Pojem zvuk a hluk. Sila zvuku.
Zvuk je fyzikálny jav, ktorým je šírenie mechanických vibrácií vo forme elastických vĺn v pevnom, kvapalnom alebo plynnom prostredí. Ako každá vlna, aj zvuk sa vyznačuje amplitúdou a frekvenčným spektrom. Amplitúda zvukovej vlny je rozdiel medzi najvyššou a najvyššou nízka hodnota hustota. Frekvencia zvuku je počet vibrácií vzduchu za sekundu. Frekvencia sa meria v Hertzoch (Hz).
Vlny s rôznymi frekvenciami vnímame ako zvuk rôznych výšok. Zvuk s frekvenciou pod 16 - 20 Hz (rozsah ľudského sluchu) sa nazýva infrazvuk; od 15 - 20 kHz do 1 GHz, - ultrazvukom, od 1 GHz - hyperzvukom. Medzi počuteľnými zvukmi možno rozlíšiť fonetické (zvuky reči a fonémy, ktoré tvoria ústnu reč) a hudobné zvuky (ktoré tvoria hudbu). Hudobné zvuky neobsahujú jeden, ale niekoľko tónov a niekedy aj šumové zložky v širokom rozsahu frekvencií.
Hluk je druh zvuku, ľudia ho vnímajú ako nepríjemný, rušivý až bolestivý faktor, ktorý vytvára akustický diskomfort.
Pre kvantifikácia zvuku využívajú priemerné parametre určené na základe štatistických zákonov. Intenzita zvuku je zastaraný pojem popisujúci veľkosť podobnú, ale nie identickú s intenzitou zvuku. Závisí to od vlnovej dĺžky. Jednotka intenzity zvuku - bel (B). Hladina zvuku častejšie Celkom merané v decibeloch (0,1 B). Osoba uchom zaznamená rozdiel v úrovni hlasitosti približne 1 dB.
Na meranie akustického hluku založil Stephen Orfield Orfield Laboratory v South Minneapolis. Na dosiahnutie výnimočného ticha sú v miestnosti použité meter hrubé sklolaminátové akustické plošiny, izolované oceľové dvojité steny a betón s hrúbkou 30 cm Miestnosť blokuje 99,99 percent vonkajších zvukov a pohlcuje vnútorné. Túto kameru používajú mnohí výrobcovia na testovanie hlasitosti svojich produktov, ako sú srdcové chlopne, zvuk displeja mobilného telefónu, zvuk spínača na palubnej doske auta. Používa sa tiež na určenie kvality zvuku.
Zvuky rôznej sily majú rôzne účinky na ľudský organizmus. Takže Zvuk do 40 dB pôsobí upokojujúco. Od vystavenia zvuku 60-90 dB sa dostavuje pocit podráždenia, únavy, bolesti hlavy. Zvuk o sile 95-110 dB spôsobuje postupné oslabenie sluchu, neuropsychický stres, rôzne ochorenia. Zvuk od 114 dB spôsobuje zvukovú intoxikáciu ako intoxikácia alkoholom, ruší spánok, ničí psychiku a vedie k hluchote.
V Rusku existujú hygienické normy pre prípustnú hladinu hluku, kde sú pre rôzne územia a podmienky prítomnosti osoby stanovené limity hladiny hluku:
Na území mikrodistriktu je to 45-55 dB;
· v školských triedach 40-45 dB;
nemocnice 35-40 dB;
· v priemysle 65-70 dB.
V noci (23:00-07:00) by hladina hluku mala byť o 10 dB nižšia.
Príklady intenzity zvuku v decibeloch:
Šuchot lístia: 10
Obytné priestory: 40
Konverzácia: 40–45
Kancelária: 50–60
Hlučnosť predajne: 60
TV, krik, smiech na vzdialenosť 1 m: 70-75
Ulica: 70–80
Továreň (ťažký priemysel): 70–110
Reťazová píla: 100
Štart prúdom: 120–130
Hluk na diskotéke: 175
Ľudské vnímanie zvukov
Sluch – schopnosť biologických organizmov vnímať zvuky orgánmi sluchu. Zvuk vzniká mechanickými vibráciami. elastické telesá. Vo vrstve vzduchu priamo priliehajúcej k povrchu kmitajúceho telesa dochádza ku kondenzácii (stláčaniu) a riedeniu. Tieto kompresie a rednutie sa v čase striedajú a šíria sa do strán vo forme elastickej pozdĺžnej vlny, ktorá sa dostáva do ucha a spôsobuje periodické kolísanie tlaku v jeho blízkosti, ktoré ovplyvňuje sluchový analyzátor.
Obyčajný človek schopný počuť zvukové vibrácie vo frekvenčnom rozsahu od 16–20 Hz do 15–20 kHz. Schopnosť rozlišovať zvukové frekvencie je veľmi závislá od jednotlivca: jeho vek, pohlavie, náchylnosť k chorobám sluchu, trénovanosť a únava sluchu.
Orgánom sluchu je u človeka ucho, ktoré vníma zvukové impulzy, zodpovedá aj za polohu tela v priestore a schopnosť udržať rovnováhu. Toto je párový orgán, ktorý sa nachádza v spánkových kostiach lebky a je zvonka obmedzený ušnicami. Predstavujú ho tri oddelenia: vonkajšie, stredné a vnútorné ucho, z ktorých každé plní svoje špecifické funkcie.
Vonkajšie ucho pozostáva z ušnice a vonkajšieho zvukovodu. Ušnica v živých organizmoch funguje ako prijímač zvukové vlny, ktoré sa následne prenesú do vnútorná časť naslúchadlo. Hodnota ušnice u ľudí je oveľa menšia ako u zvierat, takže u ľudí je prakticky nehybná.
Záhyby ľudského ušnice vnášajú do zvuku vstupujúceho do zvukovodu malé frekvenčné skreslenia v závislosti od horizontálnej a vertikálnej lokalizácie zvuku. Mozog teda dostáva ďalšie informácie na objasnenie polohy zdroja zvuku. Tento efekt sa niekedy používa v akustike, vrátane vytvárania pocitu priestorového zvuku pri používaní slúchadiel alebo načúvacích prístrojov. Vonkajší zvukovod končí slepo: od stredného ucha ho oddeľuje bubienka. Zvukové vlny zachytené ušnicou narážajú na bubienok a spôsobujú jeho vibrácie. Na druhej strane výkyvy ušný bubienok prenášané do stredného ucha.
Hlavná časť stredného ucha je bubienková dutina- malý priestor s objemom asi 1 cm³, ktorý sa nachádza v spánkovej kosti. Nachádzajú sa tu tri sluchové kostičky: kladivko, nákovka a strmienok - sú spojené medzi sebou aj s vnútorným uchom (predsieňové okienko), prenášajú zvukové vibrácie z vonkajšieho ucha do vnútorného, pričom ich zosilňujú. Stredoušná dutina je spojená s nosohltanom o eustachova trubica, prostredníctvom ktorého sa vyrovnáva priemerný tlak vzduchu vo vnútri a mimo ušného bubienka.
Vnútorné ucho sa pre svoj zložitý tvar nazýva labyrint. Kostný labyrint pozostáva z predsiene, slimáka a polkruhových kanálikov, ale so sluchom priamo súvisí iba slimák, vo vnútri ktorého je membránový kanál naplnený kvapalinou, na spodnej stene ktorého je receptorový aparát sluchového analyzátora pokrytý vlasovými bunkami. Vlasové bunky zachytávajú výkyvy v tekutine, ktorá vypĺňa kanál. Každá vlásková bunka je naladená na špecifickú zvukovú frekvenciu.
Ľudský sluchový orgán funguje nasledovne. Ušnice zachytávajú vibrácie zvukovej vlny a smerujú ich do zvukovodu. Prostredníctvom neho sa vibrácie posielajú do stredného ucha a po dosiahnutí ušného bubienka spôsobujú jeho vibrácie. Prostredníctvom systému sluchových kostičiek sa vibrácie prenášajú ďalej - do vnútorné ucho(zvukové vibrácie sa prenášajú na membránu oválneho okienka). Vibrácie membrány spôsobujú pohyb tekutiny v slimáku, čo následne spôsobuje vibrácie bazálnej membrány. Keď sa vlákna pohybujú, chĺpky receptorových buniek sa dotýkajú krycej membrány. K excitácii dochádza v receptoroch, ktoré sluchový nerv Nakoniec sa prenáša do mozgu, kde sa cez stred a diencefalón dostane vzruch do sluchovej zóny mozgovej kôry, umiestnenej v spánkových lalokoch. Tu je konečné rozlíšenie povahy zvuku, jeho tónu, rytmu, sily, výšky a jeho významu.
Vplyv hluku na človeka
Je ťažké preceňovať vplyv hluku na ľudské zdravie. Hluk je jedným z faktorov, na ktorý sa nedá zvyknúť. Človeku sa len zdá, že je na hluk zvyknutý, no akustické znečistenie, pôsobiace neustále, ničí ľudské zdravie. Hluk spôsobuje rezonanciu vnútorných orgánov a postupne ich pre nás nebadateľne opotrebúva. Nie nadarmo sa v stredoveku popravovalo „pod zvonom“. hukot zvonenie zvončeka mučili a pomaly zabíjali odsúdených.
Účinok hluku na ľudské telo sa dlho neskúmal, hoci už v staroveku vedeli o jeho škodlivosti. V súčasnosti vedci v mnohých krajinách sveta vykonávajú rôzne štúdie na určenie vplyvu hluku na ľudské zdravie. Hlukom trpí predovšetkým nervový, kardiovaskulárny systém a tráviace orgány. Existuje vzťah medzi chorobnosťou a dĺžkou pobytu v podmienkach akustického znečistenia. Nárast chorôb sa pozoruje po dožití 8-10 rokov pri vystavení hluku s intenzitou nad 70 dB.
Dlhotrvajúci hluk nepriaznivo ovplyvňuje orgán sluchu a znižuje citlivosť na zvuk. Pravidelné a dlhodobé vystavenie priemyselnému hluku 85-90 dB vedie k strate sluchu (postupná strata sluchu). Ak je sila zvuku nad 80 dB, hrozí strata citlivosti klkov nachádzajúcich sa v strednom uchu – výbežkov sluchových nervov. Smrť polovice z nich ešte nevedie k výraznej strate sluchu. A ak viac ako polovica zomrie, človek sa ponorí do sveta, v ktorom nie je počuť šumenie stromov a bzučanie včiel. So stratou všetkých tridsaťtisíc sluchových klkov vstupuje človek do sveta ticha.
Hluk má akumulačný efekt, t.j. akustické podráždenie, ktoré sa hromadí v tele, čoraz viac utlmuje nervový systém. Preto pred stratou sluchu z vystavenia hluku funkčná porucha centrál nervový systém. Hluk má obzvlášť škodlivý vplyv na neuropsychickú aktivitu tela. Proces neuropsychiatrických ochorení je vyšší u osôb pracujúcich v hlučných podmienkach ako u osôb pracujúcich v normálnych zvukových podmienkach. Všetky druhy intelektuálnej činnosti sú ovplyvnené, nálada sa zhoršuje, niekedy je pocit zmätenosti, úzkosti, strachu, strachu, a pri vysokej intenzite - pocit slabosti, ako po silnom nervovom šoku. Napríklad v Spojenom kráľovstve každý štvrtý muž a každá tretia žena trpí neurózou v dôsledku vysokej hladiny hluku.
Hluky spôsobujú funkčné poruchy kardiovaskulárneho systému. Zmeny, ktoré sa vyskytujú v kardiovaskulárnom systéme človeka pod vplyvom hluku, majú tieto príznaky: bolesť v srdci, búšenie srdca, nestabilita pulzu a krvný tlak, niekedy je tendencia ku kŕčom vlásočníc končatín a očného pozadia. Funkčné posuny, ktoré sa vyskytujú v obehovom systéme pod vplyvom intenzívneho hluku, môžu v priebehu času viesť k pretrvávajúcim zmenám cievneho tonusu, čo prispieva k rozvoju hypertenzie.
Pod vplyvom hluku sa mení metabolizmus sacharidov, tukov, bielkovín, solí, čo sa prejavuje zmenou biochemického zloženia krvi (zníženie hladiny cukru v krvi). Hluk má škodlivý vplyv na zrakové a vestibulárne analyzátory, znižuje reflexnú aktivitučo často vedie k nehodám a zraneniam. Čím vyššia je intenzita hluku, tým horšie človek vidí a reaguje na to, čo sa deje.
