"Området med akustiske vibrasjoner som kan skape følelsen av lyd når de utsettes for hørselsorganet er begrenset i frekvens. For de fleste mennesker fra 18 til 25 år med normal hørsel, ligger frekvensbåndet av vibrasjoner som oppfattes som lyd, med noen avvik, mellom oscillasjoner med en frekvens på 20 Hz (lavere grensefrekvens) og 20 000 Hz (høyeste grensefrekvens). Dette frekvensbåndet kalles lydområdet, og frekvensene som ligger innenfor det kalles lydfrekvenser.

Svingninger med frekvenser mindre enn 20 Hz kalles infralyd, og svingninger med frekvenser over 20 000 Hz kalles ultralyd: Hørselen vår oppfatter ikke disse frekvensene, men det er kjent at "infralyd" har en viss effekt på følelsesmessig tilstand lytter. Dessverre, infrasoniske frekvenser, som, som vist moderne forskning, da en del av vibrasjonene av musikk og tale er tilstede, er det umulig å reprodusere fra båndopptak, av tekniske årsaker.

Dette er ikke det eneste og kanskje ikke det viktigste, men likevel en hindring som ikke lar deg oppnå samme følelsesmessige påvirkning når du lytter til musikk som overføres gjennom et elektroakustisk system som en lytter opplever i en konsertsal.

Frekvensen av lydvibrasjoner bestemmer tonehøyden (tonen) til lyden: de langsomste vibrasjonene oppfattes som lave basstoner; den raskeste - som høye lyder, som minner for eksempel om en myggknirking. Det skal bemerkes at folk ikke hører alle frekvensene i lydområdet like godt. Så med alderen synker den øvre grensen for hørbare frekvenser betydelig. Lydfrekvensområdet definerer grensene for menneskelig hørsel, avslørt gjennom en rekke studier og gjennomsnitt av resultatene fra mange eksperimenter utført med lyttere. ulike aldre og med forskjellig trening." - skriver B.Ya. Meyerzon - "Acoustic foundations of sound engineering". Uch. ed. GITR

"Equalizer- en signaltonekorreksjonsanordning som endrer amplitudene til frekvenskomponentene. Opprinnelig ble equalizere brukt rent teknisk for å korrigere amplitude-frekvenskarakteristikkene til en ufullkommen lydbane. Imidlertid begynte de snart å bli brukt kreativt - for å lage de nødvendige klangene eller for å nøyaktig kombinere instrumenter i et fonogram.

Hovedparameteren til equalizeren er frekvensrespons(Frekvensrespons, frekvensrespons, frekvensrespons). Den viser hvor mye equalizeren forsterker eller demper visse frekvenser av inngangssignalet.

De vanligste typene av equalizer-frekvensresponser er "klokke" (klokke), "hylle" (hylle), lav- og høy-kutt-filtre (lavpass, høypass), vist i fig. (I innenlandsk litteratur er et lavpassfilter et filter som passerer lave frekvenser og undertrykker høye frekvenser (lavpass). Tilsvarende med et høypassfilter (høypass).)

I henhold til typen frekvensresponskontroll er equalizere delt inn i parametrisk og grafisk.

I parametriske equalizere kan brukeren velge en av de tilgjengelige frekvensresponsformene og stille inn parameterne: senterfrekvens, forsterkning og kvalitetsfaktor.

Senterfrekvensen er senterfrekvensen til klokken eller frekvensen som frekvensresponsen bøyer seg på (for hyller og lavt kuttede filtre er dette vanligvis nivåpunktet -3 dB).

Forsterkningen for "klokken" setter forsterkningen ved senterfrekvensen, og for "hyllen" - i forsterknings-/undertrykkingsbåndet.

Kvalitetsfaktoren for en equalizer av klokketypen spesifiserer bredden på det forsterkede eller undertrykte frekvensbåndet og er definert som forholdet mellom senterfrekvensen og bredden til dette båndet, som ligger innenfor 3 dB av forsterkningen ved senterfrekvensen. Kvalitetsfaktoren er vanligvis betegnet med bokstaven Q. En lignende verdi for "hyller" og lavt kuttede filtre kalles "hellingen" til frekvensresponsen og måles i desibel per oktav. Ved å øke kvalitetsfaktoren kan du gjøre filterklokken om til den såkalte. notch-filter, eller notch-filter, som undertrykker en spesifikk frekvens eller et veldig smalt frekvensbånd. Ved å kombinere flere equalizere kan mer komplekse frekvensresponsformer oppnås.

I grafiske equalizere "tegner" brukeren den nødvendige frekvensresponsen direkte på skjermen eller ved hjelp av et sett med forsterkningskontroller ved forskjellige frekvenser.

Paragrafiske equalizere er en hybrid av parametriske og grafiske equalizere. De lar deg vanligvis kontrollere forsterkningene med glidere (eller grafisk på skjermen), men har fortsatt kvalitets- og senterfrekvensinnstillinger for hvert bånd.

De fleste analoge equalizere introduserer et frekvensavhengig tidsskift i signalene. Med andre ord er forskjellige frekvenskomponenter i signalet forsinket med forskjellige tider. Som regel er dette en uønsket effekt, fordi. hvis et pulssignal (et skarpt slag eller et klikk) mottas ved inngangen, så er det også ønskelig å oppnå en puls ved utgangen som ikke er smurt ut i tide.

Faserespons (PFC, faserespons, faserespons) viser hvor mye fasen til signalet endres når det passerer gjennom equalizeren.

For de fleste analoge equalizere kan du bygge en faserespons fra en kjent frekvensrespons. I dette tilfellet skjer de største endringene i PFC på steder med rask endring i frekvensresponsen. Det betyr at jo sterkere interferens i frekvensområdet er, jo mer faseforvrengning vil dukke opp – i hverdagen sies det ofte at equalizeren «vrir» fasen.

Frekvenskompensatorer brukes ikke bare til taleopptak. De brukes også til å korrigere støy, og i noen tilfeller - musikk.

Tilstedeværelsen av filtre i dubbingskonsollene som skarpt avskjærer lave og høye frekvenser gjør det mulig å korrigere defekter som lavfrekvent interferens, noen ganger ~ høyfrekvent støy, etc.

Inkluderingen i talekanalen av et filter som skarpt kutter lavfrekvenser (høyfrekvensfilter) letter i noen tilfeller utjevning av "dissonansen" til talelydsporet i lavfrekvensområdet.

Kombinasjonen av et høypassfilter med et filter som undertrykker et smalt bånd på rundt 200 Hz eliminerer den ubehagelige, matte tønnelyden som er karakteristisk for et lite studio med taledubbing.

Å slå på tilstedeværelsesfilteret, som øker frekvensene i 2000-4000 Hz-området, gir stemmene en slags lettelse, og fremhever dem fra andre lyder. Tilsynelatende har formantenes effektivitet en effekt: forsterkningen av disse overtonene gir stemmen en sølvfarget fargetone, styrke og klang. Hørselen har størst følsomhet for frekvenser i området 2000-4000 Hz, og hvis det er flere formanter i dette båndet i utøverens stemme, vil den med samme akustiske energi vinne i klang og lydstyrke.

Noen ganger kan den overdrevne mengden av whistlers i primæropptaket av tale korrigeres med et filter som undertrykker et smalt bånd av frekvensresponsen i området 3000 Hz. Samtidig er det tilfeller der den tilsynelatende overfloden av plystrelyder, paradoksalt nok, ble eliminert nettopp ved å heve frekvensresponsen på dens høye side.

På en eller annen måte, uansett hvilke filterkombinasjoner som brukes, er det nødvendig at talelyden "skarp", tennene eller suselydene skal være klare og til og med litt understreket; uten det kan tale i filmen bli slørete.

hakkfiltredet er mulig å kutte (undertrykke) en veldig smal seksjon på forskjellige steder i frekvensbåndet og uten å forringe den generelle kvaliteten på lydoverføringen, og derved rette opp noen tekniske feil i fonogrammer.

Eksempel på bruk. Ut fra lydstyrke alene kan man ikke bedømme avstanden til lydkilden. Så stemmen i friluft og i stille rom når lyttere med tap av lave frekvenser. Derfor, ved å dempe lave frekvenser med filtre, er det noen ganger mulig å oppnå effekten av en fjern lyd, hvis tale lyder nært i det primære fonogrammet. Bare å justere volumet gir heller ikke det fulle inntrykket av å bringe orkesteret nærmere eller lenger unna. Under naturlige forhold endres ikke bare intensiteten til lyden, men også fargen og forholdet mellom direkte og reflekterte lyder. La oss huske effekten av et blåserband som nærmer seg på gaten, når først bare basslyder (tuba, basstromme) høres, og instrumenter med høye registre kan skilles på nært hold.

Variasjonen av digitale equalizere, både maskinvare og programvare, har vist at parametriske og grafiske equalizere ikke har en betydelig fordel fremfor hverandre i lydkvalitet – både vellykkede og mislykkede modeller kommer over i begge leire. Den avgjørende komponenten i kvaliteten til en equalizer er dens kontrollerbarhet, funksjoner til algoritmer og evnen til å kontrollere enhetsparametere: frekvensrespons, faserespons, impulsrespons. "- A. Lukin skrev. "Digitale equalizere". "Lydtekniker"

). Musikalske lyder inneholder ikke én, men flere toner, og noen ganger støykomponenter i et bredt spekter av frekvenser.

