Cómo es la percepción de los sonidos brevemente. Analizador auditivo. El mecanismo de percepción de sonidos de diferentes frecuencias. Los órganos de percepción del sonido.

Es un órgano especializado complejo que consta de tres secciones: el oído externo, medio e interno.

El oído externo es un aparato de detección de sonido. Las vibraciones sonoras son capturadas por las aurículas y transmitidas a través del canal auditivo externo al tímpano, que separa el oído externo del oído medio. La captación del sonido y todo el proceso de escuchar con dos oídos, la llamada audición biniural, desempeñan un papel en la determinación de la dirección del sonido. Las vibraciones de sonido que provienen de un lado llegan al oído más cercano unas pocas fracciones decimales de segundo (0,0006 s) antes que el otro. Esta diferencia extremadamente pequeña en el tiempo de llegada del sonido a ambos oídos es suficiente para determinar su dirección.

El oído medio es una cavidad de aire que se conecta a la cavidad nasofaríngea a través de la trompa de Eustaquio. Las oscilaciones de la membrana timpánica a través del oído medio son transmitidas por 3 huesecillos auditivos conectados entre sí: el martillo, el yunque y el estribo, y este último a través de la membrana de la ventana oval transmite estas oscilaciones del líquido ubicado en oído interno- perilinfa. Gracias a los huesecillos auditivos, la amplitud de las oscilaciones disminuye y su fuerza aumenta, lo que permite poner en movimiento la columna de líquido del oído interno. El oído medio tiene un mecanismo especial para adaptarse a los cambios en la intensidad del sonido. Con sonidos fuertes, los músculos especiales aumentan la tensión de la membrana timpánica y reducen la movilidad del estribo. Esto reduce la amplitud de la vibración y protege el oído interno de daños.

El oído interno con la cóclea ubicada en él se encuentra en la pirámide del hueso temporal. El caracol humano forma 2,5 espirales helicoidales. El canal coclear está dividido por dos septos (membrana principal y membrana vestibular) en 3 pasajes estrechos: superior (escalera vestibular), medio (canal membranoso) e inferior (escalera timpánica). En la parte superior del caracol hay un agujero que conecta los canales superior e inferior en uno solo, yendo desde la ventana ovalada hasta la parte superior del caracol y más allá de la ventana redonda. Su cavidad está llena de un líquido: perilinfa, y la cavidad del canal membranoso medio está llena de un líquido de diferente composición: endolinfa. En el canal medio hay un aparato de percepción de sonido, el órgano de Corti, en el que hay receptores para las vibraciones del sonido, las células ciliadas.

Mecanismo de percepción del sonido. El mecanismo fisiológico de la percepción del sonido se basa en dos procesos que ocurren en la cóclea: 1) la separación de sonidos de diferentes frecuencias en el lugar de su mayor impacto en la membrana principal de la cóclea y 2) la transformación de vibraciones mecánicas en excitación nerviosa. por células receptoras. Las vibraciones sonoras que ingresan al oído interno a través de la ventana oval se transmiten a la perilinfa, y las vibraciones de este líquido provocan desplazamientos de la membrana principal. La altura de la columna del líquido oscilante y, en consecuencia, el lugar del mayor desplazamiento de la membrana principal dependen del tono del sonido. Así, con sonidos de diferentes alturas, se excitan diferentes células ciliadas y diferentes fibras nerviosas. Un aumento en la intensidad del sonido conduce a un aumento en el número de células ciliadas y fibras nerviosas excitadas, lo que permite distinguir la intensidad de las vibraciones sonoras.
La transformación de vibraciones en el proceso de excitación se lleva a cabo mediante receptores especiales: las células ciliadas. Los pelos de estas células están incrustados en la membrana tegumentaria. Las vibraciones mecánicas bajo la acción del sonido provocan un desplazamiento de la membrana tegumentaria con respecto a las células receptoras y la flexión de los pelos. En las células receptoras, el desplazamiento mecánico de los pelos provoca un proceso de excitación.

Conductividad del sonido. Distinga entre conducción aérea y ósea. V condiciones normales en los seres humanos, prevalece la conducción aérea: las ondas sonoras son capturadas por el oído externo y las vibraciones del aire se transmiten a través del canal auditivo externo al oído medio e interno. En el caso de la conducción ósea, las vibraciones sonoras se transmiten a través de los huesos del cráneo directamente a la cóclea. Este mecanismo de transmisión de vibraciones sonoras es importante cuando una persona se sumerge bajo el agua.
Una persona generalmente percibe sonidos con una frecuencia de 15 a 20,000 Hz (en el rango de 10-11 octavas). En los niños, el límite superior alcanza los 22.000 Hz y disminuye con la edad. La sensibilidad más alta se encontró en el rango de frecuencia de 1000 a 3000 Hz. Esta área corresponde a las frecuencias más comunes del habla y la música humanas.

El proceso de nuestra percepción de los sonidos depende de la calidad de la información sonora entrante y del estado de nuestra psique.

Sobre los sonidos y lo que escuchamos.

Se puede pensar en el sonido como una onda compactada de un medio que se mueve en línea recta desde una fuente de vibraciones a una cierta velocidad. Con la distancia, la onda pierde su "densidad", desapareciendo gradualmente. La atenuación del sonido es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia desde la fuente de sonido. La velocidad de propagación del sonido en los gases depende de la naturaleza del gas, la densidad del medio, la temperatura y la presión atmosférica estática. Para medios líquidos y gaseosos, principalmente por la naturaleza del medio. Entonces, en el aire, este valor varía de 330 a 345 m / s cuando la temperatura cambia de 0 a 200 ° C, en agua, aproximadamente 1500 m / s, en acero, 6000 m / s.

El artículo sobre la estructura del analizador auditivo describe el principal mecanismo de percepción de los sonidos por los órganos de la audición a través del oído externo y medio y las transformaciones. ondas sonoras en impulsos eléctricos en el oído interno. Además de la vía aérea para conducir el sonido a las células receptoras del oído interno, también existe una vía ósea para la percepción del sonido, ya que las ondas sonoras no solo ingresan al canal auditivo externo, sino que también hacen vibrar el hueso del cráneo. Este mecanismo es importante para comprender por qué escuchamos distorsionado el sonido de nuestra propia voz. Con la conducción ósea del sonido, solo los sonidos altos con una pequeña amplitud de oscilaciones llegan a las células receptoras, por lo que escuchamos nuestra voz más alta de lo que otros la escuchan.

También hay un efecto auditivo de microondas en la percepción auditiva de la radiación de microondas. Cuando se expone a radiación de microondas pulsada o modulada, la percepción de los sonidos se produce directamente dentro del cráneo humano. Durante este proceso, surgen ondas de choque, que una persona percibe como información sonora que nadie más puede escuchar. También se encontró que en elección apropiada modulando la señal, es posible transmitir información de audio a una persona en forma de palabras o frases separadas a través de la radiación de microondas.

Selectividad de sensaciones auditivas información de sonido.

Los sonidos que escuchamos son información sonora decodificada por el cerebro, convertida en representaciones o imágenes de sonido subjetivas. Los sonidos que nos llegan se pueden medir y describir objetivamente, pero la percepción del sonido es individual y selectiva. Depende no solo de la calidad de nuestro analizador auditivo, sino también estado psicológico, estado de ánimo, necesidades actuales.

Por lo general, no escuchamos el tic-tac de un reloj o un ventilador haciendo ruido, es posible que no escuchemos la conversación de las personas cercanas si estamos ocupados con un asunto que nos interesa. Pero, habiendo escuchado, escuchemos nuestra propia respiración. Los sonidos fuertes que no nos irritan pasan “en nuestros oídos”, pero interesantes e importantes, incluso los muy silenciosos, pueden provocar una respuesta emocional grave. Nuestros audífonos son extremadamente selectivos para la información de sonido. Esta percepción subjetiva de los sonidos se produce debido a una especie de filtro de entrada del cerebro, que inhibe la percepción de sonidos que no necesitamos. Filtrar sonidos, filtrar el "spam" inútil, nos permite resaltar la información que es realmente importante en este momento.

Sin embargo, el filtrado de información sonora sin la participación de la conciencia tiene una desventaja. Algunas estructuras de sonido con frecuencias bajas y ritmos lentos tienen el efecto de una relajación profunda de los músculos o la mente. La percepción de los sonidos de dicha música y ritmos también puede crear condiciones para la movilización del cuerpo sin la influencia habitual del control consciente sobre él. Por ejemplo, se sabe desde la antigüedad que el ritmo del tambor ayuda a los soldados a caminar estúpidamente incluso cuando están muy cansados. Esta información sólida se utiliza para mejorar el efecto de la sugestión por parte de chamanes, hipnotizadores o psicoterapeutas.

La transformación de las ondas sonoras que nos llegan en información sonora se realiza en el analizador auditivo, y el procesamiento final de las señales entrantes se puede realizar en varios centros de audición el cerebro, intercambia información con otros centros importantes, principalmente el centro motor y el centro de visión. También es posible utilizar la percepción auditiva de la información de sonido almacenada en la memoria para comparar e identificar una nueva representación de sonido.

Determinación de la dirección del estímulo sonoro.

Para comprender de dónde proviene la información sonora, el cocodrilo debe girar el cuerpo, el gato solo necesita desplegar las orejas y la persona no necesita hacer ningún movimiento.

Una persona tiene una percepción estereofónica del sonido, que determina la dirección horizontal del sonido de dos formas principales: por el tiempo de retraso entre la entrada de sonido en un oído y su entrada en el otro, y por la diferencia entre la intensidad de los sonidos en ambos oídos. . El primer mecanismo para la percepción del sonido funciona mejor en frecuencias por debajo de 3000 hercios (Hz) y el segundo mecanismo en frecuencias más altas, ya que la cabeza en estas frecuencias es una barrera más significativa para la información del sonido.

