Zvočno frekvenčno območje zvočne in delitvene terminologije. Zaznavanje zvočnih valov različnih frekvenc in amplitud Kako človek, ki sliši z enim ušesom, zazna zvoke

Oseba zaznava zvok skozi uho (slika).

Zunaj je umivalnik zunanje uho prehaja v sluhovod s premerom D 1 = 5 mm in dolžino 3 cm.

Sledi bobnič, ki pod delovanjem zvočnega vala vibrira (resonira). Membrana je pritrjena na kosti srednje uho prenašanje vibracij na drugo membrano in naprej na notranje uho.

Notranje uho izgleda kot vrtinčena cev ("polž") s tekočino. Premer te cevi D 2 = 0,2 mm dolžina 3-4 cm dolga.

Ker so tresljaji zraka v zvočnem valu šibki, da bi neposredno vzbujali tekočino v polžu, imata sistem srednjega in notranjega ušesa skupaj z njunima membranama vlogo hidravličnega ojačevalnika. Površina bobniča notranjega ušesa je manjša od površine membrane srednjega ušesa. Zvočni pritisk na membrane je obratno sorazmeren s površino:

.

Zato se pritisk na notranje uho znatno poveča:

.

V notranjem ušesu je po celotni dolžini raztegnjena še ena membrana (vzdolžna), trda na začetku ušesa in mehka na koncu. Vsak del te vzdolžne membrane lahko vibrira na svoji frekvenci. V trdem območju se vzbujajo visokofrekvenčna nihanja, v mehkem pa nizka. Ob tej membrani je vestibularni živec, ki zaznava vibracije in jih prenaša v možgane.

Najnižja frekvenca vibracij zvočnega vira 16-20 Hz uho zaznava kot nizek nizki zvok. Regija največja občutljivost sluha zajema del srednje-frekvenčnega in del visokofrekvenčnega podpasov in ustreza frekvenčnemu območju od 500 Hz prej 4-5 kHz ... Človeški glas in zvoki, ki jih oddaja večina za nas pomembnih procesov v naravi, imajo frekvenco v istem intervalu. V tem primeru zvoki s frekvenco 2 kHz prej 5 kHz zaloti uho kot zvonjenje ali žvižganje. Z drugimi besedami, najpomembnejše informacije se prenašajo na zvočnih frekvencah do približno 4-5 kHz.

Oseba podzavestno deli zvoke na "pozitivne", "negativne" in "nevtralne".

Negativni zvoki vključujejo zvoke, ki so bili prej neznani, čudni in nerazložljivi. Povzročajo strah in tesnobo. Vključujejo tudi nizkofrekvenčne zvoke, kot je nizko bobnenje ali zavijanje volka, saj vzbujajo strah. Poleg tega neslišen nizkofrekvenčni zvok (infrazvok) vzbuja strah in grozo. Primeri:

V 30. letih 20. stoletja so v enem od londonskih gledališč kot odrski učinek uporabili ogromno orgelsko cev. Celotna zgradba je trepetala od infrazvoka te cevi in ​​groza se je naselila v ljudeh.

Znanstveniki iz Nacionalnega laboratorija za fiziko v Angliji so izvedli eksperiment z dodajanjem ultra-nizkih (infrazvočnih) frekvenc zvoku običajnih akustičnih instrumentov klasične glasbe. Poslušalci so občutili slabo razpoloženje in strah.

Na Oddelku za akustiko Moskovske državne univerze so izvedli raziskavo o vplivu rock in pop glasbe na človeško telo. Izkazalo se je, da frekvenca glavnega ritma skladbe "Deep Pöple" povzroča neobvladljivo vznemirjenje, izgubo nadzora nad sabo, agresivnost do drugih ali negativna čustva do samega sebe. Skladba "The Beatles", na prvi pogled evfonična, se je izkazala za škodljivo in celo nevarno, saj ima osnovni ritem približno 6,4 Hz. Ta frekvenca resonira s frekvencami prsnega koša, trebušne votline in je blizu naravni frekvenci možganov (7 Hz.). Zato pri poslušanju te sestave tkiva trebuha in prsnega koša začnejo boleti in postopoma propadajo.

Infrazvok povzroča vibracije različnih sistemov v človeškem telesu, zlasti srčno-žilnega sistema. To ima škodljiv učinek in lahko vodi na primer do hipertenzije. Oscilacije pri frekvenci 12 Hz lahko, če njihova intenzivnost preseže kritični prag, povzročijo smrt višjih organizmov, vključno z ljudmi. Ta in druge infrazvočne frekvence so prisotne v industrijskem hrupu, hrupu avtocest in drugih virih.

