Psihoakustika je oblast nauke koja proučava slušne senzacije osobe kada se zvuk primeni na uši.

Ljudi sa apsolutnim (analitičkim) sluhom za muziku sa velikom preciznošću određuju visinu, jačinu i tembar zvuka, u stanju su da upamte zvuk instrumenata i prepoznaju ih nakon nekog vremena. Oni mogu ispravno analizirati ono što su čuli, ispravno identificirati pojedinačne instrumente.

Ljudi koji nemaju apsolutnu visinu tona mogu odrediti ritam, tembar, tonalitet, ali im je teško pravilno analizirati materijal koji su čuli.

Prilikom slušanja visokokvalitetne audio opreme, u pravilu se mišljenja stručnjaka razlikuju. Neki preferiraju visoku transparentnost i vjernost prijenosu svakog prizvuka, nervira ih nedostatak detalja u zvuku. Drugi preferiraju zvuk mutnog, nejasnog karaktera, brzo se umaraju od obilja detalja u muzičkoj slici. Neko se fokusira na harmoniju u zvuku, neko na spektralni balans, a neko na dinamički opseg. Ispada da sve zavisi od tipa karaktera pojedinca.Tipovi ljudi se dele na sledeće dihotomije (klase u paru): čulni i intuitivni, misleći i osećajni, ekstravertni i introvertni, odlučni i percipirajući.

Ljudi sa senzornom dominacijom imaju jasnu dikciju, savršeno percipiraju sve nijanse govora ili muzičke slike. Za njih je transparentnost zvuka izuzetno važna, kada se jasno razlikuju svi zvučni instrumenti.

Slušaoci sa intuitivnom dominantom preferiraju zamućenu muzičku sliku, pridajući najveću važnost ravnoteži zvuka svih muzičkih instrumenata.

Slušaoci sa dominantnom mišlju preferiraju muzička dela visokog dinamičkog opsega, sa jasno definisanom durskom i molskom dominantom, sa izraženim značenjem i strukturom dela.

Ljudi sa dominantnim osećanjem pridaju veliku važnost harmoniji u muzičkim delima, preferiraju dela sa blagim odstupanjima dura i mola od neutralne vrednosti, tj. "muzika za dušu"

Slušalac sa ekstravertnom dominantom uspešno razlikuje signal od buke, radije sluša muziku na visokom nivou jačine zvuka, određuje da li je muzičko delo glavno ili sporedno po frekvencijskoj poziciji muzičke slike u ovog trenutka.

Osobe sa introvertiranom dominantom pridaju značajnu pažnju unutrašnjoj strukturi muzičke slike, većinsko-manjinsko se ocenjuje, između ostalog, po pomeranju frekvencije jednog od harmonika u nastalim rezonancijama, strani šum otežava percepciju audio informacija .

Ljudi sa odlučujućom dominantom preferiraju pravilnost u muzici, prisustvo unutrašnje periodičnosti.

Perceptualni dominantni slušaoci preferiraju improvizaciju u muzici.

Svako za sebe zna da se ista muzika na istoj opremi i u istoj prostoriji ne percipira uvijek na isti način. Vjerovatno su, ovisno o psihoemocionalnom stanju, naša osjećanja ili otupljena ili pogoršana.

S druge strane, pretjerana detaljnost i prirodnost zvuka može iznervirati umornog i opterećenog slušaoca sa senzornom dominantom, da će u tom stanju preferirati mutnu i tihu muziku, grubo rečeno, radije će slušati žive instrumente u šeširu sa ušicama. .

U određenoj mjeri, na kvalitetu zvuka utječe i “kvalitet” mrežnog napona, koji zauzvrat ovisi i o danu u sedmici i o dobu dana (u vršnim satima, mrežni napon je najzagađeniji ”). Nivo buke u prostoriji, a samim tim i stvarni dinamički opseg, takođe zavisi od doba dana.

Slučaj od prije 20 godina dobro je zapamćen o utjecaju ambijentalne buke. Kasno uveče, posle seoske svadbe, omladina je ostala da pomaže u čišćenju stolova i pranju suđa. U dvorištu je organizovana muzika: električna harmonika sa dvokanalnim pojačalom i dva zvučnika, četvorokanalno pojačalo po Šušurin šemi, na ulaz je priključena električna harmonika i dva trosmerna i dva Dvosmjerni akustični sistemi su povezani na izlaze. Magnetofon sa zapisima napravljenim na 19 brzina sa antiparalelnim pristrasnošću. Oko 2 sata ujutro, kada su svi bili slobodni, omladina se okupila u dvorištu i tražila da upali nešto za dušu. Kakvo je bilo iznenađenje prisutnih muzičara i ljubitelja muzike kada je zazvučala mešavina na teme Bitlsa u izvođenju benda STARS na 45. Za uho, prilagođeno percepciji muzike u atmosferi pojačane buke, zvuk u tišini noć je postala iznenađujuće jasna i nijansirana.

Percepcija po frekvenciji

Ljudsko uho percipira oscilatorni proces kao zvuk samo ako je frekvencija njegovih oscilacija u opsegu od 16...20 Hz do 16...20 kHz. Na frekvenciji ispod 20 Hz, vibracije se nazivaju infrazvučnim, iznad 20 kHz - ultrazvučnim. Zvuci frekvencije ispod 40 Hz su rijetki u muzici, au kolokvijalnom govoru potpuno su odsutni. Percepcija visokih zvučnih frekvencija snažno zavisi kako od individualnih karakteristika organa sluha, tako i od starosti slušaoca. Tako, na primjer, u dobi do 18 godina, zvukovi frekvencije od 14 kHz čuje se oko 100%, dok u dobi od 50 ... 60 godina - samo 20% slušatelja. Zvukovi frekvencije od 18 kHz do 18 godina čuje oko 60%, a do 40 ... 50 - samo 10% slušatelja. Ali to uopće ne znači da su zahtjevi za kvalitetom puta reprodukcije zvuka smanjeni za starije osobe. Eksperimentalno je utvrđeno da ljudi koji jedva percipiraju signale frekvencije od 12 kHz vrlo lako prepoznaju nedostatak visokih frekvencija u fonogramu.

Rezolucija sluha za promjenu frekvencije je oko 0,3%. Na primjer, dva tona od 1000 i 1003 Hz, koji slijede jedan za drugim, mogu se razlikovati bez instrumenata. A udaranjem frekvencija dva tona, osoba može otkriti frekvencijsku razliku do desetinki herca. Istovremeno, teško je sluhom razlikovati odstupanje brzine reprodukcije muzičkog fonograma unutar ±2%.

Subjektivna skala percepcije zvuka u smislu frekvencije je bliska logaritamskom zakonu. Na osnovu toga, sve frekvencijske karakteristike uređaja za prenos zvuka su iscrtane u logaritamskoj skali. Stepen tačnosti s kojim osoba određuje visinu zvuka po sluhu zavisi od oštrine, muzikalnosti i uvježbanosti njegovog sluha, kao i od intenziteta zvuka. Na višim nivoima glasnoće, zvuci većeg intenziteta izgledaju niži od onih slabijih.

Kod dužeg izlaganja intenzivnom zvuku, osjetljivost sluha se postepeno smanjuje i što je više, to je jačina zvuka veća, što je povezano s reakcijom sluha na preopterećenje, tj. uz prirodnu adaptaciju. Nakon određenog vremena, osjetljivost se vraća. Sistematsko i dugotrajno slušanje muzike na visokoj jačini zvuka izaziva nepovratne promene na slušnim organima, a posebno pate mladi ljudi koji koriste slušalice (slušalice).

Važna karakteristika zvuk je tembar. Sposobnost sluha da razlikuje svoje nijanse omogućava nam da razlikujemo razne muzičke instrumente i glasove. Zbog boje boje, njihov zvuk postaje višebojan i lako prepoznatljiv. Uslov za ispravan prenos tembra je neiskrivljeni prenos spektra signala - skup sinusoidnih komponenti složenog signala (preglasa). Prizvuci su višestruki frekvencije fundamentalne frekvencije i manji od njene amplitude. Timbar zvuka zavisi od sastava tonova i njihovog intenziteta.

Timbar zvuka živih instrumenata u velikoj mjeri ovisi o intenzitetu izdvajanja zvuka. Na primjer, ista nota, svirana na klaviru laganim dodirom prsta, i oštra, ima različite spektre napada i signala. Čak i neuvježbana osoba svojim napadom lako uočava emocionalnu razliku između dva takva zvuka, čak i ako se slušaocu prenose mikrofonom i uravnotežene jačine. Zvučni napad je početna faza, specifičan prolazni proces tokom kojeg se uspostavljaju stabilne karakteristike: glasnoća, tembar, visina. Trajanje zvučnog napada različitih instrumenata kreće se od 0...60 ms. Na primjer, za udaraljke je u rasponu od 0 ... 20 ms, za fagot - 20 ... 60 ms. Karakteristike napada instrumenta u velikoj meri zavise od načina i tehnike sviranja muzičara. Upravo ove karakteristike instrumenata omogućavaju prenošenje emocionalnog sadržaja muzičkog djela.

Zvučni tembar izvora signala koji se nalazi na udaljenosti manjoj od 3 m od slušaoca doživljava se kao „težak“. Uklanjanje izvora signala sa 3 na 10 m praćeno je proporcionalnim smanjenjem glasnoće, dok tembar postaje svjetliji. Daljnjim uklanjanjem izvora signala gubici energije u vazduhu rastu proporcionalno kvadratu frekvencije i imaju složenu zavisnost od relativne vlažnosti vazduha. Gubici energije RF komponenti su maksimalni pri relativnoj vlažnosti u rasponu od 8 do 30...40% i minimalni su na 80% (slika 1.1). Povećanje gubitka tona dovodi do smanjenja svjetline boje.

Percepcija amplitude

Krive jednake glasnoće od praga sluha do praga bola za binauralni i monouralni sluh prikazane su na Sl. 1.2.a, b, respektivno. Percepcija amplitude ovisi o učestalosti i ima značajno širenje povezano s promjenama vezanim za dob.

Osetljivost sluha na intenzitet zvuka je diskretna. Prag za osećanje promene intenziteta zvuka zavisi i od frekvencije i od jačine zvuka (na visokim i srednjim nivoima je 0,2...0,6 dB, na niskim nivoima dostiže nekoliko decibela) i u proseku je manji od 1 dB.

