Tai sudėtingas specializuotas organas, susidedantis iš trijų dalių: išorinės, vidurinės ir vidinės ausies.
Išorinė ausis yra garso aptikimo aparatas. Garso virpesiai fiksuojami ausyse ir per išorinį klausos kanalą perduodami į ausies būgnelį, kuris atskiria išorinę ausį nuo vidurinės ausies. Garso gaudymas ir visas klausos procesas dviem ausimis, vadinamoji biniuralinė klausa, yra svarbūs nustatant garso kryptį. Garso virpesiai, sklindantys iš šono, artimiausią ausį pasiekia keliomis sekundės dalimis po kablelio (0,0006 s) anksčiau nei kitą. Šio itin mažo garso atėjimo į abi ausis laiko skirtumo pakanka, kad būtų galima nustatyti jo kryptį.
Vidurinė ausis yra oro ertmė, kuri per Eustachijaus vamzdelį jungiasi su nosiaryklės ertme. Svyravimai iš būgninės membranos per vidurinę ausį perduodami 3 klausos kauliukais, sujungtais vienas su kitu - plaktukas, inkas ir laiptai, o pastarasis per ovalo lango plėvelę perduoda šiuos skysčio, esančio ausyje, virpesius. vidinė ausis- perilimfa. Klausos kauliukų dėka mažėja svyravimų amplitudė, didėja jų stiprumas, o tai leidžia pajudinti skysčio stulpelį vidinėje ausyje. Vidurinė ausis turi specialų mechanizmą, prisitaikantį prie garso intensyvumo pokyčių. Skambant stipriam garsui, specialūs raumenys padidina ausies būgnelio įtampą ir sumažina kamieno paslankumą. Tai sumažina vibracijos amplitudę ir apsaugo vidinę ausį nuo pažeidimų.
Vidinė ausis su joje esančia sraigė yra smilkininio kaulo piramidėje. Žmogaus sraigė sudaro 2,5 spiralinius ritinius. Kochlearinis kanalas yra padalintas dviem pertvaromis (pagrindinė membrana ir vestibulinė membrana) į 3 siaurus praėjimus: viršutinį (vestibuliarinės kopėčios), vidurinį (membraninis kanalas) ir apatinį (būgnelio kopėčias). Sraigės viršuje yra skylutė, jungianti viršutinį ir apatinį kanalus į vieną, einantį nuo ovalo lango į sraigės viršų ir toliau į apvalų langą. Jų ertmė užpildyta skysčiu – perilimfa, o vidurinio membraninio kanalo ertmė – kitokios sudėties skysčiu – endolimfa. Viduriniame kanale yra garsą suvokiantis aparatas – Corti organas, kuriame yra garso virpesių receptoriai – plaukų ląstelės.
Garso suvokimo mechanizmas. Fiziologinis garso suvokimo mechanizmas pagrįstas dviem sraigėje vykstančiais procesais: 1) skirtingų dažnių garsų atsiskyrimu didžiausio jų poveikio vietoje pagrindinei sraigės membranai ir 2) mechaninių virpesių pavertimu nerviniu sužadinimu. receptorių ląstelėse. Garso virpesiai, patenkantys į vidinę ausį per ovalų langą, perduodami perilimfai, o šio skysčio virpesiai sukelia pagrindinės membranos poslinkius. Nuo garso aukščio priklauso svyruojančio skysčio stulpelio aukštis ir atitinkamai pagrindinės membranos didžiausio poslinkio vieta. Taigi skirtingo aukščio garsais sužadinamos skirtingos plaukų ląstelės ir skirtingos nervinės skaidulos. Padidėjus garso intensyvumui, padaugėja sužadintų plaukų ląstelių ir nervinių skaidulų, todėl galima atskirti garso virpesių intensyvumą.
Virpesių transformaciją į sužadinimo procesą vykdo specialūs receptoriai – plaukų ląstelės. Šių ląstelių plaukeliai yra įterpti į membraną. Mechaninės vibracijos, veikiamos garsui, sukelia membranos poslinkį receptorių ląstelių atžvilgiu ir plaukelių lenkimą. Receptorių ląstelėse mechaninis plaukelių poslinkis sukelia sužadinimo procesą.
Garso laidumas. Atskirkite oro ir kaulų laidumą. V normaliomis sąlygomisžmonėms vyrauja oro laidumas: garso bangas fiksuoja išorinė ausis, o oro virpesiai išoriniu klausos kanalu perduodami į vidurinę ir vidinę ausį. Kaulų laidumo atveju garso virpesiai per kaukolės kaulus perduodami tiesiai į sraigę. Šis garso virpesių perdavimo mechanizmas svarbus žmogui nardant po vandeniu.
Žmogus dažniausiai suvokia garsus, kurių dažnis yra nuo 15 iki 20 000 Hz (10-11 oktavų diapazone). Vaikams viršutinė riba siekia 22 000 Hz ir mažėja su amžiumi. Didžiausias jautrumas nustatytas dažnių diapazone nuo 1000 iki 3000 Hz. Ši sritis atitinka labiausiai paplitusius žmogaus kalbos ir muzikos dažnius.
Mūsų garsų suvokimo procesas priklauso nuo gaunamos garso informacijos kokybės ir nuo mūsų psichikos būklės.
Apie garsus ir tai, ką girdime.
Garsas gali būti suvokiamas kaip bangos sutankinimas terpės, judančios tiesia linija iš virpesių šaltinio tam tikru greičiu. Su atstumu banga praranda savo „tankį“, palaipsniui nyksta. Garso slopinimas yra atvirkščiai proporcingas atstumo nuo garso šaltinio kvadratui. Garso sklidimo greitis dujose priklauso nuo dujų pobūdžio, terpės tankio, temperatūros ir statinio atmosferos slėgio. Skystoms ir dujinėms terpėms – daugiausia dėl terpės pobūdžio. Taigi ore ši vertė yra nuo 330 iki 345 m / s, kai temperatūra kinta nuo 0 iki 200 C, vandenyje - apie 1500 m / s, pliene - 6000 m / s.
Straipsnyje apie klausos analizatoriaus sandarą aprašomas pagrindinis klausos organų garsų suvokimo mechanizmas per išorinę ir vidurinę ausį bei transformacijos. garso bangosį elektrinius impulsus vidinėje ausyje. Be oro kanalo, kuriuo garsas perduodamas į vidinės ausies receptorines ląsteles, yra ir kaulinis garso suvokimo kelias, nes garso bangos ne tik patenka į išorinį klausos kanalą, bet ir sukelia kaukolės kaulo vibraciją. Šis mechanizmas yra svarbus norint suprasti, kodėl girdime iškraipytą savo balso garsą. Esant kauliniam garso laidumui, receptorines ląsteles pasiekia tik aukšti garsai su maža virpesių amplitudė, todėl savo balsą girdime aukščiau, nei girdi kiti.
Taip pat yra mikrobangų klausos efektas girdimas mikrobangų spinduliuotės suvokimas. Veikiant impulsinei arba moduliuotai mikrobangų spinduliuotei, garsai suvokiami tiesiai žmogaus kaukolėje. Šio proceso metu kyla smūginės bangos, kurias žmogus suvokia kaip garsinę informaciją, kurios niekas kitas negirdi. Taip pat nustatyta, kad val tinkamas pasirinkimas moduliuojantį signalą, per mikrobangų spinduliuotę galima perduoti garsinę informaciją asmeniui atskirų žodžių ar frazių pavidalu.
Klausos pojūčių selektyvumas patikima informacija.
Garsai, kuriuos girdime, yra smegenų iššifruota garso informacija, paverčiama subjektyviomis garso reprezentacijomis arba vaizdais. Mus pasiekiantys garsai gali būti išmatuoti ir objektyviai aprašyti, tačiau garso suvokimas yra individualus ir selektyvus.Tai priklauso ne tik nuo mūsų klausos analizatoriaus kokybės, bet ir psichologinė būsena, nuotaika, dabartiniai poreikiai.
Dažniausiai negirdime laikrodžio tiksėjimo ar ventiliatoriaus triukšmo, galime negirdėti šalia esančių žmonių pokalbių, jei esame užsiėmę mus dominančiu reikalu. Tačiau įsiklausę išgirskime savo kvėpavimą. Garsūs garsai, kurie mūsų neerzina, sklinda „ant mūsų ausų“, tačiau įdomūs ir svarbūs, net ir labai tylūs, gali sukelti rimtą emocinį atsaką. Mūsų klausos aparatai itin atrenka garsinę informaciją. Toks subjektyvus garsų suvokimas atsiranda dėl savotiško smegenų įvesties filtro, kuris slopina mums nereikalingų garsų suvokimą. Garsų filtravimas, bereikalingo „spamo“ filtravimas leidžia išryškinti informaciją, kuri šiuo metu tikrai svarbi.
Tačiau garsinės informacijos filtravimas nedalyvaujant sąmonės turi ir neigiamą pusę. Kai kurios žemo dažnio ir lėto ritmo garso struktūros turi giliųjų raumenų ar psichikos atsipalaidavimo efektą. Tokios muzikos garsų ir ritmų suvokimas taip pat gali sudaryti sąlygas mobilizuoti kūną be įprastos sąmoningos kontrolės įtakos jam. Pavyzdžiui, nuo senų senovės žinoma, kad būgno ritmas padeda kariams kvailai vaikščioti net ir labai pavargus. Tokia patikima informacija naudojama šamanų, hipnotizuotojų ar psichoterapeutų pasiūlymo poveikiui sustiprinti.
Pas mus atkeliaujančios garso bangos paverčiamos garsine informacija klausos analizatoriuje, o galutinis gaunamų signalų apdorojimas gali būti atliekamas keliais klausos centrai smegenys, keičiantis informacija su kitais svarbiais centrais, pirmiausia motoriniu ir regėjimo centru. Taip pat galima naudoti garsiniam atmintyje saugomos garso informacijos suvokimui, palyginimui ir naujo garso atvaizdavimo nustatymui.
Garso dirgiklio krypties nustatymas.
Kad suprastų, iš kur sklinda garsinė informacija, krokodilas turi pasukti kūną, katei tereikia išskleisti ausis, o žmogui visai nereikia daryti jokių judesių.
Asmuo turi stereofoninį garso suvokimą, horizontalią garso kryptį nustatydamas dviem pagrindiniais būdais: pagal laiko vėlavimą nuo garso įvedimo į vieną ausį iki jo įėjimo į kitą ir pagal skirtumą tarp garsų intensyvumo abiejose ausyse. . Pirmasis garso suvokimo mechanizmas geriausiai veikia esant žemesniems nei 3000 hercų (Hz) dažniams, o antrasis mechanizmas aukštesniuose dažniuose, nes šių dažnių galva yra svarbesnė garso informacijos kliūtis.
Jei žmogus žiūri tiesiai į garso šaltinį, garsinė informacija pasiekia abi ausis vienu metu, tačiau jei viena ausis yra arčiau dirgiklio nei kita, garso signalai iš pirmosios ausies patenka į smegenis likus kelioms mikrosekundėms anksčiau. garso informacija iš antrosios.
