Людина погано сприймає звуки праворуч. Сприйняття звукових хвиль різної частоти та амплітуди

ЕНЦИКЛОПЕДІЯ МЕДИЦИНИ

Фізіологія

Як вухо сприймає звуки

Вухо - це орган, що перетворює звукові хвилі на нервові імпульси, які здатні сприймати мозок Взаємодіючи один з одним елементи внутрішнього вухадають

нам можливість розрізняти звуки.

Анатомічно поділяється на три частини:

□ Зовнішнє вухо - призначене для спрямування звукових хвильво внутрішні структуривуха. Воно складається з вушної раковини, що представляє собою еластичний хрящ, покритий шкірою. підшкірною клітковиною, з'єднаний зі шкірою черепа та із зовнішнім слуховим проходом- слуховою трубкою, покритою вушною сіркою. Ця трубка закінчується барабанною перетинкою.

□ Середнє вухо - порожнина, всередині якої знаходяться дрібні слухові кісточки(молоточок, ковадло, стремено) та сухожилля двох невеликих м'язів. Розташування стремена дозволяє йому вдаряти по овального вікна, що є входом у равлик.

□ Внутрішнє вухо складається:

■ із півкружних каналів кісткового лабіринтута переддень лабіринту, які є частиною вестибулярного апарату;

■ з равлика - власне органу слуху. Слимак внутрішнього вуха дуже нагадує раковину живого равлика. У поперечному

перерізі можна побачити, що вона складається з трьох поздовжніх частин: барабанних сходів, вестибулярних сходів і каналу равлика. Усі три структури заповнені рідиною. У каналі равлика знаходиться спіральний кортієвий орган. Він складається з 23 500 чутливих, забезпечених волосками клітин, які фактично вловлюють звукові хвилі і далі через слуховий нерв передають їх у головний мозок.

Анатомія вуха

Зовнішнє вухо

Складається з вушної раковини та зовнішнього слухового проходу.

Середнє вухо

Містить три дрібні кісточки: молоточок, ковадло і стремено.

Внутрішнє вухо

Містить напівкружні каналикісткового лабіринту, напередодні лабіринту та равлика.

< Наружная, видима частинавуха називається вушною раковиною. Вона служить для передачі звукових хвиль слуховий канал, а звідти в середнє та внутрішнє вухо.

А Зовнішнє, середнє та внутрішнє вухо грають важливу рольу проведенні та передачі звуку з зовнішнього середовищау головний мозок.

Що таке звукГ

Звук поширюється в атмосфері, переміщаючись із області високого тискуу область низького.

Звукова хвиля

з більшою частотою (блакитна) відповідає високому звуку. Зеленим позначено низький звук.

Більшість звуків, які ми чуємо, є комбінацією звукових хвиль різної частоти та амплітуди.

Звук – це вид енергії; звукова енергіяпередається у атмосфері як коливань молекул повітря. За відсутності молекулярного середовища (повітряного або будь-якого іншого) звук не може поширюватися.

РУХ МОЛЕКУЛ У атмосфері, у якій поширюється звук, є області високого тиску, у яких молекули повітря розташовуються ближче друг до друга. Вони чергуються з областями низького тискуде молекули повітря знаходяться на більшій відстані один від одного.

Деякі молекули при зіткненні із сусідніми передають їм свою енергію. Створюється хвиля, яка може поширюватися великі відстані.

Таким чином, відбувається передача звукової енергії.

Коли хвилі високого та низького тиску розподіляються рівномірно, вважається, що тон чистий. Таку звукову хвилю створює камертон.

Звукові хвилі, що виникають при відтворенні мовлення, розподіляються нерівномірно і комбіновані.

ВИСОТА ТА АМПЛІТУДА Висота звуку визначається частотою коливання звукової хвилі. Вона вимірюється в герцах (Гц). Чим більша частота, тим вищий звук. Гучність звуку визначається амплітудою коливань звукової хвилі. Людське вухосприймає звуки, частота яких у діапазоні від 20 до 20 ТОВ Гц.

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

Ці дві воли ие-ют од>*«коеую часто- 1 ту, але різну a^vviy-ду (вогна блакитного кольорувідповідає більш гучному звуку).

Кожен бачив на аудіограмах чи аудіотехніці такий параметр гучності або з ним пов'язаний. Це одиниця виміру гучності. Колись люди домовилися і позначали, що в нормі людина чує від 0дБ, що фактично означає звуковий тиск, який сприймається вухом. Статистика ж говорить, що діапазон норми - це як незначне падіння до 20дБ, так і слух вище за норму у вигляді -10дБ! Дельта "норми" - складає 30дБ, що якось і чимало.