Hluk ovplyvňuje aj schopnosť intelektuálneho a vzdelávacie aktivity. Napríklad úspechy študentov. V roku 1992 bolo v Mníchove letisko presunuté do inej časti mesta. A ukázalo sa, že študenti, ktorí bývali v blízkosti starého letiska, ktorí pred jeho zatvorením vykazovali slabé výkony v čítaní a zapamätávaní si informácií, v tichosti začali prejavovať veľa najlepšie skóre. V školách v oblasti, kam sa presťahovalo letisko, sa však študijné výsledky naopak zhoršili a deti dostali novú výhovorku na zlé známky.
Vedci zistili, že hluk môže ničiť rastlinné bunky. Experimenty napríklad ukázali, že rastliny, ktoré sú bombardované zvukmi, vysychajú a odumierajú. Príčinou smrti je nadmerné uvoľňovanie vlhkosti cez listy: keď hladina hluku prekročí určitú hranicu, kvety doslova vychádzajú so slzami. Včela stráca schopnosť navigácie a prestáva pracovať s hlukom prúdového lietadla.
Veľmi hlučná moderná hudba tiež otupuje sluch, spôsobuje nervové choroby. U 20 percent mladých mužov a žien, ktorí často počúvajú trendovú súčasnú hudbu, sa ukázalo, že sluch je otupený v rovnakej miere ako u 85-ročných. Zvlášť nebezpečné sú hráči a diskotéky pre tínedžerov. Typická hladina hluku na diskotéke je 80–100 dB, čo je porovnateľné s hlučnosťou hustej premávky alebo prúdového motora štartujúceho vo výške 100 m. Hlasitosť prehrávača je 100-114 dB. Zbíjačka funguje takmer rovnako ohlušujúco. Zdravé ušné bubienky znesú bez poškodenia hlasitosť prehrávača 110 dB maximálne 1,5 minúty. Francúzski vedci poznamenávajú, že poruchy sluchu v našom storočí sa aktívne šíria medzi mladými ľuďmi; ako starnú, je pravdepodobnejšie, že budú nútení nosiť načúvacie prístroje. Aj nízka úroveň hlasitosti narúša koncentráciu pri duševnej práci. Hudba, aj keď je veľmi tichá, znižuje pozornosť – to treba brať do úvahy pri vystupovaní domáca úloha. Keď je zvuk silnejší, telo uvoľňuje veľa stresových hormónov, ako je adrenalín. Tým sa zužujú cievy, čím sa spomalí práca čriev. V budúcnosti to všetko môže viesť k poruchám srdca a krvného obehu. Strata sluchu v dôsledku hluku je nevyliečiteľná choroba. Opraviť poškodený nerv chirurgicky je takmer nemožné.
Negatívne na nás vplývajú nielen zvuky, ktoré počujeme, ale aj tie, ktoré sú mimo dosahu počuteľnosti: v prvom rade infrazvuk. Infrazvuk sa v prírode vyskytuje počas zemetrasení, úderov blesku a silného vetra. V meste sú zdrojom infrazvuku ťažké stroje, ventilátory a akékoľvek zariadenia, ktoré vibrujú . Infrazvuk s úrovňou do 145 dB spôsobuje fyzický stres, únavu, bolesti hlavy, narušenie vestibulárneho aparátu. Ak je infrazvuk silnejší a dlhší, potom môže človek pociťovať vibrácie v hrudníku, sucho v ústach, zhoršenie zraku, bolesť hlavy a závraty.
Nebezpečenstvo infrazvuku spočíva v tom, že je ťažké sa mu brániť: na rozdiel od bežného hluku sa prakticky nedá pohltiť a šíri sa oveľa ďalej. Na jeho potlačenie je potrebné tlmiť zvuk v samotnom zdroji pomocou špeciálneho zariadenia: tlmičov reaktívneho typu.
Úplné ticho škodí aj ľudskému telu. Zamestnanci jednej dizajnérskej kancelárie, ktorá mala vynikajúcu zvukovú izoláciu, sa už o týždeň neskôr začali sťažovať na nemožnosť pracovať v podmienkach tiesnivého ticha. Boli nervózni, stratili schopnosť pracovať.
konkrétny príklad vplyv hluku na živé organizmy možno považovať za nasledujúcu udalosť. Tisíce nevyliahnutých kurčiat uhynuli v dôsledku bagrovania, ktoré vykonala nemecká spoločnosť Moebius na príkaz ukrajinského ministerstva dopravy. Hluk z pracovného zariadenia sa niesol 5-7 km, kafiléria Negatívny vplyv do priľahlých území biosférickej rezervácie Dunaj. Zástupcovia biosférickej rezervácie Dunaj a ďalšie 3 organizácie boli nútení s bolesťou konštatovať úhyn celej kolónie rybára pestrého a rybára obyčajného, ktoré sa nachádzali na kose Ptichya. Delfíny a veľryby sa vyplavujú na breh kvôli silným zvukom vojenských sonarov.
Zdroje hluku v meste
Najškodlivejšie na človeka pôsobia zvuky vo veľkých mestách. Ale aj v prímestských obciach môže človek trpieť hlukom spôsobeným pracovnými technickými zariadeniami susedov: kosačkou na trávu, sústruhom alebo hudobným centrom. Hluk z nich môže prekročiť maximálne prípustné normy. A predsa k hlavnému hluku dochádza v meste. Jeho zdrojom sú vo väčšine prípadov vozidlá. Najväčšia intenzita zvukov pochádza z diaľnic, metra a električiek.
Motorová doprava. Najvyššie hladiny hluku sú pozorované na hlavných uliciach miest. Priemerná intenzita dopravy dosahuje 2000-3000 vozidiel za hodinu a viac a maximálne hladiny hluku sú 90-95 dB.
Úroveň hluku z ulice je daná intenzitou, rýchlosťou a zložením dopravného prúdu. Okrem toho úroveň hluku z ulice závisí od plánovacích rozhodnutí (pozdĺžny a priečny profil ulíc, výška a hustota zástavby) a takých prvkov krajinnej úpravy, ako je pokrytie vozovky a prítomnosť zelených plôch. Každý z týchto faktorov môže zmeniť hladinu hluku z dopravy až o 10 dB.
V priemyselnom meste je bežné vysoké percento nákladnej dopravy po diaľniciach. Zvýšenie celkového pohybu vozidiel, nákladných vozidiel, najmä ťažkých nákladných vozidiel s dieselovými motormi, vedie k zvýšeniu hladiny hluku. Hluk, ktorý sa vyskytuje na vozovke diaľnice, sa rozširuje nielen na územie susediace s diaľnicou, ale hlboko do obytných budov.
Železničná doprava. Zvýšenie rýchlosti vlakov vedie aj k výraznému zvýšeniu hladín hluku v obytných zónach nachádzajúcich sa pozdĺž železničných tratí alebo v blízkosti zoraďovacích staníc. Maximálna hladina akustického tlaku vo vzdialenosti 7,5 m od pohybujúceho sa elektrického vlaku dosahuje 93 dB, od osobného vlaku - 91, od nákladného vlaku -92 dB.
Hluk vznikajúci pri prejazde elektrických vlakov sa ľahko šíri na otvorenom priestranstve. Zvuková energia sa najvýraznejšie znižuje vo vzdialenosti prvých 100 m od zdroja (v priemere o 10 dB). Vo vzdialenosti 100-200 je odhlučnenie 8 dB a vo vzdialenosti 200 až 300 len 2-3 dB. Hlavným zdrojom hluku na železnici je náraz áut pri jazde na spojoch a nerovnostiach koľajníc.
Zo všetkých druhov mestskej dopravy najhlučnejšia električka. Oceľové kolesá električky pri pohybe po koľajniciach vytvárajú pri kontakte s asfaltom hladinu hluku o 10 dB vyššiu ako kolesá áut. Električka vytvára hlukové zaťaženie pri bežiacom motore, otváraní dverí a zvukových signáloch. Vysoká hladina hluku z električkovej dopravy je jedným z hlavných dôvodov redukcie električkových tratí v mestách. Električka má však aj množstvo výhod, takže znížením hluku, ktorý vytvára, môže vyhrať v konkurencii iných druhov dopravy.
Veľký význam má rýchlostná električka. Dá sa úspešne použiť ako hlavný spôsob dopravy v malých a stredne veľkých mestách a vo veľkých mestách - ako mestské, prímestské a dokonca aj medzimestské, na komunikáciu s novými obytnými oblasťami, priemyselnými zónami, letiskami.
Vzdušná preprava. Letecká doprava má významný podiel na hlukovom režime mnohých miest. Letiská civilného letectva sa často nachádzajú v tesnej blízkosti obytných oblastí a letecké trasy prechádzajú cez početné osady. Hladina hluku závisí od smeru vzletových a pristávacích dráh a dráh letov lietadiel, intenzity letov počas dňa, ročných období a typov lietadiel nachádzajúcich sa na tomto letisku. Pri nepretržitej intenzívnej prevádzke letísk dosahujú ekvivalentné hladiny hluku v obytnej zóne 80 dB cez deň, 78 dB v noci a maximálne hladiny hluku sa pohybujú od 92 do 108 dB.
Priemyselné podniky. Zdrojom veľkého hluku v obytných štvrtiach miest sú priemyselné podniky. Porušenie akustického režimu je zaznamenané v prípadoch, keď je ich územie priamo do obytných oblastí. Štúdia hluku spôsobeného človekom ukázala, že je konštantný a širokopásmový z hľadiska charakteru zvuku, t.j. zvuk rôznych tónov. Najvýznamnejšie hladiny sa pozorujú pri frekvenciách 500-1000 Hz, to znamená v zóne najvyššej citlivosti sluchového orgánu. Inštalované vo výrobných dielňach veľké množstvo heterogénne technologické vybavenie. Tkáčske dielne teda možno charakterizovať hlučnosťou 90-95 dB A, strojárne a nástrojárne - 85-92, lisovne - 95-105, strojovne kompresorových staníc - 95-100 dB.
Domáce spotrebiče. S nástupom postindustriálnej éry sa v dome človeka objavuje stále viac zdrojov hluku (ako aj elektromagnetického). Zdrojom tohto hluku je vybavenie domácností a kancelárií.
Najvyššie typy citlivosti vznikli v priebehu evolúcie - vnímanie zvukov (sluch) a svetla (). Výnimočný význam sluchu a zraku spočíva v tom, že už z diaľky signalizujú o určitých objektoch a javoch prostredia. Preto sa vo fyziológii nazývajú vzdialené analyzátory. Túto vlastnosť má vo veľkej miere aj najvyšší typ chemickej citlivosti – čuch. Osobitný stupeň vývoja však dosahuje práve v orgánoch sluchu a zraku.
Vznikol na základe citlivosti na mechanické podráždenie. Tu sa však už nevníma dotyk určitých predmetov, ale neporovnateľne jemnejšie javy – vibrácie vzduchu. Vnímanie vibrácií vzduchu je nesmierne dôležité.
Všetky predmety okolo nás - pevné látky, kvapaliny a plyny - majú určitú elasticitu. Preto, keď sa jedno telo dostane do kontaktu s druhým, a ešte viac, keď na seba narazia, tieto telesá vykonajú sériu oscilačných pohybov – jednoducho povedané, vibrujú, chvejú sa. V prírode, ktorá nás priamo obklopuje, nie je žiadna prázdnota. Preto akýkoľvek pohyb jedného predmetu vedie k jeho kontaktu s iným - predmety vibrujú a tieto vibrácie sa prenášajú do vzduchu. V dôsledku toho počujeme zvuk – informáciu o pohybe okolo nás. Či sa nákovka chveje pod údermi kladiva, či sa chveje voda z kameňa do nej hodeného, či sa chvejú hlasivky speváka pod tlakom prúdu vzduchu, či sa trasú stránky knihy pod rukou, ktorá sa nad nimi prevracia – to všetko spôsobuje vibrácie vzduchu, ktoré sa šíria rýchlosťou 340 m za sekundu alebo 1 km za 3 sekundy a počujeme zvuk. Ako sa to vníma?
