Psihoakustika - područje znanosti koje se graniči s fizikom i psihologijom, proučava podatke o slušnom osjećaju osobe kada se tjelesna iritacija - zvuk, primjenjuje na uho. Mnogo podataka prikupljeno je o reakcijama ljudi na slušne iritacije. Bez ovih podataka teško je steći ispravnu predodžbu o radu sustava prijenosa audio frekvencija. Razmotrimo najvažnije značajke ljudske percepcije zvuka.
Osoba osjeća promjene u zvučnom tlaku koje se javljaju na frekvenciji od 20-20 000 Hz. Zvukovi s frekvencijom ispod 40 Hz u glazbi su relativno rijetki i ne postoje u razgovornom govoru. Na vrlo visokim frekvencijama glazbena percepcija nestaje i nastaje određeni neodređeni zvučni osjećaj, ovisno o osobnosti slušatelja, njegovoj dobi. S godinama opada osjetljivost sluha kod ljudi, a prije svega u području viših frekvencija zvučnog raspona.
Ali, bilo bi pogrešno zaključiti na temelju toga da je prijenos širokofrekventnog pojasa zvučnom instalacijom nevažan za starije ljude. Eksperimenti su pokazali da ljudi koji čak i jedva opažaju signale iznad 12 kHz mogu vrlo lako prepoznati nedostatak visokih frekvencija u glazbenom programu.
Učestalost karakteristika slušnih senzacija
Raspon zvukova koje osoba čuje u rasponu od 20-20000 Hz je po intenzitetu ograničen pragovima: odozdo - od slušanosti i odozgo - od boli.
Prag čujnosti procjenjuje se minimalnim tlakom, točnije, minimalnim priraštajem tlaka u odnosu na granicu, osjetljiv je na frekvencije od 1000-5000 Hz - ovdje je prag čujnosti najniži (zvučni tlak je oko 2-10 Pa). U smjeru nižih i viših frekvencija zvuka osjetljivost sluha naglo se smanjuje.
Prag boli određuje gornju granicu percepcije zvučne energije i približno odgovara intenzitetu zvuka od 10 W / m ili 130 dB (za referentni signal s frekvencijom od 1000 Hz).
S povećanjem zvučnog tlaka, povećava se i intenzitet zvuka, a povećava se i slušni osjet u skokovima, zvan prag za razlikovanje intenziteta. Broj ovih skokova na srednjim frekvencijama iznosi oko 250, na niskim i visokim frekvencijama smanjuje se i prosječno iznosi u frekvencijskom rasponu od oko 150.
Budući da je raspon varijacija intenziteta 130 dB, prosječni elementarni skok osjeta u području amplitude iznosi 0,8 dB, što odgovara 1,2-puta promjeni intenziteta zvuka. Na niskim razinama sluha ti skokovi dostižu 2-3 dB, pri visokim razinama smanjuju se na 0,5 dB (1,1 puta). Povećanje snage putanje pojačanja za manje od 1,44 puta ljudsko uho praktički nije fiksirano. Uz niži zvučni tlak razvijen od zvučnika, čak i dvostruko povećanje snage izlaznog stupnja ne može dati opipljiv rezultat.
Subjektivne karakteristike zvuka
Kvaliteta zvuka procjenjuje se na temelju slušne percepcije. Stoga je moguće ispravno odrediti tehničke zahtjeve za put prijenosa zvuka ili njegove pojedinačne veze samo proučavanjem obrazaca koji povezuju subjektivno percipirani osjećaj zvuka i objektivne karakteristike zvuka, tonalitet, glasnoća i tember.
Koncept tona znači subjektivnu procjenu percepcije zvuka u frekvencijskom području. Zvuk se obično karakterizira ne frekvencijom, već visinom.
Ton je signal određene visine koji ima diskretan spektar (glazbeni zvukovi, samoglasni zvukovi govora). Signal sa širokim kontinuiranim spektrom, čije sve frekvencijske komponente imaju jednaku prosječnu snagu, naziva se bijeli šum.
Postepeno povećanje frekvencije zvučnih vibracija s 20 na 20 000 Hz doživljava se kao postepena promjena tona s najnižeg (bas) na najviše.
Stupanj preciznosti kojom osoba određuje visinu zvuka ovisi o oštrini, muzikalnosti i obučenosti sluha. Treba napomenuti da visina zvuka u određenoj mjeri ovisi o intenzitetu zvuka (na visokim razinama zvukovi višeg intenziteta izgledaju niži od slabih.
Ljudsko uho razlikuje dva blizu tona. Na primjer, u rasponu frekvencija od oko 2000 Hz, osoba može razlikovati dva tona koji se međusobno razlikuju u frekvenciji za 3-6 Hz.
Subjektivna ljestvica percepcije zvuka u frekvenciji bliska je logaritamskom zakonu. Stoga se dvostruko povećanje frekvencije oscilacija (neovisno o početnoj frekvenciji) uvijek doživljava kao ista promjena u nagibu. Interval visine koji odgovara dvostrukoj promjeni frekvencije naziva se oktava. Raspon frekvencija koje čovjek opaža, 20-20 000 Hz, obuhvaća približno deset oktava.
Oktava - dovoljno velik interval promjene nagiba; osoba razlikuje znatno kraće intervale. Dakle, u deset oktava koje percipira uho može se razlikovati više od tisuću gradacija tona. U glazbi se koriste kraći intervali, nazvani polutonovi, što odgovara promjeni učestalosti od otprilike 1.054 puta.
Oktava je podijeljena na polovinu oktave i trećinu oktave. Za potonje je normiran sljedeći niz frekvencija: 1; 1,25; 1,6; 2; 2,5; 3; 3,15; 4; 5; 6,3: 8; 10, koje su granice treće oktave. Ako su te frekvencije raspoređene na jednakim udaljenostima duž osi frekvencije, tada se dobiva logaritamska ljestvica. Na temelju toga, sve frekvencijske karakteristike uređaja za prijenos zvuka izgrađene su na logaritamskoj skali.