Komentar: Pri živalih lahko resonanca glasbenih frekvenc in naravnih frekvenc povzroči propad možganske funkcije. Ko zazveni "metal rock", krave prenehajo dajati mleko, prašiči pa, nasprotno, obožujejo metal rock.

Pozitivni so zvoki potoka, plima morja ali petje ptic; pomirjajo se.

Poleg tega tudi rock ni vedno slab. Na primer, country glasba, ki se igra na bendžu, pomaga pri okrevanju, čeprav je škodljiva za zdravje v zelo zgodnjih fazah bolezni.

Pozitivni zvoki vključujejo klasične melodije. Ameriški znanstveniki so na primer prezgodaj rojene dojenčke dajali v škatle, da bi poslušali Bachovo, Mozartovo glasbo, otroci pa so si hitro opomogli in pridobili na teži.

Zvonjenje blagodejno vpliva na zdravje ljudi.

Vsak učinek zvoka se okrepi v mraku in temi, saj se delež informacij, ki prihajajo s pomočjo vida, zmanjša.

Absorpcija zvoka v zraku in zaprtih površinah

Absorpcija zvoka v zraku

V vsakem trenutku, kjer koli v prostoru, je jakost zvoka enaka vsoti jakosti neposrednega zvoka, ki izvira neposredno iz vira, in jakosti zvoka, ki se odbija od zaprtih površin prostora:

Ko se zvok širi v atmosferskem zraku in v katerem koli drugem mediju, pride do izgube intenzivnosti. Te izgube so posledica absorpcije zvočne energije v zraku in obdajajočih površinah. Razmislite o absorpciji zvoka z uporabo valovna teorija .

Absorpcija zvok je pojav ireverzibilne transformacije energije zvočnega vala v drugo vrsto energije, predvsem v energijo toplotnega gibanja delcev medija.... Absorpcija zvoka se pojavi tako v zraku kot pri odbijanju zvoka od zaprtih površin.

Absorpcija zvoka v zraku spremlja padec zvočnega tlaka. Naj zvok potuje v smeri r iz vira. Potem odvisno od razdalje r glede na vir zvoka se amplituda zvočnega tlaka zmanjša z eksponentni zakon :

, (63)

kje str 0 - začetni zvočni tlak pri r = 0

,

 – absorpcijski koeficient zvok. Formula (63) izraža zakon absorpcije zvoka .

Fizični občutek koeficienta  je, da je absorpcijski koeficient številčno enak recipročni razdalji, na kateri se zvočni tlak zmanjša za e = 2,71 enkrat:

Merska enota v SI:

.

Ker je jakost zvoka (intenzivnost) sorazmerna s kvadratom zvočnega tlaka, potem enaka zakon absorpcije zvoka lahko zapišemo kot:

, (63*)

kje jaz 0 Ali je moč (intenzivnost) zvoka blizu vira zvoka, tj r = 0 :

.

Grafi odvisnosti str zvezda (r) in jaz(r) so prikazani na sl. šestnajst.

Iz formule (63 *) sledi, da za raven zvočne moči velja naslednja enačba:

.

. (64)

Zato je enota za merjenje absorpcijskega koeficienta v SI: neper na meter

,

poleg tega se lahko izračuna v bela na meter (B / m) oz decibelov na meter (dB/m).

Komentar: Absorpcijo zvoka je mogoče označiti z faktor izgube kateri je

, (65)

kje  - zvočna valovna dolžina, produkt  – l ogaritmični koeficient slabljenja zvok. Vrednost, enaka recipročni vrednosti faktorja izgube

,

se imenujejo faktor kakovosti .

Še vedno ni popolne teorije o absorpciji zvoka v zraku (atmosferi). Številne empirične ocene dajejo različne vrednosti za absorpcijski koeficient.

Prvo (klasično) teorijo absorpcije zvoka je ustvaril Stokes in temelji na upoštevanju vpliva viskoznosti (notranjega trenja med plastmi medija) in toplotne prevodnosti (izenačitev temperature med plastmi medija). Poenostavljeno Stokesova formula izgleda kot:

, (66)

kje  – viskoznost zraka,  – Poissonovo razmerje,  0 – gostota zraka pri 0 0 С,  – hitrost zvoka v zraku. Za normalne pogoje bo ta formula dobila obliko:

. (66*)

Vendar pa Stokesova formula (63) ali (63 *) velja samo za enoatomski plini, katerih atomi imajo tri translacijske svobodne stopnje, tj  =1,67 .