Konseptet med lyd

Lydbølger i luft er vekslende områder med kompresjon og sjeldenhet.

Lydbølger kan tjene som et eksempel på en oscillerende prosess. Enhver svingning er assosiert med et brudd på systemets likevektstilstand og kommer til uttrykk i avviket av dets egenskaper fra likevektsverdier med en påfølgende tilbakevending til den opprinnelige verdien. For lydvibrasjoner er en slik karakteristikk trykket ved et punkt i mediet, og dets avvik er lydtrykk.

Hvis du gjør en skarp forskyvning av partiklene til et elastisk medium på ett sted, for eksempel ved hjelp av et stempel, vil trykket øke på dette stedet. På grunn av de elastiske bindingene til partiklene overføres trykket til nabopartikler, som igjen virker på de neste, og området høyt blodtrykk som om du beveger deg i et elastisk medium. Området med høytrykk følges av området redusert trykk, og dermed dannes en serie av alternerende områder med kompresjon og sjeldneri, som forplanter seg i mediet i form av en bølge. Hver partikkel av det elastiske mediet vil i dette tilfellet oscillere.

I flytende og gassformige medier, der det ikke er signifikante svingninger i tetthet, er akustiske bølger langsgående i naturen, det vil si at retningen for partikkeloscillasjon sammenfaller med bølgebevegelsesretningen. I faste stoffer oppstår det i tillegg til langsgående deformasjoner også elastiske skjærdeformasjoner, som forårsaker eksitasjon av tverrgående (skjær)bølger; i dette tilfellet oscillerer partiklene vinkelrett på bølgeutbredelsesretningen. Forplantningshastigheten til langsgående bølger er mye større enn forplantningshastigheten til skjærbølger.

I kommunikasjonsmidlenes filosofi, psykologi og økologi studeres lyd i forbindelse med dens innvirkning på persepsjon og tenkning (vi snakker for eksempel om akustisk rom som et rom skapt ved påvirkning av elektroniske kommunikasjonsmidler).

Fysiske parametere for lyd

Lydhastigheten i luft avhenger av temperatur og er under normale forhold omtrent 340 m/s.

Lydhastigheten i ethvert medium beregnes med formelen:

c = 1 β ρ (\displaystyle c=(\sqrt (\frac (1)(\beta \rho )))),

hvor β (\displaystyle \beta )- adiabatisk komprimerbarhet av mediet; ρ (\displaystyle \rho )- tetthet.

Lydvolum

Lydvolum- subjektiv oppfatning av lydens styrke (den absolutte verdien av den auditive sensasjonen). Lydstyrken avhenger hovedsakelig av lydtrykk, amplitude og frekvens av lydvibrasjoner. Også lydvolumet påvirkes av dens spektrale sammensetning, lokalisering i rommet, klang, varighet av eksponering for lydvibrasjoner, individuell følsomhet. auditiv analysator menneskelige og andre faktorer.

Lydgenerering

Vanligvis brukes oscillerende kropper av forskjellig natur til å generere lyd, som forårsaker vibrasjoner i luften rundt. Et eksempel på en slik generasjon vil være bruken av stemmebånd, høyttalere eller en stemmegaffel. De fleste musikkinstrumenter er basert på samme prinsipp. Et unntak er blåseinstrumenter, der lyden genereres på grunn av samspillet mellom luftstrømmen og heterogeniteter i instrumentet. For å skape sammenhengende lyd brukes såkalte lyd- eller fononlasere.

Ultralyddiagnostikk

Ultralyd- elastiske lydvibrasjoner med høy frekvens. Det menneskelige øret oppfatter elastiske bølger som forplanter seg i mediet med en frekvens på opptil ca. 16 Hz-20 kHz; vibrasjoner med høyere frekvens representerer ultralyd (utover hørselen).

Utbredelse av ultralyd

Utbredelse av ultralyd er prosessen med bevegelse i rom og tid av forstyrrelser som finner sted i en lydbølge.

En lydbølge forplanter seg i et stoff som er i en gassformig, flytende eller fast tilstand i samme retning som partiklene av dette stoffet fortrenges, det vil si at det forårsaker deformasjon av mediet. Deformasjonen består i det faktum at det er en suksessiv sjeldning og kompresjon av visse volumer av mediet, og avstanden mellom to tilstøtende områder tilsvarer lengden på ultralydbølgen. Jo større den spesifikke akustiske motstanden til mediet er, desto større grad av kompresjon og sjeldneri av mediet ved en gitt oscillasjonsamplitude.

Partiklene i mediet som er involvert i overføringen av bølgeenergi oscillerer rundt sin likevektsposisjon. Hastigheten som partiklene svinger rundt sin gjennomsnittlige likevektsposisjon kalles vibrasjonshastigheten. Vibrasjonshastigheten til partiklene endres i henhold til ligningen:

V = U sin ⁡ (2 π f t + G) (\displaystyle V=U\sin(2\pi ft+G)),

hvor V er verdien av vibrasjonshastigheten;

• U - amplitude av vibrasjonshastighet;
• f er frekvensen av ultralyd;
• t - tid;
• G er faseforskjellen mellom vibrasjonshastigheten til partiklene og det variable akustiske trykket.

Amplituden til vibrasjonshastigheten karakteriserer den maksimale hastigheten som partiklene i mediet beveger seg med i prosessen med oscillasjoner, og bestemmes av svingningsfrekvensen og amplituden til forskyvningen av partiklene i mediet.

U = 2 π f A (\displaystyle U=2\pi fA),

Diffraksjon, interferens

Ved spredning ultralydbølger fenomener som diffraksjon, interferens og refleksjon er mulig.

Diffraksjon (bølger som bøyer seg rundt hindringer) oppstår når ultralydbølgelengden er sammenlignbar (eller større) med størrelsen på hindringen i veien. Hvis hindringen er stor sammenlignet med den akustiske bølgelengden, er det ikke noe diffraksjonsfenomen.

Når flere ultralydbølger beveger seg samtidig i et medium, oppstår en superposisjon (superposisjon) av disse bølgene på hvert spesifikt punkt i mediet. Superposisjonen av bølger med samme frekvens oppå hverandre kalles interferens. Hvis ultralydbølger krysser hverandre i prosessen med å passere gjennom et objekt, observeres det på visse punkter i mediet en økning eller reduksjon i svingninger. I dette tilfellet avhenger tilstanden til punktet til mediet der interaksjonen skjer av forholdet mellom fasene til ultralydvibrasjoner på dette punktet. Hvis ultralydbølger når et bestemt område av mediet i de samme fasene (i-fase), har partikkelforskyvningene de samme tegnene og interferens under slike forhold fører til en økning i oscillasjonsamplituden. Hvis bølgene kommer til punktet til mediet i antifase, vil forskyvningen av partiklene være flerveis, noe som fører til en reduksjon i amplituden til svingningene.

Absorpsjon av ultralydbølger

Siden mediet som ultralyd forplanter seg i har viskositet, termisk ledningsevne og andre årsaker til intern friksjon, oppstår absorpsjon under bølgeutbredelse, det vil si når avstanden fra kilden øker, blir amplituden og energien til ultralydvibrasjoner mindre. Mediet som ultralyd forplanter seg i, samhandler med energien som passerer gjennom det og absorberer en del av det. Den overveiende delen av den absorberte energien omdannes til varme, en mindre del forårsaker irreversible strukturelle endringer i det overførende stoffet. Absorpsjon er et resultat av friksjon av partikler mot hverandre, i forskjellige medier er det forskjellig. Absorpsjon avhenger også av frekvensen av ultralydvibrasjoner. Teoretisk er absorpsjonen proporsjonal med kvadratet på frekvensen.

Absorpsjonsverdien kan karakteriseres ved absorpsjonskoeffisienten, som viser hvordan intensiteten av ultralyd endres i det bestrålte mediet. Det øker med frekvensen. Intensiteten til ultralydvibrasjoner i mediet avtar eksponentielt. Denne prosessen skyldes intern friksjon, termisk ledningsevne til det absorberende mediet og dets struktur. Det er tentativt preget av størrelsen på det semi-absorberende laget, som viser på hvilken dybde intensiteten av svingninger avtar med halvparten (mer presist, med 2,718 ganger eller med 63%). I følge Palman, med en frekvens på 0,8 MHz, er gjennomsnittsverdiene for det semi-absorberende laget for noen vev som følger: fettvev- 6,8 cm; muskuløs - 3,6 cm; fett- og muskelvev sammen - 4,9 cm Med en økning i frekvensen av ultralyd reduseres verdien av det semi-absorberende laget. Så, ved en frekvens lik 2,4 MHz, vil intensiteten av ultralyd som passerer gjennom fett- og muskelvev reduseres til det halve ved en dybde på 1,5 cm.

I tillegg er unormal absorpsjon av energien til ultralydvibrasjoner i visse frekvensområder mulig - dette avhenger av egenskapene til den molekylære strukturen til et gitt vev. Det er kjent at 2/3 av ultralydenergien er dempet på molekylnivå og 1/3 på nivå med mikroskopiske vevsstrukturer.

Inntrengningsdybde for ultralydbølger

Under dybden av penetrasjon av ultralyd forstå dybden der intensiteten er halvert. Denne verdien er omvendt proporsjonal med absorpsjon: jo sterkere mediet absorberer ultralyd, jo mindre er avstanden der intensiteten av ultralyd er halvert.