Glasnoća prijenosa ne ovisi samo o intenzitetu zvuka, već i o spektralnom sastavu, uvjetima percepcije i trajanju izlaganja. Dakle, dva zvučna tona srednje i niske frekvencije, koji imaju isti intenzitet (ili isti zvučni pritisak), osoba doživljava ne jednako glasno. Stoga se uvodi pojam razine glasnoće u pozadinama kako bi se označili zvukovi iste glasnoće. Razina zvučnog tlaka u pozadini uzima se kao razina zvučnog tlaka u decibelama iste čiste zapremine tona s frekvencijom 1000 Hz, tj. Za frekvenciju od 1000 Hz, razina glasnoće u pozadini i decibeli su iste. Na drugim frekvencijama, pri istom zvučnom pritisku, zvukovi se mogu činiti glasnijima ili tišima.
Iskustvo zvučnih inženjera u snimanju i uređivanju glazbenih djela pokazuje da, radi boljeg otkrivanja oštećenja zvuka koji mogu nastati tijekom rada, razinu glasnoće tijekom kontrolnog slušanja treba održavati visokom, približno odgovara razini glasnoće u dvorani.
S produljenim izlaganjem jakom zvuku, osjetljivost sluha postupno opada, a što je veća, veća je glasnoća zvuka. Otkriveno smanjenje osjetljivosti povezano je s reakcijom sluha na preopterećenje, tj. svojom prirodnom prilagodbom.Nakon prekida slušanja vraća se osjetljivost sluha. Treba dodati da slušni aparat, kad opaža signale visoke razine, uvodi svoja takozvana subjektivna izobličenja (što ukazuje na nelinearnost sluha). Dakle, na razini signala od 100 dB, prva i druga subjektivna harmonika dosežu 85 i 70 dB.
Značajna razina volumena i trajanje njegovog djelovanja uzrokuju ireverzibilne pojave u slušnom organu. Uočeno je da su se pragovi slušanosti posljednjih godina naglo povećali kod mladih. Razlog tome bila je strast prema pop glazbi koju karakteriziraju visoke razine glasnoće zvuka.
Razina glasnoće mjeri se elektroakustičnim uređajem - mjeračem razine zvuka. Izmjereni zvuk prvi se mikrofonom pretvara u električne vibracije. Nakon pojačanja s posebnim pojačalom napon tih oscilacija mjeri se pokazivačkim instrumentom podešenim u decibelima. Kako bi se očitavanje uređaja što više približilo subjektivnoj percepciji glasnoće, uređaj je opremljen posebnim filtrima koji mijenjaju njegovu osjetljivost na percepciju zvuka različitih frekvencija u skladu s karakteristikama osjetljivosti sluha.
Važna karakteristika zvuka je tembre. Sposobnost sluha da ga razlikuje omogućava vam percepciju signala sa širokim rasponom nijansi. Zvuk svakog instrumenta i glasa, zahvaljujući karakterističnim nijansama, postaje raznobojan i dobro prepoznatljiv.
Vrećica, kao subjektivni odraz složenosti percipiranog zvuka, nema kvantitativnu procjenu i karakterizira ga kvalitativnim poretkom (lijepim, mekim, sočnim itd.). Kod odašiljanja signala duž elektro-akustičke staze, rezultirajuća izobličenja ponajprije utječu na tember reproduciranog zvuka. Uvjet za ispravan prijenos tembra glazbenih zvukova je neiskrivljeni prijenos spektra signala. Spektar signala je skup sinusoidnih komponenti složenog zvuka.
Najjednostavniji spektar ima takozvani čisti ton, u njemu je samo jedna frekvencija. Zvuk glazbenog instrumenta ispada da je zanimljiviji: njegov se spektar sastoji od frekvencije temeljnog tona i nekoliko frekvencija "nečistoća" koje se nazivaju pretkrovima (višim tonovima).
Ton zvuka ovisi o raspodjeli intenziteta na overtonovima. Zvukovi različitih glazbenih instrumenata razlikuju se u razmaku.
Spektar kombinacije glazbenih zvukova, koji se naziva akord, složeniji je. U ovom spektru postoji nekoliko osnovnih frekvencija zajedno s odgovarajućim pretpostavkama
Razlike u temberu uglavnom se dijele na nisko-srednje frekventne komponente signala, stoga je širok raspon tonova povezan sa signalima koji leže u donjem dijelu frekvencijskog područja. Signali koji se odnose na njegov gornji dio gube boju svoje tembre kako se povećavaju, zbog postupnog odlaska njihovih harmoničnih komponenti izvan granica zvučnih frekvencija. To se može objasniti činjenicom da do 20 ili više harmonika, srednjih 8–10, visokih 2–3, aktivno sudjeluju u stvaranju vlastitih zvukova slabog zvuka, jer su ostali ili slabi ili ispadaju iz raspona zvučnih frekvencija. Stoga su visoki tonovi obično slabiji u tembreru.
Gotovo svi prirodni izvori zvuka, uključujući izvore glazbenih zvukova, imaju specifičnu ovisnost tembre od razine glasnoće. Sluh je također prilagođen takvoj ovisnosti - prirodno je da on određuje intenzitet izvora prema boji zvuka. Glasni zvukovi su obično oštriji.
Izvori zvuka glazbe
Veliki utjecaj na kvalitetu zvuka elektroakustičkih sustava ima niz čimbenika koji karakteriziraju primarne izvore zvuka.
Akustički parametri glazbenih izvora ovise o sastavu izvođača (orkestar, ansambl, grupa, solist i vrsta glazbe: simfonijska, folk, pop, itd.).
Podrijetlo i stvaranje zvuka na svakom glazbenom instrumentu ima svoju specifičnost povezanu s akustičkim značajkama stvaranja zvuka u određenom glazbenom instrumentu.
Važan element glazbenog zvuka je napad. Ovo je specifičan prijelazni postupak tijekom kojeg se uspostavljaju stabilne zvučne karakteristike: glasnoća, tembre, visina tona. Bilo koji glazbeni zvuk prolazi kroz tri faze - početak, sredina i kraj, i početna i završna faza imaju određeno trajanje. Početni stadij naziva se napadom. To traje na različite načine: s pucketanjem, udaraljkama i nekim puhačkim instrumentima 0-20 ms, s fagotom 20-60 ms. Napad nije samo povećanje glasnoće zvuka s nule na određenu vrijednost ustaljenog stanja, već ga može pratiti ista promjena visine zvuka i njegove tembre. Štoviše, karakteristike napada instrumenta nisu iste u različitim dijelovima njegovog raspona s drugačijim načinom sviranja: violina u smislu bogatstva mogućih izražajnih metoda napada je najsavršeniji instrument.
