Počuteľný frekvenčný rozsah zvuku a terminológia podmieneného delenia. Ako si otestovať rozsah sluchu

Človek je skutočne najinteligentnejší zo zvierat obývajúcich planétu. Naša myseľ nás však často pripravuje o nadradené schopnosti, ako je vnímanie okolia prostredníctvom čuchu, sluchu a iných zmyslových vnemov.

Väčšina zvierat je teda ďaleko pred nami, pokiaľ ide o ich sluchový rozsah. Rozsah ľudského sluchu je rozsah frekvencií, ktoré ľudské ucho dokáže vnímať. Pokúsme sa pochopiť, ako funguje ľudské ucho vo vzťahu k vnímaniu zvuku.

Rozsah ľudského sluchu za normálnych podmienok

V priemere ľudské ucho dokáže zachytiť a rozlíšiť zvukové vlny v rozsahu 20 Hz až 20 kHz (20 000 Hz). S pribúdajúcim vekom sa však sluchový rozsah človeka zmenšuje, najmä klesá jeho horná hranica. U starších ľudí je zvyčajne oveľa nižšia ako u mladých ľudí, pričom najvyššie sluchové schopnosti majú dojčatá a deti. Sluchové vnímanie vysokých frekvencií sa začína zhoršovať od ôsmeho roku života.

Ľudský sluch za ideálnych podmienok

V laboratóriu sa človeku zisťuje dosah sluchu pomocou audiometra, ktorý vydáva zvukové vlny rôznych frekvencií, a podľa toho sa naladia slúchadlá. Za takýchto ideálnych podmienok dokáže ľudské ucho zaznamenať frekvencie v rozsahu 12 Hz až 20 kHz.

Rozsah sluchu u mužov a žien

Medzi rozsahom sluchu mužov a žien je výrazný rozdiel. Zistilo sa, že ženy sú citlivejšie na vysoké frekvencie v porovnaní s mužmi. Vnímanie nízkych frekvencií je u mužov a žien viac-menej na rovnakej úrovni.

Rôzne stupnice na označenie rozsahu sluchu

Hoci je frekvenčná stupnica najbežnejšou stupnicou na meranie dosahu ľudského sluchu, často sa meria aj v pascaloch (Pa) a decibeloch (dB). Meranie v pascaloch sa však považuje za nepohodlné, pretože táto jednotka zahŕňa prácu s veľmi veľkými číslami. Jeden mikroPascal je vzdialenosť, ktorú prejde zvuková vlna počas vibrácie, ktorá sa rovná jednej desatine priemeru atómu vodíka. Zvukové vlny prechádzajú v ľudskom uchu oveľa väčšiu vzdialenosť, takže je ťažké určiť rozsah ľudského sluchu v pascaloch.

Najjemnejší zvuk, ktorý dokáže ľudské ucho zaznamenať, je približne 20 µPa. Decibelová stupnica sa používa jednoduchšie, pretože ide o logaritmickú stupnicu, ktorá priamo odkazuje na stupnicu Pa. Berie 0 dB (20 µPa) ako referenčný bod a potom pokračuje v stláčaní tejto stupnice tlaku. 20 miliónov μPa sa teda rovná iba 120 dB. Ukazuje sa, že rozsah ľudského ucha je 0-120 dB.

Rozsah sluchu sa výrazne líši od človeka k človeku. Preto je na zistenie straty sluchu najlepšie merať rozsah počuteľných zvukov vo vzťahu k referenčnej stupnici, a nie vo vzťahu ku konvenčnej štandardizovanej stupnici. Testy je možné vykonať pomocou sofistikovaných prístrojov na diagnostiku sluchu, ktoré dokážu presne určiť rozsah a diagnostikovať príčiny straty sluchu.

Ak počujete nejaké zvuky, ktoré iní ľudia nepočujú, neznamená to, že máte sluchové halucinácie a je čas navštíviť psychiatra. Možno patríte do kategórie takzvaných Hamerov. Termín pochádza z anglického slova hum, čo znamená bzučanie, bzučanie, bzučanie.

Čudné sťažnosti

Tento jav bol prvýkrát zaznamenaný v 50. rokoch minulého storočia: ľudia žijúci v rôznych častiach planéty sa sťažovali, že neustále počujú určitý jednotný bzučivý zvuk. Najčastejšie o tom hovorili obyvatelia vidieckych oblastí. Tvrdili, že zvláštny zvuk sa v noci zosilňuje (zrejme preto, že v tomto čase sa celkové zvukové pozadie znižuje). Tí, ktorí to počuli, často pociťovali vedľajšie účinky – bolesť hlavy, nevoľnosť, závraty, krvácanie z nosa a nespavosť.

V roku 1970 sa 800 Britov sťažovalo na záhadný hluk. Podobné epizódy sa vyskytli aj v Novom Mexiku a Sydney.

V roku 2003 špecialista na akustiku Jeff Leventhal zistil, že len 2 % všetkých obyvateľov Zeme môžu počuť zvláštne zvuky. Väčšinou ide o ľudí vo veku 55 až 70 rokov. V jednom prípade dokonca Hamer spáchal samovraždu, pretože nezvládol neustály hluk.

„Je to druh mučenia, niekedy chcete len kričať,“ takto opísala svoje pocity Katie Jacques z Leedsu (Veľká Británia). - Je ťažké spať, pretože neustále počujem tento pulzujúci zvuk. Začneš sa zmietať a premýšľaš o tom ešte viac.“

Odkiaľ pochádza hluk?

Vedci sa už dlho snažia nájsť zdroj hluku. Začiatkom 90. rokov prišli vedci z Národného laboratória v Los Alamos na Univerzite v Novom Mexiku k záveru, že hummery počujú zvuky, ktoré sprevádzajú dopravu a výrobné procesy v továrňach. Táto verzia je však kontroverzná: koniec koncov, ako už bolo spomenuté vyššie, väčšina Hamers žije vo vidieckych oblastiach.

Podľa inej verzie v skutočnosti žiadne bzučanie nie je: je to ilúzia generovaná chorým mozgom. Nakoniec najzaujímavejšou hypotézou je, že niektorí ľudia majú zvýšenú citlivosť na nízkofrekvenčné elektromagnetické žiarenie alebo seizmickú aktivitu. To znamená, že počujú „hukot Zeme“, ktorému väčšina ľudí nevenuje pozornosť.

Paradoxy sluchu

Faktom je, že priemerný človek je schopný vnímať zvuky v rozsahu od 16 hertzov do 20 kilohertzov, ak sa zvukové vibrácie prenášajú vzduchom. Keď sa zvuk prenáša cez kosti lebky, rozsah sa zvýši na 220 kilohertzov.

Napríklad vibrácie ľudského hlasu sa môžu meniť medzi 300-4000 hertzmi. Zvuky nad 20 000 hertzov počujeme horšie. A výkyvy pod 60 hertzov vnímame ako vibrácie. Vysoké frekvencie sa nazývajú ultrazvuk, nízke frekvencie infrazvuk.

Nie všetci ľudia reagujú rovnakým spôsobom na rôzne zvukové frekvencie. To závisí od mnohých individuálnych faktorov: vek, pohlavie, dedičnosť, prítomnosť patológií sluchu atď. Je teda známe, že existujú ľudia schopní vnímať vysokofrekvenčné zvuky – až do 22 kilohertzov a vyššie. Zvieratá zároveň môžu niekedy počuť akustické vibrácie v rozsahu neprístupnom pre ľudí: netopiere používajú ultrazvuk na echolokáciu počas letu a veľryby a slony medzi sebou pravdepodobne komunikujú pomocou infrazvukových vibrácií.

Začiatkom roku 2011 izraelskí vedci zistili, že v ľudskom mozgu existujú špeciálne skupiny neurónov, ktoré umožňujú odhadnúť výšku zvuku až na 0,1 tónu. Väčšina živočíšnych druhov, s výnimkou netopierov, takéto „zariadenia“ nemá. S vekom, v dôsledku zmien vo vnútornom uchu, ľudia začínajú horšie vnímať vysoké frekvencie a rozvíja sa u nich senzorineurálna porucha sluchu.

Zdá sa však, že s naším mozgom nie je všetko také jednoduché, pretože v priebehu rokov niektorí ľudia prestávajú počuť aj obyčajné zvuky, zatiaľ čo iní, naopak, začínajú počuť to, čo je pre uši iných nedostupné.

Ako môžeme pomôcť Hamerom, keď tak veľmi trpia svojim „darom“? Množstvo odborníkov sa domnieva, že by ich mohla vyliečiť takzvaná kognitívno-behaviorálna terapia. Môže to však fungovať iba vtedy, ak problém súvisí výlučne s duševným stavom osoby.

Jeff Leventhal poznamenáva, že fenomén Hamer je dnes jednou zo záhad, ktorých riešenie sa ešte nenašlo.