Za plini iz 2, 3 ali poliatomskih molekul pomen  veliko več, saj zvok vzbuja rotacijske in vibracijske stopnje svobode molekul. Za takšne pline (vključno z zrakom) je natančnejša formula

, (67)

kje T n = 273,15 K - absolutna temperatura taljenja ledu ("trojna točka"), str n = 1,013 . 10 5 Pa - normalni atmosferski tlak, T in str- realna (izmerjena) temperatura in atmosferski tlak zraka,  =1,33 za dvoatomske pline,  =1,33 za tri- in poliatomske pline.

Absorpcija zvoka z zaprtimi površinami

Absorpcija zvoka z zaprtimi površinami nastane, ko se zvok odbija od njih. V tem primeru se del energije zvočnega vala odbije in povzroči nastanek stoječih zvočnih valov, druga energija pa se pretvori v energijo toplotnega gibanja delcev ovire. Za te procese sta značilna koeficient odboja in absorpcijski koeficient ovoja stavbe.

Odbojni koeficient zvok iz ovire je brezdimenzionalna količina, ki je enaka razmerju dela energije valovanjaW neg odbite od ovire na celotno energijo valaW blazinica padec na oviro

.

Za absorpcijo zvoka z oviro je značilno absorpcijski koeficient – brezdimenzionalna količina, ki je enaka razmerju dela energije valovanjaW pogl pogoltnila pregrada(in prešel v notranjo energijo snovi ovire), na vso valovno energijoW blazinica padec na oviro

.

Povprečni absorpcijski koeficient zvok vseh ograjenih površin je

,

, (68*)

kje  jaz – koeficient absorpcije zvoka materiala jaz th ovira, S i - območje jaz-ta ovira, S- skupna površina ovir, n- število različnih ovir.

Iz tega izraza lahko sklepamo, da povprečni absorpcijski koeficient ustreza posameznemu materialu, ki bi lahko pokril vse površine ovir v prostoru ob ohranjanju splošna absorpcija zvoka (A ) enako

. (69)

Fizični pomen splošne absorpcije zvoka (A): številčno je enak koeficientu absorpcije zvoka odprte odprtine s površino 1 m 2.

.

Imenuje se merska enota za absorpcijo zvoka sabin:

.

Osebi postaja vse slabše in sčasoma izgubimo sposobnost zaznavanja določene frekvence.

Video posnetek na kanalu AsapSCIENCE je test starostne izgube sluha, ki vam bo pomagal poznati vaše meje sluha.

V videu se predvajajo različni zvoki, od 8000 Hz, kar pomeni, da niste naglušni.

Frekvenca se nato dvigne in to kaže na starost vašega sluha, odvisno od tega, kdaj prenehate slišati določen zvok.

Torej, če slišite frekvenco:

12.000 Hz - mlajši ste od 50 let

15.000 Hz - mlajši ste od 40 let

16.000 Hz - mlajši ste od 30 let

17.000 - 18.000 - ste mlajši od 24 let

19.000 - ste mlajši od 20 let

Če želite, da je test natančnejši, nastavite kakovost videa na 720p ali bolje na 1080p in poslušajte s slušalkami.

Preskus sluha (video)

Izguba sluha

Če ste slišali vse zvoke, ste najverjetneje mlajši od 20 let. Rezultati so odvisni od imenovanih senzoričnih receptorjev v vašem ušesu lasne celice ki se sčasoma poškodujejo in degenerirajo.

Ta vrsta izgube sluha se imenuje senzorinevralna izguba sluha... Različne okužbe, zdravila in avtoimunske bolezni lahko povzročijo to motnjo. Zunanje lasne celice, ki so nastavljene tako, da zajemajo višje frekvence, običajno prve umrejo, zato se pojavi učinek izgube sluha zaradi starosti, kot je prikazano v tem videoposnetku.

Človeški sluh: zanimiva dejstva

1. Med zdravimi ljudmi frekvenčno območje, ki ga človeško uho zazna se giblje od 20 (nižje od najnižje tone na klavirju) do 20.000 Hertz (višja od najvišje note na mali flavti). Vendar se zgornji meja tega razpona s starostjo vztrajno znižuje.

2. Ljudje pogovarjajte se med seboj pri frekvenci od 200 do 8000 Hz, človeško uho pa je najbolj občutljivo na frekvenco 1000 - 3500 Hz

3. Zvoki, ki so nad mejo človeškega sluha, se imenujejo ultrazvok, in tiste spodaj - infrazvok.

4. Naš ušesa ne prenehajo delovati tudi v spanju medtem ko še naprej slišite zvoke. Vendar jih naši možgani ignorirajo.

5. Zvok se premika s hitrostjo 344 metrov na sekundo... Zvočni udarec se pojavi, ko predmet potuje s hitrostjo zvoka. Zvočni valovi pred in za predmetom trčijo in ustvarijo udarec.

