To je složeni specijalizirani organ koji se sastoji od tri dijela: vanjskog, srednjeg i unutarnjeg uha.
Vanjsko uho je uređaj za detekciju zvuka. Zubne vibracije hvataju ušne školjke i prenose se vanjskim slušnim kanalom do bubnjića, koji odvaja vanjsko uho od srednjeg uha. Hvatanje zvuka i cijeli proces slušanja s dva uha, takozvani biniuralni sluh, igraju ulogu u određivanju smjera zvuka. Zvučne vibracije koje dolaze sa strane dopiru do najbližeg uha nekoliko decimalnih djelića sekunde (0.0006 s) ranije od drugog. Ova iznimno mala razlika u vremenu dolaska zvuka u oba uha dovoljna je za određivanje njegova smjera.
Srednje uho je zračna šupljina koja se povezuje s šupljinom nazofarinksa kroz Eustahijevu cijev. Oscilacije iz bubne opne kroz srednje uho prenose 3 međusobno povezane slušne koštice - malleus, incus i stapes, a potonji kroz membranu ovalnog prozora prenosi ove oscilacije tekućine koja se nalazi u unutarnje uho- perilimfa. Zahvaljujući slušnim košticama smanjuje se amplituda oscilacija i povećava se njihova snaga, što omogućuje pokretanje stupca tekućine u unutarnjem uhu. Srednje uho ima poseban mehanizam za prilagodbu promjenama intenziteta zvuka. Uz snažne zvukove, posebni mišići povećavaju napetost bubnjića i smanjuju pokretljivost stapesa. Time se smanjuje amplituda vibracija i štiti unutarnje uho od oštećenja.
Unutarnje uho s pužnicom koja se nalazi u njemu nalazi se u piramidi temporalne kosti. Ljudski puž tvori 2,5 spiralne zavojnice. Kohlearni kanal podijeljen je s dvije pregrade (glavna membrana i vestibularna membrana) u 3 uska prolaza: gornji (vestibularne ljestve), srednji (membranski kanal) i donji (bubne ljestve). Na vrhu puža nalazi se rupa koja povezuje gornji i donji kanal u jedan, koji ide od ovalnog prozora do vrha puža i dalje do okruglog prozora. Njihova šupljina ispunjena je tekućinom - perilimfom, a šupljina srednjeg membranskog kanala ispunjena je tekućinom drugačijeg sastava - endolimfe. U srednjem kanalu nalazi se aparat za opažanje zvuka - Cortijev organ, u kojem se nalaze receptori za zvučne vibracije - stanice kose.
Mehanizam percepcije zvuka. Fiziološki mehanizam percepcije zvuka temelji se na dva procesa koja se događaju u pužnici: 1) razdvajanje zvukova različitih frekvencija na mjestu njihovog najvećeg utjecaja na glavnu membranu pužnice i 2) transformacija mehaničkih vibracija u živčanu pobudu receptorskim stanicama. Zvučne vibracije koje ulaze u unutarnje uho kroz ovalni prozor prenose se do perilimfe, a vibracije te tekućine dovode do pomaka glavne membrane. Visina stupa oscilirajuće tekućine i, prema tome, mjesto najvećeg pomaka glavne membrane ovise o visini zvuka. Tako se uz zvukove različite visine uzbuđuju različite stanice kose i različita živčana vlakna. Povećanje intenziteta zvuka dovodi do povećanja broja pobuđenih stanica kose i živčanih vlakana, što omogućuje razlikovanje intenziteta zvučnih vibracija.
Transformaciju vibracija u proces uzbude provode posebni receptori - stanice kose. Dlake ovih stanica ugrađene su u pokrovnu membranu. Mehaničke vibracije pod djelovanjem zvuka dovode do pomicanja pokrovne membrane u odnosu na receptorske stanice i savijanja vlasi. U receptorskim stanicama mehaničko pomicanje dlačica uzrokuje proces pobude.
Vodljivost zvuka. Razlikovati zračnu i koštanu provodljivost. V. normalnim uvjetima kod ljudi prevladava zračna vodljivost: zvučne valove hvata vanjsko uho, a zračne vibracije prenose se vanjskim ušnim kanalom do srednjeg i unutarnjeg uha. U slučaju provođenja kostiju, zvučne vibracije prenose se kroz kosti lubanje izravno u pužnicu. Ovaj mehanizam prijenosa zvučnih vibracija važan je kada osoba roni pod vodom.
Osoba obično percipira zvukove s frekvencijom od 15 do 20.000 Hz (u rasponu od 10-11 oktava). U djece gornja granica doseže 22 000 Hz i smanjuje se s godinama. Najveća osjetljivost pronađena je u frekvencijskom rasponu od 1000 do 3000 Hz. Ovo područje odgovara najčešćim frekvencijama ljudskog govora i glazbe.
Proces naše percepcije zvukova ovisi o kvaliteti ulaznih zvučnih informacija i o stanju naše psihe.
O zvukovima i onome što čujemo.
Zvuk se može zamisliti kao valovito zbijanje medija koji se kreće ravnomjerno od izvora vibracija određene brzine. S udaljenošću val gubi svoju "gustoću", postupno nestajući. Slabljenje zvuka je obrnuto proporcionalno kvadratu udaljenosti od izvora zvuka. Brzina širenja zvuka u plinovima ovisi o prirodi plina, gustoći medija, temperaturi i statičkom atmosferskom tlaku. Za tekuće i plinovite medije - uglavnom iz prirode medija. Dakle, u zraku je ta vrijednost od 330 do 345 m / s pri promjeni temperature od 0 do 200C, u vodi - oko 1500 m / s, u čeliku - 6000 m / s.
Članak o strukturi slušnog analizatora opisuje glavni mehanizam percepcije zvukova od strane organa sluha kroz vanjsko i srednje uho i transformacije zvučni valovi u električne impulse u unutarnjem uhu. Osim zračnog puta za provođenje zvuka do receptorskih stanica unutarnjeg uha, postoji i koštani put za percepciju zvuka, budući da zvučni valovi ne samo da ulaze u vanjski slušni kanal, već i uzrokuju vibriranje kosti lubanje. Ovaj je mehanizam važan za razumijevanje zašto čujemo izobličen zvuk vlastitog glasa. S koštanom vodljivošću zvuka, samo visoki zvukovi s malom amplitudom oscilacija dopiru do receptorskih stanica, pa naš glas čujemo više nego što ga drugi čuju.
Postoji i zvučni učinak mikrovalne pećnice, a to je slušna percepcija mikrovalnog zračenja. Kada je izložen impulsnom ili moduliranom mikrovalnom zračenju, percepcija zvukova događa se izravno unutar ljudske lubanje. Tijekom tog procesa nastaju udarni valovi, koje osoba percipira kao zvučnu informaciju koju nitko drugi ne može čuti. Također je utvrđeno da je u odgovarajući izbor modulirajući signal, moguće je prenijeti audio informacije osobi u obliku zasebnih riječi ili izraza putem mikrovalnog zračenja.
Selektivnost slušnih osjeta audio informacije.
Zvukovi koje čujemo zvučne su informacije dekodirane od strane mozga, pretvorene u subjektivne zvučne prikaze ili slike. Zvukovi koji dopiru do nas mogu se mjeriti i objektivno opisati, ali percepcija zvuka je individualna i selektivna.Ovisi ne samo o kvaliteti našeg slušnog analizatora, već i psihološko stanje, raspoloženje, trenutne potrebe.
Obično ne čujemo otkucaje sata ili ventilator koji stvara buku, možda nećemo čuti razgovor ljudi u blizini ako smo zauzeti stvarima koje nas zanimaju. No, slušajući, čujmo vlastito disanje. Glasni zvukovi koji nas ne iritiraju prolaze "na uši", ali zanimljivi i važni, čak i vrlo tihi, mogu izazvati ozbiljan emocionalni odgovor. Naši slušni aparati iznimno su selektivni za zvučne informacije. Ova subjektivna percepcija zvukova javlja se zbog svojevrsnog ulaznog filtera mozga, koji inhibira percepciju zvukova koji nam nisu potrebni. Filtriranje zvukova, filtriranje beskorisnog "neželjenog sadržaja" omogućuje nam da istaknemo informacije koje su u ovom trenutku zaista važne.
Međutim, filtriranje zvučnih informacija bez sudjelovanja svijesti ima lošu stranu. Neke zvučne strukture s niskim frekvencijama i sporim ritmovima imaju učinak dubokog mišićnog ili mentalnog opuštanja. Opažanje zvukova takve glazbe i ritmova također može stvoriti uvjete za mobilizaciju tijela bez uobičajenog utjecaja svjesne kontrole na njega. Na primjer, od davnina je poznato da ritam bubnja pomaže vojnicima da glupo hodaju čak i kad su jako umorni. Takve zvučne informacije koriste se za pojačavanje učinka sugestije šamana, hipnotizera ili psihoterapeuta.
Pretvaranje zvučnih valova koji nam stižu u zvučne informacije provodi se u slušnom analizatoru, a konačna obrada dolaznih signala može se obaviti u nekoliko slušni centri mozga, razmjenjujući informacije s drugim važnim centrima, prvenstveno motoričkim centrom i centrom vida. Također je moguće upotrijebiti slušnu percepciju zvučnih informacija pohranjenih u memoriji za usporedbu i identifikaciju novog zvučnog prikaza.
Određivanje smjera zvučnog podražaja.
Da bi shvatio odakle dolazi zvučna informacija, krokodil mora okrenuti tijelo, mačka samo treba razotkriti uši, a osoba uopće ne mora pokretati.
Osoba ima stereofonijsku percepciju zvuka, određujući vodoravni smjer zvuka na dva glavna načina: vremenskim kašnjenjem između zvuka koji ulazi u jedno uho i ulaza u drugo uho, te razlikom između intenziteta zvukova u oba uha . Prvi mehanizam za percepciju zvuka najbolje funkcionira na frekvencijama ispod 3000 herca (Hz), a drugi mehanizam na višim frekvencijama, budući da je glava na tim frekvencijama značajnija prepreka zvučnim informacijama.