Atpažinti, ar garso šaltinis yra prieš ar už žmogaus, taip pat aukščiau ar žemiau, daugiausia pasiekiama pasitelkus įmantrią ausų formą, kuri keičia į ausį patenkančio garso intensyvumą, priklausomai nuo krypties. kuris ateina.
Psichoakustika – mokslo sritis, tirianti žmogaus klausos pojūčius, kai garsas patenka į ausis.
Žmonės, turintys absoliučią (analitinę) klausą muzikai, gali tiksliai nustatyti garso aukštį, garsumą ir tembrą, geba įsiminti instrumentų skambesį ir po kurio laiko juos atpažinti. Jie gali teisingai analizuoti tai, ką išgirdo, teisingai išryškinti atskirus instrumentus.
Žmonės, kurie neturi tobulo tono, gali nustatyti ritmą, tembrą, tonalumą, tačiau jiems sunku teisingai išanalizuoti klausytą medžiagą.
Klausydamiesi aukštos kokybės garso įrangos, ekspertai paprastai skiriasi. Kai kurie žmonės teikia pirmenybę dideliam skaidrumui ir kiekvieno obertono perdavimo tikslumui, juos erzina garso detalumo trūkumas. Kiti labiau mėgsta neryškaus, neryškaus charakterio skambesį, greitai pavargsta nuo muzikinio vaizdo detalių gausos. Kažkas sutelkia dėmesį į garso harmoniją, kažkas į spektrinį balansą, kažkas į dinaminį diapazoną. Pasirodo, viskas priklauso nuo individo tipo.Žmonių tipai skirstomi į tokias dichotomijas (porines klases): juslinis ir intuityvus, mąstantis ir jaučiantis, ekstravertas ir intravertas, ryžtingas ir suvokiantis.
Jutimo dominavimą turintys žmonės turi aiškią dikciją, puikiai suvokia visus kalbos ar muzikinio vaizdo niuansus. Jiems itin svarbus garso skaidrumas, kai visi skambantys instrumentai yra aiškiai atskirti.
Klausytojai, turintys intuityvų dominavimą, teikia pirmenybę neryškiam muzikiniam vaizdui ir didžiausią reikšmę teikia visų muzikos instrumentų garso balansui.
Klausytojai, turintys mąstymo dominantę, teikia pirmenybę muzikos kūriniams su dideliu dinaminiu diapazonu, su aiškiai išreikšta mažor ir minor dominavimu, su ryškia kūrinio prasme ir struktūra.
Jausmas dominuojantys žmonės duoda didelę reikšmę harmonijos muzikos kūriniuose, jiems labiau patinka kūriniai su nedideliais mažor ir minor nukrypimais nuo neutralios vertės, t.y. „Muzika sielai“.
Klausytojas, turintis ekstravertišką dominantę, sėkmingai atskiria signalą nuo triukšmo, mėgsta klausytis muzikos dideliu garsu, muzikinio kūrinio mažorumą ar mažumą lemia muzikinio vaizdo dažnio padėtis šiuo metu.
Žmonės, turintys intravertišką dominantę, didelį dėmesį skiria vidinei muzikinio vaizdo struktūrai, mažuma vertinama ir vienos iš harmonikų dažnio poslinkiu kylančiuose rezonansuose, pašaliniai triukšmai apsunkina garso informacijos suvokimą.
Žmonės, turintys lemiamą dominavimą, teikia pirmenybę reguliarumui muzikoje, vidinio periodiškumo buvimui.
Klausytojai, turintys suvokiančią dominantę, renkasi improvizaciją muzikoje.
Kiekvienas pats žino, kad ta pati muzika toje pačioje aparatūroje ir toje pačioje patalpoje ne visada suvokiama vienodai. Tikriausiai, priklausomai nuo psichoemocinės būsenos, mūsų jausmai arba nublanksta, arba paaštrėja.
Kita vertus, perdėtas garso detalumas ir natūralumas gali suerzinti pavargusį ir susirūpinusį klausytoją su jusliniu dominantu, kad tokioje būsenoje jis mieliau renkasi neryškią ir švelnią muziką, grubiai tariant, jis mieliau klausysis gyvų instrumentų su kepure. su auskarais.
Tam tikru mastu garso kokybei įtakos turi tinklo įtampos „kokybė“, kuri savo ruožtu priklauso ir nuo savaitės dienos, ir nuo paros laiko (piko metu tinklo įtampa yra labiausiai „užteršta“). Triukšmo lygis patalpoje, taigi ir tikrasis dinaminis diapazonas, taip pat priklauso nuo paros laiko.
Apie aplinkos triukšmo poveikį puikiai prisimena 20 metų senumo atvejis. Vėlų vakarą po kaimo vestuvių jaunimas pasiliko padėti nuvalyti stalus ir išplauti indus. Muzika buvo organizuojama kieme: elektrinis akordeonas su dviejų kanalų stiprintuvu ir dviem garsiakalbiais, keturių kanalų galios stiprintuvas pagal Šušurino schemą, prie kurio įėjimo buvo prijungtas elektrinis akordeonas, o prie išėjimų - du 3 - krypčių ir dviejų krypčių akustinės sistemos. Magnetofonas su 19 greičių įrašais su antilygiagrečiu poslinkiu. Apie 2 valandą nakties, kai visi buvo laisvi, jaunimas susirinko į kiemą ir paprašė įtraukti ką nors sielai. Įsivaizduokite, kaip nustebino muzikantai ir melomanai, kai nuskambėjo STARS per 45 atliekama daina Bitlų temomis. Ausiai, prisitaikiusiai prie muzikos suvokimo padidėjusio triukšmo atmosferoje, garsas nakties tyloje tapo stebėtinas. aiškus ir niuansuotas.
Suvokimas pagal dažnį
Žmogaus ausis svyravimo procesą suvokia kaip garsą tik tada, kai jo virpesių dažnis yra nuo 16 ... 20 Hz iki 16 ... 20 kHz. Kai dažnis mažesnis nei 20 Hz, vibracijos vadinamos infragarsinėmis, virš 20 kHz – ultragarsinėmis. Garsai, kurių dažnis mažesnis nei 40 Hz, retai pasitaiko muzikoje ir viduje šnekamoji kalba ir jų visiškai nėra. Aukštų garso dažnių suvokimas labai priklauso tiek nuo individualių klausos organų savybių, tiek nuo klausytojo amžiaus. Taigi, pavyzdžiui, sulaukus 18 metų 14 kHz dažnio garsus girdi apie 100%, o sulaukus 50...60 metų – tik 20% klausytojų. 18 kHz dažnio garsus iki 18 metų girdi apie 60%, o iki 40 ... 50 metų - tik 10% klausytojų. Bet tai visai nereiškia, kad vyresnio amžiaus žmonėms sumažėtų reikalavimai garso atkūrimo kelio kokybei. Eksperimentiškai nustatyta, kad žmonės, kurie vos suvokia 12 kHz dažnio signalus, labai lengvai atpažįsta aukštų dažnių trūkumą fonogramoje.
Klausos skiriamoji geba, kai dažnis keičiasi maždaug 0,3%. Pavyzdžiui, du vienas po kito sekančius 1000 ir 1003 Hz tonus galima atskirti be instrumentų. O mušdamas dviejų tonų dažnius žmogus gali aptikti net dešimtųjų hercų dažnių skirtumą. Tuo pačiu metu sunku pagal ausį atskirti muzikinės fonogramos atkūrimo greičio nuokrypį ± 2%.
Subjektyvi garso suvokimo skalė pagal dažnį artima logaritminiam dėsniui. Remiantis tuo, logaritminėje skalėje brėžiamos visos garso perdavimo įrenginių dažninės charakteristikos. Tikslumo laipsnis, kuriuo žmogus pagal ausį nustato aukštį, priklauso nuo jo klausos aštrumo, muzikalumo ir tinkamumo, taip pat nuo garso intensyvumo. Esant dideliam garsumo lygiui, didesnio intensyvumo garsai atrodo silpnesni nei silpni.
Ilgai veikiant intensyvų garsą, klausos jautrumas palaipsniui mažėja ir kuo daugiau, tuo didesnis garso stiprumas, kuris yra susijęs su klausos reakcija į perkrovą, t.y. su savo natūraliu prisitaikymu. Po tam tikro laiko jautrumas atkuriamas. Sistemingas ir ilgalaikis muzikos klausymas dideliu garsu sukelia negrįžtamus klausos organų pokyčius, ypač kenčia jauni žmonės, kurie naudoja ausines (ausines).
Svarbi garso savybė yra tembras. Klausos gebėjimas atskirti savo atspalvius leidžia atskirti įvairius muzikos instrumentus ir balsus. Dėl tembrinės spalvos jų skambesys tampa įvairiaspalvis ir lengvai atpažįstamas. Teisingo tembro perdavimo sąlyga yra neiškraipytas signalo spektro perdavimas – kompleksinio signalo sinusinių komponentų rinkinys (obertonai). Obertonai yra pagrindinio tono dažnio kartotiniai ir yra mažesnės amplitudės. Garso tembras priklauso nuo obertonų kompozicijos ir jų intensyvumo.
Gyvų instrumentų garso tembras labai priklauso nuo garso kūrimo intensyvumo. Pavyzdžiui, ta pati nata, grojama fortepijonu švelniu piršto spaudimu ir aštria, turi skirtingus atakas ir signalų spektrus. Net neįgudęs žmogus savo ataka gali nesunkiai pajusti emocinį skirtumą tarp dviejų tokių garsų, net jei jie klausytojui perduodami naudojant mikrofoną ir yra subalansuoti garsumu. Garso ataka – tai pradinė stadija, specifinis pereinamasis procesas, kurio metu nusistovi stabilios charakteristikos: garsumas, tembras, aukštis. Įvairių instrumentų garso atakos trukmė svyruoja nuo 0 ... 60 ms. Pavyzdžiui, mušamiesiems instrumentams jis yra 0 ... 20 ms diapazone, fagotui - 20 ... 60 ms. Instrumento atakos savybės labai priklauso nuo muzikanto grojimo būdo ir technikos. Būtent šios instrumentų savybės leidžia perteikti emocinį muzikos kūrinio turinį.
Signalo šaltinio, esančio mažesniu nei 3 m atstumu nuo klausytojo, garso tembras suvokiamas kaip „sunkesnis“. Pašalinus signalo šaltinį nuo 3 iki 10 m, proporcingai sumažėja garsumas, o tembras tampa ryškesnis. Toliau pašalinus signalo šaltinį, energijos nuostoliai ore auga proporcingai dažnio kvadratui ir turi kompleksinę priklausomybę nuo santykinės oro drėgmės. RF komponentų energijos nuostoliai yra didžiausi esant santykinei oro drėgmei nuo 8 iki 30 ... 40%, o minimalūs - 80% (1.1 pav.). Padidėjus obertonų praradimui, sumažėja tembro ryškumas.