Vibrácie vzduchu pôsobia na tenkú, ale elastickú membránu, o ktorú sa opiera vonkajší zvukovod; Táto membrána je tympanická membrána. Jeho hrúbka je 0,1 mm. Z nej sa cez reťaz troch maličkých kostíc, ktoré 50-krát zmenšia rozsah vibrácií, no 50-krát zväčšujú svoju silu, prenášajú vibrácie do tekutiny vo vnútornom uchu. Až tu v skutočnosti začína vnímanie zvuku. Keďže tympanická membrána je len jedným z článkov prenosu zvuku do vnútorného ucha, narušenie jej celistvosti nevedie k strate sluchu, aj keď ju, samozrejme, trochu znižuje.
Hlavnou časťou vnútorného ucha je trubica, skrútená vo forme slimáka, a preto sa nazýva slimák. Medzi jej stenami je natiahnutých asi 24 tisíc najjemnejších vlákien, nití, ktorých dĺžka sa od vrchu slimáka až po jeho spodok postupne zmenšuje. Toto sú naše struny. Ak pred klavírom nahlas vyslovíme nejakú hlásku, klavír nám odpovie. Ak sme hrali na basu, klavír odpovie nízkym zvukom. Ak sme škrípali, potom ako odpoveď budeme počuť vysoký zvuk. Tento jav sa nazýva rezonancia. Každá struna klavíra je naladená na zvuk určitej výšky, t.j. aby vibrovala na určitej frekvencii (čím viac vibrácií, tým vyšší zvuk sa zdá). Ak je struna ovplyvnená vibráciami vzduchu rovnakej frekvencie, ako je frekvencia, na ktorú je naladená, struna rezonuje, reaguje.
Vnímanie zvuku našim uchom je založené na rovnakom princípe. Vďaka rôznym dĺžkam vlákien je každé z nich naladené na určitú frekvenciu kmitov - od 16 do 20 000 za sekundu. Dlhé vlákna v hornej časti kochley vnímajú nízkofrekvenčné vibrácie, teda nízke zvuky, a krátke vlákna v spodnej časti kochley vnímajú časté vibrácie. Dokázal to študent I. P. Pavlova, subtílny experimentátor L. A. Andreev. Metóda napokon umožnila zistiť, či zviera počuje určité zvuky pri zničení tej či onej časti slimáka. Zistilo sa, že ak zničíte psa vyššia časť slimáky, bez ohľadu na to, koľkokrát pred kŕmením vydáte nízke zvuky, nevytvára sa na nich podmienený reflex. To nepochybne dokazuje, že zviera teraz tieto zvuky nevníma. Týmto spôsobom sa „sondovalo“ množstvo oddelení kochley. Až experimenty L. A. Andreeva napokon dokázali, že vlákna slimáka sú skutočne našimi rezonátormi. Slávny G. Helmholtz, ktorý v minulom storočí predložil rezonančnú teóriu sluchu, ju nemal možnosť experimentálne dokázať.
Ak vzduch vibruje viac ako 20 000-krát za sekundu, tieto vibrácie už nevnímame uchom. Nazývajú sa ultrazvuky. U psa, ako ukázali štúdie metódou podmienené reflexy, hranica sluchu dosahuje 40 000 Hz. To znamená, že pes počuje ultrazvuky, ktoré sú pre človeka nedostupné. To môžu, mimochodom, využiť cirkusoví tréneri, aby dali zvieraťu tajné signály.
Sluchový analyzátor vníma vibrácie vzduchu a transformuje mechanickú energiu týchto vibrácií na impulzy, ktoré sú vnímané v mozgovej kôre ako zvukové vnemy.
Recepčná časť sluchového analyzátora zahŕňa - vonkajšie, stredné a vnútorné ucho (obr. 11.8.). Vonkajšie ucho predstavuje ušnica (lapač zvuku) a vonkajší zvukovod, ktorého dĺžka je 21-27 mm a priemer je 6-8 mm. Vonkajšie a stredné ucho sú oddelené tympanickou membránou - mierne poddajnou a mierne roztiahnuteľnou membránou.
Stredné ucho pozostáva z reťaze vzájomne prepojených kostí: kladivka, nákovy a strmeňa. Rukoväť malleusu je pripevnená k tympanickej membráne, základňa strmeňa je pripevnená k oválnemu okienku. Ide o druh zosilňovača, ktorý zosilňuje vibrácie 20-krát. V strednom uchu sú navyše ku kostiam pripevnené dva malé svaly. Sťahovanie týchto svalov vedie k zníženiu oscilácií. Tlak v strednom uchu vyrovnáva Eustachova trubica, ktorá ústi do úst.
Vnútorné ucho je spojené so stredným uchom pomocou oválneho okienka, ku ktorému je pripevnený strmienok. Vo vnútornom uchu sa nachádza receptorový aparát dvoch analyzátorov – vnímacieho a sluchového (obr. 11.9.). Receptorový aparát sluchu predstavuje slimák. Slimák, dlhý 35 mm a má 2,5 kučier, pozostáva z kostnej a membránovej časti. Kostná časť je rozdelená dvoma membránami: hlavnou a vestibulárnou (Reissner) do troch kanálov (horný - vestibulárny, dolný - tympanický, stredný - tympanický). Stredná časť sa nazýva kochleárny priechod (webbed). Na vrchole sú horné a dolné kanály spojené helikotrémou. Horné a dolné kanály slimáka sú vyplnené perilymfou, stredné kanály endolymfou. Z hľadiska iónového zloženia perilymfa pripomína plazmu, endolymfa intracelulárnu tekutinu (100-krát viac iónov K a 10-krát viac iónov Na).
Hlavná membrána pozostáva z voľne natiahnutých elastických vlákien, takže môže kolísať. Na hlavnej membráne - v strednom kanáli sú receptory vnímajúce zvuk - Cortiho orgán (4 rady vláskových buniek - 1 vnútorný (3,5 tisíc buniek) a 3 vonkajšie - 25 - 30 tisíc buniek). Vrchná - tektoriálna membrána.
Mechanizmy na vedenie zvukových vibrácií. Zvukové vlny prechádzajúce vonkajším zvukovodom rozvibrujú bubienkovú membránu, ktorá uvádza do pohybu kosti a membránu oválneho okienka. Perilymfa sa rozkmitá a nahor oscilácie doznievajú. Vibrácie perilymfy sa prenášajú na vestibulárnu membránu a tá začne vibrovať endolymfu a hlavnú membránu.
V kochlei sa zaznamenáva: 1) Celkový potenciál (medzi Cortiho orgánom a stredným kanálom - 150 mV). Nesúvisí s vedením zvukových vibrácií. Je to spôsobené rovnicou redoxných procesov. 2) Akčný potenciál sluchového nervu. Vo fyziológii je známy aj tretí - mikrofónny - efekt, ktorý spočíva v tom, že ak sa elektródy vložia do slimáka a pripoja sa k mikrofónu, po jeho zosilnení a vyslovení rôznych slov v uchu mačky, mikrofón reprodukuje rovnaké slová. Mikrofónny efekt vytvára povrch vláskových buniek, pretože deformácia chĺpkov vedie k vzniku rozdielu potenciálov. Tento efekt však prevyšuje energiu zvukových vibrácií, ktoré ho spôsobili. Mikrofónny potenciál je teda náročnou transformáciou mechanickej energie na elektrickú energiu a je spojený s metabolickými procesmi vo vlasových bunkách. Miestom výskytu mikrofónneho potenciálu je oblasť korienkov chĺpkov vláskových buniek. Zvukové vibrácie pôsobiace na vnútorné ucho vyvolávajú vznikajúci mikrofónny efekt na endokochleárny potenciál.
Celkový potenciál sa od mikrofónneho líši tým, že neodráža tvar zvukovej vlny, ale jej obal a vzniká pri pôsobení vysokofrekvenčných zvukov na ucho (obr. 11.10.).
Akčný potenciál sluchového nervu je generovaný ako výsledok elektrickej excitácie, ktorá sa vyskytuje vo vláskových bunkách vo forme mikrofónového efektu a čistého potenciálu.
Medzi vláskovými bunkami a nervovými zakončeniami sú synapsie a prebiehajú chemické aj elektrické prenosové mechanizmy.
Mechanizmus na prenos zvuku rôznych frekvencií. Fyziológiu dlho ovládal rezonátor Helmholtzova teória: na hlavnej membráne sú natiahnuté struny rôznych dĺžok, ako harfa majú rôzne frekvencie vibrácií. Pôsobením zvuku začne oscilovať tá časť membrány, ktorá je naladená na rezonanciu s danou frekvenciou. Vibrácie natiahnutých nití dráždia príslušné receptory. Táto teória je však kritizovaná, pretože struny nie sú napnuté a ich vibrácie v danom momente zahŕňajú príliš veľa membránových vlákien.
Zaslúži si pozornosť Bekeshe teória. V slimáku dochádza k javu rezonancie, avšak rezonujúcim substrátom nie sú vlákna hlavnej membrány, ale stĺpec kvapaliny určitej dĺžky. Podľa Bekescheho platí, že čím väčšia je frekvencia zvuku, tým kratšia je dĺžka kmitajúceho stĺpca kvapaliny. Pôsobením nízkofrekvenčných zvukov sa dĺžka kmitajúceho stĺpca kvapaliny zväčšuje, zachytáva väčšinu hlavnej membrány a nevibrujú jednotlivé vlákna, ale ich významná časť. Každé ihrisko zodpovedá určitému počtu receptorov.
V súčasnosti je najbežnejšou teóriou vnímania zvuku rôznych frekvencií "teória miesta"“, podľa ktorej nie je vylúčená účasť vnímajúcich buniek na analýze sluchových signálov. Predpokladá sa, že vláskové bunky umiestnené na rôznych častiach hlavnej membrány majú rôznu labilitu, čo ovplyvňuje zvukové vnemy, teda hovoríme o ladení vláskových buniek na zvuky rôznych frekvencií.
Poškodenie v rôznych častiach hlavnej membrány vedie k oslabeniu elektrických javov, ktoré sa vyskytujú pri podráždení zvukmi rôznych frekvencií.
Podľa teórie rezonancie rôzne časti hlavnej dosky reagujú vibráciou svojich vlákien na zvuky rôznych výšok. Sila zvuku závisí od veľkosti vibrácií zvukových vĺn, ktoré sú vnímané ušným bubienkom. Zvuk bude tým silnejší, čím väčšia bude veľkosť vibrácií zvukových vĺn a tým aj ušného bubienka. Výška zvuku závisí od frekvencie vibrácií zvukových vĺn. Čím väčšia bude frekvencia vibrácií za jednotku času . vnímaný orgánom sluchu vo forme vyšších tónov (tenké, vysoké zvuky hlasu) Nižšiu frekvenciu vibrácií zvukových vĺn vníma orgán sluchu vo forme nízkych tónov (basy, drsné zvuky a hlasy) .
Vnímanie výšky tónu, intenzity zvuku a umiestnenia zdroja zvuku začína zvukovými vlnami vstupujúcimi do vonkajšieho ucha, kde uvedú do pohybu bubienok. Vibrácie bubienka sa prenášajú cez systém sluchových kostičiek stredného ucha na membránu oválneho okienka, čo spôsobuje kmity perilymfy vestibulárnej (hornej) šupiny. Tieto vibrácie sa prenášajú cez helikotrému do perilymfy bubienkovej (dolnej) šupiny a dostávajú sa do okrúhleho okienka, pričom jeho membránu posúvajú smerom k dutine stredného ucha. Vibrácie perilymfy sa prenášajú aj do endolymfy membranózneho (stredného) kanálika, čo vedie k oscilačným pohybom hlavnej membrány, pozostávajúcej z jednotlivých vlákien natiahnutých ako struny klavíra. Pôsobením zvuku sa vlákna membrány dostanú do oscilačného pohybu spolu s receptorovými bunkami Cortiho orgánu, ktoré sa na nich nachádzajú. V tomto prípade sú chĺpky receptorových buniek v kontakte s tektoriálnou membránou, mihalnice vláskových buniek sú deformované. Najprv sa objaví receptorový potenciál a potom akčný potenciál (nervový impulz), ktorý sa potom prenáša pozdĺž sluchového nervu a prenáša sa do iných častí sluchového analyzátora.
Psychoakustika je oblasť vedy, ktorá študuje sluchové vnemy človeka pri aplikácii zvuku do uší.
Ľudia s absolútnym (analytickým) sluchom pre hudbu určujú výšku, hlasitosť a zafarbenie zvuku s vysokou presnosťou, sú schopní zapamätať si zvuk nástrojov a po chvíli ich rozpoznať. Vedia správne analyzovať počuté, správne identifikovať jednotlivé nástroje.