Spredning av ultralydbølger

Hvis det er inhomogeniteter i mediet, oppstår lydspredning, noe som kan endre det enkle mønsteret av ultralydforplantning betydelig og til slutt også føre til at bølgen svekker i den opprinnelige forplantningsretningen.

Refraksjon av ultralydbølger

Siden den akustiske motstanden til menneskelig bløtvev ikke er mye forskjellig fra motstanden til vann, kan det antas at brytning av ultralydbølger vil bli observert i grensesnittet mellom media (epidermis - dermis - fascia - muskel).

Refleksjon av ultralydbølger

Ultralyddiagnostikk er basert på fenomenet refleksjon. Refleksjon skjer i grenseområdene av hud og fett, fett og muskler, muskler og bein. Hvis ultralyden støter på en hindring under forplantningen, oppstår refleksjon, hvis hindringen er liten, strømmer ultralyden rundt den, som det var. Heterogeniteter i kroppen forårsaker ikke betydelige avvik, siden sammenlignet med bølgelengden (2 mm), kan deres dimensjoner (0,1-0,2 mm) neglisjeres. Hvis ultralyd på sin vei møter organer som er større enn bølgelengden, så oppstår refraksjon og refleksjon av ultralyd. Den sterkeste refleksjonen observeres ved grensene til beinet - omkringliggende vev og vev - luft. Luft har lav tetthet og nesten fullstendig refleksjon av ultralyd observeres. Refleksjonen av ultralydbølger observeres ved grensen til muskelen - periosteum - bein, på overflaten av hule organer.

Reisende og stående ultralydbølger

Hvis de under forplantningen av ultralydbølger i mediet ikke reflekteres, dannes det vandrebølger. Som et resultat av energitap forfaller de oscillerende bevegelsene til partiklene i mediet gradvis, og jo lenger partiklene er plassert fra den utstrålende overflaten, desto mindre er amplituden til deres svingninger. Hvis det på banen for forplantning av ultralydbølger er vev med forskjellige spesifikke akustiske motstander, reflekteres ultralydbølger til en viss grad fra grensedelen. Superposisjon av innfallende og reflekterte ultralydbølger kan føre til stående bølger. For at stående bølger skal oppstå, må avstanden fra emitteroverflaten til den reflekterende overflaten være et multiplum av halve bølgelengden.

Om delen

Denne delen inneholder artikler viet fenomener eller versjoner som på en eller annen måte kan være interessante eller nyttige for forskere av det uforklarlige.
Artiklene er delt inn i kategorier:
Informasjonsinformasjon. Inneholder nyttig informasjon for forskere ulike områder kunnskap.
Analytisk. De inkluderer en analyse av den akkumulerte informasjonen om versjoner eller fenomener, samt beskrivelser av resultatene av eksperimentene.
Teknisk. De samler informasjon om tekniske løsninger som kan brukes i feltet for å studere uforklarlige fakta.
Metoder. De inneholder beskrivelser av metodene som brukes av gruppemedlemmer for å undersøke fakta og studere fenomener.
Media. De inneholder informasjon om refleksjon av fenomener i underholdningsindustrien: filmer, tegneserier, spill, etc.
Kjente misoppfatninger. Avsløringer av kjente uforklarlige fakta, samlet inn inkludert fra tredjepartskilder.

Artikkeltype:

Informasjonsmessig

Funksjoner ved menneskelig oppfatning. Hørsel

Lyd er vibrasjoner, dvs. periodisk mekanisk forstyrrelse i elastiske medier - gassformig, flytende og fast. En slik forargelse, som er noe fysisk forandring i et medium (for eksempel en endring i tetthet eller trykk, forskyvning av partikler), forplanter seg i det i form av en lydbølge. En lyd kan være uhørbar hvis frekvensen ligger utenfor følsomheten til det menneskelige øret, eller hvis den forplanter seg i et medium som et fast stoff som ikke kan ha direkte kontakt med øret, eller hvis energien raskt forsvinner i mediet. Dermed er den vanlige prosessen med lydoppfatning for oss bare én side av akustikken.

lydbølger

Lydbølge

Lydbølger kan tjene som et eksempel på en oscillerende prosess. Enhver svingning er assosiert med et brudd på systemets likevektstilstand og kommer til uttrykk i avviket av dets egenskaper fra likevektsverdier med en påfølgende tilbakevending til den opprinnelige verdien. For lydvibrasjoner er en slik karakteristikk trykket på et punkt i mediet, og dets avvik er lydtrykket.

Tenk på et langt rør fylt med luft. Fra venstre ende settes et stempel tett ved siden av veggene inn i det. Hvis stempelet beveges skarpt til høyre og stoppes, vil luften i dens umiddelbare nærhet bli komprimert et øyeblikk. Deretter trykkluft vil utvide seg, skyve luften ved siden av den til høyre, og kompresjonsområdet, som opprinnelig dukket opp nær stempelet, vil bevege seg gjennom røret med konstant hastighet. Denne kompresjonsbølgen er lydbølgen i gassen.
Det vil si at en skarp forskyvning av partikler av et elastisk medium på ett sted vil øke trykket på dette stedet. Takket være de elastiske bindingene til partiklene overføres trykket til nabopartikler, som igjen virker på de neste, og området med økt trykk beveger seg så å si i et elastisk medium. Området med høyt trykk etterfølges av området med lavt trykk, og dermed dannes det en serie vekslende områder med kompresjon og sjeldning, som forplanter seg i mediet i form av en bølge. Hver partikkel av det elastiske mediet vil i dette tilfellet oscillere.

En lydbølge i en gass er preget av overtrykk, overskytende tetthet, forskyvning av partikler og deres hastighet. For lydbølger er disse avvikene fra likevektsverdiene alltid små. Dermed er overtrykket forbundet med bølgen mye mindre enn det statiske trykket til gassen. Ellers har vi å gjøre med et annet fenomen – en sjokkbølge. I en lydbølge som tilsvarer vanlig tale er overtrykket bare omtrent en milliondel av atmosfæretrykket.

Det er viktig at stoffet ikke blir ført bort av lydbølgen. En bølge er bare en midlertidig forstyrrelse som går gjennom luften, hvoretter luften går tilbake til en likevektstilstand.
Bølgebevegelse er selvfølgelig ikke unik for lyd: lys og radiosignaler beveger seg i form av bølger, og alle er kjent med bølger på vannoverflaten.

Således er lyd, i vid forstand, elastiske bølger som forplanter seg i ethvert elastisk medium og skaper mekaniske vibrasjoner i det; i snever forstand - den subjektive oppfatningen av disse vibrasjonene av spesielle sanseorganer til dyr eller mennesker.
Som enhver bølge er lyd preget av amplitude og frekvensspektrum. Vanligvis hører en person lyder som overføres gjennom luften i frekvensområdet fra 16-20 Hz til 15-20 kHz. Lyd under menneskelig hørselsområde kalles infralyd; høyere: opptil 1 GHz - ved ultralyd, fra 1 GHz - ved hyperlyd. Blant de hørbare lydene bør man også fremheve fonetiske, tale lyder og fonemer (som tale er laget av) og musikalske lyder (som musikk er laget av).

Det er langsgående og tverrgående lydbølger, avhengig av forholdet mellom forplantningsretningen til bølgen og retningen til mekaniske svingninger av partiklene til forplantningsmediet.
I flytende og gassformige medier, der det ikke er signifikante svingninger i tetthet, er akustiske bølger langsgående i naturen, det vil si at retningen for partikkeloscillasjon sammenfaller med bølgebevegelsesretningen. I faste stoffer oppstår det i tillegg til langsgående deformasjoner også elastiske skjærdeformasjoner, som forårsaker eksitasjon av tverrgående (skjær)bølger; i dette tilfellet oscillerer partiklene vinkelrett på bølgeutbredelsesretningen. Forplantningshastigheten til langsgående bølger er mye større enn forplantningshastigheten til skjærbølger.

Luft er ikke jevn overalt for lyd. Vi vet at luft hele tiden er i bevegelse. Hastigheten på dens bevegelse i forskjellige lag er ikke den samme. I lag nær bakken kommer luften i kontakt med overflaten, bygninger, skoger, og derfor er hastigheten her mindre enn på toppen. På grunn av dette går ikke lydbølgen like raskt i topp og bunn. Hvis bevegelsen av luft, dvs. vinden, er en følgesvenn til lyd, så inn øvre lag luft, vil vinden drive lydbølgen sterkere enn i de lavere. I motvind går lyden langsommere over enn under. Denne forskjellen i hastighet påvirker formen på lydbølgen. Som et resultat av bølgeforvrengning forplanter ikke lyd seg i en rett linje. Med medvind bøyer forplantningslinjen til en lydbølge seg ned, med motvind - opp.

En annen grunn til ujevn forplantning av lyd i luften. Dette er den forskjellige temperaturen på de enkelte lagene.

Ulikt oppvarmede luftlag, som vinden, endrer retningen på lyden. I løpet av dagen bøyer lydbølgen seg oppover, fordi lydhastigheten i de nedre, varmere lagene er større enn i de øvre lagene. Om kvelden, når jorden, og med den de omkringliggende luftlagene, raskt avkjøles, blir de øvre lagene varmere enn de nedre, lydhastigheten i dem er større, og lydbølgenes forplantningslinje bøyer seg nedover . Derfor, om kveldene ut av det blå er det bedre å høre.