Amplitudės suvokimas
Vienodo garsumo kreivės nuo klausos slenksčio iki skausmo slenksčio binauraliniam ir monofoniniam klausymuisi parodytos Fig. 1.2.a, b atitinkamai. Amplitudės suvokimas priklauso nuo dažnio ir labai skiriasi, susijęs su su amžiumi susijusiais pokyčiais.
Klausos jautrumas garso intensyvumui yra atskiras. Garso intensyvumo pokyčio jutimo slenkstis priklauso ir nuo dažnio, ir nuo garso stiprumo (aukštame ir vidutiniame lygyje jis yra 0,2 ... 0,6 dB, esant žemam lygiui siekia kelis decibelus) ir vidutiniškai yra mažesnis nei 1 dB .
Haas efektas
Klausos aparatui, kaip ir bet kuriai kitai virpesių sistemai, būdinga inercija. Dėl šios savybės trumpi garsai, kurių trukmė iki 20 ms, suvokiami kaip tylesni nei ilgesni nei 150 ms garsai. Viena iš inercijos apraiškų yra
žmogaus nesugebėjimas aptikti trumpesnių nei 20 ms impulsų iškraipymų. Tuo atveju, kai į ausis ateina 2 vienodi signalai, kurių laiko tarpas tarp jų yra 5 ... 40 ms, klausa juos suvokia kaip vieną signalą, didesniu nei 40 ... 50 ms intervalu - atskirai.
Maskavimo efektas
Naktį tyliomis sąlygomis girdisi uodo cypimas, laikrodžio tiksėjimas ir kiti tylūs garsai, o triukšmingomis sąlygomis sunku išgirsti garsią pašnekovo kalbą. Realiomis sąlygomis akustinis signalas neegzistuoja visiškoje tyloje. Pašalinis triukšmas, neišvengiamai esantis klausymosi zonoje, tam tikru mastu užmaskuoja pagrindinį signalą ir apsunkina jo suvokimą. Vieno tono (arba signalo) girdėjimo slenksčio pakėlimas tuo pat metu veikiant kitam tonui (triukšmui ar signalui) vadinamas maskavimu.
Eksperimentiškai nustatyta, kad bet kokio dažnio tonas žemesniais tonais užmaskuojamas daug efektyviau nei aukštesniais, kitaip tariant, žemo dažnio tonai aukšto dažnio tonus maskuoja stipriau nei atvirkščiai. Pavyzdžiui, vienu metu leidžiant vienodo intensyvumo 440 ir 1200 Hz garsus, girdėsime tik 440 Hz dažnio toną, o tik jį išjungę – 1200 Hz dažnio toną. Maskavimo laipsnis priklauso nuo dažnio santykio ir turi sudėtingą pobūdį, susietą su vienodomis garsumo kreivėmis (1.3.α ir 1.3.6 pav.).
Kuo didesnis dažnio santykis, tuo mažesnis maskavimo efektas. Tai daugiausia paaiškina „tranzistoriaus“ skambėjimo reiškinį. Tranzistorinių stiprintuvų netiesinių iškraipymų spektras tęsiasi iki 11 harmonikos, o vamzdinių stiprintuvų spektras ribojamas iki 3 ... 5 harmonikų. Siaurajuostės triukšmo maskavimo kreivės skiriasi skirtingų dažnių tonams ir jų intensyvumo lygiams. Aiškus garso suvokimas įmanomas, jei jo intensyvumas viršija tam tikrą klausos slenkstį. Esant 500 Hz ir mažesniems dažniams, signalo intensyvumo perteklius turėtų būti apie 20 dB, esant 5 kHz dažniui - apie 30 dB ir
10 kHz dažniu – 35 dB. Į šią klausos suvokimo ypatybę atsižvelgiama įrašant garso laikmenose. Taigi, jei analoginio gramofono įrašo signalo ir triukšmo santykis yra apie 60 ... 65 dB, tai įrašytos programos dinaminis diapazonas gali būti ne didesnis kaip 45 ... 48 dB.
Maskavimo efektas veikia subjektyviai suvokiamą garso stiprumą. Jei sudėtingo garso komponentai yra arti vienas kito dažniu ir stebimas jų tarpusavio maskavimas, tai tokio sudėtingo garso garsumas bus mažesnis už jo komponentų garsumą.
Jei keli tonai yra taip toli, kad jų tarpusavio maskavimo galima nepaisyti, bendras jų garsumas bus lygus kiekvieno komponento garsumo sumai.
Pasiekti visų orkestro ar pop ansamblio instrumentų skambesio „skaidrumą“ yra nelengva užduotis, kurią išsprendžia garso inžinierius – sąmoningai išryškindamas svarbiausius instrumentus tam tikroje darbo vietoje ir kitomis specialiomis technikomis.
Binauralinis efektas
Žmogaus gebėjimas nustatyti garso šaltinio kryptį (dėl dviejų ausų) vadinamas binauralinis efektas... Į ausį, esančią arčiau garso šaltinio, garsas patenka anksčiau nei į antrąją, o tai reiškia, kad skiriasi fazė ir amplitudė. Klausantis tikro signalo šaltinio, binauriniai signalai (t.y. signalai, patenkantys į dešinę ir kairę ausį) yra statistiškai susiję (koreliuojami). Garso šaltinio lokalizavimo tikslumas priklauso ir nuo dažnio, ir nuo jo vietos (prieš arba už klausytojo). Papildomą informaciją apie garso šaltinio vietą (priekyje, gale, viršuje) klausos organas gauna analizuodamas binaurinio signalo spektro ypatybes.
Iki 150 ... 300 Hz, žmogaus klausa turi labai žemą kryptingumą. Esant 300 ... 2000 Hz dažniams, kurių pusės signalo bangos ilgis yra proporcingas "tarp ausų" atstumui, lygiam 20 ... 25 cm, fazių skirtumai yra reikšmingi. Pradedant nuo 2 kHz dažnio, klausos kryptingumas smarkiai sumažėja. Esant aukštesniems dažniams, signalo amplitudės skirtumas tampa svarbesnis. Kai amplitudės skirtumas viršija 1 dB slenkstį, atrodo, kad garso šaltinis yra toje pusėje, kur amplitudė didesnė.
Dėl asimetrinės klausytojo padėties garsiakalbių atžvilgiu atsiranda papildomo intensyvumo ir laiko atskyrimai, dėl kurių atsiranda erdviniai iškraipymai. Be to, toliau KIZ (akivaizdus garso šaltinis) nuo pagrindo centro (Δ L> 7 dB arba Δτ> 0,8 ms), tuo mažesnis iškraipymas. Prie Δ L> 20 dB, Δτ> 3 ... 5 ms QIZ yra transformuojami į tikrus (garsiakalbius) ir jiems netaikomi erdviniai iškraipymai.
Eksperimentiškai nustatyta, kad erdvinių iškraipymų nėra (nepastebimų), jei kiekvieno kanalo dažnių juosta iš viršaus ribojama ne mažesniu kaip 10 kHz dažniu, o aukšto dažnio (virš 10 kHz) ir žemo dažnio (žemiau 300). Hz) šių signalų spektro dalys atkuriamos monofoniškai.
Klaida vertinant garso šaltinio azimutą horizontalioje plokštumoje priekyje yra 3 ... 4 °, už ir vertikalioje plokštumoje - apie 10 ... 15 °, o tai paaiškinama ekranuojančiu auskarų efektu. .
Apsvarsčius sklidimo teoriją ir garso bangų atsiradimo mechanizmus, patartina suprasti, kaip garsas yra „interpretuojamas“ ar suvokiamas žmogaus. Suporuotas organas – ausis – atsakingas už garso bangų suvokimą žmogaus kūne. Žmogaus ausis- labai sudėtingas organas, atsakingas už dvi funkcijas: 1) suvokia garso impulsus 2) atlieka viso žmogaus kūno vestibiuliarinio aparato vaidmenį, nustato kūno padėtį erdvėje ir suteikia gyvybinę galimybę išlaikyti pusiausvyrą. Vidutinė žmogaus ausis sugeba užfiksuoti 20–20 000 Hz svyravimus, tačiau yra nukrypimų aukštyn arba žemyn. Idealiu atveju garso dažnių diapazonas yra 16 - 20 000 Hz, o tai taip pat atitinka 16 m - 20 cm bangos ilgį. Ausis yra padalinta į tris dalis: išorinę, vidurinę ir vidinę. Kiekvienas iš šių „skyrių“ atlieka savo funkciją, tačiau visi trys skyriai yra glaudžiai susiję vienas su kitu ir iš tikrųjų atlieka garso virpesių bangos perdavimą vienas kitam. 
Išorinė (išorinė) ausis
Išorinė ausis susideda iš ausies kaušelio ir išorinio klausos kanalo. Ausies kaklelis yra sudėtingos formos elastinga kremzlė, padengta oda. Apatinėje ausies kaušelio dalyje yra skiltelė, susidedanti iš riebalinio audinio ir taip pat padengta oda. Ausies kaklelis veikia kaip garso bangų iš aplinkinės erdvės imtuvas. Ypatinga ausies struktūros forma leidžia geriau užfiksuoti garsus, ypač vidutinio dažnio diapazono garsus, kurie yra atsakingi už kalbos informacijos perdavimą. Šis faktas daugiausia susijęs su evoliucine būtinybe, nes žmogus didžiąją savo gyvenimo dalį praleidžia žodiniu ryšiu su savo rūšies atstovais. Žmogaus ausies kaklelis praktiškai nejuda, priešingai nei daugelis gyvūnų rūšies atstovų, kurie naudoja ausų judesius, kad tiksliau suderintų garso šaltinį.
Žmogaus ausies kaušelio raukšlės suprojektuotos taip, kad padarytų korekcijas (nežymius iškraipymus) garso šaltinio vertikalios ir horizontalios padėties erdvėje atžvilgiu. Būtent dėl šios unikalios savybės žmogus gali gana aiškiai nustatyti objekto vietą erdvėje savo atžvilgiu, vadovaudamasis tik garsu. Ši funkcija taip pat gerai žinoma kaip „garso lokalizacija“. Pagrindinė ausinės funkcija – pagauti kuo daugiau garsų girdimo dažnių diapazone. Tolesnis „įstrigusių“ garso bangų likimas sprendžiamas ausies landoje, kurios ilgis siekia 25-30 mm. Jame kremzlinė išorinės ausies dalis pereina į kaulinę, o ausies landos odos paviršius yra aprūpintas riebalinėmis ir sieros liaukomis. Ausies kanalo gale yra elastinga būgninė membrana, kurią pasiekia garso bangų virpesiai, sukeldami abipusius jo virpesius. Ausies būgnelis savo ruožtu perduoda šiuos gautus virpesius į vidurinę ausį.