Що таке динамічний діапазон слуху? Це можливість чути звуки із різною гучністю. Зазвичай сприймається як факт, що людське вухо може чути від 0дБ до 120-140дБ. Вкрай не рекомендують довго слухати звуки вже від 90дБ і вище.

Динамічний діапазон роботи кожного вуха говорить нам про те, що при 0дБ вухо чує добре та детально, при 50дБ чує добре та детально. Можна і за 100дБ. На практиці всі бували у клубі чи концерті, де грала музика голосно – і деталізація чудова. Слухали ледве-ледь тихенько через навушники запис, лежачи в тихій кімнаті - і теж усі деталі на місцях.

Фактично, падіння слуху можна позначити як скорочення динамічного діапазону. За фактом людина з поганим слухом не чує деталей за низької гучності. Його динамічний діапазон звужується. Замість 130дБ - стає 50-80дБ. Саме тому: ніяк не можна "засунути" інформацію, яка насправді знаходиться в діапазоні 130дБ в діапазон 80дБ. А якщо ще й згадати, що децибели – нелінійна залежність, то стає зрозумілою вся трагічність ситуації.

Але тепер згадаємо про хорошому слуху. Ось хтось чує все на рівні близько 10дБ падіння. Це нормально та соціально прийнятно. На практиці така людина може почути мову із 10 метрів звичайну. Але тут з'являється людина з ідеальним слухом – вище 0 на 10дБ – і він чує цю ж промову з 50 метрів з рівними умовами. Динамічний діапазон ширший - деталей та можливостей більше.

Широкий динамічний діапазон змушує працювати мозок досконало, якісно інакше. Набагато більше інформації, набагато точніше і докладніше вона, т.к. чути все більше різних обертонів і гармонік, які при вузькому динамічному діапазонізникають: вислизають від уваги людини, т.к. неможливі їх почути.

До речі, якщо вже і доступний динамічним діапазоном в 100дБ+, то це ще й означає, що людина може постійно її використовувати. Щойно послухав на рівні гучності в 70дБ, потім різко почав слухати - 20дБ, потім 100дБ. Перехід має займати мінімальний час. І фактично можна сказати, що людина з падінням не дозволяє собі мати великий динамічний діапазон. Туговухі люди ніби підставляють ідею про те, що зараз все дуже голосно – і вухо готується почути голосне чи дуже голосне замість реальної ситуації.

Заодно динамічний діапазон своєю наявністю показує, що вухо не тільки записує звуки, а й підлаштовується під гучність, щоб чути все добре. Параметр загальної гучності також передається до мозку, як і звукові сигнали.

А ось людина з ідеальним слухом дуже гнучко може змінювати свій динамічний діапазон. І щоб щось почути - не напружується, а розслаблюється. Таким чином слух залишається відмінним як у динамічному діапазоні, так заразом і в частотному.

Recent Posts from This Journal

• Слухові апарати- це і справді порятунок для людей, що погано чують. Найчастіше вони дозволяють чути відразу дуже непогано. І відразу виникає ідея…

• Ефект присутності тут і зараз жити в теперішньому - все це - суворо про роботу слуху. Як так виходить? В чому причина? І як дурять…

• Надія на нових геніальних людей. Світу нібито потрібні нові відкриття, свіжі думки. Насправді ж, виявляється, є надлишок талановитих людей.

• 
  Забитість м'язів, як тренуватися ефективніше. Відео

  Наріжний камінь тренувань - прагнення до забитості м'язів, до повної знемоги або хоча б гарненько навантажитися. Слідом йдуть бажання.

• Кожна людина, в першу чергу, повинна мати можливості, вірніше, здоров'я: повинні добре працювати всі органи почуттів, м'язи та все-все-все інше…

• 
  Приглухуватість у маленьких дітей. Що робити?!. Виправлення слуху №271. Відео

  Іноді ще до року у дитини начебто виявляють приглухуватість. Або у 2 роки. Що робити? Які особливості? З чого почати? І чи можна…

Частоти
​

Частота - фізична величинаХарактеристика періодичного процесу дорівнює кількості повторень або виникнення подій (процесів) в одиницю часу.

Як відомо, людське вухо чує частоти від 16 Гц до 20 000 кГц. Але це дуже усереднено.