Ako osoba gleda izravno u izvor zvuka, zvučne informacije dopiru do oba uha u isto vrijeme, ali ako je jedno uho bliže podražaju od drugog, zvučni signali iz prvog uha ulaze u mozak nekoliko mikrosekundi prije zvučne informacije iz druge.
Razlučivanje je li izvor zvuka ispred ili iza osobe, kao i iznad ili ispod, postiže se uglavnom uz pomoć sofisticiranog oblika ušnih školjki, koji mijenja intenzitet zvuka koji ulazi u uho, ovisno o smjeru odakle dolazi.
Psihoakustika je znanstveno područje koje proučava slušne osjete osobe kada se zvuk primijeni na uši.
Ljudi s apsolutnim (analitičkim) sluhom za glazbu mogu točno odrediti visinu, jačinu i ton zvuka, sposobni su zapamtiti zvuk instrumenata i prepoznati ih nakon nekog vremena. Mogu ispravno analizirati ono što su čuli, ispravno istaknuti pojedine instrumente.
Ljudi koji nemaju savršenu visinu mogu odrediti ritam, ton, tonalitet, ali im je teško ispravno analizirati materijal koji su slušali.
Prilikom slušanja visokokvalitetne audio opreme u pravilu se razlikuju mišljenja stručnjaka. Neki ljudi preferiraju visoku transparentnost i vjernost prijenosa svakog prizvuka, živcira ih nedostatak detalja u zvuku. Drugi više vole zvuk mutnog, nejasnog lika, brzo se umore od obilja detalja u glazbenoj slici. Netko se usredotočuje na sklad u zvuku, netko na spektralnu ravnotežu, a netko na dinamički raspon. Ispostavilo se da sve ovisi o tipu pojedinca.Vrste ljudi dijele se na sljedeće dihotomije (parne klase): osjetilne i intuitivne, misleće i osjećajne, ekstravertirane i introvertirane, odlučne i opažajuće.
Ljudi s osjetilnom dominacijom imaju jasnu dikciju, savršeno percipiraju sve nijanse govora ili glazbene slike. Za njih je transparentnost zvuka iznimno važna, kada se svi zvučni instrumenti jasno razlikuju.
Slušatelji s intuitivnom dominacijom preferiraju zamagljenu glazbenu sliku, pridaju najveću važnost ravnoteži zvuka svih glazbenih instrumenata.
Slušatelji s dominantnim razmišljanjem preferiraju glazbena djela s visokim dinamičkim rasponom, s jasno označenom glavnom i sporednom dominantnom, s izraženim značenjem i strukturom djela
Daju se ljudi s osjećajem dominantnosti veliku važnost sklad u glazbenim djelima, preferiraju djela s blagim odstupanjima dura i mola od neutralne vrijednosti, t.j. "Glazba za dušu".
Slušatelj s ekstrovertiranom dominantnom uspješno odvaja signal od šuma, radije sluša glazbu na visokoj glasnoći, veći ili manji dio glazbenog djela određen je frekvencijskim položajem glazbene slike u ovom trenutku.
Ljudi s introvertiranom dominacijom posvećuju značajnu pozornost unutarnjoj strukturi glazbene slike, major-manjina se također procjenjuje prema frekvencijskom pomaku jednog od harmonika u rezonancijama koje nastaju, vanjski šumovi otežavaju percepciju audio informacija.
Ljudi s odlučujućom dominacijom preferiraju redovitost u glazbi, prisutnost unutarnje periodičnosti.
Slušatelji s dominantnom percepcijom preferiraju improvizaciju u glazbi.
Svatko za sebe zna da se ista glazba na istoj opremi i u istoj prostoriji ne percipira uvijek na isti način. Vjerojatno, ovisno o psihoemocionalnom stanju, naši su osjećaji ili otupljeni ili pogoršani.
S druge strane, pretjerani detalji i prirodnost zvuka mogu iritirati umornog i zabrinutog slušatelja s osjetilnom dominacijom, da će u takvom stanju preferirati mutnu i meku glazbu, grubo rečeno, radije će slušati instrumente uživo u šešir s ušnim kapkama.
U određenoj mjeri na kvalitetu zvuka utječe "kvaliteta" mrežnog napona, koja pak ovisi i o danu u tjednu i o dobu dana (tijekom vršnih sati, mrežni napon je najviše "zagađen"). Razina buke u prostoriji, a time i stvarni dinamički raspon, također ovise o dobu dana.
Slučaj star 20 godina dobro se pamti o utjecaju buke iz okoline. Kasno navečer nakon seoskog vjenčanja, mladi su ostali iza sebe kako bi pomogli pospremiti stolove i oprati suđe. Glazba je bila organizirana u dvorištu: električna harmonika s dvokanalnim pojačalom i dva zvučnika, četverokanalno pojačalo snage prema Šušurinovoj shemi, na čiji je ulaz spojena električna harmonika, a na izlaze-tri 3 -putni i dva dvosmjerna akustička sustava. Magnetofon sa snimkama napravljenim pri 19 brzina s antiparalelnom pristranošću. Oko 2 sata ujutro, kad su svi bili slobodni, mladi su se okupili u dvorištu i zatražili da uključe nešto za dušu. Zamislite iznenađenje prisutnih glazbenika i ljubitelja glazbe kada se oglasio mješavina na teme Beatlesa u izvedbi STARS -a na 45. Za uho prilagođeno percepciji glazbe u atmosferi povećane buke, zvuk u tišini noći postao je iznenađujuće jasno i nijansirano.
Percepcija prema frekvenciji
Ljudsko uho percipira oscilatorni proces kao zvuk samo ako je frekvencija njegovih oscilacija u rasponu od 16 ... 20 Hz do 16 ... 20 kHz. Na frekvenciji ispod 20 Hz, vibracije se nazivaju infrazvučne, iznad 20 kHz - ultrazvučne. Zvukovi s frekvencijom ispod 40 Hz rijetki su u glazbi, a u kolokvijalni govor i potpuno su odsutni. Percepcija visokih frekvencija zvuka uvelike ovisi i o individualnim karakteristikama organa sluha i o dobi slušatelja. Tako, na primjer, u dobi do 18 godina zvukove s frekvencijom od 14 kHz čuje oko 100%, dok u dobi od 50 ... 60 godina - samo 20% slušatelja. Zvukove s frekvencijom od 18 kHz do 18. godine čuje oko 60%, a od 40 ... 50 godina - samo 10% slušatelja. No, to uopće ne znači da su za starije osobe zahtjevi za kvalitetom puta reprodukcije zvuka smanjeni. Eksperimentalno je utvrđeno da ljudi koji jedva opažaju signale s frekvencijom od 12 kHz vrlo lako prepoznaju nedostatak visokih frekvencija u fonogramu.
Razlučivost sluha za promjenu frekvencije od oko 0,3%. Na primjer, dva se tona 1000 i 1003 Hz, jedan za drugim, mogu razlikovati bez instrumenata. I pobijedivši frekvencije dva tona, osoba može otkriti razliku u frekvencijama do desetinki herca. Istodobno, teško je po uhu razlikovati odstupanje brzine reprodukcije glazbenog fonograma unutar ± 2%.
Subjektivna ljestvica percepcije zvuka u smislu frekvencije bliska je logaritamskom zakonu. Na temelju toga se sve frekvencijske karakteristike uređaja za prijenos zvuka iscrtavaju na logaritamskoj ljestvici. Stupanj točnosti s kojim osoba određuje visinu zvuka prema uhu ovisi o oštrini, glazbenosti i sposobnosti njegovog sluha, kao i o intenzitetu zvuka. Na visokim razinama glasnoće zvukovi jačeg intenziteta izgledaju niži od slabih.
S produljenim izlaganjem intenzivnom zvuku, osjetljivost sluha postupno opada i što je veća, jačina zvuka je veća, što je povezano s odgovorom sluha na preopterećenje, tj. sa svojom prirodnom prilagodbom. Nakon određenog vremena osjetljivost se vraća. Sustavno i dugotrajno slušanje glazbe na velikoj glasnoći uzrokuje nepovratne promjene u organima sluha, pogotovo pate mladi ljudi koji koriste slušalice (slušalice).
Timbar je važna karakteristika zvuka. Sposobnost sluha da razlikuje njegove nijanse omogućuje razlikovanje različitih glazbenih instrumenata i glasova. Zahvaljujući boji šare, njihov zvuk postaje raznobojan i lako prepoznatljiv. Uvjet za ispravan prijenos tona je neiskrivljeni prijenos spektra signala - skupa sinusoidnih komponenti složenog signala (prizvuci). Zvuci su višekratnici frekvencije glavnog tona i manje su amplitude. Timbar zvuka ovisi o sastavu prizvuka i njihovom intenzitetu.
Timbar zvuka živih instrumenata uvelike ovisi o intenzitetu proizvodnje zvuka. Na primjer, ista nota svirana na klaviru s laganim pritiskom prsta i oštrim ima različite napade i spektre signala. Čak i neobučena osoba može lako otkriti emocionalnu razliku između dva takva zvuka svojim napadom, čak i ako se slušatelju prenose pomoću mikrofona i imaju uravnoteženu glasnoću. Zvučni napad početna je faza, specifičan prolazni proces, tijekom kojeg se uspostavljaju stabilne karakteristike: glasnoća, ton, visina. Trajanje napada zvuka različitih instrumenata kreće se od 0 ... 60 ms. Na primjer, za udaraljke je u rasponu od 0 ... 20 ms, za fagot - 20 ... 60 ms. Karakteristike napada instrumenta uvelike ovise o načinu i tehnici sviranja glazbenika. Upravo te značajke instrumenata omogućuju prenošenje emocionalnog sadržaja glazbenog djela.
Timbar zvuka izvora signala koji se nalazi na udaljenosti manjoj od 3 m od slušatelja percipira se kao "teži". Uklanjanje izvora signala s 3 na 10 m popraćeno je proporcionalnim smanjenjem glasnoće, dok ton postaje svjetliji. Daljnjim uklanjanjem izvora signala gubici energije u zraku rastu proporcionalno kvadratu frekvencije i imaju složenu ovisnost o relativnoj vlažnosti zraka. Gubici energije RF komponenti najveći su pri relativnoj vlažnosti zraka u rasponu od 8 do 30 ... 40% i minimalni pri 80% (slika 1.1). Povećanje gubitka prizvuka dovodi do smanjenja svjetline tona.