Vidurinė ausis
Ausies būgnelio perduodamos vibracijos patenka į vidurinės ausies sritį, vadinamą „būgnelio sritimi“. Tai maždaug vieno kubinio centimetro tūrio plotas, kuriame yra trys kaulai: malleus, incus ir stapes. Būtent šie „tarpiniai“ elementai veikia esminė funkcija: garso bangų perdavimas į vidinę ausį ir kartu stiprinimas. Klausos kaulai yra labai sudėtinga garso perdavimo grandinė. Visi trys kaulai yra glaudžiai susiję vienas su kitu, taip pat su būgneliu, dėl kurio vyksta vibracijų perdavimas „išilgai grandinės“. Artėjant prie vidinės ausies srities yra prieškambario langas, kurį perdengia laiptų pagrindas. Norint išlyginti spaudimą abiejose būgnelio pusėse (pvz., pasikeitus išoriniam slėgiui), vidurinės ausies sritis Eustachijaus vamzdeliu jungiama su nosiarykle. Visi esame susipažinę su ausų trankymo efektu, kuris atsiranda būtent dėl šio tikslaus derinimo. Iš vidurinės ausies garso vibracijos, jau sustiprintos, patenka į vidinės ausies sritį, kuri yra sudėtingiausia ir jautriausia.
Vidinė ausis
Sudėtingiausia forma yra vidinė ausis, dėl šios priežasties vadinama labirintu. Kaulų labirintas apima: vestibiulis, sraigės ir puslankiai kanalai, taip pat vestibiuliarinis aparatas atsakingas už pusiausvyrą. Sraigė yra tiesiogiai susijusi su klausa šiame raištyje. Sraigė yra susisukęs membraninis kanalas, užpildytas limfos skysčiu. Viduje kanalas yra padalintas į dvi dalis kita membranine pertvara, vadinama „pagrindine membrana“. Ši membrana susideda iš įvairaus ilgio pluoštų (iš viso daugiau nei 24 000), ištemptų kaip stygos, kurių kiekviena styga rezonuoja pagal savo specifinį garsą. Kanalo padalijimas membrana atliekamas į viršutines ir apatines kopėčias, susisiekiančias sraigės viršūnėje. Priešingame gale kanalas jungiasi prie klausos analizatoriaus receptorių aparato, kuris yra padengtas mažiausiomis plaukuotomis ląstelėmis. Šis klausos analizatorius dar vadinamas „Corti organu“. Kai vibracijos iš vidurinės ausies patenka į sraigę, kanalą užpildantis limfinis skystis taip pat vibruoja, perduodamas vibracijas į apatinę membraną. Šiuo metu pradeda veikti klausos analizatoriaus aparatas, kurio keliose eilėse išsidėsčiusios plaukuotosios ląstelės garso virpesius paverčia elektriniais „nerviniais“ impulsais, kurie klausos nervu perduodami į laikinąją smegenų žievės zoną. . Taip sudėtingai ir puošniai žmogus ilgainiui išgirs norimą garsą.
Kalbos suvokimo ir formavimo ypatumai
Kalbos formavimosi mechanizmas žmonėms susiformavo per visą evoliucijos tarpsnį. Šio gebėjimo prasmė slypi žodinės ir neverbalinės informacijos perteikime. Pirmasis turi žodinį ir semantinį krūvį, antrasis yra atsakingas už emocinio komponento perdavimą. Kalbos kūrimo ir suvokimo procesas apima: pranešimo formulavimą; kodavimas į elementus pagal esamos kalbos taisykles; trumpalaikiai neuromuskuliniai veiksmai; balso stygų judėjimas; garso signalo skleidimas; Tada klausytojas imasi veiksmo, atlikdamas: gaunamo akustinio signalo spektrinę analizę ir periferinės klausos sistemos akustinių ypatybių parinkimą, pasirinktų ypatybių perdavimą neuroniniais tinklais, kalbos kodo atpažinimą (lingvistinę analizę), supratimą pranešimo prasmė. 
Kalbos signalų formavimo aparatą galima palyginti su sudėtingu pučiamuoju instrumentu, tačiau nustatymo universalumas ir lankstumas bei galimybė atkurti menkiausias subtilybes ir detales gamtoje neturi analogų. Balso formavimo mechanizmas susideda iš trijų neatskiriamų komponentų:
- Generatorius- plaučiai kaip oro tūrio rezervuaras. Plaučiuose kaupiama perteklinio slėgio energija, po to per šalinimo kanalą raumenų sistemos pagalba ši energija pašalinama per trachėją, kuri yra sujungta su gerklomis. Šiame etape oro srautas yra nutraukiamas ir modifikuojamas;
- Vibratorius- susideda iš balso stygų. Turbulentinės oro srovės (sukuria krašto tonus) ir impulsų šaltiniai (sprogimai) taip pat veikia srautą;
- Rezonatorius- apima komplekso rezonansines ertmes geometrine forma(ryklės, burnos ir nosies ertmės).
Šių elementų individualaus įrenginio visuma formuojasi individualus ir individualus kiekvieno žmogaus balso tembras atskirai.
Oro stulpelio energija susidaro plaučiuose, kurie dėl atmosferos ir intrapulmoninio slėgio skirtumo sukuria tam tikrą oro srautą įkvėpimo ir iškvėpimo metu. Energijos kaupimo procesas vykdomas įkvėpus, atpalaidavimo procesui būdingas iškvėpimas. Taip nutinka dėl krūtinės ląstos suspaudimo ir išsiplėtimo, kurie atliekami pasitelkiant dvi raumenų grupes: tarpšonkaulinius ir diafragmą, giliai, suintensyvėjus kvėpavimui ir dainavimui, susitraukia ir pilvo preso, krūtinės ir kaklo raumenys. Įkvepiant diafragma susitraukia ir nukrenta žemyn, išorinių tarpšonkaulinių raumenų susitraukimas pakelia šonkaulius ir nuneša juos į šonus, o krūtinkaulis į priekį. Padidėjus krūtinei, sumažėja slėgis plaučiuose (atmosferos atžvilgiu), o ši erdvė greitai užpildoma oru. Kai iškvepiate, raumenys atitinkamai atsipalaiduoja ir viskas grįžta į ankstesnę būseną ( šonkaulių narvas dėl savo gravitacijos grįžta į pradinę būseną, pakyla diafragma, sumažėja anksčiau išsiplėtusių plaučių tūris, padidėja intrapulmoninis slėgis). Įkvėpimą galima apibūdinti kaip energiją einantį procesą (aktyvus); iškvėpimas yra energijos kaupimosi procesas (pasyvus). Kvėpavimo proceso ir kalbos formavimosi kontrolė vyksta nesąmoningai, tačiau dainuojant, nustatantis kvėpavimą reikia sąmoningo požiūrio ir ilgų papildomų treniruočių.
Energijos kiekis, kuris vėliau sunaudojamas kalbai ir balsui formuoti, priklauso nuo sukaupto oro kiekio ir papildomo slėgio plaučiuose dydžio. Maksimalus išvystomas slėgis apmokytam operos dainininkui gali siekti 100-112 dB. Oro srauto moduliavimas vibruojant balso stygas ir sukuriant postemplinį perteklinį slėgį, šie procesai vyksta gerklose, kuri yra tam tikras vožtuvas, esantis trachėjos gale. Vožtuvas atlieka dvigubą funkciją: apsaugo plaučius nuo pašalinių daiktų ir palaiko aukštą slėgį. Tai gerklos, kurios veikia kaip kalbos ir dainavimo šaltinis. Gerklos yra kremzlių, sujungtų raumenimis, rinkinys. Gerklos turi gana sudėtingą struktūrą, kurios pagrindinis elementas yra balso stygų pora. Būtent balso stygos yra pagrindinis (bet ne vienintelis) balso formavimo šaltinis arba „vibratorius“. Šio proceso metu balso stygos juda su trintimi. Siekiant apsisaugoti nuo to, išsiskiria specialus gleivinis sekretas, kuris veikia kaip lubrikantas. Išsilavinimas kalbos garsai yra nulemtas raiščių virpesių, dėl kurių susidaro iš plaučių iškvepiamo oro srautas, iki tam tikros rūšies amplitudės charakteristikos. Tarp balso klosčių yra nedidelės ertmės, kurios prireikus veikia kaip akustiniai filtrai ir rezonatoriai.
Klausos suvokimo ypatumai, klausymo saugumas, klausos slenksčiai, adaptacija, teisingas garsumo lygis
Kaip matyti iš žmogaus ausies sandaros aprašymo, šis organas yra labai subtilus ir gana sudėtingos struktūros. Atsižvelgiant į šį faktą, nesunku nustatyti, kad šis itin plonas ir jautrus aparatas turi apribojimų, slenksčių ir pan. Žmogaus klausos sistema pritaikyta suvokti švelnius garsus, taip pat vidutinio intensyvumo garsus. Ilgalaikis garsių garsų poveikis sukelia negrįžtamus klausos slenksčio pokyčius, taip pat kitas klausos problemas iki visiško kurtumo. Pažeidimo laipsnis yra tiesiogiai proporcingas ekspozicijos trukmei garsioje aplinkoje. Šiuo momentu įsigalioja ir prisitaikymo mechanizmas – t.y. veikiant ilgai trunkantiems garsiems garsams jautrumas palaipsniui mažėja, suvokiamas garsumas, prisitaiko klausa.
Adaptacija iš pradžių siekia apsaugoti klausos organus nuo per stiprių garsų, tačiau būtent šio proceso įtaka dažniausiai priverčia žmogų nevaldomai didinti garso sistemos garsumą. Apsauga realizuojama dėl vidurinės ir vidinės ausies mechanizmo veikimo: kastelės atitrauktos nuo ovalo formos lango, taip apsaugant nuo bereikalingai stiprių garsų. Tačiau apsaugos mechanizmas nėra idealus ir turi laiko uždelsimą, suveikia tik 30-40 ms nuo garso pradžios, be to, visiška apsauga nepasiekiama net esant 150 ms trukmei. Apsaugos mechanizmas įsijungia, kai garso lygis peržengia 85 dB lygį, be to, pati apsauga yra iki 20 dB. 
Pavojingiausias in tokiu atveju, galime svarstyti „klausos slenksčio poslinkio“ reiškinį, kuris praktikoje dažniausiai atsiranda dėl ilgalaikio garsių, viršijančių 90 dB, poveikio. Klausos sistemos gijimo procesas po tokio žalingo poveikio gali užtrukti iki 16 valandų. Slenksčių poslinkis prasideda jau nuo 75 dB intensyvumo lygio ir proporcingai didėja didėjant signalo lygiui.