Звук виникає за різних причин. Звук – це хвилеподібний тиск повітря. Якби не було повітря, ми не чули б жодного звуку. У космосі немає звуку.
Ми чуємо звук тому, що наші вуха чутливі до зміни тиску повітря - звукових хвиль. Найбільш простою звуковою хвилею є короткий звуковий сигнал - ось такий:

Звукові хвилі, проникаючи в слуховий канал, призводять до коливання. барабанну перетинку. Через ланцюг кісточок середнього вуха коливальний рух перетинки передається рідині равлика. Хвилястий рух цієї рідини, своєю чергою, передається основний мембрані. Рух останньої спричиняє подразнення закінчень слухового нерва. Такий Головний шляхзвуку з його джерела до нашої свідомості. ТИЦ
​

Коли ви плескаєте в долоні повітря між долонями виштовхується і створюється звукова хвиля. Підвищений тискзмушує молекули повітря поширюватися на всі боки зі швидкістю звуку, що дорівнює 340 м/с. Коли хвиля досягає вуха, вона змушує вібрувати барабанну перетинку, з якою сигнал передається в мозок і ви чуєте бавовну.
Бавовна - це коротке одиночне коливання, яке швидко згасає. Графік звукових коливань типової бавовни виглядає так:

Інший типовий приклад простої звукової хвилі – періодичне коливання. Наприклад, коли дзвонить дзвін, повітря трясеться від періодичних коливань стін дзвона.

То з якої частоти починає чути звичайне людське вухо? Частоту в 1 Гц воно не почує, а лише може побачити на прикладі коливальної системи. Людське вухо саме чує, починаючи з частот 16 Гц. Тобто коли коливання повітря сприймає наше вухо як звук.

Скільки звуків чує людина?

Не всі люди з нормальним слухом однаково чують. Одні здатні розрізняти близькі за висотою та гучністю звуки та вловлювати в музиці чи шумі окремі тони. Інші ж цього зробити не можуть. Для людини із тонким слухом існує більше звуків, ніж для людини із нерозвиненим слухом.

Але наскільки взагалі має відрізнятися частота двох звуків, щоб їх можна було чути як два різні тони? Чи можна, наприклад, відрізнити один від одного тону, якщо різниця в частотах дорівнює одному коливанню за секунду? Виявляється, що для деяких тонів це можливо, а для інших – ні. Так, тон із частотою 435 можна відрізнити по висоті від тонів із частотами 434 і 436. Але якщо брати вищі тони, то відмінність позначається вже за більшої різниці частот. Тона з числом коливань 1000 і 1001 вухо сприймає як однакові і вловлює різницю у звучанні лише між частотами 1000 і 1003. Для вищих тонів ця різниця у частотах ще більше. Наприклад, для частот близько 3000 вона дорівнює 9 коливань.

Так само не однакова наша здатність відрізняти звуки, близькі за гучністю. При частоті 32 можна почути лише три звуки різної гучності; при частоті 125 – вже 94 звуки різної гучності, при 1000 коливань – 374, при 8000 – знову менше і, нарешті, при частоті 16 000 ми чуємо лише 16 звуків. Усього ж звуків, різних за висотою та гучністю, наше вухо може вловити понад півмільйона! Це лише півмільйона простих звуків. Додайте до цього незліченну комбінацію з двох і більше тонів - співзвуччя, і ви отримаєте враження про різноманіття того звукового світу, в якому ми живемо і в якому наше вухо так вільно орієнтується. Ось чому вухо вважається, поряд з оком, найчутливішим органом почуття.

Тому для зручності уявлення про звук ми використовуємо не звичайну шкалу з поділами в 1 кГц

А логарифмічну. З розширеним уявленням частот від 0 Гц до 1000 Гц. Спектр частот, таким чином, можна подати у вигляді ось такої діаграми від 16 до 20000 Гц.

Але не всі люди, навіть із нормальним слухом, однаково чутливі до звуків різної частоти. Так, діти зазвичай без напруги сприймають звуки із частотою до 22 тисяч. Більшість дорослих чутливість вуха до високих звуків вже знижено до 16–18 тисяч коливань на секунду. Чутливість вуха у старих обмежена звуками з частотою в 10-12 тисяч. Вони часто зовсім не чують комариного співу, стрекотіння коника, цвіркуна і навіть цвірінькання горобця. Таким чином, від ідеального звуку (рис. вище) у міру старіння людини він уже звуки чує в більш звуженому ракурсі.