Når man observerer skyer, kan man ofte legge merke til hvordan de i forskjellige høyder beveger seg ikke bare i forskjellige hastigheter, men noen ganger i forskjellige retninger. Det betyr at vinden i ulik høyde fra bakken kan ha ulik hastighet og retning. Formen på lydbølgen i slike lag vil også variere fra lag til lag. La for eksempel lyden gå mot vinden. I dette tilfellet bør lydforplantningslinjen bøye seg og gå opp. Men hvis den møter et lag med sakte bevegelig luft på vei, vil den endre retning igjen og kan komme tilbake til bakken igjen. Det var da at i rommet fra stedet der bølgen stiger i høyden til stedet der den vender tilbake til bakken, dukker det opp en "stillhetssone".

Organer for lydoppfatning

Hørsel - evnen til biologiske organismer til å oppfatte lyder med hørselsorganene; en spesiell funksjon til høreapparatet som utløses av lydvibrasjonene i miljøet, som luft eller vann. En av de biologiske fem sansene, også kalt akustisk persepsjon.

Det menneskelige øret oppfatter lydbølger med en lengde på ca. 20 m til 1,6 cm, som tilsvarer 16 - 20 000 Hz (svingninger per sekund) ved overføring av vibrasjoner gjennom luften, og opptil 220 kHz ved overføring av lyd gjennom hodeskallens bein . Disse bølgene er viktige biologisk betydning, for eksempel, tilsvarer lydbølger i området 300-4000 Hz den menneskelige stemmen. Lyder over 20 000 Hz er av liten praktisk verdi, da de raskt bremses; vibrasjoner under 60 Hz oppfattes gjennom vibrasjonssansen. Området med frekvenser som en person er i stand til å høre kalles det auditive eller lydområdet; høyere frekvenser kalles ultralyd og lavere frekvenser kalles infralyd.
Evnen til å skille lydfrekvenser er svært avhengig av individet: hans alder, kjønn, mottakelighet for hørselssykdommer, trening og hørselstretthet. Enkeltpersoner er i stand til å oppfatte lyd opp til 22 kHz, og muligens enda høyere.
En person kan skille flere lyder samtidig på grunn av at det kan være flere stående bølger i sneglehuset samtidig.

Øret er et komplekst vestibulært-hørselsorgan som utfører to funksjoner: det oppfatter lydimpulser og er ansvarlig for kroppens plassering i rommet og evnen til å opprettholde balanse. den paret orgel, som er lokalisert i tinningbeina i skallen, begrenset til utsiden av auriklene.

Hørsels- og balanseorganet er representert av tre seksjoner: det ytre, mellom- og indre øret, som hver utfører sine spesifikke funksjoner.

Det ytre øret består av øregangen og den ytre øregangen. Auricle er en kompleksformet elastisk brusk dekket med hud, sin Nedre del, kalt lappen, er en hudfold, som består av hud og fettvev.
Aurikelen i levende organismer fungerer som en mottaker av lydbølger, som deretter overføres til innsiden av høreapparatet. Verdien av auricle hos mennesker er mye mindre enn hos dyr, så hos mennesker er den praktisk talt ubevegelig. Men mange dyr, som beveger ørene, er i stand til å bestemme plasseringen av lydkilden mye mer nøyaktig enn mennesker.

Foldene til den menneskelige aurikelen bringes inn i den innkommende øre kanal lyd liten frekvensforvrengning, avhengig av den horisontale og vertikale lokaliseringen av lyden. Dermed mottar hjernen tilleggsinformasjon for å avklare plasseringen av lydkilden. Denne effekten brukes noen ganger i akustikk, inkludert for å skape en følelse av surroundlyd når du bruker hodetelefoner eller høreapparater.
Aurikkelens funksjon er å fange opp lyder; dens fortsettelse er brusken i den ytre hørselskanalen, hvis gjennomsnittlige lengde er 25-30 mm. Bruskdelen av hørselskanalen går over i beinet, og hele den ytre hørselskanalen er foret med hud som inneholder talg- og svovelkjertler, som er modifiserte svettekjertler. Denne passasjen ender blindt: den er atskilt fra mellomøret av trommehinnen. Fanget aurikkel lydbølger treffer trommehinnen og få den til å vibrere.

I sin tur overføres vibrasjonene til trommehinnen til mellomøret.

Mellomøre
Hoveddelen av mellomøret er trommehulen - et lite rom med et volum på omtrent 1 cm³, som ligger i tinningbein. Det er tre hørselsbein her: hammeren, ambolten og stigbøylen - de overfører lydvibrasjoner fra det ytre øret til det indre, mens de forsterker dem.

Auditive ossicles - som de minste fragmentene av det menneskelige skjelettet, representerer en kjede som overfører vibrasjoner. Håndtaket på malleus er tett sammensmeltet med trommehinnen, hodet på malleus er koblet til ambolten, og det, med sin lange prosess, til stigbøylen. Bunnen av stigbøylen lukker vinduet i vestibylen, og forbinder dermed med det indre øret.
Mellomørehulen er forbundet med nasopharynx ved hjelp av Eustachian-røret, gjennom hvilken det gjennomsnittlige lufttrykket på innsiden og utsiden av trommehinnen utjevnes. Når det ytre trykket endres, "legger ørene seg inn", noe som vanligvis løses ved at gjesping er refleksivt forårsaket. Erfaring viser at tette ører løses enda mer effektivt ved å svelge bevegelser eller hvis du i dette øyeblikk blåser inn i en nese i klem.

indre øre
Av de tre delene av hørsels- og balanseorganet er den mest komplekse det indre øret, som på grunn av sin intrikate form kalles labyrinten. Den benete labyrinten består av vestibylen, sneglehuset og halvsirkelformede kanalene, men bare sneglehuset, fylt med lymfevæsker, er direkte relatert til hørselen. Inne i sneglehuset er det en membranøs kanal, også fylt med væske, på den nedre veggen som er plassert reseptorapparatet til den auditive analysatoren, dekket med hårceller. Hårcellene fanger opp svingninger i væsken som fyller kanalen. Hver hårcelle er innstilt til en spesifikk lydfrekvens, med celler innstilt på lave frekvenser plassert i den øvre delen av sneglehuset, og høye frekvenser blir fanget opp av celler i den nedre delen av sneglehuset. Når hårceller dør av alder eller av andre grunner, mister en person evnen til å oppfatte lyder av de tilsvarende frekvensene.

Persepsjonsgrenser

Det menneskelige øret hører nominelt lyder i området 16 til 20 000 Hz. Den øvre grensen har en tendens til å synke med alderen. De fleste voksne kan ikke høre lyd over 16 kHz. Øret i seg selv reagerer ikke på frekvenser under 20 Hz, men de kan kjennes gjennom følesansen.

Utvalget av oppfattede lyder er enormt. Men trommehinnen i øret er kun følsom for trykkendringer. Lydtrykknivået måles vanligvis i desibel (dB). Nedre grense for hørbarhet er definert som 0 dB (20 mikropascal), og definisjonen av øvre grense for hørbarhet refererer mer til terskelen for ubehag og deretter til hørselstap, kontusjon osv. Denne grensen avhenger av hvor lenge vi lytter til lyden. Øret tåler kortvarige volumøkninger på opptil 120 dB uten konsekvenser, men langvarig eksponering for lyder over 80 dB kan forårsake hørselstap.

Mer nøye studier av den nedre hørselsgrensen har vist at minimumsterskelen for hvilken lyd forblir hørbar avhenger av frekvensen. Denne grafen kalles den absolutte terskelen for hørsel. I gjennomsnitt har den et område med størst følsomhet i området 1 kHz til 5 kHz, selv om følsomheten avtar med alderen i området over 2 kHz.
Det er også en måte å oppfatte lyd uten deltakelse av trommehinnen - den såkalte mikrobølge-auditive effekten, når modulert stråling i mikrobølgeområdet (fra 1 til 300 GHz) påvirker vevet rundt sneglehuset, noe som får en person til å oppfatte ulike lyder.
Noen ganger kan en person høre lyder i lavfrekvensområdet, selv om det i virkeligheten ikke var noen lyder med en slik frekvens. Dette skyldes det faktum at svingningene til basilarmembranen i øret ikke er lineære og svingninger med en forskjellsfrekvens mellom to høyere frekvenser kan forekomme i den.

Synestesi

Et av de mest uvanlige nevropsykiatriske fenomenene, der typen stimulus og typen sensasjoner som en person opplever ikke stemmer overens. Synestetisk oppfatning kommer til uttrykk i det faktum at i tillegg til de vanlige kvalitetene, kan det oppstå ytterligere, enklere fornemmelser eller vedvarende "elementære" inntrykk - for eksempel farger, lukter, lyder, smaker, kvaliteter til en strukturert overflate, transparens, volum og form , plassering i rommet og andre kvaliteter. , ikke mottatt ved hjelp av sansene, men eksisterer kun i form av reaksjoner. Slike tilleggsegenskaper kan enten oppstå som isolerte sanseinntrykk eller til og med manifestere seg fysisk.

Det er for eksempel auditiv synestesi. Dette er evnen til noen mennesker til å "høre" lyder når de observerer bevegelige objekter eller blink, selv om de ikke er ledsaget av ekte lydfenomener.
Det bør huskes at synestesi snarere er et nevropsykiatrisk trekk ved en person og ikke er en psykisk lidelse. Denne oppfatningen av omverdenen kan føles en vanlig person gjennom bruk av visse medikamenter.

