Структурата на органите на слуха. Външно, средно и вътрешно ухо, вестибуларен апарат. Абнормен слух и животински слух

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	Тътене 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?

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. Отговаря за възприемането на звуковите вълни в човешкото тяло чифтен орган- ухо. 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 дава жизненоважни важна способностподдържа 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. Специална формаСтруктурата на ушната мида ви позволява по-добре да улавяте звуци, особено 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. Това се дължи на това уникална функциячовек 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. При него хрущялната част на външната 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“. По пътя към района вътрешно ухоима прозорец на вестибюла, който е преграден от основата на стълбите. За изравняване на налягането от двете страни на тъпанчето (напр. при промени външен натиск), областта на средното ухо се свързва 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

Повечето сложна формапредставлява вътрешното ухо, наречено поради тази причина лабиринт. Костният лабиринт включва: преддверие, кохлея и полукръгли канали, както и вестибуларния 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; движение гласни 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 (гръдният кош се връща в първоначалното си състояние поради собствената си гравитация, диафрагмата се повдига, обемът на предишните разширени бели дробове намалява, вътребелодробното налягане се увеличава). 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 формиране на реч и глас, зависи от обема на съхранявания въздух и от величината допълнителен натискв 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. Вентилът изпълнява двойна функция: предпазва белите дробове от чужди тела и поддържа високо 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. Образуването на звуци на речта се определя от вибрациите на връзките, което води до образуването на поток от въздух, издишан 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 адаптирана 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 такива вредни ефекти може 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.

Когато разглеждаме проблема с правилното ниво на интензитета на звука, най-лошото нещо, което трябва да осъзнаем, е фактът, че проблемите (придобити или вродени), свързани със слуха, са практически нелечими в нашата епоха на доста напреднала 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 открития, става ясно защо слушането на музика с ниска сила на звука, макар и най-безопасно от гледна точка на здравето, е изключително негативно за ухото поради създаването на явно неправдоподобни образи музикални инструментии гласове, липса 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 ниската сила на звука въвежда определени ограничения върху възприемането на крайния звук; ситуацията е много по-лоша с повишена сила на звука. 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, заключаващи, че звук над 90 dB причинява реална и почти непоправима вреда на здравето. Механизмът на това явление се крие в слуховото възприятие и структурните особености на ухото. При навлизане на звукова вълна с интензитет по-висок от 90 dB слухов 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 е по-подсказваща негативни мислии 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 слухово възприятиене се изчерпва 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). Различните честоти на мозъчните вълни отговарят 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).Отговаря на състоянието дълбок сънбез 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. Психоакустикът изучава почти цялото разнообразие от 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 вокално изпълнение) и механизма за преобразуване на звука в електрически 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 две различни тоновезвук в унисон или честотната разлика е нула, тогава това е перфектен консонанс. 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-висока степендисонансът 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 звуково 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 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. Локализацията на източник на звук обикновено 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 възприет ефект на локализация човешки органислухът се намира 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 се отслабват звуковите вълни в свободното пространство (в стаята 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 възможно създаването на такива интересни ефекти като разширяване на звуковата сцена, обгръщане и т.н. 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 отляво 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. Съществуват и редица трудности, 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 всеки модерна системасъраунд звук и дори в обикновена стерео система. Когато човек слуша голям бройзвуци, излъчвани от различни източници, първо се определя, че 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 при внезапна промяна в местоположението на изпълнителя на сцената формираният звуков образ ще бъде разделен. 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 биологични особеностиустройства 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 многоканалните 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 стерео система с 2 източника), появата на ефект на „гребеново филтриране“, причинен от по различно времепристигане на звукови вълни във всеки слухов канал. Особена неравномерност се наблюдава в горната средна честота от 1-4 kHz.

Човек възприема звука през ухото (фиг.).

Има мивка, разположена отвън външно ухо , преминаваща в слуховия канал с диам д 1 = 5 мми дължина 3 см.

Следва тъпанчето, което вибрира под въздействието на звукова вълна (резонира). Мембраната е прикрепена към костите средно ухо , предавайки вибрации към друга мембрана и по-нататък към вътрешното ухо.

Вътрешно ухо изглежда като усукана тръба ("охлюв") с течност. Диаметърът на тази тръба д 2 = 0,2 ммдължина 3 – 4 смдълго.

Тъй като въздушните вибрации в звукова вълна са слаби, за да възбудят директно течността в кохлеята, системата на средното и вътрешното ухо, заедно с техните мембрани, играят ролята на хидравличен усилвател. Площта на тъпанчето на вътрешното ухо е по-малка от площта на мембраната на средното ухо. Натискът, упражняван от звука върху тъпанчетата, е обратно пропорционален на площта:

.