Наведу приклад діапазону частот музичних інструментів

Тепер стосовно Нашої тематики. Динаміку, як коливальній системі, через ряд його особливостей, не вдається відтворити весь спектр частот з постійними лінійними характеристиками. В ідеалі це був би широкосмуговий динамік, що відтворює спектр частот від 16 Гц до 20 кГц з одним рівнем гучності. Тому в автозвуку використовують кілька типів динаміків для відтворення певних частот.

Виглядає це поки що умовно ось так (для трисмугової системи + сабвуфер).

Сабвуфер від 16 Гц до 60 Гц
Мідбас від 60 Гц до 600 Гц
Мідрендж від 600 Гц до 3000 Гц
Твітер від 3000 Гц до 20000 Гц

Людина сприймає звук у вигляді вуха (рис.).

Зовні розташована раковина зовнішнього вуха , що переходить у слуховий канал діаметром D 1 = 5 ммта довжиною 3 см.

Далі розташована барабанна перетинка, яка вібрує під дією звукової хвилі (резонує). Перетинка приєднана до кісток середнього вуха , що передає вібрацію іншій перетинці і далі у внутрішнє вухо.

Внутрішнє вухо має вигляд закрученої трубки ("равлики") з рідиною. Діаметр цієї трубки D 2 = 0,2 ммдовжина 3 – 4 смдовгою.

Оскільки коливання повітря в звуковій хвилі слабкі, щоб безпосередньо збудити рідину в равлику, система середнього і внутрішньо вуха спільно з їх перетинками грають роль гідравлічного підсилювача. Площа барабанної перетинки внутрішнього вуха менша від площі перетинки середнього вуха. Тиск, що чиниться звуком на перетинки, обернено пропорційно площі:

.

Тому тиск на внутрішнє суттєво вухо зростає:

.

У внутрішньому вусі по всій його довжині натягнута ще одна мембрана (поздовжня), жорстка на початку вуха та м'яка наприкінці. Кожна ділянка цієї поздовжньої мембрани може коливатись із власною частотою. У жорсткому ділянці збуджуються коливання високої частоти, а м'якому – низької. Уздовж цієї мембрани розташований преддверноулитковый нерв, який сприймають коливання і передає в мозок.

Найнижча частота коливань джерела звуку 16-20 Гцсприймається вухом як низький басовий звук. Область найбільшої чутливості слуху захоплює частину середньочастотного та частина високочастотного піддіапазонів і відповідає інтервалу частот від 500 Гц до 4-5 кГц . Людський голос і звуки, що видаються більшістю важливих процесів у природі, мають частоту в цьому ж інтервалі. При цьому звуки частотою від 2 кГцдо 5 кГцуловлюються вухом як дзвін чи свист. Інакше висловлюючись, найважливіша інформація передається на звукових частотах приблизно до 4-5 кГц.

Підсвідомо людина поділяє звуки на "позитивні", "негативні" та "нейтральні".

До негативних відносяться звуки, які раніше були не знайомі, дивні та незрозумілі. Вони викликають страх і занепокоєння. До них також відносяться низькочастотні звуки, наприклад, низький барабанний стукіт або виття вовка, тому що збуджують страх. Крім того, страх і жах збуджують нечутний низькочастотний звук (інфразвук). Приклади:

У 30-ті роки 20 століття в одному з лондонських театрів як сценічний ефект застосували величезну органну трубу. Від інфразвуку цієї труби вся будівля затремтіла, а в людях оселився жах.

Співробітники національної лабораторії фізики в Англії провели експеримент, додавши до звучання звичайних акустичних інструментів класичної музики наднизькі (інфразвукові) частоти. Слухачі відчули занепад настрою і зазнали почуття страху.

На кафедрі акустики МДУ проводилися дослідження впливу року та поп музики не людський організм. Виявилося, що частота основного ритму композиції «Діп Попел» викликає неконтрольоване збудження, втрату контролю за собою, агресивність до оточуючих чи негативні емоції себе. Композиція The Beatles, на перший погляд милозвучна, виявилася шкідливою і навіть небезпечною, тому що має основний ритм близько 6,4 Гц. Ця частота резонує із частотами грудної клітки, черевної порожниниі близька до своєї частоти мозку (7 Гц.). Тому при прослуховуванні цієї композиції тканини живота та грудей починають хворіти та поступово руйнуватися.

