Информация за честотата. Колко децибела може да издържи човешкото ухо? Органите на слуха възприемат звуци с честота

Често оценяваме качеството на звука. Когато избирате микрофон, софтуер за аудио обработка или формат за запис на аудиофайл, един от най-важните въпроси е колко добре ще звучи. Но има разлики между характеристиките на звука, който може да бъде измерен, и тези, които могат да бъдат чути.

Тон, тембър, октава.

Мозъкът възприема звуци с определени честоти. Това се дължи на особеностите на механизма на вътрешното ухо. Рецептори, разположени на основната мембрана вътрешно ухопреобразуват звуковите вибрации в електрически потенциали, които възбуждат влакната слухов нерв. Влакната на слуховия нерв имат честотна селективност поради възбуждането на клетките на органа на Корти, разположени на различни места на основната мембрана: високите честоти се възприемат близо до овалния прозорец, ниските честоти се възприемат на върха на спиралата.

Физическата характеристика на звука, честотата, е тясно свързана с височината, която възприемаме. Честотата се измерва като броя на пълните цикли на синусоида за една секунда (херц, Hz). Това определение за честота се основава на факта, че синусоидата има точно същата форма на вълната. IN Истински животмного малко звуци имат това свойство. Всеки звук обаче може да бъде представен като набор от синусоидални трептения. Обикновено наричаме този набор тон. Тоест, тонът е сигнал с определена височина, който има дискретен спектър (музикални звуци, гласни звуци на речта), в който се подчертава честотата на синусоида, която има максималната амплитуда в този набор. Сигнал с широк непрекъснат спектър, всички честотни компоненти на който имат еднакъв среден интензитет, се нарича бял шум.

Постепенното увеличаване на честотата на звуковите вибрации се възприема като постепенна промяна на тона от най-ниския (бас) към най-високия.

Степента на точност, с която човек определя височината на звука чрез ухо, зависи от остротата и обучението на неговия слух. Човешкото ухо може ясно да различи два близки по височина тона. Например, в честотния диапазон от приблизително 2000 Hz, човек може да различи два тона, които се различават един от друг по честота с 3-6 Hz или дори по-малко.

Честотният спектър на музикален инструмент или глас съдържа поредица от равномерно разположени пикове - хармоници. Те съответстват на честоти, които са кратни на определена основна честота, най-интензивната от синусоидите, които изграждат звука.

Конкретният звук (тембър) на музикален инструмент (глас) се свързва с относителната амплитуда на различни хармоници, а височината, възприемана от човек, най-точно предава основната честота. Тембърът, като субективно отражение на възприемания звук, няма количествена оценка и се характеризира само качествено.

В "чистия" тон има само една честота. Обикновено възприеманият звук се състои от честотата на основния тон и няколко "примесни" честоти, наречени обертонове. Обертоновете са кратни на честотата на основния тон и са с по-малка амплитуда. Тембърът на звука зависи от разпределението на интензитета между обертоновете.Спектърът от комбинации от музикални звуци, наречен акорд, зависи от разпределението на интензитета между обертоновете.Такъв спектър съдържа няколко основни честоти заедно с придружаващите ги обертонове.

Ако честотата на един звук е точно два пъти по-голяма от честотата на друг, звуковата вълна се „побира“ една в друга. Честотното разстояние между такива звуци се нарича октава. Диапазонът от честоти, възприемани от хората, 16-20 000 Hz, обхваща приблизително десет до единадесет октави.

Амплитуда на звуковите вибрации и обем.

Чуваемата част от звуковия диапазон се разделя на нискочестотни звуци - до 500 Hz, средночестотни - 500-10 000 Hz и високочестотни - над 10 000 Hz. Ухото е най-чувствително към сравнително тесен диапазон от средночестотни звуци от 1000 до 4000 Hz. Тоест звуци с еднаква сила в средночестотния диапазон могат да се възприемат като силни, но в нискочестотния или високочестотен диапазон могат да се възприемат като тихи или изобщо да не се чуват. Тази особеност на звуковото възприятие се дължи на факта, че необходимата за човешкото съществуване звукова информация - реч или звуци от природата - се предава главно в средночестотния диапазон. По този начин силата на звука не е физически параметър, а интензивността на слуховото усещане, субективна характеристика на звука, свързана с характеристиките на нашето възприятие.

Слуховият анализатор възприема увеличаване на амплитудата на звуковата вълна поради увеличаване на амплитудата на вибрациите на основната мембрана на вътрешното ухо и стимулиране на нарастващ брой космени клетки с предаване на електрически импулси с по-висока честота и по по-голям брой нервни влакна.

Нашето ухо може да различи интензивността на звука в диапазона от най-слабия шепот до най-силния шум, което приблизително съответства на увеличаване на амплитудата на движение на основната мембрана с 1 милион пъти. Но ухото интерпретира тази огромна разлика в амплитудата на звука като приблизително 10 000-кратна промяна. Тоест скалата на интензитета е силно „компресирана“ от механизма за възприемане на звука на слуховия анализатор. Това позволява на човек да интерпретира разликите в интензитета на звука в изключително широк диапазон.

Интензитетът на звука се измерва в децибели (dB) (1 бел е равен на десет пъти амплитудата). Същата система се използва за определяне на промените в обема.

За сравнение можем да дадем приблизително ниво на интензивност на различните звуци: едва доловим звук (праг на чуваемост) 0 dB; шепот близо до ухото 25-30 dB; среден обем на речта 60-70 dB; много силен говор (крещене) 90 dB; на концерти на рок и поп музика в центъра на залата 105-110 dB; до излитащ самолет 120 dB.

Големината на нарастване на силата на звука на възприемания звук има праг на дискриминация. Броят на градациите на звука, разграничени при средни честоти, не надвишава 250, при ниски и високи честотиа, рязко намалява и е средно около 150.

7 февруари 2018 г

Често хората (дори тези, които са добре запознати с проблема) изпитват объркване и трудности при ясното разбиране как точно човек може да чуе честотен диапазонзвукът е разделен на общи категории (ниски, средни, високи) и на по-тесни подкатегории (горни баси, долни средни и т.н.). В същото време тази информация е изключително важна не само за експерименти с автомобилно аудио, но и полезна за общото развитие. Знанията определено ще бъдат полезни при настройването на аудио система с всякаква сложност и най-важното ще помогнат правилно да се оценят силните или слабите страни на определена акустична система или нюансите на помещението за слушане на музика (в нашия случай интериорът на автомобила е по-уместно), защото има пряко влияние върху крайния звук. Ако имате добро и ясно разбиране за преобладаването на определени честоти в звуковия спектър на ухо, тогава можете лесно и бързо да оцените звука на определена музикална композиция, като същевременно ясно чувате влиянието на акустиката на помещението върху оцветяването на звука. , приноса на самата акустична система към звука и по-фино да подреди всички нюанси, към което се стреми идеологията на “hi-fi” звука.

Разделяне на звуковия диапазон на три основни групи

Терминологията за разделяне на звуковия честотен спектър дойде при нас отчасти от музикалния, отчасти от научния свят и в общ изгледтя е позната на почти всички. Най-простото и разбираемо разделение, което може да тества честотния диапазон на звука като цяло, изглежда така:

  • Ниски честоти.Границите на нискочестотния диапазон са в рамките 10 Hz ( долната линия) - 200 Hz (горна граница). Долната граница започва точно от 10 Hz, въпреки че в класическия възглед човек може да чуе от 20 Hz (всичко по-долу попада в областта на инфразвука), останалите 10 Hz все още могат да бъдат частично чути и могат да се усетят тактилно в в случай на дълбок нисък бас и дори да повлияе на психологическото настроение на човека.
    Нискочестотният диапазон на звука има функцията на обогатяване, емоционално насищане и крайна реакция - ако пропадането в нискочестотната част на акустиката или оригиналния запис е силно, то това по никакъв начин няма да повлияе на разпознаването на определена композиция, мелодия или глас, но звукът ще се възприема като оскъден, изтощен и посредствен, а субективно ще бъде все по-остър като възприятие, тъй като средните и високите честоти ще изпъкват и ще преобладават на фона на липсата на добър регион с богати баси.

    Доста голям брой музикални инструменти възпроизвеждат звуци в нискочестотния диапазон, включително мъжки вокали, които могат да слязат до 100 Hz. Най-ясно изразеният инструмент, който свири от самото начало на звуковия диапазон (от 20 Hz), може безопасно да се нарече духов орган.
  • Средни честоти.Границите на средния честотен диапазон са в рамките 200 Hz (долна граница) - 2400 Hz (горна граница). Средният диапазон винаги ще бъде основен, определящ и всъщност ще формира основата на звука или музиката на дадена композиция, следователно значението му е трудно да се надценява.
    Това може да се обясни по различни начини, но главно тази особеност на човешкото слухово възприятие се определя от еволюцията - в продължение на много години от нашето формиране се е случило, че слуховият апарат най-остро и ясно улавя средночестотния диапазон, т.к. в нейните граници се намира човешката реч и тя е основният инструмент за ефективна комуникация и оцеляване. Това обяснява и известна нелинейност на слуховото възприятие, винаги насочено към преобладаване на средните честоти при слушане на музика, т.к. нашият слухов апарат е най-чувствителен към този диапазон и също така автоматично се адаптира към него, сякаш го „усилва“ повече на фона на други звуци.

    Абсолютното мнозинство от звуци, музикални инструменти или вокали се намират в средния диапазон, дори ако е засегнат тесен диапазон отгоре или отдолу, диапазонът все пак обикновено се простира до горната или долната среда. Съответно вокалите (както мъжки, така и женски), както и почти всички добре познати инструменти, като китара и други струнни, пиано и други клавишни инструменти, духови инструменти и т.н., са разположени в средночестотния диапазон.
  • Високи честоти.Границите на високочестотния диапазон са в рамките 2400 Hz (долна граница) - 30000 Hz (горна граница). Горната граница, както и в случая с нискочестотния диапазон, е донякъде произволна и също индивидуална: обикновеният човек не чува над 20 kHz, но има редки хора с чувствителност до 30 kHz.
    Също така редица музикални обертонове могат теоретично да се простират в областта над 20 kHz, а както е известно, обертоновете в крайна сметка са отговорни за цвета на звука и крайното тембрално възприятие на цялостната звукова картина. Привидно "нечуваем" ултразвукови честотимогат ясно да повлияят на психологическото състояние на човек, въпреки че няма да бъдат чути по обичайния начин. Иначе ролята на високите честоти, пак по аналогия с ниските честоти, е по-обогатяваща и допълваща. Въпреки че високочестотният диапазон има много по-голямо влияние върху разпознаването на определен звук, надеждността и запазването на оригиналния тембър, отколкото нискочестотната част. Високите честоти придават на музикалните песни "ефирност", прозрачност, чистота и яснота.

