Jedná sa o komplexný špecializovaný orgán pozostávajúci z troch sekcií: vonkajšieho, stredného a vnútorného ucha.
Vonkajšie ucho je zariadenie na detekciu zvuku. Zvukové vibrácie sú zachytávané ušnými boltcami a prenášané vonkajším zvukovodom do bubienka, ktorý oddeľuje vonkajšie ucho od stredného ucha. Zachytenie zvuku a celý proces počúvania dvoma ušami, takzvaný biniurálny sluch, sú dôležité pri určovaní smeru zvuku. Zvukové vibrácie prichádzajúce zboku sa dostanú do najbližšieho ucha o niekoľko desatinných zlomkov sekundy (0,0006 s) skôr ako ostatné. Tento extrémne malý rozdiel v čase príchodu zvuku do oboch uší stačí na určenie jeho smeru.
Stredné ucho je vzduchová dutina, ktorá sa spája s dutinou nosohltanu Eustachovou trubicou. Oscilácie z bubienka cez stredné ucho prenášajú 3 navzájom spojené sluchové kůstky - malleus, incus a stapes, a tie cez membránu oválneho okna prenášajú tieto kmity tekutiny nachádzajúcej sa v vnútorné ucho- perilymfa. Vďaka sluchovým kůstkám sa amplitúda kmitov znižuje a ich sila sa zvyšuje, čo umožňuje rozbeh stĺpca tekutiny vo vnútornom uchu. Stredné ucho má špeciálny mechanizmus na prispôsobenie sa zmenám intenzity zvuku. Pri silných zvukoch špeciálne svaly zvyšujú napätie tympanickej membrány a znižujú pohyblivosť staplov. To znižuje amplitúdu vibrácií a chráni vnútorné ucho pred poškodením.
Vnútorné ucho s v ňom umiestneným kochleom sa nachádza v pyramíde spánkovej kosti. Ľudský slimák tvorí 2,5 závitnice. Kochleárny kanál je rozdelený dvoma septami (hlavná membrána a vestibulárna membrána) na 3 úzke priechody: horný (vestibulárny rebrík), stredný (membránový kanál) a dolný (tympanický rebrík). V hornej časti slimáka je otvor spájajúci horný a dolný kanál do jedného, ktorý prechádza od oválneho okna k vrcholu slimáka a ďalej k okrúhlemu oknu. Ich dutina je naplnená kvapalinou - perilymfou a dutina stredného membránového kanála je naplnená kvapalinou iného zloženia - endolymfa. V strednom kanáli je aparát vnímajúci zvuk - Cortiho orgán, v ktorom sú receptory zvukových vibrácií - vláskové bunky.
Mechanizmus vnímania zvuku. Fyziologický mechanizmus vnímania zvuku je založený na dvoch procesoch prebiehajúcich v kochlei: 1) oddelenie zvukov rôznych frekvencií v mieste ich najväčšieho vplyvu na hlavnú membránu kochlea a 2) transformácia mechanických vibrácií na nervovú excitáciu receptorovými bunkami. Zvukové vibrácie vstupujúce do vnútorného ucha oválnym oknom sa prenášajú do perilymfy a vibrácie tejto tekutiny vedú k posunom hlavnej membrány. Výška stĺpca oscilujúcej kvapaliny a podľa toho miesto najväčšieho posunu hlavnej membrány závisí od výšky zvuku. Pri zvukoch rôznych výšok sú teda vzrušené rôzne vlasové bunky a rôzne nervové vlákna. Zvýšenie intenzity zvuku vedie k zvýšeniu počtu excitovaných vláskových buniek a nervových vlákien, čo umožňuje rozlíšiť intenzitu zvukových vibrácií.
Transformáciu vibrácií na proces excitácie vykonávajú špeciálne receptory - vláskové bunky. Chĺpky týchto buniek sú zapustené do ochrannej membrány. Mechanické vibrácie pôsobením zvuku vedú k posunu ochrannej membrány voči receptorovým bunkám a k ohýbaniu chĺpkov. V receptorových bunkách spôsobuje mechanické vytesnenie chĺpkov proces excitácie.
Zvuková vodivosť. Rozlišujte medzi vedením vzduchu a kostí. V. normálnych podmienkach u ľudí prevláda vedenie vzduchu: zvukové vlny sú zachytávané vonkajším uchom a vibrácie vzduchu sú prenášané vonkajším zvukovodom do stredného a vnútorného ucha. V prípade vedenia kostí sa zvukové vibrácie prenášajú cez kosti lebky priamo do slimáka. Tento mechanizmus prenosu zvukových vibrácií je dôležitý, keď sa človek potápa pod vodou.
Človek spravidla vníma zvuky s frekvenciou 15 až 20 000 Hz (v rozsahu 10-11 oktáv). U detí horná hranica dosahuje 22 000 Hz a s vekom klesá. Najvyššia citlivosť bola zistená vo frekvenčnom rozsahu od 1000 do 3000 Hz. Táto oblasť zodpovedá najbežnejším frekvenciám ľudskej reči a hudby.
Proces nášho vnímania zvukov závisí od kvality prichádzajúcich zvukových informácií a od stavu našej psychiky.
O zvukoch a o tom, čo počujeme.
Zvuk je možné chápať ako vlnové zhutnenie média pohybujúceho sa v priamke od zdroja vibrácií určitou rýchlosťou. So vzdialenosťou vlna stráca svoju „hustotu“ a postupne sa stráca. Útlm zvuku je nepriamo úmerný druhej mocnine vzdialenosti od zdroja zvuku. Rýchlosť šírenia zvuku v plynoch závisí od povahy plynu, hustoty média, teploty a statického atmosférického tlaku. Pre kvapalné a plynné médiá - hlavne z povahy média. Vo vzduchu je táto hodnota od 330 do 345 m / s, keď sa teplota mení od 0 do 200 ° C, vo vode - asi 1 500 m / s, v oceli - 6 000 m / s.
Článok o štruktúre sluchového analyzátora popisuje hlavný mechanizmus vnímania zvukov orgánmi sluchu cez vonkajšie a stredné ucho a transformácie zvukové vlny na elektrické impulzy vo vnútornom uchu. Okrem vzduchovej dráhy na prenos zvuku do receptorových buniek vnútorného ucha existuje aj kostná dráha na vnímanie zvuku, pretože zvukové vlny vstupujú nielen do vonkajšieho zvukovodu, ale tiež spôsobujú vibráciu lebečnej kosti. Tento mechanizmus je dôležitý pre pochopenie toho, prečo počujeme zvuk vlastného hlasu skreslený. Pri kostnom vedení zvuku sa do receptorových buniek dostanú iba vysoké zvuky s malou amplitúdou kmitov, takže náš hlas počujeme vyššie, ako ho počujú ostatní.
Existuje aj mikrovlnný sluchový efekt, čo je sluchové vnímanie mikrovlnného žiarenia. Pri vystavení pulznému alebo modulovanému mikrovlnnému žiareniu dochádza k vnímaniu zvukov priamo vo vnútri ľudskej lebky. Pri tomto procese vznikajú rázové vlny, ktoré človek vníma ako zvukovú informáciu, ktorú nikto iný nemôže počuť. Tiež sa zistilo, že na vhodný výber modulačný signál, je možné prostredníctvom mikrovlnného žiarenia prenášať zvukové informácie na osobu vo forme samostatných slov alebo fráz.
Selektivita sluchových vnemov zvukové informácie.
Zvuky, ktoré počujeme, sú zvukové informácie dekódované mozgom, prevedené na subjektívne zvukové reprezentácie alebo obrázky. Zvuky, ktoré sa k nám dostanú, je možné zmerať a objektívne popísať, vnímanie zvuku je však individuálne a selektívne. Závisí to nielen od kvality nášho sluchového analyzátora, ale aj psychický stav, nálada, aktuálne potreby.
Obvykle nepočujeme tikanie hodín alebo hluk ventilátora, nemusí byť počuť rozhovor ľudí v okolí, ak sme zaneprázdnení vecou, ktorá nás zaujíma. Ale keď sme počúvali, počujme svoj vlastný dych. Hlasné zvuky, ktoré nás nedráždia, prechádzajú „na uši“, ale zaujímavé a dôležité, dokonca aj veľmi tiché zvuky, môžu spôsobiť vážnu emocionálnu odpoveď. Naše načúvacie prístroje sú mimoriadne selektívne na zvukové informácie. K tomuto subjektívnemu vnímaniu zvukov dochádza v dôsledku akéhosi vstupného filtra mozgu, ktorý bráni vnímaniu zvukov, ktoré nepotrebujeme. Filtrovanie zvukov, filtrovanie nepotrebného „spamu“ nám umožňuje zvýrazniť informácie, ktoré sú v danej chvíli skutočne dôležité.
Filtrovanie zvukových informácií bez účasti vedomia má však aj tienistú stránku. Niektoré zvukové štruktúry s nízkymi frekvenciami a pomalými rytmami majú vplyv na hlbokú svalovú alebo duševnú relaxáciu. Vnímanie zvukov takejto hudby a rytmov môže tiež vytvárať podmienky pre mobilizáciu tela bez obvyklého vplyvu vedomej kontroly nad ním. Od pradávna je napríklad známe, že rytmus bubna pomáha vojakom hlúpo chodiť, aj keď sú veľmi unavení. Tieto zvukové informácie sa používajú na zvýšenie účinku sugescie šamanmi, hypnotizérmi alebo psychoterapeutmi.
Transformácia zvukových vĺn, ktoré k nám prichádzajú, na zvukové informácie sa vykonáva v sluchovom analyzátore a konečné spracovanie prichádzajúcich signálov je možné vykonať v niekoľkých sluchové centrá mozog, výmena informácií s inými dôležitými centrami, predovšetkým motorickým centrom a centrom zraku. Na porovnanie a identifikáciu novej zvukovej reprezentácie je možné použiť aj sluchové vnímanie zvukových informácií uložených v pamäti.
Stanovenie smeru zvukového podnetu.
Aby pochopil, odkiaľ pochádzajú zvukové informácie, krokodíl musí otočiť telo, mačke stačí rozložiť uši a človek nemusí robiť žiadne pohyby.
Osoba má stereofónne vnímanie zvuku a určuje horizontálny smer zvuku dvoma hlavnými spôsobmi: časovým oneskorením medzi zvukovým vstupom do jedného ucha a jeho vstupom do druhého a rozdielom medzi intenzitou zvukov v oboch ušiach . Prvý mechanizmus na vnímanie zvuku funguje najlepšie pri frekvenciách pod 3 000 hertzov (Hz) a druhý mechanizmus na vyšších frekvenciách, pretože hlava na týchto frekvenciách je významnejšou prekážkou zvukových informácií.