Інфразвук викликає в організмі людини коливання різних систем, зокрема, серцево-судинної. Це несприятливо впливає і може призвести, наприклад, до гіпертонічної хвороби. Коливання на частоті 12 Гц можуть, якщо їх інтенсивність перевищить критичний поріг, спричинити загибель вищих організмів, у т. ч. людей. Ця та інші інфразвукові частоти присутні в виробничих шумах, шумах автострад та інших джерел.

Зауваження: У тварин резонанс музичних частот та власних може призвести до розпаду функції мозку. При звучанні "металевого року" корови перестають давати молоко, а от свині, навпаки, обожнюють металевий рок.

Позитивними є звуки струмка, припливу моря чи співу птахів; вони викликають заспокоєння.

Крім того, і рок не завжди поганий. Наприклад, музика типу «кантрі», що виконується на банджо, допомагає одужувати, хоча погано впливає на здоров'я в початковому етапі захворювання.

До позитивних звуків належать класичні мелодії. Наприклад, американські вчені поміщали грудних недоношених немовлят у бокси для прослуховування музики Баха, Моцарта, і діти швидко одужували, набирали вагу.

Сприятливо впливає на здоров'я людини дзвін.

Будь-який ефект звуку посилюється в напівтемряві та темряві, оскільки зменшується частка інформації, що надходить за допомогою зору

Поглинання звуку в повітрі та огороджувальними поверхнями

Поглинання звуку у повітрі

У кожний момент часу в будь-якій точці приміщення інтенсивність звуку дорівнює сумі інтенсивності прямого звуку, що безпосередньо виходить від джерела, і інтенсивності звуку, відбитого від огороджуючих поверхонь приміщення:

При поширенні звуку в атмосферному повітрі та у будь-якому іншому середовищі виникають втрати інтенсивності. Ці втрати обумовлені поглинанням звукової енергії у повітрі та огороджувальними поверхнями. Розглянемо поглинання звуку за допомогою хвильової теорії .

Поглинання звуку – це явище незворотного перетворення енергії звукової хвилі на інший вид енергії, насамперед на енергію теплового рухучастинок середовища. Поглинання звуку відбувається і в повітрі, і при відображенні звуку від поверхонь, що захищають.

Поглинання звуку у повітрісупроводжується зменшенням звукового тиску. Нехай звук поширюється вздовж напрямку rвід джерела. Тоді залежно від відстані rщодо джерела звуку амплітуда звукового тиску зменшується експоненційному закону :

, (63)

де p 0 - Початковий звуковий тиск при r = 0

,

 – коефіцієнт поглинання звуку. Формула (63) виражає закон поглинання звуку .

Фізичний змісткоефіцієнта  полягає в тому, що коефіцієнт поглинання чисельно дорівнює величині, зворотній відстані, на якому звуковий тиск зменшується в e = 2,71 разів:

Одиниця виміру в СІ:

.

Оскільки сила звуку (інтенсивність) пропорційна квадрату звукового тиску, той же закон поглинання звуку можна записати у вигляді:

, (63*)

де I 0 - сила звуку (інтенсивність) поблизу джерела звуку, тобто при r = 0 :

.

Графіки залежності p зв (r) і I(r) представлені на рис. 16.

З формули (63*) випливає, що для рівня сили звуку справедливе рівняння:

.

. (64)

Отже, одиниця вимірювання коефіцієнта поглинання СІ: непер на метр

,

крім того, можна обчислювати в білах на метр (Б/м) або децибелах на метр (дБ/м).

Зауваження: Поглинання звуку можна характеризувати коефіцієнтом втрат , який дорівнює

, (65)

де  - Довжина звукової хвилі, твір  – л огарифмічний коефіцієнт згасання звуку. Величину, рівну зворотній величині коефіцієнта втрат

,

називають добротністю .

Повної теорії поглинання звуку повітря (атмосфері) поки немає. Численні емпіричні оцінки дають різні значення коефіцієнта поглинання.

Перша (класична) теорія поглинання звуку була створена Стокс і заснована на обліку впливу в'язкості (внутрішнього тертя між шарами середовища) та теплопровідності (вирівнювання температури між шарами середовища). Спрощена формула Стокса має вигляд:

, (66)

де  – в'язкість повітря,  – коефіцієнт Пуассона,  0 – щільність повітря при 0 0 С,  – швидкість звуку у повітрі. Для звичайних умов ця формула набуде вигляду:

. (66*)

Проте формула Стокса (63) або (63*) справедлива лише для одноатомних газів, атоми яких мають три поступальні ступені свободи, тобто при  =1,67 .