6. Ušesa - samočistilni organ... Pore ​​v sluhovodu izločajo ušesno maslo, drobne dlačice, imenovane cilije, pa potiskajo vosek iz ušesa.

7. Zvok otroškega joka je približno 115 dB in je glasnejša od avtomobilske hupe.

8. V Afriki je pleme Maaban, ki živi v takšni tišini, da celo v starosti slišite šepet na razdalji do 300 metrov.

9. Raven zvok buldožerja pri suhem delovanju je približno 85 dB (decibelov), kar lahko povzroči poškodbe sluha že po enem 8-urnem delovniku.

10. Sedenje pred govorci na rock koncertu, se izpostavite 120 dB, ki vam začne škodovati sluhu v samo 7,5 minutah.

Preizkusite svoj sluh v 5 minutah iz udobja svojega doma!

Frekvence
​

Frekvenca- fizikalna količina, značilnost periodičnega procesa, je enaka številu ponovitev oziroma pojavljanja dogodkov (procesov) na enoto časa.

Kot vemo, človeško uho sliši frekvence od 16 Hz do 20.000 kHz. Ampak to je zelo povprečno.

Zvok se pojavi iz različnih razlogov. Zvok je valovit zračni tlak. Če ne bi bilo zraka, ne bi slišali nobenega zvoka. V vesolju ni zvoka.
Zvok slišimo, ker so naša ušesa občutljiva na spremembe zračnega tlaka – zvočne valove. Najpreprostejši zvočni val je kratek pisk - takole:

Zvočni valovi, ki prodirajo v sluhovod, vibrirajo bobnič. Oscilatorno gibanje membrane se prenaša na tekočino polža skozi verigo koščic v srednjem ušesu. Valovito gibanje te tekočine pa se prenaša na glavno membrano. Gibanje slednjega povzroči draženje končičev slušnega živca. To je glavna pot zvoka od izvora do naše zavesti. Tyts
​

Ko ploskate z rokami, se zrak med dlanmi iztisne in nastane zvočni val. Povečan tlak povzroči, da se molekule zraka širijo v vse smeri s hitrostjo zvoka, ki je 340 m/s. Ko val doseže uho, zavibrira bobnič, iz katerega se signal prenese v možgane in slišite pokanje.
Plosk je kratko posamezno nihanje, ki hitro ugasne. Graf zvočnih vibracij tipičnega ploskanja je videti takole:

Drug tipičen primer preprostega zvočnega vala je periodično nihanje. Na primer, ko zazvoni zvonec, zrak pretresejo periodične vibracije sten zvona.

S katere frekvence torej začne normalno človeško uho slišati? Ne bo slišal frekvence 1 Hz, ampak jo lahko vidi le na primeru nihajnega sistema. Človeško uho sliši točno od frekvence 16 Hz. Se pravi, ko naše uho zaznava vibracije zraka kot nekakšen zvok.

Koliko zvokov človek sliši?

Vsi ljudje z normalnim sluhom ne slišijo enakega. Nekateri so sposobni razlikovati zvoke, ki so blizu višine in glasnosti, ter ujeti posamezne tone v glasbi ali hrupu. Drugi tega ne zmorejo. Za osebo s subtilnim sluhom je več zvokov kot za osebo z nerazvitim sluhom.

Toda kolikšna mora biti razlika v frekvenci dveh zvokov, da jih lahko slišimo kot dva različna tona? Ali je mogoče na primer med seboj razlikovati tone, če je razlika v frekvencah enaka eni vibraciji na sekundo? Izkazalo se je, da je za nekatere tone to mogoče, za druge pa ne. Tako lahko ton s frekvenco 435 ločimo po višini od tonov s frekvencama 434 in 436. Če pa vzamemo višje tone, se razlika odraža tudi pri večji razliki v frekvencah. Uho zaznava tone s številom nihanj 1000 in 1001 kot enake in ujame razliko v zvoku le med frekvencama 1000 in 1003. Pri višjih tonih je ta razlika v frekvencah še večja. Na primer, za frekvence okoli 3000 je enako 9 vibracijam.

Prav tako naša sposobnost razlikovanja zvokov s podobno glasnostjo ni enaka. Pri frekvenci 32 je mogoče slišati le 3 zvoke različne glasnosti; pri frekvenci 125 - že 94 zvokov različne glasnosti, pri 1000 vibracijah - 374, pri 8000 - spet manj in končno pri frekvenci 16000 slišimo le 16 zvokov. Skupno lahko naša ušesa zaznajo več kot pol milijona zvokov, ki se razlikujejo po višini in glasnosti! To je le pol milijona preprostih zvokov. Če k temu dodajte nešteto kombinacij dveh ali več tonov – sozvočja, boste dobili vtis o pestrosti zvočnega sveta, v katerem živimo in v katerega je naše uho tako svobodno usmerjeno. Zato uho skupaj z očesom velja za najbolj občutljiv čutni organ.