Blogiausia, ką reikia žinoti svarstant teisingo garso intensyvumo lygio nustatymo problemą, yra tai, kad klausos problemos (įgytos ar įgimtos) šiuo pažangios medicinos amžiuje praktiškai nepagydomos. Visa tai turėtų paskatinti bet kurį sveiko proto žmogų susimąstyti apie rūpinimąsi savo klausa, nebent, žinoma, planuojama išsaugoti pirminį jos vientisumą ir galimybę kuo ilgiau girdėti visą dažnių diapazoną. Laimei, viskas nėra taip baisu, kaip gali pasirodyti iš pirmo žvilgsnio, o laikydamiesi daugybės atsargumo priemonių klausą nesunkiai galite išsaugoti net senatvėje. Prieš svarstant šias priemones, būtina prisiminti vieną svarbią žmogaus klausos suvokimo ypatybę. Klausos aparatas garsus suvokia netiesiškai. Panašus reiškinys susideda iš to: jei įsivaizduojame kokį nors vieną gryno tono dažnį, pavyzdžiui, 300 Hz, tai netiesiškumas atsiranda tada, kai ausyje logaritminiu principu atsiranda šio pagrindinio dažnio obertonai (jei imamas pagrindinis dažnis). kaip f, tada dažnio obertonai bus 2f, 3f ir tt didėjančia tvarka). Šis netiesiškumas taip pat yra lengviau suvokiamas ir daugeliui pažįstamas pavadinimu "netiesinis iškraipymas"... Kadangi tokių harmonikų (obertonų) originaliame gryname tone neatsiranda, pasirodo, kad pati ausis įveda savų pataisymų ir obertonų originaliame skambesyje, tačiau juos galima nustatyti tik kaip subjektyvius iškraipymus. Kai intensyvumo lygis mažesnis nei 40 dB, subjektyvus iškraipymas nevyksta. Padidinus intensyvumą nuo 40 dB, subjektyviųjų harmonikų lygis pradeda didėti, tačiau net ir esant 80-90 dB lygiui, jų neigiamas indėlis į garsą yra palyginti mažas (todėl toks intensyvumo lygis gali būti laikomas sutartinai savotiškas „aukso vidurys“ muzikinėje sferoje).
Remdamiesi šia informacija galite nesunkiai nustatyti saugų ir priimtiną garso lygį, kuris nepakenks klausos organams ir tuo pačiu leis išgirsti absoliučiai visas garso ypatybes ir detales, pavyzdžiui, darbas su „hi-fi“ sistema. Šis „aukso vidurio“ lygis yra maždaug 85–90 dB. Esant tokiam garso intensyvumui, realu išgirsti viską, kas būdinga garso takeliui, o priešlaikinio pažeidimo ir klausos praradimo rizika yra minimali. 85 dB garsumo lygis gali būti laikomas beveik visiškai saugiu. Norėdami suprasti, koks yra garsaus klausymosi pavojus ir kodėl per mažas garsumo lygis neleidžia išgirsti visų garso niuansų, panagrinėkime šią problemą išsamiau. Kalbant apie mažą garsumo lygį, netikslumas (bet dažniau subjektyvus noras) klausytis muzikos žemu garsu atsiranda dėl šių priežasčių:
- Žmogaus klausos suvokimo netiesiškumas;
- Psichoakustinio suvokimo ypatybės, kurios bus nagrinėjamos atskirai.
Aukščiau aptartas klausos suvokimo netiesiškumas turi didelę įtaką bet kokiam garsui, mažesniam nei 80 dB. Praktiškai tai atrodo taip: jei įjungsite muziką tyliu lygiu, pavyzdžiui, 40 dB, tada muzikinės kompozicijos vidutinių dažnių diapazonas bus girdimas aiškiausiai, nesvarbu, ar tai būtų atlikėjo / atlikėjo vokalas. arba šio diapazono instrumentai. Tuo pačiu akivaizdžiai trūks žemų ir aukštų dažnių, būtent dėl suvokimo netiesiškumo, taip pat dėl to, kad skirtingi dažniai skamba skirtingu garsumu. Taigi akivaizdu, kad norint visiškai suvokti visą vaizdo išsamumą, intensyvumo dažnio lygis turi būti maksimaliai suderintas su viena verte. Nepaisant to, kad net esant 85-90 dB garsumo lygiui idealizuotas skirtingų dažnių garsumo išlyginimas neįvyksta, lygis tampa priimtinas įprastam kasdieniniam klausymuisi. Kuo mažesnis garsumas tuo pačiu metu, tuo aiškiau ausys suvoks būdingą netiesiškumą, ty jausmą, kad trūksta tinkamo aukštų ir žemų dažnių. Kartu pasirodo, kad esant tokiam netiesiškumui, negalima rimtai kalbėti apie aukštos kokybės „hi-fi“ kokybės atkūrimą, nes originalaus garso vaizdo tikslumas šioje konkrečioje situacijoje bus itin žemas.
Įsigilinus į šias išvadas, paaiškės, kodėl muzikos klausymasis žemu garsu, nors ir saugiausia sveikatos požiūriu, yra itin neigiamai juntamas per ausį dėl akivaizdžiai neįtikėtinų muzikos instrumentų vaizdų kūrimo. ir balsas, garso scenos mastelio stoka. Paprastai tylus muzikos atkūrimas gali būti naudojamas kaip foninis akompanimentas, tačiau klausytis aukštos „hi-fi“ kokybės mažu garsu visiškai draudžiama, dėl minėtų priežasčių neįmanoma sukurti natūralistinių garso scenos vaizdų, kurie buvo sukurta garso inžinieriaus studijoje, įrašų etape. Tačiau ne tik mažas garsumas nustato tam tikrus galutinio garso suvokimo apribojimus, bet ir padidėjus garsumui, padėtis yra daug blogesnė. Gana lengva sugadinti klausą ir pakankamai sumažinti jautrumą, jei ilgą laiką klausotės muzikos aukštesniu nei 90 dB lygiu. Šie duomenys pagrįsti daugybe medicininių tyrimų, kurių metu daroma išvada, kad didesnis nei 90 dB garso stiprumas sukelia realią ir beveik nepataisomą žalą sveikatai. Šio reiškinio mechanizmas slypi klausos suvokime ir ausies struktūrinėse ypatybėse. Kai garso banga, kurios intensyvumas didesnis nei 90 dB, patenka į klausos landą, pradeda veikti vidurinės ausies organai, sukeliantys reiškinį, vadinamą klausos adaptacija.
Principas, kas šiuo atveju vyksta, yra toks: balnakilpėdis atitraukiamas iš ovalo formos lango ir apsaugo vidinę ausį nuo per stiprių garsų. Šis procesas vadinamas akustinis refleksas... Iš ausies tai suvokiama kaip trumpalaikis jautrumo sumažėjimas, kuris gali būti pažįstamas kiekvienam, pavyzdžiui, kada nors lankiusiam roko koncertus klubuose. Po tokio koncerto įvyksta trumpalaikis jautrumo sumažėjimas, kuris po tam tikro laiko atstato buvusį lygį. Tačiau jautrumo atkūrimas ne visada bus ir tiesiogiai priklauso nuo amžiaus. Už viso to slypi didelis pavojus garsiai klausytis muzikos ir kitų garsų, kurių intensyvumas viršija 90 dB. Akustinio reflekso atsiradimas nėra vienintelis „matomas“ klausos jautrumo praradimo pavojus. Ilgai veikiant garsiems garsams, vidinės ausies srityje esantys plaukeliai (kurie reaguoja į vibraciją) labai stipriai nukrypsta. Tokiu atveju atsiranda poveikis, kad plaukai, atsakingi už tam tikro dažnio suvokimą, nukrypsta nuo didelės amplitudės garso virpesių įtakos. Tam tikru momentu toks plaukas gali per daug išsisukti ir nebegrįžti. Tai sukels atitinkamą jautrumo praradimą esant tam tikram dažniui!
Blogiausia visoje šioje situacijoje yra tai, kad ausų ligos praktiškai negydomos net taikant moderniausius medicinai žinomus metodus. Visa tai leidžia daryti tam tikras rimtas išvadas: garsas, didesnis nei 90 dB, yra pavojingas sveikatai ir beveik garantuotai sukels priešlaikinį klausos praradimą arba reikšmingą jautrumo sumažėjimą. Dar nemalonesnis yra tai, kad anksčiau minėta pritaikymo savybė atsiranda laikui bėgant. Šis procesas žmogaus klausos organuose vyksta beveik nepastebimai, t.y. žmogus, kuris pamažu praranda jautrumą, beveik 100% tikimybę, to nepastebės iki to momento, kai patys aplinkiniai atkreips dėmesį į nuolatinį klausinėjimą, pavyzdžiui: "Ką tu ką tik pasakei?" Esmė ta, kad esmė labai paprasta: klausantis muzikos labai svarbu neleisti, kad garso intensyvumas viršytų 80-85 dB! Teigiama pusė slypi tame pačiame momente: 80-85 dB garsumo lygis maždaug atitinka muzikos garso įrašymo studijos aplinkoje lygį. Taigi iškyla „Aukso vidurio“ sąvoka, virš kurios geriau nekelti, jei sveikatos klausimai turi bent kokią nors prasmę.
Net ir gana trumpalaikis muzikos klausymasis 110-120 dB garsu gali sukelti klausos sutrikimų, pavyzdžiui, gyvo koncerto metu. Akivaizdu, kad kartais to išvengti neįmanoma arba labai sunku, tačiau labai svarbu stengtis tai padaryti, kad būtų išlaikytas klausos suvokimo vientisumas. Teoriškai trumpalaikis stiprių garsų poveikis (neviršijantis 120 dB), net prieš prasidedant „klausos nuovargiui“, nesukelia rimtų neigiamų pasekmių. Tačiau praktikoje dažniausiai pasitaiko ilgalaikio tokio intensyvumo garso poveikio. Žmonės svaigina patys, nesuvokdami viso pavojaus laipsnio automobilyje klausydami garso sistemos, namuose panašiomis sąlygomis ar nešiojamo grotuvo ausinėse. Kodėl taip nutinka ir kas daro garsą vis garsesnį ir garsesnį? Į šį klausimą yra du atsakymai: 1) Psichoakustikos įtaka, apie kurią bus kalbama atskirai; 2) Nuolatinis poreikis „iššaukti“ muzikos garsumą kai kuriais išoriniais garsais. Pirmasis problemos aspektas yra gana įdomus ir bus išsamiai aptartas toliau, tačiau antroji problemos pusė labiau skatina neigiamas mintis ir išvadas apie klaidingą supratimą apie tikruosius teisingo klausymosi „labas“. fi“ klasė.
Be to, bendra išvada apie muzikos klausymąsi ir teisingą garsumą yra tokia: patalpoje, kurioje sklinda pašaliniai garsai iš išorinių šaltinių, muzikos reikia klausytis esant ne didesniam kaip 90 dB, ne mažesniam kaip 80 dB garso stiprumui. yra stipriai prislopinti arba visai nėra (pvz.: kaimynų pokalbiai ir kitas triukšmas, už buto sienos; gatvės triukšmas ir techninis triukšmas, jei esate automobilyje ir pan.). Noriu kartą ir visiems laikams pabrėžti, kad būtent laikantis tokių, tikriausiai griežtų reikalavimų, galima pasiekti ilgai lauktą garsumo balansą, kuris nesukels priešlaikinės nepageidaujamos žalos klausos organams, o Taip pat atneškite tikrą malonumą klausydamiesi mėgstamos muzikos su mažiausiomis garso detalėmis aukštais ir žemais dažniais bei tikslumu, kurio siekia pati „hi-fi“ garso koncepcija.