Haasov efekat (Haas)

Slušni aparat, kao i svaki drugi oscilatorni sistem, karakteriše inercija. Zbog ovog svojstva, kratki zvukovi u trajanju do 20 ms se percipiraju kao tiši od zvukova dužih od 150 ms. Jedna od manifestacija inercije -

nemogućnost osobe da otkrije izobličenje u impulsima u trajanju kraćem od 20 ms. U slučaju dolaska u uši 2 identična signala, sa vremenskim intervalom između njih od 5...40 ms, sluh ih percipira kao jedan signal, ako je interval veći od 40...50 ms - odvojeno.

efekat maskiranja

Noću, u tihim uslovima, čuje se škripa komarca, otkucavanje sata i drugi tihi zvuci, a u bučnim uslovima teško je razaznati glasan govor sagovornika. U realnim uslovima, zvučni signal ne postoji u apsolutnoj tišini. Strani šumovi, neizbježno prisutni na mjestu slušanja, u određenoj mjeri maskiraju glavni signal i otežavaju njegovo opažanje. Podizanje praga čujnosti jednog tona (ili signala) dok je izložen drugom tonu (šumu ili signalu) naziva se maskiranje.

Eksperimentalno je utvrđeno da se ton bilo koje frekvencije mnogo efikasnije maskira nižim tonovima nego višim, drugim riječima, niskofrekventni tonovi više maskiraju visokofrekventne nego obrnuto. Na primjer, kada istovremeno puštamo zvukove od 440 i 1200 Hz istog intenziteta, čut ćemo samo ton frekvencije od 440 Hz, a samo isključivanjem čut ćemo ton frekvencije 1200 Hz. Stepen maskiranja zavisi od omjera frekvencija i složen je po prirodi, povezan sa jednakim krivuljama glasnoće (sl. 1.3.α i 1.3.6).

Što je veći omjer frekvencija, manji je efekat maskiranja. Ovo u velikoj mjeri objašnjava fenomen "tranzistorskog" zvuka. Spektar nelinearnih izobličenja tranzistorskih pojačala proteže se do 11. harmonika, dok je spektar cijevnih pojačala ograničen na 3...5 harmonika. Krivulje maskiranja uskopojasnog šuma za tonove različitih frekvencija i nivoa njihovog intenziteta imaju različite obrasce. Jasna percepcija zvuka je moguća ako njegov intenzitet prelazi određeni prag čujnosti. Na frekvencijama od 500 Hz i niže, višak intenziteta signala bi trebao biti oko 20 dB, na frekvenciji od 5 kHz - oko 30 dB, a

na frekvenciji od 10 kHz - 35 dB. Ova funkcija slušna percepcija uzeti u obzir prilikom snimanja na audio medij. Dakle, ako je omjer signal-šum analognog zapisa oko 60...65 dB, tada dinamički raspon snimljenog programa ne može biti veći od 45...48 dB.

Efekt maskiranja utiče na subjektivno percipiranu glasnoću zvuka. Ako su komponente složenog zvuka bliske jedna drugoj po frekvenciji i ako se promatra njihovo međusobno maskiranje, tada će glasnoća tako složenog zvuka biti manja od glasnoće njegovih komponenti.

Ako je nekoliko tonova locirano toliko u frekvenciji da se njihovo međusobno maskiranje može zanemariti, tada će njihova ukupna glasnoća biti jednaka zbiru glasnoća svake od komponenti.

Postizanje "transparentnosti" zvuka svih instrumenata orkestra ili estradnog ansambla je izazovan zadatak, koji rješava tonski inženjer - namjeran odabir najvažnijih instrumenata na datom mjestu rada i druge posebne tehnike.

binauralni efekat

Sposobnost osobe da odredi smjer izvora zvuka (zbog prisustva dva uha) naziva se binauralni efekat. U uho koje se nalazi bliže izvoru zvuka, zvuk stiže ranije nego u drugo uho, što znači da se razlikuje po fazi i amplitudi. Kada slušate pravi izvor signala, binauralni signali (tj. signali koji dolaze do desnog i lijevog uha) su statistički povezani (korelirani). Preciznost lokalizacije izvora zvuka zavisi i od frekvencije i od njegove lokacije (ispred ili iza slušaoca). Organ sluha prima dodatne informacije o lokaciji izvora zvuka (prednji, zadnji, gornji) analizom karakteristika spektra binauralnih signala.

Do 150 ... 300 Hz, ljudski sluh ima vrlo nisku usmjerenost. Na frekvencijama od 300...2000 Hz, za koje je poluvalna dužina signala srazmjerna udaljenosti "između" koja je jednaka 20...25 cm, fazne razlike su značajne. Počevši od frekvencije od 2 kHz, usmjerenost sluha naglo opada. Na višim frekvencijama veća vrijednost dobija razliku u amplitudama signala. Kada razlika u amplitudi prijeđe prag od 1 dB, čini se da je izvor zvuka na strani gdje je amplituda veća.

Sa asimetričnom lokacijom slušaoca u odnosu na zvučnike dolazi do dodatnog razdvajanja intenziteta i vremena, što dovodi do prostornih izobličenja. Štaviše, što je QIS (prividni izvor zvuka) udaljeniji od centra baze (Δ L> 7 dB ili Δτ > 0,8 ms), manje su podložni izobličenju. Na Δ L> 20 dB, Δτ > 3...5 ms QIZ-ovi se pretvaraju u prave (zvučnici) i nisu podložni prostornim distorzijama.

Eksperimentalno je utvrđeno da nema prostornih izobličenja (neprimjetnih) ako je frekvencijski pojas svakog kanala odozgo ograničen frekvencijom od najmanje 10 kHz, a visokofrekventni (iznad 10 kHz) i niskofrekventni (ispod 300 Hz) dijelovi spektra ovih signala se reprodukuju monofono.

Greška u procjeni azimuta izvora zvuka u horizontalnoj ravni je 3 ... 4 ° ispred, a približno 10 ... 15 ° pozadi i u vertikalnoj ravni, što se objašnjava efektom zaštite od ušne školjke.

Uzimajući u obzir teoriju širenja i mehanizme nastanka zvučnih valova, preporučljivo je razumjeti kako se zvuk "tumači" ili percipira od strane osobe. Odgovoran je za percepciju zvučnih talasa u ljudskom tijelu upareni organ- uho. ljudsko uho- vrlo složen organ koji je odgovoran za dvije funkcije: 1) percipira zvučne impulse 2) obavlja ulogu vestibularnog aparata cijele ljudsko tijelo, određuje položaj tijela u prostoru i daje vitalnu sposobnost održavanja ravnoteže. Prosječno ljudsko uho može uhvatiti fluktuacije od 20 - 20.000 Hz, ali postoje odstupanja naviše ili naniže. U idealnom slučaju, opseg čujne frekvencije je 16 - 20.000 Hz, što takođe odgovara talasnoj dužini od 16 m - 20 cm. Uho je podeljeno na tri dela: spoljašnji, srednji i unutrasnje uho. Svaki od ovih "odjeljenja" obavlja svoju funkciju, međutim, sva tri odjela su međusobno usko povezana i zapravo međusobno prenose val zvučnih vibracija.

vanjsko (spoljno) uho

Spoljno uho se sastoji od ušne školjke i spoljašnjeg slušnog kanala. Ušna školjka je elastična hrskavica složenog oblika presvučeno kožom. Na dnu ušne školjke nalazi se režanj, koji se sastoji od masnog tkiva i također je prekriven kožom. Ušna školjka djeluje kao prijemnik zvučnih valova iz okolnog prostora. Poseban oblik strukture ušne školjke omogućava vam da bolje uhvatite zvukove, posebno zvukove srednjeg frekventnog raspona, koji je odgovoran za prijenos govornih informacija. Ova činjenica je u velikoj mjeri posljedica evolucijske nužnosti, budući da osoba većinu svog života provodi u usmenoj komunikaciji s predstavnicima svoje vrste. Ljudska ušna školjka je praktički nepomična, za razliku od velikog broja predstavnika životinjskih vrsta koji koriste pokrete ušiju kako bi se preciznije prilagodili izvoru zvuka.

Nabori ljudske ušne školjke su raspoređeni na način da vrše korekcije (manja izobličenja) u odnosu na vertikalnu i horizontalnu lokaciju izvora zvuka u prostoru. Zbog ove jedinstvene osobine osoba je u stanju prilično jasno odrediti lokaciju objekta u prostoru u odnosu na sebe, fokusirajući se samo na zvuk. Ova karakteristika je također dobro poznata pod pojmom "lokalizacija zvuka". Glavna funkcija ušne školjke je da uhvati što je moguće više zvukova u opsegu čujnih frekvencija. Dalja sudbina "uhvaćenih" zvučnih talasa odlučuje se u ušnom kanalu čija je dužina 25-30 mm. U njemu hrskavični dio vanjske ušne školjke prelazi u kost, a površina kože slušnog kanala obdarena je lojnim i sumpornim žlijezdama. Na kraju slušnog kanala nalazi se elastična bubna opna, do koje dopiru vibracije zvučnih valova, uzrokujući vibracije njegovog odgovora. Bubna membrana, zauzvrat, prenosi ove primljene vibracije u područje srednjeg uha.