Jedna od karakteristika bilo kojeg glazbenog instrumenta je frekvencijski raspon zvuka. Osim osnovnih frekvencija, svaki instrument karakteriziraju i dodatne visokokvalitetne komponente - preglasni tonovi (ili, kao što je uobičajeno u elektroakustikama - viša harmonika) koji određuju njegove specifične tembre.
Poznato je da je zvučna energija neravnomjerno raspoređena u cijelom spektru zvučnih frekvencija koje emitira neki izvor.
Za većinu instrumenata karakterizira pojačanje osnovnih frekvencija, kao i pojedinačni pretjerivači u određenim (jednim ili nekoliko) relativno uskih frekvencijskih pojasa (formanta), različitih za svaki instrument. Rezonantne frekvencije (u hertzu) formantne regije su: za cijev 100-200, rog 200-400, trombon 300-900, cijev 800-1750, saksofon 350-900, oboe 800-1500, fazon 300-900, klarinet 250-600 ,
Još jedno karakteristično svojstvo glazbenih instrumenata je jačina njihovog zvuka, zbog veće ili manje amplitude (raspona) njihovog zvučnog tijela ili zračnog stupa (veća amplituda odgovara jačem zvuku i obrnuto). Vrijednost vršnih akustičkih snaga (u vatima) je: za veliki orkestar 70, veliki bubanj 25, timpani 20, bubnjić za zamku 12, trombon 6, klavir 0,4, trubu i saksofon 0,3, cijev 0,2, kontrabas 0 ( 6, mala flauta 0,08, klarinet, rog i trokut 0,05.
Odnos snage zvuka izvučenog iz instrumenta kada svira "fortissimo" i snage zvuka pri sviranju "pianissimo" obično se naziva dinamički raspon zvuka glazbenih instrumenata.
Dinamički raspon glazbenog izvora zvuka ovisi o vrsti izvedbene ekipe i prirodi izvođenja.
Razmotrite dinamički raspon pojedinih izvora zvuka. Zahvaljujući dinamičkom rasponu pojedinih glazbenih instrumenata i ansambala (orkestri i zbori raznih sastava), kao i glasovima, razumijevamo omjer maksimalnih zvučnih pritisaka koje stvara ovaj izvor u odnosu na minimum, izraženih u decibelima.
U praksi, prilikom određivanja dinamičkog raspona izvora zvuka, oni obično djeluju samo s razinama zvučnog tlaka, izračunavajući ili mjereći njihovu odgovarajuću razliku. Na primjer, ako je maksimalna razina zvuka orkestra 90, a minimalna 50 dB, onda kažu da je dinamički raspon 90 - 50 \u003d \u003d 40 dB. Istodobno, 90 i 50 dB su razine zvučnog tlaka u odnosu na nultu zvučnu razinu.
Dinamički raspon za određeni izvor zvuka je promjenjiv. To ovisi o prirodi izvođenja radova i o akustičnim uvjetima prostorije u kojoj se performans odvija. Reverb proširuje dinamički raspon, koji obično doseže maksimalnu vrijednost u sobama s velikom glasnoćom i minimalnom apsorpcijom zvuka. U gotovo svim instrumentima i ljudskim glasovima dinamički raspon je neujednačen u registrima zvuka. Na primjer, razina glasnoće najnižeg zvuka u "fort" govornici je jednaka razini najvišeg zvuka na "klaviru".
Dinamički raspon određenog glazbenog programa izražava se na isti način kao i za pojedine izvore zvuka, ali maksimalni zvučni tlak primjećuje se dinamičkom ff (fortissimo) nijansom, a najmanji s pp (pianissimo).
Najveća glasnoća navedena u napomenama fff (forte, fortissimo) odgovara razini zvučnog tlaka od oko 110 dB, a najniža glasnoća navedena u bilješkama PPP (klavir-pianissimo) oko 40 dB.
Treba napomenuti da su dinamičke nijanse izvedbe u glazbi relativne i njihov je odnos s odgovarajućim razinama zvučnog tlaka donekle proizvoljan. Dinamički raspon glazbenog programa ovisi o prirodi skladbe. Dakle, dinamički raspon klasičnih djela Haydna, Mozarta, Vivaldija rijetko prelazi 30-35 dB. Dinamički raspon pop glazbe obično ne prelazi 40 dB, a plesne i jazz glazbe - samo oko 20 dB. Većina djela za orkestar ruskih narodnih instrumenata također ima mali dinamički raspon (25-30 dB). To vrijedi za puhački orkestar. Međutim, maksimalna razina zvuka mjedene glazbe u sobi može doseći dovoljno veliku razinu (do 110 dB).
Kamuflažni efekt
Subjektivna procjena glasnoće ovisi o uvjetima u kojima slušatelj opaža zvuk. U stvarnim uvjetima akustični signal ne postoji u apsolutnoj tišini. Istodobno, na sluh utječu i vanjski zvukovi, koji sprečavaju percepciju zvuka, maskirajući u određenoj mjeri glavni signal. Učinak maskiranja čistog sinusoidnog tona s vanjskim šumom procjenjuje se na temelju naznačene vrijednosti. koliko se decibela prag čujnosti maskiranog signala diže iznad praga njegove percepcije u tišini.
Eksperimenti za određivanje stupnja prikrivanja jednog audio signala drugim pokazuju da je ton bilo koje frekvencije maskiran nižim tonovima mnogo učinkovitije od viših. Na primjer, ako dvije tuning vilice (1200 i 440 Hz) emitiraju zvukove istim intenzitetom, tada prestajemo čuti prvi ton, on se maskira drugi (prigušivši vibraciju druge vilice, prvo ćemo čuti prvi).
Ako istovremeno postoje dva složena zvučna signala koji se sastoje od određenih spektra zvučnih frekvencija, tada nastaje uzajamni učinak maskiranja. Štoviše, ako se glavna energija oba signala nalazi u istom području frekvencijskog opsega zvuka, tada će učinak maskiranja biti najsnažniji. Dakle, prilikom prijenosa skladbe orkestra zbog maskiranja uz pratnju, solo dio može postati slabo razumljiv, prigušen.