7. februára 2018

Ľudia (dokonca aj tí, ktorí sa v danej problematike dobre orientujú) často zažívajú zmätok a ťažkosti s jasným porozumením, ako presne je frekvenčný rozsah zvuku, ktorý ľudia počujú, rozdelený na všeobecné kategórie (nízke, stredné, vysoké) a na užšie podkategórie (horné basy, nižšia stredná atď.). Tieto informácie sú zároveň mimoriadne dôležité nielen pre experimenty s audiosystémom v aute, ale sú užitočné aj pre všeobecný vývoj. Znalosti sa určite zídu pri nastavovaní audiosystému akejkoľvek zložitosti a hlavne pomôžu správne posúdiť silné či slabé stránky konkrétneho akustického systému či nuansy posluchovej miestnosti (v našom prípade interiéru auta je relevantnejší), pretože má priamy vplyv na výsledný zvuk. Ak dobre a jasne rozumiete prevahe určitých frekvencií v zvukovom spektre sluchom, môžete ľahko a rýchlo vyhodnotiť zvuk konkrétnej hudobnej skladby, pričom jasne počujete vplyv akustiky miestnosti na zafarbenie zvuku. , prínos samotného akustického systému k zvuku a jemnejšie vytriediť všetky nuansy, o čo sa snaží ideológia „hi-fi“ zvuku.

Rozdelenie počuteľného rozsahu do troch hlavných skupín

Terminológia na delenie počuteľného frekvenčného spektra k nám prišla čiastočne z hudobného, ​​čiastočne z vedeckého sveta a vo všeobecnosti je známa takmer každému. Najjednoduchšie a najzrozumiteľnejšie rozdelenie, ktoré dokáže otestovať frekvenčný rozsah zvuku vo všeobecnosti, vyzerá takto:

• Nízke frekvencie. Limity nízkofrekvenčného rozsahu sú v rámci 10 Hz (dolný limit) – 200 Hz (horný limit). Spodná hranica začína presne na 10 Hz, aj keď v klasickom pohľade je človek schopný počuť už od 20 Hz (všetko nižšie spadá do infrazvukovej oblasti), zvyšných 10 Hz je stále čiastočne počuteľných a možno ich cítiť aj hmatom. prípad hlbokých nízkych basov a dokonca ovplyvňujú aj psychickú náladu človeka.
  Nízkofrekvenčný rozsah zvuku má funkciu obohatenia, emocionálneho nasýtenia a konečnej odozvy - ak je prepad v nízkofrekvenčnej časti akustiky alebo originálnej nahrávky silný, potom to nijako neovplyvní rozpoznanie akustiky. konkrétnej kompozície, melódie alebo hlasu, ale zvuk bude vnímaný ako úbohý, ochudobnený a priemerný, pričom subjektívne bude z hľadiska vnímania ostrejší a ostrejší, keďže stredné a vysoké frekvencie budú vyčnievať a prevládať na pozadí absencie dobrý bohatý basový región.
  
  Pomerne veľké množstvo hudobných nástrojov reprodukuje zvuky v nízkofrekvenčnom rozsahu, vrátane mužských vokálov, ktoré môžu klesnúť až na 100 Hz. Najvýraznejší nástroj, ktorý hrá od samého začiatku počuteľného rozsahu (od 20 Hz), môžeme pokojne nazvať dychovým organom.
• Stredné frekvencie. Hranice stredného frekvenčného rozsahu sú v rámci 200 Hz (dolný limit) – 2400 Hz (horný limit). Stredný rozsah bude vždy základný, definujúci a vlastne bude tvoriť základ zvuku alebo hudby skladby, preto je ťažké preceňovať jeho dôležitosť.
  Dá sa to vysvetliť rôznymi spôsobmi, ale hlavne je táto vlastnosť ľudského sluchového vnímania daná evolúciou – za dlhé roky nášho formovania sa stalo, že načúvací prístroj najakútnejšie a najzreteľnejšie zachytáva stredofrekvenčný rozsah, pretože v jej hraniciach leží ľudská reč a je hlavným nástrojom efektívnej komunikácie a prežitia. To vysvetľuje aj určitú nelineárnosť sluchového vnímania, vždy zameranú na prevahu stredných frekvencií pri počúvaní hudby, pretože náš načúvací prístroj je na tento rozsah najcitlivejší a tiež sa mu automaticky prispôsobuje, akoby ho viac „zosilňoval“ na pozadí iných zvukov.
  
  Absolútna väčšina zvukov, hudobných nástrojov alebo vokálov sa nachádza v strednom rozsahu, aj keď je ovplyvnený úzky rozsah nad alebo pod, rozsah stále zvyčajne siaha do horného alebo dolného stredu. V súlade s tým sa vokály (mužské aj ženské), ako aj takmer všetky známe nástroje, ako sú gitara a iné sláčikové nástroje, klavír a iné klávesové nástroje, dychové nástroje atď., nachádzajú v strednom frekvenčnom rozsahu.
• Vysoké frekvencie. Hranice vysokofrekvenčného rozsahu sú v rámci 2400 Hz (dolný limit) - 30000 Hz (horný limit). Horná hranica, podobne ako v prípade nízkofrekvenčného rozsahu, je do istej miery svojvoľná a tiež individuálna: priemerný človek nepočuje nad 20 kHz, ale sú vzácni ľudia s citlivosťou do 30 kHz.
  Taktiež množstvo hudobných podtextov môže teoreticky zasahovať do oblasti nad 20 kHz a ako je známe, podtóny sú v konečnom dôsledku zodpovedné za farbu zvuku a výsledné timbrálne vnímanie celkového zvukového obrazu. Zdanlivo „nepočuteľné“ ultrazvukové frekvencie môžu jednoznačne ovplyvniť psychický stav človeka, hoci nebudú počuteľné obvyklým spôsobom. V opačnom prípade je úloha vysokých frekvencií, opäť analogicky s nízkymi frekvenciami, viac obohacujúca a doplnková. Hoci vysokofrekvenčný rozsah má oveľa väčší vplyv na rozpoznanie konkrétneho zvuku, spoľahlivosť a zachovanie pôvodného zafarbenia, ako nízkofrekvenčná sekcia. Vysoké frekvencie dodávajú hudobným skladbám „vzdušnosť“, transparentnosť, čistotu a jasnosť.
  
  Mnoho hudobných nástrojov tiež hrá vo vysokofrekvenčnom rozsahu, vrátane vokálov, ktoré môžu dosiahnuť oblasť 7000 Hz a vyššie pomocou podtónov a harmonických. Najvýraznejšou skupinou nástrojov vo vysokofrekvenčnom segmente sú sláčikové a dychové nástroje, činely a husle dosahujú vo zvuku takmer hornú hranicu počuteľného rozsahu (20 kHz).

V každom prípade, úloha absolútne všetkých frekvencií rozsahu počuteľného ľudským uchom je pôsobivá a problémy v dráhe na akejkoľvek frekvencii budú s najväčšou pravdepodobnosťou jasne viditeľné, najmä pre trénovaného načúvacieho prístroja. Cieľom reprodukovania vysoko presného zvuku triedy „hi-fi“ (alebo vyššej) je spoľahlivý a maximálne rovnomerný zvuk všetkých frekvencií medzi sebou, ako tomu bolo v čase nahrávania zvukového záznamu v štúdiu. Prítomnosť silných poklesov alebo špičiek vo frekvenčnej odozve reproduktorového systému naznačuje, že vzhľadom na jeho konštrukčné vlastnosti nie je schopný reprodukovať hudbu tak, ako pôvodne zamýšľal autor alebo zvukový inžinier v čase nahrávania.

Pri počúvaní hudby človek počuje kombináciu zvukov nástrojov a hlasov, z ktorých každý znie v určitej časti frekvenčného rozsahu. Niektoré nástroje môžu mať veľmi úzky (obmedzený) frekvenčný rozsah, u iných naopak doslova siahať od spodnej po hornú hranicu počuteľnosti. Treba brať do úvahy, že napriek rovnakej intenzite zvukov v rôznych frekvenčných rozsahoch ľudské ucho vníma tieto frekvencie s rôznou hlasitosťou, čo je opäť spôsobené mechanizmom biologickej štruktúry načúvacieho prístroja. Povaha tohto javu je tiež do značnej miery vysvetlená biologickou potrebou prispôsobiť sa predovšetkým stredofrekvenčnému zvukovému rozsahu. Takže v praxi bude zvuk s frekvenciou 800 Hz pri intenzite 50 dB vnímaný sluchom subjektívne ako hlasnejší v porovnaní so zvukom rovnakej intenzity, ale s frekvenciou 500 Hz.

Navyše, rôzne zvukové frekvencie zaplavujúce počuteľný frekvenčný rozsah zvuku budú mať rôznu prahovú citlivosť na bolesť! Prah bolesti referenčná sa považuje za priemernú frekvenciu 1000 Hz s citlivosťou približne 120 dB (môže sa mierne líšiť v závislosti od individuálnych vlastností osoby). Rovnako ako pri nerovnomernom vnímaní intenzity pri rôznych frekvenciách pri normálnych úrovniach hlasitosti sa pozoruje približne rovnaký vzťah s ohľadom na prah bolesti: najrýchlejšie sa vyskytuje pri stredných frekvenciách, ale na okrajoch počuteľného rozsahu sa prah zvyšuje. Pre porovnanie, prah bolesti pri priemernej frekvencii 2000 Hz je 112 dB, zatiaľ čo prah bolesti pri nízkej frekvencii 30 Hz bude 135 dB. Prah bolesti pri nízkych frekvenciách je vždy vyšší ako pri stredných a vysokých frekvenciách.