Psichoakustika ir suvokimo ypatumai
Siekiant kuo geriau atsakyti į kai kuriuos svarbius klausimus, susijusius su galutiniu žmogaus suvokimu apie patikimą informaciją, yra visa mokslo dalis, kuri tiria daugybę tokių aspektų. Šis skyrius vadinamas „psichoakustika“. Faktas yra tas, kad klausos suvokimas nesibaigia tik klausos organų darbu. Po to, kai klausos organas (ausis) tiesiogiai suvokia garsą, pradeda veikti pats sudėtingiausias ir prasčiausiai ištirtas gautos informacijos analizės mechanizmas, už tai yra visiškai atsakingos žmogaus smegenys, kurios yra sukurtos taip, kad veikimo metu generuoja tam tikro dažnio bangas, kurios taip pat nurodomos hercais (Hz). Skirtingi smegenų bangų dažniai atitinka tam tikras žmogaus būsenas. Taigi paaiškėja, kad muzikos klausymasis prisideda prie smegenų dažnio derinimo pasikeitimo, ir tai svarbu atsižvelgti klausantis muzikos kūrinių. Remiantis šia teorija, yra ir garso terapijos metodas, tiesiogiai įtakojantis žmogaus psichinę būseną. Smegenų bangos yra penkių tipų:
- Delta bangos (bangos žemiau 4 Hz). Atitinka gilaus miego būseną be sapnų, o kūno pojūčių visiškai nėra.
- Teta bangos (bangos 4-7 Hz). Miego arba gilios meditacijos būsena.
- Alfa bangos (bangos 7-13 Hz). Atsipalaidavimas ir atsipalaidavimas budrumo, mieguistumo metu.
- Beta bangos (bangos 13-40 Hz). Veiklos būsena, kasdienis mąstymas ir protinė veikla, susijaudinimas ir pažinimas.
- Gama bangos (bangos virš 40 Hz). Intensyvaus psichikos budrumo, baimės, susijaudinimo ir sąmoningumo būsena.
Psichoakustika, kaip mokslo šaka, ieško atsakymų į įdomiausius klausimus, susijusius su galutiniu žmogaus garso informacijos suvokimu. Tiriant šį procesą atskleidžiama daugybė veiksnių, kurių įtaka visada pasireiškia tiek klausantis muzikos, tiek bet kokiu kitu bet kokios garso informacijos apdorojimo ir analizės atveju. Psichoakustika tiria beveik visą galimų įtakų įvairovę, pradedant emocine ir psichine žmogaus būsena klausymosi metu, baigiant balso stygų struktūrinėmis ypatybėmis (jei kalbame apie visų subtilybių suvokimo ypatumus). balso atlikimo) ir garso pavertimo elektriniais smegenų impulsais mechanizmas. Įdomiausi ir svarbiausi veiksniai (į kuriuos būtina atsižvelgti kiekvieną kartą klausantis mėgstamų muzikinių kūrinių, taip pat kuriant profesionalią garso sistemą) bus aptarti toliau.
Sąskambio sąvoka, muzikinis sąskambis
Žmogaus klausos sistemos įtaisas yra unikalus, visų pirma, dėl garso suvokimo mechanizmo, klausos sistemos netiesiškumo, galimybe gana dideliu tikslumu grupuoti garsus pagal aukštį. Įdomiausias suvokimo bruožas yra klausos sistemos netiesiškumas, pasireiškiantis papildomų neegzistuojančių (pagrindiniu tonu) harmonikų atsiradimu, ypač dažnai pasireiškiančių žmonėms, turintiems muzikinį ar absoliutų aukštį. Jei sustotume plačiau ir panagrinėtume visas muzikinio garso suvokimo subtilybes, tuomet nesunkiai išskiriama įvairių skambėjimo akordų ir intervalų „sąskambio“ ir „disonanso“ sąvoka. Koncepcija "sąskambis" apibrėžiamas kaip priebalsis (iš prancūziškas žodis„sutikimas“) garsas ir atitinkamai atvirkščiai, "disonansas"- nesuderinamas, nesuderinamas garsas. Nepaisant įvairovės skirtingos interpretacijosŠios sąvokos yra muzikinių intervalų charakteristikos, patogiausia naudoti „muzikinį-psichologinį“ terminų aiškinimą: sąskambis apibrėžiamas ir žmogaus jaučiamas kaip malonus ir patogus, švelnus garsas; disonansas kita vertus, jis gali būti apibūdinamas kaip garsas, sukeliantis dirginimą, nerimą ir įtampą. Ši terminija yra šiek tiek subjektyvi, taip pat muzikos raidos istorijai visiškai skirtingi intervalai buvo priimti kaip „priebalsiai“ ir atvirkščiai.
Šiais laikais šias sąvokas taip pat sunku suvokti vienareikšmiškai, nes skiriasi žmonių, turinčių puikų muzikinį pomėgį ir skonį, taip pat nėra visuotinai pripažintos ir sutartos harmonijos sampratos. Įvairių muzikinių intervalų kaip priebalsių ar disonansų suvokimo psichoakustinis pagrindas tiesiogiai priklauso nuo „kritinės juostos“ sampratos. Kritinė juosta- tai tam tikras juostos plotis, kurio ribose staigiai keičiasi klausos pojūčiai. Kritinių juostų plotis proporcingai didėja didėjant dažniui. Todėl sąskambio ir disonanso jausmas yra tiesiogiai susijęs su kritinių juostų buvimu. Žmogaus klausos organas (ausis), kaip minėta anksčiau, tam tikrame garso bangų analizės etape atlieka juostos pralaidumo filtro vaidmenį. Šis vaidmuo priskiriamas baziliarinei membranai, ant kurios yra 24 kritinės juostos, kurių plotis priklauso nuo dažnio.
Taigi sąskambis ir nenuoseklumas (sąskambis ir disonansas) tiesiogiai priklauso nuo klausos sistemos skiriamosios gebos. Pasirodo, jei du skirtingi tonai skamba unisonu arba dažnių skirtumas lygus nuliui, tai yra tobulas sąskambis. Tas pats konsonansas atsiranda, jei dažnių skirtumas yra didesnis už kritinę juostą. Disonansas atsiranda tik tada, kai dažnių skirtumas yra nuo 5% iki 50% kritinės juostos. Didžiausias disonanso laipsnis tam tikrame segmente girdimas, jei skirtumas yra vienas ketvirtadalis kritinės juostos pločio. Remiantis tuo, lengva analizuoti bet kokį mišrų muzikos įrašą ir instrumentų derinį, kad būtų galima nustatyti garso sąskambią ar disonansą. Nesunku atspėti, kokį didelį vaidmenį šiuo atveju atlieka garso inžinierius, įrašų studija ir kiti galutinio skaitmeninio ar analoginio garso takelio originalo komponentai, ir visa tai dar prieš bandant jį atkurti garso atkūrimo įranga.
Garso lokalizacija
Binaurinė klausos ir erdvinės lokalizacijos sistema padeda žmogui suvokti erdvinio garsinio vaizdo pilnatvę. Šis suvokimo mechanizmas realizuojamas per du klausos imtuvus ir du klausos kanalus. Garso informacija, gaunama šiais kanalais, vėliau apdorojama klausos sistemos periferinėje dalyje ir atliekama spektrinė ir laiko analizė. Toliau ši informacija perduodama į aukštesnes smegenų dalis, kur lyginamas kairiojo ir dešiniojo garso signalų skirtumas, taip pat susidaro vientisas garso vaizdas. Šis aprašytas mechanizmas vadinamas binauralinė klausa... Dėl to žmogus turi tokias unikalias galimybes:
1) garso signalų iš vieno ar kelių šaltinių lokalizavimas, formuojant erdvinį garso lauko suvokimo vaizdą
2) iš skirtingų šaltinių gaunamų signalų atskyrimas
3) kai kurių signalų paryškinimas kitų fone (pavyzdžiui, kalbos ir balso atskyrimas nuo triukšmo ar instrumentų garso)
Erdvinę lokalizaciją lengva stebėti paprastas pavyzdys... Koncerte, kai scena ir ant jos tam tikru atstumu vienas nuo kito stovi daugybė muzikantų, galite nesunkiai (jei norite, net užsimerkę) nustatyti kiekvieno instrumento garso signalo atvykimo kryptį, įvertinti garso lauko gylis ir erdvumas. Taip pat vertinama gera hi-fi sistema, kuri gali patikimai „atkurti“ tokius erdviškumo ir lokalizacijos efektus, taip iš tikrųjų „apgaudinėdama“ smegenis, leisdama pajusti visą mėgstamo atlikėjo buvimą gyvai. spektaklis. Lokalizacija garso šaltinis paprastai turi tris pagrindinius veiksnius: laiko, intensyvumo ir spektro. Nepaisant šių veiksnių, yra keletas modelių, pagal kuriuos galima suprasti garso lokalizavimo pagrindus.
Didžiausias lokalizacijos efektas, kurį suvokia žmogaus klausos organai, yra vidutinio dažnio srityje. Tuo pačiu metu beveik neįmanoma nustatyti aukštesnių nei 8000 Hz ir žemesnių nei 150 Hz dažnių garsų krypties. Pastarasis faktas ypač plačiai naudojamas hi-fi ir namų kino sistemose renkantis vietą žemųjų dažnių garsiakalbiui (žemo dažnio ryšys), kurio vieta patalpoje dėl dažnių, žemesnių nei 150 Hz, lokalizacijos stokos yra praktiškai nesvarbu, o klausytojas bet kokiu atveju turi holistinį garso scenos vaizdą. Lokalizacijos tikslumas priklauso nuo garso bangų spinduliavimo šaltinio vietos erdvėje. Taigi didžiausias garso lokalizacijos tikslumas stebimas horizontalioje plokštumoje, pasiekiant 3 ° reikšmę. Vertikalioje plokštumoje žmogaus klausos sistema daug blogiau nustato šaltinio kryptį, tikslumas šiuo atveju yra 10-15 ° (dėl specifinės ausų struktūros ir sudėtingos geometrijos). Lokalizacijos tikslumas šiek tiek skiriasi priklausomai nuo objektų, skleidžiančių garsą erdvėje kampų kampuose klausytojo atžvilgiu, o galutiniam efektui įtakos turi ir garso bangų difrakcijos nuo klausytojo galvos laipsnis. Taip pat reikėtų pažymėti, kad plačiajuosčio ryšio signalai lokalizuojami geriau nei siaurajuosčiai triukšmai.