Si una persona mira directamente a la fuente del sonido, la información del sonido llega a ambos oídos al mismo tiempo, pero si un oído está más cerca del estímulo que el otro, las señales de sonido del primer oído ingresan al cerebro unos microsegundos antes. la información de sonido del segundo.

Discernir si la fuente de sonido está delante o detrás de una persona, así como arriba o abajo, se logra principalmente con la ayuda de una forma sofisticada de las aurículas, que cambia la intensidad del sonido que entra al oído, dependiendo de la dirección de la que viene.

La psicoacústica es un campo de la ciencia que estudia las sensaciones auditivas de una persona cuando se aplica un sonido a los oídos.

Las personas con un oído absoluto (analítico) para la música pueden determinar con precisión el tono, el volumen y el timbre de un sonido, pueden memorizar el sonido de los instrumentos y reconocerlos después de un tiempo. Pueden analizar correctamente lo que han escuchado, resaltar correctamente los instrumentos individuales.

Las personas que no tienen un tono perfecto pueden determinar el ritmo, el timbre, la tonalidad, pero les resulta difícil analizar correctamente el material que escucharon.

Al escuchar equipos de audio de alta calidad, por regla general, las opiniones de los expertos difieren. Algunas personas prefieren una alta transparencia y fidelidad de transmisión de cada sobretono, les molesta la falta de detalle en el sonido. Otros prefieren el sonido de un personaje borroso e indistinto, rápidamente se cansan de la abundancia de detalles en la imagen musical. Alguien se centra en la armonía del sonido, alguien en el equilibrio espectral y alguien en el rango dinámico. Resulta que todo depende del tipo de individuo, los tipos de personas se dividen en las siguientes dicotomías (clases pareadas): sensorial e intuitivo, pensante y sentimental, extravertido e introvertido, resolutivo y perceptivo.

Las personas con dominio sensorial tienen una dicción clara, perciben perfectamente todos los matices de un discurso o imagen musical. Para ellos, la transparencia del sonido es extremadamente importante, cuando todos los instrumentos que suenan se distinguen claramente.

Los oyentes con un dominio intuitivo prefieren una imagen musical borrosa, otorgan la mayor importancia al equilibrio del sonido de todos los instrumentos musicales.

Los oyentes con una dominante pensante prefieren obras musicales con un rango dinámico alto, con una dominante mayor y menor claramente marcada, con un significado y una estructura pronunciados de la pieza.

Las personas con un sentimiento dominante imparten gran importancia armonía en las obras musicales, prefieren obras con ligeras desviaciones de mayor y menor del valor neutro, es decir, "Musica para el alma."

Un oyente con un dominante extrovertido separa con éxito la señal del ruido, prefiere escuchar música a un volumen alto, la mayor o la minoría de la obra musical está determinada por la posición de frecuencia de la imagen musical en ese momento.

Las personas con un dominante introvertido prestan mucha atención a la estructura interna de una imagen musical, la mayor-minoría también se evalúa por el cambio de frecuencia de uno de los armónicos en las resonancias que surgen, los ruidos extraños dificultan la percepción de la información de audio.

Las personas con un dominante decisivo prefieren la regularidad en la música, la presencia de periodicidad interna.

Los oyentes con un dominante perceptivo prefieren la improvisación en la música.

Todo el mundo sabe por sí mismo que la misma música en el mismo equipo y en la misma habitación no siempre se percibe de la misma forma. Probablemente, dependiendo del estado psicoemocional, nuestros sentimientos se entorpecen o se exacerban.

Por otro lado, el detalle excesivo y la naturalidad del sonido pueden irritar a un oyente cansado y preocupado con un dominante sensorial, que en tal estado preferirá la música borrosa y suave, a grandes rasgos, preferirá escuchar instrumentos en vivo en un sombrero con orejeras.

Hasta cierto punto, la calidad del sonido está influenciada por la "calidad" de la tensión de red, que a su vez depende tanto del día de la semana como de la hora del día (durante las horas pico, la tensión de red está más "contaminada"). El nivel de ruido en la habitación y, por tanto, el rango dinámico real, también depende de la hora del día.

Un caso de hace 20 años es bien recordado sobre el efecto del ruido ambiental. A última hora de la noche, después de la boda del pueblo, el joven se quedó atrás para ayudar a limpiar las mesas y lavar los platos. La música se organizó en el patio: un acordeón eléctrico con un amplificador de dos canales y dos altavoces, un amplificador de potencia de cuatro canales según el esquema de Shushurin, a cuya entrada se conectó un acordeón eléctrico y a las salidas: dos 3 -vías y dos sistemas acústicos bidireccionales. Una grabadora con grabaciones realizadas a 19 velocidades con polarización antiparalela. Aproximadamente a las 2 de la mañana, cuando todos estaban libres, los jóvenes se reunieron en el patio y pidieron incluir algo para el alma. Imagínese la sorpresa de los músicos y los amantes de la música presentes cuando sonó un popurrí de temas de los Beatles interpretado por STARS en el 45. Para un oído adaptado a la percepción de la música en una atmósfera de ruido creciente, el sonido en el silencio de la noche se volvió sorprendentemente claro y matizado.

Percepción por frecuencia

El oído humano percibe el proceso oscilatorio como sonido solo si la frecuencia de sus oscilaciones está en el rango de 16 ... 20 Hz a 16 ... 20 kHz. A una frecuencia por debajo de 20 Hz, las vibraciones se denominan infrasónicas, por encima de 20 kHz, ultrasónicas. Los sonidos con una frecuencia por debajo de 40 Hz son raros en la música, y en discurso coloquial y están completamente ausentes. La percepción de altas frecuencias de sonido depende en gran medida tanto de las características individuales de los órganos auditivos como de la edad del oyente. Entonces, por ejemplo, a la edad de hasta 18 años, los sonidos con una frecuencia de 14 kHz se escuchan en aproximadamente el 100%, mientras que a la edad de 50 ... 60 años, solo el 20% de los oyentes. Los sonidos con una frecuencia de 18 kHz a la edad de 18 años se escuchan en aproximadamente el 60%, y a los 40 ... 50 años, solo el 10% de los oyentes. Pero esto no significa en absoluto que para las personas mayores se reduzcan los requisitos de calidad de la ruta de reproducción del sonido. Se ha establecido experimentalmente que las personas que apenas perciben señales con una frecuencia de 12 kHz reconocen muy fácilmente la falta de altas frecuencias en un fonograma.

Resolución de audición para un cambio de frecuencia de aproximadamente 0,3%. Por ejemplo, dos tonos 1000 y 1003 Hz, uno tras otro, se pueden distinguir sin instrumentos. Y al superar las frecuencias de dos tonos, una persona puede detectar una diferencia de frecuencia de hasta décimas de hercio. Al mismo tiempo, es difícil distinguir de oído la desviación de la velocidad de reproducción del fonograma musical dentro de ± 2%.

La escala subjetiva de percepción del sonido en términos de frecuencia se acerca a la ley logarítmica. En base a esto, todas las características de frecuencia de los dispositivos de transmisión de sonido se trazan en una escala logarítmica. El grado de precisión con que una persona determina el tono de oído depende de la agudeza, musicalidad y aptitud de su audición, así como de la intensidad del sonido. A niveles de volumen altos, los sonidos con mayor intensidad parecen más bajos que los sonidos débiles.

Con la exposición prolongada a un sonido intenso, la sensibilidad de la audición disminuye gradualmente y cuanto más, mayor es el volumen del sonido, que se asocia con la respuesta de la audición a la sobrecarga, es decir, con su adaptación natural. Después de un cierto tiempo, se restablece la sensibilidad. La escucha sistemática y prolongada de música a alto volumen provoca cambios irreversibles en los órganos de la audición, especialmente los que sufren los jóvenes que usan audífonos.

El timbre es una característica importante del sonido. La capacidad del oído para distinguir sus matices permite distinguir una variedad de instrumentos musicales y voces. Gracias a la coloración del timbre, su sonido se vuelve multicolor y fácilmente reconocible. La condición para la transmisión correcta del timbre es la transmisión no distorsionada del espectro de la señal, un conjunto de componentes sinusoidales de una señal compleja (armónicos). Los armónicos son múltiplos de la frecuencia del tono principal y son de menor amplitud. El timbre del sonido depende de la composición de los armónicos y su intensidad.

El timbre del sonido de los instrumentos en vivo depende en gran medida de la intensidad de la producción sonora. Por ejemplo, la misma nota tocada en el piano con una ligera presión de los dedos y una aguda tiene diferentes ataques y espectros de señal. Incluso una persona no capacitada puede detectar fácilmente la diferencia emocional entre dos de estos sonidos mediante su ataque, incluso si se transmiten al oyente mediante un micrófono y tienen un volumen equilibrado. El ataque de sonido es la etapa inicial, un proceso transitorio específico, durante el cual se establecen características estables: sonoridad, timbre, tono. La duración del ataque del sonido de diferentes instrumentos oscila entre 0 ... 60 ms. Por ejemplo, para instrumentos de percusión está en el rango de 0 ... 20 ms, para un fagot - 20 ... 60 ms. Las características de ataque de un instrumento dependen en gran medida de la forma y la técnica de ejecución del músico. Son estas características de los instrumentos las que permiten transmitir el contenido emocional de una pieza musical.

El timbre del sonido de una fuente de señal ubicada a una distancia de menos de 3 m del oyente se percibe como "más pesado". La eliminación de la fuente de señal de 3 a 10 m se acompaña de una disminución proporcional del volumen, mientras que el timbre se vuelve más brillante. Con una mayor eliminación de la fuente de señal, las pérdidas de energía en el aire aumentan en proporción al cuadrado de la frecuencia y tienen una dependencia compleja de la humedad relativa del aire. Las pérdidas de energía de los componentes de RF son máximas a una humedad relativa en el rango de 8 a 30 ... 40% y mínimas al 80% (Fig. 1.1). Un aumento en la pérdida de armónicos conduce a una disminución del brillo del timbre.