Percepcija amplitude
Krivulje jednake glasnoće od praga sluha do praga boli za binauralno i monauralno slušanje prikazane su na Sl. 1.2.a, b. Opažanje amplitude ovisi o učestalosti i ima značajne varijacije povezane s promjenama povezanim s dobi.
Osjetljivost sluha na jačinu zvuka je diskretna. Prag za osjet osjetnika promjene intenziteta zvuka ovisi i o frekvenciji i o glasnoći zvuka (na visokim i srednjim razinama iznosi 0,2 ... 0,6 dB, na niskim razinama doseže nekoliko decibela) i u prosjeku je manji od 1 dB.
Haasov učinak
Slušni aparat, kao i svaki drugi oscilatorni sustav, karakterizira inercija. Zbog tog svojstva kratki zvukovi u trajanju do 20 ms percipiraju se kao tiši od zvukova s trajanjem većim od 150 ms. Jedna od manifestacija inercije je
nemogućnost osobe da otkrije izobličenja u impulsima u trajanju manjem od 20 ms. U slučaju da 2 ista signala stignu do ušiju, s vremenskim intervalom između njih 5 ... 40 ms, sluh ih percipira kao jedan signal, s intervalom većim od 40 ... 50 ms - zasebno.
Učinak maskiranja
Noću, u mirnim uvjetima, možete čuti škripu komaraca, otkucaje sata i druge tihe zvukove, a u bučnim uvjetima teško je razaznati glasni govor sugovornika. U stvarnim uvjetima zvučni signal ne postoji u apsolutnoj tišini. Vanjska buka, koja je neizbježno prisutna u području slušanja, u određenoj mjeri maskira glavni signal i otežava percepciju. Podizanje praga sluha jednog tona (ili signala) dok ste istovremeno izloženi drugom tonu (šumu ili signalu) naziva se maskiranje.
Eksperimentalno je utvrđeno da je ton bilo koje frekvencije maskiran nižim tonovima mnogo učinkovitije nego višim tonovima, drugim riječima, niskofrekventni tonovi maskiraju visokofrekventne tonove snažnije nego obrnuto. Na primjer, kada istodobno sviramo zvukove od 440 i 1200 Hz s istim intenzitetom, čut ćemo samo ton s frekvencijom od 440 Hz, a tek nakon što ga isključimo, čut ćemo ton s frekvencijom od 1200 Hz. Stupanj maskiranja ovisi o omjeru frekvencija i složene je prirode, povezan s krivuljama jednake jačine (slike 1.3.α i 1.3.6).
Što je omjer frekvencija veći, učinak maskiranja je manji. To uvelike objašnjava pojavu zvuka "tranzistora". Spektar nelinearnih izobličenja tranzistorskih pojačala proteže se do 11. harmonika, dok je spektar cijevnih pojačala ograničen na 3 ... 5 harmonika. Krivulje prikrivanja uskopojasnog šuma razlikuju se za tonove različitih frekvencija i njihovu razinu intenziteta. Jasna percepcija zvuka moguća je ako njezin intenzitet prelazi određeni prag sluha. Na frekvencijama od 500 Hz i nižim, višak intenziteta signala trebao bi biti oko 20 dB, pri frekvenciji od 5 kHz - oko 30 dB, i
na frekvenciji 10 kHz - 35 dB. Ova značajka slušne percepcije uzima se u obzir pri snimanju na nosače zvuka. Dakle, ako je omjer signala i šuma analognog gramofonskog zapisa oko 60 ... 65 dB, tada dinamički raspon snimljenog programa ne može biti veći od 45 ... 48 dB.
Učinak maskiranja utječe na subjektivno percipiranu jačinu zvuka. Ako se komponente složenog zvuka nalaze jedna prema drugoj po frekvenciji i promatra se njihovo međusobno maskiranje, tada će glasnoća tako složenog zvuka biti manja od glasnoće njegovih komponenti.
Ako se nekoliko tonova nalazi toliko često u frekvenciji da se njihovo međusobno maskiranje može zanemariti, tada će njihova ukupna glasnoća biti jednaka zbroju glasnoće svake od komponenti.
Postizanje "transparentnosti" zvuka svih instrumenata orkestra ili pop sastava težak je zadatak koji rješava tonski inženjer - namjerno ističući najvažnije instrumente na određenom mjestu rada i druge posebne tehnike.
Binauralni učinak
Zove se sposobnost osobe da odredi smjer izvora zvuka (zbog prisutnosti dva uha) binauralni učinak... Do uha koje se nalazi bliže izvoru zvuka, zvuk dolazi ranije nego do drugog uha, što znači da se razlikuje po fazi i amplitudi. Prilikom slušanja stvarnog izvora signala, binauralni signali (tj. Signali koji dolaze na desno i lijevo uho) su statistički povezani (korelirani). Točnost lokalizacije izvora zvuka ovisi i o frekvenciji i o njenom položaju (ispred ili iza slušatelja). Slušni organ prima dodatne informacije o mjestu izvora zvuka (sprijeda, straga, odozgo) analizirajući značajke spektra binauralnog signala.
Do 150 ... 300 Hz, ljudski sluh ima vrlo nisku usmjerenost. Na frekvencijama od 300 ... 2000 Hz, za koje je poluvalna duljina signala razmjerna udaljenosti "među ušima" jednakoj 20 ... 25 cm, razlike u fazama su značajne. Počevši s frekvencijom od 2 kHz, usmjerenost sluha naglo opada. Na višim frekvencijama razlika u amplitudama signala postaje sve važnija. Kad razlika u amplitudama pređe prag od 1 dB, čini se da je izvor zvuka na strani gdje je amplituda veća.
S asimetričnim položajem slušatelja u odnosu na zvučnike, dolazi do dodatnog intenziteta i vremenskih odvajanja, što dovodi do prostornih izobličenja. Štoviše, daljnji KIZ (prividni izvor zvuka) od središta baze (Δ L> 7 dB ili Δτ> 0,8 ms), što su manja izobličenja. Na Δ L> 20 dB, Δτ> 3 ... 5 ms QIZ se pretvaraju u stvarne (zvučnike) i nisu podložni prostornim izobličenjima.
Eksperimentalno je utvrđeno da nema prostornih izobličenja (neprimjetno) ako je frekvencijski pojas svakog kanala odozgo ograničen frekvencijom od najmanje 10 kHz, te visokofrekventnim (iznad 10 kHz) i niskofrekventnim (ispod 300 Hz) dijelovi spektra ovih signala reproduciraju se monofono.
Pogreška u procjeni azimuta izvora zvuka u vodoravnoj ravnini sprijeda je 3 ... 4 °, iza i u okomitoj ravnini - oko 10 ... 15 °, što se objašnjava zaštitnim učinkom ušnih školjki .
Razmotrivši teoriju širenja i mehanizme pojavljivanja zvučnih valova, preporučljivo je razumjeti kako zvuk "tumači" ili percipira osoba. Upareni organ, uho, odgovoran je za percepciju zvučnih valova u ljudskom tijelu. Ljudsko uho- vrlo složen organ koji je odgovoran za dvije funkcije: 1) opaža zvučne impulse 2) obavlja ulogu vestibularnog aparata cijelog ljudskog tijela, određuje položaj tijela u prostoru i daje vitalnu sposobnost održavanja ravnoteže. Prosječno ljudsko uho sposobno je pokupiti fluktuacije od 20 - 20.000 Hz, ali postoje odstupanja prema gore ili prema dolje. Idealno, zvučni frekvencijski raspon je 16 - 20 000 Hz, što također odgovara 16 m - 20 cm valne duljine. Uho je podijeljeno na tri dijela: vanjsko, srednje i unutarnje uho. Svaki od ovih "odjela" obavlja svoju funkciju, međutim, sva tri odjela međusobno su usko povezana i ustvari međusobno prenose val zvučnih vibracija. 
Vanjsko (vanjsko) uho
Vanjsko uho sastoji se od ušne školjke i vanjskog slušnog kanala. Ušna školjka je elastična hrskavica složenog oblika prekrivena kožom. U donjem dijelu ušne školjke nalazi se režanj koji se sastoji od masnog tkiva i također je prekriven kožom. Ušna školjka djeluje kao prijemnik zvučnih valova iz okolnog prostora. Poseban oblik strukture ušne školjke omogućuje bolje hvatanje zvukova, osobito zvukova srednjeg frekvencijskog raspona, koji je odgovoran za prijenos govornih informacija. Ova je činjenica uvelike posljedica evolucijske nužnosti, budući da osoba veći dio svog života provodi u usmenoj komunikaciji s predstavnicima svoje vrste. Ljudska ušna školjka praktički je nepomična, za razliku od velikog broja predstavnika životinjske vrste, koji pokretima ušiju preciznije prilagođavaju izvor zvuka.
Nabori ljudske ušne školjke oblikovani su na takav način da vrše korekcije (manja izobličenja) s obzirom na okomito i vodoravno mjesto izvora zvuka u prostoru. Zbog ove jedinstvene značajke osoba je u stanju sasvim jasno odrediti položaj objekta u prostoru u odnosu na sebe, vodeći se samo zvukom. Ova je značajka također dobro poznata pod izrazom "lokalizacija zvuka". Glavna funkcija ušne školjke je pokupiti što više zvukova u rasponu čujnih frekvencija. Daljnja sudbina "zarobljenih" zvučnih valova odlučuje se u ušnom kanalu, čija je duljina 25-30 mm. U njoj hrskavičasti dio vanjske ušne školjke prelazi u koštanu, a kožna površina ušnog kanala obdarena je žlijezdama lojnicama i sumporom. Na kraju ušnog kanala nalazi se elastična bubna opna do koje dopiru vibracije zvučnih valova uzrokujući tako njezine recipročne vibracije. Bubnjić, pak, prenosi ove primljene vibracije u srednje uho.