Podobný nepomer je pozorovaný vo vzťahu k sluchový prah- toto je spodná hranica, po ktorej sa zvuky stávajú počuteľnými pre ľudské ucho. Bežne sa za prah sluchu považuje 0 dB, ale opäť platí pre referenčnú frekvenciu 1000 Hz. Ak na porovnanie vezmeme nízkofrekvenčný zvuk 30 Hz, potom bude počuteľný až pri intenzite vlnového žiarenia 53 dB.

Uvedené črty ľudského sluchového vnímania majú, samozrejme, priamy dosah, keď je nastolená otázka počúvania hudby a dosiahnutia určitého psychologického efektu vnímania. Pamätáme si, že zvuky s intenzitou nad 90 dB sú zdraviu škodlivé a môžu viesť k znehodnoteniu a výraznému poškodeniu sluchu. Zároveň však príliš tichý zvuk s nízkou intenzitou bude trpieť silnou frekvenčnou nerovnomernosťou v dôsledku biologických charakteristík sluchového vnímania, ktoré má nelineárny charakter. Hudobná dráha s hlasitosťou 40-50 dB bude teda vnímaná ako vyčerpaná, s výrazným nedostatkom (dalo by sa povedať zlyhaním) nízkych a vysokých frekvencií. Tento problém je už dlho dobre známy, na boj proti nemu slúži známa funkcia tzv tónová kompenzácia, ktorá prostredníctvom ekvalizácie vyrovnáva úrovne nízkych a vysokých frekvencií blízko strednej úrovne, čím eliminuje nežiaduce poklesy bez potreby zvyšovania úrovne hlasitosti, vďaka čomu je počuteľný frekvenčný rozsah zvuku subjektívne rovnomerný v stupni distribúcie zvuku. energie.

Ak vezmeme do úvahy zaujímavé a jedinečné vlastnosti ľudského sluchu, je užitočné poznamenať, že so zvyšujúcou sa hlasitosťou zvuku sa frekvenčná krivka nelinearity vyrovná a pri približne 80 – 85 dB (a viac) sa zvukové frekvencie stanú subjektívne ekvivalentnými. intenzita (s odchýlkou ​​3-5 dB). K vyrovnaniu síce nedôjde úplne a na grafe bude stále viditeľná vyhladená, no zakrivená čiara, ktorá si zachová tendenciu k prevahe intenzity stredných frekvencií oproti zvyšku. V audio systémoch je možné takéto nerovnosti vyriešiť buď pomocou ekvalizéra, alebo pomocou samostatných ovládačov hlasitosti v systémoch so samostatným zosilňovaním kanálov.

Rozdelenie počuteľného rozsahu na menšie podskupiny

Okrem všeobecne akceptovaného a dobre známeho rozdelenia do troch všeobecných skupín je niekedy potrebné podrobnejšie a detailnejšie zvážiť túto alebo tú úzku časť, čím sa frekvenčný rozsah zvuku rozdelí na ešte menšie „fragmenty“. Vďaka tomu sa objavilo podrobnejšie rozdelenie, pomocou ktorého môžete rýchlo a celkom presne určiť očakávaný segment zvukového rozsahu. Zvážte toto rozdelenie:

Malý vybraný počet nástrojov spadá do oblasti najnižších basov a najmä subbasov: kontrabas (40-300 Hz), violončelo (65-7000 Hz), fagot (60-9000 Hz), tuba (45-2000 Hz), rohy (60-5000 Hz), basgitara (32-196 Hz), basový bubon (41-8000 Hz), saxofón (56-1320 Hz), klavír (24-1200 Hz), syntetizátor (20-20000 Hz), organ (20-7000 Hz), harfa (36-15000 Hz), kontrafagot (30-4000 Hz). Uvedené rozsahy zohľadňujú všetky harmonické zložky nástroja.

Horné basy (80 Hz až 200 Hz) reprezentované špičkovými tónmi klasických basových nástrojov, ako aj najnižšími počuteľnými frekvenciami jednotlivých strún, napríklad gitary. Horný basový rozsah je zodpovedný za pocit sily a prenos energetického potenciálu zvukovej vlny. Dáva tiež pocit drive; horné basy sú navrhnuté tak, aby plne odhalili perkusívny rytmus tanečných skladieb. Na rozdiel od spodných basov sú vyššie basy zodpovedné za rýchlosť a tlak basovej oblasti a celého zvuku, preto sú v kvalitnom audio systéme vždy vyjadrené rýchlo a ostro, ako hmatateľný úder súčasne s priame vnímanie zvuku.
Za atak, tlak a hudobný drive je teda zodpovedný horný bas a tiež len tento úzky segment zvukového rozsahu dokáže dať poslucháčovi pocit legendárneho „punču“ (z anglického punch – blow ), keď je silný zvuk vnímaný ako hmatateľný a silný úder do hrudníka. Dobre sformovaný a správny rýchly horný bas v hudobnom systéme teda spoznáte podľa kvalitného rozvinutia energického rytmu, zozbieraného ataku a podľa dobrého prevedenia nástrojov v spodnom registri nôt, ako sú violončelo, atď. klavír alebo dychové nástroje.

V audio systémoch je najvhodnejšie dať segment horného basového rozsahu stredobasovým reproduktorom s dosť veľkým priemerom 6,5"-10" a s dobrými indikátormi výkonu a silným magnetom. Tento prístup je vysvetlený skutočnosťou, že práve reproduktory tejto konfigurácie budú schopné naplno odhaliť energetický potenciál vlastný tejto veľmi náročnej oblasti počuteľného rozsahu.
Nezabudnite však na detail a zrozumiteľnosť zvuku, tieto parametre sú rovnako dôležité v procese obnovy konkrétneho hudobného obrazu. Keďže horné basy sú už sluchom dobre lokalizované/definované v priestore, rozsah nad 100 Hz treba dať výhradne predným reproduktorom, ktoré budú tvarovať a budovať scénu. V hornom basovom segmente je dokonale počuť stereo panorámu, ak to umožňuje samotná nahrávka.

Horná basová oblasť už pokrýva pomerne veľké množstvo nástrojov a dokonca aj nízke mužské vokály. Preto sú medzi nástrojmi tie isté, ktoré hrali nízke basy, no pridávajú sa k nim mnohé ďalšie: tomy (70-7000 Hz), malý bubon (100-10000 Hz), perkusie (150-5000 Hz), tenorový trombón ( 80-10000 Hz), trúbka (160-9000 Hz), tenor saxofón (120-16000 Hz), alt saxofón (140-16000 Hz), klarinet (140-15000 Hz), altové husle (130-6700 Hz), gitara (80-5000 Hz). Uvedené rozsahy zohľadňujú všetky harmonické zložky nástroja.

Spodný stred (200 Hz až 500 Hz)- najrozsiahlejšia oblasť, pokrývajúca väčšinu nástrojov a vokálov, mužských aj ženských. Keďže oblasť spodného stredného pásma sa v skutočnosti presúva z energicky nasýtených horných basov, môžeme povedať, že „preberá štafetu“ a zodpovedá aj za správny prenos rytmickej sekcie v spojení s pohonom, hoci tento vplyv je už klesá smerom k čistej strednej frekvencii
V tomto rozsahu sa sústreďujú nižšie harmonické a podtóny, ktoré vypĺňajú hlas, preto je mimoriadne dôležitý pre správny prenos vokálov a saturáciu. V dolnom strede je tiež umiestnený celý energetický potenciál hlasu interpreta, bez ktorého nebude existovať zodpovedajúci vplyv a emocionálna odozva. Analogicky k prenosu ľudského hlasu v tejto časti rozsahu ukrývajú svoj energetický potenciál aj mnohé živé nástroje, najmä tie, ktorých spodná hranica počuteľnosti začína od 200-250 Hz (hoboj, husle). Spodný stred umožňuje počuť melódiu zvuku, ale neumožňuje jasné rozlíšenie nástrojov.

V súlade s tým je spodný stred zodpovedný za správny dizajn väčšiny nástrojov a hlasov, saturuje ich a robí ich rozpoznateľnými podľa ich zafarbenia. Taktiež spodné stredy sú extrémne náročné na správny prenos plného basového rozsahu, keďže „chytí“ drajv a atak hlavného úderného basu a má ho správne podporovať a plynulo „dotvárať“, postupne zredukovať to na nič. Pocity čistoty zvuku a zrozumiteľnosti basov spočívajú práve v tejto oblasti a ak sú v spodnom strede problémy kvôli prebytku alebo prítomnosti rezonančných frekvencií, tak zvuk poslucháča unaví, bude špinavý a mierne dunivý.
Ak je nedostatok v nižších stredoch, utrpí správny pocit z basov a spoľahlivý prenos vokálneho partu, ktorý bude bez tlaku a návratnosti energie. To isté platí pre väčšinu nástrojov, ktoré bez podpory spodného stredu stratia „tvár“, nesprávne sa vytvarujú a ich zvuk sa citeľne ochudobní, aj keď zostane rozpoznateľný, už nebude taký ucelený.