Для газів з 2, 3 або багатоатомних молекул значення  істотно більше, тому що звук збуджує обертальні та коливальні ступені свободи молекул. Для таких газів (в т. ч. для повітря) більш точною є формула

, (67)

де T н = 273,15 К –абсолютна температура танення льоду ("потрійна точка"), p н = 1,013 . 10 5 Па -нормальний атмосферний тиск, Tі p– реальні (вимірювані) температура та атмосферний тиск повітря,  =1,33 для двоатомних газів,  =1,33 для трьох- та багатоатомних газів.

Поглинання звуку огороджувальними поверхневими

Поглинання звуку огороджувальними поверхнямивідбувається при відображенні від них звуку. У цьому частина енергії звукової хвилі відбивається і зумовлює виникнення стоячих звукових хвиль, іншу енергії перетворюється на енергію теплового руху частинок перешкоди. Ці процеси характеризують коефіцієнтом відображення та коефіцієнтом поглинання огороджувальної конструкції.

Коефіцієнт відбиття звуку від перешкоди – це безрозмірна величина, що дорівнює відношенню частини енергії хвиліW отр , відбитої від перешкоди, до всієї енергії хвиліW пад , що падає на перешкоду

.

Поглинання звуку перепоною характеризують коефіцієнтом поглинання – безрозмірною величиною, що дорівнює відношенню частини енергії хвиліW погл , поглиненою перешкодою(і перейшла у внутрішню енергію речовини перешкоди), до всієї енергії хвиліW пад , що падає на перешкоду

.

Середній коефіцієнт поглинання звуку усіма огороджувальними поверхнями дорівнює

,

, (68*)

де  i – коефіцієнт поглинання звуку матеріалом i-ї перешкоди, S i - площа i-ї перешкоди, S– загальна площа перешкод, n- кількість різних перешкод.

З цього виразу можна дійти невтішного висновку, що середній коефіцієнт поглинання відповідає єдиному матеріалу, яким можна було б покрити всі поверхні перешкод приміщення із збереженням загального звукопоглинання (А ), рівного

. (69)

Фізичний зміст загального звукопоглинання (А): воно чисельно дорівнює коефіцієнту поглинання звуку відкритим прорізом площею 1 м 2 .

.

Одиниця виміру звукопоглинання називається себін:

.

Зміст статті

СЛУХ,здатність приймати звуки. Слух залежить від: 1) вуха – зовнішнього, середнього та внутрішнього, – яке сприймає звукові коливання; 2) слухового нерва, що передає отримані від вуха сигнали; 3) певних відділів головного мозку ( слухових центрів), у яких імпульси, передані слуховими нервами, викликають усвідомлення вихідних звукових сигналів

Будь-яке джерело звуку – струна скрипки, якою провели смичком, стовп повітря, що рухається в органній трубі, або голосові зв'язки людину, що говорить- Викликає коливання навколишнього повітря: спочатку миттєве стиск, потім миттєве розрідження. Іншими словами, з кожного джерела звуку виходять серії хвиль, що чергуються підвищеного і зниженого тиску, які швидко поширюються у повітрі. Цей потік хвиль, що рухається, і утворює звук, сприйманий органами слуху.

Більшість звуків, з якими ми стикаємося щодня, є досить складними. Вони породжуються складними коливальними рухами джерела звуку, що створюють цілий комплекс звукових хвиль. В експериментах з дослідження слуху намагаються вибрати якомога простіші звукові сигнали, щоб легше було оцінити результати. Багато зусиль витрачається те що, щоб забезпечити прості періодичні коливання джерела звуку (на кшталт маятника). Потік звукових хвиль однієї частоти, що виходить в результаті, називається чистим тоном; він являє собою регулярну, плавну зміну високого та низького тиску.

Межі слухового сприйняття.

Описане "ідеальне" джерело звуку можна змусити коливатися швидко або повільно. Це дозволяє з'ясувати одне з головних питань, що виникають при дослідженні слуху, а саме, яка мінімальна і максимальна частота коливань, що сприймаються людським вухом як звук. Експерименти показали таке. Коли коливання відбуваються дуже повільно, рідше 20 повних коливальних циклів на секунду (20 Гц) кожна звукова хвиля чується окремо і не утворює безперервний тон. Зі збільшенням частоти коливань людина починає чути безперервний низький тон, схожий на звук найнижчої басової труби органу. У міру подальшого зростання частоти тон, що сприймається, стає все вище; при частоті 1000 Гц він нагадує верхнє до сопрано. Однак і ця нота все ще далека від верхньої межі людського слуху. Тільки коли частота наближається до 20 000 Гц, нормальне людське вухо поступово перестає чути.