Srednje uho
Vibracije koje prenosi bubnjić idu u područje srednjeg uha koje se naziva "bubna regija". Ovo je područje volumena oko jednog kubičnog centimetra, u kojem se nalaze tri kostice: malleus, incus i stapes. Upravo ti "posredni" elementi izvode bitna funkcija: prijenos zvučnih valova na unutarnje uho i istovremeno pojačavanje. Slušne kosti iznimno su složen lanac prijenosa zvuka. Sve tri kosti međusobno su blisko povezane, kao i s bubnjićem, zbog čega dolazi do prijenosa vibracija "duž lanca". Na putu prema predjelu unutarnjeg uha nalazi se prozor predvorja koji se preklapa s bazom stapesa. Kako bi se izjednačio pritisak s obje strane bubnjića (na primjer, u slučaju promjene vanjskog tlaka), područje srednjeg uha povezano je s nazofarinkom kroz Eustahijevu cijev. Svi smo upoznati s efektom iskakanja uha koji nastaje upravo zbog ovog finog podešavanja. Iz srednjeg uha, zvučne vibracije, već pojačane, ulaze u područje unutarnjeg uha, najsloženije i najosjetljivije.
Unutarnje uho
Najsloženiji oblik je unutarnje uho, iz tog razloga nazvano labirint. Koštani labirint uključuje: predvorje, pužnica i polukružni kanali, kao i vestibularni aparat odgovoran za ravnotežu. Pužnica je izravno povezana sa sluhom u ovom ligamentu. Pužnica je membranski kanal spiralnog oblika ispunjen limfnom tekućinom. Interno, kanal je podijeljen na dva dijela drugom membranskom pregradom koja se naziva "glavna membrana". Ova se membrana sastoji od vlakana različitih duljina (ukupno više od 24 000), rastegnutih poput žica, a svaka žica odjekuje svojim specifičnim zvukom. Podjela kanala membranom provodi se u gornje i donje ljestve, komunicirajući na vrhu pužnice. Na suprotnom kraju kanal se spaja s receptorskim aparatom slušnog analizatora koji je prekriven najmanjim stanicama dlake. Ovaj uređaj za analizu sluha naziva se i "Cortijev organ". Kad vibracije iz srednjeg uha uđu u pužnicu, vibrira i limfna tekućina koja ispunjava kanal, prenoseći vibracije na donju membranu. U ovom trenutku dolazi u funkciju aparat slušnog analizatora, čije ćelije dlake, smještene u nekoliko redova, pretvaraju zvučne vibracije u električne "živčane" impulse, koji se putem slušnog živca prenose u temporalnu zonu moždane kore . Na tako složen i kitnjast način, osoba će na kraju čuti željeni zvuk.
Značajke percepcije i formiranja govora
Mehanizam formiranja govora formiran je kod ljudi tijekom cijele evolucijske faze. Smisao ove sposobnosti leži u prijenosu verbalnih i neverbalnih informacija. Prvi nosi verbalno i semantičko opterećenje, drugi je odgovoran za prijenos emocionalne komponente. Proces stvaranja i razumijevanja govora uključuje: formuliranje poruke; kodiranje u elemente prema pravilima postojećeg jezika; prolazna neuromišićna djelovanja; kretanje glasnica; emitiranje zvučnog signala; Tada slušatelj stupa u akciju, provodeći: spektralnu analizu primljenog akustičkog signala i odabir akustičkih značajki u perifernom slušnom sustavu, prijenos odabranih značajki putem neuronskih mreža, prepoznavanje jezičnog koda (jezična analiza), razumijevanje značenje poruke. 
Uređaji za oblikovanje govornih signala mogu se usporediti sa složenim puhačkim instrumentom, međutim, svestranost i fleksibilnost postavljanja te mogućnost reproduciranja i najmanjih suptilnosti i detalja u prirodi nemaju analoga. Mehanizam formiranja glasa sastoji se od tri neodvojive komponente:
- Generator- pluća kao spremnik volumena zraka. Energija prekomjernog pritiska pohranjuje se u plućima, zatim se kroz izlučni kanal uz pomoć mišićnog sustava ta energija uklanja kroz dušnik koji je povezan s grkljanom. U ovoj fazi struja zraka se prekida i mijenja;
- Vibrator- sastoji se od glasnica. Turbulentni mlazovi zraka (stvaraju rubne tonove) i izvori impulsa (eksplozije) također utječu na protok;
- Rezonator- uključuje složene šupljine geometrijski oblik(ždrijelo, usta i nosna šupljina).
U agregatu pojedinog uređaja ovih elemenata formira se jedinstveni i individualni ton glasa svake osobe zasebno.
Energija zračnog stupa stvara se u plućima koja stvaraju određeni protok zraka tijekom udisanja i izdisaja zbog razlike u atmosferskom i intrapulmonalnom tlaku. Proces nakupljanja energije provodi se udisanjem, proces oslobađanja karakterizira izdah. To se događa zbog kompresije i širenja prsnog koša, koji se provode uz pomoć dvije mišićne skupine: međurebrne i dijafragme, s dubokim, pojačanim disanjem i pjevanjem, mišići trbušnog tiska, prsa i vrata također se skupljaju . Prilikom udisanja, dijafragma se skuplja i pada, kontrakcija vanjskih međurebrnih mišića podiže rebra i odvodi ih u strane, a prsnu kost prema naprijed. Povećanje grudnog koša dovodi do pada tlaka unutar pluća (u odnosu na atmosferski), a taj se prostor brzo puni zrakom. Kad izdahnete, mišići se u skladu s tim opuštaju i sve se vraća u prijašnje stanje ( prsni koš vraća se u izvorno stanje zbog vlastite gravitacije, dijafragma se diže, volumen prethodno proširenih pluća se smanjuje, raste intrapulmonalni tlak). Udisanje se može opisati kao proces koji troši energiju (aktivan); izdah je proces akumulacije energije (pasivan). Kontrola procesa disanja i formiranje govora događa se nesvjesno, no za vrijeme pjevanja postavka disanja zahtijeva svjestan pristup i dugi dodatni trening.
Količina energije koja se naknadno troši na formiranje govora i glasa ovisi o volumenu pohranjenog zraka i o količini dodatnog pritiska u plućima. Maksimalni razvijeni tlak za školovanog opernog pjevača može doseći 100-112 dB. Modulacija protoka zraka vibracijama glasnica i stvaranjem suboezofagealnog prekomjernog pritiska, ti se procesi odvijaju u grkljanu, koji je svojevrsni ventil koji se nalazi na kraju dušnika. Ventil ima dvostruku funkciju: štiti pluća od stranih tijela i održava visoki tlak. Grkljan je taj koji služi kao izvor govora i pjevanja. Grkljan je skup hrskavice povezane mišićima. Grkljan ima prilično složenu strukturu, čiji je glavni element par glasnica. Glasne žice su glavni (ali ne i jedini) izvor formiranja glasa ili "vibrator". Tijekom tog procesa, glasnice se kreću trenjem. Kako bi se zaštitili od toga, oslobađa se posebna sluzava sekrecija koja djeluje kao lubrikant. Obrazovanje zvukovi govora određuje se vibracijama ligamenata, što dovodi do stvaranja strujanja zraka izdahnutog iz pluća, do određene vrste amplitudne karakteristike. Male šupljine nalaze se između glasnica, koje po potrebi djeluju kao akustični filtri i rezonatori.
Značajke slušne percepcije, sigurnosti slušanja, pragova sluha, prilagodbe, ispravne razine glasnoće
Kao što se može vidjeti iz opisa građe ljudskog uha, ovaj organ je vrlo nježan i prilično složene građe. Uzimajući u obzir ovu činjenicu, nije teško utvrditi da ovaj izuzetno tanak i osjetljiv aparat ima niz ograničenja, pragova itd. Ljudski slušni sustav prilagođen je percepciji mekih zvukova, kao i zvukova srednjeg intenziteta. Dugotrajno izlaganje glasnim zvukovima povlači za sobom nepovratna pomicanja pragova sluha, kao i druge probleme sa sluhom, sve do potpune gluhoće. Stupanj oštećenja izravno je proporcionalan vremenu izlaganja u glasnom okruženju. U ovom trenutku stupa na snagu i mehanizam prilagodbe - tj. pod utjecajem dugotrajnih glasnih zvukova, osjetljivost se postupno smanjuje, opažena glasnoća se smanjuje, a sluh se prilagođava.
Prilagodba u početku nastoji zaštititi slušne organe od preglasnih zvukova, međutim utjecaj tog procesa najčešće tjera osobu da nekontrolirano povećava razinu glasnoće audio sustava. Zaštita se ostvaruje zahvaljujući radu mehanizma srednjeg i unutarnjeg uha: stape se uvlače s ovalnog prozora, štiteći tako od nepotrebno glasnih zvukova. No, zaštitni mehanizam nije idealan i ima vremensko kašnjenje, aktivirajući samo 30-40 ms nakon početka zvuka, a štoviše, potpuna zaštita nije postignuta čak ni u trajanju od 150 ms. Mehanizam zaštite aktivira se kada razina glasnoće pređe razinu od 85 dB, štoviše, sama zaštita je do 20 dB. 
Najopasniji u ovaj slučaj, možemo uzeti u obzir fenomen "pomaka praga sluha", koji se obično javlja u praksi kao posljedica dugotrajne izloženosti glasnim zvukovima iznad 90 dB. Može proći i do 16 sati da se slušni sustav oporavi od takvih štetnih učinaka. Pomak pragova počinje već od razine intenziteta od 75 dB, a proporcionalno se povećava s povećanjem razine signala.