Percepción de amplitud

Las curvas de igual volumen desde el umbral de audición hasta el umbral de dolor para la audición binaural y monoaural se muestran en la Fig. 1.2.a, b, respectivamente. La percepción en amplitud depende de la frecuencia y tiene una variación significativa asociada con los cambios relacionados con la edad.

La sensibilidad auditiva a la intensidad del sonido es discreta. El umbral para detectar un cambio en la intensidad del sonido depende tanto de la frecuencia como del volumen del sonido (a niveles altos y medios es de 0,2 ... 0,6 dB, a niveles bajos alcanza varios decibelios) y en promedio es inferior a 1 dB.

Efecto Haas

El audífono, como cualquier otro sistema oscilatorio, se caracteriza por la inercia. Debido a esta propiedad, los sonidos cortos con una duración de hasta 20 ms se perciben como más silenciosos que los sonidos con una duración de más de 150 ms. Una de las manifestaciones de la inercia es

la incapacidad de una persona para detectar distorsiones en pulsos con una duración de menos de 20 ms. En el caso de 2 señales idénticas que llegan a los oídos, con un intervalo de tiempo entre ellas de 5 ... 40 ms, el oído las percibe como una sola señal, con un intervalo de más de 40 ... 50 ms - por separado.

Efecto de enmascaramiento

Por la noche, en condiciones tranquilas, puede escuchar el chillido de un mosquito, el tic-tac de un reloj y otros sonidos silenciosos, y en condiciones ruidosas es difícil distinguir el habla fuerte del interlocutor. En condiciones reales, la señal acústica no existe en absoluto silencio. Los ruidos extraños, que están inevitablemente presentes en la zona de escucha, enmascaran hasta cierto punto la señal principal y dificultan su percepción. Aumentar el umbral de escuchar un tono (o señal) mientras se expone simultáneamente a otro tono (ruido o señal) se denomina enmascaramiento.

Se ha establecido experimentalmente que un tono de cualquier frecuencia está enmascarado por tonos más bajos de manera mucho más eficiente que por tonos más altos, en otras palabras, los tonos de baja frecuencia enmascaran los tonos de alta frecuencia con más fuerza que viceversa. Por ejemplo, al reproducir simultáneamente sonidos de 440 y 1200 Hz con la misma intensidad, escucharemos solo un tono con una frecuencia de 440 Hz, y solo después de apagarlo, escucharemos un tono con una frecuencia de 1200 Hz. El grado de enmascaramiento depende de la relación de frecuencias y tiene un carácter complejo asociado con curvas de sonoridad iguales (Fig. 1.3.α y 1.3.6).

Cuanto mayor sea la relación de frecuencia, menor será el efecto de enmascaramiento. Esto explica en gran medida el fenómeno del sonido del "transistor". El espectro de distorsión no lineal de los amplificadores de transistores se extiende hasta el undécimo armónico, mientras que el espectro de los amplificadores de tubo está limitado a 3 ... 5 armónicos. Las curvas de enmascaramiento de ruido de banda estrecha para tonos de diferentes frecuencias y sus niveles de intensidad tienen un carácter diferente. Es posible una percepción clara del sonido si su intensidad supera un cierto umbral de audición. A frecuencias de 500 Hz e inferiores, el exceso de la intensidad de la señal debe ser de aproximadamente 20 dB, a una frecuencia de 5 kHz, aproximadamente 30 dB, y

a una frecuencia de 10 kHz - 35 dB. Esta característica de la percepción auditiva se tiene en cuenta al grabar en portadores de sonido. Entonces, si la relación señal-ruido de un disco de gramófono analógico es de aproximadamente 60 ... 65 dB, entonces el rango dinámico del programa grabado no puede ser más de 45 ... 48 dB.

El efecto de enmascaramiento afecta el volumen percibido subjetivamente del sonido. Si los componentes de un sonido complejo están ubicados cerca uno del otro en frecuencia y se observa su enmascaramiento mutuo, entonces el volumen de un sonido tan complejo será menor que el volumen de sus componentes.

Si varios tonos están ubicados tan lejos en frecuencia que su enmascaramiento mutuo puede despreciarse, entonces su volumen total será igual a la suma del volumen de cada uno de los componentes.

Lograr la "transparencia" del sonido de todos los instrumentos de una orquesta o conjunto pop es una tarea difícil, que es resuelta por un ingeniero de sonido, destacando deliberadamente los instrumentos más importantes en un lugar de trabajo determinado y otras técnicas especiales.

Efecto binaural

La capacidad de una persona para determinar la dirección de una fuente de sonido (debido a la presencia de dos oídos) se llama efecto binaural... Al oído ubicado más cerca de la fuente de sonido, el sonido llega antes que al segundo oído, lo que significa que difiere en fase y amplitud. Al escuchar una fuente de señal real, las señales binaurales (es decir, las señales que llegan al oído derecho e izquierdo) están estadísticamente relacionadas (correlacionadas). La precisión de la localización de una fuente de sonido depende tanto de la frecuencia como de su ubicación (delante o detrás del oyente). El órgano auditivo recibe información adicional sobre la ubicación de la fuente de sonido (frontal, posterior, superior) al analizar las características del espectro de señales binaurales.

Hasta 150 ... 300 Hz, el oído humano tiene una directividad muy baja. A frecuencias de 300 ... 2000 Hz, para las cuales la media longitud de onda de la señal es proporcional a la distancia "entre oídos" igual a 20 ... 25 cm, las diferencias de fase son significativas. A partir de una frecuencia de 2 kHz, la directividad de la audición disminuye drásticamente. A frecuencias más altas, la diferencia en las amplitudes de la señal se vuelve más importante. Cuando la diferencia en amplitudes excede el umbral de 1 dB, la fuente de sonido parece estar en el lado donde la amplitud es mayor.

Con una posición asimétrica del oyente con respecto a los altavoces, surgen intensidades adicionales y separaciones temporales, que conducen a distorsiones espaciales. Además, el KIZ (fuente de sonido aparente) más alejado del centro de la base (Δ L> 7 dB o Δτ> 0,8 ms), menos distorsión tienen. En Δ L> 20 dB, Δτ> 3 ... 5 ms QIZ se transforman en reales (altavoces) y no están sujetos a distorsión espacial.

Se ha establecido experimentalmente que no existen distorsiones espaciales (imperceptibles) si la banda de frecuencia de cada canal está limitada desde arriba por una frecuencia de al menos 10 kHz, y la de alta frecuencia (por encima de 10 kHz) y baja frecuencia (por debajo de 300 Hz) partes del espectro de estas señales se reproducen de forma monofónica.

El error al evaluar el azimut de la fuente de sonido en el plano horizontal en el frente es de 3 ... 4 °, detrás y en el plano vertical, aproximadamente 10 ... 15 °, lo que se explica por el efecto de protección de las aurículas. .

Habiendo considerado la teoría de la propagación y los mecanismos de aparición de ondas sonoras, es aconsejable comprender cómo "interpreta" o percibe el sonido una persona. Un órgano emparejado, el oído, es responsable de la percepción de las ondas sonoras en el cuerpo humano. Oído humano- un órgano muy complejo que se encarga de dos funciones: 1) percibe impulsos sonoros 2) realiza el papel del aparato vestibular de todo el cuerpo humano, determina la posición del cuerpo en el espacio y le da la capacidad vital para mantener el equilibrio. El oído humano promedio es capaz de captar fluctuaciones de 20 a 20.000 Hz, pero hay desviaciones hacia arriba o hacia abajo. Idealmente, el rango de frecuencia audible es de 16 a 20 000 Hz, que también corresponde a 16 m a 20 cm de longitud de onda. El oído se divide en tres partes: el oído externo, el medio y el interno. Cada uno de estos "departamentos" realiza su propia función, sin embargo, los tres departamentos están estrechamente relacionados entre sí y de hecho llevan a cabo la transmisión de una onda de vibraciones sonoras entre sí.

Oído externo (externo)

El oído externo está formado por el pabellón auricular y el conducto auditivo externo. La aurícula es un cartílago elástico de forma compleja cubierto de piel. En la parte inferior del pabellón auricular hay un lóbulo, que está formado por tejido adiposo y también está cubierto de piel. El pabellón auricular actúa como receptor de ondas sonoras del espacio circundante. La forma especial de la estructura de la aurícula permite capturar mejor los sonidos, especialmente los sonidos del rango de frecuencia media, que es responsable de la transmisión de la información del habla. Este hecho se debe en gran parte a una necesidad evolutiva, ya que una persona pasa la mayor parte de su vida en comunicación oral con representantes de su especie. La aurícula humana está prácticamente inmóvil, a diferencia de una gran cantidad de representantes de la especie animal, que utilizan los movimientos del oído para sintonizar con mayor precisión la fuente de sonido.

Los pliegues de la aurícula humana están diseñados de tal manera que hacen correcciones (distorsiones menores) con respecto a la ubicación vertical y horizontal de la fuente de sonido en el espacio. Es debido a esta característica única que una persona puede determinar con bastante claridad la ubicación de un objeto en el espacio en relación con él mismo, guiándose solo por el sonido. Esta característica también es bien conocida bajo el término "localización de sonido". La función principal de la aurícula es captar tantos sonidos como sea posible en el rango de frecuencia audible. El destino posterior de las ondas sonoras "atrapadas" se decide en el canal auditivo, cuya longitud es de 25-30 mm. En él, la parte cartilaginosa de la aurícula externa pasa a la ósea y la superficie de la piel del canal auditivo está dotada de glándulas sebáceas y azufradas. Al final del canal auditivo hay una membrana timpánica elástica, a la que llegan las vibraciones de las ondas sonoras, provocando así sus vibraciones recíprocas. El tímpano, a su vez, transmite estas vibraciones recibidas al oído medio.