Postizanje jasnoće ili, kako kažu, „transparentnosti“ zvuka tijekom prijenosa zvuka orkestara ili pop sastava postaje vrlo teško ako instrument ili pojedine grupe instrumenata orkestra sviraju u jednom ili užem registru u isto vrijeme.
Redatelj, snimajući orkestar, uvijek uzima u obzir značajke maskiranja. Na probama, on uz pomoć dirigenta uspostavlja ravnotežu između zvučne snage instrumenata jedne grupe, kao i između grupa cijelog orkestra. Jasnoća glavnih melodijskih linija i pojedinih glazbenih dijelova u tim se slučajevima postiže tijesnim rasporedom mikrofona prema izvođačima, namjernim odabirom zvučnog inženjera najvažnijih djela instrumenata na određenom mjestu i drugim posebnim tehnikama zvučnog inženjerstva.
Fenomenu maskiranja suprotstavlja se psihofiziološka sposobnost organa sluha da izoliraju jedan ili više najčešćih zvukova od ukupne mase zvukova. Na primjer, kad zvuči orkestar, dirigent primjećuje i najmanje netočnosti u izvođenju dijela na bilo kojem instrumentu.
Maskiranje može značajno utjecati na kvalitetu prijenosa signala. Jasna percepcija primljenog zvuka moguća je ako je njegov intenzitet značajno veći od razine komponenata smetnji smještenih u istom pojasu kao i primljeni zvuk. Uz jednolične smetnje, signalni signal bi trebao biti 10-15 dB. Ovo svojstvo slušne percepcije nalazi praktičnu primjenu, na primjer, u procjeni elektroakustičkih karakteristika nosača. Dakle, ako je omjer signal-šum analognog zapisa 60 dB, tada dinamički raspon snimljenog programa može biti ne veći od 45-48 dB.
Vremenske karakteristike slušne percepcije
Slušni aparat, kao i svaki drugi oscilatorni sustav, je inertivan. Kad zvuk nestane, slušni osjet ne nestaje odmah, već postupno, smanjujući se na nulu. Vrijeme tijekom kojeg se osjet osjetila volumena smanjuje za 8-10 pozadina naziva se konstantom vremena sluha. Ta konstanta ovisi o nizu okolnosti, kao i o parametrima percipiranog zvuka. Ako do slušatelja dođu dva kratka zvučna impulsa, koji su identični po frekvencijskom sastavu i razini, ali jedan od njih kasni, tada će se primijetiti zajedno kada kašnjenje ne pređe 50 ms. U velikim intervalima kašnjenja oba se impulsa percipiraju odvojeno, nastaje odjek.
Ova značajka sluha uzima se u obzir prilikom dizajniranja nekih uređaja za obradu signala, na primjer, elektroničkih linija kašnjenja, reverbera itd.
Treba napomenuti da zbog posebnog svojstva sluha osjet glasnosti kratkotrajnog zvučnog impulsa ne ovisi samo o njegovoj razini, već i o trajanju utjecaja pulsa na uho. Dakle, kratkotrajni zvuk u trajanju od samo 10-12 ms percipira se uhom tiše od zvuka iste razine, ali utječe na sluh, na primjer, 150-400 ms. Stoga, kada slušamo prijenos, glasnoća je rezultat prosječenja energije zvučnog vala u određenom intervalu. Uz to, sluh osobe ima inerciju, posebno kada opaža nelinearna izobličenja, ne osjeća se ako je trajanje zvučnog impulsa manje od 10-20 ms. Zato se u indikatorima razine zvuka kućne elektroničke opreme trenutačne vrijednosti signala uspoređuju u intervalu odabranom u skladu s vremenskim karakteristikama organa sluha.
Prostorna reprezentacija zvuka
Jedna od važnih ljudskih sposobnosti je sposobnost određivanja smjera izvora zvuka. Ta se sposobnost naziva binauralnim učinkom i objašnjava se činjenicom da osoba ima dva uha. Eksperimentalni podaci pokazuju odakle dolazi zvuk: jedan za visokofrekventne tonove, drugi za niskofrekventne tonove.
Do uha koje vodi prema izvoru, zvuk putuje kraćim putem nego do drugog uha. Kao rezultat toga, pritisak zvučnih valova u ušnim kanalima varira u fazi i amplitudi. Razlike u amplitudi su značajne samo kod visokih frekvencija, kada duljina zvučnog vala postane usporediva s veličinom glave. Kad razlika u amplitudama premaši vrijednost praga od 1 dB, čini se da je izvor zvuka na strani na kojoj je amplituda veća. Kut odstupanja izvora zvuka od srednje linije (simetrija) približno je proporcionalan logaritamu omjera amplitude.
Za određivanje smjera izvora zvuka s frekvencijama ispod 1500-2000 Hz značajne su fazne razlike. Čovjeku se čini da zvuk dolazi sa one strane s koje val, koji je izvan faze, dopire do uha. Kut odstupanja zvuka od srednje linije proporcionalan je razlici u vremenu dolaska zvučnih valova na oba uha. Obučena osoba može primijetiti faznu razliku s vremenskom razlikom od 100 ms.
Mogućnost određivanja smjera zvuka u vertikalnoj ravnini mnogo je manje razvijena (oko 10 puta). Ova fiziološka značajka povezana je s orijentacijom organa sluha u vodoravnoj ravnini.
Specifična karakteristika prostorne percepcije zvuka kod osobe očituje se u činjenici da su organi sluha u stanju osjetiti potpunu, cjelovitu lokalizaciju stvorenu uz pomoć umjetnih utjecajnih sredstava. Na primjer, dva zvučnika instalirana su u sobi duž prednjeg dijela, na udaljenosti 2-3 m jedan od drugog. Na istoj udaljenosti od osi sustava za povezivanje, slušatelj je smješten točno u sredini. U sobi se kroz zvučnike emitiraju dva zvučnika iste faze, frekvencija i jačina zvuka. Kao rezultat identiteta zvukova koji prolaze u organ sluha, osoba ih ne može razdvojiti, njegova senzacija daje ideje o jedinstvenom, naizgled (virtualnom) izvoru zvuka, koji je smješten strogo u sredini na osi simetrije.