Daug įdomesnė situacija su kryptingo garso gylio nustatymu. Pavyzdžiui, atstumą iki objekto žmogus gali nustatyti pagal garsą, tačiau tai labiau nutinka dėl garso slėgio pasikeitimo erdvėje. Paprastai kuo toliau objektas yra nuo klausytojo, tuo labiau garso bangos susilpnėja laisvoje erdvėje (patalpoje pridedama atsispindėjusių garso bangų įtaka). Taigi galime daryti išvadą, kad lokalizacijos tikslumas yra didesnis uždaroje patalpoje būtent dėl aidėjimo atsiradimo. Atspindinčios bangos, atsirandančios uždarose patalpose, leidžia atsirasti tokiems įdomiems efektams kaip garso scenos išsiplėtimas, gaubimas ir kt. Šie reiškiniai galimi būtent dėl garsų trimatės lokalizacijos jautrumo. Pagrindinės priklausomybės, nulemiančios horizontalią garso lokalizaciją: 1) garso bangos atėjimo į kairę ir dešinę ausį laiko skirtumas; 2) intensyvumo skirtumas, atsirandantis dėl difrakcijos klausytojo galvoje. Norint nustatyti garso gylį, svarbus garso slėgio lygio skirtumas ir spektrinės sudėties skirtumas. Lokalizacija vertikalioje plokštumoje taip pat labai priklauso nuo difrakcijos ausyje.
Padėtis yra sudėtingesnė su šiuolaikinėmis erdvinio garso sistemomis, pagrįsta dolby erdvinio garso technologija ir analogais. Atrodytų, kad namų kino sistemų kūrimo principas aiškiai reglamentuoja būdą atkurti gana natūralistinį erdvinį 3D garso vaizdą su būdingu garsumu ir virtualių šaltinių lokalizavimu erdvėje. Tačiau ne viskas taip nereikšminga, nes dažniausiai neatsižvelgiama į daugelio garso šaltinių suvokimo ir lokalizavimo mechanizmus. Garso transformacija klausos organais apima signalų iš skirtingų šaltinių, atėjusių į skirtingas ausis, derinimo procesą. Be to, jei skirtingų garsų fazinė struktūra yra daugiau ar mažiau sinchroniška, toks procesas ausimi suvokiamas kaip garsas, sklindantis iš vieno šaltinio. Taip pat kyla nemažai sunkumų, įskaitant lokalizavimo mechanizmo ypatybes, kurios apsunkina šaltinio krypties erdvėje nustatymo tikslumą.
Atsižvelgiant į tai, kas išdėstyta aukščiau, sunkiausia užduotis yra atskirti garsus iš skirtingų šaltinių, ypač jei šie skirtingi šaltiniai leidžia panašaus amplitudės dažnio signalą. Ir būtent taip atsitinka praktiškai bet kurioje šiuolaikinėje erdvinio garso sistemoje ir net įprastoje stereo sistemoje. Kai žmogus klausosi daug garsų, sklindančių iš skirtingų šaltinių, pirmiausia nustatoma, kad kiekvienas konkretus garsas priklauso jį sukuriančiam šaltiniui (grupavimas pagal dažnį, aukštį, tembrą). Ir tik antrasis etapas – klausa, bandanti lokalizuoti šaltinį. Po to įeinantys garsai skirstomi į srautus pagal erdvinius požymius (signalo atvykimo laiko skirtumą, amplitudės skirtumą). Pagal gautą informaciją susidaro daugiau ar mažiau statiškas ir fiksuotas klausos vaizdas, iš kurio galima nustatyti, iš kur sklinda kiekvienas konkretus garsas.
Šiuos procesus labai patogu atsekti naudojant įprastos scenos pavyzdį, joje fiksuotai įsikūrus muzikantams. Tuo pačiu labai įdomu, kad jei vokalistas / atlikėjas, užimdamas iš pradžių apibrėžtą poziciją scenoje, pradės sklandžiai judėti scenoje bet kuria kryptimi, anksčiau susidaręs klausos vaizdas nepasikeis! Iš vokalisto sklindančio garso krypties apibrėžimas subjektyviai išliks toks pat, tarsi jis stovėtų toje pačioje vietoje, kur buvo prieš pajudėdamas. Tik staigiai pasikeitus atlikėjo vietai scenoje, garso vaizdas bus suskaidytas. Be svarstytų problemų ir garsų lokalizavimo erdvėje procesų sudėtingumo, daugiakanalio erdvinio garso sistemų atveju gana didelį vaidmenį atlieka reverb procesas galutiniame klausymosi kambaryje. Ši priklausomybė ryškiausiai pastebima, kai iš visų pusių sklinda daug atsispindėjusių garsų – labai pablogėja lokalizacijos tikslumas. Jeigu atsispindinčių bangų energetinis prisotinimas yra didesnis (vyrauja) nei tiesioginių garsų, lokalizacijos kriterijus tokioje patalpoje tampa itin neryškus, kalbėti apie tokių šaltinių nustatymo tikslumą itin sunku (jei neįmanoma).
Tačiau labai aidintoje patalpoje teoriškai vyksta lokalizacija, plačiajuosčio ryšio signalų atveju klausa orientuojama pagal intensyvumo skirtumo parametrą. Šiuo atveju kryptį lemia aukšto dažnio spektro dedamoji. Bet kurioje patalpoje lokalizacijos tikslumas priklausys nuo atsispindėjusių garsų po tiesioginių garsų atvykimo laiko. Jei tarpas tarp šių garso signalų yra per mažas, klausos sistemai padėti pradeda veikti „tiesioginės bangos įstatymas“. Šio reiškinio esmė: jei garsai su trumpu laiko vėlavimo intervalu sklinda iš skirtingų krypčių, tai viso garso lokalizacija vyksta pagal pirmą atkeliaujantį garsą, t.y. klausymas tam tikru mastu nepaiso atsispindėjusio garso, jei jis ateina per trumpą laiką po tiesioginio. Panašus efektas pasireiškia ir tada, kai nustatoma garso atėjimo vertikalioje plokštumoje kryptis, tačiau šiuo atveju ji yra daug silpnesnė (dėl to, kad klausos sistemos jautrumas lokalizacijai vertikalioje plokštumoje yra pastebimai blogesnis).
Pirmenybės efekto esmė yra daug gilesnė ir turi psichologinį, o ne fiziologinį pobūdį. Buvo atlikta daugybė eksperimentų, kurių pagrindu buvo nustatyta priklausomybė. Šis efektas daugiausia atsiranda tada, kai aido atsiradimo laikas, jo amplitudė ir kryptis sutampa su tam tikru klausytojo „laukimu“ iš to, kaip šios konkrečios patalpos akustika formuoja garso vaizdą. Galbūt žmogus jau turėjo klausymosi šioje patalpoje ar panašiai patirtį, kuri formuoja klausos sistemos polinkį į „laukto“ pirmenybės efekto atsiradimą. Norint apeiti šiuos žmogaus klausai būdingus apribojimus, esant keletui garso šaltinių, naudojami įvairūs triukai ir gudrybės, kurių pagalba galiausiai susidaro daugiau ar mažiau tikėtina muzikos instrumentų / kitų garso šaltinių lokalizacija erdvėje. . Apskritai stereofoninio ir daugiakanalio garso vaizdų atkūrimas yra pagrįstas daugybe apgaulės ir klausos iliuzijos kūrimo.
Kai du ar daugiau garsiakalbių (pavyzdžiui, 5.1 ar 7.1, ar net 9.1) atkuria garsą iš skirtingų patalpos taškų, klausytojas girdi garsus, sklindančius iš nesamų ar įsivaizduojamų šaltinių, suvokdamas tam tikrą garso sceną. Šios apgaulės galimybė slypi biologinėse žmogaus kūno sandaros ypatybėse. Greičiausiai žmogus nespėjo prisitaikyti prie tokios apgaulės atpažinimo dėl to, kad „dirbtinio“ garso atkūrimo principai atsirado palyginti neseniai. 
Tačiau nors įsivaizduojamos lokalizacijos kūrimo procesas pasirodė įmanomas, įgyvendinimas iki šios dienos toli gražu nėra tobulas. Faktas yra tas, kad ausis tikrai suvokia garso šaltinį ten, kur jo iš tikrųjų nėra, tačiau garso informacijos (ypač tembro) perdavimo teisingumas ir tikslumas yra didelis klausimas. Atlikus daugybę eksperimentų tikrose aidėjimo patalpose ir slopintose kamerose, buvo nustatyta, kad garso bangų tembras skiriasi nuo tikrų ir įsivaizduojamų šaltinių. Tai daugiausia paveikia subjektyvų spektrinio garsumo suvokimą, tembras šiuo atveju keičiamas reikšmingai ir pastebimai (lyginant su panašiu garsu, atkuriamu iš tikro šaltinio).
Daugiakanalių namų kino sistemų atveju iškraipymo lygis yra pastebimai didesnis dėl kelių priežasčių: 1) Daug garso signalų, panašių amplitudės-dažnio ir fazių charakteristikomis, vienu metu ateina iš skirtingų šaltinių ir krypčių (įskaitant atspindėtas bangas) į kiekvieną ausies kanalą. . Dėl to padidėja iškraipymas ir šukų filtravimas. 2) Didelis atstumas tarp garsiakalbių erdvėje (vienas kito atžvilgiu, daugiakanaliose sistemose šis atstumas gali būti keli metrai ar daugiau) prisideda prie tembrinių iškraipymų ir garso spalvos augimo įsivaizduojamo šaltinio srityje. Dėl to galime teigti, kad tonų koloritas daugiakanalėse ir erdvinio garso sistemose praktikoje atsiranda dėl dviejų priežasčių: šukų filtravimo fenomeno ir aidėjimo procesų įtakos tam tikroje patalpoje. Jei už garso informacijos atkūrimą atsako daugiau nei vienas šaltinis (tai taip pat taikoma stereo sistemai su 2 šaltiniais), „šukos filtravimo“ efekto atsiradimas yra neišvengiamas dėl skirtingo garso bangų patekimo į kiekvieną klausos aparatą laiko. kanalas. Ypatingi nelygumai pastebimi viršutiniame 1-4 kHz viduriniame diapazone.
Žmogaus klausos analizatorius – tai specializuota garso virpesių suvokimo, klausos pojūčių formavimo ir garso vaizdų atpažinimo sistema. Analizatoriaus periferinės dalies pagalbinis aparatas yra ausis (15 pav.).
Atskirkite išorinę ausį, kuri apima ausį, išorinį klausos kanalą ir būgnelį; vidurinė ausis, susidedanti iš tarpusavyje sujungtų klausos kauliukų sistemos - plaktuko, incus ir staples, ir vidinės ausies, kuri apima sraigę, kurioje yra garso virpesius priimantys receptoriai, taip pat prieangis ir pusapvaliai kanalai. Pusapvaliai kanalai yra vestibuliarinio analizatoriaus periferinė receptorių dalis, kuri bus atskira tema.
Išorinė ausis suprojektuota taip, kad garso energiją perduotų į ausies būgnelį. Palyginti nedidelė šios energijos koncentracija susidaro ausų pagalba, o išoriniame klausos landoje palaikoma pastovi temperatūra ir drėgmė, kaip veiksniai, lemiantys garsą perduodančio aparato stabilumą.