Oído medio

Las vibraciones transmitidas por el tímpano van a un área del oído medio llamada "región timpánica". Se trata de un área de aproximadamente un centímetro cúbico de volumen, en la que se encuentran tres huesecillos: martillo, yunque y estribo. Son estos elementos "intermedios" los que realizan funcion esencial: transmisión de ondas sonoras al oído interno y amplificación simultánea. Los huesos auditivos son una cadena de transmisión de sonido extremadamente compleja. Los tres huesos están estrechamente conectados entre sí, así como con la membrana timpánica, por lo que se produce la transmisión de vibraciones "a lo largo de la cadena". En el camino hacia la zona del oído interno, hay una ventana del vestíbulo, que se superpone a la base del estribo. Para igualar la presión en ambos lados de la membrana timpánica (por ejemplo, en el caso de cambios en la presión externa), el área del oído medio se conecta a la nasofaringe a través de la trompa de Eustaquio. Todos estamos familiarizados con el efecto de estallido de oídos que se produce precisamente debido a este ajuste fino. Desde el oído medio, las vibraciones sonoras, ya amplificadas, entran en la región del oído interno, que es la más compleja y sensible.

Oído interno

La forma más compleja es el oído interno, llamado por eso el laberinto. El laberinto de huesos incluye: vestíbulo, cóclea y canales semicirculares, así como el aparato vestibular responsable del equilibrio. La cóclea está directamente relacionada con la audición en este ligamento. La cóclea es un canal membranoso en forma de espiral lleno de líquido linfático. Internamente, el canal está dividido en dos partes por otro tabique membranoso llamado "membrana principal". Esta membrana consta de fibras de varias longitudes (más de 24.000 en total), estiradas como cuerdas, cada cuerda resuena con su propio sonido específico. La división del canal por una membrana se realiza en una escalera superior e inferior, comunicando en el vértice de la cóclea. En el extremo opuesto, el canal se conecta al aparato receptor del analizador auditivo, que está cubierto con las células ciliadas más pequeñas. Este dispositivo analizador de audición también se denomina "órgano de Corti". Cuando las vibraciones del oído medio ingresan a la cóclea, el líquido linfático que llena el canal también vibra, transmitiendo las vibraciones a la membrana subyacente. En este momento, entra en juego el aparato del analizador auditivo, cuyas células ciliadas, ubicadas en varias filas, convierten las vibraciones sonoras en impulsos eléctricos "nerviosos", que se transmiten a través del nervio auditivo a la zona temporal de la corteza cerebral. . De una manera tan compleja y ornamentada, una persona eventualmente escuchará el sonido deseado.

Características de la percepción y formación del habla.

El mecanismo de formación del habla se formó en los humanos a lo largo de toda la etapa evolutiva. El significado de esta habilidad radica en la transmisión de información verbal y no verbal. El primero tiene una carga verbal y semántica, el segundo es responsable de la transferencia del componente emocional. El proceso de crear y comprender el habla incluye: formular el mensaje; codificación en elementos de acuerdo con las reglas del lenguaje existente; acciones neuromusculares transitorias; movimiento de las cuerdas vocales; emisión de una señal acústica; Entonces el oyente entra en acción, realizando: análisis espectral de la señal acústica recibida y la selección de características acústicas en el sistema auditivo periférico, transmisión de las características seleccionadas a través de redes neuronales, reconocimiento del código del idioma (análisis lingüístico), comprensión de la significado del mensaje.
El aparato para formar señales de voz se puede comparar con un instrumento de viento complejo, sin embargo, la versatilidad y flexibilidad de configuración y la capacidad de reproducir las más mínimas sutilezas y detalles no tienen análogos en la naturaleza. El mecanismo de formación de voz consta de tres componentes inseparables:

Generador- pulmones como depósito de volumen de aire. La energía del exceso de presión se almacena en los pulmones, luego a través del canal excretor con la ayuda del sistema muscular, esta energía se extrae a través de la tráquea, que está conectada a la laringe. En esta etapa, la corriente de aire se interrumpe y se modifica;
Vibrador- consta de las cuerdas vocales. Los chorros de aire turbulentos (crean tonos de borde) y las fuentes de impulsos (explosiones) también afectan el flujo;
Resonador- incluye cavidades de resonancia de complejo forma geometrica(faringe, boca y cavidad nasal).

En el agregado del dispositivo individual de estos elementos, se forma por separado un timbre único e individual de la voz de cada persona.

La energía de la columna de aire se genera en los pulmones, que crean un cierto flujo de aire durante la inhalación y la exhalación debido a la diferencia de presión atmosférica e intrapulmonar. El proceso de acumulación de energía se lleva a cabo mediante la inhalación, el proceso de liberación se caracteriza por la exhalación. Esto ocurre debido a la compresión y expansión del pecho, que se realizan con la ayuda de dos grupos musculares: el intercostal y el diafragma, con respiración y canto profundo e intensificado, los músculos de la prensa abdominal, el pecho y el cuello también se contraen. . Al inhalar, el diafragma se contrae y cae, la contracción de los músculos intercostales externos eleva las costillas y las lleva a los lados, y el esternón hacia adelante. El agrandamiento del tórax conduce a una caída de la presión dentro de los pulmones (en relación con la atmosférica), y este espacio se llena rápidamente de aire. Cuando exhala, los músculos se relajan en consecuencia y todo vuelve a su estado anterior ( Caja torácica vuelve a su estado original debido a su propia gravedad, el diafragma se eleva, el volumen de los pulmones previamente expandidos disminuye, la presión intrapulmonar aumenta). La inhalación se puede describir como un proceso que consume energía (activo); la exhalación es un proceso de acumulación de energía (pasivo). El control del proceso de respiración y la formación del habla ocurre inconscientemente, pero al cantar, el entorno de la respiración requiere un enfoque consciente y un entrenamiento adicional prolongado.

La cantidad de energía que se gasta posteriormente en la formación del habla y la voz depende del volumen de aire almacenado y de la cantidad de presión adicional en los pulmones. La presión máxima desarrollada para un cantante de ópera entrenado puede alcanzar los 100-112 dB. La modulación del flujo de aire por la vibración de las cuerdas vocales y la creación de un exceso de presión suboesofágica, estos procesos tienen lugar en la laringe, que es una especie de válvula ubicada al final de la tráquea. La válvula tiene una doble función: protege los pulmones de objetos extraños y mantiene alta presión. Es la laringe la que actúa como fuente de habla y canto. La laringe es una colección de cartílago conectado por músculos. La laringe tiene una estructura bastante compleja, cuyo elemento principal es un par de cuerdas vocales. Son las cuerdas vocales las que son la principal (pero no la única) fuente de formación de la voz o "vibrador". Durante este proceso, las cuerdas vocales se mueven con fricción. Para protegerse contra esto, se secreta una secreción mucosa especial, que actúa como lubricante. Educación sonidos del habla está determinado por las vibraciones de los ligamentos, lo que conduce a la formación de un flujo de aire exhalado desde los pulmones, a un cierto tipo de característica de amplitud. Entre las cuerdas vocales se encuentran pequeñas cavidades, que actúan como filtros acústicos y resonadores cuando es necesario.

Características de percepción auditiva, seguridad auditiva, umbrales auditivos, adaptación, nivel de volumen correcto

Como puede verse en la descripción de la estructura del oído humano, este órgano es muy delicado y de estructura bastante compleja. Teniendo en cuenta este hecho, no es difícil determinar que este aparato extremadamente delgado y sensible tiene un conjunto de limitaciones, umbrales, etc. El sistema auditivo humano está adaptado a la percepción de sonidos suaves, así como a sonidos de intensidad media. La exposición prolongada a sonidos fuertes conlleva cambios irreversibles en los umbrales auditivos, así como otros problemas de audición, hasta la sordera completa. El grado de daño es directamente proporcional al tiempo de exposición en un ambiente ruidoso. En este momento, el mecanismo de adaptación también entra en vigor, es decir. bajo la influencia de sonidos fuertes prolongados, la sensibilidad disminuye gradualmente, el volumen percibido disminuye y la audición se adapta.

La adaptación busca inicialmente proteger los órganos auditivos de sonidos demasiado fuertes, sin embargo, es la influencia de este proceso lo que más a menudo hace que una persona aumente incontrolablemente el nivel de volumen del sistema de audio. La protección se realiza gracias al trabajo del mecanismo del oído medio e interno: el estribo se retrae de la ventana ovalada, protegiendo así de sonidos innecesariamente fuertes. Pero el mecanismo de protección no es perfecto y tiene un retardo de tiempo, que se activa solo 30-40 ms después del inicio del sonido y, además, no se logra una protección completa incluso con una duración de 150 ms. El mecanismo de protección se activa cuando el nivel de volumen supera el nivel de 85 dB, además, la protección en sí es de hasta 20 dB.
El mas peligroso en este caso, podemos considerar el fenómeno de "desplazamiento del umbral auditivo", que suele ocurrir en la práctica como consecuencia de una exposición prolongada a sonidos fuertes por encima de 90 dB. El proceso de curación del sistema auditivo después de estos efectos nocivos puede tardar hasta 16 horas. El cambio de los umbrales comienza ya desde el nivel de intensidad de 75 dB y aumenta proporcionalmente con el aumento del nivel de la señal.