Najgore što morate biti svjesni pri razmatranju problema postizanja ispravne jačine zvuka je činjenica da su problemi sa sluhom (stečeni ili urođeni) praktički neizlječivi u ovom dobu napredne medicine. Sve bi to trebalo navesti bilo koju razumnu osobu na razmišljanje o brizi za svoj sluh, osim ako se, naravno, ne planira očuvati njezin izvorni integritet i sposobnost da čuje cijeli frekvencijski raspon što je dulje moguće. Srećom, sve nije tako zastrašujuće kako bi se moglo učiniti na prvi pogled, a pridržavajući se brojnih mjera opreza, lako možete očuvati sluh čak i u starosti. Prije razmatranja ovih mjera potrebno je prisjetiti se jedne važne značajke ljudske slušne percepcije. Slušni aparat nelinearno percipira zvukove. Sličan fenomen sastoji se u sljedećem: ako zamislite bilo koju frekvenciju čistog tona, na primjer, 300 Hz, tada se nelinearnost pojavljuje kada se u ušnoj šupljini pojave prizvuci ove temeljne frekvencije prema logaritamskom principu (ako se uzme osnovna frekvencija kao f, tada će frekvencijski prizvuci biti 2f, 3f i tako dalje u rastućem redoslijedu). Tu je nelinearnost također lakše percipirati i mnogima je poznata pod imenom "nelinearno izobličenje"... Budući da se takvi harmonici (prizvuci) ne pojavljuju u izvornom čistom tonu, ispada da samo uho unosi vlastite ispravke i prizvuke u izvorni zvuk, ali se oni mogu odrediti samo kao subjektivna izobličenja. Na razini intenziteta ispod 40 dB ne dolazi do subjektivnog izobličenja. S povećanjem intenziteta od 40 dB, razina subjektivnih harmonika počinje rasti, međutim, čak i na razini od 80-90 dB, njihov negativan doprinos zvuku je relativno mali (stoga se ova razina intenziteta može konvencionalno smatrati svojevrsna "zlatna sredina" u glazbenoj sferi).
Na temelju ovih podataka možete lako zaključiti sigurnu i prihvatljivu razinu glasnoće koja neće naštetiti organima sluha, a ujedno će omogućiti da se čuju apsolutno sve značajke i detalji zvuka, na primjer, u slučaju rad sa "hi-fi" sustavom. Ova razina "zlatne sredine" je približno 85-90 dB. S takvim intenzitetom zvuka realno je čuti sve što je svojstveno audio putanji, dok je rizik od preranog oštećenja i gubitka sluha sveden na minimum. Razina glasnoće od 85 dB može se smatrati gotovo potpuno sigurnom. Da bismo razumjeli koja je opasnost od glasnog slušanja i zašto vam preniska glasnoća ne dopušta da čujete sve nijanse zvuka, razmotrimo ovo pitanje detaljnije. Što se tiče niske glasnoće, nedostatak svrsishodnosti (ali češće subjektivna želja) slušanja glazbe na niskim razinama uzrokovan je sljedećim razlozima:
- Nelinearnost ljudske slušne percepcije;
- Značajke psihoakustičke percepcije, koje će se razmatrati zasebno.
Gore nelinearnost percepcije sluha ima značajan utjecaj na bilo koji volumen ispod 80 dB. U praksi to izgleda ovako: ako uključite glazbu na tihoj razini, na primjer, 40 dB, tada će se srednjofrekventni raspon glazbenog sastava najjasnije čuti, bilo da se radi o vokalu izvođača / izvođača ili instrumenti koji sviraju u ovom rasponu. Istodobno će biti očit nedostatak niskih i visokih frekvencija, upravo zbog nelinearnosti percepcije, kao i činjenice da različite frekvencije zvuče različitom glasnoćom. Dakle, očito je da za potpunu percepciju cjelovitosti slike razina frekvencije intenziteta mora biti maksimalno usklađena s jednom vrijednošću. Unatoč činjenici da se čak i pri glasnoći od 85-90 dB ne događa idealizirano izjednačavanje glasnoće različitih frekvencija, razina postaje prihvatljiva za normalno svakodnevno slušanje. Što je istovremeno niža glasnoća, to će se uho jasnije uočiti karakteristična nelinearnost, naime osjećaj nedostatka odgovarajuće količine visokih i niskih frekvencija. Istodobno, ispostavlja se da je s takvom nelinearnošću nemoguće ozbiljno govoriti o reprodukciji "hi-fi" kvalitete visoke vjernosti, jer će točnost prijenosa izvorne zvučne slike biti iznimno niska u ovoj konkretnoj situaciji .
Udubite li se u ove zaključke, postaje jasno zašto se slušanje glazbe na niskoj glasnoći, iako je najsigurnije sa stajališta zdravlja, izuzetno negativno osjeća po uhu zbog stvaranja očito nevjerojatnih slika glazbenih instrumenata i glas, nedostatak razmjera zvučne pozornice. Općenito, tiha reprodukcija glazbe može se koristiti kao popratna pozadina, ali apsolutno je kontraindicirano slušati visoku "hi-fi" kvalitetu pri niskoj glasnoći, zbog gore navedenih razloga nemoguće je stvoriti naturalističke slike zvučne pozornice, što je formirao tonski inženjer u studiju, u fazi snimanja zvuka. No, ne samo niska glasnoća uvodi određena ograničenja u percepciji konačnog zvuka, situacija je znatno gora s povećanom glasnoćom. Vrlo je lako oštetiti sluh i dovoljno smanjiti osjetljivost ako dugo slušate glazbu na razinama iznad 90 dB. Ovi podaci temelje se na velikom broju medicinskih studija, zaključujući da zvuk iznad 90 dB ima stvarnu i gotovo nepopravljivu štetu po zdravlje. Mehanizam ovog fenomena leži u slušnoj percepciji i strukturnim značajkama uha. Kad zvučni val intenziteta većeg od 90 dB uđe u slušni kanal, u igru ulaze organi srednjeg uha, uzrokujući fenomen koji se naziva slušna prilagodba.
Princip onoga što se događa u ovom slučaju je sljedeći: uzengija je uvučena iz ovalnog prozora i štiti unutarnje uho od preglasnih zvukova. Taj proces se naziva akustični refleks... Po sluhu se to percipira kao kratkoročno smanjenje osjetljivosti, što može biti poznato svima koji su, na primjer, ikada posjećivali rock koncerte u klubovima. Nakon takvog koncerta dolazi do kratkotrajnog smanjenja osjetljivosti koja se nakon određenog vremena vraća na prethodnu razinu. Međutim, obnavljanje osjetljivosti neće uvijek biti i izravno ovisi o dobi. Iza svega ovoga krije se velika opasnost od glasnog slušanja glazbe i drugih zvukova, čiji intenzitet prelazi 90 dB. Pojava zvučnog refleksa nije jedina "vidljiva" opasnost od gubitka slušne osjetljivosti. S produljenim izlaganjem preglasnim zvukovima, dlačice koje se nalaze u području unutarnjeg uha (koje reagiraju na vibracije) vrlo su skrenute. U tom slučaju dolazi do učinka da se kosa, koja je odgovorna za percepciju određene frekvencije, skrene pod utjecajem zvučnih vibracija velike amplitude. U određenom trenutku takva kosa može previše odstupiti i više se neće vratiti. To će uzrokovati odgovarajući gubitak osjetljivosti na određenoj specifičnoj frekvenciji!
Najgore u cijeloj ovoj situaciji je to što se bolesti uha praktički ne podliježu liječenju, čak ni najsuvremenijim metodama poznatim u medicini. Sve to dovodi do određenih ozbiljnih zaključaka: zvuk iznad 90 dB opasan je po zdravlje i gotovo je zajamčeno da će uzrokovati prijevremeni gubitak sluha ili značajno smanjenje osjetljivosti. Još je neugodnija činjenica da prethodno spomenuto svojstvo adaptacije dolazi u obzir s vremenom. Taj se proces u ljudskim slušnim organima događa gotovo neprimjetno, t.j. osoba koja polako gubi osjetljivost, blizu 100% vjerojatnosti, to neće primijetiti sve do trenutka kada ljudi oko njih sami obrate pozornost na stalno preispitivanje, poput: "Što ste upravo rekli?" Zaključak je da je krajnji rezultat iznimno jednostavan: prilikom slušanja glazbe važno je ne dopustiti jačinu zvuka iznad 80-85 dB! Pozitivna strana leži u istom trenutku: razina glasnoće od 80-85 dB približno odgovara razini zvučnog zapisa glazbe u okruženju studija. Tako nastaje koncept "zlatne sredine", iznad koje je bolje ne dizati se ako zdravstvena pitanja imaju barem neko značenje.
Čak i prilično kratkotrajno slušanje glazbe na razini od 110-120 dB može uzrokovati probleme sa sluhom, na primjer, tijekom koncerta uživo. Očito je nemoguće ili vrlo teško to ponekad izbjeći, no iznimno je važno pokušati to učiniti kako bi se održao integritet slušne percepcije. Teoretski, kratkotrajna izloženost glasnim zvukovima (ne veća od 120 dB), čak i prije početka "slušnog umora", ne dovodi do ozbiljnih negativnih posljedica. No u praksi obično postoje slučajevi produljene izloženosti zvuku takvog intenziteta. Ljudi se omamljuju, ne shvaćajući punu opasnost u automobilu dok slušaju audio sustav, kod kuće u sličnim uvjetima ili u slušalicama prijenosnog uređaja. Zašto se to događa i što zvuk čini sve glasnijim? Na ovo pitanje postoje dva odgovora: 1) Utjecaj psihoakustike, o čemu će biti više riječi; 2) Stalna potreba za "izvikivanjem" glasnoće glazbe nekih vanjskih zvukova. Prvi aspekt problema prilično je zanimljiv i dolje će se detaljno razmotriti, ali druga strana problema dovodi više do negativnih misli i zaključaka o pogrešnom razumijevanju pravih temelja ispravnog slušanja zvuka "hi- fi "klase.
Bez ulaženja u detalje, opći zaključak o slušanju glazbe i ispravnoj glasnoći je sljedeći: slušanje glazbe treba se odvijati pri jačini zvuka ne višoj od 90 dB, ne nižoj od 80 dB u prostoriji u kojoj se čuju vanjski zvukovi izvana izvori su jako prigušeni ili potpuno odsutni (kao što su: razgovori susjeda i druga buka, izvan zida stana; ulična buka i tehnička buka u slučaju da ste u automobilu itd.). Želio bih jednom zauvijek naglasiti da se upravo u slučaju poštivanja takvih, vjerojatno strogih zahtjeva, može postići dugo očekivana ravnoteža glasnoće, koja neće uzrokovati prerano neželjeno oštećenje slušnih organa, i također će donijeti istinsko zadovoljstvo slušajući vašu omiljenu glazbu sa najsitnijim detaljima zvuka na visokim i niskim frekvencijama i preciznošću, što slijedi sam koncept "hi-fi" zvuka.