Ľudia, ktorí nemajú absolútnu výšku tónu, dokážu určiť rytmus, zafarbenie, tonalitu, ale je pre nich ťažké správne analyzovať materiál, ktorý počuli.
Pri počúvaní kvalitných audio zariadení sa názory odborníkov spravidla líšia. Niektorí preferujú vysokú transparentnosť a vernosť prenosu každého podtónu, vadí im nedostatok detailov vo zvuku. Iní uprednostňujú zvuk rozmazaného, neostrého charakteru, rýchlo sa unavia z množstva detailov v hudobnom obraze. Niekto sa zameriava na harmóniu vo zvuku, niekto na spektrálnu rovnováhu a niekto na dynamický rozsah. Ukazuje sa, že všetko závisí od typu charakteru jednotlivca.Typy ľudí sa delia na tieto dichotómie (párové triedy): zmyslové a intuitívne, myslenie a cítenie, extravertné a introvertné, rozhodné a vnímajúce.
Ľudia so zmyslovou dominanciou majú jasnú dikciu, dokonale vnímajú všetky nuansy reči alebo hudobného obrazu. Pre nich je mimoriadne dôležitá transparentnosť zvuku, keď sú všetky znejúce nástroje jasne rozlíšené.
Poslucháči s intuitívnou dominantou uprednostňujú rozostrený hudobný obraz, pričom najväčší význam prikladajú vyváženosti zvuku všetkých hudobných nástrojov.
Poslucháči s mysliacou dominantou preferujú skladby s vysokým dynamickým rozsahom, s jasne definovanou durovou a molovou dominantou, s výrazným významom a štruktúrou skladby.
Ľudia s pocitovou dominantou pripisujú veľký význam harmónii v hudobných dielach, uprednostňujú diela s miernymi odchýlkami dur a mol od neutrálnej hodnoty, t.j. "hudba pre dušu"
Poslucháč s extravertnou dominantou úspešne oddeľuje signál od šumu, uprednostňuje počúvanie hudby pri vysokej hlasitosti, určuje durový alebo molový charakter skladby podľa aktuálnej frekvenčnej polohy hudobného obrazu.
Ľudia s introvertnou dominantou venujú značnú pozornosť vnútornej štruktúre hudobného obrazu, majoritná menšina je hodnotená okrem iného frekvenčným posunom jednej z harmonických vo vznikajúcich rezonanciách, vonkajší šum sťažuje vnímanie zvukovej informácie .
Ľudia s rozhodujúcou dominantou preferujú v hudbe pravidelnosť, prítomnosť vnútornej periodicity.
Vnímaví dominantní poslucháči uprednostňujú v hudbe improvizáciu.
Každý sám vie, že rovnaká hudba na rovnakom zariadení a v tej istej miestnosti nie je vždy vnímaná rovnako. Pravdepodobne v závislosti od psycho-emocionálny stav naše zmysly sú buď otupené, alebo zbystrené.
Na druhej strane prílišná detailnosť a prirodzenosť zvuku môže unaveného a zaťaženého poslucháča so zmyslovou dominantou dráždiť, že v tomto stave uprednostní neostrú a jemnú hudbu, zhruba povedané, uprednostní počúvanie živých nástrojov v klobúku s klapkami na ušiach. .
Do určitej miery je kvalita zvuku ovplyvnená „kvalitou“ sieťového napätia, ktorá zase závisí od dňa v týždni aj od dennej doby (v čase špičky je sieťové napätie najviac „znečistené“. “). Hladina hluku v miestnosti a tým aj skutočný dynamický rozsah závisí aj od dennej doby.
Prípad spred 20 rokov si dobre pamätáme na vplyv okolitého hluku. Neskoro večer, po dedinskej svadbe, zostala mládež pomáhať pri upratovaní stolov a umývaní riadu. Na dvore bola organizovaná hudba: elektrický gombíkový akordeón s dvojkanálovým zosilňovačom a dvoma reproduktormi, štvorkanálový výkonový zosilňovač podľa schémy Shushurin, elektrický gombíkový akordeón bol pripojený k vstupu a dva 3-pásmové a dva Na výstupy boli napojené 2-pásmové akustické systémy. Magnetofón so záznamami pri 19 rýchlostiach s antiparalelným predpätím. Okolo 2. hodiny rannej, keď už boli všetci voľní, sa mládež zhromaždila na dvore a žiadala zapnúť niečo pre dušu. Aké bolo prekvapenie prítomných hudobníkov a milovníkov hudby, keď zaznel medley na témy Beatles v podaní kapely STARS on 45. Pre ucho, prispôsobené vnímaniu hudby v atmosfére zvýšeného hluku, zvuk v tichu noci boli prekvapivo jasné a jemné.
Vnímanie podľa frekvencie
Ľudské ucho vníma kmitavý proces ako zvuk len vtedy, ak je frekvencia jeho kmitov v rozsahu od 16...20 Hz do 16...20 kHz. Pri frekvencii pod 20 Hz sa vibrácie nazývajú infrazvukové, nad 20 kHz - ultrazvukové. Zvuky s frekvenciou pod 40 Hz v hudbe sú zriedkavé a v hovorová reč a úplne chýbajú. Vnímanie vysokých frekvencií zvuku silne závisí od individuálnych vlastností sluchových orgánov a od veku poslucháča. Takže napríklad vo veku do 18 rokov zvuky s frekvenciou 14 kHz počuje asi 100%, zatiaľ čo vo veku 50 ... 60 rokov - iba 20% poslucháčov. Zvuky s frekvenciou 18 kHz vo veku 18 rokov počuje asi 60% a vo veku 40 ... 50 - iba 10% poslucháčov. To ale vôbec neznamená, že u starších ľudí sú znížené požiadavky na kvalitu cesty reprodukcie zvuku. Experimentálne sa zistilo, že ľudia, ktorí sotva vnímajú signály s frekvenciou 12 kHz, veľmi ľahko rozpoznajú nedostatok vysokých frekvencií vo zvukovom zázname.
Rozlíšenie sluchu na zmenu frekvencie je asi 0,3 %. Napríklad dva za sebou nasledujúce tóny 1000 a 1003 Hz možno rozlíšiť bez nástrojov. A vybitím frekvencií dvoch tónov dokáže človek zistiť frekvenčný rozdiel až v desatinách hertzov. Zároveň je ťažké rozlíšiť sluchom odchýlku rýchlosti prehrávania hudobného zvukového záznamu v rozmedzí ±2 %.
Subjektívna škála vnímania zvuku z hľadiska frekvencie je blízka logaritmickému zákonu. Na základe toho sú všetky frekvenčné charakteristiky zariadení na prenos zvuku vynesené na logaritmickej stupnici. Miera presnosti, s akou človek určí výšku zvuku sluchom, závisí od ostrosti, muzikálnosti a trénovanosti jeho sluchu, ako aj od intenzity zvuku. Pri vyšších úrovniach hlasitosti sa zvuky väčšej intenzity javia nižšie ako slabšie.
Pri dlhšom pôsobení intenzívneho zvuku sluchová citlivosť postupne klesá a čím viac, tým vyššia je hlasitosť zvuku, ktorá je spojená s reakciou sluchu na preťaženie, t.j. s prirodzeným prispôsobením. Po určitom čase sa citlivosť obnoví. Systematické a dlhodobé počúvanie hudby pri vysokej hlasitosti spôsobuje nezvratné zmeny v sluchových orgánoch, trpia najmä mladí ľudia, ktorí používajú slúchadlá (slúchadlá).
Dôležitou vlastnosťou zvuku je zafarbenie. Schopnosť sluchu rozlišovať jeho odtiene nám umožňuje rozlíšiť rôzne hudobné nástroje a hlasy. Vďaka zafarbeniu farby sa ich zvuk stáva viacfarebným a ľahko rozpoznateľným. Podmienkou správneho prenosu témbru je neskreslený prenos signálového spektra – súboru sínusových zložiek komplexného signálu (overtonov). Podtóny sú násobky frekvencie základnej frekvencie a sú menšie ako jej amplitúda. Zafarbenie zvuku závisí od zloženia podtónov a ich intenzity.
Zafarbenie zvuku živých nástrojov do značnej miery závisí od intenzity zvukovej produkcie. Napríklad tá istá nota, hraná na klavíri ľahkým dotykom prsta a ostrá, má rôzne útoky a spektrá signálov. Dokonca aj netrénovaný človek svojim útokom ľahko zachytí emocionálny rozdiel medzi dvoma takýmito zvukmi, aj keď sú prenášané k poslucháčovi mikrofónom a vyvážené v hlasitosti. zvukový útok je počiatočná fáza, špecifický prechodný proces, počas ktorého sa stanovujú stabilné charakteristiky: hlasitosť, zafarbenie, výška tónu. Trvanie zvukového útoku rôzne nástroje kolíše v rozmedzí 0...60 ms. Napríklad pre bicie nástroje je v rozsahu 0 ... 20 ms, pre fagot - 20 ... 60 ms. Charakteristiky útoku nástroja sú veľmi závislé od spôsobu a techniky hry hudobníka. Práve tieto vlastnosti nástrojov umožňujú sprostredkovať emocionálny obsah hudobného diela.
Zafarbenie zvuku zdroja signálu umiestneného vo vzdialenosti menšej ako 3 m od poslucháča je vnímané ako „ťažšie“. Odstránenie zdroja signálu z 3 na 10 m je sprevádzané úmerným znížením hlasitosti, zatiaľ čo farba sa stáva jasnejšou. S ďalším odstránením zdroja signálu sa energetické straty vo vzduchu zvyšujú úmerne druhej mocnine frekvencie a majú zložitú závislosť od relatívnej vlhkosti vzduchu. Energetické straty RF komponentov sú maximálne pri relatívnej vlhkosti v rozsahu od 8 do 30 ... 40 % a minimálne pri 80 % (obr. 1.1). Zvýšenie straty podtónu vedie k zníženiu jasu zafarbenia.
Vnímanie amplitúdy
Krivky rovnakej hlasitosti od prahu po prah pocit bolesti pre binaurálne a monourálne počutie sú znázornené na obr. 1.2.a, b. Vnímanie v amplitúde závisí od frekvencie a má významné rozšírenie spojené so zmenami súvisiacimi s vekom.
Citlivosť sluchu na intenzitu zvuku je diskrétna. Hranica pre pociťovanie zmeny intenzity zvuku závisí od frekvencie aj od hlasitosti zvuku (pri vysokých a stredných úrovniach je to 0,2 ... 0,6 dB, pri nízke úrovne dosahuje niekoľko decibelov) a v priemere menej ako 1 dB.
Haasov efekt (Haas)
Načúvací prístroj, ako každý iný oscilačný systém, sa vyznačuje zotrvačnosťou. Vďaka tejto vlastnosti sú krátke zvuky s trvaním do 20 ms vnímané ako tichšie ako zvuky s trvaním nad 150 ms. Jeden z prejavov zotrvačnosti -
neschopnosť osoby zistiť skreslenie v impulzoch s trvaním kratším ako 20 ms. V prípade príchodu do uší 2 rovnakých signálov, s časovým odstupom medzi nimi 5...40 ms, sluch ich vníma ako jeden signál, ak je interval väčší ako 40...50 ms - oddelene.
maskovací efekt
V noci, v tichých podmienkach, môžete počuť pískanie komára, tikanie hodín a iné tiché zvuky a v hlučných podmienkach je ťažké rozoznať hlasnú reč partnera. AT reálnych podmienkach akustický signál neexistuje v absolútnom tichu. Cudzie zvuky, nevyhnutne prítomné v mieste počúvania, do určitej miery maskujú hlavný signál a sťažujú jeho vnímanie. Zvýšenie prahu počuteľnosti jedného tónu (alebo signálu) pri vystavení inému tónu (hluku alebo signálu) sa nazýva maskovanie.
Experimentálne sa zistilo, že tón akejkoľvek frekvencie je maskovaný nižšími tónmi oveľa efektívnejšie ako vyššími, inými slovami, nízkofrekvenčné tóny maskujú vysokofrekvenčné viac ako naopak. Napríklad pri súčasnom prehrávaní zvukov 440 a 1200 Hz s rovnakou intenzitou budeme počuť iba tón s frekvenciou 440 Hz a až vypnutím budeme počuť tón s frekvenciou 1200 Hz. Stupeň maskovania závisí od pomeru frekvencií a je komplexná povaha, spojené s krivkami rovnakej hlasitosti (obr. 1.3.α a 1.3.6) .
