Diskriminácia vyžaduje pomerne veľkú, asi 10% zmenu tlaku zvukových vĺn (t.j. asi 1 dB), a táto hodnota je relatívne konštantná pre zvuky takmer akejkoľvek frekvencie a intenzity. Keď je však intenzita stimulu nízka, minimálny vnímateľný rozdiel sa výrazne zvyšuje, najmä pri nízkofrekvenčných tónoch.

Podtóny v uchu.

Charakteristickou vlastnosťou takmer každého zdroja zvuku je, že produkuje nielen jednoduché periodické kmity (čistý tón), ale vykonáva aj zložité oscilačné pohyby, ktoré vytvárajú niekoľko čistých tónov súčasne. Typicky sa takýto zložitý tón skladá z harmonických radov (harmonických), t.j. od najnižšej základnej frekvencie plus podtóny, ktorých frekvencie prevyšujú základnú o celý počet krát (2, 3, 4 atď.). Teda objekt vibrujúci pri základnej frekvencii 500 Hz môže tiež produkovať podtóny 1000, 1500, 2000 Hz atď. Ľudské ucho sa správa podobne ako odpoveď na zvukový signál. Anatomické vlastnosti ucho poskytujú veľa príležitostí na premenu energie prichádzajúceho čistého tónu, aspoň čiastočne, na podtóny. To znamená, že aj keď zdroj produkuje čistý tón, pozorný poslucháč môže počuť nielen hlavný tón, ale aj jeden alebo dva jemné podtóny.

Interakcia dvoch tónov.

Pri súčasnom vnímaní dvoch čistých tónov uchom možno pozorovať nasledujúce varianty ich spoločného pôsobenia v závislosti od charakteru samotných tónov. Môžu sa navzájom maskovať vzájomným znížením hlasitosti. Najčastejšie k tomu dochádza vtedy, keď sa tóny vo frekvencii príliš nelíšia. Tieto dva tóny sa môžu navzájom spájať. Zároveň počujeme zvuky, ktoré zodpovedajú buď rozdielu vo frekvenciách medzi nimi, alebo súčtu ich frekvencií. Keď sú dva tóny vo frekvencii veľmi blízko, počujeme jeden tón, ktorého výška sa približne rovná tejto frekvencii. Tento tón sa však stáva hlasnejším a tichším, pretože dva mierne nezhodné akustické signály neustále interagujú, a to buď zosilňovaním alebo rušením.

Timbre.

Objektívne povedané, tie isté zložité tóny sa môžu líšiť stupňom zložitosti, t.j. kompozíciou a intenzitou podtónov. Subjektívna charakteristika vnímania, ktorá vo všeobecnosti odráža zvláštnosť zvuku, je zafarbenie. Pocity spôsobené komplexným tónom sa teda vyznačujú nielen určitou výškou a objemom, ale aj zafarbením. Niektoré zvuky sa zdajú bohaté a plné, iné nie. Predovšetkým vďaka rozdielom v timbre rozoznávame medzi mnohými zvukmi hlasy rôznych nástrojov. Nota A hraná na klavíri sa dá ľahko rozlíšiť od tej istej noty hranej na rohu. Ak sa však podarí odfiltrovať a utlmiť podtóny každého nástroja, tieto tóny sa nedajú rozlíšiť.

Lokalizácia zvukov.

Ľudské ucho nielen rozlišuje zvuky a ich zdroje; obe uši, pracujúce spoločne, dokážu celkom presne určiť smer, z ktorého zvuk prichádza. Keďže uši sú umiestnené na opačných stranách hlavy, zvukové vlny zo zdroja zvuku sa k nim nedostanú presne v rovnakom čase a pôsobia mierne odlišnou silou. Vďaka minimálnemu rozdielu v čase a sile mozog celkom presne určuje smer zdroja zvuku. Ak je zdroj zvuku striktne vpredu, mozog ho lokalizuje pozdĺž horizontálnej osi s presnosťou niekoľkých stupňov. Ak je zdroj posunutý na jednu stranu, presnosť lokalizácie je o niečo menšia. Rozlíšenie zvuku zozadu od zvuku spredu, ako aj jeho lokalizácia pozdĺž vertikálnej osi, sa ukazuje byť o niečo zložitejšie.

Hluk

často popisovaný ako atonálny zvuk, t.j. pozostávajúce z rôznych. nesúvisiace frekvencie, a preto dôsledne neopakuje také striedanie vysokotlakových a nízkych tlakových vĺn na vytvorenie akejkoľvek špecifickej frekvencie. V skutočnosti má však takmer každý „hluk“ svoju vlastnú výšku, čo sa dá ľahko overiť počúvaním a porovnaním bežných zvukov. Na druhej strane každý „tón“ má prvky drsnosti. Preto je ťažké definovať rozdiely medzi hlukom a tónom týmito pojmami. V súčasnosti existuje tendencia definovať hluk skôr psychologicky ako akusticky a nazývať hluk jednoducho nežiaducim zvukom. Zníženie hluku v tomto zmysle sa stalo naliehavým moderný problém. Hoci neustály vysoký hluk nepochybne spôsobuje hluchotu a práca v hluku spôsobuje dočasný stres, jeho účinok je pravdepodobne menej dlhodobý a menej závažný, ako sa mu niekedy pripisuje.

Abnormálny sluch a sluch zvierat.