Ako sada smanjite glasnoću jednog zvučnika, tada će se prividni izvor pomaknuti prema glasnijem zvučniku. Iluzija o pomicanju izvora zvuka može se dobiti ne samo promjenom razine signala, već i umjetnim odgađanjem jednog zvuka u odnosu na drugi; u tom će se slučaju prividni izvor prebaciti prema zvučniku koji emitira signal prije vremena.
Da bismo ilustrirali integralnu lokalizaciju, dajemo primjer. Udaljenost zvučnika je 2 m, udaljenost od prednje linije do slušatelja 2 m; da bi se izvor pomaknuo za 40 cm ulijevo ili udesno, potrebno je primijeniti dva signala s razinom intenziteta od 5 dB ili s vremenskim kašnjenjem od 0,3 ms. S razlikom razine od 10 dB ili vremenskim kašnjenjem od 0,6 ms, izvor se "pomiče" 70 cm od središta.
Dakle, ako se promijeni zvučni tlak koji stvara zvučnik, tada nastaje iluzija o pomicanju izvora zvuka. Taj se fenomen naziva totalna lokalizacija. Da biste stvorili potpunu lokalizaciju, koristi se dvokanalni stereo sustav za prijenos zvuka.
U primarnoj sobi ugrađena su dva mikrofona, od kojih svaki radi na svom kanalu. U sekundarnom - dva zvučnika. Mikrofoni su smješteni na određenoj udaljenosti jedan od drugoga duž linije koja je paralelna s položajem odašiljača zvuka. Kad pomaknete emiter zvuka u mikrofon, djelovat će različit zvučni tlak i vrijeme dolaska zvučnog vala bit će različito zbog nejednake udaljenosti između emitera zvuka i mikrofona. Ta razlika stvara učinak potpune lokalizacije u sekundarnom poremećaju, zbog čega se prividni izvor lokalizira u određenoj točki prostora smještenoj između dva zvučnika.
Treba reći o binuralnom sustavu prijenosa zvuka. Kad se koristi ovaj sustav, nazvan sustav "umjetna glava", dva odvojena mikrofona postavljaju se u osnovnoj prostoriji i postavljaju ih na udaljenosti jedan od drugog jednakom udaljenosti između ušiju osobe. Svaki od mikrofona ima neovisni zvučni kanal, čiji izlaz u pomoćnoj sobi uključuje telefone za lijevo i desno uho. S obzirom na identične zvučne kanale, takav sustav točno prenosi binauralni efekt stvoren u blizini ušiju "umjetne glave" u primarnoj sobi. Prisutnost slušalica i potreba da ih dugo koristite, nedostatak je.
Sluh organa određuje udaljenost do izvora zvuka pomoću brojnih neizravnih znakova i s nekim pogreškama. Ovisno o tome je li udaljenost do izvora signala mala ili velika, njegova subjektivna procjena se mijenja pod utjecajem različitih čimbenika. Utvrđeno je da ako su utvrđene udaljenosti male (do 3 m), tada je njihova subjektivna procjena gotovo linearno povezana s promjenom glasnoće izvora zvuka koji se kreće u dubinu. Dodatni faktor složenom signalu je njegova tembre koja postaje sve teža i jača kako se izvor približava slušatelju.To je zbog sve jačeg pojačanja nijansiranja u odnosu na pretjerano visoke tonove, uzrokovanih povećanjem glasnoće.
Za prosječne udaljenosti od 3-10 m. Uklanjanje izvora iz slušatelja bit će praćeno proporcionalnim smanjenjem volumena, a ta će se promjena primjenjivati \u200b\u200bjednako na osnovnu frekvenciju i na harmonične komponente. Kao rezultat toga, dolazi do relativnog pojačanja visokofrekventnog dijela spektra i tember postaje svjetliji.
S povećanjem udaljenosti gubitak energije u zraku povećavat će se proporcionalno kvadratu frekvencije. Povećani gubitak visokotonornih tonova dovest će do smanjenja svjetlosti timbra. Dakle, subjektivna procjena udaljenosti povezana je s promjenom volumena i tembre.
U zatvorenoj sobi, signali prvih refleksija, koji se odgađaju u odnosu na izravne 20-40 ms, organ sluha doživljavaju kao da dolaze iz različitih smjerova. Istodobno, njihov sve veći zaostatak ostavlja dojam značajne udaljenosti od točaka iz kojih se ta refleksija događa. Dakle, po vremenu kašnjenja može se prosuditi relativna udaljenost sekundarnih izvora ili, što je isto, o veličini prostorije.
Neke značajke subjektivne percepcije stereo emisija.
Stereo zvučni sustav ima nekoliko značajnih značajki u usporedbi s uobičajenim monofonskim.
Kvaliteta koja razlikuje stereo zvuk, surround zvuk, tj. Prirodna akustična perspektiva može se procijeniti pomoću nekih dodatnih pokazatelja koji nemaju smisla s monofonskom tehnikom prijenosa zvuka. Takvi dodatni pokazatelji trebaju uključivati: kut zvučnosti, tj. kut pod kojim slušatelj opaža stereo zvučnu sliku; stereo rezolucija, tj. subjektivno određena lokalizacija pojedinih elemenata zvučne slike u određenim točkama u prostoru unutar granica kuta zvučnosti; akustična atmosfera tj. učinak slušatelja ima osjećaj prisutnosti u primarnoj sobi u kojoj se događa preneseni zvučni događaj.
O ulozi sobne akustike
Šareni zvuk postiže se ne samo uz pomoć opreme za reprodukciju zvuka. Čak i uz prilično dobru opremu, kvaliteta zvuka može biti loša ako soba namijenjena slušanju nema određena svojstva. Poznato je da se u zatvorenoj prostoriji događa nazoakustični fenomen, nazvan reverberacija. Utječujući na slušne organe, reverb (ovisno o njegovom trajanju) može poboljšati ili pogoršati kvalitetu zvuka.
Osoba u sobi opaža ne samo izravne zvučne valove stvorene izravno izvora zvuka, već i valove koji se odražavaju na strop i zidove prostorije. Reflektirani valovi se čuju čak i neko vrijeme nakon prestanka izvora zvuka.