Lo peor que hay que tener en cuenta al considerar el problema de obtener el nivel de intensidad del sonido correcto es el hecho de que los problemas de audición (adquiridos o congénitos) son prácticamente intratables en esta era de la medicina avanzada. Todo esto debería llevar a cualquier persona cuerda a pensar en cuidar su audición, a menos que, por supuesto, se planee preservar su integridad original y la capacidad de escuchar todo el rango de frecuencias el mayor tiempo posible. Afortunadamente, no todo es tan aterrador como podría parecer a primera vista, y si observa una serie de precauciones, puede preservar fácilmente su audición incluso en la vejez. Antes de considerar estas medidas, es necesario recordar una característica importante de la percepción auditiva humana. El audífono percibe los sonidos de forma no lineal. Un fenómeno similar consiste en lo siguiente: si imagina cualquier frecuencia de un tono puro, por ejemplo, 300 Hz, entonces aparece no linealidad cuando aparecen armónicos de esta frecuencia fundamental en la aurícula de acuerdo con el principio logarítmico (si se toma la frecuencia fundamental como f, entonces los armónicos de frecuencia serán 2f, 3f y así sucesivamente en orden ascendente). Esta no linealidad también es más fácil de percibir y familiar para muchos bajo el nombre "distorsión no lineal"... Dado que tales armónicos (sobretonos) no aparecen en el tono puro original, resulta que el oído mismo introduce sus propias correcciones y sobretonos en el sonido original, pero solo pueden determinarse como distorsiones subjetivas. A un nivel de intensidad por debajo de 40 dB, no se produce distorsión subjetiva. Con un aumento en la intensidad de 40 dB, el nivel de armónicos subjetivos comienza a aumentar, sin embargo, incluso en el nivel de 80-90 dB, su contribución negativa al sonido es relativamente pequeña (por lo tanto, este nivel de intensidad puede considerarse convencionalmente una especie de "media dorada" en el ámbito musical).

Con base en esta información, puede deducir fácilmente un nivel de volumen seguro y aceptable que no dañará los órganos auditivos y al mismo tiempo permitirá escuchar absolutamente todas las características y detalles del sonido, por ejemplo, en el caso de trabajando con un sistema de "alta fidelidad". Este nivel de la "media dorada" es de aproximadamente 85-90 dB. Es con tal intensidad de sonido que es realista escuchar todo lo que es inherente a la ruta de audio, mientras se minimiza el riesgo de daño prematuro y pérdida auditiva. Un nivel de sonoridad de 85 dB puede considerarse casi completamente seguro. Para comprender cuál es el peligro de escuchar en voz alta y por qué un nivel de volumen demasiado bajo no le permite escuchar todos los matices del sonido, consideremos este tema con más detalle. En cuanto a los niveles de volumen bajos, la falta de conveniencia (pero más a menudo un deseo subjetivo) de escuchar música a niveles bajos se debe a las siguientes razones:

No linealidad de la percepción auditiva humana;
Características de la percepción psicoacústica, que se considerarán por separado.

La no linealidad de la percepción auditiva discutida anteriormente tiene un impacto significativo en cualquier volumen por debajo de 80 dB. En la práctica, se ve así: si enciende la música a un nivel bajo, por ejemplo, 40 dB, entonces el rango de frecuencia media de la composición musical se escuchará con mayor claridad, ya sea la voz del intérprete / intérprete o los instrumentos. jugando en este rango. Al mismo tiempo, habrá una evidente falta de frecuencias bajas y altas, debido precisamente a la no linealidad de la percepción, así como al hecho de que diferentes frecuencias suenan con diferente sonoridad. Por lo tanto, es obvio que para una percepción completa de la totalidad de la imagen completa, el nivel de frecuencia de intensidad debe estar alineado al máximo con un solo valor. A pesar de que incluso a un nivel de sonoridad de 85-90 dB, no se produce una ecualización idealizada de la sonoridad de diferentes frecuencias, el nivel se vuelve aceptable para la escucha normal de todos los días. Cuanto menor sea el volumen al mismo tiempo, más claramente será percibida por el oído la no linealidad característica, es decir, la sensación de falta de la cantidad adecuada de frecuencias altas y bajas. Al mismo tiempo, resulta que con tal no linealidad es imposible hablar seriamente sobre la reproducción de calidad "hi-fi" de alta fidelidad, porque la precisión de la transmisión de la imagen de sonido original será extremadamente baja en esta situación particular. .

Si profundizas en estas conclusiones, queda claro por qué escuchar música a bajo volumen, aunque es lo más seguro desde el punto de vista de la salud, se siente de forma extremadamente negativa al oído debido a la creación de imágenes de instrumentos musicales obviamente inverosímiles. y voz, la falta de escala del escenario sonoro. En general, la reproducción de música silenciosa se puede utilizar como acompañamiento de fondo, pero está absolutamente contraindicado escuchar alta calidad de "alta fidelidad" a bajo volumen, por las razones anteriores, es imposible crear imágenes naturalistas del escenario de sonido, que fue formado por el ingeniero de sonido en el estudio, en la etapa de grabación de sonido. Pero no solo el volumen bajo introduce ciertas restricciones en la percepción del sonido final, la situación es mucho peor con un volumen mayor. Es bastante fácil dañar su audición y reducir la sensibilidad lo suficiente si escucha música a niveles superiores a 90 dB durante mucho tiempo. Estos datos se basan en una gran cantidad de estudios médicos, que concluyen que un sonido por encima de 90 dB tiene un daño real y casi irreparable para la salud. El mecanismo de este fenómeno radica en la percepción auditiva y las características estructurales del oído. Cuando una onda sonora con una intensidad superior a 90 dB ingresa al canal auditivo, entran en juego los órganos del oído medio, provocando un fenómeno llamado adaptación auditiva.

El principio de lo que sucede en este caso es el siguiente: el estribo se retrae de la ventana ovalada y protege el oído interno de sonidos demasiado fuertes. Este proceso se llama reflejo acústico... De oído, esto se percibe como una disminución a corto plazo de la sensibilidad, lo que puede resultar familiar para cualquiera que haya asistido a conciertos de rock en clubes, por ejemplo. Después de dicho concierto, se produce una disminución a corto plazo de la sensibilidad, que, después de un cierto período de tiempo, se restablece a su nivel anterior. Sin embargo, la restauración de la sensibilidad no siempre será y depende directamente de la edad. Detrás de todo esto se esconde el gran peligro de escuchar música a todo volumen y otros sonidos, cuya intensidad supera los 90 dB. La aparición de un reflejo acústico no es el único peligro "visible" de pérdida de la sensibilidad auditiva. Con la exposición prolongada a sonidos demasiado fuertes, los pelos ubicados en el área del oído interno (que responden a las vibraciones) se desvían con mucha fuerza. En este caso, se produce el efecto de que el cabello, responsable de la percepción de una determinada frecuencia, se desvía bajo la influencia de vibraciones sonoras de gran amplitud. En un momento determinado, ese cabello puede desviarse demasiado y nunca volver. ¡Esto provocará una pérdida correspondiente de sensibilidad a una frecuencia específica específica!

Lo peor de toda esta situación es que las enfermedades del oído prácticamente no son susceptibles de tratamiento, incluso con los métodos más modernos conocidos por la medicina. Todo esto lleva a ciertas conclusiones serias: un sonido por encima de los 90 dB es peligroso para la salud y es casi seguro que cause una pérdida de audición prematura o una disminución significativa de la sensibilidad. Aún más desagradable es el hecho de que la propiedad de adaptación antes mencionada entra en juego con el tiempo. Este proceso en los órganos auditivos humanos ocurre casi imperceptiblemente, es decir, una persona que está perdiendo sensibilidad lentamente, cerca del 100% de probabilidad, no se dará cuenta de esto hasta el momento en que las personas a su alrededor presten atención al constante cuestionamiento, como: "¿Qué acabas de decir?" La conclusión es que la conclusión es extremadamente simple: al escuchar música, es vital no permitir niveles de intensidad de sonido superiores a 80-85 dB. El lado positivo se encuentra en el mismo momento: el nivel de volumen de 80-85 dB corresponde aproximadamente al nivel de grabación de sonido de la música en un entorno de estudio. Entonces surge el concepto de la "Media Dorada", por encima del cual es mejor no elevarse si los problemas de salud tienen al menos algún significado.

Incluso una escucha de música bastante breve a un nivel de 110-120 dB puede causar problemas de audición, por ejemplo, durante un concierto en vivo. Obviamente, a veces es imposible o muy difícil evitar esto, pero es extremadamente importante intentar hacerlo para mantener la integridad de la percepción auditiva. En teoría, la exposición a corto plazo a sonidos fuertes (que no superen los 120 dB), incluso antes de la aparición de la "fatiga auditiva", no tiene consecuencias negativas graves. Pero en la práctica, suele haber casos de exposición prolongada a sonidos de tal intensidad. La gente se aturde a sí misma, sin darse cuenta de la magnitud del peligro en el automóvil cuando escucha un sistema de audio, en casa en condiciones similares o en los auriculares de un reproductor portátil. ¿Por qué sucede esto y qué hace que el sonido sea cada vez más fuerte? Hay dos respuestas a esta pregunta: 1) La influencia de la psicoacústica, que se discutirá por separado; 2) La constante necesidad de "gritar" el volumen de la música algunos sonidos externos. El primer aspecto del problema es bastante interesante y se discutirá en detalle más adelante, pero el segundo lado del problema conduce más a pensamientos y conclusiones negativos sobre la comprensión errónea de los verdaderos fundamentos de la escucha correcta del sonido de "hi- fi "clase.

Sin entrar en particular, la conclusión general sobre escuchar música y el volumen correcto es la siguiente: escuchar música debe tener lugar a niveles de intensidad de sonido no superiores a 90 dB, ni inferiores a 80 dB en una habitación en la que se escuchen sonidos extraños del exterior. las fuentes están muy apagadas o completamente ausentes (como: conversaciones de vecinos y otros ruidos, fuera de la pared del apartamento; ruidos de la calle y ruidos técnicos si está en el automóvil, etc.). Me gustaría enfatizar de una vez por todas que es precisamente en el caso del cumplimiento de requisitos tan, probablemente estrictos, que se puede lograr el tan esperado equilibrio de sonoridad, que no causará daños prematuros no deseados a los órganos auditivos, y También le brindará el verdadero placer de escuchar su música favorita con los más mínimos detalles de sonido a frecuencias altas y bajas y con precisión, que se persigue con el concepto mismo de sonido "hi-fi".