    Много музикални инструменти също свирят във високочестотния диапазон, включително вокали, които могат да достигнат областта от 7000 Hz и повече с помощта на обертонове и хармоници. Най-силно изразената група инструменти във високочестотния сегмент са струнните и духовите, а чинелите и цигулката достигат почти до горната граница на чуваемия диапазон (20 kHz) по звук.

Във всеки случай ролята на абсолютно всички честоти от обхвата, чуваем за човешкото ухо, е впечатляваща и проблемите в пътя на всяка честота най-вероятно ще бъдат ясно видими, особено за обучен слухов апарат. Целта на възпроизвеждането на високоточен звук от клас “hi-fi” (или по-висок) е надеждното и максимално равномерно звучене на всички честоти една с друга, както се случи по време на записа на фонограмата в студиото. Наличието на силни спадове или пикове в честотната характеристика на акустичната система показва, че поради характеристики на дизайнане е в състояние да възпроизвежда музика, както е първоначално предвидено от автора или звуковия инженер по време на записа.

Слушайки музика, човек чува комбинация от звуци на инструменти и гласове, всеки от които звучи в някаква част от честотния диапазон. Някои инструменти могат да имат много тесен (ограничен) честотен диапазон, докато при други, напротив, той може буквално да се простира от долната до горната граница на чуваемост. Трябва да се има предвид, че въпреки еднаквата интензивност на звуците в различни честотни диапазони, човешкото ухо възприема тези честоти с различна сила на звука, което отново се дължи на механизма на биологичната структура на слуховия апарат. Естеството на това явление до голяма степен се обяснява и с биологичната необходимост да се адаптира предимно към средночестотния звуков диапазон. Така че на практика звук с честота 800 Hz при интензитет 50 dB ще се възприема субективно от ухото като по-силен в сравнение със звук със същия интензитет, но с честота 500 Hz.

Освен това различните звукови честоти, запълващи звуковия честотен диапазон на звука, ще имат различен праг на чувствителност към болка! Праг на болкасчита се, че еталонът е при средна честота от 1000 Hz с чувствителност приблизително 120 dB (може леко да варира в зависимост от индивидуалните характеристики на лицето). Както при неравномерното възприемане на интензитета на различни честоти при нормални нива на силата на звука, приблизително същата връзка се наблюдава по отношение на прага на болката: това се случва най-бързо при средните честоти, но в краищата на звуковия диапазон прагът става по-висок. За сравнение, прагът на болка при средна честота от 2000 Hz е 112 dB, докато прагът на болка при ниска честота от 30 Hz ще бъде 135 dB. Прагът на болка при ниски честоти винаги е по-висок, отколкото при средни и високи честоти.

Подобно несъответствие се наблюдава и по отношение на праг на чуване- това е долният праг, след който звуците стават чуваеми за човешкото ухо. Обикновено прагът на чуване се счита за 0 dB, но отново е валиден за референтната честота от 1000 Hz. Ако за сравнение вземем нискочестотен звук от 30 Hz, тогава той ще стане чуваем само при интензитет на вълново излъчване от 53 dB.

Изброените особености на човешкото слухово възприятие, разбира се, оказват пряко влияние, когато се повдигне въпросът за слушането на музика и постигането на определен психологически ефект на възприемане. Помним, че звуци с интензитет над 90 dB са вредни за здравето и могат да доведат до влошаване и значително увреждане на слуха. Но в същото време звук, който е твърде тих и с нисък интензитет, ще страда от силна честотна неравномерност поради биологичните характеристики на слуховото възприятие, което е нелинейно по природа. По този начин музикален път с обем от 40-50 dB ще се възприема като изчерпан, с изразена липса (може да се каже провал) на ниски и високи честоти. Този проблем е добре познат от дълго време; за да се бори с него, добре позната функция, наречена компенсация на тона, който чрез изравняване изравнява нивата на ниските и високите честоти близо до средното ниво, като по този начин елиминира нежеланото понижаване, без да е необходимо да се повишава нивото на силата на звука, правейки звуковия честотен диапазон на звука субективно равномерен в степента на разпространение на звука енергия.

Като се имат предвид интересните и уникални характеристики на човешкия слух, е полезно да се отбележи, че с увеличаване на силата на звука, кривата на честотната нелинейност се изравнява и при приблизително 80-85 dB (и повече), звуковите честоти ще станат субективно еквивалентни в интензитет (с отклонение от 3-5 dB). Въпреки че изравняването не се извършва напълно и на графиката все още ще се вижда изгладена, но извита линия, която ще поддържа тенденция към преобладаване на интензивността на средните честоти в сравнение с останалите. В аудио системите такава неравномерност може да бъде решена или с помощта на еквалайзер, или с помощта на отделни контроли за сила на звука в системи с отделно усилване на канала.

Разделяне на звуковия диапазон на по-малки подгрупи

В допълнение към общоприетото и добре известно разделение на три общи групи, понякога има нужда да разгледаме една или друга по-подробно и подробно. тясна част, като по този начин разделя честотния диапазон на звука на още по-малки „фрагменти“. Благодарение на това се появи по-подробно разделение, с което можете бързо и доста точно да посочите очаквания сегмент от звуковия диапазон. Помислете за това разделение:

Малък избран брой инструменти попадат в областта на най-ниския бас и особено суббас: контрабас (40-300 Hz), виолончело (65-7000 Hz), фагот (60-9000 Hz), туба (45-2000 Hz), хорни (60-5000 Hz), бас китара (32-196 Hz), бас барабан (41-8000 Hz), саксофон (56-1320 Hz), пиано (24-1200 Hz), синтезатор (20-20000) Hz), орган (20-7000 Hz), арфа (36-15000 Hz), контрафагот (30-4000 Hz). Посочените диапазони отчитат всички хармоници на инструмента.

  • Горен бас (80 Hz до 200 Hz)представени от горните нотки на класическите басови инструменти, както и от най-ниските чуваеми честоти на отделни струни, като например китара. Горният диапазон на баса е отговорен за усещането за сила и предаването на енергийния потенциал на звуковата вълна. Той също така дава усещане за шофиране; горният бас е проектиран да разкрива напълно ударния ритъм на танцовите композиции. За разлика от долния бас, горният бас е отговорен за скоростта и налягането на басовата област и целия звук, следователно в висококачествена аудио система той винаги се изразява бързо и рязко, като осезаем тактилен удар едновременно с директно възприятие на звука.
    Следователно, горният бас е отговорен за атаката, натиска и музикалното шофиране, а също така само този тесен сегмент от звуковия диапазон е в състояние да даде на слушателя усещането за легендарния „удар“ (от английски punch - удар ), когато мощният звук се възприема като осезаем и със силен ударв гърдите. По този начин можете да разпознаете добре оформен и правилен бърз горен бас в музикална система по висококачественото развитие на енергичен ритъм, събрана атака и по добрия дизайн на инструментите в долния регистър на нотите, като виолончело, пиано или духови инструменти.

    В аудио системите е най-препоръчително да се даде сегмент от горния диапазон на баса на високоговорители за среден бас с доста голям диаметър от 6,5"-10" и с добри мощностни характеристики и силен магнит. Подходът се обяснява с факта, че високоговорителите на тази конфигурация ще могат напълно да разкрият енергийния потенциал, присъщ на този много взискателен регион на звуковия диапазон.
    Но не забравяйте за детайлността и разбираемостта на звука; тези параметри са също толкова важни в процеса на пресъздаване на конкретен музикален образ. Тъй като горният бас вече е добре локализиран/дефиниран в пространството от ухото, обхватът над 100 Hz трябва да бъде даден изключително на предно монтираните високоговорители, които ще оформят и изградят сцената. В горния бас сегмент се чува отлично стерео панорама, ако това е предвидено от самия запис.

    Областта на горния бас вече обхваща доста голям брой инструменти и дори ниски мъжки вокали. Следователно сред инструментите има същите, които свирят нисък бас, но към тях се добавят много други: томове (70-7000 Hz), малък барабан (100-10000 Hz), перкусии (150-5000 Hz), тенор тромбон ( 80-10000 Hz), тромпет (160-9000 Hz), тенор саксофон (120-16000 Hz), алт саксофон (140-16000 Hz), кларинет (140-15000 Hz), алт цигулка (130-6700 Hz), китара (80-5000 Hz). Посочените диапазони отчитат всички хармоници на инструмента.

  • Долна средна (200 Hz до 500 Hz)- най-обширната област, обхващаща повечето инструменти и вокали, както мъже, така и жени. Тъй като областта на долния среден диапазон всъщност се движи от енергийно наситения горен бас, можем да кажем, че той „поема щафетата“ и също така отговаря за правилното предаване на ритъм секцията във връзка с драйва, въпреки че това влияние е вече намалява към чистата средна честота
    В този диапазон са концентрирани по-ниските хармоници и обертонове, които изпълват гласа, така че е изключително важно за правилното предаване на вокалите и наситеността. Също така, в долната среда се намира целият енергиен потенциал на гласа на изпълнителя, без който няма да има съответно въздействие и емоционална реакция. По аналогия с предаването на човешки глас, много живи инструменти също крият своя енергиен потенциал в тази част от диапазона, особено тези, чиято долна граница на чуваемост започва от 200-250 Hz (обой, цигулка). Долната средна ви позволява да чуете мелодията на звука, но не позволява ясно разграничаване на инструментите.

    Съответно долната средна е отговорна за правилния дизайн на повечето инструменти и гласове, насищайки ги и ги прави разпознаваеми по тембърното им оцветяване. Също така, долните средни са изключително взискателни по отношение на правилното предаване на пълния диапазон на баса, тъй като той „поема“ устрема и атаката на основния ударен бас и трябва да го поддържа правилно и плавно да го „завършва“, като постепенно го намалява до нищо. Усещанията за чистота на звука и разбираемост на баса са точно в тази област и ако има проблеми в долната среда поради излишък или наличие на резонансни честоти, тогава звукът ще умори слушателя, ще бъде мръсен и леко бумтящ.
    Ако има недостиг в долните средни, тогава ще пострада правилното усещане на баса и надеждното предаване на вокалната част, което ще бъде лишено от натиск и връщане на енергия. Същото важи и за повечето инструменти, които без опората на долната среда ще загубят „лицето си“, ще се оформят неправилно и звукът им ще осезаемо оскъднее, дори и да остане разпознаваем, вече няма да е толкова завършен.