Čím väčší je pomer frekvencie, tým menší je efekt maskovania. To do značnej miery vysvetľuje fenomén „tranzistorového“ zvuku. Spektrum nelineárnych skreslení tranzistorových zosilňovačov siaha až do 11. harmonickej, zatiaľ čo spektrum elektrónkových zosilňovačov je obmedzené na 3...5 harmonických. Krivky maskovania úzkopásmového šumu pre tóny rôznych frekvencií a úrovne ich intenzity majú rôzne vzory. Jasné vnímanie zvuku je možné, ak jeho intenzita prekročí určitú hranicu počuteľnosti. Pri frekvenciách 500 Hz a nižších by prebytok intenzity signálu mal byť asi 20 dB, pri frekvencii 5 kHz - asi 30 dB a
pri frekvencii 10 kHz - 35 dB. Táto vlastnosť sluchového vnímania sa berie do úvahy pri nahrávaní na zvukové médium. Takže, ak je pomer signálu k šumu analógového záznamu asi 60...65 dB, potom dynamický rozsah nahraného programu nemôže byť väčší ako 45...48 dB.
Efekt maskovania ovplyvňuje subjektívne vnímanú hlasitosť zvuku. Ak sú zložky komplexného zvuku frekvenčne blízko seba a je pozorované ich vzájomné maskovanie, potom bude hlasitosť takéhoto komplexného zvuku menšia ako hlasitosť jeho zložiek.
Ak sa viaceré tóny nachádzajú vo frekvencii tak ďaleko, že ich vzájomné maskovanie možno zanedbať, potom sa ich celková hlasitosť bude rovnať súčtu hlasitostí každej zo zložiek.
Dosiahnuť „transparentnosť“ zvuku všetkých nástrojov orchestra alebo popového súboru je náročná úloha, ktorú rieši zvukár – zámerný výber najdôležitejších nástrojov na danom mieste a ďalšie špeciálne techniky.
binaurálny efekt
Schopnosť človeka určiť smer zdroja zvuku (v dôsledku prítomnosti dvoch uší) sa nazýva binaurálny efekt. Do ucha umiestneného bližšie k zdroju zvuku prichádza zvuk skôr ako do druhého ucha, čo znamená, že sa líši fázou a amplitúdou. Pri počúvaní skutočného zdroja signálu sú binaurálne signály (t. j. signály prichádzajúce do pravého a ľavého ucha) štatisticky spojené (korelované). Presnosť lokalizácie zdroja zvuku závisí od frekvencie aj od jeho umiestnenia (pred alebo za poslucháčom). Sluchový orgán získava ďalšie informácie o umiestnení zdroja zvuku (vpredu, vzadu, hore) analýzou vlastností spektra binaurálnych signálov.
Do 150 ... 300 Hz má ľudský sluch veľmi nízku smerovosť. Pri frekvenciách 300...2000 Hz, pre ktoré je polovičná vlnová dĺžka signálu primeraná vzdialenosti "medzi" rovnajúcou sa 20...25 cm, sú fázové rozdiely značné. Od frekvencie 2 kHz sa smerovosť sluchu prudko znižuje. Pri vyšších frekvenciách sa rozdiel v amplitúdach signálu stáva dôležitejším. Keď rozdiel amplitúdy prekročí prahovú hodnotu 1 dB, zdroj zvuku sa zdá byť na strane, kde je amplitúda väčšia.
Pri asymetrickom umiestnení poslucháča vzhľadom na reproduktory dochádza k dodatočným intenzitným a časovým separáciám, ktoré vedú k priestorovým skresleniam. Navyše, čím ďalej je QIS (zdanlivý zdroj zvuku) od stredu základne (Δ L> 7 dB alebo Δτ > 0,8 ms), tým menej podliehajú skresleniu. Pri Δ L> 20 dB, Δτ > 3...5 ms QIZ sa premenia na skutočné (reproduktory) a nepodliehajú priestorovému skresleniu.
Experimentálne sa zistilo, že neexistujú žiadne priestorové skreslenia (nepostrehnuteľné), ak je frekvenčné pásmo každého kanála zhora obmedzené frekvenciou najmenej 10 kHz a vysokofrekvenčné (nad 10 kHz) a nízkofrekvenčné (nižšie 300 Hz) časti spektra týchto signálov sú reprodukované monofónne.
Chyba v odhade azimutu zdroja zvuku v horizontálnej rovine je 3...4° vpredu a približne 10...15° vzadu a vo vertikálnej rovine, čo sa vysvetľuje efektom tienenia. ušnice.
Po zvážení teórie šírenia a mechanizmov výskytu zvukových vĺn je vhodné pochopiť, ako zvuk „interpretuje“ alebo ako človek vníma. Párový orgán, ucho, je zodpovedný za vnímanie zvukových vĺn v ľudskom tele. ľudské ucho- veľmi zložitý orgán, ktorý má dve funkcie: 1) vníma zvukové impulzy 2) pôsobí ako vestibulárny aparát celého ľudského tela, určuje polohu tela v priestore a dáva vitálnu schopnosť udržiavať rovnováhu. Priemerné ľudské ucho je schopné zachytiť kolísanie 20 - 20 000 Hz, existujú však odchýlky nahor alebo nadol. V ideálnom prípade je počuteľný frekvenčný rozsah 16 - 20 000 Hz, čomu zodpovedá aj vlnová dĺžka 16 m - 20 cm. Ucho je rozdelené na tri časti: vonkajšie, stredné a vnútorné ucho. Každé z týchto „oddelení“ plní svoju vlastnú funkciu, avšak všetky tri oddelenia sú navzájom úzko prepojené a v skutočnosti na seba realizujú prenos vlny zvukových vibrácií. 
vonkajšie (vonkajšie) ucho
Vonkajšie ucho sa skladá z ušnice a vonkajšieho zvukovodu. Ušnica je elastická chrupavka zložitého tvaru, pokrytá kožou. V spodnej časti ušnice je lalok, ktorý pozostáva z tukového tkaniva a je tiež pokrytý kožou. Ušnica funguje ako prijímač zvukových vĺn z okolitého priestoru. Špeciálna forma štruktúry ušnice umožňuje lepšie zachytiť zvuky, najmä zvuky stredného frekvenčného rozsahu, ktorý je zodpovedný za prenos rečových informácií. Táto skutočnosť je do značnej miery spôsobená evolučnou nevyhnutnosťou, pretože človek trávi väčšinu svojho života ústnou komunikáciou so zástupcami svojho druhu. Ľudská ušnica je prakticky nehybná, na rozdiel od veľkého počtu zástupcov živočíšnych druhov, ktoré využívajú pohyby uší na presnejšie naladenie na zdroj zvuku.
Záhyby ľudského ušnice sú usporiadané tak, že robia korekcie (drobné skreslenia) vzhľadom na vertikálne a horizontálne umiestnenie zdroja zvuku v priestore. Vďaka tejto jedinečnej vlastnosti je človek schopný celkom jasne určiť polohu objektu v priestore vzhľadom na seba, pričom sa zameriava iba na zvuk. Táto funkcia je dobre známa aj pod pojmom „lokalizácia zvuku“. Hlavnou funkciou ušnice je zachytiť čo najviac zvukov v počuteľnom frekvenčnom rozsahu. O ďalšom osude „zachytených“ zvukových vĺn sa rozhoduje vo zvukovode, ktorého dĺžka je 25 – 30 mm. V ňom prechádza chrupavková časť vonkajšieho ušnice do kosti a povrch kože zvukovodu je vybavený mazovými a sírovými žľazami. Na konci zvukovodu je elastická bubienková membrána, ku ktorej sa dostávajú vibrácie zvukových vĺn, čím spôsobujú jej odozvu vibrácie. Tympanická membrána zasa prenáša tieto prijaté vibrácie do oblasti stredného ucha.
Stredné ucho
Vibrácie prenášané tympanickou membránou vstupujú do oblasti stredného ucha nazývanej „oblasť bubienka“. Ide o oblasť s objemom približne jeden kubický centimeter, v ktorej sa nachádzajú tri sluchové kostičky: kladivo, nákovu a strmeň. Práve tieto "medzi" prvky plnia najdôležitejšiu funkciu: prenos zvukových vĺn do vnútorného ucha a súčasné zosilnenie. Sluchové ossikuly sú mimoriadne zložitý reťazec prenosu zvuku. Všetky tri kosti sú navzájom úzko spojené, rovnako ako s bubienkom, vďaka čomu dochádza k prenosu vibrácií "po reťazi". Na prístupe do oblasti vnútorného ucha je okno predsiene, ktoré je blokované spodnou časťou strmeňa. Na vyrovnanie tlaku na oboch stranách bubienka (napríklad pri zmenách vonkajšieho tlaku) je oblasť stredného ucha spojená s nosohltanom cez Eustachovu trubicu. Všetci si dobre uvedomujeme efekt upchávania uší, ku ktorému dochádza práve kvôli takémuto jemnému ladeniu. Zo stredného ucha dopadajú zvukové vibrácie, už zosilnené, do oblasti vnútorného ucha, ktorá je najzložitejšia a najcitlivejšia.
vnútorné ucho
Najkomplexnejšou formou je vnútorné ucho, ktoré sa z tohto dôvodu nazýva labyrint. Kostný labyrint zahŕňa: vestibul, slimák a polkruhové kanály, ako aj vestibulárny aparát zodpovedný za rovnováhu. Je to slimák, ktorý priamo súvisí so sluchom v tomto zväzku. Slimák je špirálovitý membránový kanál naplnený lymfatickou tekutinou. Vo vnútri je kanál rozdelený na dve časti ďalšou membránovou priehradkou nazývanou „základná membrána“. Táto membrána pozostáva z vlákien rôznych dĺžok (spolu viac ako 24 000), natiahnutých ako struny, pričom každá struna rezonuje svojim špecifickým zvukom. Kanál je rozdelený membránou na horný a dolný rebrík, ktoré spolu komunikujú v hornej časti slimáka. Na opačnom konci sa kanál pripája k receptorovému aparátu sluchového analyzátora, ktorý je pokrytý drobnými vlasovými bunkami. Tento prístroj sluchového analyzátora sa tiež nazýva Cortiho orgán. Keď vibrácie zo stredného ucha vstúpia do slimáka, lymfatická tekutina, ktorá vypĺňa kanál, tiež začne vibrovať a prenáša vibrácie na hlavnú membránu. V tomto momente vstupuje do činnosti prístroj sluchového analyzátora, ktorého vláskové bunky umiestnené v niekoľkých radoch premieňajú zvukové vibrácie na elektrické „nervové“ impulzy, ktoré sa prenášajú pozdĺž sluchového nervu do časovej zóny mozgovej kôry. . Takýmto zložitým a zdobeným spôsobom človek nakoniec začuje požadovaný zvuk.
Vlastnosti vnímania a tvorby reči
Mechanizmus tvorby reči sa u ľudí formoval počas celého evolučného štádia. Význam tejto schopnosti je prenášať verbálne a neverbálne informácie. Prvý nesie verbálnu a sémantickú záťaž, druhý je zodpovedný za prenos emocionálnej zložky. Proces tvorby a vnímania reči zahŕňa: formuláciu správy; kódovanie do prvkov pravidlami existujúci jazyk; prechodné neuromuskulárne akcie; pohyby hlasiviek; vyžarovanie akustického signálu; Potom vstúpi do činnosti poslucháč, ktorý vykoná: spektrálnu analýzu prijatého akustického signálu a výber akustických prvkov v periférnom sluchovom systéme, prenos vybraných prvkov cez neurónové siete, rozpoznávanie jazykového kódu (lingvistická analýza), pochopenie významu správy. 
Zariadenie na generovanie rečových signálov možno porovnať so zložitým dychovým nástrojom, ale všestrannosť a flexibilita ladenia a schopnosť reprodukovať najmenšie jemnosti a detaily nemajú v prírode analógy. Mechanizmus tvorby hlasu pozostáva z troch neoddeliteľných komponentov:
- Generátor- pľúca ako zásobník objemu vzduchu. Pľúca uchovávajú energiu pretlak, potom cez výstupný kanál pomocou svalového systému je táto energia vydaná cez priedušnicu spojenú s hrtanom. V tomto štádiu je prúd vzduchu prerušený a upravený;
- Vibrátor- pozostáva z hlasiviek. Prúdenie ovplyvňujú aj turbulentné prúdy vzduchu (vytvárajú okrajové tóny) a zdroje impulzov (výbuchy);
- Rezonátor- zahŕňa rezonančné dutiny zložitého geometrického tvaru (hltan, ústne a nosové dutiny).