Pri stavbe audiosystému je rozsah spodného stredného a vyššieho (až po horný) zvyčajne daný stredofrekvenčným reproduktorom (MF), ktoré by bezpochyby mali byť umiestnené v prednej časti pred poslucháčom. a postaviť pódium. Pri týchto reproduktoroch nie je až taká dôležitá veľkosť, môže byť 6,5" alebo nižšia, dôležitý je však detail a schopnosť odhaliť nuansy zvuku, čo je dosiahnuté dizajnovými vlastnosťami samotného reproduktora (difúzor, záves a iné vlastnosti).
Pre celý stredofrekvenčný rozsah je tiež životne dôležitá správna lokalizácia a doslova najmenšie naklonenie alebo otočenie reproduktora môže mať citeľný vplyv na zvuk z hľadiska správneho realistického obnovenia obrazu nástrojov a vokálov v priestor, aj keď to bude do značnej miery závisieť od konštrukčných prvkov samotného kužeľa reproduktora.

Spodná stredná pokrýva takmer všetky existujúce nástroje a ľudské hlasy, nehrá síce zásadnú úlohu, no aj tak je veľmi dôležitá pre plnohodnotné vnímanie hudby či zvukov. Medzi nástrojmi bude rovnaká zostava, ktorá bola schopná hrať v dolnom pásme basov, no pridajú sa k nim ďalšie, ktoré začínajú od stredu nižšie: činely (190-17000 Hz), hoboj (247-15000 Hz) , flauta (240-17000 Hz), 14500 Hz), husle (200-17000 Hz). Uvedené rozsahy zohľadňujú všetky harmonické zložky nástroja.

Stredný stred (500 Hz až 1200 Hz) alebo jednoducho čistý stred, takmer podľa teórie rovnováhy možno tento segment rozsahu považovať za fundamentálny a fundamentálny vo zvuku a právom ho nazvať „zlatým priemerom“. V prezentovanom segmente frekvenčného rozsahu nájdete základné tóny a harmonické tóny absolútnej väčšiny nástrojov a hlasov. Čistota, zrozumiteľnosť, jas a prenikavosť zvuku závisia od sýtosti stredov. Dá sa povedať, že celý zvuk sa akoby „šíril“ do strán od základne, čo je stredofrekvenčný rozsah.

Ak stredy zlyhajú, zvuk sa stáva nudným a nevýrazným, stráca zvučnosť a jas, vokály prestávajú čarovať a vlastne doznievajú. Stred je tiež zodpovedný za zrozumiteľnosť základných informácií pochádzajúcich z nástrojov a vokálov (v menšej miere, keďže spoluhlásky sú vyššie v rozsahu), čo pomáha ich dobre rozlíšiť sluchom. Väčšina existujúcich nástrojov ožíva v tomto rozsahu, stáva sa energickou, informatívnou a hmatateľnou, a to isté sa deje s vokálom (najmä ženským), ktorý je uprostred naplnený energiou.

Základný rozsah strednej frekvencie pokrýva veľkú väčšinu nástrojov, ktoré už boli uvedené vyššie, a tiež odhaľuje plný potenciál mužských a ženských vokálov. Len niekoľko vybraných nástrojov začína svoj život na stredných frekvenciách, pričom spočiatku hrajú v relatívne úzkom rozsahu, napríklad malá flauta (600-15000 Hz).

Horné stredy (1200 Hz až 2400 Hz) predstavuje veľmi jemnú a náročnú časť sortimentu, s ktorou je potrebné zaobchádzať opatrne a opatrne. V tejto oblasti nie je veľa zásadných nôt, ktoré tvoria základ zvuku nástroja alebo hlasu, ale veľké množstvo podtónov a harmonických, vďaka ktorým sa zvuk zafarbuje, získava ostrosť a jasný charakter. Ovládaním tejto oblasti frekvenčného rozsahu sa môžete skutočne hrať s farbou zvuku, vďaka čomu bude buď živý, iskrivý, priehľadný a ostrý; alebo, naopak, suchá, umiernená, no zároveň priebojnejšia a šoférujúca.

No prílišné zdôrazňovanie tohto rozsahu má na zvukový obraz krajne nežiadúci vplyv, pretože začína nápadne bolieť ucho, dráždiť a dokonca spôsobovať bolestivé nepohodlie. Preto horný stred vyžaduje jemný a opatrný postoj, pretože Kvôli problémom v tejto oblasti je veľmi ľahké pokaziť zvuk, alebo naopak urobiť ho zaujímavým a hodnotným. Farba v hornej strednej oblasti zvyčajne do značnej miery určuje subjektívny žáner systému reproduktorov.

Vďaka vyššiemu stredu sa konečne formujú vokály a mnohé nástroje, stávajú sa sluchom jasne rozlíšiteľné a objavuje sa zrozumiteľnosť zvuku. To platí najmä pre nuansy reprodukcie ľudského hlasu, pretože v hornej strednej časti je umiestnené spektrum spoluhláskových zvukov a samohlásky, ktoré sa objavili v raných rozsahoch stredu, pokračujú. Vo všeobecnom zmysle horné stredné pásmo priaznivo zdôrazňuje a plne odhaľuje tie nástroje alebo hlasy, ktoré sú bohaté na vyššie harmonické a podtóny. Najmä ženské vokály a mnohé sláčikové, sláčikové a dychové nástroje sú v hornej strednej časti odhalené skutočne živo a prirodzene.

Prevažná väčšina nástrojov hrá stále vo vyššej strednej časti, aj keď mnohé sú už zastúpené len vo forme wrapperov a harmonických. Výnimkou sú niektoré vzácne, spočiatku charakterizované obmedzeným nízkofrekvenčným rozsahom, napríklad tuba (45-2000 Hz), ktorá končí svoju existenciu úplne v hornej polovici.

Nízke výšky (2400 Hz až 4800 Hz)- ide o zónu/oblasť so zvýšeným skreslením, ktoré, ak je prítomné v dráhe, sa zvyčajne prejaví v tomto konkrétnom segmente. Taktiež spodné výšky sú zaplavené rôznymi harmonickými nástrojmi a vokálom, ktoré zároveň zohrávajú veľmi špecifickú a dôležitú úlohu vo finálnom dizajne umelo vytvoreného hudobného obrazu. Nižšie výšky nesú hlavnú záťaž vysokofrekvenčného rozsahu. Vo zvuku sa prejavujú väčšinou ako zvyškové a dobre počuteľné harmonické vokály (prevažne ženské) a pretrvávajúce silné harmonické niektorých nástrojov, ktoré dotvárajú obraz s finálnymi dotykmi prirodzeného zafarbenia zvuku.

Prakticky nezohrávajú rolu pri rozlišovaní nástrojov a rozpoznávaní hlasov, hoci spodná horná zostáva mimoriadne informatívnou a zásadnou oblasťou. V podstate tieto frekvencie načrtávajú hudobné obrazy nástrojov a vokálov, naznačujú ich prítomnosť. Ak zlyhá spodný vysoký segment frekvenčného rozsahu, reč sa stane suchou, nezáživnou a neúplnou, približne to isté sa stane s inštrumentálnymi časťami - stratí sa jas, samotná podstata zdroja zvuku je skreslená, stane sa zreteľne nedokončeným a pod -vytvorené.

V každom bežnom audio systéme preberá úlohu vysokých frekvencií samostatný reproduktor nazývaný výškový reproduktor (vysokofrekvenčný). Rozmerovo obyčajne malá, na príkon (v rozumných medziach) nenáročná podobne ako stredné a hlavne low-endové časti, no je tiež nesmierne dôležité, aby zvuk hral správne, realisticky a aspoň krásne. Výškový reproduktor pokrýva celý počuteľný vysokofrekvenčný rozsah od 2000-2400 Hz do 20 000 Hz. V prípade vysokofrekvenčných reproduktorov je takmer analogicky so stredotónovou sekciou veľmi dôležité správne fyzické umiestnenie a smerovosť, keďže výškové reproduktory sa maximálne podieľajú nielen na tvorbe zvukovej scény, ale aj na procese jemného ladenie.

Pomocou výškových reproduktorov môžete ovládať pódium mnohými spôsobmi, priblížiť/oddialiť interpretov, meniť tvar a prezentáciu nástrojov, hrať sa s farbou zvuku a jeho jasom. Rovnako ako v prípade nastavovania stredotónových reproduktorov, aj tu ovplyvňuje správny zvuk výškových reproduktorov takmer všetko a často veľmi, veľmi citlivo: natočenie a sklon reproduktora, jeho vertikálne a horizontálne umiestnenie, vzdialenosť od blízkych plôch atď. Úspešnosť správneho naladenia a jemnosť HF sekcie však závisí od konštrukcie reproduktora a jeho polárneho vzoru.