Поради това натискът върху вътрешното ухо се увеличава значително:

.

Във вътрешното ухо по цялата му дължина е опъната друга мембрана (надлъжна), твърда в началото на ухото и мека в края. Всеки участък от тази надлъжна мембрана може да вибрира със собствена честота. В твърдия участък се възбуждат високочестотни трептения, а в мекия участък се възбуждат нискочестотни трептения. По дължината на тази мембрана е вестибулокохлеарният нерв, който усеща вибрациите и ги предава на мозъка.

Най-ниска честота на вибрация на източник на звук 16-20 Hzсе възприема от ухото като нисък басов звук. Регион най-висока чувствителност на слуха улавя част от средночестотните и част от високочестотните поддиапазони и съответства на честотния диапазон от 500 Hz преди 4-5 kHz . Човешкият глас и звуците, произвеждани от повечето важни за нас процеси в природата, имат честота в един и същ интервал. В този случай звуци с честоти, вариращи от 2 kHzпреди 5 kHzчува се от ухото като звънене или свистене. С други думи, най-важната информация се предава на звукови честоти до приблизително 4-5 kHz.

Подсъзнателно човек разделя звуците на „положителни“, „отрицателни“ и „неутрални“.

Отрицателните звуци включват звуци, които преди са били непознати, странни и необясними. Те предизвикват страх и безпокойство. Те включват и нискочестотни звуци, например тих барабан или вой на вълк, тъй като те предизвикват страх. Освен това страх и ужас се събуждат от недоловими нискочестотни звуци (инфразвук). Примери:

През 30-те години на 20 век огромна органна тръба е използвана като сценичен ефект в един от лондонските театри. Инфразвукът на тази тръба накара цялата сграда да трепери и ужасът се настани в хората.

Служители на Националната лаборатория по физика в Англия проведоха експеримент, като добавиха ултраниски (инфразвук) честоти към звука на конвенционалните акустични инструменти за класическа музика. Слушателите усетиха спад в настроението и изпитаха чувство на страх.

В катедрата по акустика на Московския държавен университет бяха проведени изследвания върху влиянието на рок и поп музиката човешкото тяло. Оказа се, че честотата на основния ритъм на композицията „Deep People” предизвиква неконтролируема възбуда, загуба на контрол над себе си, агресивност към другите или негативни емоции към себе си. Песента "Бийтълс", на пръв поглед благозвучна, се оказа вредна и дори опасна, защото има основен ритъм от около 6,4 Hz. Тази честота резонира с честотите на гръдния кош, коремната кухина и е близка до естествената честота на мозъка (7 Hz.). Следователно, когато слушате тази композиция, тъканите на корема и гърдите започват да болят и постепенно се срутват.

Инфразвукът предизвиква вибрации в различни системи в човешкото тяло, по-специално в сърдечно-съдовата система. Това има неблагоприятни ефекти и може да доведе например до хипертония. Трептенията с честота 12 Hz могат, ако интензитетът им надвиши критичния праг, да причинят смърт висши организми, включително хора. Тази и други инфразвукови честоти присъстват в индустриален шум, шум от магистрали и други източници.

Коментирайте: При животните резонансът на музикалните честоти и естествените честоти може да доведе до нарушаване на мозъчната функция. Когато звучи "метъл рок", кравите спират да дават мляко, но прасетата, напротив, обожават металния рок.

Звуците на поток, приливът на морето или песента на птиците са положителни; предизвикват спокойствие.

Освен това рокът не винаги е лош. Например кънтри музиката, изсвирена на банджо, помага за възстановяване, въпреки че има лош ефект върху здравето в самото начало на заболяването.

Позитивните звуци включват класически мелодии. Например американски учени поставили недоносени бебета в кутии, за да слушат музиката на Бах и Моцарт, и децата бързо се възстановили и наддали.

Камбанният звън има благотворен ефект върху човешкото здраве.

Всеки звуков ефект се засилва в здрач и тъмнина, тъй като делът на информацията, получена чрез зрението, намалява

Звукопоглъщане във въздуха и ограждащите повърхности

Поглъщане на звук във въздуха

Във всеки момент във всяка точка на помещението интензитетът на звука е равен на сумата от интензитета на директния звук, излъчван директно от източника, и интензитета на звука, отразен от ограждащите повърхности на помещението:

Когато звукът се разпространява в атмосферния въздух и във всяка друга среда, възникват загуби на интензитет. Тези загуби се дължат на поглъщането на звукова енергия във въздуха и ограждащите повърхности. Нека разгледаме използването на звукопоглъщане вълнова теория .