Srednje uho

Vibracije koje prenosi bubna opna ulaze u područje srednjeg uha koje se zove "bubna opna". Ovo je prostor oko jednog kubnog centimetra zapremine, u kojem se nalaze tri slušne koščice: čekić, nakovanj i stremen. Upravo ti "srednji" elementi obavljaju najvažniju funkciju: prijenos zvučnih valova do unutrašnjeg uha i istovremeno pojačanje. Slušne koščice su izuzetno složen lanac prenosa zvuka. Sve tri kosti su usko povezane jedna sa drugom, kao i sa bubnom opnom, zbog čega dolazi do prenošenja vibracija "duž lanca". Na prilazu predjelu unutrašnjeg uha nalazi se prozor predvorja koji je blokiran osnovom stremena. Da bi se izjednačio pritisak na obe strane bubne opne (na primer, u slučaju promene spoljašnjeg pritiska), područje srednjeg uha je povezano sa nazofarinksom preko Eustahijeve cevi. Svi smo dobro svjesni efekta začepljenja ušiju koji se javlja upravo zbog takvog finog podešavanja. Iz srednjeg uha zvučne vibracije, već pojačane, padaju u područje unutrašnjeg uha, najsloženije i najosjetljivije.

unutrasnje uho

Najsloženiji oblik je unutrašnje uho, koje se iz tog razloga naziva labirint. Koštani labirint uključuje: predvorje, pužnica i polukružni kanali, kao i vestibularni aparat odgovoran za ravnotežu. Pužnica je ta koja je direktno povezana sa sluhom u ovom snopu. Pužnica je spiralni membranski kanal ispunjen limfnom tekućinom. Iznutra, kanal je podijeljen na dva dijela drugim membranskim septumom koji se naziva "osnovna membrana". Ova membrana se sastoji od vlakana različitih dužina (više od 24.000 ukupno), rastegnutih poput žica, svaka žica rezonira na svoj specifični zvuk. Kanal je membranom podijeljen na gornje i donje ljestve, koje komuniciraju na vrhu pužnice. Sa suprotnog kraja, kanal se povezuje sa receptorskim aparatom slušnog analizatora, koji je prekriven sitnim ćelijama dlačica. Ovaj aparat slušnog analizatora naziva se i Kortijev organ. Kada vibracije iz srednjeg uha uđu u pužnicu, limfna tekućina koja ispunjava kanal također počinje da vibrira, prenoseći vibracije na glavnu membranu. U ovom trenutku u akciju stupa aparat slušnog analizatora, čije ćelije dlake, smještene u nekoliko redova, pretvaraju zvučne vibracije u električne "nervne" impulse, koji se putem slušnog živca prenose u temporalnu zonu korteksa velikog mozga. . Na tako složen i ukrašen način, osoba će na kraju čuti željeni zvuk.

Osobine percepcije i formiranja govora

Mehanizam proizvodnje govora formiran je kod ljudi kroz čitavu evolucijsku fazu. Značenje ove sposobnosti je prenošenje verbalnih i neverbalnih informacija. Prvi nosi verbalno i semantičko opterećenje, drugi je odgovoran za prijenos emocionalne komponente. Proces stvaranja i percipiranja govora uključuje: formulaciju poruke; kodiranje u elemente po pravilima postojeći jezik; prolazna neuromuskularna dejstva; pokreta glasne žice; emisija akustičnog signala; Zatim slušalac stupa u akciju, vršeći: spektralnu analizu primljenog akustičkog signala i odabir akustičkih karakteristika u perifernom slušnom sistemu, prenos odabranih karakteristika kroz neuronske mreže, prepoznavanje jezičkog koda (lingvistička analiza), razumijevanje značenja poruke.
Uređaj za generiranje govornih signala može se usporediti sa složenim puhačkim instrumentom, ali svestranost i fleksibilnost podešavanja i sposobnost reprodukcije najsitnijih suptilnosti i detalja nemaju analoga u prirodi. Mehanizam za formiranje glasa sastoji se od tri neodvojive komponente:

1. Generator- pluća kao rezervoar zapremine vazduha. Energija viška pritiska se skladišti u plućima, zatim se kroz ekskretorni kanal, uz pomoć mišićnog sistema, ova energija uklanja kroz dušnik povezan sa larinksom. U ovoj fazi, struja zraka je prekinuta i modificirana;
2. Vibrator- sastoji se od glasnih žica. Na strujanje također utiču turbulentni mlazovi zraka (stvaraju rubne tonove) i izvori impulsa (eksplozije);
3. Rezonator- obuhvata rezonantne šupljine složenog geometrijskog oblika (ždrelo, usne i nosne šupljine).

U zbiru pojedinačnog uređaja ovih elemenata formira se jedinstven i individualan tembar glasa svake osobe pojedinačno.

Energija vazdušnog stuba se stvara u plućima, koja stvaraju određeni protok vazduha tokom udisaja i izdisaja zbog razlike atmosferskog i intrapulmonalnog pritiska. Proces akumulacije energije odvija se udisanjem, proces oslobađanja karakterizira izdisaj. To se događa zbog kompresije i širenja grudnog koša, koji se izvode uz pomoć dvije mišićne grupe: interkostalne i dijafragme, uz duboko disanje i pjevanje, kontrahiraju se i trbušni mišići, grudni koš i vrat. Prilikom udisaja, dijafragma se skuplja i pada, kontrakcija vanjskih interkostalnih mišića podiže rebra i odvodi ih u strane, a prsnu kost naprijed. Širenje grudnog koša dovodi do pada pritiska unutar pluća (u odnosu na atmosferski), a ovaj prostor se brzo ispunjava vazduhom. Prilikom izdisaja mišići se shodno tome opuštaju i sve se vraća u prethodno stanje ( grudni koš vraća se u prvobitno stanje zbog sopstvene gravitacije, dijafragma se podiže, volumen prethodno proširenih pluća se smanjuje, intrapulmonalni pritisak raste). Udisanje se može opisati kao proces koji zahtijeva utrošak energije (aktivan); izdisaj je proces akumulacije energije (pasivno). Kontrola procesa disanja i formiranja govora se dešava nesvjesno, ali kod pjevanja postavljanje daha zahtijeva svjestan pristup i dugotrajnu dodatnu obuku.

Količina energije koja se naknadno troši na formiranje govora i glasa zavisi od zapremine uskladištenog vazduha i od količine dodatnog pritiska u plućima. Maksimalni pritisak koji razvija obučeni operski pjevač može doseći 100-112 dB. Modulacijom protoka vazduha vibracijom glasnih žica i stvaranjem subfaringealnog viška pritiska, ovi procesi se odvijaju u larinksu, koji je svojevrsni ventil koji se nalazi na kraju dušnika. Ventil ima dvostruku funkciju: štiti pluća od stranih predmeta i održava visok pritisak. Larinks je taj koji djeluje kao izvor govora i pjevanja. Larinks je skup hrskavice povezanih mišićima. Larinks ima prilično složenu strukturu, čiji je glavni element par glasnih žica. Glasne žice su glavni (ali ne i jedini) izvor formiranja glasa ili "vibratora". Tokom ovog procesa, glasne žice se pokreću, praćeno trenjem. Za zaštitu od toga, izlučuje se poseban sluzavi sekret koji djeluje kao lubrikant. Formiranje govornih zvukova određeno je vibracijama ligamenata, što dovodi do stvaranja protoka zraka koji se izdiše iz pluća, do određene vrste amplitudnih karakteristika. Između glasnica nalaze se male šupljine koje po potrebi djeluju kao akustični filteri i rezonatori.

Karakteristike slušne percepcije, sigurnost slušanja, pragovi sluha, adaptacija, ispravan nivo jačine zvuka

Kao što se može vidjeti iz opisa strukture ljudskog uha, ovaj organ je vrlo delikatan i prilično složen u strukturi. Uzimajući ovu činjenicu u obzir, nije teško utvrditi da ovaj izuzetno tanak i osjetljiv aparat ima niz ograničenja, pragova i tako dalje. Ljudski slušni sistem prilagođen je percepciji tihih zvukova, kao i zvukova srednjeg intenziteta. Dugotrajno izlaganje glasnim zvucima dovodi do nepovratnih pomaka u pragovima sluha, kao i drugih problema sa sluhom, sve do potpune gluvoće. Stepen oštećenja je direktno proporcionalan vremenu izlaganja u glasnom okruženju. U ovom trenutku na snagu stupa i mehanizam prilagođavanja – tj. pod utjecajem dugotrajnih glasnih zvukova, osjetljivost se postepeno smanjuje, percipirana glasnoća se smanjuje, sluh se prilagođava.

Adaptacija u početku nastoji zaštititi organe sluha od preglasnih zvukova, međutim, utjecaj ovog procesa najčešće uzrokuje da osoba nekontrolirano povećava jačinu zvuka audio sistema. Zaštita se ostvaruje zahvaljujući mehanizmu srednjeg i unutrašnjeg uha: stremen se uvlači iz ovalnog prozora, čime se štiti od preglasnih zvukova. Ali mehanizam zaštite nije idealan i ima vremensko kašnjenje, aktivira se tek 30-40 ms nakon početka pristizanja zvuka, štoviše, potpuna zaštita se ne postiže ni sa trajanjem od 150 ms. Zaštitni mehanizam se aktivira kada nivo jačine zvuka pređe nivo od 85 dB, štaviše, sama zaštita je do 20 dB.
Najopasnijim se, u ovom slučaju, može smatrati fenomen "pomjeranja praga sluha", koji se u praksi obično javlja kao rezultat dužeg izlaganja glasnim zvukovima iznad 90 dB. Proces oporavka slušnog sistema nakon ovakvih štetnih efekata može trajati i do 16 sati. Pomeranje praga počinje već na nivou intenziteta od 75 dB, i raste proporcionalno sa povećanjem nivoa signala.

Kada se razmatra problem ispravnog nivoa intenziteta zvuka, najgore je shvatiti činjenica da su problemi (stečeni ili urođeni) povezani sa sluhom praktično neizlječivi u ovom dobu prilično napredne medicine. Sve ovo bi svaku zdravu osobu trebalo da navede na razmišljanje o brizi za svoj sluh, osim ako se, naravno, ne planira da se sačuva njegov izvorni integritet i sposobnost da čuje čitav frekvencijski opseg što je duže moguće. Srećom, nije sve tako strašno kao što se na prvi pogled čini, a pridržavajući se brojnih mjera opreza, lako možete sačuvati svoj sluh i u starijoj dobi. Prije razmatranja ovih mjera, potrebno je prisjetiti se jedne važne karakteristike ljudske slušne percepcije. Slušni aparat percipira zvukove nelinearno. Sličan fenomen se sastoji u sledećem: ako zamislite bilo koju frekvenciju čistog tona, na primer 300 Hz, onda se nelinearnost manifestuje kada se prizvuci ove osnovne frekvencije pojave u ušnoj školjki po logaritamskom principu (ako je osnovna frekvencija uzeti kao f, tada će frekvencijski prizvuci biti 2f, 3f itd. u rastućem redoslijedu). Ova nelinearnost je također lakša za razumijevanje i poznata je mnogima pod imenom "nelinearna distorzija". Budući da se takvi harmonici (prizvuci) ne javljaju u izvornom čistom tonu, ispada da samo uho unosi svoje korekcije i prizvuke u izvorni zvuk, ali se oni mogu odrediti samo kao subjektivna izobličenja. Na nivou intenziteta ispod 40 dB ne dolazi do subjektivnog izobličenja. Sa povećanjem intenziteta od 40 dB, nivo subjektivnih harmonika počinje da raste, ali čak i na nivou od 80-90 dB njihov negativni doprinos zvuku je relativno mali (dakle, ovaj nivo intenziteta se uslovno može smatrati nekom vrstom „zlatnu sredinu“ u muzičkoj sferi).