Nástroje, ktoré hrajú na nižšie výšky, to robia primárne prostredníctvom harmonických, a nie základných tónov. Inak v nižšom-vysokom rozsahu „žijú“ takmer všetky tie isté, aké boli v stredofrekvenčnom segmente, t.j. takmer všetky existujúce. To isté platí pre hlas, ktorý je obzvlášť aktívny v nižších vysokých frekvenciách, pričom jas a vplyv je počuť najmä v ženských vokálnych partoch.

Horné výšky (9600 Hz až 30000 Hz) veľmi zložitý a pre mnohých nepochopiteľný rozsah, poskytujúci väčšinou podporu pre určité nástroje a vokály. Horné výšky dodávajú zvuku predovšetkým charakteristiky vzdušnosti, priehľadnosti, kryštalickosti, niekedy až jemného pridania a zafarbenia, ktoré sa môže zdať pre mnohých nepodstatné až nepočuteľné, no zároveň stále nesie veľmi určitý a špecifický význam. Pri pokuse o vytvorenie prvotriedneho „hi-fi“ alebo dokonca „hi-end“ zvuku je najvyššia pozornosť venovaná hornému vysokofrekvenčnému rozsahu, pretože Oprávnene sa verí, že vo zvuku sa nemôže stratiť ani najmenší detail.

Okrem toho, okrem bezprostredne počuteľnej časti, oblasť horných výšok, ktoré sa plynule menia na ultrazvukové frekvencie, môže mať stále určitý psychologický efekt: aj keď tieto zvuky nie sú zreteľne počuť, vlny sú vysielané do priestoru a môžu byť vnímaný človekom, pričom viac na úrovni tvorby nálady. V konečnom dôsledku ovplyvňujú aj kvalitu zvuku. Vo všeobecnosti sú tieto frekvencie najjemnejšie a najjemnejšie v celom rozsahu, ale sú zodpovedné aj za pocit krásy, elegancie a iskrivej dochute hudby. Ak je nedostatok energie v hornom vysokom rozsahu, je celkom možné cítiť nepohodlie a hudobné podhodnotenie. Rozmarný rozsah horných výšok navyše dáva poslucháčovi pocit priestorovej hĺbky, akoby bol ponorený hlboko do javiska a obklopujúci zvuk. Nadmerná sýtosť zvuku v určenom úzkom rozsahu však môže spôsobiť, že zvuk bude príliš „piesočnatý“ a neprirodzene tenký.

Pri diskusii o hornom vysokofrekvenčnom rozsahu stojí za zmienku aj výškový reproduktor nazývaný „super výškový reproduktor“, čo je vlastne konštrukčne rozšírená verzia bežného výškového reproduktora. Takýto reproduktor je navrhnutý tak, aby pokryl väčšiu časť rozsahu v hornom smere. Ak prevádzkový rozsah bežného výškového reproduktora končí na predpokladanej hraničnej značke, nad ktorou ľudské ucho zvukovú informáciu teoreticky nevníma, t.j. 20 kHz, potom môže super tweeter zvýšiť túto hranicu na 30-35 kHz.

Myšlienka implementácie takéhoto sofistikovaného reproduktora je veľmi zaujímavá a kuriózna, pochádza zo sveta „hi-fi“ a „hi-end“, kde sa verí, že žiadne frekvencie nemožno na hudobnej ceste ignorovať a aj keď ich nepočujeme priamo, stále sú spočiatku prítomné počas živého hrania konkrétnej skladby, čo znamená, že môžu mať nepriamo určitý vplyv. Situáciu so super výškovým reproduktorom komplikuje len fakt, že nie všetky zariadenia (zdroje/prehrávače zvuku, zosilňovače atď.) sú schopné vydávať signál v plnom rozsahu, bez toho, aby zhora odrezali frekvencie. To isté platí aj pre samotný záznam, ktorý sa často robí s orezaním frekvenčného rozsahu a stratou kvality.

Rozdelenie počuteľného frekvenčného rozsahu na konvenčné segmenty v skutočnosti vyzerá približne takto, ako je popísané vyššie, pomocou delenia možno ľahšie pochopiť problémy vo zvukovej dráhe za účelom ich eliminácie alebo vyrovnania zvuku. Napriek tomu, že si každý človek predstaví nejaký jedinečný štandardný obraz zvuku, ktorý je zrozumiteľný len jemu, v súlade len s jeho vkusovými preferenciami, povaha pôvodného zvuku má tendenciu k rovnováhe, respektíve k spriemerovaniu všetkých znejúcich frekvencií. Preto je správny štúdiový zvuk vždy vyvážený a pokojný, celé spektrum zvukových frekvencií v ňom smeruje k rovnej čiare na grafe frekvenčnej odozvy (amplitúda-frekvenčná odozva). Rovnaký smer sa snaží implementovať nekompromisné „hi-fi“ a „hi-end“: získať čo najrovnomernejší a vyvážený zvuk, bez špičiek a poklesov v celom počuteľnom rozsahu. Takýto zvuk sa môže priemernému neskúsenému poslucháčovi zdať nudný a nevýrazný, postrádajúci jas a nezaujímavý, ale je to práve tento zvuk, ktorý je v skutočnosti skutočne správny, pričom sa usiluje o rovnováhu analogicky s tým, ako platia zákony samotného vesmíru. ktoré žijeme sa prejavujú .

Tak či onak, túžba obnoviť určitý zvukový charakter v rámci svojho audio systému závisí výlučne od preferencií samotného poslucháča. Niekomu vyhovuje zvuk s prevahou mohutných hĺbok, inému zvýšený jas „zvýšených“ výšok, iný dokáže stráviť hodiny vychutnávaním si drsných vokálov zvýraznených v strede... Možností vnímania môže byť obrovské množstvo a informácie o frekvenčné rozdelenie rozsahu do podmienených segmentov práve pomôže každému, kto si chce vytvoriť zvuk svojich snov, len teraz s úplnejším pochopením nuancií a jemností zákonov, ktorým zvuk ako fyzikálny jav podlieha.

Pochopenie procesu saturácie určitými frekvenciami zvukového rozsahu (naplnenie energie v každej sekcii) v praxi nielen uľahčí nastavenie akéhokoľvek audio systému a umožní v princípe postaviť pódium, ale tiež poskytne neoceniteľné skúsenosti pri posudzovaní špecifickej povahy zvuku. Vďaka skúsenostiam dokáže človek sluchom okamžite identifikovať chyby zvuku a veľmi presne opísať problémy v určitej časti rozsahu a navrhnúť možné riešenie na zlepšenie zvukového obrazu. Nastavenie zvuku je možné vykonať rôznymi metódami, kde môžete použiť ekvalizér napríklad ako „páky“ alebo sa „hrať“ s umiestnením a smerom reproduktorov – čím sa zmení charakter skorých odrazov vĺn, eliminuje sa stojaté vlny, atď. Toto bude „úplne iný príbeh“ a téma na samostatné články.

Frekvenčný rozsah ľudského hlasu v hudobnej terminológii

Ľudský hlas hrá v hudbe samostatnú a výraznú úlohu ako vokálna časť, pretože povaha tohto fenoménu je skutočne úžasná. Ľudský hlas je tak mnohostranný a jeho rozsah (v porovnaní s hudobnými nástrojmi) je najširší, s výnimkou niektorých nástrojov, ako je napríklad klavír.
Navyše, v rôznom veku môže človek produkovať zvuky rôznych výšok, v detstve až po ultrazvukové výšky, v dospelosti je mužský hlas celkom schopný klesnúť extrémne nízko. Tu, ako predtým, sú mimoriadne dôležité individuálne vlastnosti hlasiviek človeka, pretože Sú ľudia, ktorí dokážu ohromiť svojim hlasom v rozsahu 5 oktáv!

Detský
• alt (nízky)
• soprán (vysoký)
• Výšky (vysoké pre chlapcov)

Pánske
• Basy hlboké (super nízke) 43,7-262 Hz
• Basy (nízke) 82-349 Hz
• Barytón (stredný) 110-392 Hz
• Tenor (vysoký) 132-532 Hz
• Tenor-altino (super vysoká) 131-700 Hz

Dámske
• Kontralt (nízky) 165-692 Hz
• Mezzosoprán (stredný) 220-880 Hz
• Soprán (vysoký) 262-1046 Hz
• Koloratúrny soprán (super vysoký) 1397 Hz

Zvuk sú vibrácie, t.j. periodické mechanické narušenie v elastických médiách - plynných, kvapalných a pevných. Takáto porucha, ktorá predstavuje nejakú fyzikálnu zmenu prostredia (napríklad zmena hustoty alebo tlaku, posun častíc), sa v ňom šíri vo forme zvukovej vlny. Zvuk môže byť nepočuteľný, ak jeho frekvencia presahuje citlivosť ľudského ucha, alebo ak sa šíri cez médium, ako je pevná látka, ktorá nemôže mať priamy kontakt s uchom, alebo ak sa jeho energia v médiu rýchlo rozptýli. U nás bežný proces vnímania zvuku je teda len jednou stránkou akustiky.