Абсорбция звукът е феноменът на необратимо преобразуване на енергията на звукова вълна в друг вид енергия, главно в енергията на топлинното движение на частиците на средата. Звукопоглъщането става както във въздуха, така и когато звукът се отразява от ограждащите повърхности.

Поглъщане на звук във въздухапридружено от намаляване на звуковото налягане. Оставете звука да пътува по посоката rот източника. Тогава в зависимост от разстоянието rспрямо източника на звук, амплитудата на звуковото налягане намалява според експоненциален закон :

, (63)

Където стр 0 – начално звуково налягане при r = 0

,

 – коефициент на поглъщане звук. Формула (63) изразява закон за поглъщане на звука .

Физически смисълкоефициент  е, че коефициентът на поглъщане е числено равен на реципрочната стойност на разстоянието, на което звуковото налягане намалява в д = 2,71 веднъж:

SI единица:

.

Тъй като силата на звука (интензитета) е пропорционална на квадрата на звуковото налягане, тогава същото закон за поглъщане на звука може да се запише като:

, (63*)

Където аз 0 – сила на звука (интензитет) в близост до източника на звук, т.е r = 0 :

.

Графики на зависимости стр звук (r) И аз(r) са представени на фиг. 16.

От формула (63*) следва, че за нивото на звуковия интензитет е валидно уравнението:

.

. (64)

Следователно единицата SI за коефициент на поглъщане е: непер на метър

,

Освен това може да се изчисли в бел на метър (б/м) или децибели на метър (dB/m).

Коментирайте: Звукопоглъщането може да се характеризира фактор на загуба , което е равно

, (65)

Където  – дължина на звуковата вълна, продукт  – л огаритмичен коефициент на затихване звук. Стойност, равна на реципрочната стойност на коефициента на загуба

,

Наречен качествен фактор .

Все още няма пълна теория за поглъщането на звука във въздуха (атмосферата). Многобройни емпирични оценки дават различни стойности на коефициента на поглъщане.

Първата (класическа) теория за звукопоглъщането е създадена от Стокс и се основава на отчитане на влиянието на вискозитета (вътрешно триене между слоевете на средата) и топлопроводимостта (изравняване на температурата между слоевете на средата). Опростено Формула на Стокс има формата:

, (66)

Където  – вискозитет на въздуха,  – коефициент на Поасон,  0 – плътност на въздуха при 0 0 C,  – скорост на звука във въздуха. При нормални условия тази формула ще приеме формата:

. (66*)

Формулата на Стокс (63) или (63*) обаче е валидна само за моноатомен газове, чиито атоми имат три транслационни степени на свобода, т.е  =1,67 .

За газове от 2, 3 или многоатомни молекули значение  значително повече, тъй като звукът възбужда ротационни и вибрационни степени на свобода на молекулите. За такива газове (включително въздух) формулата е по-точна

, (67)

Където T н = 273,15 K –абсолютна температура на топене на леда (тройна точка), стр н = 1,013 . 10 5 па -нормално атмосферно налягане, TИ стр– реална (измерена) температура и атмосферно налягане,  =1,33 за двуатомни газове,  =1,33 за три- и многоатомни газове.

Звукопоглъщане от ограждащи повърхности

Звукопоглъщане от ограждащи повърхностивъзниква, когато звукът се отразява от тях. В този случай част от енергията на звуковата вълна се отразява и предизвиква появата на стоящи звукови вълни, а другата енергия се преобразува в енергията на топлинното движение на препятстващите частици. Тези процеси се характеризират с коефициента на отражение и коефициента на поглъщане на ограждащата конструкция.

Коефициент на отражение звук от препятствие е безразмерна величина, равна на съотношението на частта от енергията на вълнатаУ отрицателен , отразена от препятствието, до цялата енергия на вълнатаУ подложка падане върху препятствие

.

Звукопоглъщането от препятствие се характеризира с коефициент на поглъщане – безразмерна величина, равна на съотношението на частта от енергията на вълнатаУ абсорбиращ погълнат от препятствие(и трансформирана във вътрешната енергия на бариерното вещество), към цялата вълнова енергияУ подложка падане върху препятствие

.

Среден коефициент на поглъщане звукът от всички ограждащи повърхности е еднакъв

,

, (68*)

Където  аз – коефициент на звукопоглъщане на материала азто препятствие, S i – площ азт препятствия, С– общата площ на препятствията, н- брой различни препятствия.

От този израз можем да заключим, че средният коефициент на абсорбция съответства на един материал, който би могъл да покрие всички повърхности на бариерите на помещението, като същевременно поддържа пълно звукопоглъщане (А ), равни

. (69)

Физическо значение на пълното звукопоглъщане (A): числено е равен на коефициента на звукопоглъщане на отворен отвор с площ 1 m2.

.