Na osnovu ovih informacija možete lako odrediti siguran i prihvatljiv nivo jačine zvuka koji neće štetiti slušnim organima i istovremeno omogućiti da se čuju apsolutno sve karakteristike i detalji zvuka, na primjer, u slučaju rada sa "hi-fi" sistemom. Ovaj nivo "zlatne sredine" je otprilike 85-90 dB. Na ovom intenzitetu zvuka zaista je moguće čuti sve što je ugrađeno u audio putanju, dok je rizik od preranog oštećenja i gubitka sluha minimiziran. Gotovo potpuno bezbednim se može smatrati nivo jačine od 85 dB. Da bismo razumjeli koja je opasnost od glasnog slušanja i zašto vam preniska glasnoća ne dozvoljava da čujete sve nijanse zvuka, pogledajmo ovo pitanje detaljnije. Što se tiče niske jačine zvuka, nedostatak svrsishodnosti (ali češće subjektivne želje) slušanja muzike na niskim nivoima je zbog sljedećih razloga:

1. Nelinearnost ljudske slušne percepcije;
2. Osobine psihoakustičke percepcije, koje će se posebno razmatrati.

Nelinearnost slušne percepcije, o kojoj se govorilo gore, ima značajan efekat pri bilo kojoj jačini zvuka ispod 80 dB. U praksi to izgleda ovako: ako uključite muziku na tihoj razini, na primjer, 40 dB, tada će se najjasnije čuti raspon srednje frekvencije muzičke kompozicije, bilo da se radi o vokalu izvođača / izvođača ili instrumenata koji sviraju u ovom opsegu. Istovremeno će biti očigledan nedostatak niskih i visokih frekvencija, upravo zbog nelinearnosti percepcije, kao i činjenice da različite frekvencije zvuče na različitim jačinama. Dakle, očigledno je da za potpunu percepciju cjeline slike nivo frekvencije intenziteta mora biti što je moguće više usklađen sa jednom vrijednošću. Uprkos činjenici da čak i na nivou jačine od 85-90 dB ne dolazi do idealizovanog izjednačavanja jačine zvuka različitih frekvencija, nivo postaje prihvatljiv za normalno svakodnevno slušanje. Što je istovremeno niža jačina zvuka, jasnije će se sluhom uočiti karakteristična nelinearnost, odnosno osjećaj odsustva odgovarajuće količine visokih i niskih frekvencija. Istovremeno, ispada da je s takvom nelinearnošću nemoguće ozbiljno govoriti o reprodukciji "hi-fi" zvuka visoke vjernosti, jer će preciznost prijenosa originalne zvučne slike biti izuzetno niska u ovu konkretnu situaciju.

Ako se udubite u ove zaključke, postaje jasno zašto se slušanje muzike na niskom nivou jačine zvuka, iako najsigurnije sa stanovišta zdravlja, izuzetno negativno osjeća uhu zbog stvaranja jasno nevjerovatnih slika muzičkih instrumenata i glas, nedostatak zvučne scenske skale. Općenito, tiha reprodukcija muzike može se koristiti kao pozadinska pratnja, ali je potpuno kontraindikovano slušanje visokog "hi-fi" kvaliteta pri maloj jačini zvuka, iz gore navedenih razloga nemoguće je stvoriti naturalističke slike zvučne scene koja je bila formiran od strane tonskog inženjera u studiju tokom faze snimanja. Ali ne samo da slaba glasnoća uvodi određena ograničenja u percepciji konačnog zvuka, situacija je mnogo gora s povećanom jačinom. Moguće je i prilično jednostavno oštetiti sluh i dovoljno smanjiti osjetljivost ako duže vrijeme slušate muziku na nivoima iznad 90 dB. Ovi podaci se zasnivaju na velikom broju medicinskih studija, koje zaključuju da nivoi zvuka iznad 90 dB nanose stvarnu i gotovo nepopravljivu štetu zdravlju. Mehanizam ovog fenomena leži u slušnoj percepciji i strukturnim karakteristikama uha. Kada zvučni val intenziteta iznad 90 dB uđe u ušni kanal, u igru ​​stupaju organi srednjeg uha, što uzrokuje pojavu koja se zove slušna adaptacija.

Princip onoga što se događa u ovom slučaju je sljedeći: uzengija se uvlači iz ovalnog prozora i štiti unutrašnje uho od preglasnih zvukova. Ovaj proces se zove akustični refleks. Za uho se to doživljava kao kratkotrajno smanjenje osjetljivosti, što može biti poznato svakome ko je, na primjer, ikada bio na rock koncertima u klubovima. Nakon ovakvog koncerta dolazi do kratkotrajnog smanjenja osjetljivosti, koja se nakon određenog vremena vraća na prethodni nivo. Međutim, obnavljanje osjetljivosti neće uvijek biti i direktno ovisi o dobi. Iza svega toga krije se velika opasnost od slušanja glasne muzike i drugih zvukova, čiji intenzitet prelazi 90 dB. Pojava akustičnog refleksa nije jedina "vidljiva" opasnost od gubitka slušne osjetljivosti. Kod dužeg izlaganja preglasnim zvukovima, dlačice koje se nalaze u predjelu unutrašnjeg uha (koje reagiraju na vibracije) jako odstupaju. U ovom slučaju dolazi do efekta da se kosa odgovorna za percepciju određene frekvencije skreće pod utjecajem zvučnih vibracija velike amplitude. U nekom trenutku, takva dlaka može previše odstupiti i više se nikada ne vratiti. Ovo će uzrokovati odgovarajući efekat gubitka osjetljivosti na određenoj specifičnoj frekvenciji!

Najstrašnije u cijeloj ovoj situaciji je da se bolesti uha praktički ne mogu liječiti, čak i najsavremenijim metodama poznatim medicini. Sve ovo dovodi do ozbiljnih zaključaka: zvuk iznad 90 dB opasan je po zdravlje i gotovo sigurno može uzrokovati prerano oštećenje sluha ili značajno smanjenje osjetljivosti. Još više frustrirajuće je to što prethodno spomenuto svojstvo adaptacije dolazi do izražaja s vremenom. Ovaj proces u ljudskim slušnim organima odvija se gotovo neprimjetno; osoba koja polako gubi osjetljivost, skoro 100% vjerovatnoće, to neće primijetiti sve do trenutka kada ljudi oko nje obrate pažnju na stalna pitanja, poput: "Šta si upravo rekao?". Zaključak je na kraju krajnje jednostavan: pri slušanju muzike bitno je ne dozvoliti nivoe jačine zvuka iznad 80-85 dB! U istom trenutku laži pozitivnu stranu: Nivo jačine zvuka od 80-85 dB je približno nivo snimanja muzike u studijskom okruženju. Tako se javlja koncept "zlatne sredine", iznad koje je bolje ne uzdizati se ako zdravstveni problemi imaju barem neki značaj.

Čak i kratkotrajno slušanje muzike na nivou od 110-120 dB može uzrokovati probleme sa sluhom, na primjer tokom koncerta uživo. Očigledno je izbjeći ovo ponekad nemoguće ili vrlo teško, ali je izuzetno važno pokušati to učiniti kako bi se održao integritet slušne percepcije. Teoretski, kratkotrajno izlaganje glasnim zvucima (koji ne prelaze 120 dB), čak i prije pojave "slušnog umora", ne dovodi do ozbiljnih negativnih posljedica. Ali u praksi se obično dešavaju slučajevi dužeg izlaganja zvuku takvog intenziteta. Ljudi se oglušuju ne shvaćajući punu opasnost u automobilu dok slušaju audio sistem, kod kuće u sličnim uvjetima ili sa slušalicama na prijenosnom plejeru. Zašto se to dešava i šta čini zvuk sve jačim i jačim? Na ovo pitanje postoje dva odgovora: 1) Uticaj psihoakustike, o čemu će biti reči posebno; 2) Stalna potreba da se "vrište" neki spoljni zvuk uz jačinu muzike. Prvi aspekt problema je prilično zanimljiv i o njemu će se detaljnije govoriti kasnije, ali druga strana problema više dovodi do negativnih misli i zaključaka o pogrešnom razumijevanju pravih osnova ispravnog slušanja zvuka "hi- fi" klasa.

Ne ulazeći u detalje, opšti zaključak o slušanju muzike i pravilnoj jačini zvuka je sledeći: slušanje muzike treba da se odvija na nivoima jačine zvuka ne većem od 90 dB, ne nižim od 80 dB u prostoriji u kojoj se čuju strani zvuci iz spoljašnjih izvora. su jako prigušeni ili potpuno odsutni (kao što su: razgovori komšija i druga buka iza zida stana, ulična buka i tehnička buka ako ste u autu itd.). Želio bih jednom za svagda naglasiti da se upravo u slučaju poštovanja ovakvih, vjerovatno strogih zahtjeva, može postići dugo očekivani balans volumena, koji neće uzrokovati prerano neželjeno oštećenje slušnih organa, a takođe doneti pravo zadovoljstvo od slušanja vaše omiljene muzike sa najsitnijim detaljima zvuka na visokim i niskim frekvencijama i preciznošću koju sledi sam koncept "hi-fi" zvuka.