Ak sa človek pozerá priamo na zdroj zvuku, zvukové informácie sa dostanú do oboch uší súčasne, ale ak je jedno ucho bližšie k podnetu ako druhé, zvukové signály z prvého ucha sa do mozgu dostanú niekoľko mikrosekúnd predtým. zvukové informácie z druhého.
Rozlíšenie medzi tým, či je zdroj zvuku pred alebo za osobou, ako aj nad alebo pod, sa dosahuje hlavne pomocou sofistikovaného tvaru ušných boltcov, ktorý mení intenzitu zvuku vstupujúceho do ucha v závislosti od smer, odkiaľ prichádza.
Psychoakustika je vedný odbor, ktorý študuje sluchové vnemy človeka pri aplikácii zvuku do uší.
Ľudia s absolútnym (analytickým) sluchom pre hudbu dokážu presne určiť výšku, hlasitosť a farbu zvuku, sú schopní zapamätať si zvuk nástrojov a po chvíli ich rozpoznať. Dokážu správne analyzovať, čo počuli, správne zvýrazniť jednotlivé nástroje.
Ľudia, ktorí nemajú dokonalú výšku, môžu určiť rytmus, farbu, tonalitu, ale je pre nich ťažké správne analyzovať materiál, ktorý počúvali.
Pri počúvaní vysokokvalitného zvukového zariadenia sa názory odborníkov spravidla líšia. Niektorí ľudia preferujú vysokú transparentnosť a vernosť prenosu každého podtónu, vadí im nedostatok detailov vo zvuku. Iní uprednostňujú zvuk rozmazanej, nevýraznej postavy, rýchlo sa unavia množstvom detailov v hudobnom obraze. Niekto sa zameriava na harmóniu zvuku, niekto na spektrálnu rovnováhu a niekto na dynamický rozsah. Ukazuje sa, že všetko závisí od typu jednotlivca. Typy ľudí sú rozdelené do nasledujúcich dichotómií (párové triedy): zmyslové a intuitívne, myslenie a cítenie, extravertné a introvertné, rozhodné a vnímavé.
Ľudia so senzorickou dominanciou majú jasnú dikciu, dokonale vnímajú všetky nuansy reči alebo hudobného obrazu. Transparentnosť zvuku je pre nich mimoriadne dôležitá, keď sú všetky znejúce nástroje jasne rozlíšené.
Poslucháči s intuitívnou dominanciou uprednostňujú rozmazaný hudobný obraz a rovnováhe zvuku všetkých hudobných nástrojov prikladajú mimoriadny význam.
Poslucháči s dominantným myslením uprednostňujú hudobné diela s vysokým dynamickým rozsahom, s jasne označenou hlavnou a vedľajšou dominantou, s výrazným významom a štruktúrou skladby.
Ľudia s pocitom dominantnej veci veľký význam harmónia v hudobných dielach, preferujú diela s miernymi odchýlkami väčších a menších od neutrálnej hodnoty, t.j. „Hudba pre dušu.“
Poslucháč s extrovertnou dominantou úspešne oddeľuje signál od šumu, uprednostňuje počúvanie hudby na vysokej úrovni hlasitosti, väčšina alebo menšina hudobného diela je daná momentálnou frekvenčnou polohou hudobného obrazu.
Ľudia s introvertnou dominantou venujú značnú pozornosť vnútornej štruktúre hudobného obrazu, majoritnú menšinu hodnotí aj frekvenčný posun jednej z harmonických v rezonanciách, ktoré vznikajú, cudzie zvuky sťažujú vnímanie zvukových informácií.
Ľudia s rozhodujúcou dominantou preferujú pravidelnosť v hudbe, prítomnosť vnútornej periodicity.
Poslucháči s vnímajúcou dominantou uprednostňujú v hudbe improvizáciu.
Každý sám vie, že rovnaká hudba na rovnakom zariadení a v tej istej miestnosti nie je vždy vnímaná rovnako. V závislosti od psychoemotionálneho stavu sú naše pocity buď otupené alebo zhoršené.
Na druhej strane nadmerné detaily a prirodzenosť zvuku môžu unaveného a ustaraného poslucháča dráždiť zmyslovou dominantou, že v takom stave bude preferovať rozmazanú a jemnú hudbu, zhruba povedané, bude radšej počúvať živé nástroje v čiapka s klapkami na uši.
Do určitej miery je kvalita zvuku ovplyvnená „kvalitou“ sieťového napätia, ktoré zase závisí od dňa v týždni aj od dennej doby (v čase špičky je sieťové napätie najviac „znečistené“). Denná doba tiež ovplyvňuje hladinu hluku v miestnosti, a tým aj skutočný dynamický rozsah.
Na 20-ročný prípad sa dobre spomína vplyv okolitého hluku. Neskoro večer po dedinskej svadbe zostala mladosť pozadu, aby pomohla vyčistiť stoly a umyť riad. Hudba bola usporiadaná na nádvorí: elektrický akordeón s dvojkanálovým zosilňovačom a dvoma reproduktormi, štvorkanálový zosilňovač podľa Shushurinovej schémy, na vstup ktorého bol pripojený elektrický akordeón, a na výstupy-dva 3 -cestné a dva 2-pásmové akustické systémy. Magnetofón s nahrávkami zhotovenými 19 rýchlosťami s antiparalelným predpätím. Asi o 2 hodine ráno, keď boli všetci voľní, sa mládež zhromaždila na dvore a požiadala, aby zahrnula niečo pre dušu. Predstavte si prekvapenie prítomných hudobníkov a milovníkov hudby, keď zaznela zmes na tému Beatles v podaní STARS 45. Pre ucho prispôsobené vnímaniu hudby v atmosfére zvýšeného hluku sa zvuk v tichu noci prekvapivo stal jasné a jemné.
Vnímanie podľa frekvencie
Ľudské ucho vníma oscilačný proces ako zvuk, iba ak je frekvencia jeho kmitov v rozsahu od 16 ... 20 Hz do 16 ... 20 kHz. Pri frekvencii pod 20 Hz sa vibrácie nazývajú infrazvukové, nad 20 kHz - ultrazvukové. Zvuky s frekvenciou nižšou ako 40 Hz sú v hudbe a interne zriedkavé hovorová reč a úplne chýbajú. Vnímanie vysokých frekvencií zvuku veľmi závisí od individuálnych charakteristík sluchových orgánov a od veku poslucháča. Napríklad vo veku do 18 rokov zvuky s frekvenciou 14 kHz počuje asi 100%, zatiaľ čo vo veku 50 ... 60 rokov - iba 20% poslucháčov. Zvuky s frekvenciou 18 kHz do 18 rokov počuje asi 60% a o 40 ... 50 rokov - iba 10% poslucháčov. To však vôbec neznamená, že pre starších ľudí sú požiadavky na kvalitu dráhy reprodukcie zvuku znížené. Experimentálne bolo zistené, že ľudia, ktorí sotva vnímajú signály s frekvenciou 12 kHz, veľmi ľahko rozpoznajú nedostatok vysokých frekvencií vo fonograme.
Rozlíšenie sluchu pri zmene frekvencie asi o 0,3%. Napríklad dva tóny 1 000 a 1 003 Hz, idúce za sebou, je možné rozlíšiť bez nástrojov. A tým, že človek porazí frekvencie dvoch tónov, dokáže zistiť frekvenčný rozdiel až desatín hertzu. Zároveň je ťažké podľa ucha rozlíšiť odchýlku rýchlosti prehrávania hudobného zvukového záznamu v rozmedzí ± 2%.
Subjektívna škála vnímania zvuku z hľadiska frekvencie je blízka logaritmickému zákonu. Na základe toho sú všetky frekvenčné charakteristiky zariadení na prenos zvuku vykreslené v logaritmickom meradle. Miera presnosti, s ktorou človek určuje výšku tónu podľa ucha, závisí od ostrosti, muzikality a kondície jeho sluchu, ako aj od intenzity zvuku. Pri vysokých úrovniach hlasitosti sa zvuky s vyššou intenzitou javia nižšie ako slabé zvuky.
Pri dlhodobom pôsobení intenzívneho zvuku citlivosť sluchu postupne klesá a čím viac, tým vyššia je hlasitosť zvuku, ktorá je spojená s reakciou sluchu na preťaženie, t.j. s jeho prirodzeným prispôsobením. Po určitom čase sa citlivosť obnoví. Systematické a dlhodobé počúvanie hudby pri vysokej hlasitosti spôsobuje nezvratné zmeny v orgánoch sluchu, obzvlášť mladí ľudia, ktorí používajú slúchadlá, trpia.
Timbre je dôležitou charakteristikou zvuku. Schopnosť sluchu rozoznať jeho odtiene umožňuje rozlíšiť rôzne hudobné nástroje a hlasy. Vďaka ich sfarbeniu zafarbením je ich zvuk viacfarebný a ľahko rozpoznateľný. Podmienkou správneho prenosu timbru je neskreslený prenos signálneho spektra - množiny sínusových komponentov komplexného signálu (podtóny). Podtóny sú násobky frekvencie hlavného tónu a sú menšie v amplitúde. Tón zvuku závisí od zloženia podtónov a ich intenzity.
Tón zvuku živých nástrojov do značnej miery závisí od intenzity zvukovej produkcie. Napríklad tá istá nota hraná na klavíri ľahkým tlakom prsta a ostrou má rôzne útoky a signálne spektrá. Aj netrénovaný človek môže svojim útokom ľahko odhaliť emocionálny rozdiel medzi dvoma takýmito zvukmi, aj keď sú prenášané na poslucháča pomocou mikrofónu a majú vyváženú hlasitosť. Zvukový útok je počiatočnou fázou, špecifickým prechodným procesom, počas ktorého sa stanovujú stabilné charakteristiky: hlasitosť, zafarbenie, výška. Trvanie útoku zvuku rôznych nástrojov sa pohybuje od 0 ... 60 ms. Napríklad pre bicie nástroje je to v rozsahu 0 ... 20 ms, pre fagot - 20 ... 60 ms. Útočné vlastnosti nástroja veľmi závisia od spôsobu a techniky hrania hudobníka. Práve tieto vlastnosti nástrojov umožňujú sprostredkovať emocionálny obsah hudobného diela.
Tmavý zvuk zdroja signálu umiestneného vo vzdialenosti menšej ako 3 m od poslucháča je vnímaný ako „ťažší“. Odstránenie zdroja signálu z 3 na 10 m je sprevádzané proporcionálnym znížením hlasitosti, zatiaľ čo timbre je jasnejší. S ďalším odstránením zdroja signálu energetické straty vo vzduchu rastú úmerne so druhou mocninou frekvencie a majú komplexnú závislosť od relatívnej vlhkosti vzduchu. Energetické straty RF komponentov sú maximálne pri relatívnej vlhkosti v rozmedzí od 8 do 30 ... 40% a minimálne pri 80% (obr. 1.1). Zvýšenie straty podtónu vedie k zníženiu jasu zafarbenia.