Ponekad se vjeruje da odbijeni signali igraju samo negativnu ulogu, ometajući percepciju glavnog signala. Međutim, ovo je gledište pogrešno. Određeni dio energije početnih reflektiranih eho signala, dopire do ušiju osobe s malim kašnjenjima, pojačava glavni signal i obogaćuje njegov zvuk. Suprotno tome, kasnije odraženi odjeci. čije vrijeme kašnjenja premašuje određenu kritičnu vrijednost, tvore zvučnu pozadinu koja ometa percepciju glavnog signala.
Soba za slušanje ne bi trebala imati dugo vremena za odjek. Dnevne sobe u pravilu imaju malu količinu odjeka zbog ograničene veličine i prisutnosti površina koje apsorbiraju zvuk, tapeciranog namještaja, tepiha, zavjesa itd.
Prepreke različite prirode i svojstava karakterizirane su koeficijentom apsorpcije zvuka, koji je omjer apsorbirane energije prema ukupnoj energiji padajućeg zvučnog vala.
Da biste povećali zvučno-upijajuća svojstva tepiha (i smanjili buku u dnevnoj sobi), preporučljivo je objesiti tepih ne blizu zida, već s razmakom od 30-50 mm).
Ako čujete neke zvukove koje drugi ljudi ne mogu čuti, to ne znači da imate slušne halucinacije i vrijeme je za psihijatra. Možda spadate u kategoriju takozvanih Hamersa. Izraz dolazi od engleske riječi hum, što znači hum, buzz, buzz.
Čudne prigovore
Pojava je prvi put primijećena 50-ih godina prošlog stoljeća: ljudi koji žive na različitim dijelovima planete žalili su se da su stalno čuli određeni jednoličan zujanje. O tome su najčešće govorili stanovnici sela. Tvrdili su da se noću pojačava nerazumljivi zvuk (očigledno zato što je cjelokupna zvučna pozadina u to vrijeme smanjena). Oni koji su ga čuli često su imali nuspojave - glavobolju, mučninu, vrtoglavicu, krvarenje iz nosa i nesanicu.
1970. 800 Britanaca se odmah požalilo na tajanstvenu buku. Slične epizode dogodile su se i u Novom Meksiku i Sydneyu.
Godine 2003., stručnjak za akustiku Jeff Leventhal otkrio je da samo 2% svjetskih stanovnika može čuti čudne zvukove. Uglavnom su to ljudi u dobi od 55 do 70 godina. U jednom slučaju, Hamer je čak počinio samoubojstvo, jer nije mogao podnijeti neprekidan humor.
"To je vrsta mučenja, ponekad želite samo vrisnuti", rekla je Katie Jacques iz Leedsa (Velika Britanija). "Teško je zaspati jer neprestano čujem ovaj lupkajući zvuk." Počnete se mlatiti i okretati i više razmišljati o tome. "
Odakle buka?
Istraživači već duže vrijeme pokušavaju pronaći izvor buke. Početkom 1990-ih zaposlenici Nacionalnog laboratorija u Los Alamosu na Sveučilištu u Novom Meksiku zaključili su da Hamers čuje zvukove koji prate promet i proizvodne procese u tvornicama. Ali ta je verzija kontroverzna: uostalom, kao što je već spomenuto, većina Hamersa živi u ruralnim područjima.
Prema drugoj verziji, doista ne postoji humor: ovo je iluzija koju stvara bolesni mozak. Napokon, najzanimljivija hipoteza je da neki ljudi imaju povećanu osjetljivost na niskofrekventno elektromagnetsko zračenje ili seizmičku aktivnost. Odnosno, čuju „humak zemlje“, na koji većina ljudi ne obraća pažnju.
Paradoksi sluha
Činjenica je da je prosječna osoba sposobna percipirati zvukove u rasponu od 16 herca do 20 kiloherca, ako se zvučne vibracije prenose zrakom. Pri prijenosu zvuka duž kostiju lubanje raspon se povećava na 220 kilohertza.
Na primjer, fluktuacije ljudskog glasa mogu varirati između 300-4000 hertza. Zvuči iznad 20 000 hertza koje čujemo još gore. A vibracije ispod 60 hektara doživljavamo kao vibracije. Visoke frekvencije nazivamo ultrazvukom, a niske frekvencije nazivamo infrazvukom.
Ne reagiraju svi jednako na različite frekvencije zvuka. Ovisi o mnogim pojedinačnim čimbenicima: dobi, spolu, nasljednosti, prisutnosti slušnih patologija itd. Dakle, poznato je da postoje ljudi koji su u stanju primijetiti zvukove visoke frekvencije - do 22 kiloherca i više. U isto vrijeme, životinje ponekad mogu čuti zvučne vibracije u rasponu koji je nepristupačan za ljude: šišmiši koriste ultrazvuk za eholokaciju tijekom leta, a kitovi i slonovi pretpostavljaju da međusobno komuniciraju pomoću infrazonskih vibracija.
Početkom 2011. izraelski su znanstvenici otkrili da u ljudskom mozgu postoje posebne skupine neurona koje vam omogućuju procjenu visine zvuka i do 0,1 tona. Većina vrsta životinja, osim šišmiša, nema takve "prilagodbe". S godinama, zbog promjena u unutarnjem uhu, ljudi počinju pogoršati percepciju viših frekvencija i razvija se senzorineuralni gubitak sluha.
No, izgleda, s našim mozgom nije sve tako jednostavno, jer netko tijekom godina prestaje čuti čak i obične zvukove, a netko, naprotiv, počne čuti ono što je nepristupačno za slušanje drugih.
Kako možete pomoći Hamerima, jer oni toliko pate od svog "dara"? Neki stručnjaci vjeruju da bi ih takozvana kognitivno-bihevioralna terapija mogla izliječiti. Ali može djelovati samo ako je problem povezan isključivo s mentalnim stanjem osobe.
Jeff Leventhal primjećuje da je danas Hamerin fenomen jedna od tajni, čija traga još uvijek nije pronađena.