Psihoakustika i osobine percepcije

Da bi se što potpunije odgovorilo na neka važna pitanja u vezi sa konačnom percepcijom zvučnih informacija od strane osobe, postoji čitava grana nauke koja proučava ogromnu raznolikost takvih aspekata. Ovaj dio se zove "psihoakustika". Činjenica je da se slušna percepcija ne završava samo radom slušnih organa. Nakon direktne percepcije zvuka organom sluha (uhom), tada na scenu stupa najsloženiji i malo proučeni mehanizam za analizu primljenih informacija, za to je u potpunosti odgovoran ljudski mozak, koji je osmišljen na način da tokom rad generiše talase određene frekvencije, a oni su takođe naznačeni u hercima (Hz). Različite frekvencije moždanih talasa odgovaraju određenim stanjima osobe. Tako se ispostavlja da slušanje muzike doprinosi promjeni frekvencijskog podešavanja mozga, a to je važno uzeti u obzir prilikom slušanja muzičkih kompozicija. Na osnovu ove teorije postoji i metoda zvučne terapije direktnim uticajem na psihičko stanje osobe. Moždani talasi su pet vrsta:

1. Delta talasi (talasi ispod 4 Hz). U skladu sa uslovima dubok san bez snova, bez ikakvih senzacija tela.
2. Theta talasi (talasi 4-7 Hz). Stanje sna ili duboke meditacije.
3. Alfa talasi (talasi 7-13 Hz). Stanja opuštenosti i opuštenosti tokom budnosti, pospanost.
4. Beta talasi (talasi 13-40 Hz). Stanje aktivnosti, svakodnevnog razmišljanja i mentalne aktivnosti, uzbuđenja i spoznaje.
5. Gama talasi (talasi iznad 40 Hz). Stanje jakih mentalna aktivnost, strah, uzbuđenje i svijest.

Psihoakustika, kao grana nauke, traži odgovore na najzanimljivija pitanja o konačnoj percepciji zvučnih informacija od strane osobe. U procesu proučavanja ovog procesa otkriva se ogroman broj faktora, čiji se utjecaj uvijek javlja kako u procesu slušanja muzike, tako iu svakom drugom slučaju obrade i analize bilo koje zvučne informacije. Psihoakustika proučava gotovo svu raznolikost mogućih utjecaja, počevši od emocionalnog i mentalnog stanja osobe u trenutku slušanja, završavajući strukturnim karakteristikama glasnica (ako govorimo o posebnostima percipiranja svih suptilnosti vokalnih žica). performanse) i mehanizam za pretvaranje zvuka u električne impulse mozga. O najzanimljivijim, i najvažnije važnim faktorima (koje je važno uzeti u obzir svaki put kada slušate svoju omiljenu muziku, kao i kada pravite profesionalni audio sistem) biće dalje reči.

Pojam konsonancije, muzička konsonancija

Uređaj ljudskog slušnog sistema jedinstven je, prije svega, u mehanizmu percepcije zvuka, nelinearnosti slušnog sistema, sposobnosti grupiranja zvukova po visini s prilično visokim stupnjem tačnosti. Većina zanimljiva karakteristika percepcije, može se uočiti nelinearnost slušnog sistema, koja se manifestuje u vidu pojave dodatnih nepostojećih (u glavnom tonu) harmonika, što se posebno često manifestuje kod ljudi sa muzičkim ili savršenim tonom. Ako se detaljnije zaustavimo i analiziramo sve suptilnosti percepcije muzičkog zvuka, onda se lako razlikuje koncept "konsonancije" i "disonance" različitih akorda i intervala zvuka. koncept "saglasnost" definira se kao suglasni (od francuske riječi "saglasnost") zvuk, i obrnuto, "disonanca"- nedosledan, neskladan zvuk. Unatoč raznolikosti različitih tumačenja ovih koncepata karakteristika muzičkih intervala, najpogodnije je koristiti "muzičko-psihološku" interpretaciju pojmova: konsonancija definira se i osjeća kao prijatan i ugodan, tih zvuk; disonance s druge strane, može se okarakterisati kao zvuk koji izaziva iritaciju, tjeskobu i napetost. Takva terminologija je pomalo subjektivna, a takođe su se u istoriji razvoja muzike uzimali potpuno različiti intervali za "suglasnik" i obrnuto.

Danas je i ove pojmove teško jednoznačno sagledati, jer postoje razlike među ljudima različitih muzičkih sklonosti i ukusa, a ne postoji ni opšteprihvaćen i usaglašen koncept harmonije. Psihoakustička osnova za percepciju različitih muzičkih intervala kao konsonantnih ili disonantnih direktno zavisi od koncepta „kritičke grupe“. Kritična traka- ovo je određena širina trake, unutar koje se zvučni osjećaji dramatično mijenjaju. Širina kritičnih pojaseva raste proporcionalno sa povećanjem frekvencije. Stoga je osjećaj konsonancija i disonancija direktno povezan sa prisustvom kritičnih traka. Ljudski slušni organ (uho), kao što je ranije spomenuto, igra ulogu band-pass filtera u određenoj fazi u analizi zvučnih valova. Ova uloga je dodijeljena bazilarnoj membrani, na kojoj se nalaze 24 kritične trake širine ovisno o frekvenciji.

Dakle, konsonancija i nekonzistentnost (konsonancija i disonanca) direktno zavise od rezolucije slušnog sistema. Ispada da ako dva različita tona zvuče unisono ili je frekvencijska razlika nula, onda je ovo savršena konsonancija. Ista konsonancija se javlja ako je frekvencijska razlika veća od kritičnog pojasa. Disonanca se javlja samo kada je frekvencijska razlika između 5% i 50% kritičnog opsega. Najveći stepen disonance u ovom segmentu se čuje ako je razlika jedna četvrtina širine kritičnog pojasa. Na osnovu toga, lako je analizirati bilo koji mešoviti muzički snimak i kombinaciju instrumenata na konsonanciju ili disonancu zvuka. Nije teško pretpostaviti koliku veliku ulogu u ovom slučaju imaju tonski inženjer, tonski studio i ostale komponente konačnog digitalnog ili analognog originalnog zvučnog zapisa, a sve to čak i prije nego što se pokuša reproducirati na opremi za reprodukciju zvuka.

Lokalizacija zvuka

Sistem binauralnog sluha i prostorne lokalizacije pomaže osobi da sagleda punoću prostorne zvučne slike. Ovaj mehanizam percepcije implementiraju dva slušna prijemnika i dva slušna kanala. Zvučne informacije koje dolaze kroz ove kanale se naknadno obrađuju u perifernom dijelu slušnog sistema i podvrgavaju spektralnoj i vremenskoj analizi. Dalje, ove informacije se prenose u više dijelove mozga, gdje se upoređuje razlika između lijevog i desnog zvučnog signala i formira se jedna zvučna slika. Ovaj opisani mehanizam se zove binauralni sluh. Zahvaljujući tome, osoba ima takve jedinstvene mogućnosti:

1) lokalizacija zvučnih signala iz jednog ili više izvora, uz formiranje prostorne slike percepcije zvučnog polja
2) razdvajanje signala koji dolaze iz različitih izvora
3) odabir nekih signala na pozadini drugih (na primjer, odabir govora i glasa iz buke ili zvuka instrumenata)

Prostornu lokalizaciju je lako uočiti jednostavan primjer. Na koncertu, sa binom i određenim brojem muzičara na određenoj udaljenosti jedan od drugog, lako je (po želji, čak i zatvaranjem očiju) odrediti smjer dolaska zvučnog signala svakog instrumenta, za procjenu dubine i prostornosti zvučnog polja. Na isti način se vrednuje dobar hi-fi sistem, sposoban da pouzdano "reproducira" takve efekte prostornosti i lokalizacije, čime zapravo "prevari" mozak, čineći da osetite puno prisustvo vašeg omiljenog izvođača na nastupu uživo. Lokalizaciju izvora zvuka obično određuju tri glavna faktora: vremenski, intenzitet i spektralni. Bez obzira na ove faktore, postoji niz obrazaca koji se mogu koristiti za razumijevanje osnova lokalizacije zvuka.

Najveći efekat lokalizacije, koji percipiraju ljudski slušni organi, je u području srednje frekvencije. Istovremeno, gotovo je nemoguće odrediti smjer zvukova frekvencija iznad 8000 Hz i ispod 150 Hz. Ova posljednja činjenica se posebno koristi u hi-fi sistemima i sistemima kućnog kina pri odabiru lokacije subwoofera (niskofrekventne veze), čija lokacija u prostoriji, zbog nedostatka lokalizacije frekvencija ispod 150 Hz, praktično nije bitno, a slušalac u svakom slučaju dobija holističku sliku zvučne scene. Točnost lokalizacije ovisi o lokaciji izvora zračenja zvučnih valova u prostoru. Tako se najveća preciznost lokalizacije zvuka bilježi u horizontalnoj ravni, dostižući vrijednost od 3°. U vertikalnoj ravni, ljudski slušni sistem mnogo lošije određuje smjer izvora, tačnost u ovom slučaju je 10-15 ° (zbog specifične strukture ušnih školjki i složene geometrije). Preciznost lokalizacije neznatno varira u zavisnosti od ugla objekata koji emituju zvuk u prostoru sa uglovima u odnosu na slušaoca, a stepen difrakcije zvučnih talasa glave slušaoca takođe utiče na konačni efekat. Također treba napomenuti da su širokopojasni signali bolje lokalizirani od uskopojasnog šuma.

Mnogo je zanimljivija situacija s definicijom dubine usmjerenog zvuka. Na primjer, osoba može odrediti udaljenost do objekta zvukom, međutim, to se događa u većoj mjeri zbog promjene zvučnog pritiska u prostoru. Obično, što je objekat udaljeniji od slušaoca, to se zvučni talasi više prigušuju u slobodnom prostoru (u zatvorenom prostoru se dodaje uticaj reflektovanih zvučnih talasa). Dakle, možemo zaključiti da je tačnost lokalizacije veća u zatvorenoj prostoriji upravo zbog pojave reverbacije. Reflektirani talasi koji se javljaju u zatvorenim prostorima dovode do zanimljivih efekata kao što su širenje zvučne scene, omotavanje itd. Ove pojave su moguće upravo zbog podložnosti trodimenzionalnoj lokalizaciji zvuka. Glavne zavisnosti koje određuju horizontalnu lokalizaciju zvuka su: 1) razlika u vremenu dolaska zvučnog talasa u levo i desno uvo; 2) razlika u intenzitetu zbog difrakcije na glavi slušaoca. Za određivanje dubine zvuka bitna je razlika u nivou zvučnog pritiska i razlika u spektralnom sastavu. Lokalizacija u vertikalnoj ravni takođe snažno zavisi od difrakcije u ušnoj školjki.