Zvukové vlny

Zvuková vlna

Zvukové vlny môžu slúžiť ako príklad oscilačného procesu. Akákoľvek oscilácia je spojená s porušením rovnovážneho stavu systému a je vyjadrená odchýlkou ​​jeho charakteristík od rovnovážnych hodnôt s následným návratom k pôvodnej hodnote. Pre zvukové vibrácie je touto charakteristikou tlak v určitom bode média a jeho odchýlka je akustický tlak.

Zvážte dlhé potrubie naplnené vzduchom. Na ľavom konci je do nej vložený piest, ktorý tesne prilieha k stenám. Ak sa piest prudko posunie doprava a zastaví sa, vzduch v jeho bezprostrednej blízkosti sa na chvíľu stlačí. Stlačený vzduch sa potom roztiahne, tlačí vzduch priľahlý k nemu doprava a oblasť kompresie pôvodne vytvorená v blízkosti piestu sa bude pohybovať potrubím konštantnou rýchlosťou. Táto kompresná vlna je zvuková vlna v plyne.
To znamená, že prudký posun častíc elastického média na jednom mieste zvýši tlak v tomto mieste. Vďaka elastickým väzbám častíc sa tlak prenáša na susedné častice, ktoré následne ovplyvňujú ďalšie a oblasť zvýšeného tlaku sa akoby pohybuje v elastickom médiu. Po oblasti vysokého tlaku nasleduje oblasť nízkeho tlaku, a tak sa vytvorí séria striedajúcich sa oblastí kompresie a zriedenia, ktoré sa šíria v médiu vo forme vlny. Každá častica elastického média bude v tomto prípade vykonávať oscilačné pohyby.

Zvuková vlna v plyne je charakterizovaná nadmerným tlakom, nadmernou hustotou, posunutím častíc a ich rýchlosťou. Pre zvukové vlny sú tieto odchýlky od rovnovážnych hodnôt vždy malé. Pretlak spojený s vlnou je teda oveľa menší ako statický tlak plynu. V opačnom prípade máme dočinenia s ďalším fenoménom – rázovou vlnou. Vo zvukovej vlne zodpovedajúcej normálnej reči je pretlak len asi jedna milióntina atmosférického tlaku.

Dôležitým faktom je, že látku neunáša zvuková vlna. Vlna je len dočasná porucha prechádzajúca vzduchom, po ktorej sa vzduch vráti do rovnovážneho stavu.
Pohyb vĺn, samozrejme, nie je jedinečný len pre zvuk: svetlo a rádiové signály sa šíria vo forme vĺn a vlny na vodnej hladine pozná každý.

Zvuk sú teda v širšom zmysle elastické vlny šíriace sa v nejakom elastickom prostredí a vytvárajúce v ňom mechanické vibrácie; v užšom zmysle subjektívne vnímanie týchto vibrácií špeciálnymi zmyslovými orgánmi zvierat alebo ľudí.
Ako každá vlna, aj zvuk sa vyznačuje amplitúdou a frekvenčným spektrom. Zvyčajne človek počuje zvuky prenášané vzduchom vo frekvenčnom rozsahu od 16-20 Hz do 15-20 kHz. Zvuk pod rozsahom ľudskej počuteľnosti sa nazýva infrazvuk; vyššie: do 1 GHz, - ultrazvuk, od 1 GHz - hyperzvuk. Spomedzi počuteľných zvukov by sme mali vyzdvihnúť aj fonetické, rečové zvuky a fonémy (ktoré tvoria hovorenú reč) a hudobné zvuky (ktoré tvoria hudbu).

Pozdĺžne a priečne zvukové vlny sa rozlišujú v závislosti od pomeru smeru šírenia vlny a smeru mechanických vibrácií častíc média šírenia.
V kvapalných a plynných médiách, kde nedochádza k významným výkyvom hustoty, sú akustické vlny svojou povahou pozdĺžne, to znamená, že smer vibrácií častíc sa zhoduje so smerom pohybu vlny. V pevných látkach okrem pozdĺžnych deformácií vznikajú aj elastické šmykové deformácie spôsobujúce budenie priečnych (šmykových) vĺn; v tomto prípade častice kmitajú kolmo na smer šírenia vlny. Rýchlosť šírenia pozdĺžnych vĺn je oveľa väčšia ako rýchlosť šírenia šmykových vĺn.

Vzduch nie je všade jednotný pre zvuk. Je známe, že vzduch je neustále v pohybe. Rýchlosť jeho pohybu v rôznych vrstvách nie je rovnaká. Vo vrstvách pri zemi sa vzduch dostáva do kontaktu s jeho povrchom, budovami, lesmi, a preto je jeho rýchlosť tu menšia ako na vrchole. V dôsledku toho sa zvuková vlna nešíri rovnako rýchlo hore a dole. Ak je pohyb vzduchu, t.j. vietor, spoločníkom zvuku, potom v horných vrstvách vzduchu bude vietor poháňať zvukovú vlnu silnejšie ako v spodných vrstvách. Keď je protivietor, zvuk hore sa šíri pomalšie ako dole. Tento rozdiel v rýchlosti ovplyvňuje tvar zvukovej vlny. V dôsledku skreslenia vĺn sa zvuk nešíri priamo. Pri zadnom vetre sa línia šírenia zvukovej vlny ohýba nadol a pri protivetre nahor.

Ďalším dôvodom nerovnomerného šírenia zvuku vo vzduchu. Ide o rozdielnu teplotu jeho jednotlivých vrstiev.

Nerovnomerne zohriate vrstvy vzduchu, podobne ako vietor, menia smer zvuku. Počas dňa sa zvuková vlna ohýba nahor, pretože rýchlosť zvuku v spodných, teplejších vrstvách je väčšia ako vo vrchných vrstvách. Vo večerných hodinách, keď sa zem a s ňou blízke vrstvy vzduchu rýchlo ochladzujú, horné vrstvy sú teplejšie ako spodné, rýchlosť zvuku v nich je väčšia a línia šírenia zvukových vĺn sa ohýba nadol. Preto večer z ničoho nič lepšie počujete.

Pri sledovaní oblakov si často môžete všimnúť, ako sa v rôznych nadmorských výškach pohybujú nielen rôznymi rýchlosťami, ale niekedy aj rôznymi smermi. To znamená, že vietor v rôznych výškach od zeme môže mať rôzne rýchlosti a smery. Tvar zvukovej vlny v takýchto vrstvách sa bude tiež líšiť od vrstvy k vrstve. Nech zvuk prichádza napríklad proti vetru. V tomto prípade by sa línia šírenia zvuku mala ohýbať a smerovať nahor. Ak sa jej ale do cesty dostane vrstva pomaly sa pohybujúceho vzduchu, opäť zmení smer a môže sa opäť vrátiť k zemi. Práve vtedy sa v priestore od miesta, kde vlna stúpa do výšky až po miesto, kde sa vracia na zem, objavuje „zóna ticha“.

Orgány vnímania zvuku

Sluch je schopnosť biologických organizmov vnímať zvuky svojimi sluchovými orgánmi; špeciálna funkcia načúvacieho prístroja, vybudená zvukovými vibráciami v prostredí, ako je vzduch alebo voda. Jeden z piatich biologických zmyslov, nazývaný aj akustické vnímanie.

Ľudské ucho vníma zvukové vlny s dĺžkou približne 20 m až 1,6 cm, čo zodpovedá frekvencii 16 - 20 000 Hz (kmitanie za sekundu), keď sa vibrácie prenášajú vzduchom, a až 220 kHz, keď sa zvuk prenáša cez kosti. lebka. Tieto vlny majú dôležitý biologický význam, napríklad zvukové vlny v rozsahu 300-4000 Hz zodpovedajú ľudskému hlasu. Zvuky nad 20 000 Hz majú malý praktický význam, pretože sa rýchlo spomaľujú; vibrácie pod 60 Hz sú vnímané prostredníctvom zmyslu vibrácií. Rozsah frekvencií, ktoré je človek schopný počuť, sa nazýva sluchový alebo zvukový rozsah; vyššie frekvencie sa nazývajú ultrazvuk a nižšie frekvencie sa nazývajú infrazvuk.
Schopnosť rozlišovať zvukové frekvencie veľmi závisí od jednotlivca: jeho vek, pohlavie, náchylnosť na choroby sluchu, trénovanosť a únava sluchu. Jednotlivci sú schopní vnímať zvuk až do 22 kHz a možno aj vyššie.
Človek dokáže rozlíšiť niekoľko zvukov súčasne vďaka tomu, že v slimáku môže byť súčasne niekoľko stojatých vĺn.

Ucho je zložitý vestibulárno-sluchový orgán, ktorý plní dve funkcie: vníma zvukové impulzy a zodpovedá za polohu tela v priestore a schopnosť udržiavať rovnováhu. Toto je párový orgán, ktorý sa nachádza v spánkových kostiach lebky a je zvonka obmedzený ušnicami.

Orgán sluchu a rovnováhy predstavujú tri časti: vonkajšie, stredné a vnútorné ucho, z ktorých každá plní svoje špecifické funkcie.