Psihoakustika i osobitosti percepcije
Kako bi se najpotpunije odgovorilo na neka važna pitanja koja se tiču konačne ljudske percepcije zvučnih informacija, postoji čitav dio znanosti koji proučava ogromnu raznolikost takvih aspekata. Ovaj odjeljak naziva se "psihoakustika". Činjenica je da slušna percepcija ne završava samo radom slušnih organa. Nakon izravne percepcije zvuka od strane organa sluha (uha), tada dolazi do izražaja najsloženiji i slabo proučeni mehanizam za analizu primljenih informacija, za to je u potpunosti odgovoran ljudski mozak koji je osmišljen na takav način da, tijekom rada generira valove određene frekvencije, a označeni su i u Hertzima (Hz). Različite frekvencije moždanih valova odgovaraju određenim uvjetima osobe. Tako se ispostavlja da slušanje glazbe pridonosi promjeni frekvencijskog podešavanja mozga, a to je važno uzeti u obzir pri slušanju glazbenih skladbi. Na temelju ove teorije postoji i metoda zvučne terapije izravnim utjecajem na mentalno stanje osobe. Moždani valovi su pet vrsta:
- Delta valovi (valovi ispod 4 Hz). Odgovara stanju dubokog sna bez snova, dok su osjećaji tijela potpuno odsutni.
- Theta valovi (valovi 4-7 Hz). Stanje sna ili duboka meditacija.
- Alfa valovi (valovi 7-13 Hz). Opuštanje i opuštanje tijekom budnosti, pospanost.
- Beta valovi (valovi 13-40 Hz). Stanje aktivnosti, svakodnevno razmišljanje i mentalna aktivnost, uzbuđenje i spoznaja.
- Gama valovi (valovi iznad 40 Hz). Stanje snažne mentalne budnosti, straha, uzbuđenja i svijesti.
Psihoakustika, kao grana znanosti, traži odgovore na najzanimljivija pitanja koja se tiču konačne ljudske percepcije zvučnih informacija. U procesu proučavanja ovog procesa otkriva se ogroman broj čimbenika čiji se utjecaj neminovno javlja kako u procesu slušanja glazbe, tako i u svakom drugom slučaju obrade i analize bilo koje zvučne informacije. Psihoakustika proučava gotovo svu raznolikost mogućih utjecaja, počevši od emocionalnog i mentalnog stanja osobe u vrijeme slušanja, pa sve do strukturnih značajki glasnica (ako govorimo o osobitostima percepcije svih suptilnosti) vokalne izvedbe) i mehanizam za pretvaranje zvuka u električne impulse mozga. Najzanimljiviji i najvažniji važni čimbenici (koji su od vitalnog značaja uzeti u obzir svaki put kada slušate svoje omiljene glazbene skladbe, kao i pri izgradnji profesionalnog audio sustava) bit će razmotreni u nastavku.
Koncept suglasnosti, glazbena suglasnost
Uređaj ljudskog slušnog sustava jedinstven je, prije svega, po mehanizmu percepcije zvuka, nelinearnosti slušnog sustava, sposobnosti grupiranja zvukova po visini s prilično visokim stupnjem točnosti. Najzanimljivije obilježje percepcije može se primijetiti nelinearnost slušnog sustava, koja se očituje u obliku dodatnih nepostojećih (u temeljnom tonu) harmonika, osobito često manifestiranih kod ljudi s glazbenom ili apsolutnom visinom. Zaustavimo li se detaljnije i analiziramo sve suptilnosti percepcije glazbenog zvuka, tada se koncept "suglasnosti" i "disonance" različitih akorda i zvučnih intervala lako razlikuje. Koncept "suglasnost" definirano kao suglasnik (od Francuska riječ"pristanak"), pa shodno tome i obrnuto, "disonanca"- neskladan, neskladan zvuk. Unatoč raznolikosti različita tumačenja Ti su koncepti karakteristike glazbenih intervala, najzgodnije je koristiti "glazbeno-psihološko" tumačenje pojmova: suglasnost osoba definira i osjeća kao ugodan i udoban, mekan zvuk; disonanca s druge strane, može se okarakterizirati kao zvuk koji izaziva iritaciju, tjeskobu i napetost. Ova je terminologija pomalo subjektivna, kao i, za povijest razvoja glazbe, potpuno različiti intervali uzeti su kao "suglasni" i obrnuto.
U današnje vrijeme te je koncepte također teško nedvosmisleno sagledati jer postoje razlike u ljudima s izvrsnim glazbenim sklonostima i ukusima, a također ne postoji općepriznati i dogovoreni koncept harmonije. Psihoakustička osnova za percepciju različitih glazbenih intervala kao suglasnih ili disonantnih izravno ovisi o konceptu "kritičkog pojasa". Kritički bend- ovo je određena širina trake, unutar koje se slušni osjećaji naglo mijenjaju. Širina kritičnih područja raste proporcionalno s povećanjem učestalosti. Stoga je osjećaj suglasnosti i disonance izravno povezan s prisutnošću kritičnih pojaseva. Ljudski slušni organ (uho), kao što je ranije spomenuto, igra ulogu propusnog filtra u određenoj fazi analize zvučnih valova. Ova uloga dodijeljena je bazilarnoj membrani, na kojoj se nalaze 24 kritična pojasa s širinom ovisnom o frekvenciji.
Dakle, suglasnost i nedosljednost (suglasnost i nesklad) izravno ovise o razlučivosti slušnog sustava. Ispada da ako dva različita tona zvuče uglas ili je razlika u frekvenciji nula, onda je ovo savršena suglasnost. Ista suglasnost javlja se ako je razlika frekvencije veća od kritičnog pojasa. Disonanca se javlja samo kada je razlika frekvencije od 5% do 50% kritičnog područja. Najveći stupanj disonance u danom segmentu čuje se ako je razlika jedna četvrtina širine kritičnog pojasa. Na temelju toga, lako je analizirati bilo koju mješovitu glazbenu snimku i kombinaciju instrumenata za suglasnost ili disonancu zvuka. Nije teško pogoditi kakvu veliku ulogu u ovom slučaju imaju inženjer zvuka, studio za snimanje i ostale komponente konačnog digitalnog ili analognog originala zvučnog zapisa, a sve to čak i prije nego što su ga pokušali reproducirati na opremi za reprodukciju zvuka.
Lokalizacija zvuka
Binauralni sustav sluha i prostorne lokalizacije pomaže osobi da percipira puninu prostorne zvučne slike. Taj se mehanizam percepcije ostvaruje kroz dva slušna prijemnika i dva slušna kanala. Zvučne informacije koje dolaze tim kanalima naknadno se obrađuju u perifernom dijelu slušnog sustava i podvrgavaju se spektralno-vremenskoj analizi. Nadalje, te se informacije prenose u više dijelove mozga, gdje se uspoređuje razlika između lijevog i desnog zvučnog signala, a formira se i jedna zvučna slika. Ovaj opisani mehanizam naziva se binauralni sluh... Zahvaljujući tome, osoba ima takve jedinstvene mogućnosti:
1) lokalizacija zvučnih signala iz jednog ili više izvora, pri čemu se stvara prostorna slika percepcije zvučnog polja
2) odvajanje signala koji dolaze iz različitih izvora
3) isticanje nekih signala na pozadini drugih (na primjer, odvajanje govora i glasa od buke ili zvuka instrumenata)
Prostornu lokalizaciju je lako uočiti jednostavan primjer... Na koncertu, s pozornicom i nekoliko glazbenika na određenoj udaljenosti jedan od drugog, možete lako (ako želite, čak i zatvoriti oči) odrediti smjer dolaska zvučnog signala svakog instrumenta, procijeniti dubinu i prostranost zvučnog polja. Na isti način cijenjen je i dobar hi-fi sustav koji može pouzdano "reproducirati" takve učinke prostornosti i lokalizacije, čime zapravo "zavarava" mozak, osjećajući potpunu prisutnost vašeg omiljenog izvođača na živom nastupu. Lokalizacija izvor zvuka obično imaju tri glavna čimbenika: vremenski, intenzitet i spektralni. Bez obzira na ove čimbenike, postoji niz obrazaca prema kojima se mogu razumjeti osnove u vezi s lokalizacijom zvuka.
Najveći učinak lokalizacije koji percipiraju ljudski organi sluha je u području srednje frekvencije. Istodobno, praktički je nemoguće odrediti smjer zvukova frekvencija iznad 8000 Hz i ispod 150 Hz. Potonja se činjenica posebno široko koristi u sustavima hi-fi i kućnog kina pri odabiru mjesta subwoofera (niskofrekventna veza), čiji se položaj u prostoriji, zbog nedostatka lokalizacije frekvencija ispod 150 Hz, praktički nije važno, a slušatelj u svakom slučaju ima cjelovitu sliku zvučne pozornice. Točnost lokalizacije ovisi o položaju izvora zračenja zvučnih valova u prostoru. Tako se najveća točnost lokalizacije zvuka opaža u vodoravnoj ravnini, dosežući vrijednost od 3 °. U okomitoj ravnini, ljudski slušni sustav puno lošije određuje smjer izvora, točnost u ovom slučaju iznosi 10-15 ° (zbog specifične strukture ušnih školjki i složene geometrije). Točnost lokalizacije neznatno varira ovisno o kutu objekata koji emitiraju zvuk u prostoru pod kutovima u odnosu na slušatelja, a na konačni učinak utječe i stupanj difrakcije zvučnih valova s glave slušatelja. Također treba napomenuti da su širokopojasni signali bolje lokalizirani od uskopojasnog šuma.