Vnímanie amplitúdy
Krivky rovnakej hlasitosti od prahu sluchu po prah bolesti pre binaurálne a monaurálne počúvanie sú znázornené na obr. 1.2.a, b, resp. Vnímanie v amplitúde závisí od frekvencie a má významné odchýlky súvisiace so zmenami súvisiacimi s vekom.
Citlivosť sluchu na intenzitu zvuku je diskrétna. Prahová hodnota pre vnímanie zmeny intenzity zvuku závisí od frekvencie aj hlasitosti zvuku (na vysokých a stredných úrovniach je 0,2 ... 0,6 dB, na nízkych úrovniach dosahuje niekoľko decibelov) a v priemere je menší ako 1 dB.
Haasov efekt
Načúvací prístroj, ako každý iný oscilačný systém, sa vyznačuje zotrvačnosťou. Vďaka tejto vlastnosti sú krátke zvuky s trvaním až 20 ms vnímané ako tichšie ako zvuky s trvaním viac ako 150 ms. Jedným z prejavov zotrvačnosti je
neschopnosť osoby odhaliť skreslenia v impulzoch s trvaním kratším ako 20 ms. V prípade 2 rovnakých signálov prichádzajúcich do uší s časovým intervalom medzi nimi 5 ... 40 ms ich sluch vníma ako jeden signál s intervalom viac ako 40 ... 50 ms - oddelene.
Maskovací efekt
V noci v tichých podmienkach môžete počuť škrípanie komárov, tikot hodín a ďalšie tiché zvuky a v hlučných podmienkach je ťažké rozoznať hlasný prejav partnera. V skutočných podmienkach akustický signál neexistuje v absolútnom tichu. Cudzí hluk, ktorý je v oblasti počúvania nevyhnutne prítomný, do určitej miery maskuje hlavný signál a sťažuje jeho vnímanie. Zvýšenie prahu počutia jedného tónu (alebo signálu) pri súčasnom vystavení inému tónu (šumu alebo signálu) sa nazýva maskovanie.
Experimentálne bolo zistené, že tón akejkoľvek frekvencie je maskovaný nižšími tónmi oveľa efektívnejšie ako vyššími tónmi, inými slovami, nízkofrekvenčné tóny maskujú vysokofrekvenčné tóny silnejšie než naopak. Napríklad pri súčasnom prehrávaní zvukov 440 a 1200 Hz s rovnakou intenzitou budeme počuť iba tón s frekvenciou 440 Hz a až po jeho vypnutí budeme počuť tón s frekvenciou 1200 Hz. Stupeň maskovania závisí od frekvenčného pomeru a má komplexný charakter spojený s rovnakými krivkami hlasitosti (obr. 1.3.α a 1.3.6).
Čím vyšší je frekvenčný pomer, tým menší je maskovací efekt. To do značnej miery vysvetľuje jav znejúci „tranzistora“. Nelineárne spektrum skreslenia tranzistorových zosilňovačov siaha až do 11. harmonickej, zatiaľ čo spektrum elektrónkových zosilňovačov je obmedzené na 3 ... 5 harmonických. Úzkopásmové krivky maskovania šumu pre tóny rôznych frekvencií a ich intenzity majú odlišný charakter. Jasné vnímanie zvuku je možné, ak jeho intenzita prekročí určitý prah sluchu. Pri frekvenciách 500 Hz a nižších by mal byť prebytok intenzity signálu asi 20 dB, pri frekvencii 5 kHz - asi 30 dB a
na frekvencii 10 kHz - 35 dB. Táto vlastnosť sluchového vnímania sa berie do úvahy pri nahrávaní na zvukové nosiče. Ak je teda pomer signálu k šumu analógového gramofónu asi 60 ... 65 dB, potom dynamický rozsah zaznamenaného programu nemôže byť väčší ako 45 ... 48 dB.
Efekt maskovania ovplyvňuje subjektívne vnímanú hlasitosť zvuku. Ak sú zložky komplexného zvuku frekvenčne umiestnené blízko seba a je pozorované ich vzájomné maskovanie, hlasitosť takého komplexného zvuku bude menšia ako hlasitosť jeho zložiek.
Ak je niekoľko tónov umiestnených tak frekvenčne, že ich vzájomné maskovanie je možné zanedbať, potom sa ich celková hlasitosť bude rovnať súčtu hlasitosti každej zo zložiek.
Dosiahnutie „transparentnosti“ zvuku všetkých nástrojov orchestra alebo popového súboru je náročná úloha, ktorú rieši zvukový inžinier - zámerné zvýraznenie najdôležitejších nástrojov v danom pôsobisku a iných špeciálnych technikách.
Binaurálny efekt
Hovorí sa schopnosť osoby určiť smer zdroja zvuku (kvôli prítomnosti dvoch uší) binaurálny efekt... K uchu umiestnenému bližšie k zdroju zvuku zvuk prichádza skôr ako k druhému uchu, čo znamená, že sa líši fázou a amplitúdou. Pri počúvaní skutočného zdroja signálu sú binaurálne signály (t. J. Signály prichádzajúce do pravého a ľavého ucha) štatisticky príbuzné (korelované). Presnosť lokalizácie zdroja zvuku závisí od frekvencie aj od jej umiestnenia (pred alebo za poslucháčom). Sluchový orgán dostáva ďalšie informácie o umiestnení zdroja zvuku (predný, zadný, horný) analyzovaním vlastností spektra binaurálneho signálu.
Ľudský sluch má až 150 ... 300 Hz veľmi nízku smerovosť. Pri frekvenciách 300 ... 2000 Hz, pre ktoré je polovičná vlnová dĺžka signálu úmerná vzdialenosti „medzi ušami“ rovnej 20 ... 25 cm, sú fázové rozdiely významné. Počínajúc frekvenciou 2 kHz smerovosť sluchu prudko klesá. Pri vyšších frekvenciách je rozdiel v amplitúdach signálu dôležitejší. Keď rozdiel v amplitúdach prekročí prahovú hodnotu 1 dB, zdroj zvuku sa zdá byť na strane, kde je amplitúda väčšia.
S asymetrickou polohou poslucháča vzhľadom na reproduktory vzniká dodatočná intenzita a časové oddelenie, ktoré vedú k priestorovým skresleniam. Navyše ďalší KIZ (zdanlivý zdroj zvuku) od stredu základne (Δ L> 7 dB alebo Δτ> 0,8 ms), čím menšie je ich skreslenie. Pri Δ L> 20 dB, Δτ> 3 ... 5 ms QIZ sú transformované do skutočných (reproduktory) a nie sú predmetom priestorového skreslenia.
Experimentálne sa zistilo, že neexistujú žiadne priestorové skreslenia (nepostrehnuteľné), ak je frekvenčné pásmo každého kanála zhora obmedzené frekvenciou najmenej 10 kHz a vysokofrekvenčnou (nad 10 kHz) a nízkou frekvenciou (nižšie 300 Hz) časti spektra týchto signálov sú reprodukované monofónne.
Chyba pri posudzovaní azimutu zdroja zvuku v horizontálnej rovine vpredu je 3 ... 4 °, za a vo vertikálnej rovine - asi 10 ... 15 °, čo sa vysvetľuje tieniacim účinkom ušných boltcov .
Po zvážení teórie šírenia a mechanizmov výskytu zvukových vĺn je vhodné porozumieť tomu, ako človek zvuk „interpretuje“ alebo ako ho vníma. Spárovaný orgán, ucho, je zodpovedný za vnímanie zvukových vĺn v ľudskom tele. Ľudské ucho- veľmi zložitý orgán, ktorý je zodpovedný za dve funkcie: 1) vníma zvukové impulzy 2) plní úlohu vestibulárneho aparátu celého ľudského tela, určuje polohu tela v priestore a dáva životne dôležitú schopnosť udržiavať rovnováhu. Priemerné ľudské ucho je schopné zachytiť výkyvy 20 - 20 000 Hz, existujú však odchýlky nahor alebo nadol. V ideálnom prípade je počuteľný frekvenčný rozsah 16 - 20 000 Hz, čo tiež zodpovedá 16 m - 20 cm vlnovej dĺžky. Ucho je rozdelené na tri časti: vonkajšie, stredné a vnútorné. Každé z týchto „oddelení“ plní svoju vlastnú funkciu, všetky tri oddelenia však navzájom úzko súvisia a v skutočnosti navzájom prenášajú vlnu zvukových vibrácií. 
Vonkajšie (vonkajšie) ucho
Vonkajšie ucho sa skladá z ušnice a vonkajšieho zvukovodu. Ušnica je elastická chrupavka komplexného tvaru pokrytá kožou. V spodnej časti ušnice je lalok, ktorý pozostáva z tukového tkaniva a je tiež pokrytý kožou. Ušnica funguje ako prijímač zvukových vĺn z okolitého priestoru. Špeciálny tvar štruktúry ušnice umožňuje lepšie zachytenie zvukov, najmä zvukov stredného frekvenčného rozsahu, ktorý je zodpovedný za prenos rečových informácií. Táto skutočnosť je do značnej miery spôsobená evolučnou potrebou, pretože človek strávi väčšinu svojho života v ústnej komunikácii so zástupcami svojho druhu. Ľudská ušnica je prakticky nepohyblivá, na rozdiel od veľkého počtu zástupcov živočíšnych druhov, ktoré pomocou pohybov ucha presnejšie naladia na zdroj zvuku.
Záhyby ľudskej ušnice sú navrhnuté tak, aby robili korekcie (menšie skreslenia) vzhľadom na zvislé a vodorovné umiestnenie zdroja zvuku v priestore. Vďaka tejto jedinečnej vlastnosti je človek schopný celkom jasne určiť polohu objektu v priestore vzhľadom na seba, pričom je vedený iba zvukom. Táto funkcia je tiež dobre známa pod pojmom „lokalizácia zvuku“. Hlavnou funkciou ušnice je zachytiť čo najviac zvukov v počuteľnom frekvenčnom rozsahu. O ďalšom osude „zachytených“ zvukových vĺn sa rozhoduje vo zvukovode, ktorého dĺžka je 25-30 mm. V ňom prechádza chrupavková časť vonkajšieho ušnice do kostnatej a povrch pokožky zvukovodu je vybavený mazovými a sírnymi žľazami. Na konci zvukovodu je elastická tympanická membrána, ku ktorej sa dostávajú vibrácie zvukových vĺn, čím spôsobujú jej recipročné vibrácie. Ušný bubienok zase prenáša tieto prijaté vibrácie do stredného ucha.