Situacija je složenija sa modernim surround sistemima zasnovanim na dolby surround tehnologiji i analogama. Čini se da princip izgradnje sistema kućnog bioskopa jasno reguliše metodu rekreacije prilično naturalističke prostorne slike 3D zvuka sa inherentnom jačinom i lokalizacijom virtuelnih izvora u prostoru. Međutim, nije sve tako trivijalno, jer se obično ne uzimaju u obzir mehanizmi percepcije i lokalizacije velikog broja izvora zvuka. Transformacija zvuka od strane organa sluha uključuje proces dodavanja signala iz različitih izvora koji su došli do različitih ušiju. Štaviše, ako je fazna struktura različitih zvukova manje ili više sinhrona, takav proces se uhom percipira kao zvuk koji dolazi iz jednog izvora. Postoji i niz poteškoća, uključujući posebnosti mehanizma lokalizacije, što otežava precizno određivanje smjera izvora u prostoru.

S obzirom na navedeno, najteži zadatak je odvojiti zvukove iz različitih izvora, posebno ako ti različiti izvori puštaju sličan amplitudno-frekventni signal. A to je upravo ono što se dešava u praksi u bilo kojoj savremeni sistem surround zvuk, pa čak i u konvencionalnom stereo sistemu. Kada osoba sluša veliki broj zvukova koji izviru iz različitih izvora, prvo se utvrđuje pripadnost svakog pojedinog zvuka izvoru koji ga stvara (grupiranje po frekvenciji, visini, tembru). I tek u drugoj fazi glasine pokušavaju lokalizirati izvor. Nakon toga se dolazni zvukovi dijele na tokove na osnovu prostornih karakteristika (razlika u vremenu dolaska signala, razlika u amplitudi). Na osnovu primljenih informacija formira se manje-više statična i fiksna slušna slika iz koje je moguće utvrditi odakle dolazi pojedini zvuk.

Vrlo je zgodno pratiti ove procese na primjeru obične pozornice na kojoj su muzičari fiksirani. Istovremeno, vrlo je zanimljivo da ako se vokal/izvođač, koji zauzima inicijalno definisanu poziciju na sceni, počne glatko kretati po sceni u bilo kojem smjeru, prethodno formirana slušna slika se neće promijeniti! Određivanje smjera zvuka koji dolazi od vokala ostat će subjektivno isto, kao da stoji na istom mjestu gdje je stajao prije kretanja. Samo u slučaju nagle promjene lokacije izvođača na pozornici doći će do cijepanja formirane zvučne slike. Pored razmatranih problema i složenosti procesa lokalizacije zvuka u prostoru, u slučaju višekanalnih surround zvučnih sistema, proces reverbacije u finalnoj slušaonici igra prilično veliku ulogu. Ova ovisnost se najjasnije uočava kada veliki broj reflektiranih zvukova dolazi iz svih smjerova - točnost lokalizacije se značajno pogoršava. Ako je energetsko zasićenje reflektiranih valova veće (prevladava) od direktnih zvukova, kriterij lokalizacije u takvoj prostoriji postaje izrazito zamagljen, izuzetno je teško (ako ne i nemoguće) govoriti o točnosti određivanja takvih izvora.

Međutim, u prostoriji sa jakom reverberacijom, teoretski dolazi do lokalizacije; u slučaju širokopojasnih signala, sluh je vođen parametrom razlike u intenzitetu. U ovom slučaju, smjer je određen visokofrekventnom komponentom spektra. U bilo kojoj prostoriji, točnost lokalizacije ovisit će o vremenu dolaska reflektiranih zvukova nakon direktnih zvukova. Ako je razmak između ovih zvučnih signala premali, "zakon direktnog talasa" počinje da deluje kako bi pomogao slušnom sistemu. Suština ovog fenomena: ako zvukovi s kratkim vremenskim intervalom kašnjenja dolaze iz različitih smjerova, tada se lokalizacija cijelog zvuka događa prema prvom zvuku koji je stigao, tj. sluh u izvesnoj meri ignoriše reflektovani zvuk ako dođe prekratko posle direktnog. Sličan efekat se javlja i kada se odredi pravac dolaska zvuka u vertikalnoj ravni, ali je u ovom slučaju znatno slabiji (zbog činjenice da je osetljivost slušnog sistema na lokalizaciju u vertikalnoj ravni primetno lošija).

Suština efekta prednosti je mnogo dublja i ima više psihološku nego fiziološku prirodu. Proveden je veliki broj eksperimenata na osnovu kojih je utvrđena zavisnost. Ovaj efekat nastaje uglavnom kada se vrijeme pojave eha, njegova amplituda i smjer poklapaju sa nekim „očekivanjem“ slušaoca od toga kako akustika ove prostorije formira zvučnu sliku. Možda je osoba već imala iskustvo slušanja u ovoj prostoriji ili slično, što formira predispoziciju slušnog sistema za nastanak „očekivanog“ efekta prednosti. Da bi se zaobišla ova ograničenja svojstvena ljudskom sluhu, u slučaju više izvora zvuka koriste se različiti trikovi i trikovi uz pomoć kojih se u konačnici formira manje ili više uvjerljiva lokalizacija muzičkih instrumenata/drugih izvora zvuka u prostoru. . Uglavnom, reprodukcija stereo i višekanalnih zvučnih slika temelji se na mnogo obmane i stvaranju slušne iluzije.

Kada dva ili više zvučnika (na primjer, 5.1 ili 7.1, ili čak 9.1) reprodukuju zvuk iz različitih tačaka u prostoriji, slušalac čuje zvukove koji dolaze iz nepostojećih ili imaginarnih izvora, percipirajući određenu zvučnu panoramu. Mogućnost ove obmane leži u biološkim karakteristikama strukture ljudskog tijela. Najvjerojatnije, osoba nije imala vremena da se prilagodi prepoznavanju takve obmane zbog činjenice da su se principi "umjetne" reprodukcije zvuka pojavili relativno nedavno. Ali, iako se pokazalo da je proces stvaranja zamišljene lokalizacije moguć, implementacija je još uvijek daleko od savršene. Činjenica je da sluh zaista percipira izvor zvuka tamo gdje on zapravo ne postoji, ali je ispravnost i tačnost prijenosa zvučnih informacija (posebno tembra) veliko pitanje. Metodom brojnih eksperimenata u realnim reverberacijskim prostorijama iu prigušenim komorama utvrđeno je da se tembar zvučnih valova razlikuje od stvarnih i imaginarnih izvora. Ovo uglavnom utiče na subjektivnu percepciju spektralne glasnoće, pri čemu se tembar u ovom slučaju menja na značajan i primetan način (u poređenju sa sličnim zvukom koji reprodukuje stvarni izvor).

U slučaju višekanalnih sistema kućnog bioskopa, nivo izobličenja je primetno veći, iz nekoliko razloga: 1) Mnogi zvučni signali slični po amplitudno-frekvencijskom i faznom odzivu istovremeno dolaze iz različitih izvora i pravaca (uključujući ponovo reflektovane talase) do svakog ušnog kanala. To dovodi do povećanog izobličenja i pojave češljastog filtriranja. 2) Jak razmak zvučnika u prostoru (jedan u odnosu na drugi, u višekanalnim sistemima ovo rastojanje može biti nekoliko metara ili više) doprinosi rastu izobličenja zvuka i obojenosti zvuka u području imaginarnog izvora. Kao rezultat toga, možemo reći da se bojanje tembra u višekanalnim i surround sistemima javlja u praksi iz dva razloga: fenomena češljastog filtriranja i uticaja reverb procesa u određenoj prostoriji. Ako je više od jednog izvora odgovorno za reprodukciju zvučnih informacija (ovo važi i za stereo sistem sa 2 izvora), pojava efekta "češljastog filtriranja" uzrokovanog različita vremena dolazak zvučnih talasa u svaki slušni kanal. Posebna neravnina se uočava u području gornjeg srednjeg 1-4 kHz.

Percepcija zvuka zasniva se na dva procesa koji se odvijaju u pužnici:

■ razdvajanje zvukova različite frekvencije prema mjestu njihovog najvećeg utjecaja na glavnu membranu pužnice;

■ transformacija receptorske ćelije mehaničkih vibracija u nervnu ekscitaciju.

Zvučne vibracije koje ulaze u unutrašnje uho kroz ovalni prozor prenose se na perilimfu, a vibracije ove tečnosti dovode do pomeranja glavne membrane na kojoj se nalaze receptorske ćelije dlake: unutrašnje i spoljašnje, odvojene jedna od druge lukovima Corti. Dlake receptorskih ćelija se ispiru endolimfom i dolaze u kontakt sa integumentarnom membranom, koja se nalazi iznad ćelija dlake duž celog toka membranoznog kanala. Pod dejstvom zvukova, glavna membrana počinje da vibrira, dlačice receptorskih ćelija dodiruju integumentarnu membranu i mehanički se iritiraju. Kao rezultat toga, u njima se javlja proces ekscitacije, koji je usmjeren duž aferentnih vlakana do neurona spiralnog čvora pužnice i dalje do centralnog nervnog sistema.

Visina stuba oscilirajuće tečnosti zavisi od visine zvuka i, shodno tome, mesta najvećeg pomaka glavne membrane: visokofrekventni zvuci daju najveći efekat na početku glavnog membrane , i niske frekvencije – doći do vrha puža . Na ovaj način , Zvukovi različitih frekvencija pobuđuju različite ćelije kose i različita vlakna . Povećanje intenziteta zvuka dovodi do povećanja broja pobuđenih ćelija kose i nervnih vlakana, što omogućava razlikovanje intenziteta zvučnih vibracija.

Razlikovati koštanu i vazdušnu provodljivost zvuka. U normalnim uslovima kod čoveka preovlađuje vazdušna provodljivost - provođenje zvučnih vibracija kroz spoljašnje i srednje uho do receptora unutrašnjeg uha . U slučaju koštane provodljivosti, zvučne vibracije se prenose kroz kosti lubanje direktno do pužnice (na primjer, prilikom ronjenja, ronjenja).

Osoba obično percipira zvukove frekvencije od 15 do 20.000 Hz. Kod djece gornja granica dostiže 22.000 Hz, s godinama se smanjuje. Najveća osjetljivost je pronađena u frekvencijskom opsegu od 1 000 prije 3 000 Hz . Ovo područje odgovara najčešćim frekvencijama u ljudskom govoru i muzici. .