Psicoacústica y peculiaridades de la percepción.

Para responder de la manera más completa a algunas preguntas importantes sobre la percepción humana final de la información sonora, existe toda una sección de la ciencia que estudia una gran variedad de tales aspectos. Esta sección se llama "psicoacústica". El hecho es que la percepción auditiva no termina solo con el trabajo de los órganos auditivos. Luego de la percepción directa del sonido por parte del órgano del oído (oído), entra en juego el mecanismo más complejo y poco estudiado para analizar la información recibida, el cerebro humano es el único responsable de esto, el cual está diseñado de tal manera que, durante el funcionamiento, genera ondas de cierta frecuencia, y también se indican en Hertz (Hz). Las diferentes frecuencias de ondas cerebrales corresponden a ciertos estados de una persona. Por lo tanto, resulta que escuchar música contribuye a un cambio en la sintonización de frecuencia del cerebro, y esto es importante tenerlo en cuenta al escuchar composiciones musicales. Sobre la base de esta teoría, también existe un método de terapia de sonido que influye directamente en el estado mental de una persona. Las ondas cerebrales son de cinco tipos:

Ondas delta (ondas por debajo de 4 Hz). Corresponde a un estado de sueño profundo sin sueños, mientras que las sensaciones corporales están completamente ausentes.
Ondas theta (ondas 4-7 Hz). Un estado de sueño o meditación profunda.
Ondas alfa (ondas 7-13 Hz). Relajación y relajación durante la vigilia, somnolencia.
Ondas beta (ondas 13-40 Hz). El estado de actividad, el pensamiento cotidiano y la actividad mental, la excitación y la cognición.
Ondas gamma (ondas superiores a 40 Hz). Un estado de fuerte alerta mental, miedo, excitación y conciencia.

La psicoacústica, como rama de la ciencia, busca respuestas a las preguntas más interesantes sobre la percepción humana final de la información sonora. En el proceso de estudio de este proceso, se revelan una gran cantidad de factores, cuya influencia ocurre invariablemente tanto en el proceso de escuchar música como en cualquier otro caso de procesamiento y análisis de cualquier información sonora. La psicoacústica estudia casi toda la variedad de posibles influencias, comenzando por el estado emocional y mental de una persona en el momento de escuchar, terminando con las características estructurales de las cuerdas vocales (si hablamos de las peculiaridades de la percepción de todas las sutilezas de interpretación vocal) y el mecanismo para convertir el sonido en impulsos eléctricos del cerebro. Los factores más interesantes, y lo más importante, importantes (que es vital tener en cuenta cada vez que escuche sus composiciones musicales favoritas, así como cuando construya un sistema de audio profesional) se considerarán a continuación.

El concepto de consonancia, consonancia musical.

El dispositivo del sistema auditivo humano es único, en primer lugar, por el mecanismo de percepción del sonido, la no linealidad del sistema auditivo, la capacidad de agrupar sonidos por altura con un grado de precisión bastante alto. La característica más interesante de la percepción se puede observar en la no linealidad del sistema auditivo, que se manifiesta en forma de armónicos adicionales inexistentes (en el tono fundamental), especialmente a menudo manifestados en personas con tono musical o absoluto. Si nos detenemos con más detalle y analizamos todas las sutilezas de la percepción del sonido musical, entonces se distingue fácilmente el concepto de "consonancia" y "disonancia" de varios acordes e intervalos de sonido. Concepto "consonancia" definida como consonante (de Palabra francesa"consentimiento") sonido y, en consecuencia, viceversa, "disonancia"- sonido discordante, discordante. A pesar de la diversidad diferentes interpretaciones Estos conceptos son las características de los intervalos musicales, lo más conveniente es utilizar la interpretación "musical-psicológica" de los términos: consonancia definido y sentido por una persona como un sonido suave, agradable y confortable; disonancia por otro lado, se puede caracterizar como un sonido que provoca irritación, ansiedad y tensión. Esta terminología es ligeramente subjetiva y, para la historia del desarrollo de la música, se tomaron intervalos completamente diferentes como "consonantes" y viceversa.

Hoy en día, estos conceptos también son difíciles de percibir sin ambigüedades, ya que existen diferencias en personas con excelentes preferencias y gustos musicales, y tampoco existe un concepto de armonía generalmente reconocido y consensuado. La base psicoacústica de la percepción de varios intervalos musicales como consonantes o disonantes depende directamente del concepto de "banda crítica". Banda crítica- este es un cierto ancho de la banda, dentro del cual las sensaciones auditivas cambian bruscamente. El ancho de las bandas críticas aumenta proporcionalmente al aumentar la frecuencia. Por tanto, la sensación de consonancia y disonancia está directamente relacionada con la presencia de bandas críticas. El órgano auditivo humano (oído), como se mencionó anteriormente, desempeña el papel de un filtro de paso de banda en una determinada etapa del análisis de las ondas sonoras. Este papel se asigna a la membrana basilar, en la que se ubican 24 bandas críticas con ancho dependiente de la frecuencia.

Por tanto, la consonancia y la inconsistencia (consonancia y disonancia) dependen directamente de la resolución del sistema auditivo. Resulta que si dos tonos diferentes suenan al unísono o la diferencia de frecuencia es cero, entonces esta es una consonancia perfecta. La misma consonancia ocurre si la diferencia de frecuencia es mayor que la banda crítica. La disonancia ocurre solo cuando la diferencia de frecuencia es del 5% al 50% de la banda crítica. El grado más alto de disonancia en un segmento dado se escucha si la diferencia es una cuarta parte del ancho de banda crítico. En base a esto, es fácil analizar cualquier grabación musical mixta y combinación de instrumentos para determinar la consonancia o disonancia del sonido. No es difícil adivinar el gran papel que juegan en este caso el ingeniero de sonido, el estudio de grabación y otros componentes del original final digital o analógico de la banda sonora, y todo esto incluso antes de intentar reproducirlo en un equipo de reproducción de sonido.

Localización de sonido

El sistema de localización espacial y auditiva binaural ayuda a una persona a percibir la plenitud de la imagen de sonido espacial. Este mecanismo de percepción se realiza a través de dos receptores auditivos y dos canales auditivos. La información sonora que llega a través de estos canales se procesa posteriormente en la parte periférica del sistema auditivo y se somete a un análisis espectral-temporal. Además, esta información se transmite a las partes superiores del cerebro, donde se compara la diferencia entre las señales de sonido izquierda y derecha, y también se forma una sola imagen de sonido. Este mecanismo descrito se llama audición binaural... Gracias a esto, una persona tiene oportunidades tan únicas:

1) localización de señales de sonido de una o más fuentes, mientras se forma una imagen espacial de la percepción del campo de sonido
2) separación de señales provenientes de diferentes fuentes
3) resaltar algunas señales en el contexto de otras (por ejemplo, separar el habla y la voz del ruido o el sonido de los instrumentos)

La localización espacial es fácil de observar en ejemplo simple... En un concierto, con un escenario y varios músicos en él a una cierta distancia entre sí, puede fácilmente (si lo desea, incluso cerrando los ojos) determinar la dirección de llegada de la señal sonora de cada instrumento, evaluar la profundidad y amplitud del campo de sonido. De la misma manera, se aprecia un buen sistema de alta fidelidad, que puede "reproducir" de manera confiable tales efectos de espacialidad y localización, "engañando" al cerebro, haciéndote sentir la presencia total de tu intérprete favorito en una actuación en vivo. Localización fuente de sonido Suelen tener tres factores principales: temporal, intensidad y espectral. Independientemente de estos factores, hay una serie de patrones mediante los cuales se pueden comprender los conceptos básicos relacionados con la localización del sonido.

El mayor efecto de localización percibido por los órganos auditivos humanos se encuentra en la región de frecuencias medias. Al mismo tiempo, es prácticamente imposible determinar la dirección de los sonidos de frecuencias por encima de 8000 Hz y por debajo de 150 Hz. Este último hecho se usa especialmente en sistemas de alta fidelidad y cine en casa al elegir la ubicación del subwoofer (enlace de baja frecuencia), cuya ubicación en la habitación, debido a la falta de localización de frecuencias por debajo de 150 Hz, prácticamente no importa, y el oyente en cualquier caso tiene una imagen holística del escenario sonoro. La precisión de la localización depende de la ubicación de la fuente de radiación de ondas sonoras en el espacio. Así, la mayor precisión de localización del sonido se observa en el plano horizontal, alcanzando un valor de 3 °. En el plano vertical, el sistema auditivo humano determina la dirección de la fuente mucho peor, la precisión en este caso es de 10-15 ° (debido a la estructura específica de las aurículas y la geometría compleja). La precisión de la localización varía ligeramente según el ángulo de los objetos que emiten sonido en el espacio en los ángulos relativos al oyente, y el efecto final también está influenciado por el grado de difracción de las ondas sonoras de la cabeza del oyente. También debe tenerse en cuenta que las señales de banda ancha se localizan mejor que el ruido de banda estrecha.