Stredné ucho
Vibrácie prenášané bubienkom idú do oblasti stredného ucha nazývanej „tympanická oblasť“. Jedná sa o oblasť s objemom asi jeden kubický centimeter, v ktorej sa nachádzajú tri ossicles: malleus, incus a stapes. Práve tieto „medziľahlé“ prvky pôsobia základná funkcia: prenos zvukových vĺn do vnútorného ucha a súčasné zosilnenie. Sluchové kosti sú mimoriadne zložitým reťazcom prenosu zvuku. Všetky tri kosti sú navzájom úzko spojené, ako aj s tympanickou membránou, vďaka čomu dochádza k prenosu vibrácií „pozdĺž reťazca“. Cestou do oblasti vnútorného ucha je predsieňové okno, ktoré sa prekrýva so základňou závesov. Na vyrovnanie tlaku na oboch stranách tympanickej membrány (napríklad v prípade zmien vonkajšieho tlaku) je oblasť stredného ucha spojená s nosohltanom prostredníctvom Eustachovej trubice. Všetci poznáme efekt pukania uší, ktorý sa vyskytuje práve vďaka tomuto jemnému doladeniu. Zo stredného ucha sa už zosilnené zvukové vibrácie dostávajú do oblasti vnútorného ucha, najzložitejšieho a najcitlivejšieho.
Vnútorné ucho
Najkomplexnejšou formou je vnútorné ucho, nazývané z tohto dôvodu labyrint. Kostný labyrint obsahuje: predsieň, kochlea a polkruhové kanály, ako aj vestibulárny aparát zodpovedný za rovnováhu. V tomto väzive je slimák priamo spojený so sluchom. Cochlea je membránový kanál špirálovitého tvaru naplnený lymfatickou tekutinou. Vnútorne je kanál rozdelený na dve časti ďalšou membránovou prepážkou nazývanou „hlavná membrána“. Táto membrána pozostáva z vlákien rôznych dĺžok (celkovo viac ako 24 000), natiahnutých ako struny, pričom každá struna rezonuje svojim špecifickým zvukom. Rozdelenie kanála membránou sa vykonáva na horný a dolný rebrík, ktoré komunikujú na vrchole kochley. Na opačnom konci sa kanál spojí s receptorovým aparátom sluchového analyzátora, ktorý je pokrytý najmenšími vláskovými bunkami. Toto zariadenie na analýzu sluchu sa nazýva aj „Cortiho orgán“. Keď vibrácie zo stredného ucha vstúpia do slimáka, vibruje aj lymfatická tekutina, ktorá napĺňa kanál, a prenáša vibrácie na podložnú membránu. V tomto okamihu vstupuje do hry aparát sluchového analyzátora, ktorého vláskové bunky umiestnené v niekoľkých radoch prevádzajú zvukové vibrácie na elektrické „nervové“ impulzy, ktoré sa prenášajú sluchovým nervom do časovej zóny mozgovej kôry . Tak komplexným a ozdobným spôsobom človek nakoniec bude počuť požadovaný zvuk.
Vlastnosti vnímania a formovania reči
Mechanizmus tvorby reči sa u ľudí formoval počas celého evolučného štádia. Význam tejto schopnosti spočíva v prenose verbálnych aj neverbálnych informácií. Prvý nesie verbálne a sémantické zaťaženie, druhý je zodpovedný za prenos emocionálnej zložky. Proces vytvárania a porozumenia reči zahŕňa: formulovanie správy; kódovanie do prvkov podľa pravidiel existujúceho jazyka; prechodné neuromuskulárne akcie; pohyb hlasiviek; emisia akustického signálu; Potom poslucháč vstúpi do akcie a vykoná: spektrálnu analýzu prijatého akustického signálu a výber akustických vlastností v periférnom sluchovom systéme, prenos vybraných funkcií prostredníctvom neurónových sietí, rozpoznanie jazykového kódu (lingvistická analýza), porozumenie zmysel správy. 
Zariadenie na vytváranie rečových signálov je možné porovnávať s komplexným dychovým nástrojom, univerzálnosť a flexibilita nastavenia a schopnosť reprodukovať najmenšie jemnosti a detaily však v prírode nemajú analógie. Mechanizmus tvorby hlasu sa skladá z troch neoddeliteľných súčastí:
- Generátor- pľúca ako zásobník objemu vzduchu. Energia nadbytočného tlaku sa ukladá v pľúcach, potom sa cez svalový systém pomocou vylučovacieho kanála táto energia odstráni cez priedušnicu, ktorá je spojená s hrtanom. V tejto fáze je prúd vzduchu prerušený a upravený;
- Vibrátor- pozostáva z hlasiviek. Prúd ovplyvňujú aj turbulentné vzduchové trysky (vytvárajú okrajové tóny) a impulzné zdroje (výbuchy);
- Rezonátor- zahŕňa rezonančné dutiny komplexu geometrický tvar(hltan, ústa a nosná dutina).
V súhrne individuálneho zariadenia týchto prvkov sa osobitne a individuálne zafarbuje hlas každej osoby.
Energia vzduchového stĺpca je generovaná v pľúcach, ktoré v dôsledku rozdielu atmosférického a intrapulmonálneho tlaku vytvárajú pri vdýchnutí a výdychu určitý prúd vzduchu. Proces akumulácie energie sa uskutočňuje vdýchnutím, proces uvoľňovania je charakterizovaný výdychom. K tomu dochádza v dôsledku stlačenia a rozšírenia hrudníka, ktoré sa vykonávajú pomocou dvoch svalových skupín: medzirebrové a bránice, s hlbokým, zosilneným dýchaním a spevom, svaly brušného lisu, hrudníka a krku sa tiež sťahujú . Pri vdýchnutí sa bránica stiahne a spadne, kontrakcia vonkajších medzirebrových svalov zdvihne rebrá a vezme ich do strán a hrudná kosť dopredu. Zväčšenie hrudníka vedie k poklesu tlaku v pľúcach (v porovnaní s atmosférickým) a tento priestor sa rýchlo naplní vzduchom. Pri výdychu sa svaly podľa toho uvoľnia a všetko sa vráti do predchádzajúceho stavu ( hrudný kôš sa vďaka vlastnej gravitácii vracia do pôvodného stavu, bránica stúpa, objem predtým rozšírených pľúc klesá, zvyšuje sa intrapulmonálny tlak). Vdýchnutie možno opísať ako energeticky náročný proces (aktívny); výdych je proces akumulácie energie (pasívny). Riadenie procesu dýchania a formovanie reči prebieha nevedome, ale pri speve si nastavenie dýchania vyžaduje vedomý prístup a dlhý doplnkový tréning.
Množstvo energie, ktoré sa následne vynakladá na formovanie reči a hlasu, závisí od objemu uloženého vzduchu a od množstva dodatočného tlaku v pľúcach. Maximálny vyvinutý tlak pre vyškoleného operného speváka môže dosiahnuť 100-112 dB. Modulácia prúdenia vzduchu vibráciami hlasiviek a vytváranie suboezofageálneho prebytočného tlaku, tieto procesy prebiehajú v hrtane, čo je druh chlopne umiestnenej na konci priedušnice. Ventil má dvojitú funkciu: chráni pľúca pred cudzími predmetmi a udržuje vysoký tlak. Je to hrtan, ktorý funguje ako zdroj reči a spevu. Hrtan je súbor chrupaviek spojených svalmi. Hrtan má pomerne zložitú štruktúru, ktorej hlavným prvkom je pár hlasiviek. Práve hlasivky sú hlavným (ale nie jediným) zdrojom tvorby hlasu alebo „vibrátora“. Počas tohto procesu sa hlasivky pohybujú trením. Na ochranu pred týmto sa vylučuje špeciálna slizničná sekrécia, ktorá funguje ako mazivo. Vzdelávanie zvuky reči je určený vibráciami väzov, ktoré vedú k vytvoreniu prúdu vzduchu vydychovaného z pľúc, k určitému typu amplitúdovej charakteristiky. Medzi hlasivkami sú umiestnené malé dutiny, ktoré v prípade potreby pôsobia ako akustické filtre a rezonátory.
Vlastnosti sluchového vnímania, bezpečnosť počúvania, prahy sluchu, adaptácia, správna úroveň hlasitosti
Ako je zrejmé z popisu štruktúry ľudského ucha, tento orgán je veľmi jemný a má pomerne zložitú štruktúru. Vzhľadom na túto skutočnosť nie je ťažké určiť, že tento extrémne tenký a citlivý prístroj má súbor obmedzení, prahov atď. Ľudský sluchový systém je prispôsobený na vnímanie jemných zvukov, ako aj zvukov strednej intenzity. Dlhodobé pôsobenie hlasných zvukov má za následok nezvratné posuny sluchových prahov, ako aj ďalšie problémy so sluchom, až po úplnú hluchotu. Stupeň poškodenia je priamo úmerný času expozície v hlučnom prostredí. V tejto chvíli nadobúda účinnosť aj adaptačný mechanizmus - t.j. pod vplyvom dlhotrvajúcich hlasných zvukov sa citlivosť postupne znižuje, vnímaná hlasitosť klesá a sluch sa prispôsobuje.
Prispôsobenie sa spočiatku snaží chrániť sluchové orgány pred príliš hlasnými zvukmi, ale práve vplyv tohto procesu najčastejšie núti človeka nekontrolovane zvyšovať hlasitosť zvukového systému. Ochrana je realizovaná vďaka práci mechanizmu stredného a vnútorného ucha: tyčinky sú stiahnuté z oválneho okna, čím chránia pred zbytočne hlasnými zvukmi. Ochranný mechanizmus však nie je ideálny a má časové oneskorenie, ktoré sa spustí iba 30-40 ms po spustení zvuku, a navyše úplná ochrana sa nedosiahne ani pri trvaní 150 ms. Ochranný mechanizmus sa aktivuje, keď úroveň hlasitosti prejde nad úroveň 85 dB, navyše samotná ochrana je až 20 dB. 
Najnebezpečnejší v tento prípad, môžeme považovať za fenomén „posunu sluchového prahu“, ktorý sa v praxi zvyčajne vyskytuje v dôsledku dlhodobého pôsobenia hlasných zvukov nad 90 dB. Kým sa sluchový systém zotaví z týchto škodlivých účinkov, môže to trvať až 16 hodín. Posun prahov začína už od úrovne intenzity 75 dB a proporcionálne sa zvyšuje so zvýšením úrovne signálu.