Zato za udobje razumevanja zvoka uporabljamo nenavadno lestvico z delitvami 1 kHz.

Logaritemsko. Z razširjeno predstavitvijo frekvenc od 0 Hz do 1000 Hz. Frekvenčni spekter lahko tako predstavimo v obliki takšnega diagrama od 16 do 20.000 Hz.

Niso pa vsi ljudje, tudi tisti z normalnim sluhom, enako občutljivi na zvoke različnih frekvenc. Torej otroci običajno zaznavajo zvoke brez napetosti s frekvenco do 22 tisoč. Pri večini odraslih je občutljivost ušesa na visoke zvoke že zmanjšana na 16-18 tisoč vibracij na sekundo. Občutljivost ušesa pri starejših ljudeh je omejena na zvoke s frekvenco 10-12 tisoč. Pogosto sploh ne slišijo petja komarjev, žvrgolenja kobilice, črička in celo vrabca. Tako iz idealnega zvoka (slika zgoraj), ko se človek stara, že sliši zvoke v bolj zoženi perspektivi

Navedel bom primer frekvenčnega razpona glasbil

Zdaj v zvezi z našo temo. Dinamika kot nihajni sistem zaradi številnih svojih značilnosti ne more reproducirati celotnega frekvenčnega spektra s konstantnimi linearnimi karakteristikami. V idealnem primeru bi bil to zvočnik polnega obsega, ki reproducira frekvenčni spekter od 16 Hz do 20 kHz pri enaki glasnosti. Zato se v avtomobilskem zvoku uporablja več vrst zvočnikov za reprodukcijo določenih frekvenc.

Zaenkrat pogojno izgleda takole (za trismerni sistem + nizkotonec).

Nizkotonec od 16 Hz do 60 Hz
Srednji bas od 60 Hz do 600 Hz
Srednje območje od 600 Hz do 3000 Hz
Visokotonec 3000 Hz do 20.000 Hz

Vsebina članka

SLUŠANJE, sposobnost zaznavanja zvokov. Sluh je odvisen od: 1) ušesa – zunanjega, srednjega in notranjega – ki zaznava zvočne tresljaje; 2) slušni živec, ki prenaša signale, prejete iz ušesa; 3) določeni deli možganov (zvočni centri), v katerih impulzi, ki jih prenašajo slušni živci, povzročajo zavest o izvornih zvočnih signalih.

Vsak vir zvoka - violinska struna, po kateri je bil navlečen lok, zračni stolpec, ki se giblje v orgelski cevi, ali glasilke zvočnika - povzroča tresljaje okoliškega zraka: najprej takojšnje stiskanje, nato pa takojšnje redčenje. Z drugimi besedami, vsak vir zvoka oddaja vrsto izmeničnih valov visokega in nizkega tlaka, ki hitro potujejo po zraku. Prav ta gibljivi tok valov tvori zvok, ki ga zaznavajo slušni organi.

Večina zvokov, s katerimi se srečujemo vsak dan, je precej zapletenih. Ustvarjajo jih kompleksna nihajna gibanja zvočnega vira, ki ustvarjajo cel kompleks zvočnih valov. Poskusi s sluhom poskušajo izbrati čim preprostejše zvočne signale, da je lažje oceniti rezultate. Veliko truda se porabi za zagotavljanje preprostih periodičnih nihanj zvočnega vira (kot nihalo). Nastali tok zvočnih valov enake frekvence se imenuje čisti ton; je redna, gladka sprememba visokega in nizkega tlaka.

Meje slušnega zaznavanja.

Opisani "idealni" vir zvoka je mogoče narediti tako, da vibrira hitro ali počasi. To nam omogoča, da razjasnimo eno od glavnih vprašanj, ki se porajajo pri študiju sluha, in sicer, kakšna je najmanjša in največja frekvenca vibracij, ki jih človeško uho zazna kot zvok. Poskusi so pokazali naslednje. Kadar so nihanja zelo počasna, manj pogosto kot 20 polnih oscilatornih ciklov na sekundo (20 Hz), se vsak zvočni val sliši ločeno in ne tvori neprekinjenega tona. S povečanjem frekvence vibracij človek začne slišati neprekinjen nizek ton, podoben zvoku najnižje bas cevi orgel. Ko se frekvenca še naprej povečuje, postaja zaznani ton vedno višji; pri 1000 Hz spominja na zgornji C soprana. Vendar je ta nota še daleč od zgornje meje človeškega sluha. Šele ko se frekvenca približa približno 20.000 Hz, normalno človeško uho postopoma preneha slišati.