Mucho más interesante es la situación con la determinación de la profundidad del sonido direccional. Por ejemplo, una persona puede determinar la distancia a un objeto mediante el sonido, sin embargo, esto sucede en mayor medida debido a un cambio en la presión sonora en el espacio. Por lo general, cuanto más lejos está el objeto del oyente, más atenuación de las ondas sonoras ocurre en el espacio libre (la influencia de las ondas sonoras reflejadas se agrega en la habitación). Por tanto, podemos concluir que la precisión de localización es mayor en una habitación cerrada precisamente debido a la aparición de reverberación. Las ondas reflejadas que se producen en salas cerradas posibilitan la aparición de efectos tan interesantes como la expansión del escenario sonoro, la envolvente, etc. Estos fenómenos son posibles precisamente debido a la susceptibilidad de la localización tridimensional de los sonidos. Las principales dependencias, que determinan la localización horizontal del sonido: 1) la diferencia en el tiempo de llegada de la onda sonora en el oído izquierdo y derecho; 2) la diferencia de intensidad que surge de la difracción en la cabeza del oyente. Para determinar la profundidad del sonido, la diferencia en el nivel de presión sonora y la diferencia en la composición espectral son importantes. La localización en el plano vertical también depende en gran medida de la difracción en el pabellón auricular.

La situación es más complicada con los sistemas de sonido envolvente modernos basados en tecnología Dolby Surround y análogos. Parecería que el principio de construcción de sistemas de cine en casa regula claramente la forma de recrear una imagen espacial bastante naturalista de sonido 3D con el volumen y la localización inherentes de las fuentes virtuales en el espacio. Sin embargo, no todo es tan trivial, ya que no se suelen tener en cuenta los mecanismos de percepción y localización de una gran cantidad de fuentes sonoras. La transformación del sonido por los órganos auditivos implica el proceso de combinar señales de diferentes fuentes que han llegado a diferentes oídos. Además, si la estructura de fase de diferentes sonidos es más o menos sincrónica, dicho proceso es percibido por el oído como un sonido que emana de una fuente. También hay una serie de dificultades, incluidas las peculiaridades del mecanismo de localización, que complican la precisión para determinar la dirección de la fuente en el espacio.

En vista de lo anterior, la tarea más difícil es separar los sonidos de diferentes fuentes, especialmente si estas diferentes fuentes están reproduciendo una señal de frecuencia de amplitud similar. Y esto es exactamente lo que sucede en la práctica en cualquier sistema de sonido envolvente moderno, e incluso en un sistema estéreo convencional. Cuando una persona escucha una gran cantidad de sonidos que emanan de diferentes fuentes, en primer lugar, se determina que cada sonido específico pertenece a la fuente que lo crea (agrupando por frecuencia, tono, timbre). Y solo la segunda etapa es la audiencia tratando de localizar la fuente. Después de eso, los sonidos entrantes se dividen en flujos según las características espaciales (diferencia en el tiempo de llegada de la señal, diferencia en amplitud). A partir de la información recibida se forma una imagen auditiva más o menos estática y fija, a partir de la cual es posible determinar de dónde proviene cada sonido específico.

Es muy conveniente rastrear estos procesos usando el ejemplo de una escena regular, con músicos ubicados fijamente en ella. Al mismo tiempo, es muy interesante que si el vocalista / intérprete, ocupando una posición inicialmente definida en el escenario, comienza a moverse suavemente alrededor del escenario en cualquier dirección, ¡la imagen auditiva formada previamente no cambiará! La definición de la dirección del sonido proveniente del vocalista seguirá siendo subjetivamente la misma, como si estuviera parado en el mismo lugar donde estaba antes de moverse. Solo en el caso de un cambio brusco en la ubicación del artista en el escenario, la imagen de sonido se dividirá. Además de los problemas considerados y la complejidad de los procesos de localización de sonidos en el espacio, en el caso de los sistemas de sonido envolvente multicanal, el proceso de reverberación en la sala de escucha final juega un papel bastante importante. Esta dependencia se observa más claramente cuando una gran cantidad de sonidos reflejados provienen de todas las direcciones: la precisión de la localización se deteriora significativamente. Si la saturación de energía de las ondas reflejadas es mayor (prevalece) que los sonidos directos, el criterio de localización en una habitación de este tipo se vuelve extremadamente borroso, es extremadamente difícil (si no imposible) hablar sobre la precisión de la determinación de tales fuentes.

Sin embargo, en una sala altamente reverberante, teóricamente ocurre la localización; en el caso de señales de banda ancha, la audición se orienta según el parámetro de la diferencia de intensidad. En este caso, la dirección está determinada por el componente de alta frecuencia del espectro. En cualquier habitación, la precisión de la localización dependerá del tiempo de llegada de los sonidos reflejados después de los sonidos directos. Si el intervalo de la brecha entre estas señales de sonido es demasiado pequeño, la "ley de la onda directa" comienza a funcionar para ayudar al sistema auditivo. La esencia de este fenómeno: si los sonidos con un intervalo de retardo corto provienen de diferentes direcciones, entonces la localización de todo el sonido se produce de acuerdo con el primer sonido que llega, es decir, la audición ignora hasta cierto punto el sonido reflejado si llega demasiado poco tiempo después del directo. Un efecto similar también se manifiesta cuando se determina la dirección de llegada del sonido en el plano vertical, pero en este caso es mucho más débil (debido a que la sensibilidad del sistema auditivo a la localización en el plano vertical es notablemente peor).

La esencia del efecto de precedencia es mucho más profunda y tiene una naturaleza psicológica más que fisiológica. Se llevaron a cabo una gran cantidad de experimentos, sobre la base de los cuales se estableció la dependencia. Este efecto surge principalmente cuando el momento en que aparece el eco, su amplitud y dirección coinciden con alguna "expectativa" del oyente de cómo la acústica de una determinada habitación forma una imagen sonora. Quizás la persona ya haya tenido la experiencia de escuchar en esta sala o similar, lo que configura la predisposición del sistema auditivo a la aparición del efecto de precedencia "esperado". Para sortear estas limitaciones inherentes al oído humano, en el caso de varias fuentes de sonido, se utilizan varios trucos y trucos, con la ayuda de los cuales, al final, una localización más o menos plausible de instrumentos musicales / otras fuentes de sonido en el espacio. se forma. En general, la reproducción de imágenes de sonido estéreo y multicanal se basa en muchos engaños y en la creación de una ilusión auditiva.

Cuando dos o más altavoces (por ejemplo, 5.1 o 7.1, o incluso 9.1) reproducen sonido desde diferentes puntos de la habitación, el oyente escucha sonidos provenientes de fuentes inexistentes o imaginarias, percibiendo un determinado escenario sonoro. La posibilidad de este engaño radica en las características biológicas de la estructura del cuerpo humano. Lo más probable es que una persona no haya tenido tiempo de adaptarse a reconocer tal engaño debido al hecho de que los principios de la reproducción de sonido "artificial" aparecieron relativamente recientemente. Pero, aunque el proceso de creación de una localización imaginaria resultó ser posible, la implementación hasta el día de hoy está lejos de ser perfecta. El hecho es que el oído realmente percibe la fuente del sonido donde realmente no existe, pero la exactitud y precisión de la transmisión de la información sonora (en particular, el timbre) es una gran pregunta. Mediante el método de numerosos experimentos en salas de reverberación reales y en cámaras amortiguadas, se descubrió que el timbre de las ondas sonoras difiere de las fuentes reales e imaginarias. Esto afecta principalmente a la percepción subjetiva de la sonoridad espectral, el timbre en este caso se modifica de manera significativa y notable (al compararlo con un sonido similar reproducido por una fuente real).

En el caso de los sistemas de cine en casa multicanal, el nivel de distorsión es notablemente más alto por varias razones: 1) Muchas señales de sonido similares en amplitud-frecuencia y características de fase provienen simultáneamente de diferentes fuentes y direcciones (incluidas las ondas reflejadas) a cada canal auditivo. Esto conduce a una mayor distorsión y filtrado de peine. 2) Una fuerte separación de los altavoces en el espacio (entre sí, en sistemas multicanal esta distancia puede ser de varios metros o más) contribuye al crecimiento de las distorsiones del timbre y el color del sonido en la región de la fuente imaginaria. Como resultado, podemos decir que la coloración del tono en los sistemas de sonido multicanal y envolvente en la práctica ocurre por dos razones: el fenómeno del filtrado de peine y la influencia de los procesos de reverberación en una habitación en particular. Si más de una fuente se encarga de la reproducción de la información sonora (esto también se aplica a un sistema estéreo con 2 fuentes), la aparición del efecto de "filtro de peine" es inevitable, provocada por los diferentes tiempos de llegada de las ondas sonoras a cada auditivo. canal. Se observa una irregularidad particular en el rango medio superior de 1-4 kHz.

El analizador auditivo humano es un sistema especializado para la percepción de vibraciones sonoras, la formación de sensaciones auditivas y el reconocimiento de imágenes sonoras. El aparato auxiliar de la parte periférica del analizador es el oído (Figura 15).

Distinguir el oído externo, que incluye el pabellón auricular, el conducto auditivo externo y la membrana timpánica; el oído medio, que consta de un sistema de huesecillos auditivos interconectados: el martillo, el yunque y el estribo, y el oído interno, que incluye la cóclea, donde se ubican los receptores que reciben las vibraciones sonoras, así como el vestíbulo y los canales semicirculares. Los canales semicirculares representan la parte del receptor periférico del analizador vestibular, que se discutirá por separado.

El oído externo está diseñado de tal manera que transmite energía sonora al tímpano. Con la ayuda de las aurículas se produce una concentración relativamente pequeña de esta energía, y el canal auditivo externo asegura el mantenimiento de temperatura y humedad constantes como factores que determinan la estabilidad del aparato transmisor de sonido.

La membrana timpánica es un tabique delgado, de aproximadamente 0,1 milímetro de espesor, formado por fibras que corren en diferentes direcciones. La función de la membrana timpánica se refleja bien en su nombre: comienza a oscilar cuando las vibraciones sonoras del aire caen sobre ella desde el lado del canal auditivo externo. Al mismo tiempo, su estructura le permite transmitir todas las frecuencias del rango de audio prácticamente sin distorsión. El sistema de huesecillos transfiere las vibraciones del tímpano a la cóclea.