Ausies būgnelis yra plona, maždaug 0,1 milimetro storio pertvara, sudaryta iš skirtingomis kryptimis einančių skaidulų. Būgninės membranos funkciją puikiai atspindi jos pavadinimas – ji pradeda svyruoti, kai ant jos iš išorinės klausos landos pusės krenta garsiniai oro virpesiai. Tuo pačiu metu jo struktūra leidžia beveik be iškraipymų perduoti visus garso diapazono dažnius. Kaulų sistema perduoda vibracijas iš ausies būgnelio į sraigę.
Garso virpesių suvokimą užtikrinantys receptoriai yra vidinėje ausyje – sraigėje (16 pav.). Šis pavadinimas siejamas su šio darinio spiraline forma, susidedančia iš 2,5 apsisukimų.
Viduriniame sraigės kanale ant pagrindinės membranos yra Corti organas (pavadintas italų anatomo Korti, 1822–1888 m. vardu). Šiame organe yra klausos analizatoriaus receptorių aparatas (17 pav.).
Kaip vyksta garso pojūčių formavimasis? Klausimas, kuris šiuo metu sulaukia didelio tyrėjų dėmesio. Pirmą kartą (1863 m.) labai įtikinamai vidinėje ausyje vykstančių procesų interpretaciją pateikė vokiečių fiziologas Hermannas Ludwigas Ferdinandas Helmholtzas, sukūręs vadinamąją rezonanso teoriją. Jis atkreipė dėmesį į tai, kad pagrindinę sraigės membraną sudaro skaidulos, einančios skersine kryptimi. Tokių skaidulų ilgis didėja link sraigės viršūnės. Vadinasi, suprantama šių vargonų darbo analogija su arfa, kai skirtingo ilgio stygomis pasiekiami skirtingi klavišai. Pasak Helmholtzo, veikiamas garso virpesių, tam tikras pluoštas, atsakingas už šio dažnio suvokimą, patenka į rezonansą. Teorija, kuri labai žavi savo paprastumu ir išbaigtumu, bet kurios, deja, teko atsisakyti, nes paaiškėjo, kad pagrindinėje membranoje yra per mažai stygų – skaidulų, kad būtų atkurti visi žmogui girdimi dažniai, šios stygos. yra per silpni, be to, jie yra izoliuoti, dvejonės neįmanoma. Šie rezonanso teorijos sunkumai pasirodė neįveikiami, tačiau jie buvo postūmis tolesniems tyrimams.
Remiantis šiuolaikinėmis koncepcijomis, garso virpesių perdavimas ir atkūrimas atsiranda dėl visų sraigės aplinkos dažninio rezonanso savybių. Labai išradingų eksperimentų pagalba buvo nustatyta, kad esant žemiems vibracijos dažniams (100-150 hercų, gal kiek didesnių, bet ne daugiau 1000 hercų) banginis procesas apima visą pagrindinę membraną, visus Corti organo receptorius, esančius ant. ši membrana yra susijaudinusi. Didėjant garso bangų dažniui, virpesių procese dalyvauja tik pagrindinės membranos dalis, o kuo mažiau, tuo garsas didesnis. Šiuo atveju rezonanso maksimumas pasislenka link sraigės pagrindo.
Tačiau dar nesvarstėme klausimo, kaip vyksta mechaninių virpesių energijos transformacija į nervinio susijaudinimo procesą. Klausos analizatoriaus receptorių aparatą vaizduoja savotiškos plaukuotosios ląstelės, kurios yra tipiški mechanoreceptoriai, tai yra, kuriems mechaninė energija, šiuo atveju svyruojantys judesiai, yra tinkamas stimulas. Ypatinga plaukų ląstelių savybė yra plaukų buvimas jų viršūnėse, kurios tiesiogiai liečiasi su vidine membrana. Corti organe išskiriamos viena eilė (3,5 tūkst.) vidinių ir 3 eilių (12 tūkst.) išorinių plaukų ląstelės, kurios skiriasi jautrumo lygiu. Vidinėms ląstelėms sužadinti reikia daugiau energijos, o tai yra vienas iš klausos organo mechanizmų, leidžiančių suvokti įvairaus intensyvumo garso dirgiklius.
Kai sraigėje vyksta virpesių procesas dėl pagrindinės membranos ir kartu su Korti organo judesių, plaukeliai, besiremiantys į vidinę membraną, deformuojasi. Ši deformacija yra atspirties taškas reiškinių grandinėje, vedančioje į receptorių ląstelių sužadinimą. Specialiu eksperimentu buvo nustatyta, kad jei perduodant garso signalą biosrovės pašalinamos iš plaukų ląstelių paviršiaus, o po to, jas sustiprinant, nukreipiamos į garsiakalbį, rasime gana tikslų garso atkūrimą. signalas. Šis atkūrimas taikomas visiems dažniams, įskaitant žmogaus balsą. Ar tai nėra pakankamai artima analogija su mikrofonu? Iš čia ir kilo pavadinimas – mikrofono potencialas. Įrodyta, kad šis bioelektrinis reiškinys yra receptorių potencialas. Iš to išplaukia, kad plaukuotoji receptorinė ląstelė gana tiksliai (iki tam tikros intensyvumo ribos) per receptorių potencialo parametrus atspindi garso ekspozicijos parametrus – dažnį, amplitudę ir formą.
Klausos nervo skaidulų, kurios patenka tiesiai į Korti organo struktūras, elektrofiziologinio tyrimo metu registruojami nerviniai impulsai. Pastebėtina, kad tokių impulsų dažnis priklauso nuo veikiančių garso virpesių dažnio. Tuo pačiu metu, iki 1000 hercų, pastebimas beveik jų sutapimas. Nors nerve aukštesni dažniai nefiksuojami, tačiau išlieka tam tikras kiekybinis ryšys tarp garso dirgiklio ir aferentinių impulsų dažnių.
Taigi, susipažinome su žmogaus ausies savybėmis ir klausos analizatoriaus receptorių veikimo mechanizmais veikiant garsiniams oro virpesiams. Tačiau perdavimas yra įmanomas ir ne tik per orą, bet ir per vadinamąjį kaulų laidumą. Pastaruoju atveju vibracijos (pavyzdžiui, kamertono) perduodamos kaukolės kaulais, o vėliau, apeinant vidurinę ausį, patenka tiesiai į sraigę. Nors šiuo atveju akustinės energijos tiekimo būdas skiriasi, tačiau jos sąveikos su receptorinėmis ląstelėmis mechanizmas išlieka tas pats. Tiesa, kiek kitokie ir kiekybiniai santykiai. Tačiau abiem atvejais jaudulys, iš pradžių kilęs receptoriuose ir neša tam tikrą informaciją, per nervines struktūras perduodamas į aukštesniuosius klausos centrus.
Kaip užkoduojama informacija apie tokius garso virpesių parametrus kaip dažnis ir amplitudė? Pirma, apie dažnį. Jūs, be abejo, atkreipėte dėmesį į savotišką bioelektrinį reiškinį – sraigės mikrofono potencialą. Galų gale, tai iš esmės liudija, kad reikšmingame receptorių potencialo svyravimų diapazone (ir jie atspindi receptorių darbą tiek suvokimo, tiek tolesnio perdavimo metu) beveik tiksliai atitinka garso virpesių dažnį. Tačiau, kaip jau buvo pažymėta, klausos nervo skaidulose, tai yra tose skaidulose, kurios gauna informaciją iš receptorių, nervinių impulsų dažnis neviršija 1000 virpesių per sekundę. Ir tai yra daug mažiau nei suvokiamų garsų dažniai realiomis sąlygomis. Kaip ši problema sprendžiama klausos sistemoje? Anksčiau, kai nagrinėjome Corti organo darbą, pastebėjome, kad esant žemiems garso poveikio dažniams, visa pagrindinė membrana vibruoja. Vadinasi, sužadinami visi receptoriai, o vibracijos dažnis nepakitęs perduodamas klausos nervo skaiduloms. Esant aukštiems dažniams, svyravimo procese dalyvauja tik dalis pagrindinės membranos, taigi, tik dalis receptorių. Jie perduoda atitinkamos nervinių skaidulų dalies sužadinimą, bet jau su ritmo transformacija. Šiuo atveju tam tikra skaidulų dalis atitinka tam tikrą dažnį. Šis principas vadinamas erdvinio kodavimo metodu. Taigi dažnio informacija pateikiama dažnių erdvės kodavimu.
Tačiau gerai žinoma, kad didžioji dauguma mūsų suvokiamų tikrų garsų, įskaitant kalbos signalus, yra ne reguliarūs sinusiniai virpesiai, o daug sudėtingesnės formos procesai. Kaip tokiu atveju užtikrinamas informacijos perdavimas? Dar XIX amžiaus pradžioje puikus prancūzų matematikas Jeanas Baptiste'as Furjė sukūrė originalų matematinį metodą, leidžiantį bet kurią periodinę funkciją pavaizduoti kaip sinusinių komponentų serijos sumą (Fourier seriją). Griežtais matematiniais metodais įrodyta, kad šių komponentų periodai lygūs T, T/2, T/3 ir t. t. arba, kitaip tariant, turi dažnius, kurie yra pagrindinio dažnio kartotiniai. O vokiečių fizikas Georgas Simonas Ohmas (kurio elektros inžinerijos dėsnį visi puikiai žino) 1847 metais iškėlė mintį, kad kaip tik toks irimas vyksta Korčio organuose. Taip atsirado dar vienas Ohmo dėsnis, atspindintis labai svarbų garso suvokimo mechanizmą. Dėl savo rezonansinių savybių pagrindinė membrana suskaido sudėtingą garsą į komponentus, kurių kiekvieną suvokia atitinkamas neuroreceptorių aparatas. Taigi, erdvinis sužadinimo modelis neša informaciją apie sudėtingos garso vibracijos dažnių spektrą.
Norėdami perduoti informaciją apie garso intensyvumą, tai yra, virpesių amplitudę, klausos analizatorius turi mechanizmą, kuris taip pat skiriasi nuo kitų aferentinių sistemų veikimo. Dažniausiai informacija apie intensyvumą perduodama nervinių impulsų dažniu. Tačiau klausos sistemoje, kaip matyti iš ką tik aptartų procesų, toks metodas yra neįmanomas. Pasirodo, šiuo atveju naudojamas erdvinio kodavimo principas. Kaip jau minėta, vidinės plauko ląstelės yra mažiau jautrios nei išorinės. Taigi skirtingas šių dviejų tipų sužadintų receptorių derinys atitinka skirtingą garso intensyvumą, tai yra, specifinę erdvinio sužadinimo modelio formą.
Klausos analizatoriuje konkrečių detektorių klausimas (kaip tai gerai išreikšta regėjimo sistemoje) vis dar atviras, tačiau čia yra mechanizmų, leidžiančių išskirti vis sudėtingesnius ženklus, kurie galiausiai baigiasi formavimu. tokio sužadinimo modelio, atitinkančio tam tikrą subjektyvų vaizdą, atpažįstamą pagal atitinkamą „standartą“.