Najhoršia vec, ktorú si treba uvedomiť pri zvažovaní problému získania správnej úrovne intenzity zvuku, je skutočnosť, že problémy so sluchom (získané alebo vrodené) sú v tejto dobe modernej medicíny prakticky neliečiteľné. To všetko by malo každého rozumného človeka viesť k tomu, aby premýšľal o starostlivosti o svoj sluch, pokiaľ, samozrejme, nie je v pláne zachovať jeho pôvodnú integritu a schopnosť počuť celý frekvenčný rozsah čo najdlhšie. Našťastie všetko nie je také strašidelné, ako by sa na prvý pohľad mohlo zdať, a dodržiavaním množstva predbežných opatrení si môžete ľahko zachrániť sluch aj vo vyššom veku. Pred zvážením týchto opatrení je potrebné pripomenúť si jednu dôležitú vlastnosť ľudského sluchového vnímania. Načúvací prístroj vníma zvuky nelineárne. Podobný jav spočíva v nasledujúcom: ak si predstavíte akúkoľvek jednu frekvenciu čistého tónu, napríklad 300 Hz, potom nelinearita nastane, keď sa v lorotele objavia podtóny tejto základnej frekvencie podľa logaritmického princípu (ak sa vezme základná frekvencia) ako f, potom budú frekvenčné podtóny 2f, 3f atď. vo vzostupnom poradí). Túto nelinearitu tiež mnohí ľahšie vnímajú a poznajú pod menom "nelineárne skreslenie"... Pretože sa takéto harmonické (podtóny) neobjavujú v pôvodnom čistom tóne, ukazuje sa, že samotné ucho zavádza svoje vlastné korekcie a podtóny v pôvodnom zvuku, ale dajú sa určiť iba ako subjektívne skreslenia. Pri úrovni intenzity pod 40 dB subjektívne skreslenie nenastáva. S nárastom intenzity zo 40 dB sa úroveň subjektívnych harmonických začína zvyšovať, avšak aj na úrovni 80-90 dB je ich negatívny príspevok k zvuku relatívne malý (preto je možné túto úroveň intenzity konvenčne považovať za akýsi „zlatý priemer“ v hudobnej sfére).
Na základe týchto informácií môžete ľahko odvodiť bezpečnú a prijateľnú úroveň hlasitosti, ktorá nepoškodí sluchové orgány a zároveň umožní počuť úplne všetky funkcie a detaily zvuku, napríklad v prípade pracovať so systémom „hi-fi“. Táto úroveň „zlatého priemeru“ je približne 85-90 dB. Vďaka takej intenzite zvuku je realistické počuť všetko, čo je súčasťou zvukovej cesty, pričom je minimalizované riziko predčasného poškodenia a straty sluchu. Úroveň hlasitosti 85 dB možno považovať za takmer úplne bezpečnú. Aby sme pochopili, aké je nebezpečenstvo hlasného počúvania a prečo vám príliš nízka hlasitosť neumožňuje počuť všetky nuansy zvuku, pozrime sa na tento problém podrobnejšie. Čo sa týka nízkych úrovní hlasitosti, nedostatok účelnosti (ale častejšie subjektívnej túžby) počúvania hudby na nízkych úrovniach je spôsobený nasledujúcimi dôvodmi:
- Nelineárnosť sluchového vnímania človeka;
- Vlastnosti psychoakustického vnímania, ktoré sa budú posudzovať osobitne.
Nelinearita vyššie uvedeného sluchového vnímania má významný vplyv na akýkoľvek objem pod 80 dB. V praxi to vyzerá takto: ak zapnete hudbu na tichej úrovni, napríklad 40 dB, potom bude stredný frekvenčný rozsah hudobnej kompozície počuť najjasnejšie, či už ide o vokál interpreta / interpreta. alebo nástroje hrajúce v tomto rozsahu. Súčasne bude evidentne chýbať nízke a vysoké frekvencie, a to práve kvôli nelinearite vnímania, ako aj kvôli skutočnosti, že rôzne frekvencie znejú s rôznou hlasitosťou. Je teda zrejmé, že na úplné vnímanie celej úplnosti obrazu musí byť frekvenčný stupeň intenzity maximálne zarovnaný s jedinou hodnotou. Napriek tomu, že ani pri úrovni hlasitosti 85-90 dB nedochádza k idealizovanému vyrovnávaniu hlasitosti rôznych frekvencií, úroveň sa stáva prijateľnou pre bežné každodenné počúvanie. Čím nižší je objem súčasne, tým jasnejšie bude ucho vnímať charakteristickú nelinearitu, konkrétne pocit nedostatku správneho množstva vysokých a nízkych frekvencií. Súčasne sa ukazuje, že s takouto nelinearitou nie je možné vážne hovoriť o reprodukcii vysokokvalitnej „hi-fi“ kvality, pretože presnosť pôvodného zvukového obrazu bude v tejto konkrétnej situácii extrémne nízka.
Ak sa ponoríte do týchto záverov, bude zrejmé, prečo je počúvanie hudby pri nízkej úrovni hlasitosti, aj keď je zo zdravotného hľadiska najbezpečnejšie, ucho extrémne negatívne pociťované kvôli vytváraniu zjavne nepravdepodobných obrazov hudobných nástrojov. a hlas, nedostatok mierky zvukového pódia. Tiché prehrávanie hudby možno vo všeobecnosti použiť ako sprievod na pozadí, ale je úplne kontraindikované počúvať vysokú „hi-fi“ kvalitu pri nízkej hlasitosti, z vyššie uvedených dôvodov nie je možné vytvárať naturalistické obrazy zvukovej scény, ktoré bol vytvorený zvukovým inžinierom v štúdiu, v štádiu nahrávania. Ale nielen nízka hlasitosť prináša určité obmedzenia vnímania konečného zvuku, situácia je so zvýšenou hlasitosťou oveľa horšia. Je celkom ľahké poškodiť si sluch a dostatočne znížiť citlivosť, ak počúvate hudbu dlhodobo nad úrovňou 90 dB. Tieto údaje sú založené na veľkom počte lekárskych štúdií, ktoré dospeli k záveru, že zvuk nad 90 dB má skutočnú a takmer nenapraviteľnú ujmu na zdraví. Mechanizmus tohto javu spočíva v sluchovom vnímaní a štrukturálnych vlastnostiach ucha. Keď zvuková vlna s intenzitou vyššou ako 90 dB vstupuje do zvukovodu, vstupujú do hry orgány stredného ucha, ktoré spôsobujú jav nazývaný sluchová adaptácia.
Princíp toho, čo sa v tomto prípade deje, je nasledujúci: strmeň sa vytiahne z oválneho okna a chráni vnútorné ucho pred príliš hlasnými zvukmi. Tento proces sa nazýva akustický reflex... Uchom je to vnímané ako krátkodobý pokles citlivosti, ktorý môže poznať každý, kto napríklad navštívil rockové koncerty v kluboch. Po takom koncerte dôjde ku krátkodobému zníženiu citlivosti, ktorá sa po určitom čase vráti na predchádzajúcu úroveň. Obnovenie citlivosti však nebude vždy a priamo závisí od veku. Za všetkým sa skrýva veľké nebezpečenstvo hlasného počúvania hudby a iných zvukov, ktorých intenzita presahuje 90 dB. Vznik akustického reflexu nie je jediným „viditeľným“ nebezpečenstvom straty sluchovej citlivosti. Pri dlhodobom pôsobení príliš hlasných zvukov sa chĺpky nachádzajúce sa v oblasti vnútorného ucha (ktoré reagujú na vibrácie) veľmi silne odkláňajú. V tomto prípade dochádza k účinku, že vlasy, ktoré sú zodpovedné za vnímanie určitej frekvencie, sú vychýlené pod vplyvom zvukových vibrácií veľkej amplitúdy. V určitom okamihu sa taký vlas môže príliš líšiť a už sa nikdy nevráti. To spôsobí zodpovedajúcu stratu citlivosti pri konkrétnej konkrétnej frekvencii!
Najhoršie na celej tejto situácii je, že choroby uší sa prakticky nedajú liečiť, dokonca ani pomocou najmodernejších metód známych v medicíne. To všetko vedie k určitým vážnym záverom: zvuk nad 90 dB je nebezpečný pre zdravie a je takmer zaručené, že spôsobí predčasnú stratu sluchu alebo výrazné zníženie citlivosti. Ešte nepríjemnejší je fakt, že vyššie spomenutá adaptačná vlastnosť vstupuje do hry v priebehu času. Tento proces v ľudských sluchových orgánoch prebieha takmer nepostrehnuteľne, t.j. človek, ktorý pomaly stráca citlivosť, takmer 100% -nú pravdepodobnosť, si to všimne až vo chvíli, keď ľudia okolo nich budú venovať pozornosť neustálemu kladeniu otázok typu: „Čo si to práve povedal?“ V konečnom dôsledku je to veľmi jednoduché: pri počúvaní hudby je dôležité nepovoliť intenzitu zvuku nad 80-85 dB! Pozitívna stránka spočíva v tom istom momente: úroveň hlasitosti 80-85 dB približne zodpovedá úrovni zvukového záznamu hudby v štúdiovom prostredí. Vzniká teda koncept „zlatého priemeru“, nad ktorým je lepšie sa nepovyšovať, ak majú zdravotné problémy aspoň nejaký význam.
Aj dosť krátkodobé počúvanie hudby na úrovni 110-120 dB môže spôsobiť problémy so sluchom, napríklad počas živého koncertu. Je zrejmé, že je niekedy nemožné sa tomu vyhnúť alebo je veľmi ťažké tomu zabrániť, ale je mimoriadne dôležité pokúsiť sa to urobiť, aby sa zachovala integrita sluchového vnímania. Krátkodobé vystavenie hlasitým zvukom (nepresahujúcim 120 dB) teoreticky, ešte pred nástupom „sluchovej únavy“, nevedie k vážnym negatívnym následkom. V praxi však zvyčajne existujú prípady dlhodobého vystavenia zvuku takej intenzity. Ľudia sa omračujú, pričom si neuvedomujú celý rozsah nebezpečenstva v aute pri počúvaní audio systému, doma v podobných podmienkach alebo v slúchadlách prenosného prehrávača. Prečo sa to deje a prečo je zvuk stále hlasnejší? Na túto otázku existujú dve odpovede: 1) Vplyv psychoakustiky, o ktorom sa bude diskutovať osobitne; 2) Neustála potreba „vykričať“ hlasitosť hudby niektoré vonkajšie zvuky. Prvý aspekt problému je celkom zaujímavý a bude sa ním podrobnejšie zaoberať neskôr, ale druhá stránka problému vedie viac k negatívnym myšlienkam a záverom o mylnom chápaní skutočných základov správneho počúvania zvuku „hi-“ fi "trieda.
Bez toho, aby sme sa zvlášť rozpisovali, všeobecný záver o počúvaní hudby a správnej hlasitosti je nasledujúci: počúvanie hudby by malo prebiehať pri hladine intenzity zvuku nie vyššej ako 90 dB, nie nižšej ako 80 dB v miestnosti, v ktorej sú cudzie zvuky zvonku zdroje sú silne tlmené alebo úplne chýbajú (napríklad: rozhovory so susedmi a iný hluk, mimo steny bytu; zvuky ulice a technické zvuky v prípade, že ste v aute atď.) Chcel by som raz a navždy zdôrazniť, že práve v prípade dodržiavania takýchto, pravdepodobne prísnych požiadaviek, je možné dosiahnuť dlho očakávanú rovnováhu hlasitosti, ktorá nespôsobí predčasné nežiaduce poškodenie sluchových orgánov, a bude prinášajú aj skutočné potešenie z počúvania vašej obľúbenej hudby s najmenšími detailmi zvuku pri vysokých a nízkych frekvenciách a presnosťou, ktorú sleduje samotný koncept „hi-fi“ zvuku.