Los receptores que proporcionan la percepción de las vibraciones sonoras se encuentran en el oído interno, en la cóclea (Figura 16). Este nombre está asociado a la forma de espiral de esta formación, que consta de 2,5 vueltas.

En el canal medio de la cóclea en la membrana principal se encuentra el órgano de Corti (llamado así por el anatomista italiano Corti, 1822-1888). Este órgano contiene el aparato receptor del analizador auditivo (Figura 17).

¿Cómo se produce la formación de sensaciones sonoras? Una cuestión que actualmente atrae la atención de los investigadores. Por primera vez (1863), el fisiólogo alemán Hermann Ludwig Ferdinand Helmholtz presentó una interpretación muy convincente de los procesos en el oído interno, quien desarrolló la llamada teoría de la resonancia. Llamó la atención sobre el hecho de que la membrana principal de la cóclea está formada por fibras que corren en dirección transversal. La longitud de tales fibras aumenta hacia el vértice de la cóclea. De ahí que sea comprensible la analogía del trabajo de este órgano con el arpa, en la que se logran diferentes tonalidades mediante diferentes longitudes de cuerdas. Según Helmholtz, cuando se expone a vibraciones sonoras, una cierta fibra, que es responsable de la percepción de esta frecuencia, entra en resonancia. Una teoría que es muy cautivadora por su simplicidad e integridad, pero que, lamentablemente, tuvo que ser abandonada, ya que resultó que las cuerdas -fibras- en la membrana principal son demasiado pocas para reproducir todas las frecuencias audibles por una persona, estas las cadenas son demasiado débiles y, además, están aisladas, no es posible vacilar. Estas dificultades para la teoría de la resonancia resultaron insuperables, pero sirvieron de impulso para investigaciones posteriores.

Según los conceptos modernos, la transmisión y reproducción de vibraciones sonoras se deben a las propiedades de resonancia de frecuencia de todos los entornos de la cóclea. Con la ayuda de experimentos muy ingeniosos, se descubrió que a bajas frecuencias de vibración (100-150 hercios, tal vez un poco más altas, pero no más de 1000 hercios), el proceso de ondas cubre toda la membrana principal, todos los receptores del órgano de Corti ubicados en esta membrana está excitada. Con un aumento en la frecuencia de las ondas sonoras, solo una parte de la membrana principal está involucrada en el proceso oscilatorio, y cuanto menos, más alto es el sonido. En este caso, el máximo de resonancia se desplaza hacia la base de la cóclea.

Sin embargo, todavía no hemos considerado la cuestión de cómo se produce la transformación de la energía de las vibraciones mecánicas en el proceso de excitación nerviosa. El aparato receptor del analizador auditivo está representado por unas peculiares células ciliadas, que son mecanorreceptores típicos, es decir, para los que la energía mecánica, en este caso, los movimientos oscilatorios, sirve como estímulo adecuado. Una característica específica de las células ciliadas es la presencia de pelos en su ápice, que están en contacto directo con la membrana tegumentaria. En el órgano de Corti, se distinguen una fila (3.5 mil) células ciliadas internas y 3 filas (12 mil) externas, que difieren en el nivel de sensibilidad. Se requiere más energía para excitar las células internas, y este es uno de los mecanismos del órgano auditivo para percibir los estímulos sonoros en una amplia gama de intensidades.

Cuando se produce un proceso oscilatorio en la cóclea, como consecuencia de los movimientos de la membrana principal, y con ella del órgano de Corti, se produce la deformación de los pelos que lindan con la membrana tegumentaria. Esta deformación sirve como punto de partida en la cadena de fenómenos que conducen a la excitación de las células receptoras. En un experimento especial, se encontró que si, durante la entrega de una señal de sonido, las biocorrientes se desvían de la superficie de las células ciliadas y luego, amplificándolas, se llevan a un altavoz, entonces encontraremos una reproducción bastante precisa del sonido. señal. Esta reproducción se aplica a todas las frecuencias, incluida la voz humana. ¿No es una analogía bastante cercana con un micrófono? De ahí el nombre: potencial de micrófono. Se ha comprobado que este fenómeno bioeléctrico es el potencial receptor. Por lo tanto, se deduce que la célula receptora peluda con bastante precisión (hasta un cierto límite de intensidad), a través de los parámetros del potencial del receptor, refleja los parámetros de exposición al sonido: frecuencia, amplitud y forma.

Durante el examen electrofisiológico de las fibras del nervio auditivo, que llegan directamente a las estructuras del órgano de Corti, se registran los impulsos nerviosos. Es de destacar que la frecuencia de tales impulsos depende de la frecuencia de las vibraciones sonoras que actúan. Al mismo tiempo, hasta 1000 hercios, se nota casi su coincidencia. Aunque no se registran frecuencias más altas en el nervio, permanece una cierta relación cuantitativa entre las frecuencias del estímulo sonoro y los impulsos aferentes.

Entonces, nos familiarizamos con las propiedades del oído humano y los mecanismos de funcionamiento de los receptores del analizador auditivo cuando se exponen a las vibraciones sonoras del aire. Pero la transmisión es posible y no solo a través del aire, sino a través de la llamada conducción ósea. En este último caso, las vibraciones (por ejemplo, un diapasón) son transmitidas por los huesos del cráneo y luego, sin pasar por el oído medio, caen directamente en la cóclea. Aunque en este caso el método de suministro de energía acústica es diferente, el mecanismo de su interacción con las células receptoras sigue siendo el mismo. Es cierto que las relaciones cuantitativas también son algo diferentes. Pero en ambos casos, la excitación, que inicialmente surgió en el receptor y transporta cierta información, se transmite a través de las estructuras nerviosas a los centros auditivos superiores.

¿Cómo se codifica la información sobre parámetros de vibraciones sonoras como la frecuencia y la amplitud? Primero, sobre la frecuencia. Usted, obviamente, llamó la atención sobre una especie de fenómeno bioeléctrico: el potencial de micrófono de un caracol. Después de todo, esencialmente testifica que en un rango significativo de fluctuaciones en el potencial del receptor (y reflejan el trabajo del receptor tanto en la percepción como en la transmisión subsecuente) corresponden casi exactamente en frecuencia a las vibraciones del sonido. Sin embargo, como ya se señaló, en las fibras del nervio auditivo, es decir, en aquellas fibras que reciben información de los receptores, la frecuencia de los impulsos nerviosos no supera las 1000 vibraciones por segundo. Y esto es mucho menor que las frecuencias de los sonidos percibidos en condiciones reales. ¿Cómo se resuelve este problema en el sistema auditivo? Anteriormente, cuando examinamos el trabajo del órgano de Corti, notamos que a bajas frecuencias de exposición al sonido, toda la membrana principal vibra. En consecuencia, todos los receptores se excitan y la frecuencia de vibración se transmite sin cambios a las fibras del nervio auditivo. A altas frecuencias, solo una parte de la membrana principal está involucrada en el proceso oscilatorio y, por lo tanto, solo una parte de los receptores. Transmiten la excitación de la parte correspondiente de las fibras nerviosas, pero ya con una transformación del ritmo. En este caso, una determinada parte de las fibras corresponde a una determinada frecuencia. Este principio se conoce como método de codificación espacial. Por tanto, la información de frecuencia se proporciona mediante la codificación del espacio de frecuencia.

Sin embargo, es bien sabido que la inmensa mayoría de los sonidos reales que percibimos, incluidas las señales del habla, no son oscilaciones sinusoidales regulares, sino procesos que tienen una forma mucho más compleja. ¿Cómo, en este caso, se asegura la transferencia de información? A principios del siglo XIX, el destacado matemático francés Jean Baptiste Fourier desarrolló un método matemático original que permite representar cualquier función periódica como la suma de una serie de componentes sinusoidales (serie de Fourier). Se demuestra mediante métodos matemáticos estrictos que estos componentes tienen períodos iguales a T, T / 2, T / 3, etc., o, en otras palabras, tienen frecuencias que son múltiplos de la frecuencia fundamental. Y el físico alemán Georg Simon Ohm (a quien todos conocen muy bien por su ley en ingeniería eléctrica) propuso en 1847 la idea de que tal descomposición tiene lugar en el órgano de Corti. Así apareció otra ley de Ohm, que refleja un mecanismo muy importante de percepción del sonido. Debido a sus propiedades resonantes, la membrana principal descompone un sonido complejo en sus componentes, cada uno de los cuales es percibido por el correspondiente aparato neurorreceptor. Por tanto, el patrón espacial de excitación transporta información sobre el espectro de frecuencias de una vibración sonora compleja.

Para transmitir información sobre la intensidad del sonido, es decir, la amplitud de las vibraciones, el analizador auditivo tiene un mecanismo que también es diferente al funcionamiento de otros sistemas aferentes. Muy a menudo, la información sobre la intensidad se transmite por la frecuencia de los impulsos nerviosos. Sin embargo, en el sistema auditivo, como se desprende de los procesos que acabamos de considerar, tal método es imposible. Resulta que en este caso, se utiliza el principio de codificación espacial. Como ya se señaló, las células ciliadas internas tienen una sensibilidad menor que las externas. Por tanto, una combinación diferente de receptores excitados de estos dos tipos corresponde a diferentes intensidades de sonido, es decir, una forma específica del patrón espacial de excitación.

En el analizador auditivo, la cuestión de los detectores específicos (como bien se expresa en el sistema visual) sigue abierta, sin embargo, existen aquí mecanismos que permiten señalar signos cada vez más complejos, que finalmente terminan con la formación de tal patrón de excitación, que corresponde a una cierta imagen subjetiva, reconocible por el "estándar" correspondiente.