Единицата за звукопоглъщане се нарича сабин:

.

ЕНЦИКЛОПЕДИЯ ПО МЕДИЦИНА

ФИЗИОЛОГИЯ

Как ухото възприема звуците

Ухото е орган, който преобразува звуковите вълни в нервни импулси, които мозъкът може да възприеме. Взаимодействайки помежду си, елементите на вътрешното ухо дават

можем да различаваме звуци.

Анатомично разделен на три части:

□ Външно ухо - предназначено да насочва звуковите вълни към вътрешните структури на ухото. Състои се от ушна мида, представляваща еластичен хрущял, покрит с кожа с подкожна тъкан, свързан с кожата на черепа и с външния слухов проход - слуховата тръба, покрита с ушна кал. Тази тръба завършва в тъпанчето.

□ Средното ухо е кухина, съдържаща малки слухови костици (чукче, инкус, стреме) и сухожилията на два малки мускула. Позицията на стремето му позволява да удари овалния прозорец, който е входът на кохлеята.

□ Вътрешното ухо се състои от:

■ от полукръглите канали на костния лабиринт и вестибюла на лабиринта, които са част от вестибуларния апарат;

■ от кохлеята - същинският орган на слуха. Кохлеята на вътрешното ухо много прилича на черупката на жив охлюв. В напречно

В напречен разрез можете да видите, че се състои от три надлъжни части: scala tympani, scala vestibular и кохлеарния канал. И трите структури са пълни с течност. Спиралният орган на Корти се намира в кохлеарния канал. Състои се от 23 500 чувствителни, оборудвани с косми клетки, които всъщност улавят звуковите вълни и след това ги предават през слуховия нерв към мозъка.

Анатомия на ухото

Външно ухо

Състои се от ушна мида и външен слухов канал.

Средно ухо

Съдържа три малки кости: чука, наковалня и стреме.

Вътрешно ухо

Съдържа полукръглите канали на костния лабиринт, преддверието на лабиринта и кохлеята.

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

И външното, средното и вътрешното ухо играят важна роляв провеждането и предаването на звука от външната среда към мозъка.

Какво е звук?

Звукът преминава през атмосферата, движейки се от зона с високо налягане към зона с ниско налягане.

Звукова вълна

с по-висока честота (синьо) съответства на висок звук. Зеленото показва слаб звук.

Повечето звуци, които чуваме, са комбинация от звукови вълни с различни честоти и амплитуди.

Звукът е вид енергия; Звуковата енергия се предава в атмосферата под формата на вибрации на въздушните молекули. При липса на молекулярна среда (въздух или друга), звукът не може да се разпространява.

ДВИЖЕНИЕ НА МОЛЕКУЛИТЕ В атмосферата, в която се разпространява звукът, има области с високо налягане, в които въздушните молекули са разположени по-близо една до друга. Те се редуват с области ниско налягане, където молекулите на въздуха са на по-голямо разстояние една от друга.

Когато някои молекули се сблъскат със съседни молекули, те им предават енергията си. Създава се вълна, която може да пътува на големи разстояния.

Така се предава звуковата енергия.

Когато вълните на високо и ниско налягане са равномерно разпределени, се казва, че тонът е чист. Такава звукова вълна се създава от камертон.

Звуковите вълни, генерирани при възпроизвеждане на речта, се разпределят неравномерно и се комбинират.

ВИСОЧИНА И АМПЛИТУДА Височината на звука се определя от честотата на вибрациите на звуковата вълна. Измерва се в херци (Hz). Колкото по-висока е честотата, толкова по-висок е звукът. Силата на звука се определя от амплитудата на вибрациите на звуковата вълна. Човешкото ухо възприема звуци, чиято честота варира от 20 до 20 000 Hz.

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

Тези два вола имат еднаква честота, но различни a^vviy-du (vogna син цвятсъответства на по-силен звук).

Концепцията за звук и шум. Силата на звука.

Звукът е физическо явление, което представлява разпространение на механични вибрации под формата на еластични вълни в твърда, течна или газообразна среда.Както всяка вълна, звукът се характеризира с амплитуда и честотен спектър. Амплитудата на звуковата вълна е разликата между най-високата и най-ниската стойност на плътността. Честотата на звука е броят на вибрациите на въздуха в секунда. Честотата се измерва в Херц (Hz).

Вълните с различни честоти се възприемат от нас като звуци с различна височина. Звук с честота под 16 – 20 Hz (обхвата на човешкия слух) се нарича инфразвук; от 15 – 20 kHz до 1 GHz, – ултразвук, от 1 GHz – хиперзвук. Сред чуваните звуци са фонетичните звуци (звуците на речта и фонемите, които изграждат говоримия език) и музикалните звуци (звуците, които изграждат музиката). Музикалните звуци съдържат не един, а няколко тона, а понякога и шумови компоненти в широк диапазон от честоти.