    При изграждането на аудио система диапазонът от долната средна и над (до горната) обикновено се дава на средночестотни високоговорители (MF), които без съмнение трябва да бъдат разположени в предната част пред слушателя и изградете сцената. За тези високоговорители размерът не е толкова важен, той може да бъде 6,5" или по-малък, но е важна детайлността и възможността за разкриване на нюансите на звука, което се постига от конструктивните характеристики на самия високоговорител (дифузьор, окачване и други характеристики).
    Също така, за целия средночестотен диапазон, правилната локализация е жизненоважна и буквално най-малкото накланяне или завъртане на високоговорителя може да има забележимо въздействие върху звука от гледна точка на правилното реалистично пресъздаване на изображенията на инструментите и вокалите в пространството, въпреки че това до голяма степен ще зависи от конструктивните характеристики на самия конус на високоговорителя.

    Долната средна покрива почти всички съществуващи инструменти и човешки гласове, въпреки че не играе основна роля, но все пак е много важна за пълното възприемане на музика или звуци. Сред инструментите ще има същия комплект, който можеше да свири в долния диапазон на басовата област, но към тях се добавят други, които започват от долната средна: чинели (190-17000 Hz), обой (247-15000 Hz) , флейта (240-17000 Hz), 14500 Hz), цигулка (200-17000 Hz). Посочените диапазони отчитат всички хармоници на инструмента.

  • Средно средно (500 Hz до 1200 Hz)или просто чиста среда, почти според теорията на равновесието, този сегмент от диапазона може да се счита за основен и основен по звук и с право да се нарече „златна среда“. В представения сегмент от честотния диапазон можете да намерите основните ноти и хармоници на абсолютното мнозинство инструменти и гласове. Яснотата, разбираемостта, яркостта и пискливостта на звука зависят от наситеността на средата. Можем да кажем, че целият звук сякаш се „разпростира“ настрани от основата, което е средночестотният диапазон.

    Ако средата не успее, звукът става скучен и неизразителен, губи своята звучност и яркост, вокалите престават да омагьосват и всъщност избледняват. Средата е отговорна и за разбираемостта на основната информация, идваща от инструменти и вокали (в в по-малка степен, защото съгласните звуци отиват по-високо в диапазона), което помага да се разграничат добре на ухо. Повечето съществуващи инструменти оживяват в този диапазон, стават енергични, информативни и осезаеми, същото се случва и с вокалите (особено женските), които са изпълнени с енергия в средата.

    Средночестотният фундаментален диапазон обхваща по-голямата част от инструментите, които вече са изброени по-рано, и също така разкрива пълния потенциал на мъжките и женските вокали. Само няколко избрани инструмента започват живота си на средни честоти, като първоначално свирят в относително тесен диапазон, например малката флейта (600-15000 Hz).
  • Горни средни (1200 Hz до 2400 Hz)представлява много деликатна и взискателна част от гамата, с която трябва да се работи внимателно и предпазливо. В тази област няма много основни ноти, които формират основата на звука на инструмент или глас, но голям брой обертонове и хармоници, благодарение на които звукът се оцветява, придобива острота и ярък характер. Като контролирате тази област от честотния диапазон, можете всъщност да играете с цвета на звука, правейки го жив, искрящ, прозрачен и остър; или, напротив, сух, умерен, но в същото време по-напорист и шофиращ.

    Но пренаблягането на този диапазон има изключително нежелан ефект върху звуковата картина, т.к започва забележимо да боли ухото, да дразни и дори да причинява болезнен дискомфорт. Следователно горната среда изисква деликатно и внимателно отношение, т.к Поради проблеми в тази област е много лесно да развалите звука или, напротив, да го направите интересен и достоен. Обикновено цветът в горната средна зона до голяма степен определя субективния жанр на системата от високоговорители.

    Благодарение на горната среда, вокалите и много инструменти се оформят окончателно, те стават ясно различими на ухо и се появява звукова разбираемост. Това важи особено за нюансите на възпроизвеждане на човешкия глас, тъй като именно в горната среда се намира спектърът от съгласни звуци и продължават гласните, появили се в ранните диапазони на средата. В общ смисъл, горната средна честота благоприятно подчертава и разкрива напълно онези инструменти или гласове, които са богати на горни хармоници и обертонове. По-специално, женски вокали и много лъкови, струнни и духови инструменти се разкриват наистина ярко и естествено в горната среда.

    Горната средна част все още се играе от огромното мнозинство инструменти, въпреки че много от тях вече са представени само под формата на обвивки и хармоници. Изключение правят някои редки, първоначално характеризиращи се с ограничен нискочестотен диапазон, например туба (45-2000 Hz), която завършва своето съществуване изцяло в горната среда.

  • Ниски високи честоти (2400 Hz до 4800 Hz)- това е зона/регион с повишено изкривяване, което, ако присъства в пътя, обикновено става забележимо в този конкретен сегмент. Също така ниските високи са наводнени с различни хармоници на инструменти и вокали, които в същото време играят много специфична и важна роля в окончателния дизайн на изкуствено пресъздадения музикален образ. По-ниските високи носят основното натоварване на високочестотния диапазон. В звука те се проявяват най-вече като остатъчни и лесно доловими хармоници на вокали (предимно женски) и устойчиви силни хармоници на някои инструменти, които допълват образа с последните щрихи на естественото звуково оцветяване.

    Те практически не играят роля при разграничаване на инструменти и разпознаване на гласове, въпреки че долната горна част остава изключително информативна и фундаментална област. По същество тези честоти очертават музикалните образи на инструментите и вокалите, показват тяхното присъствие. Ако долният висок сегмент от честотния диапазон не успее, речта ще стане суха, безжизнена и незавършена, приблизително същото се случва с инструменталните части - яркостта се губи, самата същност на източника на звук се изкривява, става ясно незавършена и под - образуван.

    Във всяка нормална аудио система ролята на високите честоти се поема от отделен високоговорител, наречен туитър (високочестотен). Обикновено малък по размер, той не е взискателен по отношение на вложената мощност (в разумни граници), подобно на средните и особено на ниските части, но също така е изключително важно звукът да се възпроизвежда правилно, реалистично и поне красиво. Високочестотният високоговорител покрива целия звуков диапазон от 2000-2400 Hz до 20 000 Hz. При високочестотните високоговорители, почти по аналогия със средночестотната секция, правилното физическо местоположение и насоченост е много важно, тъй като високочестотните високоговорители участват максимално не само във формирането на звуковата сцена, но и в процеса на фино- настройвайки го.

    С помощта на пищялки можете да управлявате сцената по много начини, да приближавате/отдалечавате изпълнителите, да променяте формата и представянето на инструментите, да играете с цвета на звука и неговата яркост. Както в случая с регулирането на средночестотните високоговорители, правилният звук на пищялките се влияе от почти всичко и често много, много чувствително: въртенето и наклона на високоговорителя, неговото вертикално и хоризонтално разположение, разстояние от близките повърхности и т.н. Въпреки това, успехът на правилната настройка и изтънчеността на HF секцията зависи от дизайна на високоговорителя и неговия полярен модел.

    Инструментите, които свирят на ниските високи честоти, правят това предимно чрез хармоници, а не чрез основни ноти. В противен случай в долния и високия диапазон „живеят“ почти всички същите, както в средночестотния сегмент, т.е. почти всички съществуващи. Същото важи и за гласа, който е особено активен в ниските високи честоти, като особена яркост и влияние се чува в женските вокални партии.

  • Средно висока (4800 Hz до 9600 Hz)Средно-високочестотният диапазон често се счита за граница на възприятие (например в медицинската терминология), въпреки че на практика това не е вярно и зависи както от индивидуалните характеристики на човека, така и от неговата възраст (колкото по-възрастен е човекът, толкова повече прагът на възприятие намалява). В музикалния път тези честоти дават усещане за чистота, прозрачност, „ефирност” и известна субективна завършеност.

    Всъщност представеният сегмент от гамата е сравним с повишена яснота и детайлност на звука: ако няма спад в средата на високите, тогава източникът на звук е добре локализиран психически в пространството, концентриран в определена точка и изразен с усещане за известно разстояние; и обратното, ако липсва долна горна част, тогава яснотата на звука изглежда замъглена и изображенията се губят в пространството, звукът става мътен, компресиран и синтетично нереалистичен. Съответно, регулирането на долния високочестотен сегмент е сравнимо с възможността за виртуално „преместване“ на звуковата сцена в пространството, т.е. отдалечете го или го приближете.

    Средно високите честоти в крайна сметка осигуряват желания ефект на присъствие (или по-скоро го допълват в най-голяма степен, тъй като основата на ефекта са дълбоки и проникващи ниски честоти), благодарение на тези честоти инструментите и гласът стават толкова реалистични и надеждни колкото е възможно. За средно високите можем да кажем също, че те са отговорни за детайлността в звука, за множество малки нюанси и обертонове както по отношение на инструменталната част, така и във вокалните части. В края на средно-високия сегмент започва „въздух“ и прозрачност, които също могат да се усетят доста ясно и да повлияят на възприятието.

    Въпреки факта, че звукът непрекъснато намалява, в тази част от диапазона все още са активни: мъжки и женски вокали, бас барабан (41-8000 Hz), томове (70-7000 Hz), малък барабан (100-10000). Hz), чинели (190-17000 Hz), въздушен тромбон (80-10000 Hz), тромпет (160-9000 Hz), фагот (60-9000 Hz), саксофон (56-1320 Hz), кларинет (140-15000) Hz), обой (247-15000 Hz), флейта (240-14500 Hz), малка флейта (600-15000 Hz), виолончело (65-7000 Hz), цигулка (200-17000 Hz), арфа (36-15000 Hz) ), орган (20-7000 Hz), синтезатор (20-20000 Hz), тимпани (60-3000 Hz).

  • Горни високи честоти (9600 Hz до 30000 Hz)много сложен и за мнозина неразбираем диапазон, осигуряващ предимно поддръжка за определени инструменти и вокали. Горните високи придават на звука предимно характеристики на ефирност, прозрачност, кристалност, някои понякога фини добавки и оцветяване, които може да изглеждат незначителни и дори недоловими за много хора, но в същото време все още носят много определен и специфичен смисъл. Когато се опитвате да изградите висок клас "hi-fi" или дори "hi-end" звук, горният диапазон на високите честоти се дава най-много внимателно внимание, защото С право се смята, че нито най-малкият детайл не може да се загуби в звука.