Vonkajšie ucho sa skladá z ušnice a vonkajšieho zvukovodu. Ušnica je komplexná elastická chrupavka pokrytá kožou, jej spodná časť, nazývaná lalok, je kožná riasa, ktorá pozostáva z kože a tukového tkaniva.
Ušnica v živých organizmoch funguje ako prijímač zvukových vĺn, ktoré sa potom prenášajú do vnútra načúvacieho prístroja. Hodnota ušnice u ľudí je oveľa menšia ako u zvierat, takže u ľudí je prakticky nehybná. Mnohé zvieratá však pohybom uší dokážu určiť polohu zdroja zvuku oveľa presnejšie ako ľudia.

Záhyby ľudského ušnice vnášajú do zvuku vstupujúceho do zvukovodu malé frekvenčné skreslenia v závislosti od horizontálnej a vertikálnej lokalizácie zvuku. Mozog teda dostáva ďalšie informácie na objasnenie polohy zdroja zvuku. Tento efekt sa niekedy používa v akustike, vrátane vytvárania pocitu priestorového zvuku pri používaní slúchadiel alebo načúvacích prístrojov.
Funkciou ušnice je zachytávať zvuky; jeho pokračovaním je chrupavka vonkajšieho zvukovodu, ktorej dĺžka je v priemere 25-30 mm. Chrupavková časť zvukovodu prechádza do kosti a celý vonkajší zvukovod je vystlaný kožou obsahujúcou mazové a sírne žľazy, čo sú upravené potné žľazy. Tento priechod končí naslepo: od stredného ucha ho oddeľuje bubienok. Zvukové vlny zachytené ušnicou narážajú na bubienok a spôsobujú jeho vibráciu.

Otrasy z bubienka sa zase prenášajú do stredného ucha.

Stredné ucho
Hlavnou časťou stredného ucha je bubienková dutina - malý priestor s objemom asi 1 cm³ umiestnený v spánkovej kosti. Existujú tri sluchové kostičky: kladívko, inkus a strmienok - prenášajú zvukové vibrácie z vonkajšieho ucha do vnútorného ucha a súčasne ich zosilňujú.

Sluchové kostičky ako najmenšie fragmenty ľudskej kostry predstavujú reťaz, ktorá prenáša vibrácie. Rukoväť paličky je tesne zrastená s bubienkom, hlavička paličky je spojená s inkusom a ten je zase svojim dlhým výbežkom spojený so štupľom. Základňa sponiek uzatvára okno predsiene, čím sa spája s vnútorným uchom.
Stredoušná dutina je spojená s nosohltanom cez Eustachovu trubicu, cez ktorú sa vyrovnáva priemerný tlak vzduchu vo vnútri a mimo bubienka. Pri zmene vonkajšieho tlaku sa uši niekedy upchajú, čo sa zvyčajne rieši reflexným zívaním. Prax ukazuje, že upchatie ucha sa v tejto chvíli ešte efektívnejšie rieši prehĺtaním pohybov alebo fúkaním do zovretého nosa.

Vnútorné ucho
Z troch častí orgánu sluchu a rovnováhy je najzložitejšie vnútorné ucho, ktoré sa pre svoj zložitý tvar nazýva labyrint. Kostný labyrint pozostáva z predsiene, slimáka a polkruhových kanálikov, ale len slimák, naplnený lymfatickými tekutinami, priamo súvisí so sluchom. Vo vnútri slimáka je membránový kanál, tiež naplnený kvapalinou, na spodnej stene ktorého je receptorový aparát sluchového analyzátora pokrytý vláskovými bunkami. Vláskové bunky detegujú vibrácie tekutiny vypĺňajúcej kanálik. Každá vlásková bunka je naladená na špecifickú zvukovú frekvenciu, pričom bunky sú naladené na nízke frekvencie umiestnené v hornej časti kochley a vysoké frekvencie sú naladené na bunky v spodnej časti kochley. Keď vlasové bunky odumierajú z veku alebo z iných dôvodov, človek stráca schopnosť vnímať zvuky zodpovedajúcich frekvencií.

Hranice vnímania

Ľudské ucho nominálne počuje zvuky v rozsahu 16 až 20 000 Hz. Horná hranica má tendenciu klesať s vekom. Väčšina dospelých nepočuje zvuky nad 16 kHz. Samotné ucho nereaguje na frekvencie nižšie ako 20 Hz, no možno ich cítiť prostredníctvom hmatu.

Rozsah hlasitosti vnímaných zvukov je obrovský. Ale bubienok v uchu je citlivý len na zmeny tlaku. Hladina akustického tlaku sa zvyčajne meria v decibeloch (dB). Dolná hranica počuteľnosti je definovaná ako 0 dB (20 mikropascalov) a definícia hornej hranice počuteľnosti sa vzťahuje skôr na prah nepohodlia a následne na poruchu sluchu, otras mozgu atď. Táto hranica závisí od toho, ako dlho počúvame zvuk. Krátkodobé zvýšenie hlasitosti do 120 dB ucho znesie bez následkov, ale dlhodobé vystavovanie sa zvukom nad 80 dB môže spôsobiť stratu sluchu.

Dôkladnejšie štúdie spodnej hranice sluchu ukázali, že minimálny prah, pri ktorom zvuk zostáva počuteľný, závisí od frekvencie. Tento graf sa nazýva absolútny prah sluchu. V priemere má oblasť najväčšej citlivosti v rozsahu od 1 kHz do 5 kHz, hoci citlivosť s vekom klesá v rozsahu nad 2 kHz.
Existuje aj spôsob vnímania zvuku bez účasti ušného bubienka - takzvaný mikrovlnný zvukový efekt, keď modulované žiarenie v mikrovlnnom rozsahu (od 1 do 300 GHz) ovplyvňuje tkanivo okolo slimáka, čo spôsobuje, že človek vníma rôzne zvuky.
Niekedy môže človek počuť zvuky v nízkofrekvenčnej oblasti, hoci v skutočnosti neboli žiadne zvuky tejto frekvencie. Deje sa tak preto, lebo vibrácie bazilárnej membrány v uchu nie sú lineárne a môžu v nej nastať vibrácie s rozdielnou frekvenciou medzi dvoma vyššími frekvenciami.

Synestézia

Jeden z najneobvyklejších psychoneurologických javov, pri ktorom sa typ podnetu a typ vnemov, ktoré človek zažíva, nezhodujú. Synestetické vnímanie je vyjadrené v tom, že okrem bežných vlastností môžu vzniknúť ďalšie, jednoduchšie vnemy alebo pretrvávajúce „elementárne“ dojmy - napríklad farba, vôňa, zvuky, chute, vlastnosti textúrovaného povrchu, priehľadnosť, objem a tvar, umiestnenie v priestore a iné kvality, ktoré nie sú prijímané zmyslami, ale existujú iba vo forme reakcií. Takéto dodatočné vlastnosti môžu vzniknúť buď ako izolované zmyslové dojmy, alebo sa dokonca prejaviť fyzicky.

Existuje napríklad sluchová synestézia. Ide o schopnosť niektorých ľudí „počuť“ zvuky pri pozorovaní pohybujúcich sa objektov alebo zábleskov, aj keď nie sú sprevádzané skutočnými zvukovými javmi.
Treba mať na pamäti, že synestézia je skôr psychoneurologickým znakom človeka a nie je duševnou poruchou. Toto vnímanie sveta okolo nás môže bežný človek pociťovať užívaním niektorých omamných látok.

Zatiaľ neexistuje žiadna všeobecná teória synestézie (vedecky overená, univerzálna predstava o nej). V súčasnosti existuje veľa hypotéz a v tejto oblasti prebieha množstvo výskumov. Objavili sa už pôvodné klasifikácie a porovnania a objavili sa určité prísne vzorce. Napríklad my, vedci, sme už zistili, že synestéty majú zvláštnu povahu pozornosti – akoby „predvedomej“ – na tie javy, ktoré u nich spôsobujú synestéziu. Synestéty majú mierne odlišnú anatómiu mozgu a radikálne odlišnú aktiváciu mozgu na synestetické „stimuly“. A vedci z Oxfordskej univerzity (UK) vykonali sériu experimentov, počas ktorých zistili, že príčinou synestézie môžu byť nadmerne excitovateľné neuróny. Jediné, čo sa dá s istotou povedať, je, že takéto vnímanie sa získava na úrovni funkcie mozgu, a nie na úrovni primárneho vnímania informácií.

Záver

Tlakové vlny prechádzajú cez vonkajšie ucho, ušný bubienok a kostičky stredného ucha, aby dosiahli tekutinou naplnené vnútorné ucho kochleárneho tvaru. Kvapalina kmitajúc naráža na membránu pokrytú drobnými chĺpkami, riasinkami. Sínusové zložky komplexného zvuku spôsobujú vibrácie v rôznych častiach membrány. Cilia vibrujúce spolu s membránou vzrušujú nervové vlákna s nimi spojené; objavuje sa v nich séria impulzov, v ktorých je „zakódovaná“ frekvencia a amplitúda každej zložky komplexnej vlny; tieto údaje sa elektrochemicky prenášajú do mozgu.