Det er ingen generell teori om synestesi (vitenskapelig bevist, universell idé om det) ennå. For øyeblikket er det mange hypoteser og det forskes mye på dette området. Originale klassifiseringer og sammenligninger har allerede dukket opp, og visse strenge mønstre har dukket opp. For eksempel har vi forskere allerede funnet ut at synesteser har en spesiell karakter av oppmerksomhet - som om de er "forbevisst" - til de fenomenene som forårsaker dem synestesi. Synesteter har en litt annen hjerneanatomi og en radikalt forskjellig aktivering av den til synestetiske "stimuli". Og forskere fra Oxford University (UK) satte opp en serie eksperimenter der de fant ut at hypereksitable nevroner kan være årsaken til synestesi. Det eneste som kan sies med sikkerhet er at slik oppfatning oppnås på hjernenivå, og ikke på nivå med primæroppfatning av informasjon.

Konklusjon

Trykkbølger går gjennom det ytre øret, trommehinnen og ossiklene i mellomøret for å nå det væskefylte indre øre ha form som en snegle. Væsken, oscillerende, treffer en membran dekket med bittesmå hår, flimmerhår. De sinusformede komponentene i en kompleks lyd forårsaker vibrasjoner i ulike deler av membranen. Fimrehårene som vibrerer sammen med membranen begeistrer nervefibrene knyttet til dem; i dem er det serier med pulser der frekvensen og amplituden til hver komponent i en kompleks bølge er "kodet"; disse dataene overføres elektrokjemisk til hjernen.

Fra hele spekteret av lyder, for det første, skilles det hørbare området: fra 20 til 20 000 hertz, infralyd (opptil 20 hertz) og ultralyd - fra 20 000 hertz og over. En person hører ikke infralyd og ultralyd, men dette betyr ikke at de ikke påvirker ham. Det er kjent at infralyder, spesielt under 10 hertz, kan påvirke menneskets psyke, årsak depressive tilstander. Ultralyd kan forårsake asteno-vegetative syndromer, etc.
Den hørbare delen av lydspekteret er delt inn i lavfrekvente lyder - opptil 500 hertz, mellomfrekvenslyder - 500-10000 hertz og høyfrekvente lyder - over 10000 hertz.

Denne inndelingen er veldig viktig, siden det menneskelige øret ikke er like følsomt for forskjellige lyder. Øret er mest følsomt for et relativt smalt område av mellomfrekvenslyder fra 1000 til 5000 hertz. For lavere og høyere frekvens lyder, synker følsomheten kraftig. Dette fører til at en person er i stand til å høre lyder med en energi på ca. 0 desibel i mellomfrekvensområdet og ikke høre lavfrekvente lyder på 20-40-60 desibel. Det vil si at lyder med samme energi i mellomfrekvensområdet kan oppfattes som høye, og i lavfrekvensområdet som stille eller ikke høres i det hele tatt.

Denne egenskapen til lyd er dannet av naturen, ikke ved en tilfeldighet. Lydene som er nødvendige for dens eksistens: tale, naturens lyder, er hovedsakelig i mellomfrekvensområdet.
Oppfatningen av lyder blir betydelig svekket hvis andre lyder høres samtidig, lyder som er like i frekvens eller sammensetning av harmoniske. Dette betyr på den ene siden at det menneskelige øret ikke oppfatter lavfrekvente lyder godt, og på den annen side, hvis det er fremmede lyder i rommet, kan oppfatningen av slike lyder bli enda mer forstyrret og forvrengt. .

Mennesket er virkelig det mest intelligente av dyrene som bor på planeten. Men sinnet vårt frarøver oss ofte overlegenhet i slike evner som oppfatningen av miljøet gjennom lukt, hørsel og andre sansefornemmelser. Dermed er de fleste dyr langt foran oss hvis vi snakker om det auditive området. Det menneskelige hørselsområdet er rekkevidden av frekvenser som kan oppfattes menneskelig øre. La oss prøve å forstå hvordan det menneskelige øret fungerer i forhold til oppfatningen av lyd.

Menneskelig hørselsrekkevidde under normale forhold

Det gjennomsnittlige menneskelige øret kan fange opp og skille lydbølger i området 20 Hz til 20 kHz (20 000 Hz). Men etter hvert som en person blir eldre, synker den auditive rekkevidden til en person, spesielt reduseres dens øvre grense. Hos eldre er det vanligvis mye lavere enn hos yngre, mens spedbarn og barn har de høyeste hørselsevnene. Auditiv oppfatning av høye frekvenser begynner å bli dårligere fra en alder av åtte.

Menneskelig hørsel under ideelle forhold

I laboratoriet bestemmes en persons hørselsrekkevidde ved hjelp av et audiometer som sender ut lydbølger med forskjellige frekvenser og hodetelefoner tilpasset deretter. Under disse ideelle forholdene kan det menneskelige øret gjenkjenne frekvenser i området 12 Hz til 20 kHz.

Hørselsområde for menn og kvinner

Det er en betydelig forskjell mellom hørselen til menn og kvinner. Kvinner ble funnet å være mer følsomme for høye frekvenser enn menn. Oppfatningen av lave frekvenser er mer eller mindre lik hos menn og kvinner.

Ulike skalaer for å indikere hørselsrekkevidde

Selv om frekvensskalaen er den vanligste skalaen for å måle menneskelig hørselsrekkevidde, måles den også ofte i pascal (Pa) og desibel (dB). Måling i pascal anses imidlertid som upraktisk, siden denne enheten innebærer arbeid med svært store tall. En µPa er avstanden tilbakelagt av en lydbølge under vibrasjon, som er lik en tidel av diameteren til et hydrogenatom. Lydbølger i det menneskelige øret beveger seg over en mye større avstand, noe som gjør det vanskelig å gi et utvalg av menneskelig hørsel i pascal.

Den mykeste lyden som kan gjenkjennes av det menneskelige øret er omtrent 20 µPa. Desibelskalaen er enklere å bruke da den er en logaritmisk skala som direkte refererer til Pa-skalaen. Den tar 0 dB (20 µPa) som referansepunkt og fortsetter å komprimere denne trykkskalaen. Dermed tilsvarer 20 millioner µPa bare 120 dB. Så det viser seg at rekkevidden til det menneskelige øret er 0-120 dB.

Hørselomfanget varierer veldig fra person til person. For å oppdage hørselstap er det derfor best å måle rekkevidden av hørbare lyder i forhold til en referanseskala, og ikke i forhold til den vanlige standardiserte skalaen. Tester kan utføres ved hjelp av sofistikerte hørselsdiagnostiske verktøy som nøyaktig kan bestemme omfanget og diagnostisere årsakene til hørselstap.

Psykoakustikk - et vitenskapsfelt som grenser mellom fysikk og psykologi, studerer data om den auditive følelsen til en person når en fysisk stimulans - lyd - virker på øret. En stor mengde data har blitt samlet om menneskelige reaksjoner på auditive stimuli. Uten disse dataene er det vanskelig å få en korrekt forståelse av driften av lydfrekvenssignalsystemer. Vurder det meste viktige funksjoner menneskelig oppfatning av lyd.
En person føler endringer i lydtrykket som skjer ved en frekvens på 20-20 000 Hz. Lyder under 40 Hz er relativt sjeldne i musikk og finnes ikke i talespråk. Ved svært høye frekvenser forsvinner musikalsk oppfatning og en viss ubestemt lydfølelse oppstår, avhengig av lytterens individualitet, hans alder. Med alderen avtar hørselsfølsomheten hos mennesker, spesielt i de øvre frekvensene i lydområdet.
Men det ville være feil å konkludere på dette grunnlaget at overføring av et bredt frekvensbånd med en lydgjengivende installasjon er uviktig for eldre mennesker. Eksperimenter har vist at folk, selv knapt oppfatter signaler over 12 kHz, veldig lett gjenkjenner mangelen på høye frekvenser i en musikalsk overføring.

Frekvenskarakteristikker for auditive sensasjoner

Området med lyder som kan høres av en person i området 20-20000 Hz er begrenset i intensitet av terskler: nedenfra - hørbarhet og ovenfra - smerte.
Terskelen for hørsel er estimert av minimumstrykket, mer presist, ved minimumsøkningen av trykket i forhold til grensen; den er følsom for frekvenser på 1000-5000 Hz - her er hørselsgrensen den laveste (lydtrykket er ca. 2) -10 Pa). Mot lavere og høyere lydfrekvenser hørselsfølsomheten synker kraftig.
Smerteterskel avgjør øvre grense oppfatning av lydenergi og tilsvarer omtrent en lydintensitet på 10 W/m eller 130 dB (for et referansesignal med en frekvens på 1000 Hz).
Med en økning i lydtrykket øker også lydens intensitet, og den auditive følelsen øker i hopp, kaltlen. Antallet av disse hoppene ved middels frekvenser er omtrent 250, ved lave og høye frekvenser avtar det, og i gjennomsnitt over frekvensområdet er det omtrent 150.

Siden intensitetsvariasjonen er 130 dB, er det elementære hoppet av sensasjoner i gjennomsnitt over amplitudeområdet 0,8 dB, som tilsvarer en endring i lydintensiteten med 1,2 ganger. På lave nivåer hørsel, når disse hoppene 2-3 dB, ved høye nivåer reduseres de til 0,5 dB (1,1 ganger). En økning i kraften til forsterkerbanen med mindre enn 1,44 ganger er praktisk talt ikke fikset av det menneskelige øret. Med et lavere lydtrykk utviklet av høyttaleren, vil selv en dobling av effekten til utgangstrinnet kanskje ikke gi et håndgripelig resultat.