Шумът е вид звук, който се възприема от хората като неприятен, смущаващ или дори предизвикателен болезнени усещанияфактор, създаващ акустичен дискомфорт.

За количествено определяне на звука се използват осреднени параметри, определени на базата на статистически закони. Интензитетът на звука е остарял термин, който описва количество, подобно на, но не идентично с интензитета на звука. Зависи от дължината на вълната. Мерна единица за интензитет на звука - бел (B). Ниво на звука по-честоОбща сума измерено в децибели (това е 0,1B).Слухът на човек може да открие разлика в нивото на звука от приблизително 1 dB.

За измерване акустичен шум, Стивън Орфийлд, е основана в Южен Минеаполис от лабораторията Орфийлд. За постигане на изключителна тишина в стаята са използвани акустични платформи от фибростъкло с дебелина метър, двойни стени от изолирана стомана и бетон с дебелина 30 см. Стаята блокира 99,99 процента от външните звуци и абсорбира вътрешните. Тази камера се използва от много производители за тестване на силата на звука на техните продукти, като сърдечни клапи, звук на дисплея на мобилен телефон и звук от превключвател на таблото на автомобила. Използва се и за определяне на качеството на звука.

Звуци различни силни страниимат различни ефекти върху човешкото тяло. Така Звук до 40 dB има успокояващ ефект.Излагането на звук от 60-90 dB предизвиква чувство на раздразнение, умора и главоболие. Звукът със сила 95-110 dB постепенно причинява отслабване на слуха, нервно-психически стрес и различни заболявания.Звук от 114 dB причинява звуково опиянение, подобно на алкохолното, нарушава съня, разрушава психиката и води до глухота.

В Русия се прилагат санитарни стандарти допустимо нивошум, където максималните стойности на нивото на шума са дадени за различни територии и условия на човешко присъствие:

· на територията на микрорайона 45-55 dB;

· в училищни класове 40-45 dB;

· болници 35-40 dB;

· в индустрията 65-70 dB.

През нощта (23:00-7:00) нивата на шум трябва да бъдат с 10 dB по-ниски.

Примери за интензитет на звука в децибели:

· Шумолене на листа: 10

· Жилищна площ: 40

· Разговор: 40–45

· Кабинет: 50–60

· Шум от магазина: 60

Телевизор, крещи, смях на разстояние 1 м: 70–75

· Улица: 70–80

Фабрика (тежка промишленост): 70–110

· Верижен трион: 100

· Реактивно изстрелване: 120–130

· Диско шум: 175

Човешкото възприятие на звуците

Слухът е способността на биологичните организми да възприемат звуци със слуховите си органи.Произходът на звука се основава на механични вибрации на еластични тела. В слоя въздух, непосредствено до повърхността на осцилиращото тяло, възниква кондензация (компресия) и разреждане. Тези компресии и разреждания се редуват във времето и се разпространяват странично под формата на еластична надлъжна вълна, която достига до ухото и предизвиква периодични колебания на налягането в близост до него, засягайки слуховия анализатор.

Обикновен човеке в състояние да чува звукови вибрации в честотния диапазон от 16–20 Hz до 15–20 kHz.Способността за разграничаване на звуковите честоти зависи до голяма степен от индивида: неговата възраст, пол, предразположеност към слухови заболявания, обучение и слухова умора.

При хората органът на слуха е ухото, което възприема звуковите импулси и също така е отговорно за позицията на тялото в пространството и способността за поддържане на равновесие. Това е сдвоен орган, който се намира в темпоралните кости на черепа, ограничен отвън от ушите. Представлява се от три части: външно, средно и вътрешно ухо, всяка от които изпълнява свои специфични функции.

Външното ухо се състои от ушна мида и външен слухов канал. Ушната мида в живите организми работи като приемник на звукови вълни, които след това се предават във вътрешността на слуховия апарат. Стойността на ушната мида при хората е много по-малка, отколкото при животните, така че при хората тя е практически неподвижна.

Гънките на човешката ушна мида въвеждат малки честотни изкривявания в звука, влизащ в ушния канал, в зависимост от хоризонталната и вертикалната локализация на звука. Така мозъкът получава Допълнителна информацияза да се изясни местоположението на източника на звук. Този ефект понякога се използва в акустиката, включително за създаване на усещане за съраунд звук при използване на слушалки или слухови апарати. Външният слухов проход завършва сляпо: той е отделен от средното ухо с тъпанчето. Звуковите вълни, уловени от ушната мида, удрят тъпанчето и го карат да вибрира. От своя страна вибрациите от тъпанчето се предават към средното ухо.