V súhrne jednotlivých zariadení týchto prvkov sa vytvára jedinečný a individuálny timbre hlasu každého jednotlivca.
Energia vzduchového stĺpca sa vytvára v pľúcach, ktoré vytvárajú určitý prúd vzduchu pri nádychu a výdychu v dôsledku rozdielu atmosférického a intrapulmonálneho tlaku. Proces akumulácie energie sa uskutočňuje inhaláciou, proces uvoľňovania je charakterizovaný výdychom. Stáva sa to v dôsledku stláčania a rozširovania hrudníka, ktoré sa vykonávajú pomocou dvoch svalových skupín: medzirebrové a bránice, pri hlbokom dýchaní a speve sa svaly tiež sťahujú. brušné svaly, hrudník a krk. Pri nádychu sa bránica sťahuje a padá dole, kontrakcia vonkajších medzirebrových svalov dvíha rebrá a posúva ich do strán a hrudná kosť dopredu. Roztiahnutie hrudníka vedie k poklesu tlaku vo vnútri pľúc (v porovnaní s atmosférickým) a tento priestor sa rýchlo naplní vzduchom. Pri výdychu sa svaly primerane uvoľnia a všetko sa vráti do predchádzajúceho stavu ( hrudný kôš vlastnou gravitáciou sa vracia do pôvodného stavu, bránica stúpa, objem predtým rozšírených pľúc sa zmenšuje, intrapulmonálny tlak sa zvyšuje). Inhaláciu možno opísať ako proces, ktorý vyžaduje výdaj energie (aktívny); výdych je proces akumulácie energie (pasívny). K riadeniu procesu dýchania a formovania reči dochádza nevedome, no pri speve si nastavenie dychu vyžaduje vedomý prístup a dlhodobý dodatočný tréning.
Množstvo energie, ktorá sa následne vynakladá na tvorbu reči a hlasu, závisí od objemu uloženého vzduchu a od množstva dodatočného tlaku v pľúcach. Maximálny tlak vyvinutý trénovaným operným spevákom môže dosiahnuť 100-112 dB. Modulácia prúdenia vzduchu vibráciou hlasiviek a vytváranie subfaryngeálneho pretlaku, tieto procesy prebiehajú v hrtane, čo je akýsi ventil umiestnený na konci priedušnice. Ventil plní dvojakú funkciu: chráni pľúca pred cudzími predmetmi a udržiava vysoký tlak. Práve hrtan pôsobí ako zdroj reči a spevu. Hrtan je súbor chrupaviek spojených svalmi. Hrtan má pomerne zložitú štruktúru, ktorej hlavným prvkom je pár hlasiviek. Práve hlasivky sú hlavným (nie však jediným) zdrojom tvorby hlasu či „vibrátora“. Počas tohto procesu sa hlasivky pohybujú, sprevádzané trením. Na ochranu pred tým sa vylučuje špeciálny slizničný sekrét, ktorý pôsobí ako lubrikant. Tvorba zvukov reči je určená vibráciami väzov, čo vedie k vytvoreniu prúdu vzduchu vydychovaného z pľúc, k určitému typu amplitúdovej charakteristiky. Medzi hlasivky existujú malé dutiny, ktoré v prípade potreby fungujú ako akustické filtre a rezonátory.
Vlastnosti sluchového vnímania, bezpečnosť počúvania, sluchové prahy, prispôsobenie, správna úroveň hlasitosti
Ako je zrejmé z opisu štruktúry ľudského ucha, tento orgán je veľmi jemný a má pomerne zložitú štruktúru. Ak vezmeme do úvahy túto skutočnosť, nie je ťažké určiť, že tento extrémne tenký a citlivý prístroj má súbor obmedzení, prahov atď. Sluchové ústrojenstvo človeka je prispôsobené na vnímanie tichých zvukov, ako aj zvukov strednej intenzity. Dlhodobé vystavenie hlasitým zvukom má za následok nezvratné posuny sluchových prahov, ako aj iné problémy so sluchom až po úplnú hluchotu. Stupeň poškodenia je priamo úmerný dobe expozície v hlučnom prostredí. V tomto momente vstupuje do platnosti aj adaptačný mechanizmus – t.j. pod vplyvom dlhotrvajúcich hlasitých zvukov sa postupne znižuje citlivosť, znižuje sa vnímaná hlasitosť, sluch sa prispôsobuje.
Adaptácia sa spočiatku snaží chrániť sluchové orgány pred príliš hlasnými zvukmi, práve vplyvom tohto procesu však človek najčastejšie nekontrolovateľne zvyšuje úroveň hlasitosti audiosystému. Ochrana je realizovaná vďaka mechanizmu stredného a vnútorného ucha: strmeň je stiahnutý z oválneho okienka, čím chráni pred nadmerne hlasnými zvukmi. Ochranný mechanizmus ale nie je ideálny a má časové oneskorenie, spúšťa sa len 30-40 ms po začiatku príchodu zvuku, navyše plná ochrana nie je dosiahnutá ani pri trvaní 150 ms. Ochranný mechanizmus sa aktivuje, keď úroveň hlasitosti prekročí úroveň 85 dB, navyše samotná ochrana je až 20 dB. 
Za najnebezpečnejší možno v tomto prípade považovať fenomén „posunu prahu počutia“, ktorý sa v praxi zvyčajne vyskytuje v dôsledku dlhšieho vystavenia hlasitým zvukom nad 90 dB. Proces obnovy sluchového systému po takýchto škodlivých účinkoch môže trvať až 16 hodín. Prahový posun začína už na úrovni intenzity 75 dB a zvyšuje sa úmerne so zvyšujúcou sa úrovňou signálu.
Pri zvažovaní problému správnej úrovne intenzity zvuku je najhoršie si uvedomiť, že problémy (získané alebo vrodené) spojené so sluchom sú v tomto veku pomerne vyspelej medicíny prakticky neliečiteľné. To všetko by malo každého príčetného človeka priviesť k zamysleniu sa nad starostlivosťou o svoj sluch, pokiaľ sa samozrejme neplánuje zachovať jeho pôvodnú celistvosť a schopnosť počuť celý frekvenčný rozsah čo najdlhšie. Našťastie všetko nie je také strašidelné, ako by sa na prvý pohľad mohlo zdať a dodržaním množstva opatrení si svoj sluch ľahko zachránite aj vo vyššom veku. Pred zvažovaním týchto opatrení je potrebné pripomenúť si jedno dôležitá vlastnosťľudské sluchové vnímanie. Načúvací prístroj vníma zvuky nelineárne. Podobný jav spočíva v tom, že ak si predstavíte akúkoľvek frekvenciu čistého tónu, napríklad 300 Hz, potom sa nelinearita prejaví, keď sa v ušnici objavia podtóny tejto základnej frekvencie podľa logaritmického princípu (ak je základná frekvencia brané ako f, potom budú frekvenčné podtóny 2f, 3f atď. vo vzostupnom poradí). Táto nelinearita je tiež ľahšie pochopiteľná a mnohým je známa pod názvom "nelineárne skreslenie". Keďže v pôvodnom čistom tóne sa takéto harmonické (podtóny) nevyskytujú, ukazuje sa, že ucho samo vnáša do pôvodného zvuku vlastné korekcie a podtóny, ktoré sa však dajú určiť len ako subjektívne skreslenia. Pri úrovni intenzity pod 40 dB nedochádza k subjektívnemu skresleniu. So zvýšením intenzity od 40 dB sa úroveň subjektívnych harmonických začína zvyšovať, ale už pri úrovni 80-90 dB je ich negatívny príspevok k zvuku relatívne malý (preto možno túto úroveň intenzity podmienečne považovať za akúsi „zlatý priemer“ v hudobnej sfére).
Na základe týchto informácií môžete ľahko určiť bezpečnú a prijateľnú úroveň hlasitosti, ktorá nepoškodí sluchové orgány a zároveň umožní počuť absolútne všetky vlastnosti a detaily zvuku, napríklad v prípade práce s „hi-fi“ systémom. Táto úroveň "zlatého priemeru" je približne 85-90 dB. Práve pri tejto intenzite zvuku je naozaj možné počuť všetko, čo je vložené do zvukovej cesty, pričom je minimalizované riziko predčasného poškodenia a straty sluchu. Za takmer úplne bezpečnú možno považovať úroveň hlasitosti 85 dB. Aby sme pochopili, aké je nebezpečenstvo hlasitého počúvania a prečo príliš nízka úroveň hlasitosti neumožňuje počuť všetky nuansy zvuku, pozrime sa na tento problém podrobnejšie. Pokiaľ ide o nízke úrovne hlasitosti, nedostatok vhodnosti (ale častejšie subjektívna túžba) počúvania hudby pri nízkych úrovniach je spôsobený nasledujúcimi dôvodmi:
- Nelinearita ľudského sluchového vnímania;
- Vlastnosti psychoakustického vnímania, ktoré sa budú posudzovať samostatne.
Vyššie diskutovaná nelinearita sluchového vnímania má významný vplyv pri akejkoľvek hlasitosti pod 80 dB. V praxi to vyzerá takto: ak zapnete hudbu na tichej úrovni, napríklad 40 dB, potom bude stredofrekvenčný rozsah hudobnej kompozície najzreteľnejšie počuteľný, či už ide o vokály interpreta / interpret alebo nástroje hrajúce v tomto rozsahu. Zároveň bude zjavný nedostatok nízkych a vysokých frekvencií, a to práve kvôli nelineárnosti vnímania, ako aj skutočnosti, že rôzne frekvencie znejú pri rôznej hlasitosti. Je teda zrejmé, že pre plné vnímanie celého obrazu musí byť frekvenčná úroveň intenzity čo najviac zosúladená s jedinou hodnotou. Napriek tomu, že ani pri úrovni hlasitosti 85-90 dB nedochádza k idealizovanému vyrovnaniu hlasitosti rôznych frekvencií, úroveň sa stáva prijateľnou pre bežné každodenné počúvanie. Čím nižšia je zároveň hlasitosť, tým zreteľnejšie bude ucho vnímať charakteristickú nelineárnosť, a to pocit absencie správneho množstva vysokých a nízkych frekvencií. Zároveň sa ukazuje, že s takouto nelinearitou nemožno vážne hovoriť o reprodukcii hi-fi zvuku s vysokou vernosťou, pretože presnosť prenosu pôvodného zvukového obrazu bude extrémne nízka v túto konkrétnu situáciu.
Ak sa ponoríte do týchto záverov, je jasné, prečo je počúvanie hudby pri nízkej hlasitosti, hoci zo zdravotného hľadiska najbezpečnejšie, mimoriadne negatívne vnímané uchom v dôsledku vytvárania jasne nepravdepodobných obrazov hudobných nástrojov a hlas, chýbajúca stupnica zvukovej scény. Vo všeobecnosti možno tiché prehrávanie hudby použiť ako sprievodné pozadie, ale je úplne kontraindikované počúvať vysokú kvalitu „hi-fi“ pri nízkej hlasitosti, z vyššie uvedených dôvodov nie je možné vytvárať naturalistické obrazy zvukovej scény, ktorá bola tvoril zvukár v štúdiu počas fázy nahrávania. No nielen nízka hlasitosť prináša určité obmedzenia pre vnímanie výsledného zvuku, pri zvýšenej hlasitosti je situácia oveľa horšia. Pri dlhodobom počúvaní hudby s úrovňou nad 90 dB je možné a celkom jednoduché poškodiť si sluch a dostatočne znížiť citlivosť. Tieto údaje sú založené na veľkom počte lekárskych štúdií, ktoré dospeli k záveru, že hladina zvuku nad 90 dB spôsobuje skutočné a takmer nenapraviteľné poškodenie zdravia. Mechanizmus tohto javu spočíva v sluchovom vnímaní a štrukturálnych vlastnostiach ucha. Keď sa do zvukovodu dostane zvuková vlna s intenzitou nad 90 dB, do hry vstupujú orgány stredného ucha, čo spôsobuje jav nazývaný sluchová adaptácia.