Vanjsko uho uključuje zglob, ušni kanal i bubnjić, koji zatvara unutarnji kraj ušnog kanala. Slušni kanal ima nepravilno zakrivljen oblik. U odrasle osobe njegova duljina je oko 2,5 cm, a promjer oko 8 mm. Površina ušnog kanala prekrivena je dlačicama i sadrži žlijezde koje izlučuju ušni vosak, što je potrebno za održavanje vlage kože. Ušni kanal također omogućuje stalnu temperaturu i vlažnost bubnjića.
- Srednje uho
Srednje uho je šupljina ispunjena zrakom iza bubnjića. Ova šupljina povezana je s nazofarinksom kroz Eustahijevu cijev, uski kanal hrskavice koji je obično zatvoren. Gutanjem gutanjem otvara se Eustahijeva cijev koja osigurava protok zraka u šupljinu i izjednačavanje tlaka s obje strane bubne šupljine radi njegove optimalne pokretljivosti. U šupljini srednjeg uha nalaze se tri minijaturne slušne kosti: moljnjak, nakovnja i stremena. Jedan kraj malleusa spojen je s bubnom školjkom, drugi kraj s nakovanjom, koji je zauzvrat povezan s stremom, a stremenom u koheliju unutarnjeg uha. Oštarica stalno fluktuira pod utjecajem zvukova uhvaćenih uhom, a slušne kosti mogu svoje vibracije prenijeti na unutarnje uho.
- Unutarnje uho
Unutarnje uho sadrži nekoliko struktura, ali samo je kohlea, koja je dobila ime zbog spiralnog oblika, povezana sa sluhom. Kohlea je podijeljena u tri kanala ispunjena limfnim tekućinama. Tekućina u srednjem kanalu razlikuje se po sastavu od tekućine u ostala dva kanala. Organ koji je izravno odgovoran za sluh (organ Corti) nalazi se u srednjem kanalu. Cortijev organ sadrži oko 30 000 ćelija kose, koje skupljaju vibracije tekućine u kanalu uzrokovane kretanjem štapića i stvaraju električne impulse koji se putem slušnog živca prenose u slušnu zonu moždane kore. Svaka ćelija dlake reagira na specifičnu zvučnu frekvenciju, pri čemu visoke frekvencije hvataju stanice u donjem dijelu kohele, a stanice prilagođene niskim frekvencijama smještene su u gornjem dijelu kohele. Ako ćelije dlake iz bilo kojeg razloga umiru, osoba prestaje percipirati zvukove odgovarajućih frekvencija.
- Slušni putovi
Slušni putovi su skup živčanih vlakana koja provode živčane impulse od kohleje do slušnih centara moždane kore, što rezultira auditivnim osjećajem. Slušni se centri nalaze u temporalnim režnjevima mozga. Vrijeme potrebno za prolazak slušnog signala iz vanjskog uha u slušne centre mozga je oko 10 milisekundi.
Kako funkcionira ljudsko uho (crtež pružio Siemens)
Percepcija zvuka
Uho sekvencijalno pretvara zvukove u mehaničke vibracije bubnjića i slušnih kostiju, zatim u vibracije tekućine u kohliji i, na kraju, u električne impulse, koji se putem kondukcijskih putova središnjeg slušnog sustava prenose u temporalne režnjeve mozga za prepoznavanje i obradu.
Mozak i međuprostorni putovi slušnih provodnih puteva izvlače ne samo podatke o visini i jačini zvuka, već i o drugim karakteristikama zvuka, na primjer, vremenskom intervalu između trenutaka stjecanja zvuka desnim i lijevim uhom - to je osnova sposobnosti osobe da odredi smjer u kojem zvuk dolazi. U ovom slučaju mozak procjenjuje i informacije primljene iz svakog uha zasebno i kombinira sve primljene informacije u jedno osjećanje.
U našem mozgu su pohranjeni "obrasci" zvukova oko nas - poznati glasovi, glazba, opasni zvukovi itd. To pomaže mozgu u procesu obrade informacija o zvuku kako bi brzo razlikovao poznate zvukove i one od nepoznatih. Gubitkom sluha mozak počinje primati iskrivljene informacije (zvukovi postaju tiši), što dovodi do pogrešaka u interpretaciji zvukova. S druge strane, oštećena funkcija mozga kao posljedica starenja, traume glave ili neuroloških bolesti i poremećaja mogu biti popraćeni simptomima sličnim simptomima gubitka sluha, na primjer, nepažnjom, odvojenosti od okoline, neadekvatnom reakcijom. Da bismo pravilno čuli i razumjeli zvukove, potreban je koordiniran rad slušnog analizatora i mozga. Stoga, bez pretjerivanja, možemo reći da osoba sluša ne ušima, već mozgom!
Svi su na audiogramima ili audio uređajima vidjeli takav parametar glasnoće ili bili povezani s njim. Ovo je jedinica mjere za volumen. Jednom su se ljudi složili i naznačili da osoba obično čuje od 0dB, što zapravo znači neku vrstu zvučnog pritiska koji se opaža na uho. Statistika kaže da je raspon normi i lagani pad na 20 dB, a sluh je iznad norme u obliku -10dB! Delta „norme“ je 30 dB, što je nekako puno.
Što je dinamički raspon sluha? Ovo je prilika da čujete zvukove različitih glasnoća. Općenito je prihvaćeno kao činjenica da ljudsko uho može čuti od 0dB do 120-140dB. Ne preporučuju dugo slušanje zvukova od 90 dB ili više.
Dinamički raspon svakog uha govori nam da se pri 0dB uho dobro i detaljno čuje, a pri 50dB dobro i detaljno čuje. Moguće je na 100dB. U praksi su svi bili u klubu ili koncertu gdje je glazba svirala glasno - a detalj je predivan. Slušali su snimak, jedva tiho kroz slušalice, ležeći u mirnoj sobi - i također sve pojedinosti na zemlji.
Zapravo, gubitak sluha može se opisati kao smanjenje dinamičkog raspona. U stvari, osoba sa slabim sluhom ne čuje detalje pri maloj jačini. Njezin se dinamički raspon sužava. Umjesto 130dB, postaje 50-80dB. To je razlog zašto: podatke ne možete "gurati" na bilo koji način, koji se u stvarnosti kreće od 130 dB do 80 dB. A ako se također sjetimo da su decibeli nelinearna ovisnost, tada cjelokupna tragedija situacije postaje jasna.