    Освен това, в допълнение към непосредствената звукова част, областта на горните високи, плавно преминаващи в ултразвукови честоти, все още може да има определен психологически ефект: дори ако тези звуци не се чуват ясно, вълните се излъчват в космоса и могат да бъдат възприемани от човек, докато повече на ниво формиране на настроението. Те също в крайна сметка влияят на качеството на звука. Като цяло тези честоти са най-фините и нежни в целия диапазон, но те са отговорни и за усещането за красота, елегантност и искрящ послевкус на музиката. Ако има липса на енергия в горния висок диапазон, е напълно възможно да почувствате дискомфорт и музикално подценяване. В допълнение, капризният диапазон на горните високи честоти дава на слушателя усещане за пространствена дълбочина, сякаш е потопен дълбоко в сцената и обгръща звука. Въпреки това, излишъкът от звукова наситеност в определения тесен диапазон може да направи звука прекалено „пясъчен“ и неестествено тънък.

    Когато обсъждаме горния високочестотен диапазон, си струва да споменем и пищялката, наречена „супер пищялка“, която всъщност е структурно разширена версия на обикновена пищялка. Такъв високоговорител е проектиран да покрива по-голяма част от обхвата в горната посока. Ако работният обхват на конвенционален високоговорител за пищялки завършва на предполагаемата граница, над която човешкото ухо теоретично не възприема звукова информация, т.е. 20 kHz, тогава супер пищялката може да повиши тази граница до 30-35 kHz.

    Идеята зад реализацията на такъв сложен високоговорител е много интересна и любопитна, идва от света на „hi-fi“ и „hi-end“, където се смята, че нито една честота не може да бъде пренебрегната в музикалния път и, дори и да не ги чуваме директно, те пак присъстват първоначално по време на изпълнението на живо на определена композиция, което означава, че косвено могат да имат някакво влияние. Ситуацията със супер пищялка се усложнява само от факта, че не цялото оборудване (източници на звук / плейъри, усилватели и т.н.) са в състояние да изведат сигнал в пълния диапазон, без да прекъсват честотите отгоре. Същото важи и за самия запис, който често се извършва с рязане на честотния диапазон и загуба на качество.

  • Разделянето на звуковия честотен диапазон на конвенционални сегменти в действителност изглежда приблизително по този начин, както е описано по-горе; с помощта на разделяне е по-лесно да се разберат проблемите в звуковия път, за да се елиминират или да се изравни звукът. Въпреки факта, че всеки човек си представя някакво уникално стандартно изображение на звука, което е разбираемо само за него, в съответствие само с неговите вкусови предпочитания, природата на оригиналния звук има тенденция да балансира или по-скоро да осреднява всички звукови честоти. Следователно правилният студиен звук винаги е балансиран и спокоен, целият спектър от звукови честоти в него има тенденция към плоска линия на графиката на честотната характеристика (амплитудно-честотна характеристика). Същата посока се опитва да приложи безкомпромисен „hi-fi“ и „hi-end“: да се получи най-равномерният и балансиран звук, без пикове и спадове в целия звуков диапазон. Такъв звук може да изглежда скучен и неекспресивен по природа за средностатистическия неопитен слушател, лишен от яркост и безинтересен, но точно този звук всъщност е истински правилен, стремящ се към баланс по аналогия с това как законите на самата Вселена в които живеем се проявяват.

    По един или друг начин, желанието да се пресъздаде определен звуков характер в рамките на вашата аудио система зависи изцяло от предпочитанията на самия слушател. Някои хора харесват звук с преобладаване на мощни ниски, други харесват повишената яркост на „повдигнатите“ високи, трети могат да прекарват часове, наслаждавайки се на резки вокали, подчертани в средата... Може да има огромен брой опции за възприятие и информация за честотното разделяне на диапазона на условни сегменти просто ще помогне на всеки, който иска да създаде звука на мечтите си, само сега с по-пълно разбиране на нюансите и тънкостите на законите, на които е подчинен звукът като физическо явление.

    Разбирането на процеса на насищане с определени честоти на звуковия диапазон (запълването му с енергия във всяка от секциите) на практика не само ще улесни настройката на всяка аудио система и ще направи възможно изграждането на сцена по принцип, но също така ще осигури безценен опит в оценката на специфичния характер на звука. С опит човек ще може мигновено да идентифицира дефектите на звука на ухо и много точно да опише проблемите в определена част от диапазона и да предложи възможно решение за подобряване на звуковата картина. Могат да се правят настройки на звука различни методи, където можете да използвате еквалайзер като „лостове“ например или да си „играете“ с местоположението и посоката на високоговорителите - като по този начин променяте естеството на ранните вълнови отражения, елиминирате стоящите вълни и т.н. Това ще бъде „съвсем различна история“ и тема за отделни статии.

    Честотен диапазон на човешкия глас в музикалната терминология

    Човешкият глас играе отделна и отделна роля в музиката като вокална част, защото природата на това явление е наистина удивителна. Човешкият глас е толкова многостранен и диапазонът му (в сравнение с музикалните инструменти) е най-широк, с изключение на някои инструменти, като пианото.
    Освен това, в различни възрастичовек може да издава звуци с различна височина, детстводо ултразвукови височини, в зряла възраст мъжкият глас е напълно способен да падне изключително ниско. Тук, както и преди, индивидуалните характеристики на гласните струни на човек са изключително важни, т.к Има хора, които могат да удивят с гласовете си в диапазона от 5 октави!

      На децата
    • алт (нисък)
    • сопран (високо)
    • Treble (високо за момчета)
      Мъжки
    • Bass profundo (супер нисък) 43,7-262 Hz
    • Бас (нисък) 82-349 Hz
    • Баритон (среден) 110-392 Hz
    • Тенор (висок) 132-532 Hz
    • Тенор-алтино (супер високо) 131-700 Hz
      Дамски
    • Контралто (ниско) 165-692 Hz
    • Мецосопран (среден) 220-880 Hz
    • Сопрано (високо) 262-1046 Hz
    • Колоратурен сопран (супер високо) 1397 Hz

    След като разгледахме теорията за разпространението и механизмите, чрез които възникват звуковите вълни, е полезно да разберем как звукът се „интерпретира“ или възприема от хората. Сдвоен орган, ухото, е отговорен за възприемането на звуковите вълни в човешкото тяло. Човешко ухо- много сложен орган, който отговаря за две функции: 1) възприема звукови импулси 2) действа като вестибуларен апарат на цялото човешко тяло, определя позицията на тялото в пространството и осигурява жизненоважната способност за поддържане на баланс. Средното човешко ухо е в състояние да засече вибрации от 20 - 20 000 Hz, но има отклонения нагоре или надолу. В идеалния случай звуковият честотен диапазон е 16 - 20 000 Hz, което също съответства на 16 m - 20 cm дължина на вълната. Ухото е разделено на три компонента: външно, средно и вътрешно ухо. Всяко от тези „разделения“ изпълнява своя собствена функция, но и трите отдела са тясно свързани помежду си и всъщност предават звукови вълни един на друг.

    Външно (външно) ухо

    Външното ухо се състои от ушна мида и външен слухов канал. Ушната мида е еластичен хрущял със сложна форма, покрит с кожа. В долната част на ушната мида има лоб, който се състои от мастна тъкан и също е покрит с кожа. Ушната мида действа като приемник на звукови вълни от околното пространство. Специалната форма на структурата на ушната мида дава възможност за по-добро улавяне на звуци, особено на звуците от средния честотен диапазон, който е отговорен за предаването на речева информация. Този факт до голяма степен се дължи на еволюционната необходимост, тъй като човек прекарва по-голямата част от живота си в устна комуникация с представители на своя вид. Човешката ушна мида е практически неподвижна, за разлика от голям брой представители на животинския вид, които използват движения на ухото, за да се настроят по-точно към източника на звук.

    Гънките на човешката ушна мида са проектирани по такъв начин, че да внасят корекции (незначителни изкривявания) по отношение на вертикалното и хоризонталното разположение на източника на звук в пространството. Благодарение на тази уникална характеристика човек е в състояние съвсем ясно да определи местоположението на обект в пространството спрямо себе си, ръководейки се само от звука. Тази функция е добре позната и под термина "локализация на звука". Основната функция на ушната мида е да улавя възможно най-много звуци в звуковия честотен диапазон. По-нататъшната съдба на "уловените" звукови вълни се решава в ушния канал, чиято дължина е 25-30 мм. В него хрущялна частВъншната ушна мида преминава в костта, а кожната повърхност на слуховия канал е снабдена с мастни и серни жлези. В края на ушния канал има еластично тъпанче, до което достигат вибрации на звукови вълни, като по този начин предизвикват отговорните му вибрации. Тъпанчето от своя страна предава тези получени вибрации към средното ухо.

    Средно ухо

    Вибрациите, предавани от тъпанчето, навлизат в област на средното ухо, наречена "тимпанична област". Това е област с обем около един кубичен сантиметър, в която са разположени три слухови костици: малеус, инкус и стреме.Именно тези „междинни“ елементи изпълняват най-важната функция: предават звукови вълни към вътрешното ухо и едновременно с това ги усилват. Слуховите костици представляват изключително сложна верига за предаване на звука. И трите кости са тясно свързани помежду си, както и с тъпанчето, поради което вибрациите се предават „по веригата“. На подхода към областта на вътрешното ухо има прозорец на вестибюла, който е блокиран от основата на стремето. За да се изравни налягането от двете страни на тъпанчето (например при промени във външното налягане), областта на средното ухо е свързана с назофаринкса чрез евстахиевата тръба. Всички сме запознати с ефекта на запушените уши, който се получава именно поради тази фина настройка. От средното ухо звуковите вибрации, вече усилени, навлизат в областта на вътрешното ухо, най-сложната и чувствителна.

    Вътрешно ухо

    Най-сложната форма е вътрешното ухо, наречено по тази причина лабиринт. Костният лабиринт включва: вестибюл, кохлея и полукръгли канали, както и вестибуларен апарат , отговарящ за баланса. Кохлеята е пряко свързана със слуха в тази връзка. Кохлеята е мембранен канал със спираловидна форма, изпълнен с лимфна течност. Вътре каналът е разделен на две части от друга мембранна преграда, наречена "главна мембрана". Тази мембрана се състои от влакна с различна дължина (общо повече от 24 000), опънати като струни, като всяка струна резонира със свой специфичен звук. Каналът е разделен от мембрана на горна и долна скала, комуникиращи на върха на кохлеята. В противоположния край каналът се свързва с рецепторния апарат на слуховия анализатор, който е покрит с малки косъмчета. Това устройство за анализ на слуха се нарича още „Органът на Корти“. Когато вибрациите от средното ухо навлязат в кохлеята, лимфната течност, изпълваща канала, също започва да вибрира, предавайки вибрации към основната мембрана. В този момент влиза в действие апаратът на слуховия анализатор, чиито космени клетки, разположени в няколко реда, трансформират звуковите вибрации в електрически „нервни“ импулси, които се предават по слуховия нерв до темпоралната зона на мозъчната кора. По такъв сложен и богато украсен начин човек в крайна сметка ще чуе желания звук.