Princíp toho, čo sa deje v tomto prípade, je tento: strmeň je stiahnutý z oválneho okienka a chráni vnútorné ucho pred príliš hlasnými zvukmi. Tento proces sa nazýva akustický reflex. Pre ucho je to vnímané ako krátkodobý pokles citlivosti, ktorý môže poznať každý, kto niekedy navštívil napríklad rockové koncerty v kluboch. Po takomto koncerte dochádza ku krátkodobému zníženiu citlivosti, ktorá sa po určitom čase vráti na predchádzajúcu úroveň. Obnovenie citlivosti však nebude vždy a priamo závisí od veku. Za tým všetkým sa skrýva veľké nebezpečenstvo počúvania hlasnej hudby a iných zvukov, ktorých intenzita presahuje 90 dB. Výskyt akustického reflexu nie je jediným „viditeľným“ nebezpečenstvom straty sluchovej citlivosti. Pri dlhšom vystavení príliš hlasným zvukom sa chĺpky nachádzajúce sa v oblasti vnútorného ucha (ktoré reagujú na vibrácie) veľmi silne odchyľujú. V tomto prípade dochádza k efektu, že vlasy zodpovedné za vnímanie určitej frekvencie sú vychýlené pod vplyvom zvukových vibrácií s veľkou amplitúdou. V určitom okamihu sa takýto vlas môže príliš odchýliť a už sa nevráti. To spôsobí zodpovedajúcu stratu efektu citlivosti pri špecifickej špecifickej frekvencii!
Najstrašnejšie na celej tejto situácii je, že choroby uší sú prakticky neliečiteľné, dokonca aj tie najviac moderné metódy medicíne známy. To všetko vedie k vážnym záverom: zvuk nad 90 dB je zdraviu nebezpečný a takmer zaručene spôsobí predčasnú stratu sluchu alebo výrazné zníženie citlivosti. Ešte frustrujúcejšie je, že vyššie spomínaná vlastnosť prispôsobenia sa časom vstupuje do hry. Tento proces v ľudských sluchových orgánoch sa vyskytuje takmer nepostrehnuteľne; človek, ktorý pomaly stráca citlivosť, blízku 100% pravdepodobnosti, si to všimne až v momente, keď sa jeho okolie bude venovať neustálym otázkam typu: „Čo si to práve povedal?“. Záver je na záver veľmi jednoduchý: pri počúvaní hudby je životne dôležité nepovoliť úroveň intenzity zvuku nad 80-85 dB! Zároveň je tu aj pozitívna stránka: úroveň hlasitosti 80-85 dB približne zodpovedá úrovni zvukového záznamu hudby v štúdiovom prostredí. Vzniká teda koncept „zlatého priemeru“, nad ktorým je lepšie sa nepovyšovať, ak majú zdravotné problémy aspoň nejaký význam.
Aj krátkodobé počúvanie hudby na úrovni 110-120 dB môže spôsobiť problémy so sluchom, napríklad počas živého koncertu. Je zrejmé, že vyhnúť sa tomu je niekedy nemožné alebo veľmi ťažké, ale je mimoriadne dôležité pokúsiť sa to urobiť, aby sa zachovala integrita sluchového vnímania. Teoreticky krátkodobé vystavenie hlasitým zvukom (nepresahujúcim 120 dB), ešte pred nástupom "sluchovej únavy", nevedie k vážnym negatívnym následkom. Ale v praxi sa zvyčajne vyskytujú prípady dlhodobého vystavenia zvuku takej intenzity. Ľudia sa ohlušujú bez toho, aby si uvedomovali celý rozsah nebezpečenstva v aute pri počúvaní audiosystému, doma v podobných podmienkach alebo so slúchadlami na prenosnom prehrávači. Prečo sa to deje a prečo je zvuk stále hlasnejší? Na túto otázku existujú dve odpovede: 1) Vplyv psychoakustiky, o ktorom sa bude diskutovať samostatne; 2) Neustála potreba "vykričať" nejaké externé zvuky s hlasitosťou hudby. Prvý aspekt problému je celkom zaujímavý a podrobne o ňom budeme diskutovať neskôr, ale druhá stránka problému vedie skôr k negatívnym myšlienkam a záverom o chybnom pochopení skutočných základov správneho počúvania zvuku „hi- trieda fi“.
Bez toho, aby sme zachádzali do podrobností, všeobecný záver o počúvaní hudby a správnej hlasitosti je nasledovný: počúvanie hudby by sa malo uskutočňovať pri úrovni intenzity zvuku nie vyššej ako 90 dB, nie nižšej ako 80 dB v miestnosti, v ktorej sa ozývajú cudzie zvuky z externých zdrojov. sú silne tlmené alebo úplne chýbajú (ako napr.: rozhovory susedov a iný hluk za stenou bytu, zvuky z ulice a technické zvuky, ak ste v aute atď.). Raz a navždy by som chcel zdôrazniť, že práve v prípade dodržania takýchto, pravdepodobne prísnych požiadaviek, môžete dosiahnuť dlho očakávanú rovnováhu objemu, ktorá nespôsobí predčasné nežiaduce poškodenie sluchových orgánov a bude Prineste tiež skutočný pôžitok z počúvania vašej obľúbenej hudby s najmenšími detailmi zvuku pri vysokých a nízkych frekvenciách a presnosť, o ktorú sa usiluje samotný koncept „hi-fi“ zvuku.
Psychoakustika a črty vnímania
Aby bolo možné čo najúplnejšie odpovedať na niektoré dôležité otázky týkajúce sa konečného vnímania zvukovej informácie osobou, existuje celá veda, ktorá študuje obrovské množstvo takýchto aspektov. Táto sekcia sa nazýva „psychoakustika“. Faktom je, že sluchové vnímanie nekončí len pri práci sluchových orgánov. Po priamom vnímaní zvuku sluchovým orgánom (ucho) prichádza na rad najzložitejší a málo prebádaný mechanizmus analýzy prijatých informácií, za ktorý je plne zodpovedný ľudský mozog, ktorý je navrhnutý tak, aby počas pri prevádzke generuje vlny určitej frekvencie a sú tiež udávané v Hertzoch (Hz). Rôzne frekvencie mozgových vĺn zodpovedajú určitým stavom človeka. Ukazuje sa teda, že počúvanie hudby prispieva k zmene frekvenčného ladenia mozgu a to je dôležité zvážiť pri počúvaní hudobných skladieb. Na základe tejto teórie existuje aj metóda zvukovej terapie priamym vplyvom na psychický stav človeka. Mozgové vlny sú piatich typov:
- Delta vlny (vlny pod 4 Hz). Zodpovedá stavu hlbokého spánku bez snov, pričom nie je cítiť žiadne telo.
- Theta vlny (vlny 4-7 Hz). Stav spánku alebo hlboká meditácia.
- Alfa vlny (vlny 7-13 Hz). Stavy relaxácie a relaxácie počas bdelosti, ospalosti.
- Beta vlny (vlny 13-40 Hz). Stav aktivity, každodenné myslenie a duševná aktivita, vzrušenie a poznanie.
- Gama vlny (vlny nad 40 Hz). Stav intenzívnej duševnej aktivity, strachu, vzrušenia a uvedomenia.
Psychoakustika ako vedný odbor hľadá odpovede na najviac zaujímavé otázky týkajúci sa konečného vnímania zvukovej informácie osobou. V procese štúdia tohto procesu sa odhaľuje veľké množstvo faktorov, ktorých vplyv sa vždy vyskytuje tak v procese počúvania hudby, ako aj v akomkoľvek inom prípade spracovania a analýzy akýchkoľvek zvukových informácií. Psychoakustické študujú takmer všetky možné vplyvy, počnúc emocionálnymi a mentálny stavčloveka v momente počúvania, končiac zvláštnosťami štruktúry hlasiviek (ak hovoríme o zvláštnostiach vnímania všetkých jemností vokálneho výkonu) a mechanizmom premeny zvuku na elektrické impulzy. mozog. Najzaujímavejšie a najdôležitejšie dôležité faktory(čo je dôležité zvážiť vždy, keď počúvate svoju obľúbenú hudbu, ako aj pri zostavovaní profesionálneho audio systému), budeme diskutovať ďalej.
Pojem zhoda, hudobná zhoda
Zariadenie ľudského sluchového systému je jedinečné predovšetkým v mechanizme vnímania zvuku, nelineárnosti sluchového systému, schopnosti zoskupovať zvuky vo výške s pomerne vysokou presnosťou. Väčšina zaujímavá vlastnosť vnímanie, možno si všimnúť nelineárnosť sluchového systému, ktorá sa prejavuje vo forme objavenia sa ďalších neexistujúcich (v hlavnom tóne) harmonických, čo sa obzvlášť často prejavuje u ľudí s hudobným alebo dokonalým tónom. Ak sa zastavíme podrobnejšie a analyzujeme všetky jemnosti vnímania hudobného zvuku, potom sa ľahko rozlíši pojem „konsonancia“ a „disonancia“ rôznych akordov a intervalov zvuku. koncepcie "súzvuk" je definovaný ako zvuk spoluhlásky (z francúzskeho slova „consent“) a naopak, resp. "disonancia"- nekonzistentný, nesúladný zvuk. Napriek rozmanitosti rôzne interpretácie z týchto konceptov charakteristík hudobných intervalov je najvhodnejšie použiť „hudobno-psychologický“ výklad pojmov: súzvuk je definovaný a pociťovaný človekom ako príjemný a pohodlný, mäkký zvuk; disonancia na druhej strane ho možno charakterizovať ako zvuk vyvolávajúci podráždenie, úzkosť a napätie. Takáto terminológia je mierne subjektívna a tiež sa v dejinách vývoja hudby brali úplne iné intervaly pre „súhlásku“ a naopak.
V dnešnej dobe je tiež ťažké jednoznačne vnímať tieto pojmy, pretože medzi ľuďmi s rôznymi hudobnými preferenciami a vkusom existujú rozdiely a tiež neexistuje všeobecne uznávaná a dohodnutá koncepcia harmónie. Psychoakustický základ pre vnímanie rôznych hudobných intervalov ako súhlasných alebo disonantných priamo závisí od konceptu „kritickej kapely“. Kritický pásik- ide o určitú šírku pásma, v rámci ktorej sa dramaticky menia sluchové vnemy. Šírka kritických pásiem sa zvyšuje úmerne so zvyšujúcou sa frekvenciou. Preto pocit konsonancií a disonancií priamo súvisí s prítomnosťou kritických kapiel. Ľudský sluchový orgán (ucho), ako už bolo spomenuté, hrá v určitom štádiu analýzy zvukových vĺn úlohu pásmového filtra. Táto úloha je priradená bazilárnej membráne, na ktorej je 24 kritických pásiem s frekvenčne závislou šírkou.
Súlad a nesúlad (zhoda a nesúlad) teda priamo závisí od rozlišovacej schopnosti sluchového systému. Ukazuje sa, že ak znejú dva rôzne tóny v súzvuku alebo frekvenčný rozdiel je nulový, potom ide o dokonalú zhodu. Rovnaká zhoda nastane, ak je frekvenčný rozdiel väčší ako kritické pásmo. Disonancia nastáva iba vtedy, keď je frekvenčný rozdiel medzi 5 % a 50 % kritického pásma. Najvyšší stupeň disonancie v tomto segmente je počuť, ak je rozdiel jedna štvrtina šírky kritického pásma. Na základe toho je ľahké analyzovať akúkoľvek zmiešanú hudobnú nahrávku a kombináciu nástrojov na zhodu alebo nesúlad zvuku. Nie je ťažké uhádnuť, akú veľkú úlohu v tomto prípade zohráva zvukár, nahrávacie štúdio a ďalšie komponenty výslednej digitálnej alebo analógovej originálnej zvukovej stopy, a to všetko ešte pred pokusom o reprodukciu na zvukovom zariadení.