Subjektive egenskaper ved lyd

Lydkvaliteten vurderes ut fra auditiv persepsjon. Derfor er det mulig å korrekt bestemme de tekniske kravene til lydoverføringsveien eller dens individuelle koblinger bare ved å studere mønstrene som forbinder den subjektivt oppfattede følelsen av lyd og de objektive egenskapene til lyd er tonehøyde, lydstyrke og klang.
Begrepet tonehøyde innebærer en subjektiv vurdering av oppfatningen av lyd i frekvensområdet. Lyd er vanligvis ikke preget av frekvens, men av tonehøyde.
Tone er et signal med en viss høyde, med et diskret spektrum (musikalske lyder, talevokaler). Et signal som har et bredt kontinuerlig spektrum, hvor alle frekvenskomponenter har samme gjennomsnittlige effekt, kalles hvit støy.

gradvis økning frekvenser av lydvibrasjoner fra 20 til 20 000 Hz oppfattes som en gradvis endring i tonen fra den laveste (bass) til den høyeste.
Graden av nøyaktighet som en person bestemmer tonehøyden med øret avhenger av skarpheten, musikaliteten og treningen til øret. Det skal bemerkes at tonehøyden til en viss grad avhenger av intensiteten til lyden (ved høye nivåer virker lyder med større intensitet lavere enn svakere.
Det menneskelige øret er flinke til å skille to toner som er tett i tonehøyde. For eksempel, i frekvensområdet på omtrent 2000 Hz, kan en person skille mellom to toner som avviker fra hverandre i frekvens med 3-6 Hz.
Den subjektive skalaen for lydoppfatning når det gjelder frekvens er nær den logaritmiske loven. Derfor oppfattes alltid en dobling av oscillasjonsfrekvensen (uavhengig av startfrekvensen) som den samme endringen i tonehøyde. Tonehøydeintervallet som tilsvarer en frekvensendring på 2 ganger kalles en oktav. Frekvensområdet som oppfattes av en person er 20-20 000 Hz, det dekker omtrent ti oktaver.
Octave er nok langt intervall tonehøyde endringer; en person skiller mye mindre intervaller. Så, i ti oktaver oppfattet av øret, kan man skille mer enn tusen graderinger av tonehøyde. Musikk bruker mindre intervaller kalt halvtoner, som tilsvarer en frekvensendring på omtrent 1.054 ganger.
En oktav er delt inn i halve oktaver og en tredjedel av en oktav. For sistnevnte er følgende frekvensområde standardisert: 1; 1,25; 1,6; 2; 2,5; 3; 3,15; fire; 5; 6,3:8; 10, som er grensene for en tredjedels oktaver. Hvis disse frekvensene er plassert i like avstander langs frekvensaksen, vil en logaritmisk skala oppnås. Basert på dette er alle frekvenskarakteristikker til lydoverføringsenheter bygget på en logaritmisk skala.
Overføringslydstyrken avhenger ikke bare av lydens intensitet, men også av den spektrale sammensetningen, forholdene for persepsjon og eksponeringens varighet. Så to klingende toner med middels og lav frekvens, med samme intensitet (eller samme lydtrykk), oppfattes ikke av en person som like høye. Derfor ble konseptet med lydstyrkenivå i bakgrunner introdusert for å betegne lyder med samme lydstyrke. Nivået av lydtrykk i desibel med samme volum av en ren tone med en frekvens på 1000 Hz tas som lydvolumnivået i phos, dvs. for en frekvens på 1000 Hz, er volumnivåene i phons og desibel de samme. Ved andre frekvenser, for samme lydtrykk, kan lydene virke høyere eller roligere.
Erfaringen til lydteknikere med innspilling og redigering av musikkverk viser at for bedre å kunne oppdage lydfeil som kan oppstå under arbeid, bør volumnivået under kontrolllytting holdes høyt, omtrent tilsvarende volumnivået i salen.
Ved langvarig eksponering for intens lyd avtar hørselsfølsomheten gradvis, og jo mer, jo høyere er lydvolumet. Den påvisbare reduksjonen i følsomhet er relatert til hørselsresponsen på overbelastning, dvs. med sin naturlige tilpasning, etter en pause i lyttingen, er hørselsfølsomheten gjenopprettet. Til dette skal det legges til at høreapparatet, når det oppfatter høynivåsignaler, introduserer sine egne, såkalte subjektive, forvrengninger (som indikerer hørselens ikke-linearitet). Således, ved et signalnivå på 100 dB, når den første og andre subjektive harmoniske nivåer på 85 og 70 dB.
Et betydelig volumnivå og varigheten av eksponeringen forårsaker irreversible effekter i hørselsorgan. Det bemerkes at de siste årene har hørselsgrensene økt kraftig blant unge. Grunnen til dette var lidenskapen for popmusikk, preget av høyt lydnivå.
Volumnivået måles ved hjelp av en elektroakustisk enhet - en lydnivåmåler. Den målte lyden konverteres først av mikrofonen til elektriske vibrasjoner. Etter forsterkning med en spesiell spenningsforsterker, måles disse svingningene med en pekerinnretning justert i desibel. For å sikre at avlesningene til enheten samsvarer så nært som mulig med den subjektive oppfatningen av lydstyrke, er enheten utstyrt med spesielle filtre som endrer følsomheten til oppfatningen av lyd av forskjellige frekvenser i samsvar med egenskapen til hørselsfølsomhet.
En viktig egenskap ved lyd er klang. Hørsels evne til å skille den lar deg oppfatte signaler med et bredt utvalg av nyanser. Lyden til hvert av instrumentene og stemmene, på grunn av deres karakteristiske nyanser, blir flerfarget og godt gjenkjennelig.
Timbre, som er en subjektiv refleksjon av kompleksiteten til den oppfattede lyden, har ikke en kvantitativ vurdering og er preget av termer av en kvalitativ orden (vakker, myk, saftig, etc.). Når et signal sendes gjennom en elektroakustisk bane, påvirker de resulterende forvrengningene først og fremst klangen til den reproduserte lyden. Betingelsen for riktig overføring av klangen til musikalske lyder er uforvrengt overføring av signalspekteret. Signalspekteret er et sett med sinusformede komponenter i en kompleks lyd.
Den såkalte rene tonen har det enkleste spekteret, den inneholder kun én frekvens. Lyden til et musikkinstrument viser seg å være mer interessant: dets spektrum består av grunnfrekvensen og flere "urenhets"-frekvenser, kalt overtoner (høyere toner).Overtoner er multipler av grunnfrekvensen og er vanligvis mindre i amplitude.
Klangen til lyden avhenger av fordelingen av intensitet over overtonene. Lydene til forskjellige musikkinstrumenter er forskjellige i klang.
Mer komplekst er spekteret av kombinasjon av musikalske lyder, kalt en akkord. I et slikt spektrum er det flere grunnleggende frekvenser sammen med de tilsvarende overtonene.
Forskjeller i klangfarge deles hovedsakelig av lav-midtfrekvenskomponentene til signalet, derfor er et stort utvalg av klangfarger assosiert med signaler som ligger i den nedre delen av frekvensområdet. Signalene knyttet til dens øvre del, når de øker, mister sin klangfarge mer og mer, noe som skyldes den gradvise avgangen til deres harmoniske komponenter utover grensene for hørbare frekvenser. Dette kan forklares med det faktum at opptil 20 eller flere harmoniske er aktivt involvert i dannelsen av klangen til lave lyder, medium 8 - 10, høy 2 - 3, siden resten enten er svake eller faller ut av regionen til hørbare frekvenser. Derfor er høye lyder som regel dårligere i klang.
Nesten alle naturlige lydkilder, inkludert kilder til musikalske lyder, har en spesifikk avhengighet av klangen på volumnivået. Hørselen er også tilpasset denne avhengigheten – det er naturlig for den å bestemme intensiteten til kilden etter fargen på lyden. Høye lyder er vanligvis mer tøffe.

Musikalske lydkilder

En rekke faktorer som karakteriserer de primære lydkildene har stor innflytelse på lydkvaliteten til elektroakustiske systemer.
De akustiske parametrene til musikalske kilder avhenger av sammensetningen av utøverne (orkester, ensemble, gruppe, solist og type musikk: symfonisk, folkemusikk, pop, etc.).