Občutljivost ušesa na zvočne tresljaje pri različnih frekvencah ni enaka. Še posebej je občutljiv na srednjefrekvenčna nihanja (1000 do 4000 Hz). Tu je občutljivost tako velika, da bi bilo njeno znatno povečanje neugodno: hkrati bi se zaznal stalni hrup v ozadju naključnega gibanja molekul zraka. Ko se frekvenca zmanjša ali poveča glede na srednji obseg, se ostrina sluha postopoma zmanjšuje. Na robovih zaznanega frekvenčnega območja mora biti zvok zelo močan, da ga slišimo, tako močan, da ga včasih fizično občutimo, preden ga slišimo.

Zvok in njegovo zaznavanje.

Čisti ton ima dve neodvisni značilnosti: 1) frekvenco in 2) moč ali intenzivnost. Frekvenca se meri v hercih, tj. je določen s številom popolnih oscilatornih ciklov na sekundo. Intenzivnost se meri z vrednostjo pulzirajočega tlaka zvočnih valov na kateri koli nasprotni površini in je običajno izražena v relativnih, logaritmičnih enotah - decibelih (dB). Ne smemo pozabiti, da koncepta frekvence in intenzivnosti veljata samo za zvok kot zunanji fizični dražljaj; to je ti akustične lastnosti zvoka. Ko govorimo o percepciji, t.j. o fiziološkem procesu je zvok ocenjen kot visok ali nizek, njegova moč pa se zazna kot glasnost. Na splošno je višina, subjektivna značilnost zvoka, tesno povezana z njegovo frekvenco; visokofrekvenčni zvoki se zaznavajo kot visoki zvoki. Tudi na splošno lahko rečemo, da je zaznana glasnost odvisna od moči zvoka: tako glasnejše slišimo intenzivnejše zvoke. Ta razmerja pa niso nespremenljiva in absolutna, kot se pogosto verjame. Na zaznavanje višine do neke mere vpliva njegova moč, na zaznano glasnost pa do neke mere vpliva frekvenca. Tako se je s spreminjanjem frekvence zvoka mogoče izogniti spremembi zaznane višine tako, da ustrezno spreminjamo njegovo moč.

"Minimalna opazna razlika."

S praktičnega in tudi teoretičnega vidika je določitev minimalne zaznane razlike v frekvenci in jakosti zvoka z ušesom zelo pomemben problem. Kako spremenite frekvenco in moč zvočnih signalov, da bo poslušalec to opazil? Izkazalo se je, da je najmanjša opazna razlika določena z relativnimi spremembami zvočnih lastnosti in ne z absolutnimi spremembami. To velja tako za frekvenco kot za moč zvoka.

Relativna sprememba frekvence, potrebna za razlikovanje, je različna tako za zvoke različnih frekvenc kot za zvoke iste frekvence, vendar različne jakosti. Lahko pa rečemo, da je približno enak 0,5% v širokem frekvenčnem območju od 1000 do 12000 Hz. Ta odstotek (t.i. diskriminacijski prag) je nekoliko višji v območju višjih frekvenc in veliko višji pri nižjih frekvencah. Posledično je uho manj občutljivo na frekvenčne spremembe na robovih frekvenčnega območja kot pri povprečnih vrednostih, kar pogosto opazijo vsi, ki igrajo klavir; zdi se, da je interval med dvema zelo visokima ali zelo nizkim notama manjši od not v srednjem območju.

Najmanjša opazna razlika v ravni zvoka je nekoliko drugačna. Diferenciacija zahteva precej veliko, približno 10-odstotno spremembo tlaka zvočnih valov (tj. približno 1 dB), ta vrednost pa je relativno konstantna za zvoke skoraj katere koli frekvence in jakosti. Ko pa je intenzivnost dražljaja nizka, se minimalna opazna razlika bistveno poveča, zlasti pri nizkofrekvenčnih tonih.

Prizvoki v ušesu.