Mnogo je zanimljivija situacija s određivanjem dubine usmjerenog zvuka. Na primjer, osoba može zvukom odrediti udaljenost do objekta, međutim, to se u većoj mjeri događa zbog promjene zvučnog tlaka u prostoru. U pravilu, što je objekt udaljeniji od slušatelja, to su zvučni valovi više oslabljeni u slobodnom prostoru (utjecaj reflektiranih zvučnih valova dodaje se u prostoriju). Dakle, možemo zaključiti da je točnost lokalizacije veća u zatvorenoj prostoriji upravo zbog pojave reverba. Reflektirani valovi koji se javljaju u zatvorenim prostorijama omogućuju pojavu takvih zanimljivih učinaka kao što je širenje zvučne pozornice, omotavanje itd. Ovi su fenomeni mogući upravo zbog osjetljivosti trodimenzionalne lokalizacije zvukova. Glavne ovisnosti, koje određuju vodoravnu lokalizaciju zvuka: 1) razlika u vremenu dolaska zvučnog vala u lijevo i desno uho; 2) razlika u intenzitetu koja proizlazi iz difrakcije na glavi slušatelja. Za određivanje dubine zvuka važna je razlika u razini zvučnog tlaka i razlika u spektralnom sastavu. Lokalizacija u okomitoj ravnini također jako ovisi o difrakciji u ušnoj školjci.
Situacija je složenija s modernim sustavima surround zvuka koji se temelje na Dolby surround tehnologiji i analogima. Čini se da načelo izgradnje sustava kućnog kina jasno regulira način stvaranja prilično naturalističke prostorne slike 3D zvuka s svojstvenom glasnoćom i lokalizacijom virtualnih izvora u prostoru. Međutim, nije sve tako trivijalno, budući da se obično ne uzimaju u obzir mehanizmi percepcije i lokalizacije velikog broja izvora zvuka. Transformacija zvuka pomoću organa sluha uključuje proces kombiniranja signala iz različitih izvora koji su došli do različitih ušiju. Štoviše, ako je fazna struktura različitih zvukova manje -više sinkrona, takav proces uho percipira kao zvuk koji dolazi iz jednog izvora. Postoje i brojne poteškoće, uključujući osobitosti mehanizma lokalizacije, koje kompliciraju točnost određivanja smjera izvora u svemiru.
S obzirom na gore navedeno, najteži je zadatak odvojiti zvukove od različitih izvora, osobito ako ti različiti izvori reproduciraju sličan amplitudno-frekvencijski signal. A to se upravo događa u praksi u svakom modernom sustavu surround zvuka, pa čak i u konvencionalnom stereo sustavu. Kada osoba sluša veliki broj zvukova koji dolaze iz različitih izvora, prvo se utvrđuje da svaki određeni zvuk pripada izvoru koji ga stvara (grupiranje prema frekvenciji, visini, tonu). I tek druga faza je saslušanje koje pokušava lokalizirati izvor. Nakon toga se dolazni zvukovi dijele na tokove na temelju prostornih značajki (razlika u vremenu dolaska signala, razlika u amplitudi). Na temelju primljenih informacija formira se manje -više statična i fiksna slušna slika iz koje je moguće odrediti odakle dolazi svaki specifični zvuk.
Vrlo je zgodno pratiti te procese na primjeru obične scene, na kojoj su glazbenici fiksno smješteni. Istodobno, vrlo je zanimljivo da ako se vokal / izvođač, zauzimajući početno definiranu poziciju na pozornici, počne glatko kretati po pozornici u bilo kojem smjeru, prethodno formirana slušna slika se neće promijeniti! Definicija smjera zvuka koji dolazi od pjevača subjektivno će ostati ista, kao da stoji na istom mjestu na kojem je bio prije kretanja. Samo u slučaju oštre promjene mjesta izvođača na pozornici zvučna će se slika podijeliti. Osim razmatranih problema i složenosti procesa lokalizacije zvukova u prostoru, u slučaju višekanalnih surround zvučnih sustava, proces reverbacije u konačnoj slušaonici igra prilično veliku ulogu. Ta se ovisnost najjasnije uočava kada veliki broj reflektiranih zvukova dolazi iz svih smjerova - točnost lokalizacije značajno se pogoršava. Ako je zasićenost energije reflektiranih valova veća (prevladava) od izravnih zvukova, kriterij lokalizacije u takvoj prostoriji postaje iznimno zamagljen, a o točnosti određivanja takvih izvora iznimno je teško (ako ne i nemoguće).
Međutim, u visoko reverberantnoj prostoriji teoretski se događa lokalizacija; u slučaju širokopojasnih signala, sluh je orijentiran prema parametru razlike u intenzitetu. U tom slučaju smjer određuje visokofrekventna komponenta spektra. U svakoj prostoriji točnost lokalizacije ovisit će o vremenu dolaska reflektiranih zvukova nakon izravnih zvukova. Ako je jaz između ovih zvučnih signala premalen, "zakon izravnih valova" počinje djelovati kako bi pomogao slušnom sustavu. Bit ove pojave: ako zvukovi s kratkim vremenskim intervalom odgode dolaze iz različitih smjerova, tada se lokalizacija cijelog zvuka događa prema prvom pristiglom zvuku, t.j. sluh donekle zanemaruje reflektirani zvuk ako dođe prekratko nakon izravnog. Sličan učinak očituje se i kada se odredi smjer dolaska zvuka u okomitoj ravnini, ali je u ovom slučaju znatno slabiji (zbog činjenice da je osjetljivost slušnog sustava na lokalizaciju u okomitoj ravnini osjetno lošija).
Bit učinka prvenstva mnogo je dublja i ima psihološku, a ne fiziološku prirodu. Proveden je veliki broj pokusa na temelju kojih je utvrđena ovisnost. Taj učinak nastaje uglavnom kada se vrijeme pojavljivanja odjeka, njegova amplituda i smjer podudaraju s nekim "očekivanjima" slušatelja od toga kako akustika ove prostorije stvara zvučnu sliku. Možda je osoba već imala iskustvo slušanja u ovoj prostoriji ili slično, što čini predispoziciju slušnog sustava za pojavu "očekivanog" učinka prvenstva. Da bi se zaobišla ta ograničenja svojstvena ljudskom sluhu, u slučaju nekoliko izvora zvuka, koriste se različiti trikovi i trikovi, uz pomoć kojih se, na kraju, više ili manje uvjetuje lokalizacija glazbenih instrumenata / drugih izvora zvuka u prostoru formiran je. Općenito, reprodukcija stereo i višekanalnih zvučnih slika temelji se na puno obmana i stvaranju slušne iluzije.
Kada dva ili više zvučnika (na primjer, 5.1 ili 7.1, ili čak 9.1) reproduciraju zvuk s različitih točaka prostorije, slušatelj čuje zvukove koji dolaze iz nepostojećih ili imaginarnih izvora, opažajući određenu zvučnu scenu. Mogućnost ove obmane leži u biološkim karakteristikama građe ljudskog tijela. Najvjerojatnije se osoba nije imala vremena prilagoditi prepoznavanju takve prijevare zbog činjenice da su se principi "umjetne" reprodukcije zvuka pojavili relativno nedavno. 
No, iako se pokazalo da je proces stvaranja zamišljene lokalizacije moguć, provedba do danas daleko je od savršene. Činjenica je da uho doista percipira izvor zvuka tamo gdje on zapravo ne postoji, ali ispravnost i točnost prijenosa zvučnih informacija (posebice, tona) veliko je pitanje. Metodom brojnih pokusa u stvarnim odjecima odjeka i u prigušenim komorama utvrđeno je da se ton zvučnih valova razlikuje od stvarnih i imaginarnih izvora. To uglavnom utječe na subjektivnu percepciju spektralne glasnoće, u ovom slučaju se ton mijenja na značajan i zamjetan način (u usporedbi sa sličnim zvukom koji reproducira pravi izvor).
U slučaju višekanalnih sustava kućnog kina, razina izobličenja znatno je veća, iz nekoliko razloga: 1) Mnogi zvučni signali slični po amplitudno-frekvencijskim i faznim karakteristikama dolaze istovremeno iz različitih izvora i smjerova (uključujući reflektirane valove) u svaki ušni kanal . To dovodi do povećanog izobličenja i filtriranja češljem. 2) Snažan razmak zvučnika u prostoru (međusobno relativno, u višekanalnim sustavima ta udaljenost može biti nekoliko metara ili više) pridonosi rastu izobličenja tona i boje zvuka u području zamišljenog izvora. Kao rezultat toga, možemo reći da se boje tonova u višekanalnim i surround zvučnim sustavima u praksi javljaju iz dva razloga: fenomena češljastog filtriranja i utjecaja procesa reverbacije u određenoj prostoriji. Ako je za reprodukciju zvučnih informacija odgovorno više izvora (to se također odnosi na stereo sustav s 2 izvora), pojava efekta "češljanog filtriranja" je neizbježna, uzrokovana različitim vremenima dolaska zvučnih valova u svaki slušni aparat kanal. Posebne neravnine uočene su u gornjem srednjem opsegu od 1-4 kHz.
Ljudski slušni analizator specijaliziran je sustav za percepciju zvučnih vibracija, stvaranje slušnih osjeta i prepoznavanje zvučnih slika. Pomoćni aparat perifernog dijela analizatora je uho (slika 15).
Razlikovati vanjsko uho, koje uključuje ušnu školjku, vanjski slušni kanal i bubnjić; srednje uho, koje se sastoji od sustava međusobno povezanih slušnih koštica - malleusa, incusa i stapesa, te unutarnjeg uha, koje uključuje pužnicu, gdje se nalaze receptori koji primaju zvučne vibracije, kao i predvorje i polukružni kanali. Polukružni kanali predstavljaju periferni receptorski dio vestibularnog analizatora, o čemu će biti više riječi.
Vanjsko uho oblikovano je tako da isporučuje zvučnu energiju do bubnjića. Uz pomoć ušnih školjki dolazi do relativno male koncentracije te energije, a vanjski slušni kanal održava konstantnu temperaturu i vlažnost zraka kao čimbenike koji određuju stabilnost aparata za prijenos zvuka.