Z celého spektra zvukov sa rozlišuje predovšetkým počuteľný rozsah: od 20 do 20 000 hertzov, infrazvuk (do 20 hertzov) a ultrazvuk - od 20 000 hertzov a viac. Infrazvuky a ultrazvuky človek nepočuje, to však neznamená, že ho neovplyvňujú. Je známe, že infrazvuky, najmä pod 10 hertzov, môžu ovplyvniť psychiku človeka a spôsobiť depresiu. Ultrazvuk môže spôsobiť asteno-vegetatívne syndrómy atď.
Počuteľná časť zvukového rozsahu je rozdelená na nízkofrekvenčné zvuky - do 500 hertzov, strednú frekvenciu - 500-10 000 hertzov a vysokofrekvenčné - nad 10 000 hertzov.

Toto rozdelenie je veľmi dôležité, keďže ľudské ucho nie je rovnako citlivé na rôzne zvuky. Ucho je najcitlivejšie na relatívne úzky rozsah zvukov strednej frekvencie od 1000 do 5000 hertzov. Na zvuky nižšej a vyššej frekvencie citlivosť prudko klesá. To vedie k tomu, že človek je schopný počuť zvuky s energiou okolo 0 decibelov v strednom frekvenčnom rozsahu a nepočuje nízkofrekvenčné zvuky 20-40-60 decibelov. To znamená, že zvuky s rovnakou energiou v strednom frekvenčnom rozsahu môžu byť vnímané ako hlasné, ale v nízkofrekvenčnom rozsahu ako tiché alebo ich nepočuť vôbec.

Táto vlastnosť zvuku nebola vytvorená prírodou náhodou. Zvuky potrebné pre jeho existenciu: reč, zvuky prírody, sú prevažne v strednom frekvenčnom rozsahu.
Vnímanie zvukov je výrazne narušené, ak súčasne zaznievajú iné zvuky, zvuky podobné frekvenciou alebo harmonickým zložením. To znamená, že na jednej strane ľudské ucho nevníma dobre nízkofrekvenčné zvuky a na druhej strane, ak je v miestnosti cudzí hluk, môže byť vnímanie takýchto zvukov ešte viac narušené a skreslené.

Sluch je schopnosť sluchového orgánu vnímať zvuky; špeciálna funkcia načúvacieho prístroja, vybudená zvukovými vibráciami v prostredí, ako je vzduch alebo voda. Jeden z piatich biologických zmyslov, nazývaný aj akustické vnímanie.

Všeobecné informácie

Osoba je schopná počuť zvuk v rozsahu od 16 Hz do 20 kHz. Tieto vlny majú najdôležitejší biologický význam, napríklad zvukové vlny v rozsahu 300-4000 Hz zodpovedajú ľudskému hlasu. Zvuky nad 20 000 Hz majú malý praktický význam, pretože sa rýchlo spomaľujú; vibrácie pod 20 Hz sú vnímané hmatovým a vibračným zmyslom. Rozsah frekvencií, ktoré človek počuje, sa nazýva sluchové alebo zvukový rozsah; vyššie frekvencie sa nazývajú ultrazvuk a nižšie frekvencie sa nazývajú infrazvuk.

Fyziológia sluchu

Schopnosť rozlišovať zvukové frekvencie veľmi závisí od jednotlivca: jeho vek, pohlavie, náchylnosť k chorobám sluchu, trénovanosť. Jednotlivci sú schopní vnímať zvuk až do 22 kHz a možno aj vyššie.

Niektoré zvieratá môžu počuť ultra- a/alebo infrazvuk. Netopiere používajú ultrazvuk na echolokáciu počas letu. Psy sú schopné počuť ultrazvuk, na čom fungujú tiché píšťalky. Existujú dôkazy, že veľryby a slony môžu používať infrazvuk na komunikáciu.

Človek dokáže rozlíšiť niekoľko zvukov súčasne vďaka tomu, že v slimáku môže byť súčasne niekoľko stojatých vĺn.

« Uspokojivé vysvetlenie fenoménu sluchu sa ukázalo ako mimoriadne náročná úloha. Osoba, ktorá predložila teóriu, ktorá vysvetlila vnímanie výšky a hlasitosti zvuku, mala takmer určite zaručenú Nobelovu cenu.»

Psychofyziológia sluchu

Rovnako ako u väčšiny cicavcov je orgánom sluchu ucho. Sluch má aj mnoho iných zvierat, a to vďaka podobným ušným orgánom alebo dokonca kombinácii rôznych orgánov, ktoré sa môžu svojou stavbou výrazne líšiť.

Sluchové stopy, splynutie sluchových vnemov

Skúsenosti dokazujú, že vnem spôsobený nejakým krátkym zvukom pretrváva ešte nejaký čas vo forme stopy po odznení vonkajšieho šoku, ktorý ho spôsobil. Preto dva zvuky, ktoré za sebou rýchlo nasledujú, dávajú jediný sluchový vnem, ktorý je výsledkom ich splynutia. Ukazuje sa však, že sluchové stopy sú krátkodobejšie ako vizuálne: zatiaľ čo tieto sa spájajú už s desaťnásobným opakovaním za sekundu, na zlúčenie sluchových vnemov je potrebné ich opakovanie najmenej 130-krát za sekundu. Inými slovami, svetelná stopa trvá 1/10 sekundy, zatiaľ čo sluchová stopa trvá asi 1/130 sekundy. Splynutie sluchových vnemov má veľký význam pri jasnosti vnímania zvukov a vo veciach súzvuku a nesúladu, ktoré hrajú v hudbe takú obrovskú úlohu.

Premietanie vonkajších sluchových vnemov

Nech už sluchové vnemy vznikajú akokoľvek, väčšinou ich pripisujeme vonkajšiemu svetu, a preto vždy hľadáme dôvod stimulácie nášho sluchu vo vibráciách prijímaných zvonku z tej či onej vzdialenosti. Táto vlastnosť v oblasti sluchu je oveľa menej výrazná ako v oblasti zrakových vnemov, ktoré sa vyznačujú objektívnosťou a prísnou priestorovou lokalizáciou a pravdepodobne sa získavajú aj dlhou skúsenosťou a ovládaním iných zmyslov. Pri sluchových vnemoch nemôže dosahovať schopnosť projekcie, objektivizácie a priestorovej lokalizácie v oblasti sluchu také vysoké stupne ako pri zrakových vnemoch. Je to spôsobené štrukturálnymi vlastnosťami načúvacieho prístroja, ako je napríklad nedostatok svalových mechanizmov, ktorý ho zbavuje možnosti presného priestorového určenia. Obrovský význam, ktorý zohráva svalový zmysel vo všetkých priestorových definíciách, je dobre známy.

Úsudky o vzdialenosti a smere zvukov

Naše úsudky o vzdialenosti, na ktorú sa zvuky vydávajú, sú veľmi nepresné, najmä so zaviazanými očami, keď nevidíte zdroj zvukov. Týka sa to najmä zvukov pre nás neznámych; známe zvuky sa nám zdajú tým bližšie, čím sú hlasnejšie, a naopak. Skúsenosti ukazujú, že pri určovaní vzdialenosti hluku sa menej mýlime ako pri určovaní vzdialenosti hudobných tónov. Čo sa týka úsudkov o smere zvukov, táto schopnosť sa tiež ukazuje ako obmedzená u ľudí; Keďže nemá mobilné uši, ktoré sú vhodné na zbieranie zvukov, v pochybných prípadoch sa uchýli k pohybom hlavy a umiestni ju do polohy, v ktorej sa zvuky dajú najlepšie rozlíšiť, a lokalizuje zvuk v smere, odkiaľ je počuť silnejšie a zreteľnejšie.

Existujú dva známe mechanizmy, pomocou ktorých možno rozlíšiť smer zvuku:

• Rozvetvené neuróny sú schopné rozlíšiť časové oneskorenia medzi príchodom zvukových vĺn do pravého a ľavého ucha. (asi 10 µs)
• Pri vysokých frekvenciách, pri ktorých je vlnová dĺžka zvuku menšia ako veľkosť poslucháča, má zvuk dosahujúci blízke ucho väčšiu intenzitu.

Navyše, prvý mechanizmus má väčšiu váhu ako druhý.

Oba tieto mechanizmy nefungujú dobre vo vode, pretože rýchlosť zvuku v nej je oveľa väčšia ako vo vzduchu.

Test sluchu

Sluch sa testuje pomocou špeciálneho zariadenia alebo počítačového programu nazývaného audiometer.

Pomocou špeciálnych testov je možné určiť vedúce ucho. Napríklad do slúchadiel sa privádzajú rôzne zvukové signály (slová) a človek ich zaznamenáva na papier. Ktoré ucho má najviac správne rozpoznaných slov, je vedúce ucho.

Vnímanie frekvenčného rozsahu 16 Hz-20 kHz sa mení s vekom (vysoké frekvencie sú vnímané horšie a horšie)