Značilna lastnost skoraj vsakega vira zvoka je, da ne proizvaja le preprostih periodičnih vibracij (čisti ton), temveč izvaja tudi kompleksne vibracijske gibe, ki proizvajajo več čistih tonov hkrati. Običajno je tako zapleten ton sestavljen iz harmoničnih nizov (harmonikov), t.j. od najnižjih, osnovnih, frekvenc in prizvokov, katerih frekvence celo številokrat presegajo temeljne (2, 3, 4 itd.). Tako lahko predmet, ki niha pri osnovni frekvenci 500 Hz, proizvaja tudi prizvoke 1000, 1500, 2000 Hz itd. Človeško uho se na podoben način odziva na zvočni signal. Anatomske značilnosti ušesa ponujajo številne možnosti za pretvorbo energije vhodnega čistega tona, vsaj delno, v prizvoke. To pomeni, da tudi ko vir daje jasen ton, lahko pozoren poslušalec sliši ne le glavni ton, ampak tudi komaj zaznaven en ali dva prizvoka.

Interakcija dveh tonov.

Ko uho hkrati zazna dva čista tona, lahko opazimo naslednje različice njunega skupnega delovanja, odvisno od narave samih tonov. Med seboj lahko prikrijejo z medsebojnim zmanjševanjem glasnosti. Najpogosteje se to zgodi, ko se toni po frekvenci ne razlikujejo veliko. Oba tona se lahko povežeta med seboj. V tem primeru slišimo zvoke, ki ustrezajo bodisi razliki frekvenc med njima bodisi vsoti njihovih frekvenc. Ko sta dva tona zelo blizu frekvence, slišimo en sam ton, ki se približno ujema s to frekvenco. Ta ton pa postane glasnejši in tišji, ko dva nekoliko neusklajena akustična signala nenehno sodelujeta, krepita in ugasneta drug drugega.

Timbre.

Objektivno gledano se lahko enaki kompleksni toni razlikujejo po stopnji težavnosti, t.j. po sestavi in ​​intenzivnosti prizvokov. Subjektivna značilnost zaznave, ki na splošno odraža posebnost zvoka, je tember. Tako za občutke, ki jih povzroča kompleksen ton, ni značilna le določena višina in glasnost, temveč tudi zvok. Nekateri zvoki se zdijo bogati in polni, drugi ne. Zahvaljujoč predvsem tembrskim razlikam med številnimi zvoki prepoznamo glasove različnih glasbil. Noto A, zaigrano na klavirju, je mogoče zlahka ločiti od iste note, zaigrane na rog. Če pa uspe izločiti in pridušiti prizvoke vsakega inštrumenta, teh not ni mogoče razlikovati.

Lokalizacija zvokov.

Človeško uho ne razlikuje le med zvoki in njihovimi viri; obe ušesi, ki delujeta skupaj, lahko precej natančno določita smer, iz katere prihaja zvok. Ker se ušesa nahajajo na nasprotnih straneh glave, jih zvočni valovi iz vira zvoka ne dosežejo povsem istočasno in delujejo z nekoliko drugačno močjo. Zaradi minimalne razlike v času in moči možgani precej natančno določijo smer vira zvoka. Če se vir zvoka nahaja strogo spredaj, ga možgani lokalizirajo vzdolž vodoravne osi z natančnostjo več stopinj. Če je vir premaknjen na eno stran, je natančnost lokalizacije nekoliko manjša. Izkazalo se je, da je nekoliko težje razlikovati zvok od zadaj od zvoka od spredaj, pa tudi lokalizirati ga vzdolž navpične osi.

Hrup

pogosto opisujejo kot atonalni zvok, t.j. sestavljen iz različnih. nepovezanih frekvenc in zato ne ponavlja dovolj zaporedoma takšnega menjavanja valov visokega in nizkega tlaka, da bi pridobil določeno frekvenco. Vendar ima pravzaprav skoraj vsak "hrup" svojo višino, kar je enostavno opaziti s poslušanjem in primerjanjem običajnih zvokov. Po drugi strani ima vsak "ton" elemente hrapavosti. Zato je s temi izrazi težko opredeliti razlike med šumom in tonom. Zdaj obstaja težnja, da se hrup definira psihološko in ne akustično, pri čemer se hrup nanaša kot preprosto neželen zvok. Zmanjševanje hrupa v tem smislu je postalo pereč sodobni problem. Medtem ko stalen glasen hrup nedvomno vodi v gluhost, delo v pogojih hrupa pa povzroča začasen stres, bo verjetno imel krajši in močnejši učinek, kot se mu včasih pripisuje.

Nenormalen sluh in sluh pri živalih.

Naravni dražljaj za človeško uho je zvok, ki se širi v zraku, na uho pa lahko delujemo tudi drugače. Vsi se na primer dobro zavedajo, da se zvok sliši pod vodo. Tudi, če vir vibracij nanesete na kostni del glave, se zaradi kostne prevodnosti pojavi občutek zvoka. Ta pojav je zelo uporaben pri nekaterih oblikah gluhosti: majhen oddajnik, nameščen neposredno na mastoid (del lobanje, ki se nahaja tik za ušesom), omogoča bolniku, da sliši zvoke, ki jih oddajnik ojača skozi kosti lobanje s kostno prevodnostjo. .