Psychoakustika a zvláštnosti vnímania
Aby bolo možné čo najúplnejšie zodpovedať niektoré dôležité otázky týkajúce sa konečného vnímania zvukových informácií ľuďmi, existuje celá sekcia vedy, ktorá študuje obrovské množstvo takýchto aspektov. Táto časť sa nazýva „psychoakustika“. Faktom je, že sluchové vnímanie nekončí iba prácou sluchových orgánov. Po priamom vnímaní zvuku sluchovým orgánom (uchom), potom vstupuje do hry najkomplexnejší a zle preštudovaný mechanizmus na analýzu prijatých informácií, je za to plne zodpovedný ľudský mozog, ktorý je navrhnutý tak, aby počas prevádzky generuje vlny s určitou frekvenciou a sú tiež uvedené v Hertzoch (Hz). Rôzne frekvencie mozgových vĺn zodpovedajú určitým podmienkam človeka. Ukazuje sa teda, že počúvanie hudby prispieva k zmene frekvenčného ladenia mozgu, a to je dôležité vziať do úvahy pri počúvaní hudobných skladieb. Na základe tejto teórie existuje aj metóda zvukovej terapie priamym ovplyvňovaním duševného stavu človeka. Mozgové vlny sú piatich typov:
- Delta vlny (vlny pod 4 Hz). Zodpovedá stavu hlbokého spánku bez snov, pričom telesné pocity úplne chýbajú.
- Theta vlny (vlny 4-7 Hz). Stav spánku alebo hlboká meditácia.
- Alfa vlny (vlny 7-13 Hz). Relaxácia a relaxácia počas bdenia, ospalosti.
- Beta vlny (vlny 13-40 Hz). Stav aktivity, každodenné myslenie a duševná aktivita, vzrušenie a poznanie.
- Gama vlny (vlny nad 40 Hz). Stav intenzívnej duševnej bdelosti, strachu, vzrušenia a vedomia.
Psychoakustika ako vedný odbor hľadá odpovede na najzaujímavejšie otázky týkajúce sa konečného vnímania zvukových informácií osobou. Pri štúdiu tohto procesu sa odhaľuje obrovské množstvo faktorov, ktorých vplyv sa vždy vyskytuje tak v procese počúvania hudby, ako aj v každom inom prípade spracovania a analýzy akýchkoľvek zvukových informácií. Psychoakustika študuje takmer celú škálu možných vplyvov, počínajúc emocionálnym a mentálnym stavom človeka v čase počúvania, končiac štrukturálnymi vlastnosťami hlasiviek (ak hovoríme o zvláštnostiach vnímania všetkých jemností) vokálny výkon) a mechanizmus na premenu zvuku na elektrické impulzy mozgu. Najzaujímavejšie, a čo je najdôležitejšie, najdôležitejšie faktory (ktoré je nevyhnutné vziať do úvahy pri každom počúvaní vašich obľúbených hudobných skladieb, ako aj pri budovaní profesionálneho zvukového systému), budú uvedené nižšie.
Pojem súzvuk, hudobná zhoda
Zariadenie ľudského sluchového systému je jedinečné predovšetkým mechanizmom vnímania zvuku, nelinearitou sluchového systému a schopnosťou zoskupovať zvuky podľa výšky s pomerne vysokým stupňom presnosti. Najzaujímavejšou črtou vnímania je nelinearita sluchového systému, ktorá sa prejavuje vo forme vzhľadu ďalších neexistujúcich (v základnom tóne) harmonických, obzvlášť často sa prejavuje u ľudí s hudobným alebo absolútnym výškom. Ak sa zastavíme podrobnejšie a analyzujeme všetky jemnosti vnímania hudobného zvuku, potom sa koncept „súzvuku“ a „disonancie“ rôznych akordov a zvukových intervalov ľahko odlíši. Koncept "zhoda" definovaná ako spoluhláska (od Francúzske slovo„súhlas“), a preto naopak, "nesúlad"- nesúhlasný, nesúhlasný zvuk. Napriek rozmanitosti rôzne interpretácie Tieto koncepty sú charakteristikou hudobných intervalov, najvhodnejšie je použiť „hudobno-psychologickú“ interpretáciu pojmov: zhoda definovaný a cítený osobou ako príjemný a pohodlný, jemný zvuk; nesúlad na druhej strane ho možno charakterizovať ako zvuk, ktorý spôsobuje podráždenie, úzkosť a napätie. Táto terminológia je mierne subjektívna, rovnako ako pre históriu vývoja hudby boli úplne odlišné intervaly brané ako „spoluhlásky“ a naopak.
V dnešnej dobe je tiež ťažké tieto koncepty jednoznačne vnímať, pretože existujú rozdiely medzi ľuďmi s vynikajúcimi hudobnými preferenciami a vkusom a neexistuje ani všeobecne uznávaný a súhlasný koncept harmónie. Psychoakustický základ pre vnímanie rôznych hudobných intervalov ako súhlasných alebo disonantných priamo závisí od konceptu „kritického pásma“. Kritické pásmo- to je určitá šírka pásma, v rámci ktorého sa sluchové vnemy prudko menia. Šírka kritických pásiem sa úmerne zvyšuje so zvyšujúcou sa frekvenciou. Pocit súladu a nesúladu preto priamo súvisí s prítomnosťou kritických pásiem. Ľudský sluchový orgán (ucho), ako už bolo spomenuté, hrá v určitej fáze analýzy zvukových vĺn úlohu pásmového filtra. Táto úloha je priradená bazilárnej membráne, na ktorej je umiestnených 24 kritických pásiem so šírkou závislou od frekvencie.
Zhoda a nesúlad (súlad a nesúlad) teda priamo závisia od rozlíšenia sluchového systému. Ukazuje sa, že ak znejú dva rôzne tóny súbežne alebo je frekvenčný rozdiel nulový, je to dokonalá zhoda. K tej istej zhode dochádza aj vtedy, ak je frekvenčný rozdiel väčší ako kritické pásmo. K disonancii dochádza iba vtedy, ak je frekvenčný rozdiel od 5% do 50% kritického pásma. Najvyšší stupeň disonancie v danom segmente je počuť, ak je rozdiel jednu štvrtinu kritickej šírky pásma. Na základe toho je ľahké analyzovať všetky zmiešané hudobné nahrávky a kombinácie nástrojov na súlad alebo nesúlad zvuku. Nie je ťažké uhádnuť, akú veľkú úlohu v tomto prípade zohráva zvukový inžinier, nahrávacie štúdio a ďalšie komponenty konečného digitálneho alebo analógového originálu zvukovej stopy, a to všetko ešte pred pokusom o jeho reprodukciu na zariadení na reprodukciu zvuku.
Lokalizácia zvuku
Binaurálny sluchový a priestorový lokalizačný systém pomáha človeku vnímať plnosť priestorového zvukového obrazu. Tento mechanizmus vnímania sa realizuje prostredníctvom dvoch sluchových prijímačov a dvoch zvukovodov. Zvukové informácie, ktoré prechádzajú týmito kanálmi, sú následne spracované v periférnej časti sluchového systému a podrobené spektrálno-časovej analýze. Ďalej sú tieto informácie prenášané do vyšších častí mozgu, kde sa porovnáva rozdiel medzi ľavým a pravým zvukovým signálom a vytvára sa jeden zvukový obraz. Tento popísaný mechanizmus sa nazýva binaurálny sluch... Vďaka tomu má človek tieto jedinečné príležitosti:
1) lokalizácia zvukových signálov z jedného alebo viacerých zdrojov pri vytváraní priestorového obrazu vnímania zvukového poľa
2) oddelenie signálov pochádzajúcich z rôznych zdrojov
3) zvýraznenie niektorých signálov na pozadí ostatných (napríklad oddelenie reči a hlasu od hluku alebo zvuku nástrojov)
Priestorovú lokalizáciu je možné ľahko pozorovať jednoduchý príklad... Na koncerte, na ktorom je pódium a niekoľko hudobníkov, umiestnených v určitej vzdialenosti od seba, môžete ľahko (ak si to prajete, dokonca aj zatvoriť oči) určiť smer príchodu zvukového signálu každého nástroja, posúdiť hĺbka a priestornosť zvukového poľa. Rovnako sa oceňuje dobrý hi-fi systém, ktorý dokáže spoľahlivo „reprodukovať“ také efekty priestorovosti a lokalizácie, čím vlastne „klame“ mozog, vďaka čomu budete pri živom vystúpení cítiť plnú prítomnosť svojho obľúbeného interpreta. Lokalizácia zdroj zvuku majú spravidla tri hlavné faktory: časové, intenzívne a spektrálne. Bez ohľadu na tieto faktory existuje niekoľko vzorov, pomocou ktorých je možné porozumieť základom lokalizácie zvuku.
Najväčší lokalizačný efekt vnímaný ľudskými sluchovými orgánmi je v strednej frekvencii. Súčasne je prakticky nemožné určiť smer zvukov frekvencií nad 8 000 Hz a pod 150 Hz. Tento posledný fakt je obzvlášť široko používaný v systémoch hi-fi a domáceho kina pri výbere umiestnenia subwoofera (nízkofrekvenčného prepojenia), ktorého umiestnenie v miestnosti je kvôli nedostatočnej lokalizácii frekvencií pod 150 Hz prakticky irelevantné a poslucháč má v každom prípade holistický obraz o zvukovej scéne. Presnosť lokalizácie závisí od umiestnenia zdroja žiarenia zvukových vĺn vo vesmíre. Najväčšia presnosť lokalizácie zvuku je teda pozorovaná v horizontálnej rovine, dosahujúca hodnotu 3 °. Vo vertikálnej rovine sluchový systém človeka určuje smer zdroja oveľa horšie, presnosť je v tomto prípade 10-15 ° (kvôli špecifickej štruktúre ušných boltcov a komplexnej geometrii). Presnosť lokalizácie sa mierne líši v závislosti od uhla predmetov emitujúcich zvuk v priestore v uhloch vzhľadom na poslucháča a konečný efekt je tiež ovplyvnený stupňom difrakcie zvukových vĺn z hlavy poslucháča. Treba tiež poznamenať, že širokopásmové signály sú lokalizované lepšie ako úzkopásmový šum.