4. Značaj i opšti plan organizacije vestibularnog senzornog sistema

Vestibularni senzorni sistem služi za analizu položaja i kretanja tijela u prostoru. To je jedan od najstarijih senzornih sistema , nastao pod uticajem gravitacije na Zemlji . Uz vizuelni senzorni sistem i kinestetički analizator, ima vodeću ulogu u prostornoj orijentaciji osobe. Impulsi iz vestibuloreceptora se koriste u tijelu za održavanje tjelesne ravnoteže, za regulaciju i održavanje držanja te za prostorno organiziranje ljudskih pokreta. Ujednačenim pokretom ili u mirovanju, receptori vestibularnog senzornog sistema nisu pobuđeni. .

Vestibularni senzorni sistem se sastoji od sljedećih odjela:

1. periferni, koji uključuje dvije formacije koje sadrže mehanoreceptore vestibularnog sistema - predvorje (torbica i materica) i polukružne kanale;

2. žica , koji polazi od receptora vlaknima bipolarne ćelije ( prvi neuron ) vestibularni ganglion koji se nalazi u temporalnoj kosti, formiraju se aksoni ovih neurona vestibularni nerv i zajedno sa slušnim živcem kao dio 8. para kranijalnih živaca ulaze u produženu moždinu; u vestibularnim jezgrama produžene moždine su druga

3. neuroni, impulsi od kojih dolaze do trećih neurona - u talamusu. Signali iz vestibularnih jezgara šalju se ne samo u talamus (ovo nije jedini način), oni se šalju u mnoge dijelove centralnog nervnog sistema: kičmenu moždinu, mali mozak, retikularnu formaciju i autonomnih ganglija. 3. kortikalni, predstavljen četvrtim neuronima, od kojih se neki nalaze u primarnom polju vestibularnog sistema u temporalnoj regiji korteksa, a drugi - u neposrednoj blizini piramidalnih neurona motornog korteksa i u postu centralni girus. Tačna lokalizacija vestibularne zone ljudskog korteksa još nije konačno razjašnjena.

5. Funkcionisanje vestibularnog aparata

Dakle, periferni dio vestibularnog senzornog sistema je vestibularni aparat, smješten u unutrašnjem uhu u lavirintu piramide temporalne kosti. Sastoji se od predvorja i tri polukružna kanala.

1. Kanali i šupljine u temporalnoj kosti čine koštani labirint vestibularnog aparata, koji je djelimično ispunjen membranoznim labirintom. Između koštanog i membranoznog lavirinta nalazi se tečnost - perilimfa, a unutar membranoznog lavirinta - endolimfa.

2. Predvorni aparat je dizajniran da analizira dejstvo gravitacije pri promeni položaja tela u prostoru i ubrzanja pravolinijskog kretanja. Podijeljen je na 2 šupljine - vrećicu i maternicu, u kojima se nalaze otolitni uređaji, čiji su mehanoreceptori ćelije dlake. Dio receptorske ćelije koji strši u šupljinu završava se jednom dužom pokretnom dlakom i 60-80 slijepljenih nepokretnih dlaka. Ove dlačice prodiru u želeastu otolitsku membranu, u kojoj se nalaze kristali kalcijum karbonata – otoliti (Sl. 33).

3. U maternici se otolitska membrana nalazi u horizontalnoj ravni , a u vrećici je savijena i nalazi se u frontalnoj i sagitalnoj ravni .

4. Prilikom promene položaja glave i tela, kao i pri vertikalnim ili horizontalnim ubrzanjima, otolitne membrane se slobodno kreću pod dejstvom gravitacije u sve tri ravni (tj. klize po dlačicama), pri čemu deformišu mehanoreceptorske dlačice. Što je veća deformacija dlačica, to je veća frekvencija aferentnih impulsa u vlaknima vestibularnog živca.

Rice. 33. Struktura otolitnog aparata :

1 - otoliti; 2 - otolitna membrana; 3 - dlačice receptorskih ćelija;

4 - receptorske ćelije; 5 - potporne ćelije; 6 - nervna vlakna

Aparat polukružnih kanala koristi se za analizu djelovanja centrifugalne sile pri rotacijskim kretanjima. Njegov adekvatan iritans je ugaono ubrzanje. Polukružni kanali se nalaze u tri međusobno okomite ravni (prednji – u frontalnoj ravni , bočno – u horizontali , pozadi – u sagitalnom ) i ispunjen, kao i cijeli labirint, gustom endolimfom (njena viskoznost je 2-3 puta veća od viskoznosti vode). Jedan od krajeva svakog kanala je proširen u "ampulu". Receptorske ćelije dlake su koncentrisane samo u ampulama u obliku krista (nabora, češlja), tj. zalijepljeni zajedno. Kada se endolimfa kreće (za vrijeme kutnih ubrzanja), kada se dlačice savijaju u jednom smjeru, ćelije dlake su uzbuđene, a kada je kretanje suprotno, one su inhibirane. Receptorski potencijal koji nastaje stimulacijom ćelija dlake prenosi impuls na završetke vlakana vestibularnog živca.

trenutno prikazano , da rotacije ili naginjanja na jednu stranu povećavaju aferentne impulse , i sa druge strane – smanjiti ga . To vam omogućava da razlikujete smjer pravolinijskog ili rotacijskog kretanja. .

6. Utjecaj vestibularnog sistema na različite tjelesne funkcije

Vestibularni senzorni sistem je povezan sa mnogim centrima kičmene moždine i mozga i izaziva brojne vestibulosomatske i vestibulo-vegetativne reflekse (Sl. 34). Najvažnije od ovih reakcija su vestibulospinalne.

Vestibularne iritacije uzrokuju prilagođavanje refleksa promjene mišićnog tonusa, refleksa podizanja, kao i posebne pokrete oka koji imaju za cilj održavanje slike na mrežnici - nistagmus (pokreti očnih jabučica brzinom rotacije , ali u suprotnom smjeru , zatim brz povratak u početnu poziciju i nova rotacija unazad) .

Rice. 34. Aferentne veze vestibularnog aparata :

G - oko; TK - tanko crijevo; M - mišić; Pm - oblongata medulla;

G - stomak; Vidite - kičmena moždina

Vestibulo-vegetativne reakcije zahvataju kardiovaskularni sistem, gastrointestinalni trakt i druge organe. Kod jakih i dugotrajnih opterećenja vestibularnog aparata javlja se “mučnina kretanja” (primjer toga je morska bolest), koja se manifestira promjenom otkucaja srca i krvnog tlaka, pogoršanjem osjećaja za vrijeme, promjenom mentalnih funkcija. - pažnja, operativno mišljenje, kratkoročno pamćenje, emocionalne manifestacije. U teškim slučajevima javljaju se vrtoglavica, mučnina i povraćanje. Povećana sklonost "mučnini kretanja" može se smanjiti posebnim treningom (rotacija, zamah) i upotrebom niza lijekova.

U uslovima bestežinskog stanja (kada su vestibularni uticaji osobe isključeni), dolazi do gubitka ideja o prostornom položaju tela. Gubitak vještina hodanja i trčanja. Stanje nervnog sistema se pogoršava, javlja se povećana razdražljivost, nestabilnost raspoloženja. Dakle, pored glavne funkcije analizatora, koja je važna za kontrolu držanja i pokreta osobe, vestibularni senzorni sistem ima niz nuspojava na mnoge tjelesne funkcije koje nastaju kao rezultat ozračivanja ekscitacije u druge nervne centre. .

Motivacija za akciju

Akcioni plan

Sheme svrsishodnih pokreta

(stečeno i urođeno)

Regulacija držanja

Mono- i polisinaptički refleksi

Dužina mišića Mišićna napetost

Program

Performanse

Rice. 35. Sveukupni plan organizacija motoričkog senzornog sistema

Predavanje 22

SISTEM SENZORA MOTORA .

OSJETNI SISTEMI KOŽE , OKUS I MIRIS

1. Značenje i opšti plan organizacije motoričkog senzornog sistema

Motorni senzorni sistem se koristi za analizu stanja motornog aparata – njegove pokrete i položaje . Podaci o stepenu kontrakcije skeletnih mišića, napetosti tetiva, promjenama zglobnih uglova neophodni su za regulaciju motoričkih činova i položaja.

Motorni senzorni sistem se sastoji od sljedećih odjela:

1. periferni, predstavljen proprioceptorima koji se nalaze u mišićima, tetivama i zglobnim vrećama;

2. žica , koja počinje bipolarnim ćelijama (prvi neuroni), čija se tijela nalaze izvan CNS-a – u kičmenim ganglijima jedan njihov proces je povezan s receptorima, drugi ulazi u kičmenu moždinu i prenosi impulse do drugih neurona u produženoj moždini (dio puteva od proprioreceptora ide do malog mozga), a zatim do korteksa malog mozga. treći neuroni - relejna jezgra talamusa;

3. kortikalni, koji se nalazi u prednjem centralnom girusu moždane kore.

Opšti plan organizacije motoričkog senzornog sistema prikazan je na sl. 35.

2. Funkcije proprioreceptora

Mišići sisara i ljudi sadrže 3 vrste specijalizovanih receptora: mišićna vretena, receptore tetiva

Golgi i zglobni receptori (receptori zglobne kapsule i zglobnih ligamenata). Svi ovi receptori reagiraju na mehaničke podražaje i uključeni su u koordinaciju pokreta, te su izvor informacija o stanju motoričkog aparata. Specifični stimulans proprioreceptora je njihovo istezanje.

Mišićna vretena su male duguljaste formacije (duge nekoliko milimetara, široke desetine milimetra) koje se nalaze u debljini mišića. Svako vreteno je prekriveno kapsulom formiranom od nekoliko slojeva ćelija, koja se širi u središnjem dijelu i formira nuklearnu vreću (Sl. 36).

Rice. 36. Mišićno vreteno:

1 - proksimalni kraj intrafuzalnog mišićnog vlakna pričvršćenog za skeletno mišićno vlakno; 2 - distalni kraj ovog vlakna pričvršćen za fasciju; 3 - nuklearna vreća; 4 - aferentna vlakna; 5 - vlakna gama motornog neurona; 6 - alfa motorno neuronsko vlakno koje ide do skeletnog mišića

Unutar kapsule nalazi se snop (od 2 do 14) tankih vlakana (2 do 3 puta tanjih od običnih vlakana skeletnih mišića), koja se nazivaju intrafuzalno za razliku od svih ostalih mišićnih vlakana (ekstrafuzno).