    Характеристики на възприятието и формирането на речта

    Механизмът на формиране на речта се формира при хората през целия еволюционен етап. Смисълът на тази способност е да предава вербална и невербална информация. Първият носи вербален и семантичен товар, вторият е отговорен за предаването на емоционалния компонент. Процесът на създаване и възприемане на речта включва: формулиране на съобщението; кодиране в елементи според правилата на съществуващия език; преходни невромускулни действия; движения на гласните струни; излъчване на звуков сигнал; След това слушателят влиза в действие, като извършва: спектрален анализ на получения акустичен сигнал и селекция на акустични характеристики в периферната слухова система, предаване на избрани характеристики чрез невронни мрежи, разпознаване на езиковия код (лингвистичен анализ), разбиране на смисъл на съобщението.
    Апаратът за генериране на речеви сигнали може да се сравни със сложен духов инструмент, но гъвкавостта и гъвкавостта на конфигурацията и способността за възпроизвеждане на най-малките тънкости и детайли няма аналози в природата. Механизмът за образуване на глас се състои от три неразривни компонента:

    1. Генератор- белите дробове като резервоар за обем въздух. Енергията на свръхналягане се съхранява в белите дробове, след което през отделителния канал, с помощта на мускулната система, тази енергия се отстранява през трахеята, свързана с ларинкса. На този етап въздушният поток се прекъсва и модифицира;
    2. Вибратор- състои се от гласни струни. Потокът също се влияе от турбулентни въздушни струи (създаване на ръбови тонове) и импулсни източници (експлозии);
    3. Резонатор- включва резонансни кухини със сложна геометрична форма (фаринкс, устна и носна кухини).

    Съвкупността от индивидуалната подредба на тези елементи формира уникалния и индивидуален тембър на гласа на всеки човек поотделно.

    Енергията на въздушния стълб се генерира в белите дробове, които създават определен въздушен поток по време на вдишване и издишване поради разликата в атмосферното и вътребелодробното налягане. Процесът на натрупване на енергия се осъществява чрез вдишване, процесът на освобождаване се характеризира с издишване. Това се дължи на компресията и разширяването на гръдния кош, което се извършва с помощта на две мускулни групи: междуребрие и диафрагма; с дълбоко дишане и пеене мускулите на коремната преса, гърдите и шията също се свиват. Когато вдишвате, диафрагмата се свива и се движи надолу, свиването на външните междуребрени мускули повдига ребрата и ги премества настрани, а гръдната кост напред. Увеличаването на гръдния кош води до спад на налягането в белите дробове (спрямо атмосферното налягане) и това пространство бързо се запълва с въздух. Когато издишате, мускулите се отпускат съответно и всичко се връща в предишното си състояние ( гръден кошсе връща в първоначалното си състояние поради собствената си гравитация, диафрагмата се повдига, обемът на предишните разширени бели дробове намалява, вътребелодробното налягане се повишава). Вдишването може да се опише като процес, който изисква разход на енергия (активен); издишването е процес на натрупване на енергия (пасивен). Контролът на процеса на дишане и формиране на речта се случва несъзнателно, но при пеене контролът на дишането изисква съзнателен подход и дългосрочно допълнително обучение.

    Количеството енергия, което впоследствие се изразходва за формирането на речта и гласа, зависи от обема на съхранявания въздух и от количеството на допълнителното налягане в белите дробове. Максималното развито налягане на трениран оперен певец може да достигне 100-112 dB. Модулиране на въздушния поток чрез вибрации на гласните струни и създаване на субфарингеално излишно налягане, тези процеси се случват в ларинкса, който е вид клапан, разположен в края на трахеята. Клапата изпълнява двойна функция: предпазва белите дробове от чужди предметии поддържа високо кръвно налягане. Ларинксът е този, който действа като източник на реч и пеене. Ларинксът е колекция от хрущяли, свързани с мускули. Ларинксът има доста сложна структура, чийто основен елемент е чифт гласни струни. Гласните струни са основният (но не единственият) източник на гласова продукция или „вибратор“. По време на този процес гласните струни започват да се движат, придружени от триене. За да се предпази от това, се отделя специален лигавичен секрет, който действа като лубрикант. образование речеви звуцисе определя от вибрациите на връзките, което води до образуването на поток от въздух, издишван от белите дробове, до определен тип амплитудна характеристика. Между гласните гънки има малки кухини, които действат като акустични филтри и резонатори, когато е необходимо.

    Характеристики на слухово възприятие, безопасност при слушане, прагове на чуване, адаптация, правилно ниво на звука

    Както може да се види от описанието на структурата на човешкото ухо, този орган е много деликатен и доста сложен по структура. Като вземем предвид този факт, не е трудно да се определи, че това изключително деликатно и чувствително устройство има набор от ограничения, прагове и т.н. Човешката слухова система е приспособена да възприема тихи звуци, както и звуци със средна интензивност. Продължителното излагане на силни звуци води до необратими промени в праговете на слуха, както и до други проблеми със слуха, включително пълна глухота. Степента на увреждане е право пропорционална на времето на излагане в шумна среда. В този момент влиза в сила и адаптационният механизъм – т.е. Под въздействието на продължителни силни звуци, чувствителността постепенно намалява, възприеманият обем намалява и слухът се адаптира.

    Адаптирането първоначално се стреми да защити слуховите органи от твърде силни звуци, но именно влиянието на този процес най-често принуждава човек неконтролируемо да увеличи нивото на звука на аудиосистемата. Защитата се осъществява благодарение на работата на механизма на средното и вътрешното ухо: стремето се прибира от овалния прозорец, като по този начин предпазва от прекалено силни звуци. Но механизмът за защита не е идеален и има забавяне във времето, като се задейства само 30-40 ms след началото на пристигането на звука, а пълна защита не се постига дори след продължителност от 150 ms. Защитният механизъм се задейства, когато силата на звука надвиши 85 dB, а самата защита е до 20 dB.
    Най-опасните в в такъв случай, може да се счита за феномен на „изменение на прага на чуване“, което обикновено се случва в практиката в резултат на продължително излагане на силни звуци над 90 dB. Процесът на възстановяване на слуховата система след такова вредни ефектиможе да продължи до 16 часа. Изместването на прага започва още при ниво на интензитет от 75 dB и се увеличава пропорционално с увеличаване на нивото на сигнала.

    При разглеждане на проблема на правилното ниво интензитет на звукаНай-лошото е да осъзнаем факта, че проблемите (придобити или вродени), свързани със слуха, са практически нелечими в нашата епоха на доста развита медицина. Всичко това би трябвало да накара всеки здравомислещ човек да се замисли дали да се погрижи добре за слуха си, ако, разбира се, смята да запази девствената му цялост и способността да чува целия честотен диапазон възможно най-дълго. За щастие, всичко не е толкова страшно, колкото може да изглежда на пръв поглед, и като следвате редица предпазни мерки, можете лесно да запазите слуха си дори в напреднала възраст. Преди да обмислите тези мерки, е необходимо да запомните една важна характеристикачовешкото слухово възприятие. Слуховият апарат възприема звуците нелинейно. Това явление е следното: ако си представим една честота на чист тон, например 300 Hz, тогава се появява нелинейност, когато обертоновете на тази основна честота се появяват в ушната мида според логаритмичния принцип (ако основната честота се приеме за f, тогава обертоновете на честотата ще бъдат 2f, 3f и т.н. във възходящ ред). Тази нелинейност също е по-лесна за разбиране и е позната на мнозина под името "нелинейни изкривявания". Тъй като такива хармоници (обертонове) не се появяват в оригиналния чист тон, се оказва, че ухото само прави свои корекции и обертонове на оригиналния звук, но те могат да бъдат определени само като субективни изкривявания. При нива на интензитет под 40 dB не възниква субективно изкривяване. С увеличаване на интензитета от 40 dB, нивото на субективните хармоници започва да нараства, но дори при ниво от 80-90 dB техният отрицателен принос към звука е сравнително малък (следователно това ниво на интензитет може условно да се счита за вид „ златна среда” в музикалната сфера).

    Въз основа на тази информация можете лесно да определите безопасно и приемливо ниво на звука, което няма да навреди на слуховите органи и в същото време ще ви позволи да чуете абсолютно всички характеристики и детайли на звука, например в случай на работа с “hi-fi” система. Това ниво на "златната среда" е приблизително 85-90 dB. Именно при този интензитет на звука е възможно да се чуе всичко, което се съдържа в аудио пътя, докато рискът от преждевременно увреждане и загуба на слуха е сведен до минимум. Ниво на звука от 85 dB може да се счита за почти напълно безопасно. За да разберете какви са опасностите от силното слушане и защо твърде ниското ниво на звука не ви позволява да чуете всички нюанси на звука, нека разгледаме този проблем по-подробно. Що се отнася до ниските нива на звука, липсата на целесъобразност (но по-често субективно желание) за слушане на музика на ниски нива се дължи на следните причини:

    1. Нелинейност на човешкото слухово възприятие;
    2. Характеристики на психоакустичното възприятие, които ще бъдат разгледани отделно.

    Нелинейността на слуховото възприятие, обсъдена по-горе, има значителен ефект при всяка сила на звука под 80 dB. На практика изглежда така: ако включите музика на тихо ниво, например 40 dB, тогава средночестотният диапазон на музикалната композиция ще бъде най-ясно чут, било то вокалите на изпълнителя или инструментите, които свирят в този диапазон. В същото време ще има ясна липса на ниски и високи честоти, дължаща се именно на нелинейността на възприятието, а също и на факта, че различните честоти звучат с различна сила. По този начин е очевидно, че за да се възприеме напълно цялата картина, нивото на честотния интензитет трябва да бъде изравнено колкото е възможно повече с една единствена стойност. Въпреки факта, че дори при ниво на звука от 85-90 dB няма идеализирано изравняване на силата на звука на различните честоти, нивото става приемливо за нормално ежедневно слушане. Колкото по-малка е силата на звука в същото време, толкова по-ясно ще се възприема характерната нелинейност от ухото, а именно усещането за липса на необходимото количество високи и ниски честоти. В същото време се оказва, че при такава нелинейност е невъзможно да се говори сериозно за възпроизвеждане на висококачествен „hi-fi“ звук, тъй като точността на оригиналната звукова картина ще бъде изключително ниска в тази конкретна ситуация.