Ali sada se sjetimo dobrog sluha. Ovdje netko čuje sve pri padu od oko 10 dB. To je normalno i društveno prihvatljivo. U praksi takva osoba može čuti govor s normalnih 10 metara. Ali ovdje se pojavljuje osoba sa savršenim sluhom - iznad 0 za 10 dB - i čuje isti govor sa 50 metara, pod jednakim uvjetima. Dinamički je raspon širi - više je detalja i mogućnosti.
Širok dinamički raspon čini mozak potpuno drugačijim. Mnogo više informacija, puno točnije i detaljnije, jer čuje se sve više različitih pretonova i harmonika, koji nestaju uskim dinamičkim rasponom: oni izbjegavaju ljudsku pažnju, jer nemoguće ih čuti.
Usput, budući da je dostupan dinamički raspon od 100dB +, to također znači da ga osoba može stalno koristiti. Samo sam slušao na razini glasnoće od 70 dB, zatim sam naglo počeo slušati - 20dB, zatim 100dB. Prijelaz bi trebao trajati minimalno. I u stvari, možemo reći da osoba s padom ne dopušta sebi veliki dinamički raspon. Čini se da gluhi ljudi zamjenjuju ideju da je sada sve vrlo glasno - i uho se priprema da čuje glasno ili jako glasno, umjesto stvarne situacije.
Istodobno, dinamički raspon njegove prisutnosti pokazuje da uho ne samo da snima zvukove, već se prilagođava trenutnoj glasnoći kako bi sve dobro čulo. Ukupni parametar jačine također se prenosi u mozak na isti način kao i zvučni signali.
Ali osoba sa savršenim sluhom može vrlo fleksibilno mijenjati svoj dinamički raspon. A kako bi nešto čuo - ne napreže se, već se čisto opušta. Stoga sluh ostaje izvrstan i u dinamičkom rasponu i u isto vrijeme u frekvencijskom rasponu.
Internet je opet podijeljen u dva tabora, što se nije dogodilo od čuvene "haljine nesloga", čiju su boju ljudi različito doživljavali. Sada su korisnici zaokupljeni novom zagonetkom koja se temelji na audio fragmentu.
Prvi put su razgovarali o novom fenomenu na forumu Reddit 13. travnja. Videozapisu je priložen videozapis u kojem robotski glas izgovara ime. No, korisnici se ne mogu složiti oko toga što je točno - činjenica je da polovica foruma čuje Yanny ("Yenny"), a druga - Laurel ("Laurel").
Najpopularniji komentar ovog unosa video naziva "crnom magijom". Mistiku ove situacije dodaje ne samo činjenica da "Yenny" i "Laurel" u principu zvuče drugačije, nego i da ista osoba može čuti dva različita imena ako nekoliko puta sluša snimak.
Neki korisnici iskreno ne mogu razumjeti kako je to moguće i ne vjeruju onima koji čuju drugačije ime. Naravno, nekoliko znanstvenika iz različitih znanstvenih područja, koji se do sada ne mogu složiti, već su se pridružili rješenju fenomena.
Jedna od najpopularnijih verzija je ona koja se odnosi na frekvenciju zvuka. Lars Ricky, izvanredni profesor na Sveučilištu Maastricht, rekao je za The Verge da Yenny zvuči na višim frekvencijama, a Laurel na niskoj. Kao rezultat, ljudi koji su osjetljiviji na visokofrekventne zvukove čuju "Yenny", a ostali čuju "Laurel."
Ista se situacija opaža s onima koji slušaju snimku na različitim uređajima ili u različitim slušalicama - zbog učestalosti percepcija iste osobe može se radikalno promijeniti.
Osim toga, neki korisnici vjeruju da je cijela poanta u brzini reprodukcije - misteriozni snimak stavljen je u video editor i izgubio se različitim tempom. Tako većina korisnika čuje pjesmu "Yenny" na početku videa i "Laurel" na kraju. Nažalost, ni ovdje nije sve jasno - novine Gazeta.Ru provele su eksperiment i otkrile da ljudi počinju čuti ime Laurel različitim brzinama, a neki to uopće ne čuju.
Postoji još jedna verzija. Skupina znanstvenika vjeruje da, zbog loše kvalitete snimanja, slušni aparat različitih ljudi zvuk dovodi dvoznačno - mozak nedostaje informacija i neovisno "promišlja" zvukove koji nedostaju.
Također se navodi da stariji ljudi čuju samo jednu opciju (obično "Yenny"), jer s vremenom se sluh pogoršava i više ne mogu dvosmisleno interpretirati zvukove.
Na kraju, još jedna okolnost je očekivanje samog slušatelja. Autor teksta je nekoliko puta čuo i "Yenny" i "Laurel", ukoliko se uoči slušanja usredotočio na samo jednu moguću mogućnost.
Kakve je boje haljina
Nova zvučna iluzija nastavak je "haljine razdora" koja je u veljači 2015. godine dovela u pitanje cijeli Internet. Tada se ljudi nisu mogli odlučiti koja će boja haljine prikazane na fotografiji biti plavo-crna ili bijelo-zlatna.
wired.com
Raspravi su se pridružili i obični korisnici, znanstvenici, pa čak i slavne osobe. Kao što se kasnije ispostavilo, za to su krive biološke karakteristike ljudskog tijela - ljudi drugačije percipiraju svjetlost na fotografijama. Oni koji vide plavo-crnu haljinu sugeriraju da crna boja pod utjecajem svijetle boje izgleda smeđe ili čak zlatna.
Drugi "tim", koji tvrdi da je haljina zapravo bijela, podrazumijeva da je u sjeni, jer se svjetlosni izvor nalazi iza nje. U ovom slučaju, čista bijela boja počinje postati plava i zbog toga izgleda plavkasto.
Dvije godine kasnije, pojavile su se „tenisice nesuglasica“, koje su opet pokrenule svađu zbog različitih percepcija boja. Britanka je objavila fotografiju cipela koje su joj se činile ružičasto-bijelim. Njezin je prijatelj, naprotiv, tvrdio da su tenisice sive s tirkiznim naglascima. Djevojka je na Facebooku objavila fotografiju kako bi saznala mišljenje svojih prijatelja, koji su Internet ponovno podijelili u dva kampa.