Основната част на средното ухо е тъпанчевата кухина - малко пространство с обем около 1 cm³, разположено в темпорална кост. Тук има три слухови костици: малеус, инкус и стреме - те са свързани помежду си и с вътрешното ухо (прозореца на преддверието), предават звуковите вибрации от външното към вътрешното ухо, като едновременно с това усилват тях. Кухината на средното ухо е свързана с назофаринкса чрез евстахиевата тръба, чрез която се изравнява средното налягане на въздуха вътре и извън тъпанчето.

Вътрешното ухо се нарича лабиринт поради сложната си форма. Костният лабиринт се състои от вестибюла, кохлеята и полукръглите канали, но само кохлеята е пряко свързана със слуха, вътре в която има мембранен канал, пълен с течност, на долната стена на който има рецепторен апарат на слуховия анализатор, покрити с космени клетки. Космените клетки отчитат вибрациите на течността, изпълваща канала. Всяка космена клетка е настроена на определена звукова честота.

Човешкият слухов орган работи по следния начин. УшиТе улавят вибрациите на звуковите вълни и ги насочват в ушния канал. Вибрациите се изпращат по него към средното ухо и при достигане на тъпанчето го карат да вибрира. Чрез системата от слухови осикули вибрациите се предават по-нататък - към вътрешното ухо (звуковите вибрации се предават на мембраната на овалното прозорче). Вибрациите на мембраната карат течността да се движи в кохлеята, което от своя страна кара основната мембрана да вибрира. Когато влакната се движат, космите на рецепторните клетки се допират до покривната мембрана. В рецепторите възниква възбуждане, което в крайна сметка се предава по слуховия нерв до мозъка, където през средния мозък и диенцефалона възбуждането навлиза в слуховата зона на мозъчната кора, разположена в темпоралните лобове. Тук се прави окончателното разграничение между природата на звука, неговия тон, ритъм, сила, височина и значението му.

Ефектът на шума върху хората

Трудно е да се надцени въздействието на шума върху здравето на хората. Шумът е един от онези фактори, с които не можете да свикнете. На човек изглежда само, че е свикнал с шума, но акустичното замърсяване, действащо постоянно, разрушава човешкото здраве. Шумът предизвиква резонанс на вътрешните органи, като постепенно ги износва, без да усетим. Не е за нищо, че през Средновековието е имало екзекуция „от камбаната“. Ревът на камбаните измъчвал и бавно убивал осъдения.

Дълго време ефектът на шума върху човешкото тяло не е бил специално изследван, въпреки че още в древността са знаели за неговата вреда. В момента учени в много страни по света провеждат различни изследвания, за да определят ефекта на шума върху човешкото здраве. На първо място, нервната, сърдечно-съдовата и храносмилателната система са засегнати от шума.Съществува връзка между честотата и продължителността на живот в условия на акустично замърсяване. Увеличаване на заболяванията се наблюдава след живот 8-10 години при излагане на шум с интензитет над 70 dB.

Дългосрочният шум влияе неблагоприятно на слуховия орган, намалявайки чувствителността към звука.Редовното и продължително излагане на промишлен шум от 85-90 dB води до загуба на слуха (постепенна загуба на слуха). Ако интензитетът на звука е над 80 dB, съществува опасност от загуба на чувствителност на вилите, разположени в средното ухо - процесите на слуховите нерви. Смъртта на половината от тях все още не води до забележима загуба на слуха. И ако повече от половината умрат, човекът ще бъде потопен в свят, в който не може да се чуе шумоленето на дърветата и жуженето на пчелите. Със загубата на всичките тридесет хиляди слухови власинки човек навлиза в свят на тишина.

Шумът има акумулиращ ефект, т.е. Акустичното дразнене, натрупвайки се в тялото, все повече потиска нервната система. Следователно, преди загубата на слуха от излагане на шум, възниква функционално разстройство на централната нервна система. нервна система. Шумът има особено вредно въздействие върху нервно-психическата дейност на организма. Процес невропсихични заболяванияпо-висока сред хората, работещи в шумни условия, отколкото сред хората, работещи в нормални звукови условия. Всички видове интелектуална дейност са засегнати, настроението се влошава, понякога има чувство на объркване, тревожност, страх, страх, а при висок интензитет - чувство на слабост, като след силен нервен шок. Във Великобритания например всеки четвърти мъж и всяка трета жена страдат от неврози поради високите нива на шум.