    Ако се задълбочите в тези констатации, става ясно защо слушането на музика с ниска сила на звука, макар и най-безопасно от здравословна гледна точка, е изключително негативно за ухото поради създаването на явно неправдоподобни изображения на музикални инструменти и гласове , и липсата на мащаб на звуковата сцена. По принцип тихото възпроизвеждане на музика може да се използва като фонов акомпанимент, но е напълно противопоказано да се слуша високо "hi-fi" качество при ниска сила на звука, поради горните причини за невъзможността за създаване на натуралистични изображения на звуковата сцена, която беше формирана от звуковия инженер в студиото, на етап звукозапис. Но не само ниският обем въвежда определени ограничения върху възприемането на крайния звук, много повече по-лошо положениеположението е с увеличен обем. Възможно е и доста лесно да увредите слуха си и значително да намалите чувствителността си, ако слушате музика на нива над 90 dB за дълго време. Тези данни се основават на голям брой медицински изследвания, заключавайки, че звукът над 90 dB има реален и практичен непоправима вредаздраве. Механизмът на това явление се крие в слуховото възприятие и структурните особености на ухото. Когато звукова вълна с интензитет над 90 dB навлезе в ушния канал, органите на средното ухо влизат в действие, причинявайки феномен, наречен слухова адаптация.

    Принципът на това, което се случва в този случай е следният: стремето се отдалечава от овалния прозорец и предпазва вътрешното ухо от твърде силни звуци. Този процес се нарича акустичен рефлекс. На ухото това се възприема като краткотрайно намаляване на чувствителността, което може да е познато на всеки, който някога е посещавал рок концерти в клубове, например. След такъв концерт настъпва краткотрайно намаляване на чувствителността, която след определен период от време се възстановява до предишното си ниво. Възстановяването на чувствителността обаче не винаги ще се случи и зависи пряко от възрастта. Зад всичко това се крие голямата опасност от слушане на силна музика и други звуци, чийто интензитет надхвърля 90 dB. Появата на акустичен рефлекс не е единствената „видима“ опасност от загуба на слухова чувствителност. Когато са изложени на твърде силни звуци за дълго време, космите, разположени в областта на вътрешното ухо (които реагират на вибрации), силно се изкривяват. В този случай се получава ефектът, че косата, отговорна за възприемането на определена честота, се отклонява под въздействието на звукови вибрации с висока амплитуда. В определен момент такъв косъм може да се отклони твърде много и да не може да се върне обратно. Това ще доведе до съответната загуба на чувствителност при определена честота!

    Най-лошото в цялата тази ситуация е, че болестите на ушите са практически нелечими дори и с най-модерните методи, познати на медицината. Всичко това води до някои сериозни заключения: звук над 90 dB е опасен за здравето и почти гарантирано ще причини преждевременна загуба на слуха или значително намаляване на чувствителността. Още по-неприятното е, че споменатото по-горе свойство на адаптация се проявява с времето. Този процес в човешките слухови органи протича почти незабележимо, т.е. човек, който бавно губи чувствителност, е почти 100% вероятно да не забележи това, докато самите хора около него не обърнат внимание на постоянно повтарящите се въпроси като: „Какво каза току-що?“ Изводът в крайна сметка е изключително прост: когато слушате музика, е жизнено важно да не допускате нива на интензитет на звука над 80-85 dB! Има и положителна страна на това: нивото на звука от 80-85 dB приблизително съответства на нивото на запис на музика в студийна среда. Тук възниква концепцията за „златната среда“, над която е по-добре да не се издигате, ако здравословните проблеми са важни.

    Дори слушането на музика за кратък период от време на ниво от 110-120 dB може да причини проблеми със слуха, например по време на концерт на живо. Очевидно е, че понякога е невъзможно или много трудно да се избегне това, но е изключително важно да се опитате да направите това, за да запазите целостта на слуховото възприятие. Теоретично краткотрайното излагане на силни звуци (не надвишаващи 120 dB), дори преди появата на „слухова умора“, не води до сериозни негативни последици. Но на практика обикновено има случаи на продължително излагане на звук с такава интензивност. Хората се оглушават, без да осъзнават цялата опасност в кола, когато слушат аудио система, у дома при подобни условия или в слушалките на преносим плейър. Защо се случва това и какво кара звукът да става все по-силен и по-силен? Има два отговора на този въпрос: 1) Влиянието на психоакустиката, за което ще стане дума отделно; 2) Постоянната нужда да „извикате“ някои външни звуци със силата на музиката. Първият аспект на проблема е доста интересен и ще бъде обсъден подробно по-нататък, но втората страна на проблема води повече до негативни мисли и заключения за погрешно разбиране на истинските основи на правилното слушане на звук от hi-fi клас.

    Без да навлизаме в подробности, общият извод за слушането на музика и правилната сила на звука е следният: слушането на музика трябва да става при нива на интензитет на звука не по-високи от 90 dB, не по-ниски от 80 dB в стая, в която се чуват външни звуци източници (като например: разговори на съседи и друг шум зад стената на апартамента; уличен шум и технически шум, ако сте в кола и др.). Бих искал да подчертая веднъж завинаги, че именно ако се спазват такива вероятно строги изисквания, можете да постигнете дългоочаквания баланс на силата на звука, който няма да причини преждевременни нежелани увреждания на слуховите органи и ще донесе истинско удоволствие от слушане на любимите ви музикални произведения с най-малки звукови детайли на високи и ниски честоти и прецизност, която се преследва от самата концепция за “hi-fi” звук.

    Психоакустика и особености на възприятието

    За да се отговори най-пълно на някои важни въпроси относно крайното човешко възприемане на звукова информация, съществува цял клон на науката, който изучава огромно разнообразие от такива аспекти. Този раздел се нарича "психоакустика". Факт е, че слуховото възприятие не свършва само с функционирането на слуховите органи. След директното възприемане на звука от органа на слуха (ухото) влиза в действие най-сложният и малко проучен механизъм за анализ на получената информация, за който отговаря изцяло човешкият мозък, който е устроен така че по време на работа той генерира вълни с определена честота и те също се обозначават в херци (Hz). Различни честотимозъчните вълни съответстват на определени човешки състояния. Така се оказва, че слушането на музика помага да се промени честотната настройка на мозъка и това е важно да се има предвид при слушане на музикални композиции. Въз основа на тази теория съществува и метод за звукова терапия чрез директно въздействие върху психическото състояние на човека. Има пет вида мозъчни вълни:

    1. Делта вълни (вълни под 4 Hz).Съответства на състояние на дълбок сън без сънища, докато има пълна липса на телесни усещания.
    2. Тета вълни (4-7 Hz вълни).Състояние на сън или дълбока медитация.
    3. Алфа вълни (вълни 7-13 Hz).Състояние на релаксация и релаксация по време на будност, сънливост.
    4. Бета вълни (вълни 13-40 Hz).Състояние на активност, ежедневно мислене и умствена дейност, възбуда и познание.
    5. Гама вълни (вълни над 40 Hz).Състояние на интензивна умствена дейност, страх, възбуда и осъзнатост.

    Психоакустиката, като клон на науката, търси отговори на най-интересните въпроси относно крайното човешко възприемане на звукова информация. В процеса на изучаване на този процес се разкриват огромен брой фактори, влиянието на които неизменно се проявява както в процеса на слушане на музика, така и във всеки друг случай на обработка и анализ на всякаква звукова информация. Психоакустиката разглежда почти цялото многообразие възможни влияния, като се започне от емоционалното и психическото състояние на човек по време на слушане, завършвайки със структурните характеристики на гласните струни (ако говорим за особеностите на възприемане на всички тънкости на вокалното изпълнение) и механизма за преобразуване на звука в електрическите импулси на мозъка. Най-интересните и най-важните фактори (които са жизненоважни да се вземат предвид всеки път, когато слушате любимите си музикални композиции, както и при изграждането на професионална аудио система) ще бъдат обсъдени допълнително.

    Понятието за съзвучие, музикално съзвучие

    Структурата на човешката слухова система е уникална преди всичко в механизма на възприятие на звука, нелинейността на слуховата система и способността за групиране на звуци по височина с доста висока степен на точност. Най-интересната характеристика на възприятието е нелинейността на слуховата система, която се проявява под формата на появата на допълнителни несъществуващи (в основния тон) хармоници, особено често проявяващи се при хора с музикална или абсолютна височина. Ако се спрем по-подробно и анализираме всички тънкости на възприемането на музикалния звук, тогава лесно може да се разграничи понятието „консонанс“ и „дисонанс“ на различни акорди и звукови интервали. Концепция "съзвучие"се определя като съгласен (от френската дума „съгласие“) звук и съответно обратното, "дисонанс"- несъгласен, несъгласен звук. Въпреки разнообразието от различни интерпретации на тези понятия, характеристиките на музикалните интервали, най-удобно е да се използва „музикално-психологическото“ декодиране на термините: съзвучиесе определя и усеща от човека като приятен и комфортен, мек звук; дисонансот друга страна, може да се характеризира като звук, който предизвиква раздразнение, безпокойство и напрежение. Подобна терминология е леко субективна по природа и също така през цялата история на развитието на музиката напълно различни интервали са били приемани като „съгласни“ и обратно.

    В днешно време тези понятия също трудно се възприемат еднозначно, тъй като има различия между хората с различни музикални предпочитания и вкусове и няма общоприето и съгласувано понятие за хармония. Психоакустичната основа за възприемането на различни музикални интервали като съзвучни или дисонантни зависи пряко от концепцията за „критичната лента“. Критична лента- това е определена честотна лента, в рамките на която слуховите усещания се променят драматично. Ширината на критичните ленти нараства пропорционално с увеличаване на честотата. Следователно усещането за съзвучия и дисонанси е пряко свързано с наличието на критични ленти. Човешкият слухов орган (ухо), както беше споменато по-рано, играе ролята на лентов филтър на определен етап от анализа на звуковите вълни. Тази роля е възложена на базиларната мембрана, върху която са разположени 24 критични ивици с честотно зависими ширини.