Prirodzeným stimulom pre ľudské ucho je zvuk šíriaci sa vzduchom, ale ucho môže byť stimulované aj inými spôsobmi. Každý napríklad vie, že zvuk je počuť aj pod vodou. Tiež, ak priložíte zdroj vibrácií na kostnú časť hlavy, objaví sa pocit zvuku v dôsledku vedenia kosti. Tento jav je celkom užitočný pri niektorých formách hluchoty: malý vysielač aplikovaný priamo na mastoidný výbežok (časť lebky umiestnená tesne za uchom) umožňuje pacientovi počuť zvuky zosilnené vysielačom cez kosti lebky cez kosť vedenie.

Samozrejme, nielen ľudia majú sluch. Schopnosť počuť sa objavuje v raných štádiách evolúcie a existuje už u hmyzu. Odlišné typy zvieratá vnímajú zvuky rôznych frekvencií. Niektorí počujú menší rozsah zvukov ako ľudia, iní počujú väčší rozsah. Dobrým príkladom je pes, ktorého ucho je citlivé na frekvencie mimo dosahu ľudského sluchu. Jedným zo spôsobov použitia je vytvárať píšťalky, ktorých zvuk je pre ľudí nepočuteľný, ale dostatočne hlasný na to, aby ho počuli aj psy.

ENCYKLOPÉDIA MEDICÍNY

FYZIOLÓGIA

Ako ucho vníma zvuky

Ucho je orgán, ktorý premieňa zvukové vlny na nervové impulzy ktoré mozog dokáže vnímať. Vzájomnou interakciou prvky vnútorného ucha dávajú

sme schopní rozlišovať zvuky.

Anatomicky rozdelené na tri časti:

□ Vonkajšie ucho – určené na nasmerovanie zvukových vĺn do vnútorné štruktúry ucho. Skladá sa z ušnice, čo je elastická chrupavka pokrytá kožou podkožného tkaniva, pripojený k pokožke hlavy a k vonkajšej zvukovodu- sluchová trubica pokrytá ušným mazom. Táto trubica končí v ušnom bubienku.

□ Stredné ucho je dutina obsahujúca malé sluchové ossicles(kladivo, incus, stapes) a šľachy dvoch malých svalov. Poloha strmeňa umožňuje úder oválne okno, ktorá je vstupom do slimáka.

□ Vnútorné ucho pozostáva z:

■ z polkruhových kanálikov kosteného labyrintu a predsiene labyrintu, ktoré sú súčasťou vestibulárny aparát;

■ z kochley - vlastného orgánu sluchu. Slimák vnútorného ucha veľmi pripomína ulitu živého slimáka. V priečnom

Na priereze môžete vidieť, že pozostáva z troch pozdĺžnych častí: scala tympani, scala vestibular a kochleárneho kanála. Všetky tri štruktúry sú naplnené tekutinou. Cortiho špirálový orgán sa nachádza v kochleárnom kanáli. Skladá sa z 23 500 citlivých buniek vybavených vlasmi, ktoré skutočne zachytávajú zvukové vlny a prenášajú ich ďalej sluchový nerv preniesť ich do mozgu.

Anatómia ucha

Vonkajšie ucho

Pozostáva z ušnice a vonkajšieho zvukovodu.

Stredné ucho

Obsahuje tri malé kosti: kladívko, nákovu a strmeň.

Vnútorné ucho

Obsahuje polkruhové kanáliky kostného labyrintu, predsieň labyrintu a slimák.

< Наружная, видимая часть уха называется ušnica. Slúži na prenos zvukových vĺn do zvukovodu a odtiaľ do stredného a vnútorného ucha.

A hrá vonkajšie, stredné a vnútorné ucho dôležitá úloha pri vedení a prenose zvuku z vonkajšie prostredie do mozgu.

čo je zvuk?

Zvuk sa šíri atmosférou a pohybuje sa z oblasti vysoký tlak do nízkej oblasti.

Zvuková vlna

s vyššou frekvenciou (modrá) zodpovedá vysokému zvuku. Zelená znamená slabý zvuk.

Väčšina zvukov, ktoré počujeme, je kombináciou zvukových vĺn rôznych frekvencií a amplitúd.

Zvuk je druh energie; Zvuková energia sa prenáša v atmosfére vo forme vibrácií molekúl vzduchu. Pri absencii molekulárneho média (vzduchu alebo akéhokoľvek iného) sa zvuk nemôže šíriť.

POHYB MOLEKÚL V atmosfére, v ktorej sa šíri zvuk, sú oblasti vysokého tlaku, v ktorých sú molekuly vzduchu umiestnené bližšie k sebe. Striedajú sa s oblasťami nízkeho tlaku, kde sú molekuly vzduchu väčšia vzdialenosť jeden od druhého.

Keď sa niektoré molekuly zrazia so susednými molekulami, odovzdajú im svoju energiu. Vytvára sa vlna, ktorá môže prejsť na veľké vzdialenosti.

Takto sa prenáša zvuková energia.

Keď sú vlny vysokého a nízkeho tlaku rovnomerne rozložené, tón je vraj jasný. Takúto zvukovú vlnu vytvára ladička.

Zvukové vlny vznikajúce pri reprodukcii reči sú rozložené nerovnomerne a sú kombinované.

VÝŠKA A AMPLITUDA Výška zvuku je určená frekvenciou vibrácií zvukovej vlny. Meria sa v Hertzoch (Hz).Čím vyššia frekvencia, tým vyšší je zvuk. Hlasitosť zvuku je určená amplitúdou vibrácií zvukovej vlny. Ľudské ucho vníma zvuky, ktorých frekvencia sa pohybuje od 20 do 20 000 Hz.

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

Tieto dva voly majú rovnakú frekvenciu, ale odlišnú a^vviy-du (vogna modrá farba zodpovedá hlasnejšiemu zvuku).