Шумовете причиняват функционални нарушения на сърдечно-съдовата система. Промените, настъпващи в сърдечно-съдовата система на човека под въздействието на шума, имат следните симптоми: болезнени усещанияв областта на сърцето, сърцебиене, нестабилност на пулса и кръвно налягане, понякога има склонност към спазми на капилярите на крайниците и дъното на окото. Функционалните промени, които настъпват в кръвоносната система под въздействието на интензивен шум, могат с течение на времето да доведат до постоянни промени в съдовия тонус, допринасяйки за развитието на хипертония.

Под въздействието на шума се променя метаболизма на въглехидратите, мазнините, протеините и солите, което се изразява в промени в биохимичния състав на кръвта (нивото на кръвната захар намалява). Шумът има вредно въздействие върху зрителните и вестибуларните анализатори, намалява рефлексната активносткоето често причинява злополуки и наранявания. Колкото по-висок е интензитетът на шума, толкова по-зле човек вижда и реагира на случващото се.

Шумът също влияе върху интелектуалните и образователни дейности. Например за представянето на учениците. През 1992 г. летището в Мюнхен е преместено в друга част на града. И се оказа, че студентите, които живееха близо до старото летище, които преди затварянето му показаха лошо четене и запаметяване, започнаха да показват много по-добри резултати в мълчание. най-добри резултати. Но в училищата в района, където беше преместено летището, академичното представяне, напротив, се влоши и децата получиха ново извинение за слаби оценки.

Изследователите са открили, че шумът може да унищожи растителните клетки. Например, експерименти показват, че растенията, изложени на звукова бомбардировка, изсъхват и умират. Причината за смъртта е прекомерното отделяне на влага през листата: когато нивото на шума надвиши определена граница, цветята буквално избухват в сълзи. Пчелата губи способността си да се ориентира и спира да работи, когато е изложена на шума на реактивен самолет.

Много шумната съвременна музика също притъпява слуха и причинява нервни заболявания. При 20 процента от момчетата и момичетата, които често слушат модерна модерна музика, слухът им е притъпен в същата степен, както при 85-годишните. Играчите и дискотеките представляват особена опасност за тийнейджърите. Обикновено нивото на шума в дискотека е 80–100 dB, което е сравнимо с нивото на шума от интензивен уличен трафик или турбореактивен самолет, излитащ на 100 метра. Силата на звука на плейъра е 100–114 dB. Чукът е почти толкова оглушителен. Здравите тъпанчета могат да издържат сила на звука на плейъра от 110 dB за максимум 1,5 минути без повреда. Френските учени отбелязват, че увреждането на слуха в нашия век се разпространява активно сред младите хора; с възрастта те вероятно ще бъдат принудени да използват слухови апарати. Дори ниските нива на звука пречат на концентрацията по време на умствена работа. Музиката, дори много тиха, намалява вниманието - това трябва да се има предвид при изпълнение домашна работа. Когато звукът се усили, тялото произвежда много хормони на стреса, като адреналин. В същото време те се стесняват кръвоносни съдове, чревната функция се забавя. В бъдеще всичко това може да доведе до нарушения в работата на сърцето и кръвообращението. Увреждането на слуха поради шум е нелечимо заболяване. Възстановяване на увреден нерв хирургичнопочти невъзможно.

Не само звуците, които чуваме, ни влияят негативно, но и тези, които са извън обхвата на чуваемост: на първо място инфразвукът. Инфразвукът се среща в природата при земетресения, мълнии и силни ветрове. В града източници на инфразвук са тежките машини, вентилаторите и всяко оборудване, което вибрира . Инфразвук с нива до 145 dB причинява физически стрес, умора, главоболие, нарушения във функционирането на вестибуларния апарат. Ако инфразвукът е по-силен и по-продължителен, тогава човек може да почувства вибрации в гърдите, сухота в устата, замъглено зрение, главоболие и световъртеж.

Опасността от инфразвука е, че е трудно да се предпазите от него: за разлика от нормален шум, той е практически устойчив на абсорбиране и се разпространява много по-далеч. За да го потиснете, е необходимо да намалите звука при самия източник с помощта на специално оборудване: шумозаглушители от реактивен тип.

Пълната тишина също има вредно въздействие върху човешкото тяло.И така, служители на един проектантско бюро, който имаше отлична звукоизолация, в рамките на една седмица те започнаха да се оплакват от невъзможността да работят в условия на потискаща тишина. Бяха нервни и загубиха работоспособност.

Следното събитие може да се счита за конкретен пример за въздействието на шума върху живите организми. Хиляди неизлюпени пиленца загинаха в резултат на драгиране, извършено от германската компания Mobius по нареждане на Министерството на транспорта на Украйна. Шумът от работещото оборудване се разпространява на 5-7 км, засягайки Отрицателно влияниекъм прилежащите територии на Дунавския биосферен резерват. Представители на Дунавския биосферен резерват и още 3 организации бяха принудени болезнено да признаят смъртта на цялата колония от петниста рибарка и обикновена рибарка, които се намираха на Птича коса. Делфините и китовете се изхвърлят на брега поради силни звуцивоенни сонари.