    По този начин съзвучието и непоследователността (консонанс и дисонанс) пряко зависят от разделителната способност на слуховата система. Оказва се, че ако два различни тона звучат в унисон или честотната разлика е нула, то това е съвършено съзвучие. Същото съзвучие възниква, ако честотната разлика е по-голяма от критичната лента. Дисонанс възниква само когато честотната разлика е от 5% до 50% от критичната лента. Най-високата степен на дисонанс в даден сегмент се чува, ако разликата е една четвърт от ширината на критичната лента. Въз основа на това е лесно да се анализира всеки смесен музикален запис и комбинация от инструменти за консонанс или дисонанс на звука. Не е трудно да се досетите каква голяма роля играят в този случай звуковият инженер, звукозаписното студио и други компоненти на крайния цифров или аналогов аудио запис, и всичко това дори преди да се опитате да го възпроизведете на оборудване за възпроизвеждане на звук.

    Локализация на звука

    Системата за бинаурален слух и пространствена локализация помага на човек да възприеме пълнотата на пространствената звукова картина. Този механизъм на възприемане се осъществява чрез два слухови приемника и два слухови канала. Звуковата информация, която пристига по тези канали, впоследствие се обработва в периферната част на слуховата система и се подлага на спектро-времеви анализ. По-нататък тази информация се предава към по-високите части на мозъка, където се сравнява разликата между левия и десния звуков сигнал и се формира единен звуков образ. Този описан механизъм се нарича бинаурален слух. Благодарение на това човек има следните уникални способности:

    1) локализиране на звукови сигнали от един или повече източници, като по този начин се формира пространствена картина на възприятието на звуковото поле
    2) разделяне на сигнали, идващи от различни източници
    3) подчертаване на някои сигнали на фона на други (например изолиране на реч и глас от шум или звук на инструменти)

    Пространствената локализация е лесна за наблюдение с прост пример. На концерт, със сцена и определен брой музиканти на нея на определено разстояние един от друг, можете лесно (ако желаете, дори като затворите очи) да определите посоката на пристигането на звуковия сигнал на всеки инструмент, да оцените дълбочината и пространствеността на звуковото поле. По същия начин се оценява добрата hi-fi система, способна надеждно да „възпроизвежда“ такива ефекти на пространственост и локализация, като по този начин всъщност „излъгва“ мозъка да почувства пълно присъствие при изпълнението на живо на любимия ви изпълнител. Локализация източник на звукобикновено се определя от три основни фактора: време, интензитет и спектрален. Независимо от тези фактори, има редица модели, които могат да се използват за разбиране на основите относно локализирането на звука.

    Най-големият ефект на локализация, възприет от човешкия слух, е в областта на средните честоти. В същото време е почти невъзможно да се определи посоката на звуците с честоти над 8000 Hz и под 150 Hz. Последният факт е особено широко използван в системите за hi-fi и домашно кино при избора на местоположението на субуфера (нискочестотна секция), чието разположение в стаята, поради липсата на локализация на честоти под 150 Hz, е практически без значение, а слушателят във всеки случай има цялостен образ на звуковата сцена. Точността на локализиране зависи от местоположението на източника на излъчване на звукова вълна в пространството. По този начин най-голямата точност на локализиране на звука се наблюдава в хоризонталната равнина, достигайки стойност от 3 °. Във вертикална равнина слуховата система на човека е много по-лоша при определяне на посоката на източника, точността в този случай е 10-15 ° (поради специфичната структура на ушите и сложната геометрия). Точността на локализиране варира леко в зависимост от ъгъла на звукоизлъчващите обекти в пространството спрямо слушателя, а крайният ефект се влияе и от степента на дифракция на звуковите вълни от главата на слушателя. Трябва също да се отбележи, че широколентовите сигнали се локализират по-добре от теснолентовия шум.

    Ситуацията с определянето на дълбочината на насочения звук е много по-интересна. Например, човек може да определи разстоянието до обект по звук, но това се случва в по-голяма степен поради промени в звуковото налягане в пространството. Обикновено, колкото по-далеч е обектът от слушателя, толкова повече звукови вълни се отслабват свободно пространство(на закрито се добавя влиянието на отразените звукови вълни). Така можем да заключим, че точността на локализация е по-висока в затворено помещение именно поради появата на реверберация. Отразените вълни, възникващи в затворени пространства, правят това възможно интересни ефекти, като разширяване на звуковата сцена, обгръщане и др. Тези явления са възможни именно поради чувствителността на триизмерната локализация на звука. Основните зависимости, които определят хоризонталната локализация на звука: 1) разликата във времето на пристигане на звуковата вълна в лявото и дясното ухо; 2) разлики в интензитета поради дифракция върху главата на слушателя. За да се определи дълбочината на звука, разликата в нивото на звуковото налягане и разликата в спектралния състав са важни. Локализацията във вертикалната равнина също е силно зависима от дифракцията в ушната мида.

    Ситуацията е по-сложна при модерните системи за съраунд звук, базирани на dolby surround технология и аналози. Изглежда, че принципите за изграждане на системи за домашно кино ясно регулират метода за пресъздаване на доста натуралистична пространствена картина на 3D звук с присъщия обем и локализация на виртуални източници в пространството. Не всичко обаче е толкова тривиално, тъй като самите механизми на възприемане и локализиране на голям брой звукови източници обикновено не се вземат предвид. Преобразуването на звука от органите на слуха включва процеса на добавяне на сигнали от различни източници, които идват различни уши. Освен това, ако фазовата структура на различните звуци е повече или по-малко синхронна, такъв процес се възприема от ухото като звук, излъчван от един източник. Има и цяла линиятрудности, включително особеностите на механизма за локализация, което затруднява точното определяне на посоката на източника в пространството.

    С оглед на горното, най-трудната задача става разделянето на звуци от различни източници, особено ако тези различни източници възпроизвеждат подобен амплитудно-честотен сигнал. И точно това се случва на практика във всяка съвременна система за съраунд звук и дори в конвенционалната стерео система. Когато човек слуша голям брой звуци, излъчвани от различни източници, първата стъпка е да се определи дали всеки конкретен звук принадлежи на източника, който го създава (групиране по честота, височина, тембър). И едва на втория етап слухът се опитва да локализира източника. След това входящите звуци се разделят на потоци въз основа на пространствени характеристики (разлика във времето на пристигане на сигнали, разлика в амплитудата). Въз основа на получената информация се формира повече или по-малко статичен и фиксиран слухов образ, от който е възможно да се определи откъде идва всеки конкретен звук.

    Много е удобно да проследявате тези процеси, като използвате примера на обикновена сцена, на която музикантите са неподвижно разположени. В същото време е много интересно, че ако вокалистът/изпълнителят, заемащ първоначално определена позиция на сцената, започне плавно да се движи около сцената във всяка посока, формираният преди това слухов образ няма да се промени! Определянето на посоката на звука, излъчван от вокалиста, ще остане субективно същото, сякаш той стои на същото място, където е стоял преди да се движи. Само в случай внезапна промянаместоположението на изпълнителя на сцената, формираният звуков образ ще се раздели. В допълнение към обсъжданите проблеми и сложността на процесите на локализиране на звуци в пространството, в случай на многоканални системи за съраунд звук, процесът на реверберация в крайната стая за слушане играе доста голяма роля. Тази зависимост се наблюдава най-ясно, когато голям брой отразени звуци идват от всички посоки - точността на локализация се влошава значително. Ако енергийната наситеност на отразените вълни е по-голяма (преобладаваща) от директните звуци, критерият за локализация в такава стая става изключително размит и е изключително трудно (ако не и невъзможно) да се говори за точността на определяне на такива източници.

    Въпреки това, в стая със силно ехтене теоретично възниква локализация; в случай на широколентови сигнали, слухът се ръководи от параметъра на разликата в интензитета. В този случай посоката се определя с помощта на високочестотния компонент на спектъра. Във всяка стая точността на локализиране ще зависи от времето на пристигането на отразените звуци след директните звуци. Ако разликата между тези звукови сигнали е твърде малка, „законът на директната вълна“ започва да работи, за да помогне на слуховата система. Същността на това явление: ако звуци с кратък интервал на забавяне идват от различни посоки, тогава локализирането на целия звук става според първия пристигащ звук, т.е. ухото игнорира до известна степен отразения звук, ако той пристигне твърде скоро след директния звук. Подобен ефект се проявява и при определяне на посоката на пристигане на звука във вертикалната равнина, но в този случай той е много по-слаб (поради факта, че чувствителността на слуховата система към локализация във вертикалната равнина е значително по-лоша).

    Същността на ефекта на предшестване е много по-дълбока и има психологически, а не физиологичен характер. Проведени са голям брой експерименти, въз основа на които е установена зависимостта. Този ефект възниква предимно когато времето на възникване на ехото, неговата амплитуда и посока съвпадат с някои от „очакванията“ на слушателя за това как акустиката на дадено помещение формира звуковия образ. Може би човекът вече е имал опит със слушане в тази стая или подобни, което предразполага слуховата система към появата на „очаквания“ ефект на предходство. За да се заобиколят тези ограничения, присъщи на човешкия слух, в случай на няколко източника на звук се използват различни трикове и трикове, с помощта на които в крайна сметка се формира повече или по-малко правдоподобна локализация на музикални инструменти / други източници на звук в пространството. Като цяло възпроизвеждането на стерео и многоканални звукови изображения се основава на голяма измама и създаване на слухова илюзия.

    Когато две или повече системи от високоговорители (например 5.1 или 7.1 или дори 9.1) възпроизвеждат звук от различни точки в стаята, слушателят чува звуци, излъчвани от несъществуващи или въображаеми източници, възприемайки определена звукова панорама. Възможността за тази измама се крие в биологичните особености на човешкото тяло. Най-вероятно човек не е имал време да се адаптира към разпознаването на такава измама поради факта, че принципите на „изкуственото“ възпроизвеждане на звука се появиха сравнително наскоро. Но въпреки че процесът на създаване на въображаема локализация се оказа възможен, изпълнението все още е далеч от перфектното. Факт е, че ухото наистина възприема източник на звук там, където всъщност не съществува, но правилността и точността на предаване на звукова информация (по-специално тембър) е голям въпрос. Чрез многобройни експерименти в реални реверберационни помещения и в безехови камери е установено, че тембърът на звуковите вълни от реални и въображаеми източници е различен. Това засяга главно субективното възприемане на спектралната сила на звука; тембърът в този случай се променя значително и забележимо (в сравнение с подобен звук, възпроизведен от реален източник).