Oveľa zaujímavejšia je situácia s určovaním hĺbky smerového zvuku. Osoba môže napríklad určiť vzdialenosť k predmetu zvukom, vo väčšej miere sa to však deje v dôsledku zmeny akustického tlaku v priestore. Typicky, čím ďalej je objekt od poslucháča, tým viac útlmu zvukových vĺn nastáva vo voľnom priestore (vplyv odrazených zvukových vĺn sa v miestnosti pridáva). Môžeme teda konštatovať, že presnosť lokalizácie je v uzavretej miestnosti vyššia práve kvôli výskytu reverbu. Odrazené vlny vyskytujúce sa v uzavretých miestnostiach umožňujú vznik takých zaujímavých efektov, ako je rozšírenie zvukovej scény, obalenie atď. Tieto javy sú možné práve kvôli citlivosti trojrozmernej lokalizácie zvukov. Hlavné závislosti, ktoré určujú horizontálnu lokalizáciu zvuku: 1) rozdiel v čase príchodu zvukovej vlny do ľavého a pravého ucha; 2) rozdiel v intenzite vyplývajúci z difrakcie v hlave poslucháča. Na určenie hĺbky zvuku je dôležitý rozdiel v hladine akustického tlaku a rozdiel v spektrálnom zložení. Lokalizácia vo vertikálnej rovine je tiež silne závislá od difrakcie v ušnici.
S modernými systémami priestorového zvuku založenými na technológii dolby surround a analógoch je situácia komplikovanejšia. Zdá sa, že princíp budovania systémov domáceho kina jasne upravuje spôsob, ako vytvoriť celkom naturalistický priestorový obraz 3D zvuku s inherentným objemom a lokalizáciou virtuálnych zdrojov v priestore. Nie všetko je však také triviálne, pretože mechanizmy vnímania a lokalizácie veľkého počtu zdrojov zvuku sa zvyčajne neberú do úvahy. Transformácia zvuku orgánmi sluchu zahŕňa proces kombinovania signálov z rôznych zdrojov, ktoré prišli do rôznych uší. Navyše, ak je fázová štruktúra rôznych zvukov viac -menej synchrónna, takýto proces je uchom vnímaný ako zvuk vychádzajúci z jedného zdroja. Existuje tiež množstvo ťažkostí, vrátane zvláštností lokalizačného mechanizmu, ktoré komplikujú presnosť určovania smeru zdroja v priestore.
Vzhľadom na vyššie uvedené je najťažšou úlohou oddeliť zvuky od rôznych zdrojov, najmä ak tieto rôzne zdroje prehrávajú podobný signál amplitúdovej frekvencie. A presne to sa v praxi deje v každom modernom systéme priestorového zvuku, a dokonca aj v konvenčnom stereo systéme. Keď človek počúva veľký počet zvukov vychádzajúcich z rôznych zdrojov, najskôr sa určí, že každý konkrétny zvuk patrí zdroju, ktorý ho vytvára (zoskupenie podľa frekvencie, výšky tónu, zafarbenia). A iba v druhej fáze sa sluch pokúša lokalizovať zdroj. Potom sú prichádzajúce zvuky rozdelené do prúdov na základe priestorových vlastností (rozdiel v čase príchodu signálu, rozdiel v amplitúde). Na základe prijatých informácií sa vytvorí viac -menej statický a pevný sluchový obraz, z ktorého je možné určiť, odkiaľ každý konkrétny zvuk pochádza.
Je veľmi vhodné sledovať tieto procesy na príklade pravidelnej scény, na ktorej sú pevne umiestnení hudobníci. Zároveň je veľmi zaujímavé, že ak sa spevák / interpret, ktorý zaujíma pôvodne definovanú pozíciu na pódiu, začne hladko pohybovať po javisku v ľubovoľnom smere, predtým vytvorený sluchový obraz sa nezmení! Definícia smeru zvuku vychádzajúceho z vokalistu zostane subjektívne rovnaká, akoby stál na tom istom mieste, kde bol pred pohybom. Len v prípade prudkej zmeny umiestnenia interpreta na pódiu bude zvukový obraz rozdelený. Okrem uvažovaných problémov a zložitosti procesov lokalizácie zvukov vo vesmíre hrá v prípade viackanálových systémov priestorového zvuku pomerne veľkú úlohu aj efekt reverbu v konečnej posluchovej miestnosti. Táto závislosť je najjasnejšie pozorovaná, keď veľký počet odrazených zvukov pochádza zo všetkých smerov - presnosť lokalizácie sa výrazne zhoršuje. Ak je energetická saturácia odrazených vĺn väčšia (prevláda) ako priame zvuky, kritérium lokalizácie v takejto miestnosti sa stane extrémne rozmazaným a je veľmi ťažké (ak nie nemožné) hovoriť o presnosti určovania takýchto zdrojov.
Vo vysoko dozvukovej miestnosti však teoreticky dochádza k lokalizácii, v prípade širokopásmových signálov je sluch orientovaný podľa parametra rozdielu intenzity. V tomto prípade je smer určený vysokofrekvenčnou zložkou spektra. V akejkoľvek miestnosti bude presnosť lokalizácie závisieť od času príchodu odrazených zvukov po priamych zvukoch. Ak je interval medzery medzi týmito zvukovými signálmi príliš malý, začne „zákon priamej vlny“ fungovať tak, aby pomohol sluchovému systému. Podstata tohto javu: ak zvuky s krátkym intervalom časového oneskorenia pochádzajú z rôznych smerov, potom k lokalizácii celého zvuku dôjde podľa prvého prichádzajúceho zvuku, t.j. sluch do určitej miery ignoruje odrazený zvuk, ak príde príliš krátko po tom priamom. Podobný efekt sa prejavuje aj vtedy, keď je určený smer príchodu zvuku vo vertikálnej rovine, ale v tomto prípade je oveľa slabší (vzhľadom na to, že citlivosť sluchového systému na lokalizáciu vo vertikálnej rovine je citeľne horšia).
Podstata účinku prednosti je oveľa hlbšia a má skôr psychologickú než fyziologickú povahu. Vykonalo sa veľké množstvo experimentov, na základe ktorých bola stanovená závislosť. Tento efekt vzniká hlavne vtedy, keď sa čas, keď sa objaví ozvena, jeho amplitúda a smer zhoduje s určitým „očakávaním“ poslucháča od toho, ako akustika tejto konkrétnej miestnosti vytvára zvukový obraz. Možno už osoba má skúsenosti s počúvaním v tejto miestnosti alebo podobne, čo tvorí predispozíciu sluchového systému k vzniku „očakávaného“ účinku prednosti. Na obídenie týchto obmedzení spojených s ľudským sluchom sa v prípade niekoľkých zvukových zdrojov používajú rôzne triky a triky, pomocou ktorých je v konečnom dôsledku viac či menej pravdepodobná lokalizácia hudobných nástrojov / iných zdrojov zvuku v priestore. je formovaný. Reprodukcia stereofónneho a viackanálového zvukového obrazu je vo všeobecnosti založená na mnohých podvodoch a vytváraní sluchovej ilúzie.
Keď dva alebo viac reproduktorov (napríklad 5.1 alebo 7.1 alebo dokonca 9.1) reprodukuje zvuk z rôznych miest v miestnosti, poslucháč počuje zvuky prichádzajúce z neexistujúcich alebo imaginárnych zdrojov a vníma určitú zvukovú scénu. Možnosť tohto podvodu spočíva v biologických charakteristikách štruktúry ľudského tela. S najväčšou pravdepodobnosťou sa človek nestihol prispôsobiť rozpoznaniu takéhoto klamu, pretože princípy „umelej“ reprodukcie zvuku sa objavili relatívne nedávno. 
Ale aj keď sa ukázalo, že proces vytvárania imaginárnej lokalizácie je možný, implementácia dodnes nie je ani zďaleka dokonalá. Faktom je, že ucho skutočne vníma zdroj zvuku tam, kde v skutočnosti neexistuje, ale správnosť a presnosť prenosu zvukových informácií (najmä zafarbenia) je veľkou otázkou. Metódou početných experimentov v skutočných dozvukových miestnostiach a v tlmených komorách sa zistilo, že farba zvukových vĺn sa líši od skutočných a imaginárnych zdrojov. To ovplyvňuje predovšetkým subjektívne vnímanie spektrálnej hlasitosti, timbre je v tomto prípade upravený výrazným a citeľným spôsobom (v porovnaní s podobným zvukom reprodukovaným skutočným zdrojom).
V prípade viackanálových systémov domáceho kina je úroveň skreslenia znateľne vyššia z niekoľkých dôvodov: 1) Mnoho zvukových signálov podobných charakteristikám amplitúdovej frekvencie a fázy pochádza súčasne z rôznych zdrojov a smerov (vrátane odrazených vĺn) do každého zvukovodu . To vedie k zvýšenému skresleniu a filtrácii hrebeňa. 2) Silné rozstupy reproduktorov v priestore (relatívne k sebe, vo viackanálových systémoch môže byť táto vzdialenosť niekoľko metrov alebo viac) prispieva k nárastu skreslení zvuku a farby zvuku v oblasti imaginárneho zdroja. V dôsledku toho môžeme povedať, že zafarbenie tónu vo viackanálových a priestorových zvukových systémoch sa v praxi vyskytuje z dvoch dôvodov: fenomén filtrovania hrebeňa a vplyv procesov reverbu v konkrétnej miestnosti. Ak je za reprodukciu zvukových informácií zodpovedný viac ako jeden zdroj (to platí aj pre stereofónny systém s 2 zdrojmi), je efekt „hrebeňového filtrovania“ nevyhnutný, čo je spôsobené rôznymi časmi príchodu zvukových vĺn do každého sluchového systému. kanál. Zvláštne nerovnosti sú pozorované v hornom strednom pásme 1–4 kHz.
Ľudský sluchový analyzátor je špecializovaný systém na vnímanie zvukových vibrácií, vytváranie sluchových vnemov a rozpoznávanie zvukových obrazov. Pomocným zariadením periférnej časti analyzátora je ucho (obrázok 15).
Rozlišujte vonkajšie ucho, ktoré zahŕňa ušnicu, vonkajší zvukovod a bubienok; stredné ucho, pozostávajúce zo systému prepojených sluchových ossicles - malleus, incus a stapes a vnútorného ucha, ktoré zahŕňa kochleu, kde sú umiestnené receptory, ktoré prijímajú zvukové vibrácie, ako aj predsieň a polkruhové kanály. Polkruhové kanály predstavujú periférnu receptorovú časť vestibulárneho analyzátora, o ktorej sa bude diskutovať osobitne.
Vonkajšie ucho je navrhnuté tak, aby dodávalo zvukovú energiu do bubienka. Pomocou ušných boltcov nastáva relatívne malá koncentrácia tejto energie a vonkajší zvukovod udržuje konštantnú teplotu a vlhkosť ako faktory, ktoré určujú stabilitu aparátu prenášajúceho zvuk.