Чутливість вуха до звукових коливань різних частот неоднакова. Воно особливо тонко реагує коливання середніх частот (від 1000 до 4000 Гц). Тут чутливість така велика, що скільки-небудь істотне її збільшення виявилося б несприятливим: одночасно сприймався постійний фоновий шум безладного руху молекул повітря. У міру зменшення або збільшення частоти щодо середнього діапазону гострота слуху поступово знижується. По краях діапазону частот, що сприймається, звук, щоб бути почутим, повинен бути дуже сильним, настільки сильним, що іноді відчувається фізично перш, ніж чується.

Звук та його сприйняття.

Чистий тон має дві незалежні характеристики: 1) частоту та 2) силу, або інтенсивність. Частота вимірюється у герцах, тобто. визначається кількістю повних коливальних циклів за секунду. Інтенсивність вимірюється величиною пульсуючого тиску звукових хвиль на будь-яку зустрічну поверхню і зазвичай виявляється у відносних, логарифмічних одиницях – децибелах (дБ). Необхідно пам'ятати, що поняття частоти та інтенсивності застосовні лише до звуку як зовнішнього фізичного подразника; це т.зв. акустичні характеристикизвуку. Коли говоримо сприйняття, тобто. о фізіологічному процесі, звук оцінюється як високий чи низький, яке сила сприймається як гучність. У цілому нині, висота – суб'єктивна характеристика звуку – тісно пов'язані з його частотою; звуки високої частоти сприймаються як високі. Також, узагальнюючи, можна сказати, що гучність, що сприймається, залежить від сили звуку: більш інтенсивні звуки ми чуємо як гучніші. Ці співвідношення, однак, не є незмінними та абсолютними, як часто вважається. На сприйняття висоти звуку певною мірою впливає його сила, але в сприймається гучність – частота. Таким чином, змінивши частоту звуку, можна уникнути зміни висоти, що сприймається, відповідним чином варіюючи його силу.

"Мінімальна помітна різниця".

І з практичної, і з теоретичної точки зору визначення мінімальної вухом різниці в частоті і силі звуку - дуже важлива проблема. Як треба змінити частоту і силу звукових сигналів, щоб слухач це помітив? З'ясувалося, що мінімальна помітна різниця визначається скоріше відносним зміною характеристик звуку, ніж абсолютними змінами. Це стосується і частоти, і звуку.

Необхідна для розрізнення відносна зміна частоти по-різному як для звуків різних частот, так звуків однієї частоти, але різної сили. Можна сказати, однак, що приблизно воно дорівнює 0,5% широкому діапазонічастот від 1000 до 12000 Гц. Цей відсоток (т.зв. поріг розрізнення) дещо вищий в області більше високих частоті значно вище за нижчих. Отже, вухо менш чутливе до зміни частоти по краях діапазону частот, ніж при середніх значеннях, і це часто помічають усі, хто грає на роялі; інтервал між двома дуже високими чи дуже низькими нотами здається меншим, ніж у нот у середньому діапазоні.

Мінімальна помітна різниця у тому, що стосується сили звуку, дещо інша. Для розрізнення потрібно досить велика, близько 10%, зміна тиску звукових хвиль (тобто близько 1 дБ), і ця величина відносно стала для звуків майже будь-якої частоти та інтенсивності. Однак, коли низька інтенсивність подразника, мінімальна помітна різниця значно збільшується, особливо для тонів низьких частот.

Обертони у вусі.

Характерна властивість майже будь-якого джерела звуку - те, що він не тільки виробляє прості періодичні коливання (чистий тон), але і складні коливальні рухи, які дають кілька чистих тонів одночасно. Зазвичай такий складний тон складається з гармонійних рядів (гармонік), тобто. з найнижчої, основний, частоти плюс обертони, частоти яких перевершують основну в ціле число разів (2, 3, 4 і т.д.). Таким чином, об'єкт, що коливається з основною частотою 500 Гц, може виробляти обертони 1000, 1500, 2000 Гц і т.д. Людське вухо у відповідь на звуковий сигнал поводиться схожим чином. Анатомічні особливостівуха забезпечують багато можливостей для перетворення енергії вхідного чистого тону, хоча б частково, в обертони. А значить, навіть коли джерело дає чистий тон, уважний слухач може почути не тільки основний тон, але й один або два обертони, що ледве сприймаються.