    В случай на многоканални системи за домашно кино, нивото на изкривяване е забележимо по-високо поради няколко причини: 1) Много звукови сигнали, сходни по амплитудно-честотни и фазови характеристики, пристигат едновременно от различни източници и посоки (включително отразени вълни) до всяко ухо канал. Това води до повишено изкривяване и появата на гребеновидно филтриране. 2) Силното разделяне на високоговорителите в пространството (едни спрямо други; в многоканални системи това разстояние може да бъде няколко метра или повече) допринася за нарастването на тембърните изкривявания и оцветяването на звука в областта на въображаемия източник. В резултат на това можем да кажем, че оцветяването на тембъра в многоканалните и съраунд звуковите системи на практика възниква по две причини: феноменът на филтриране на гребена и влиянието на процесите на реверберация в конкретна стая. Ако повече от един източник е отговорен за възпроизвеждането на звукова информация (това важи и за стереосистема с два източника), появата на ефект на „гребеново филтриране“ е неизбежна, причинена от различно време на пристигане на звукови вълни във всеки слухов канал . Особена неравномерност се наблюдава в горната средна честота от 1-4 kHz.

    Човешкото възприятие на звуците

    1. Особености на звуковото възприятие от човешкото ухо

    Всички програми, предавани чрез системи за излъчване, комуникация и звукозапис, са предназначени за възприемане на информация от човека. Следователно изискванията към основните характеристики на тези системи не могат да бъдат разумно формулирани без точна информация за свойствата на слуха. Всяко подобрение на системата, което не се чува, ще доведе до безсмислена загуба на пари и време. Следователно, специалистът, участващ в разработването или експлоатацията на системи за запис и възпроизвеждане на звук, трябва да знае основните характеристики на възприемането на звуци от човешкото ухо.

    Човешкият слухов орган се намира в дебелината на темпоралните кости и е разделен на външно ухо, средно ухо и вътрешно ухо. Външното ухо включва ушната мида и слуховия канал, който завършва сляпо с тъпанчето. Слуховият канал има слаб резонанс при честота около 3 kHz и усилване при резонансна честота ~ 3. Тъпанчето е образувано от еластична съединителната тъкан, който вибрира под въздействието на звукови вълни. Зад тъпанчето се намира средното ухо, което включва: тъпанчевата кухина, изпълнена с въздух; слуховите костици и слуховата (евстахиевата) тръба, която свързва кухината на средното ухо с фарингеалната кухина. Слуховите костици: малеус, инкус и стреме образуват лостова система, която предава вибрациите на тъпанчето към мембраната на овалното прозорче, което разделя средното и вътрешното ухо. Тази лостова система трансформира високоамплитудни вибрации на скорост/ниско налягане на тъпанчето в нискоамплитудни вибрации на скорост/високо налягане на мембраната. Коефициентът на трансформация на тази система е около 50 – 60. Тъпанчевата кухина има слаб резонанс при честота ~ 1200 Hz. Зад мембраната на овалния отвор се намира вътрешното ухо, състоящо се от вестибюла, три полукръгли канала и кохлеята, пълна с течност. Полукръглите канали са част от органа на равновесието, а кохлеята е част от органа на слуха. Кохлеята е канал с дължина ~32 mm, навит в спирала. Каналът е разделен по цялата си дължина от две прегради: Reissner мембрана и базиларна (главна) мембрана (виж фиг. 1).


    Чрез a - a

    1 - овална прозоречна мембрана, 2 - вестибуларен тракт, 3 - хеликотрема, 4 - базиларна мембрана, 5 - кортиев орган, 6 - тимпаничен тракт, 7 - кръгла прозоречна мембрана, 8 - мембрана на Reisner.

    Фигура 1. Диаграма на структурата на кохлеята

    Базиларната мембрана се състои от няколко хиляди влакна, опънати през кохлеята и хлабаво свързани помежду си. Базиларната мембрана се разширява, докато се отдалечава от овалния прозорец. Свързан с базиларната мембрана е органът на Корти, състоящ се от ~23 500 нервни клетки, които се наричат ​​косми. Всяко влакно на слуховия нерв е свързано с няколко космени клетки, така че централната нервна системапристигат около 10 000 влакна. Когато се появи звук, мембраната на овалния прозорец възбужда вибрации на лимфата във вестибуларния проход, което кара влакната на базиларната мембрана да вибрират. Вибрациите на фибрите от своя страна възбуждат клетките на косъма. Информация за клетъчно възбуждане, т.е. наличието на звук се предава по нервните влакна до мозъка.

    2. Възприемане на честотата на звука

    Влакната на базиларната мембрана имат различна дължина и съответно различни резонансни честоти. Най-късите влакна са разположени близо до овалния прозорец, тяхната резонансна честота е ~ 16000 Hz. Най-дългите са в близост до хеликотремата и имат резонансна честота ~ 20 Hz.

    По този начин вътрешното ухо извършва паралелен спектрален анализ на входящите вибрации и ни позволява да усещаме звуци с честоти от ~20 Hz до ~20 000 Hz. Еквивалентната електрическа схема на анализатора може да бъде изобразена по следния начин (виж фиг. 2).

    Л" 2


    Фигура 2. Еквивалентна електрическа схема на слуховия анализатор.

    Еквивалентната схема съдържа ~ 140 паралелни връзки - резонатори, моделиращи влакната на базиларната мембрана, последователно свързаните индуктивности L" i са еквивалентни на масата на лимфата, токът в резонаторите е пропорционален на скоростта на трептене на влакна.Селективността на резонаторите е ниска.

    Така за честота от 250 Hz честотната лента на резонатора е ~ 35 Hz (Q = 7), за честота от 1000 Hz – 50 Hz (Q = 20) и за честота от 4000 Hz – 200 Hz (Q = 20) . Тези пропускателни ленти характеризират т.нар. критични слухови ленти. Концепцията за критични слухови ленти се използва при изчисляване на разбираемостта на речта и т.н.

    Тъй като няколко космени клетки са свързани с едно нервно влакно, човек може да запомни не повече от 250 градации в целия честотен диапазон.С намаляване на интензивността на звука този брой намалява и средно е 150 градации.

    Стойностите на съседните честоти се различават най-малко с 4%. Което приблизително съвпада с ширината на критичните слухови ленти (Поради тази причина филми, заснети с 24 кадъра в секунда, могат да се показват по телевизията при -25 кадъра в секунда. Дори опитни музиканти не забелязват разликата в звука).

    Въпреки това, при едновременно наличие на две вибрации, ухото отчита разлика в честотите от ~0,5 Hz поради появата на удари.

    Честотата на звуковите вибрации създава усещане за качество на звука, наречено височина. Постепенното увеличаване на честотата на вибрациите предизвиква усещането за промяна на тона от нисък (бас) към висок. Височината се описва от скала на музикални ноти, която е уникално свързана с честотната скала.

    Интервалът между двете честоти определя степента на промяна на височината. Основната единица за промяна на височината е октавата. Една октава съответства на двойна промяна в честотата: 1 октава

    . Броят на октавите, с които се е променил тонът, може да се определи, както следва: . Октава е голям интервал на височина, така че се използват по-малки интервали: терци, полутонове, центове. октава = 3 терци = 12 полутона = 1200 цента. Честотно отношение: в терци - 1.26, в полутонове - 1.06, в центове - 1.0006.

    Темата за аудиото си струва да поговорим за човешкия слух малко по-подробно. Колко субективно е нашето възприятие? Възможно ли е да тествате слуха си? Днес ще научите как най-лесно можете да разберете дали слухът ви напълно отговаря на стойностите в таблицата.

    Известно е, че обикновеният човек е в състояние да възприема с органите на слуха акустични вълни в диапазона от 16 до 20 000 Hz (в зависимост от източника - 16 000 Hz). Този диапазон се нарича звуков диапазон.

    20 Hz Бръмчене, което само се усеща, но не се чува. Възпроизвежда се предимно от аудио системи от най-висок клас, така че в случай на мълчание виновен е той
    30 Hz Ако не чувате, най-вероятно отново има проблеми с възпроизвеждането
    40 Hz Ще се чува в бюджетни и средни високоговорители. Но е много тихо
    50 Hz Бръмчене на електрически ток. Трябва да се чува
    60 Hz Чуваем (както всичко до 100 Hz, доста осезаем поради отражение от слуховия канал) дори през най-евтините слушалки и високоговорители
    100 Hz Краят на ниските честоти. Начало на обхвата на директна чуваемост
    200 Hz Средни честоти
    500 Hz
    1 kHz
    2 kHz
    5 kHz Начало на високочестотен диапазон
    10 kHz Ако тази честота не се чува, вероятно е сериозни проблемисъс слух. Необходима консултация с лекар
    12 kHz Невъзможността да чуете тази честота може да означава ранен стадий на загуба на слуха.
    15 kHz Звук, който някои хора над 60 не могат да чуят
    16 kHz За разлика от предишната, тази честота не се чува от почти всички хора след 60 години
    17 kHz Честотата е проблематична за мнозина вече на средна възраст
    18 kHz Проблеми със слуха на тази честота - началото промени, свързани с възрасттаслух Сега си възрастен. :)
    19 kHz Гранична честота на среден слух
    20 kHz Само децата могат да чуят тази честота. Вярно ли е

    »
    Този тест е достатъчен, за да ви даде груба оценка, но ако не чувате звуци над 15 kHz, трябва да посетите лекар.

    Моля, обърнете внимание, че проблемът с нискочестотната чуваемост най-вероятно е свързан с .

    Най-често надписът върху кутията в стила на „Възпроизводим диапазон: 1–25 000 Hz“ дори не е маркетинг, а откровена лъжа от страна на производителя.

    За съжаление, компаниите не са задължени да сертифицират всички аудио системи, така че е почти невъзможно да се докаже, че това е лъжа. Може колони или слушалки да възпроизвеждат гранични честоти... Въпросът е как и с каква сила на звука.

    Проблемите със спектъра над 15 kHz са доста често срещано явление, свързано с възрастта, с което потребителите вероятно ще се сблъскат. Но 20 kHz (същите, за които аудиофилите се борят толкова много) обикновено се чуват само от деца под 8-10 години.

    Достатъчно е да слушате всички файлове последователно. За по-подробно проучване можете да възпроизвеждате проби, като започнете с минималния обем, като постепенно го увеличавате. Това ще ви позволи да получите по-правилен резултат, ако слухът ви вече е леко увреден (не забравяйте, че за да възприемете някои честоти, трябва да надвишите определена прагова стойност, която като че ли се отваря и помага на слуховия апарат да го чуе).

    Чувате ли целия честотен диапазон, на който е способен?