Bubna opna je tanak septum, debljine oko 0,1 milimetra, sačinjen od vlakana koja teku u različitim smjerovima. Funkcija bubne opne dobro se odražava u njenom nazivu - počinje oscilirati kada zvučne vibracije zraka padnu na nju sa strane vanjskog slušnog kanala. Štoviše, njegova struktura omogućuje mu prijenos gotovo bez izobličenja svih frekvencija audio raspona. Koštani sustav prenosi vibracije od bubnjića do pužnice.
Receptori koji omogućuju percepciju zvučnih vibracija nalaze se u unutarnjem uhu - u pužnici (slika 16). Ovaj naziv povezan je sa spiralnim oblikom ove formacije, koji se sastoji od 2,5 zavoja.
U srednjem kanalu pužnice na glavnoj opni nalazi se Cortijev organ (nazvan po talijanskom anatomu Cortiju, 1822-1888). Ovaj organ sadrži receptorski aparat slušnog analizatora (slika 17).
Kako se odvija stvaranje zvučnih osjeta? Pitanje koje trenutno privlači veliku pozornost istraživača. Prvi put (1863.) vrlo uvjerljivo tumačenje procesa u unutarnjem uhu predstavio je njemački fiziolog Hermann Ludwig Ferdinand Helmholtz, koji je razvio takozvanu teoriju rezonancije. Skrenuo je pozornost na činjenicu da glavnu membranu pužnice tvore vlakna koja teku u poprečnom smjeru. Duljina takvih vlakana povećava se prema vrhu pužnice. Stoga je razumljiva analogija rada ovih orgulja s harfom u kojoj se različitim duljinama žica postižu različiti ključevi. Prema Helmholtzu, kada je izloženo zvučnim vibracijama, određeno vlakno, koje je odgovorno za percepciju ove frekvencije, dolazi u rezonanciju. Teorija koja zadivljuje svojom jednostavnošću i cjelovitošću, ali koju je, nažalost, trebalo napustiti jer se pokazalo da su žice - vlakna - u glavnoj membrani premalo da bi reproducirale sve frekvencije koje se mogu čuti osobi, žice su preslabe, a osim toga, izolirane, nije moguće oklijevanje. Pokazalo se da su te poteškoće za teoriju rezonancije nepremostive, ali poslužile su kao poticaj za daljnja istraživanja.
Prema suvremenim konceptima, prijenos i reprodukcija zvučnih vibracija posljedica su svojstava frekvencijske rezonance svih okruženja pužnice. Uz pomoć vrlo genijalnih pokusa, utvrđeno je da pri niskim frekvencijama vibracija (100-150 herca, možda nešto više, ali ne više od 1000 herca) valni proces pokriva cijelu glavnu membranu, sve receptore Cortijevog organa koji se nalaze na ova membrana je uzbuđena. S povećanjem učestalosti zvučnih valova, samo je dio glavne membrane uključen u oscilatorni proces, a što je manje, to je zvuk veći. U tom se slučaju maksimum rezonancije pomiče prema bazi pužnice.
Međutim, još nismo razmatrali pitanje kako dolazi do transformacije energije mehaničkih vibracija u proces živčanog uzbuđenja. Receptorski aparat slušnog analizatora predstavljen je osebujnim stanicama dlake, koje su tipični mehanoreceptori, odnosno kojima mehanička energija, u ovom slučaju oscilatorni pokreti, služi kao odgovarajući podražaj. Specifična značajka stanica dlake je prisutnost dlaka na vrhu, koje su u izravnom dodiru s pokrovnom opnom. U Corti organu razlikuju se jedan red (3,5 tisuća) unutarnjih i 3 reda (12 tisuća) vanjskih stanica dlake, koji se razlikuju po razini osjetljivosti. Za pobuđivanje unutarnjih stanica potrebno je više energije, a to je jedan od mehanizama slušnog organa za percepciju zvučnih podražaja u širokom rasponu intenziteta.
Kad se u pužnici dogodi oscilatorni proces, kao posljedica kretanja glavne membrane, a zajedno s njom i Cortijevog organa, dolazi do deformacije dlačica koje se naslanjaju na pokrovnu membranu. Ova deformacija služi kao polazna točka u lancu pojava koje vode do pobude receptorskih stanica. U posebnom pokusu utvrđeno je da ako se tijekom isporuke zvučnog signala biostruje uklone s površine stanica vlasi, a zatim ih, pojačavajući, dovedu do zvučnika, tada ćemo pronaći prilično točnu reprodukciju zvučni signal. Ova reprodukcija primjenjuje se na sve frekvencije, uključujući i ljudski glas. Nije li to dovoljno bliska analogija s mikrofonom? Otuda i naziv - potencijal mikrofona. Dokazano je da je ovaj bioelektrični fenomen receptorski potencijal. Dakle, proizlazi da dlakava receptorska stanica prilično točno (do određene granice intenziteta) kroz parametre receptorskog potencijala odražava parametre izloženosti zvuku - učestalost, amplitudu i oblik.
Tijekom elektrofiziološkog pregleda vlakana slušnog živca, koja dolaze izravno u strukture organa Cortija, bilježe se živčani impulsi. Značajno je da učestalost takvih impulsa ovisi o učestalosti zvučnih vibracija koje djeluju. Istodobno, do 1000 herca, bilježi se gotovo njihova podudarnost. Iako se veće frekvencije u živcu ne bilježe, ostaje određeni kvantitativni odnos između frekvencija zvučnog podražaja i aferentnih impulsa.
Dakle, upoznali smo se sa svojstvima ljudskog uha i mehanizmima funkcioniranja receptora slušnog analizatora kada su izloženi zvučnim vibracijama zraka. No prijenos je moguć i ne samo zrakom, već takozvanom koštanom vodljivošću. U potonjem slučaju, vibracije (na primjer, kalibra) prenose kosti lubanje, a zatim zaobilazeći srednje uho padaju izravno u pužnicu. Iako je u ovom slučaju način opskrbe akustičnom energijom drugačiji, mehanizam njegove interakcije s receptorskim stanicama ostaje isti. Istina, i kvantitativni odnosi su nešto drugačiji. No, u oba slučaja uzbuđenje, koje je u početku nastalo u receptoru i nosi određene informacije, prenosi se živčanim strukturama u više slušne centre.
Kako su kodirane informacije o takvim parametrima zvučnih vibracija kao što su frekvencija i amplituda? Prvo, o učestalosti. Očito ste skrenuli pozornost na svojevrsni bioelektrični fenomen - potencijal mikrofona puža. Uostalom, to u biti svjedoči da u značajnom rasponu fluktuacija receptorskog potencijala (a one odražavaju rad receptora i u percepciji i u daljnjem prijenosu) gotovo točno po frekvenciji odgovaraju zvučnim vibracijama. Međutim, kao što je već napomenuto, u vlaknima slušnog živca, to jest u onim vlaknima koja primaju informacije od receptora, učestalost živčanih impulsa ne prelazi 1000 vibracija u sekundi. A to je mnogo manje od frekvencija percipiranih zvukova u stvarnim uvjetima. Kako se ovaj problem rješava u slušnom sustavu? Ranije, kada smo ispitivali rad Cortijevog organa, primijetili smo da pri niskim frekvencijama izlaganja zvuku cijela glavna membrana vibrira. Posljedično, svi su receptori uzbuđeni, a frekvencija vibracija se nepromijenjena prenosi na vlakna slušnog živca. Na visokim frekvencijama, samo je dio glavne membrane uključen u oscilatorni proces i, prema tome, samo dio receptora. Oni prenose uzbudu odgovarajućeg dijela živčanih vlakana, ali već s transformacijom ritma. U tom slučaju određeni dio vlakana odgovara određenoj frekvenciji. Ovo načelo naziva se metoda prostornog kodiranja. Dakle, informacije o frekvenciji dobivaju se pomoću kodiranja frekvencijskog prostora.
Međutim, dobro je poznato da velika većina stvarnih zvukova koje opažamo, uključujući govorne signale, nisu pravilne sinusoidne oscilacije, već procesi koji imaju mnogo složeniji oblik. Kako je u ovom slučaju osiguran prijenos informacija? Početkom 19. stoljeća, izvanredni francuski matematičar Jean Baptiste Fourier razvio je originalnu matematičku metodu koja omogućuje da se bilo koja periodična funkcija predstavi kao zbroj niza sinusoidnih komponenti (Fourierov niz). Strogim matematičkim metodama dokazuje se da ove komponente imaju periode jednake T, T / 2, T / 3 i tako dalje, ili, drugim riječima, imaju frekvencije višekratne od osnovne frekvencije. A njemački fizičar Georg Simon Ohm (kojeg svi jako dobro poznaju po svom zakonu o elektrotehnici) 1847. godine iznio je ideju da se upravo takvo razlaganje događa u orguljama Corti. Tako se pojavio još jedan Ohmov zakon koji odražava vrlo važan mehanizam percepcije zvuka. Zbog svojih rezonantnih svojstava, glavna membrana razlaže složeni zvuk na njegove komponente, od kojih svaku opaža odgovarajući aparat neuro-receptora. Dakle, prostorni uzorak pobude nosi informacije o frekvencijskom spektru složene zvučne vibracije.
Za prijenos informacija o intenzitetu zvuka, odnosno amplitudi vibracija, slušni analizator ima mehanizam koji se također razlikuje od načina rada drugih aferentnih sustava. Najčešće se informacije o intenzitetu prenose učestalošću živčanih impulsa. Međutim, u slušnom sustavu, kako proizlazi iz upravo razmatranih procesa, takva metoda je nemoguća. Ispada da se u ovom slučaju koristi princip prostornog kodiranja. Kao što je već napomenuto, unutarnje stanice dlake imaju manju osjetljivost od vanjskih. Dakle, različita kombinacija uzbuđenih receptora ova dva tipa odgovara različitim intenzitetima zvuka, odnosno specifičnom obliku prostornog uzorka pobude.
U slušnom je analizatoru pitanje specifičnih detektora (kako je to dobro izraženo u vizualnom sustavu) još uvijek otvoreno, no ipak postoje mehanizmi koji omogućuju izdvajanje sve složenijih znakova, što u konačnici završava stvaranjem takvog uzorka pobude, koji odgovara određenoj subjektivnoj slici, prepoznatljivoj po odgovarajućem "standardu".