Tympanická membrána je tenká prepážka, hrubá asi 0,1 milimetra, tvorená vláknami prebiehajúcimi v rôznych smeroch. Funkcia tympanickej membrány sa dobre prejavuje v jej názve - začína kmitať, keď na ňu zo strany vonkajšieho zvukovodu dopadajú zvukové vibrácie vzduchu. Štruktúra mu navyše umožňuje prenášať takmer bez skreslenia všetky frekvencie zvukového rozsahu. Ossikulárny systém prenáša vibrácie z bubienka do slimáka.
Receptory, ktoré poskytujú vnímanie zvukových vibrácií, sú umiestnené vo vnútornom uchu - v slimáku (obrázok 16). Tento názov je spojený so špirálovým tvarom tejto formácie, pozostávajúcim z 2,5 otáčok.
V strednom kanáliku slimáka na hlavnej membráne je Cortiho orgán (pomenovaný podľa talianskeho anatóma Cortiho, 1822-1888). Tento orgán obsahuje receptorový aparát sluchového analyzátora (obrázok 17).
Ako prebieha tvorba zvukových vnemov? Otázka, ktorá v súčasnosti priťahuje veľkú pozornosť výskumníkov. Prvýkrát (1863) veľmi presvedčivú interpretáciu procesov vo vnútornom uchu predstavil nemecký fyziológ Hermann Ludwig Ferdinand Helmholtz, ktorý vyvinul takzvanú teóriu rezonancie. Upozornil na skutočnosť, že hlavnú membránu slimáka tvoria vlákna prebiehajúce v priečnom smere. Dĺžka takýchto vlákien sa zvyšuje smerom k vrcholu slimáka. Preto je pochopiteľná analógia práce tohto orgánu s harfou, v ktorej sa rôzne klávesy dosahujú rôznymi dĺžkami strún. Podľa Helmholtza dochádza pri vystavení zvukovým vibráciám k rezonancii určitého vlákna, ktoré je zodpovedné za vnímanie tejto frekvencie. Teória, ktorá je veľmi podmanivá svojou jednoduchosťou a úplnosťou, ale od ktorej sa, bohužiaľ, muselo upustiť, pretože sa ukázalo, že strún - vlákien - v hlavnej membráne je príliš málo na to, aby reprodukovali všetky frekvencie počuteľné pre človeka, tieto struny sú príliš slabé a okrem toho sú izolované, váhanie je nemožné. Tieto ťažkosti pre teóriu rezonancie sa ukázali byť neprekonateľné, ale slúžili ako impulz pre ďalší výskum.
Podľa moderných koncepcií je prenos a reprodukcia zvukových vibrácií spôsobená frekvenčno-rezonančnými vlastnosťami všetkých prostredí kochley. S pomocou veľmi dômyselných experimentov sa zistilo, že pri nízkych frekvenciách vibrácií (100-150 hertzov, možno o niečo vyšších, ale nie viac ako 1 000 hertzov) vlnový proces pokrýva celú hlavnú membránu, všetky receptory Cortiho orgánu sa nachádzajú na táto membrána je vzrušená. So zvýšením frekvencie zvukových vĺn je do oscilačného procesu zapojená iba časť hlavnej membrány a čím menej, tým vyšší je zvuk. V tomto prípade sa rezonančné maximum posúva smerom k spodnej časti slimáka.
Zatiaľ sme sa však nezaoberali otázkou, ako dochádza k transformácii energie mechanických vibrácií na proces nervového vzrušenia. Receptorový aparát sluchového analyzátora je reprezentovaný zvláštnymi vlasovými bunkami, ktoré sú typickými mechanoreceptormi, tj. Pre ktoré mechanická energia, v tomto prípade oscilačné pohyby, slúži ako adekvátny stimul. Špecifickou črtou vlasových buniek je prítomnosť chĺpkov na ich vrchole, ktoré sú v priamom kontakte s krycou membránou. V orgáne Corti sa rozlišuje jeden rad (3,5 tisíc) vnútorných a 3 rady (12 tisíc) vonkajších vláskových buniek, ktoré sa líšia úrovňou citlivosti. Na vzrušenie vnútorných buniek je potrebné viac energie a to je jeden z mechanizmov sluchového orgánu na vnímanie zvukových podnetov v širokom rozsahu intenzít.
Keď v kochlei dôjde k oscilačnému procesu, v dôsledku pohybov hlavnej membrány a spolu s ňou Cortiho orgánu dôjde k deformácii chĺpkov, ktoré priliehajú k integumentárnej membráne. Táto deformácia slúži ako východiskový bod v reťazci javov vedúcich k excitácii receptorových buniek. V špeciálnom experimente sa zistilo, že ak sa počas dodávania zvukového signálu bioprúdy odstránia z povrchu vláskových buniek a potom sa ich zosilnením privedú do reproduktora, nájdeme pomerne presnú reprodukciu zvukový signál. Táto reprodukcia platí pre všetky frekvencie vrátane ľudského hlasu. Nie je to dostatočne blízka analógia s mikrofónom? Preto ten názov - potenciál mikrofónu. Je dokázané, že tento bioelektrický jav je receptorový potenciál. Z toho vyplýva, že chlpatá receptorová bunka celkom presne (do určitej hranice intenzity) prostredníctvom parametrov receptorového potenciálu odráža parametre expozície zvuku - frekvenciu, amplitúdu a tvar.
Pri elektrofyziologickom vyšetrení vlákien sluchového nervu, ktoré prichádzajú priamo do štruktúr Cortiho orgánu, sa zaznamenávajú nervové impulzy. Je pozoruhodné, že frekvencia takýchto impulzov závisí od frekvencie pôsobiacich zvukových vibrácií. Súčasne je zaznamenaná až 1 000 hertzov, takmer ich náhoda. Napriek tomu, že vyššie frekvencie v nerve nie sú zaznamenané, určitý kvantitatívny vzťah medzi frekvenciami zvukového podnetu a aferentnými impulzmi zostáva.
Zoznámili sme sa teda s vlastnosťami ľudského ucha a mechanizmami fungovania receptorov sluchového analyzátora pri vystavení zvukovým vibráciám vzduchu. Prenos je však možný nielen vzduchom, ale aj takzvaným kostným vedením. V druhom prípade sú vibrácie (napríklad ladiacej vidlice) prenášané kosťami lebky a potom, obchádzajúc stredné ucho, padajú priamo do slimáka. Aj keď je v tomto prípade spôsob dodávania akustickej energie odlišný, mechanizmus jeho interakcie s receptorovými bunkami zostáva rovnaký. Je pravda, že kvantitatívne vzťahy sú tiež trochu odlišné. Ale v oboch prípadoch je vzrušenie, ktoré pôvodne vzniklo v receptore a nesie určité informácie, prenášané nervovými štruktúrami do vyšších sluchových centier.
Ako sú kódované informácie o takých parametroch zvukových vibrácií, ako sú frekvencia a amplitúda? Po prvé, o frekvencii. Zjavne ste upozornili na druh bioelektrického javu - mikrofónny potenciál slimáka. Koniec koncov, v podstate svedčí o tom, že vo významnom rozsahu fluktuácií receptorového potenciálu (a odrážajú prácu receptora vo vnímaní aj v nasledujúcom prenose) frekvenciou takmer presne zodpovedajú zvukovým vibráciám. Ako však už bolo uvedené, vo vláknach sluchového nervu, to znamená v tých vláknach, ktoré prijímajú informácie z receptorov, frekvencia nervových impulzov nepresahuje 1 000 vibrácií za sekundu. A to je oveľa menej ako frekvencie vnímaných zvukov v reálnych podmienkach. Ako je tento problém vyriešený v sluchovom systéme? Predtým, keď sme skúmali prácu Cortiho orgánu, zistili sme, že pri nízkych frekvenciách expozície zvuku vibruje celá hlavná membrána. V dôsledku toho sú všetky receptory excitované a frekvencia vibrácií sa prenáša nezmenená na vlákna sluchového nervu. Pri vysokých frekvenciách je do oscilačného procesu zapojená iba časť hlavnej membrány, a preto iba časť receptorov. Prenášajú excitáciu zodpovedajúcej časti nervových vlákien, ale už s transformáciou rytmu. V tomto prípade určitá časť vlákien zodpovedá určitej frekvencii. Tento princíp sa označuje ako metóda priestorového kódovania. Informácie o frekvencii sú teda poskytované kódovaním frekvenčného priestoru.
Je však dobre známe, že drvivá väčšina nami vnímaných skutočných zvukov vrátane rečových signálov nie sú pravidelné sínusové oscilácie, ale procesy, ktoré majú oveľa komplexnejšiu formu. Ako je v tomto prípade zabezpečený prenos informácií? Začiatkom 19. storočia vynikajúci francúzsky matematik Jean Baptiste Fourier vyvinul originálnu matematickú metódu, ktorá umožňuje, aby bola každá periodická funkcia reprezentovaná ako súčet radu sínusových komponentov (Fourierova séria). Striktnými matematickými metódami je dokázané, že tieto zložky majú periódy rovnajúce sa T, T / 2, T / 3 a tak ďalej, alebo inými slovami, majú frekvencie, ktoré sú násobkami základnej frekvencie. A nemecký fyzik Georg Simon Ohm (ktorého každý veľmi dobre pozná pre jeho zákon v elektrotechnike) v roku 1847 predložil myšlienku, že práve taký rozklad prebieha v Cortiho orgáne. Takto sa objavil ďalší Ohmov zákon, ktorý odráža veľmi dôležitý mechanizmus vnímania zvuku. Vďaka svojim rezonančným vlastnostiam hlavná membrána rozkladá komplexný zvuk na svoje zložky, z ktorých každá je vnímaná zodpovedajúcim neuroreceptorovým aparátom. Priestorový vzorec excitácie teda nesie informácie o frekvenčnom spektre komplexných zvukových vibrácií.
Na prenos informácií o intenzite zvuku, tj. O amplitúde vibrácií, má sluchový analyzátor mechanizmus, ktorý sa líši od spôsobu, akým fungujú iné aferentné systémy. Informácie o intenzite sa najčastejšie prenášajú frekvenciou nervových impulzov. V sluchovom systéme, ako vyplýva z uvažovaných procesov, však taká metóda nie je možná. Ukazuje sa, že v tomto prípade sa používa princíp priestorového kódovania. Ako už bolo uvedené, vnútorné vlasové bunky majú nižšiu citlivosť ako vonkajšie. Rôzna kombinácia excitovaných receptorov týchto dvoch typov teda zodpovedá rôznym intenzitám zvuku, to znamená konkrétnej forme priestorového vzoru excitácie.
V sluchovom analyzátore je otázka konkrétnych detektorov (ako je dobre vyjadrená vo vizuálnom systéme) stále otvorená, napriek tomu tu existujú mechanizmy, ktoré umožňujú vyčleniť stále komplexnejšie znaky, ktoré sa v konečnom dôsledku končia tvorbou takého vzoru excitácie, ktorý zodpovedá určitému subjektívnemu obrazu, rozpoznateľnému zodpovedajúcim „štandardom“.