Взаємодія двох тонів.

Коли два чистих тони сприймаються вухом одночасно, можуть спостерігатися такі варіанти їх спільної дії, що залежить від природи самих тонів. Вони можуть маскувати один одного, взаємно зменшуючи гучність. Це найчастіше відбувається, коли тони не сильно відрізняються за частотою. Два тони можуть з'єднуватися один з одним. При цьому ми чуємо звуки, що відповідають різниці частот між ними, або сумі їх частот. Коли два тони дуже близькі за частотою, ми чуємо єдиний тон, висота якого відповідає цій частоті. Цей тон, однак, стає то голосніше, то тихіше, оскільки два акустичні сигнали, що злегка не збігаються, безперервно взаємодіють, то посилюючи, то гасячи один одного.

Тембр.

Об'єктивно кажучи, одні й самі складні тони можуть відрізнятися за рівнем складності, тобто. за складом та інтенсивністю обертонів. Суб'єктивною характеристикою сприйняття, що в цілому відображає особливість звуку, є тембр. Отже, відчуття, викликані складним тоном, характеризуються як певної висотою і гучністю, а й тембром. Деякі звуки здаються багатими та повними, інші – ні. Завдяки насамперед розбіжностям у тембрі ми серед безлічі звуків дізнаємося про голоси різних інструментів. Ноту ля, взяту на роялі, легко відрізнити від тієї ж ноти, зіграної на ріжку. Якщо, однак, примудритися відфільтрувати та заглушити обертони кожного інструмента, ці ноти не можна буде розрізнити.

Локалізація звуків.

Людське вухо як розрізняє звуки та його джерела; обидва вуха, працюючи разом, здатні досить точно визначати напрямок, звідки йде звук. Оскільки вуха розташовані з протилежних сторін голови, звукові хвилі від джерела звуку досягають їх не зовсім одночасно і впливають на кілька різною силою. За рахунок мінімальної різниці в часі та силі мозок досить точно визначає напрямок джерела звуку. Якщо джерело звуку знаходиться строго спереду, то мозок локалізує його вздовж горизонтальної осіз точністю до кількох градусів. Якщо джерело зміщено в одну зі сторін, точність локалізації трохи менше. Відрізнити звук ззаду від звуку спереду, а також локалізувати його вздовж вертикальної осівиявляється дещо важче.

Шум

нерідко описують як атональний звук, тобто. що складається з різних. не пов'язаних між собою частот і тому не повторює досить послідовно такого чергування хвиль високого та низького тиску, щоб виходила якась певна частота. Однак практично майже будь-який «шум» має свою висоту, в чому неважко переконатися, слухаючи та порівнюючи звичайні шуми. З іншого боку, будь-який «тон» має елементи шорсткості. Тому різницю між шумом і тоном важко визначити у цих термінах. Нині спостерігається тенденція визначати шум швидше психологічно, ніж акустично, називаючи шумом просто небажаний звук. Зменшення шуму в цьому сенсі стало нагальним сучасною проблемою. Хоча постійний сильний шум, без сумніву, призводить до глухоти, а робота в умовах шуму викликає тимчасовий стрес, все ж таки він надає, ймовірно, менш тривалий і сильний ефектчим йому іноді приписують.

Аномальний слух та слух тварин.

Природним стимулом для людського вухає звук, що розповсюджується у повітрі, проте на вухо можна впливати й іншими способами. Всім, наприклад, добре відомо, що звук чути під водою. Також, якщо додати джерело коливань до кісткової частини голови, за рахунок кісткової провідностіз'являється відчуття звуку. Це дуже корисно при деяких формах глухоти: невеликий передавач, прикладений безпосередньо до соскоподібного відростка(Частини черепа, розташованої відразу за вухом), дозволяє хворому чути звуки, що посилюються передавачем, через кістки черепа за рахунок кісткової провідності.

Звичайно ж, слух мають не тільки люди. Здатність чути виникає на ранніх щаблях еволюції та існує вже у комах. Різні видитварин сприймають звуки різних частот. Одні чують менший, ніж людина, діапазон звуків, інші більший. Гарний приклад- Собака, чиє вухо чутливе до частот за межами людського слуху. Одне із застосування цього – виробництво свистків, звук яких не чутний людині, але достатній для собаки.