Opprinnelsen og dannelsen av lyd på hvert musikkinstrument har sine egne spesifikasjoner knyttet til de akustiske egenskapene til lyddannelse i et bestemt musikkinstrument.
Et viktig element i musikalsk lyd er angrep. Dette er en spesifikk forbigående prosess der stabile lydkarakteristikker etableres: lydstyrke, klang, tonehøyde. Enhver musikalsk lyd går gjennom tre stadier – begynnelse, midt og slutt, og både de innledende og siste stadiene har en viss varighet. det første stadiet kalt et angrep. Det varer annerledes: for plukket, perkusjon og noen blåseinstrumenter 0-20 ms, for fagott 20-60 ms. Et angrep er ikke bare en økning i lydvolumet fra null til en eller annen stabil verdi, det kan ledsages av den samme endringen i tonehøyde og klang. Dessuten er egenskapene til angrepet til instrumentet ikke de samme i forskjellige deler av dets rekkevidde med forskjellige spillestiler: fiolinen er det mest perfekte instrumentet når det gjelder rikdommen av mulige uttrykksfulle angrepsmetoder.
En av kjennetegnene til ethvert musikkinstrument er lydens frekvensområde. I tillegg til de grunnleggende frekvensene, er hvert instrument preget av ekstra høykvalitetskomponenter - overtoner (eller, som vanlig i elektroakustikk, høyere harmoniske), som bestemmer dens spesifikke klang.
Det er kjent at lydenergi er ujevnt fordelt over hele spekteret av lydfrekvenser som sendes ut av kilden.
De fleste instrumenter er preget av forsterkning av grunnfrekvensene, samt individuelle overtoner i visse (ett eller flere) relativt smale frekvensbånd (formanter), som er forskjellige for hvert instrument. Resonansfrekvensene (i hertz) for formantområdet er: for trompet 100-200, horn 200-400, trombone 300-900, trompet 800-1750, saksofon 350-900, obo 800-1500, fagott 3 250-600.
En annen karakteristisk egenskap ved musikkinstrumenter er styrken til lyden deres, som bestemmes av en større eller mindre amplitude (spenn) til deres klingende kropp eller luftsøyle (en større amplitude tilsvarer en sterkere lyd og omvendt). Verdien av maksimale akustiske styrker (i watt) er: for stort orkester 70, basstromme 25, pauker 20, skarptromme 12, trombone 6, piano 0,4, trompet og saksofon 0,3, trompet 0,2, kontrabass 0,( 6, piccolo 0,08, klarinett, horn og trekant 0,05.
Forholdet mellom lydkraften som trekkes ut fra instrumentet når du utfører "fortissimo" og lydkraften når du utfører "pianissimo" kalles vanligvis det dynamiske området til lyden til musikkinstrumenter.
Det dynamiske området til en musikalsk lydkilde avhenger av typen utøvende gruppe og arten av fremføringen.
Vurder det dynamiske området til individuelle lydkilder. Under det dynamiske spekteret av individuelle musikkinstrumenter og ensembler (orkestre og kor med forskjellig komposisjon), så vel som stemmer, forstår vi forholdet mellom det maksimale lydtrykket skapt av en gitt kilde og minimum, uttrykt i desibel.
I praksis, når man skal bestemme det dynamiske området til en lydkilde, opererer man vanligvis bare med lydtrykknivåer, beregner eller måler deres tilsvarende forskjell. For eksempel, hvis det maksimale lydnivået til et orkester er 90 og minimum er 50 dB, så sies det dynamiske området å være 90 - 50 = = 40 dB. I dette tilfellet er 90 og 50 dB lydtrykknivåene i forhold til det akustiske nullnivået.
Det dynamiske området for en gitt lydkilde er ikke konstant. Det avhenger av arten av det utførte arbeidet og av de akustiske forholdene i rommet der forestillingen foregår. Reverb utvider det dynamiske området, som vanligvis når sin maksimale verdi i rom med stort volum og minimal lydabsorpsjon. Nesten alle instrumenter og menneskestemmer har et dynamisk område som er ujevnt på tvers av lydregistrene. For eksempel er volumnivået til den laveste lyden på "forten" til vokalisten lik nivået til den høyeste lyden på "pianoet".

Det dynamiske området til et musikalsk program uttrykkes på samme måte som for individuelle lydkilder, men det maksimale lydtrykket noteres med en dynamisk ff (fortissimo) nyanse, og minimum med pp (pianissimo).

Det høyeste volumet, angitt i noter fff (forte, fortissimo), tilsvarer et akustisk lydtrykknivå på ca. 110 dB, og det laveste volumet, angitt i noter prr (piano-pianissimo), ca. 40 dB.
Det skal bemerkes at de dynamiske nyansene av fremføring i musikk er relative og deres sammenheng med de tilsvarende lydtrykknivåene er til en viss grad betinget. Det dynamiske området til et bestemt musikalsk program avhenger av komposisjonens natur. Dermed overstiger det dynamiske spekteret av klassiske verk av Haydn, Mozart, Vivaldi sjelden 30-35 dB. Det dynamiske spekteret av variasjonsmusikk overstiger vanligvis ikke 40 dB, mens dans og jazz - bare rundt 20 dB. De fleste verk for russisk folkeinstrumentorkester har også et lite dynamisk område (25-30 dB). Dette gjelder også for brassbandet. Imidlertid kan det maksimale lydnivået til et brassband i et rom nå et ganske høyt nivå (opptil 110 dB).

maskeringseffekt

Den subjektive vurderingen av lydstyrke avhenger av forholdene der lyden oppfattes av lytteren. Under reelle forhold eksisterer ikke det akustiske signalet i absolutt stillhet. Samtidig påvirker fremmed støy hørselen, noe som gjør det vanskelig å oppfatte lyd, og maskerer hovedsignalet til en viss grad. Effekten av å maskere en ren sinusformet tone av fremmed støy estimeres ved en verdi som indikerer. med hvor mange desibel terskelen for hørbarhet for det maskerte signalet stiger over terskelen for dets oppfatning i stillhet.
Eksperimenter for å bestemme graden av maskering av ett lydsignal av et annet viser at tonen til enhver frekvens maskeres av lavere toner mye mer effektivt enn av høyere. For eksempel, hvis to stemmegafler (1200 og 440 Hz) sender ut lyder med samme intensitet, slutter vi å høre den første tonen, den blir maskert av den andre (etter å ha slukket vibrasjonen til den andre stemmegaffelen, vil vi høre første igjen).
Hvis det er to komplekse lydsignaler samtidig, bestående av visse spektre av lydfrekvenser, oppstår effekten av gjensidig maskering. Dessuten, hvis hovedenergien til begge signalene ligger i samme område av lydfrekvensområdet, vil maskeringseffekten være den sterkeste. Ved overføring av et orkesterverk, på grunn av maskering av akkompagnementet, kan solistens del bli dårlig. leselig, utydelig.
Å oppnå klarhet eller, som de sier, "transparens" av lyd i lydoverføringen til orkestre eller popensembler blir svært vanskelig hvis instrumentet eller individuelle grupper av instrumenter i orkesteret spiller i samme eller nære registre samtidig.
Ved innspilling av et orkester må regissøren ta hensyn til særegenhetene ved forkledning. Ved øvelser, ved hjelp av en dirigent, setter han en balanse mellom lydkraften til instrumentene til én gruppe, samt mellom gruppene i hele orkesteret. Klarheten til de viktigste melodilinjene og individuelle musikalske deler oppnås i disse tilfellene ved at mikrofonene er nært plassert for utøverne, det bevisste valg av lydteknikeren av de viktigste instrumentene på et gitt sted, og andre spesielle lydtekniske teknikker. .
Fenomenet maskering motvirkes av hørselsorganenes psykofysiologiske evne til å skille ut en eller flere lyder fra den generelle massen som bærer mest viktig informasjon. For eksempel, når orkesteret spiller, merker dirigenten de minste unøyaktigheter i fremføringen av partiet på ethvert instrument.
Maskering kan påvirke kvaliteten på signaloverføringen betydelig. En klar oppfatning av den mottatte lyden er mulig hvis intensiteten betydelig overstiger nivået av interferenskomponenter som er i samme bånd som den mottatte lyden. Ved jevn interferens bør signaloverskuddet være 10-15 dB. Denne funksjonen ved auditiv persepsjon er praktisk bruk, for eksempel ved evaluering av de elektroakustiske egenskapene til bærere. Så hvis signal-til-støy-forholdet til en analog plate er 60 dB, kan det dynamiske området til det innspilte programmet ikke være mer enn 45-48 dB.

Temporale kjennetegn ved auditiv persepsjon

Høreapparat, som alle andre oscillerende system, er treghet. Når lyden forsvinner auditiv følelse forsvinner ikke umiddelbart, men gradvis, avtagende til null. Tiden hvor følelsen når det gjelder lydstyrke avtar med 8-10 phon kalles hørselstidskonstanten. Denne konstanten avhenger av en rekke omstendigheter, så vel som av parametrene til den oppfattede lyden. Hvis to korte lydpulser kommer til lytteren med samme frekvenssammensetning og nivå, men en av dem er forsinket, vil de bli oppfattet sammen med en forsinkelse som ikke overstiger 50 ms. For store forsinkelsesintervaller oppfattes begge pulsene separat, et ekko oppstår.
Denne funksjonen ved hørsel tas i betraktning når du designer noen signalbehandlingsenheter, for eksempel elektroniske forsinkelseslinjer, etterklang, etc.
Det skal bemerkes at på grunn av den spesielle egenskapen til hørsel, avhenger oppfatningen av volumet til en kortvarig lydimpuls ikke bare av nivået, men også av varigheten av impulsens innvirkning på øret. Så en kortvarig lyd, som varer bare 10-12 ms, oppfattes av øret roligere enn en lyd på samme nivå, men påvirker øret i for eksempel 150-400 ms. Derfor, når du lytter til en overføring, er lydstyrken et resultat av et gjennomsnitt av energien til lydbølgen over et visst intervall. I tillegg har menneskelig hørsel treghet, spesielt når han oppfatter ikke-lineære forvrengninger, føler han seg ikke slik hvis varigheten av lydpulsen er mindre enn 10-20 ms. Det er grunnen til at i nivåindikatorene for lydopptak av radio-elektronisk husholdningsutstyr blir øyeblikkelige signalverdier gjennomsnittlig over en periode valgt i samsvar med de tidsmessige egenskapene til høreorganene.