Източници на шум в града

Най-вредно въздействие върху човека имат звуците големи градове. Но дори в крайградските общности можете да страдате от шумово замърсяване, причинено от работещото оборудване на вашите съседи: косачка, струг или стерео система. Шумът от тях може да надхвърли максимума приемливи стандарти. И все пак основното шумово замърсяване възниква в града. В повечето случаи неговият източник е превозни средства. Най-силният интензитет на звуците идва от магистрали, метро и трамваи.

Автомобилен транспорт. Най-високи нива на шум се наблюдават по главните улици на градовете. Средната интензивност на трафика достига 2000-3000 транспортни единици на час или повече, и максимални нивашум – 90-95 dB.

Нивото на уличния шум се определя от интензивността, скоростта и състава на транспортния поток. В допълнение, нивото на уличния шум зависи от решенията за планиране (надлъжен и напречен профил на улиците, височина и плътност на сградите) и такива елементи на озеленяване като покритие на пътното платно и присъствие зелени пространства. Всеки от тези фактори може да промени нивото на транспортния шум с до 10 dB.

В един индустриален град високият процент товарен транспорт по магистралите е обичаен. Увеличаването на общия поток от автомобили, камиони, особено тежкотоварни с дизелови двигатели, води до повишаване на нивата на шума. Шумът, който се появява на платното на магистралата, се простира не само в района до магистралата, но и дълбоко в жилищните сгради.

Железопътен транспорт. Повишените скорости на влаковете също водят до значително повишаване на нивата на шум в жилищни райони, разположени по протежение на железопътните линии или в близост до сортировъчни гари. Максималното ниво на звуково налягане на разстояние 7,5 m от движещ се електрически влак достига 93 dB, от пътнически влак - 91, от товарен влак -92 dB.

Шумът, генериран от преминаването на електрически влакове, лесно се разпространява на открити площи. Звуковата енергия намалява най-значително на разстояние от първите 100 m от източника (средно с 10 dB). На разстояние 100-200 шумопотискането е 8 dB, а на разстояние от 200 до 300 е само 2-3 dB. Основен източник на железопътен шум е ударът на вагоните при движение по фуги и неравности на релсите.

От всички видове градски транспорт най-шумният трамвай. Стоманените колела на трамвая при движение по релси създават ниво на шум с 10 dB по-високо от колелата на автомобилите при контакт с асфалта. Трамваят създава шумови натоварвания при работещ двигател, отваряне на врати и подаване на звукови сигнали. Високото ниво на шум от трамвайния трафик е една от основните причини за намаляването на трамвайните линии в градовете. Трамваят обаче има и редица предимства, така че чрез намаляване на шума, който създава, той може да спечели в конкуренцията с други видове транспорт.

Високоскоростният трамвай е от голямо значение. Може успешно да се използва като основен вид транспорт в малки и средни градове, а в големите - като градски, крайградски и дори междуградски, за комуникация с нови жилищни райони, индустриални зони и летища.

Въздушен транспорт. Въздушният транспорт представлява значителен дял от шумовото замърсяване в много градове. Летищата на гражданската авиация често се намират в непосредствена близост до жилищни сгради, а въздушните маршрути минават през множество селища. Нивото на шума зависи от посоката на пистите и маршрутите на полетите на самолетите, интензивността на полетите през деня, сезоните на годината и типовете самолети, базирани на дадено летище. При денонощна интензивна работа на летищата еквивалентните нива на звука в жилищните райони достигат 80 dB през деня, 78 dB през нощта, а максималните нива на шум варират от 92 до 108 dB.

Индустриални предприятия. Индустриалните предприятия са източник на много шум в жилищните райони на градовете. Нарушаване на акустичния режим се отбелязва в случаите, когато тяхната територия е в непосредствена близост до жилищни райони. Проучване на индустриалния шум показа, че природата на звука е постоянна и широколентова, т.е. звук от различни тонове. Най-значимите нива се наблюдават при честоти от 500-1000 Hz, тоест в зоната на най-голяма чувствителност на слуховия орган. В производствените цехове са монтирани голям брой различни видове технологично оборудване. Така тъкачните работилници могат да се характеризират с ниво на звука 90-95 dB A, механични и инструментални - 85-92, коване - 95-105, машинни помещения на компресорни станции - 95-100 dB.

Битова техника. С настъпването на постиндустриалната ера все повече и повече повече източницишумовото замърсяване (както и електромагнитното замърсяване) също се появява в дома на човек. Източникът на този шум е битова и офис техника.