Lokalizácia zvuku
Systém binaurálneho sluchu a priestorovej lokalizácie pomáha človeku vnímať plnosť priestorového zvukového obrazu. Tento mechanizmus vnímania je realizovaný dvoma sluchovými prijímačmi a dvoma zvukovodmi. Zvuková informácia, ktorá prichádza cez tieto kanály, je následne spracovaná v periférnej časti sluchového systému a podrobená spektrálnej a časovej analýze. Ďalej sa tieto informácie prenášajú do vyšších častí mozgu, kde sa porovnáva rozdiel medzi ľavým a pravým zvukovým signálom a vytvára sa aj jeden zvukový obraz. Tento opísaný mechanizmus sa nazýva binaurálne počúvanie. Vďaka tomu má človek také jedinečné príležitosti:
1) lokalizácia zvukových signálov z jedného alebo viacerých zdrojov pri vytváraní priestorového obrazu vnímania zvukového poľa
2) oddelenie signálov prichádzajúcich z rôznych zdrojov
3) výber niektorých signálov na pozadí iných (napríklad výber reči a hlasu z hluku alebo zvuku nástrojov)
Priestorová lokalizácia je ľahko pozorovateľná na jednoduchom príklade. Na koncerte, keď je pódium a na ňom určitý počet hudobníkov v určitej vzdialenosti od seba, je ľahké (ak si to želáte, aj zatvorením očí) určiť smer príchodu zvukového signálu každého nástroja, posúdiť hĺbku a priestorovosť zvukového poľa. Tak isto sa cení aj dobrý hi-fi systém, schopný takéto efekty priestorovosti a lokalizácie spoľahlivo „reprodukovať“, čím vlastne „oklame“ mozog, vďaka čomu pocítite plnú prítomnosť vášho obľúbeného interpreta na živom vystúpení. Lokalizácia zdroj zvuku zvyčajne spôsobujú tri hlavné faktory: časový, intenzita a spektrálny. Bez ohľadu na tieto faktory existuje množstvo vzorov, ktoré možno použiť na pochopenie základov lokalizácie zvuku.
Najväčší efekt lokalizácie vnímaný ľudskými sluchovými orgánmi je v oblasti strednej frekvencie. Zároveň je takmer nemožné určiť smer zvukov frekvencií nad 8000 Hz a pod 150 Hz. Posledne menovaný fakt sa vo veľkej miere využíva najmä v hi-fi systémoch a systémoch domáceho kina pri výbere umiestnenia subwoofera (nízkofrekvenčné prepojenie), ktorého umiestnenie v miestnosti z dôvodu chýbajúcej lokalizácie frekvencií pod 150 Hz prakticky nevadí a poslucháč v každom prípade získa celistvý obraz zvukovej scény. Presnosť lokalizácie závisí od umiestnenia zdroja žiarenia zvukových vĺn v priestore. Najväčšia presnosť lokalizácie zvuku je teda zaznamenaná v horizontálnej rovine, dosahuje hodnotu 3°. Vo vertikálnej rovine ľudský sluchový systém určuje smer zdroja oveľa horšie, presnosť je v tomto prípade 10-15 ° (vzhľadom na špecifickú štruktúru ušných ušníc a zložitú geometriu). Presnosť lokalizácie sa mierne líši v závislosti od uhla zvukov vydávajúcich objektov v priestore s uhlami vzhľadom na poslucháča a výsledný efekt ovplyvňuje aj miera difrakcie zvukových vĺn hlavy poslucháča. Treba tiež poznamenať, že širokopásmové signály sú lepšie lokalizované ako úzkopásmový šum.
Oveľa zaujímavejšia je situácia s definíciou hĺbky smerového zvuku. Osoba môže napríklad určiť vzdialenosť k objektu zvukom, ale vo väčšej miere sa to deje v dôsledku zmeny akustického tlaku v priestore. Väčšinou platí, že čím ďalej je objekt od poslucháča, tým viac sa zvukové vlny tlmia vo voľnom priestore (v interiéri sa pridáva vplyv odrazených zvukových vĺn). Môžeme teda konštatovať, že presnosť lokalizácie je vyššia v uzavretej miestnosti práve z dôvodu výskytu reverbácie. Odrazené vlny, ktoré sa vyskytujú v uzavretých priestoroch, vyvolávajú také zaujímavé efekty ako expanzia zvukovej scény, obalenie atď. Tieto javy sú možné práve vďaka náchylnosti na trojrozmernú lokalizáciu zvuku. Hlavné závislosti, ktoré určujú horizontálnu lokalizáciu zvuku, sú: 1) rozdiel v čase príchodu zvukovej vlny vľavo a pravé ucho; 2) rozdiel v intenzite v dôsledku difrakcie na hlave poslucháča. Na určenie hĺbky zvuku je dôležitý rozdiel v hladine akustického tlaku a rozdiel v spektrálnom zložení. Lokalizácia vo vertikálnej rovine je tiež silne závislá od difrakcie v ušnici.
Situácia je komplikovanejšia pri moderných systémoch priestorového zvuku založených na technológii dolby surround a analógoch. Zdalo by sa, že princíp budovania systémov domáceho kina jasne reguluje spôsob obnovenia celkom naturalistického priestorového obrazu 3D zvuku s vlastnou hlasitosťou a lokalizáciou virtuálnych zdrojov v priestore. Nie všetko je však také triviálne, pretože mechanizmy vnímania a lokalizácie veľkého počtu zdrojov zvuku sa zvyčajne neberú do úvahy. Transformácia zvuku orgánmi sluchu zahŕňa proces pridávania signálov rôzne zdroje kto prišiel do rôzne uši. Navyše, ak je fázová štruktúra rôzne zvuky viac-menej synchrónne, je takýto proces vnímaný uchom ako zvuk vychádzajúci z jedného zdroja. Existuje aj množstvo ťažkostí vrátane zvláštností lokalizačného mechanizmu, ktorý sťažuje presné určenie smeru zdroja v priestore.
Vzhľadom na vyššie uvedené je najťažšou úlohou oddeliť zvuky z rôznych zdrojov, najmä ak tieto rôzne zdroje hrajú podobnú amplitúdovo-frekvenčný signál. A to je presne to, čo sa deje v praxi v každom moderný systém priestorový zvuk a dokonca aj v bežnom stereo systéme. Keď človek počúva veľké množstvo zvukov vychádzajúcich z rôznych zdrojov, najprv sa zistí príslušnosť každého konkrétneho zvuku k zdroju, ktorý ho vytvára (zoskupenie podľa frekvencie, výšky tónu, zafarbenia). A až v druhej fáze sa povesť pokúša lokalizovať zdroj. Potom sú prichádzajúce zvuky rozdelené do prúdov na základe priestorových vlastností (rozdiel v čase príchodu signálov, rozdiel v amplitúde). Na základe prijatých informácií sa vytvára viac-menej statický a fixný sluchový obraz, z ktorého je možné určiť, odkiaľ každý konkrétny zvuk pochádza.
Je veľmi vhodné sledovať tieto procesy na príklade obyčajného javiska, na ktorom sú fixovaní hudobníci. Zároveň je veľmi zaujímavé, že ak sa vokalista/interpret, zaujímajúci pôvodne definovanú pozíciu na javisku, začne plynulo pohybovať po javisku akýmkoľvek smerom, predtým vytvorený sluchový obraz sa nezmení! Určenie smeru zvuku prichádzajúceho od vokalistu zostane subjektívne rovnaké, ako keby stál na tom istom mieste, kde stál pred pohybom. Až v prípade prudkej zmeny umiestnenia interpreta na javisku dôjde k rozštiepeniu vytvoreného zvukového obrazu. Okrem uvažovaných problémov a zložitosti procesov lokalizácie zvuku v priestore zohráva v prípade viackanálových priestorových zvukových systémov pomerne veľkú úlohu proces dozvuku v konečnej posluchovej miestnosti. Najzreteľnejšie sa táto závislosť pozoruje, keď zo všetkých smerov prichádza veľké množstvo odrazených zvukov – presnosť lokalizácie sa výrazne zhoršuje. Ak je energetická saturácia odrazených vĺn väčšia (prevláda) ako priame zvuky, kritérium lokalizácie v takejto miestnosti sa stáva extrémne rozmazaným, je mimoriadne ťažké (ak nie nemožné) hovoriť o presnosti určenia takýchto zdrojov.
Vo vysoko dozvukovej miestnosti však k lokalizácii teoreticky dochádza, v prípade širokopásmových signálov sa sluch riadi parametrom rozdielu intenzity. V tomto prípade je smer určený vysokofrekvenčnou zložkou spektra. V každej miestnosti bude presnosť lokalizácie závisieť od času príchodu odrazených zvukov po priamych zvukoch. Ak je interval medzi týmito zvukovými signálmi príliš malý, začne fungovať „zákon priameho vlnenia“, ktorý pomáha sluchovému systému. Podstata tohto javu: ak zvuky s krátkym časovým intervalom oneskorenia prichádzajú z rôznych smerov, tak k lokalizácii celého zvuku dochádza podľa prvého zvuku, ktorý dorazil, t.j. sluch do určitej miery ignoruje odrazený zvuk, ak prichádza príliš krátko po priamom. Podobný efekt sa prejavuje aj pri určovaní smeru príchodu zvuku vo vertikálnej rovine, v tomto prípade je však oveľa slabší (vzhľadom na skutočnosť, že náchylnosť sluchového ústrojenstva na lokalizáciu vo vertikálnej rovine je citeľne horšia).
Podstata efektu prednosti je oveľa hlbšia a má skôr psychologickú ako fyziologickú povahu. Uskutočnilo sa veľké množstvo experimentov, na základe ktorých bola stanovená závislosť. Tento efekt nastáva hlavne vtedy, keď sa čas výskytu ozveny, jej amplitúda a smer zhodujú s nejakým „očakávaním“ poslucháča od toho, ako akustika tejto konkrétnej miestnosti tvorí zvukový obraz. Možno, že osoba už mala skúsenosť s počúvaním v tejto miestnosti alebo podobne, čo tvorí predispozíciu sluchového systému na výskyt „očakávaného“ efektu prednosti. Na obídenie týchto obmedzení, ktoré sú vlastné ľudskému sluchu, sa v prípade viacerých zdrojov zvuku používajú rôzne triky a triky, pomocou ktorých sa v konečnom dôsledku formuje viac či menej hodnoverná lokalizácia hudobných nástrojov / iných zdrojov zvuku v priestore. . Reprodukcia stereo a viackanálového zvuku je vo všeobecnosti založená na mnohých podvodoch a vytváraní sluchovej ilúzie.
Keď dva alebo viac reproduktorov (napríklad 5.1 alebo 7.1 alebo dokonca 9.1) reprodukujú zvuk z rôznych miest v miestnosti, poslucháč počuje zvuky prichádzajúce z neexistujúcich alebo imaginárnych zdrojov, pričom vníma určitú zvukovú panorámu. Možnosť tohto podvodu spočíva v biologických vlastnostiach štruktúry ľudského tela. S najväčšou pravdepodobnosťou človek nemal čas prispôsobiť sa rozpoznaniu takéhoto podvodu kvôli skutočnosti, že princípy "umelej" reprodukcie zvuku sa objavili pomerne nedávno. 
Ale aj keď sa proces vytvárania imaginárnej lokalizácie ukázal ako možný, implementácia je stále ďaleko od dokonalosti. Faktom je, že sluch skutočne vníma zdroj zvuku tam, kde v skutočnosti neexistuje, ale správnosť a presnosť prenosu zvukových informácií (najmä zafarbenia) je veľkou otázkou. Metódou početných experimentov v reálnych dozvukových miestnostiach a v tlmených komorách sa zistilo, že zafarbenie zvukových vĺn sa líši od skutočných a imaginárnych zdrojov. Ovplyvňuje to hlavne subjektívne vnímanie spektrálnej hlasitosti, zafarbenie sa v tomto prípade mení výrazným a citeľným spôsobom (v porovnaní s podobným zvukom reprodukovaným skutočným zdrojom).
V prípade viackanálových systémov domáceho kina je úroveň skreslenia výrazne vyššia, a to z niekoľkých dôvodov: 1) Mnoho zvukových signálov podobných amplitúdovo-frekvenčným a fázovým priebehom súčasne prichádza z rôznych zdrojov a smerov (vrátane spätne odrazených vĺn) do každého zvukovodu. To vedie k zvýšenému skresleniu a vzhľadu hrebeňového filtrovania. 2) Silný rozstup reproduktorov v priestore (vzájomný vzťah, v multikanálových systémoch môže byť táto vzdialenosť niekoľko metrov a viac) prispieva k nárastu skreslenia farby a zafarbenia zvuku v oblasti imaginárneho zdroja. V dôsledku toho môžeme povedať, že zafarbenie zafarbenia v multikanálových a priestorových zvukových systémoch sa v praxi vyskytuje z dvoch dôvodov: fenomén hrebeňovej filtrácie a vplyv procesov reverbu v konkrétnej miestnosti. Ak je za reprodukciu zvukovej informácie zodpovedný viac ako jeden zdroj (to platí aj pre stereo systém s 2 zdrojmi), prejaví sa efekt „hrebeňového filtrovania“ spôsobený rôzne časy príchod zvukových vĺn do každého zvukovodu. Zvláštna nerovnosť je pozorovaná v oblasti hornej strednej 1-4 kHz.