Seveda pa ljudje niso edini, ki imajo sluh. Sposobnost slišanja se pojavi v zgodnjih fazah evolucije in že obstaja pri žuželkah. Različne vrste živali zaznavajo zvoke različnih frekvenc. Nekateri ljudje slišijo manjši razpon zvokov kot oseba, drugi - večji. Dober primer je pes, katerega uho je občutljivo na frekvence zunaj človeškega sluha. Ena od uporab tega je izdelava piščal, katerih zvok človek ne sliši, za psa pa zadostuje.

ENCIKLOPEDIJA MEDICINE

FIZIOLOGIJA

Kako uho zazna zvoke

Uho je organ, ki pretvarja zvočne valove v živčne impulze, ki jih možgani lahko zaznajo. V interakciji med seboj dajejo elementi notranjega ušesa

znamo razlikovati zvoke.

Anatomsko razdeljen na tri dele:

□ Zunanje uho – zasnovano za usmerjanje zvočnih valov v notranje strukture ušesa. Sestavljen je iz ušesa, ki je elastičen hrustanec, prekrit s kožo s podkožnim tkivom, povezan z lasiščem in z zunanjim sluhovodom – sluhovoda, prekrita z ušesnim maslom. Ta cev se konča z bobničem.

□ Srednje uho – votlina, znotraj katere so majhne slušne koščice (malleus, incus, stremen) in kite dveh majhnih mišic. Lokacija stremena mu omogoča, da zadene ovalno okno, ki je vhod v polža.

□ Notranje uho je sestavljeno iz:

■ iz polkrožnih kanalov kostnega labirinta in preddverja labirinta, ki sta del vestibularnega aparata;

■ iz polža - organa samega sluha. Polž notranjega ušesa je zelo podoben lupini živega polža. V prečni

odsek, lahko vidite, da je sestavljen iz treh vzdolžnih delov: bobnične lestve, vestibularne lestve in polževega kanala. Vse tri strukture so napolnjene s tekočino. V kanalu polža je zvit Cortijev organ. Sestavljen je iz 23.500 občutljivih dlakavih celic, ki dejansko ujamejo zvočne valove in jih nato prek slušnega živca posredujejo v možgane.

Anatomija ušesa

Zunanje uho

Sestavljen je iz ušesa in zunanjega sluhovoda.

Srednje uho

Vsebuje tri majhne kosti: malleus, incus in streme.

Notranje uho

Vsebuje polkrožne kanale kostnega labirinta, preddverje labirinta in polž.

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

Zunanje, srednje in notranje uho igrajo pomembno vlogo pri prevajanju in prenosu zvoka iz zunanjega okolja v možgane.

Kaj je zvok?

Zvok potuje skozi ozračje in se premika iz območja z visokim tlakom v območje z nizkim tlakom.

Zvočni val

z višjo frekvenco (modra) ustreza visokemu zvoku. Nizek zvok je označen z zeleno.

Večina zvokov, ki jih slišimo, je kombinacija zvočnih valov različnih frekvenc in amplitud.

Zvok je oblika energije; zvočna energija se v atmosferi prenaša v obliki tresljajev molekul zraka. V odsotnosti molekularnega medija (zrak ali drugače) se zvok ne more širiti.

GIBANJE MOLEKUL V atmosferi, v kateri se širi zvok, so območja visokega tlaka, v katerih se molekule zraka nahajajo bližje druga drugi. Izmenjujejo se z območji nizkega tlaka, kjer so molekule zraka med seboj na večji razdalji.

Nekatere molekule ob trku s sosednjimi prenašajo svojo energijo nanje. Nastane val, ki lahko potuje na velike razdalje.

Tako pride do prenosa zvočne energije.

Ko so valovi visokega in nizkega tlaka enakomerno razporejeni, se ton šteje za čist. Ta zvočni val nastane z uglasto vilico.

Zvočni valovi, ki nastanejo pri reprodukciji govora, so neenakomerno razporejeni in se kombinirajo.

VIŠINA IN AMPLITUDA Višina je določena s frekvenco zvočnega vala. Meri se v hercih (Hz) Višja kot je frekvenca, višji je zvok. Glasnost zvoka je določena z amplitudo vibracije zvočnega vala. Človeško uho zaznava zvoke, katerih frekvenca je v območju 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.

Ta dva vola imata eno> * »nekaj frekvence, a drugačno a ^ vviy-du (modra vogna ustreza glasnejšemu zvoku).