Romlig representasjon av lyd

En av de viktige menneskelige evnene er evnen til å bestemme retningen til lydkilden. Denne evnen kalles den binaurale effekten og forklares av det faktum at en person har to ører. Eksperimentelle data viser hvor lyden kommer fra: en for høyfrekvente toner, den andre for lavfrekvente.

Lyden går en kortere vei til øret som vender mot kilden enn til det andre øret. Som et resultat avviker trykket av lydbølger i øregangene i fase og amplitude. Amplitudeforskjeller er signifikante bare ved høye frekvenser, når lydbølgelengden blir sammenlignbar med størrelsen på hodet. Når amplitudeforskjellen overstiger terskelen på 1 dB, ser lydkilden ut til å være på den siden der amplituden er større. Avviksvinkelen til lydkilden fra senterlinjen (symmetrilinjen) er omtrent proporsjonal med logaritmen til amplitudeforholdet.
For å bestemme retningen til lydkilden med frekvenser under 1500-2000 Hz, er faseforskjeller betydelige. Det virker for en person som om lyden kommer fra siden hvorfra bølgen, som er foran i fase, når øret. Vinkelen på lydens avvik fra midtlinjen er proporsjonal med forskjellen i ankomsttidspunktet for lydbølger til begge ørene. En trent person kan merke en faseforskjell med en tidsforskjell på 100 ms.
Evnen til å bestemme lydretningen i vertikalplanet er mye mindre utviklet (omtrent 10 ganger). Denne funksjonen ved fysiologi er assosiert med orienteringen av hørselsorganene i horisontalplanet.
Et spesifikt trekk ved en persons romlige oppfatning av lyd manifesteres i det faktum at hørselsorganene er i stand til å fornemme den totale, integrerte lokaliseringen skapt ved hjelp av kunstige påvirkningsmidler. For eksempel er to høyttalere installert i et rom langs fronten i en avstand på 2-3 m fra hverandre. I samme avstand fra aksen til tilkoblingssystemet er lytteren plassert strengt i sentrum. I rommet sendes to lyder av samme fase, frekvens og intensitet ut gjennom høyttalerne. Som et resultat av identiteten til lydene som går inn i hørselsorganet, kan en person ikke skille dem, følelsene hans gir en ide om en enkelt, tilsynelatende (virtuell) lydkilde, som ligger strengt i midten på aksen av symmetri.
Hvis vi nå reduserer volumet til én høyttaler, vil den tilsynelatende kilden bevege seg mot den høyere høyttaleren. Illusjonen av lydkildebevegelse kan oppnås ikke bare ved å endre signalnivået, men også ved å kunstig forsinke en lyd i forhold til en annen; i dette tilfellet vil den tilsynelatende kilden skifte mot høyttaleren, som sender ut et signal på forhånd.
La oss gi et eksempel for å illustrere integral lokalisering. Avstanden mellom høyttalerne er 2m, avstanden fra frontlinjen til lytteren er 2m; for at kilden skal skifte som om med 40 cm til venstre eller høyre, er det nødvendig å bruke to signaler med en forskjell i intensitetsnivå på 5 dB eller med en tidsforsinkelse på 0,3 ms. Med en nivåforskjell på 10 dB eller en tidsforsinkelse på 0,6 ms vil kilden "bevege seg" 70 cm fra sentrum.
Dermed, hvis du endrer lydtrykket som genereres av høyttalerne, oppstår illusjonen av å flytte lydkilden. Dette fenomenet kalles total lokalisering. For å skape en total lokalisering brukes et to-kanals stereofonisk lydoverføringssystem.
To mikrofoner er installert i primærrommet, som hver fungerer på hver sin kanal. I den sekundære - to høyttalere. Mikrofoner er plassert i en viss avstand fra hverandre langs en linje parallelt med plasseringen av lydgiveren. Når lydgiveren flyttes, vil forskjellig lydtrykk virke på mikrofonen og ankomsttiden til lydbølgen vil være forskjellig på grunn av ulik avstand mellom lydgiveren og mikrofonene. Denne forskjellen skaper effekten av total lokalisering i sekundærrommet, som et resultat av at den tilsynelatende kilden er lokalisert på et bestemt punkt i rommet mellom de to høyttalerne.
Det skal sies om det binourale lydoverføringssystemet. Med dette systemet, kalt "kunstig hode"-systemet, plasseres to separate mikrofoner i primærrommet, plassert i en avstand fra hverandre lik avstanden mellom ørene til en person. Hver av mikrofonene har en uavhengig lydoverføringskanal, ved utgangen av hvilken telefoner for venstre og høyre øre er slått på i sekundærrommet. Med identiske lydoverføringskanaler gjengir et slikt system nøyaktig den binaurale effekten som skapes nær ørene til det "kunstige hodet" i primærrommet. Tilstedeværelsen av hodetelefoner og behovet for å bruke dem i lang tid er en ulempe.
Hørselsorganet bestemmer avstanden til lydkilden ved en rekke indirekte tegn og med noen feil. Avhengig av om avstanden til signalkilden er liten eller stor, endres dens subjektive vurdering under påvirkning av ulike faktorer. Det ble funnet at hvis de bestemte avstandene er små (opptil 3 m), er deres subjektive vurdering nesten lineært relatert til endringen i volumet til lydkilden som beveger seg langs dybden. En tilleggsfaktor for et komplekst signal er klangfargen, som blir mer og mer "tung" når kilden nærmer seg lytteren. Dette skyldes den økende økningen i overtonene til det lave registeret sammenlignet med overtonene til det høye registeret, forårsaket av den resulterende økningen i volumnivået.
For gjennomsnittlige avstander på 3-10 m vil fjerningen av kilden fra lytteren være ledsaget av en proporsjonal reduksjon i volum, og denne endringen vil gjelde like mye for grunnfrekvensen og de harmoniske komponentene. Som et resultat er det en relativ forsterkning av den høyfrekvente delen av spekteret og klangen blir lysere.
Når avstanden øker, vil energitapet i luften øke proporsjonalt med kvadratet på frekvensen. Økt tap av høye registerovertoner vil resultere i en reduksjon i klangfarget lysstyrke. Dermed er den subjektive vurderingen av avstander forbundet med en endring i volum og klangfarge.
Under forhold i et lukket rom, oppfattes signalene fra de første refleksjonene, som er forsinket med 20–40 ms i forhold til den direkte, av øret som å komme fra forskjellige retninger. Samtidig skaper deres økende forsinkelse inntrykk av en betydelig avstand fra punktene disse refleksjonene stammer fra. Således, i henhold til forsinkelsestiden, kan man bedømme den relative avstanden til sekundære kilder eller, som er den samme, størrelsen på rommet.

Noen trekk ved den subjektive oppfatningen av stereosendinger.

Et stereofonisk lydoverføringssystem har en rekke betydelige funksjoner sammenlignet med et konvensjonelt monofonisk.
Kvaliteten som skiller stereofonisk lyd, surround, dvs. naturlig akustisk perspektiv kan vurderes ved å bruke noen ekstra indikatorer som ikke gir mening med en monofonisk lydoverføringsteknikk. Disse tilleggsindikatorene inkluderer: hørselsvinkelen, dvs. vinkelen der lytteren oppfatter lydstereobildet; stereooppløsning, dvs. subjektivt bestemt lokalisering av individuelle elementer i lydbildet på visse punkter i rommet innenfor hørbarhetsvinkelen; akustisk atmosfære, dvs. effekten av å få lytteren til å føle seg tilstede i primærrommet der den overførte lydhendelsen oppstår.

Om romakustikkens rolle

Lydens glans oppnås ikke bare ved hjelp av lydgjengivelsesutstyr. Selv med godt nok utstyr kan lydkvaliteten bli dårlig dersom lytterommet ikke har visse egenskaper. Det er kjent at i et lukket rom er det et fenomen med overlyd, kalt etterklang. Ved å påvirke hørselsorganene kan etterklang (avhengig av varigheten) forbedre eller forringe lydkvaliteten.

En person i et rom oppfatter ikke bare direkte lydbølger skapt direkte av lydkilden, men også bølger som reflekteres av taket og veggene i rommet. Reflekterte bølger er fortsatt hørbare en stund etter at lydkilden er avsluttet.
Noen ganger antas det at reflekterte signaler bare spiller en negativ rolle, og forstyrrer oppfatningen av hovedsignalet. Dette synet er imidlertid feil. En viss del av energien til de innledende reflekterte ekkosignalene, når ørene til en person med korte forsinkelser, forsterker hovedsignalet og beriker lyden. Tvert imot, senere reflekterte ekkoer. hvis forsinkelsestid overstiger en viss kritisk verdi, danner en lydbakgrunn som gjør det vanskelig å oppfatte hovedsignalet.
Lytterommet skal ikke ha stor tid reverb. Stuer har en tendens til å ha lav etterklang på grunn av deres begrensede størrelse og tilstedeværelsen av lydabsorberende overflater, polstrede møbler, tepper, gardiner, etc.
Barrierer av forskjellig art og egenskaper er preget av lydabsorpsjonskoeffisienten, som er forholdet mellom den absorberte energien og full energi innfallende lydbølge.

For å øke teppets lydabsorberende egenskaper (og redusere støy i stuen), er det lurt å henge teppet ikke tett inntil veggen, men med et gap på 30-50 mm.