Vretena su paralelna sa ekstrafuzalnim vlaknima - jedan kraj je pričvršćen za tetivu, a drugi za vlakno. Postoje dvije vrste intrafuzalnih vlakana:

■ nuklearni tobolčari- deblji i duži sa jezgrima u srednjem, zadebljanom dijelu vlakna - nuklearna vreća, koja je povezana s najdebljim i najbrže provodljivim aferentnim nervnim vlaknima - informiraju o dinamičkoj komponenti kretanja(brzina promjene dužine mišića) ;

■ nuklearni lanac- kraći, tanji, sa jezgrima izduženim u lanac, obavještavajući o statičkoj komponenti (dužini mišića koji se trenutno drži).

Osjetni završeci aferentnih nervnih vlakana su spiralno smješteni (namotani) na intrafuzalna vlakna.

Kod istezanja skeletnog mišića rastežu se i mišićni receptori, a završeci nervnih vlakana se deformišu, što uzrokuje pojavu nervnih impulsa u njima, koji idu prvenstveno do motornih neurona kičmene moždine. Učestalost impulsa raste sa povećanjem istezanja mišića, kao i sa povećanjem brzine njegovog istezanja. Tako se nervni centri informišu o brzini istezanja mišića i njegovoj dužini. Impuls iz mišićnih vretena nastavlja se tijekom cijelog perioda održavanja istegnutog stanja, što osigurava da su centri stalno svjesni dužine mišića. Što mišići izvode suptilnije i koordinisanije pokrete, to imaju više mišićnih vretena: kod čoveka, u dubokim mišićima vrata koji povezuju kičmu sa glavom, njihov prosečan broj je 63, a u mišićima bedra i karlica - manje od 5 vretena na 1 g mišićne težine.

CNS može fino regulisati osjetljivost proprioreceptora, tj. vretena takođe imaju eferentnu inervaciju: intrafuzalna mišićna vlakna inerviraju se aksonima koji im dolaze iz gama motornih neurona. Ekscitacija alfa motornih neurona je praćena ekscitacijom gama motornih neurona. Aktivacija gama motornih neurona dovodi do povećanja osjetljivosti (ekscitabilnosti) aferentnih neurona: s istom dužinom skeletnog mišića veći broj aferentnih impulsa će ući u nervne centre.

Pražnjenja malih gama motornih neurona kičmene moždine uzrokuju kontrakciju intrafuzalnih mišićnih vlakana na obje strane vrećice nuklearnog vretena. Kao rezultat toga, srednji nesmanjivi dio mišićnog vretena se rasteže, a deformacija izlaznog nervnog vlakna uzrokuje povećanje njegove ekscitabilnosti. To omogućuje, prvo, izdvajanje proprioceptivnih impulsa na pozadini drugih aferentnih informacija i, drugo, povećanje točnosti analize stanja mišića. Povećanje osjetljivosti vretena javlja se tokom kretanja, pa čak i u stanju prije lansiranja. To se objašnjava činjenicom da je, zbog niske ekscitabilnosti gama motornih neurona, njihova aktivnost u mirovanju slabo izražena, a tijekom voljnih pokreta i vestibularnih reakcija se aktivira. Osjetljivost proprioreceptora također se povećava umjerenom stimulacijom simpatičkih vlakana i oslobađanjem malih doza adrenalina.

Golgijevi tetivni receptori nalaze se na spoju mišićnih vlakana sa tetivom. Receptori tetiva (završeci nervnih vlakana) opletaju tanka tetivna vlakna okružena kapsulom. Kao rezultat sekvencijalnog vezivanja tetivnih receptora na mišićna vlakna (a u nekim slučajevima i na mišićna vretena), dolazi do istezanja tetivnih mehanoreceptora uz mišićnu napetost, tj. pobuđeni su kontrakcijom mišića. Dakle, za razliku od mišićnih vretena, tetivni receptori obavještavaju nervne centre o sili koju razvija mišić (o stepenu mišićne napetosti i brzini njegovog razvoja). Na nivou kičme izazivaju inhibiciju motornih neurona vlastitog mišića i ekscitaciju motornih neurona antagonista kroz interneurone.

Zglobni receptori obavještavaju o položaju pojedinih dijelova tijela u prostoru i jedan u odnosu na drugi. Oni su slobodni nervni završeci ili završeci zatvoreni u posebnu kapsulu. Neki zglobni receptori šalju informaciju o veličini zglobnog ugla, tj. o položaju zgloba. Njihova impulsacija se nastavlja tokom čitavog perioda očuvanja ovog ugla. Što je veća frekvencija, to je veći pomak ugla. Ostali zglobni receptori se pobuđuju samo u trenutku pokreta u zglobu, tj. poslati informacije o brzini. Učestalost njihove impulsacije raste s povećanjem brzine promjene zglobnog ugla.

Signali koji dolaze od receptora mišićnih vretena, organa tetiva, zglobnih torbi i taktilnih kožnih receptora nazivaju se kinestetičkim , one. obavještavanje o kretanju tijela. Njihovo učešće u dobrovoljnoj regulaciji kretanja je različito. Signali artikularnih receptora uzrokuju primjetnu reakciju u moždanoj kori i dobro se razumiju. Zahvaljujući njima, osoba bolje percipira razlike u pokretima zglobova nego razlike u stepenu napetosti mišića u statičnim položajima ili održavanju težine. Signali sa drugih proprioceptora, koji uglavnom dolaze do malog mozga, obezbjeđuju nesvjesnu regulaciju, podsvjesnu kontrolu pokreta i položaja.

3. Senzorni sistemi kože , unutrašnje organe , ukus i miris

Koža i unutrašnji organi imaju različite receptore koji reaguju na fizičke i hemijske podražaje.

Prijem kože

Taktilna, temperaturna i bolna recepcija je zastupljena u koži. Na 1 cm 2 kože u proseku se nalazi 12 13 hladnih tačaka, 1 2 termalnih, 25 taktilnih i oko 100 bolnih tačaka.

Taktilni sistem na dodir namjeravao za analizu pritiska i dodira. Njegovi receptori su slobodni nervni završeci i složene formacije (Meissnerova tijela, Pacinijeva tijela), u kojima su nervni završeci zatvoreni u posebnu kapsulu. Nalaze se u gornjem i donjem sloju kože, u kožnim sudovima, u podnožju dlake. Pogotovo ih ima puno na prstima ruku i nogu, dlanovima, tabanima, usnama. To su mehanoreceptori koji reaguju na istezanje, pritisak i vibracije. Najosjetljiviji receptor je Pacinijevo tjelešce, koje uzrokuje osjećaj dodira kada se kapsula pomakne za samo 0,0001 mm. Što je veća veličina Pacinijevog tjelešca, to od njega odlaze deblji i brže provodljivi aferentni živci. Sprovode kratke rafale (trajanje 0,005 s), obavještavajući o početku i kraju mehaničkog stimulusa.

Put taktilne informacije je sljedeći: receptor - 1. neuron u kičmenim čvorovima - 2. neuron u kičmenoj moždini ili produženoj moždini - 3-th neuron u diencefalonu (u talamusu) - 4-th neurona u zadnjem centralnom girusu moždane kore (u primarnoj somatosenzornoj zoni).

Prijem temperature izvode hladni receptori (Krause tikvice) i termičke (Ruffini tijela, Golgi-Mazzoni). Na temperaturi kože od 31 - 37 ° C, ovi receptori su gotovo neaktivni. Ispod ove granice, receptori hladnoće se aktiviraju proporcionalno padu temperature, zatim njihova aktivnost opada i potpuno prestaje na +12 °C. Na temperaturama iznad 37 °C aktiviraju se termalni receptori koji postižu maksimalnu aktivnost na +43 °C, a zatim naglo prestaju da reaguju.

Prijem bola, prema većini stručnjaka, nema posebne percepcijske formacije. Bolni podražaji se percipiraju slobodnim nervnim završecima, a javljaju se i kod jakih termičkih i mehaničkih nadražaja u odgovarajućim termo- i mehanoreceptorima.

Temperaturni i bolni podražaji se prenose do kičmene moždine, odatle ka diencephalon i u somatosenzornom korteksu.

3.2. Visceroceptivan ( interoreceptivan ) senzorni sistem

U unutrašnjim organima postoji mnogo receptora koji percipiraju pritisak - baroreceptori krvnih sudova, crevnog trakta itd., promene u hemiji unutrašnje sredine, - hemoreceptori, njenu temperaturu, - termoreceptori, osmotski pritisak, bolne podražaje. Uz njihovu pomoć, konstantnost različitih konstanti unutrašnjeg okruženja (održavanje homeostaze) se reguliše na bezuslovni refleks, centralni nervni sistem se informiše o promenama u unutrašnjim organima.

Informacije iz interoreceptora preko vagusnih, celijakijskih i zdjeličnih živaca ulaze u diencefalon (i talamus i hipotalamus), kao i subkortikalna jezgra (kaudat), mali mozak, a zatim u frontalni i druga područja moždane kore. Djelovanje ovog sistema se praktički ne ostvaruje, slabo je lokalizirano, međutim, uz jake iritacije, dobro se osjeća. Uključen je u formiranje složenih osjeta - žeđi, gladi itd.

3.3. Osjetni sistemi mirisa i okusa

Osjetni sistemi mirisa i okusa su među najstarijim sistemima. Dizajnirani su da percipiraju i analiziraju hemijske stimuluse. , dolazi iz spoljašnje sredine.

X olfaktorni receptori nalaze se u olfaktornom epitelu gornjih nosnih prolaza. To su bipolarne ćelije za kosu koje prenose informacije kroz etmoidnu kost lubanje do ćelija olfaktorne lukovice mozga i dalje kroz olfaktorni trakt do olfaktornih zona korteksa (udica morskog konjića , girus hipokampusa i drugi). Različiti receptori selektivno reagiraju na različite molekule mirisnih tvari, pobuđujući ih samo oni molekuli koji su zrcalna kopija površine receptora. Oni opažaju eterično , kamfor , menta , mošusni i drugi mirisi , a na neke supstance je osetljivost neobično visoka .

Hemoreceptori ukusa su pupoljci ukusa koji se nalaze u epitelu jezika. zadnji zidždrijela i mekog nepca. Djeca imaju više , i sa godinama – smanjuje se . Mikrovi receptorskih ćelija vire iz lukovice do površine jezika i reaguju na supstance otopljene u vodi. Njihovi signali dolaze kroz vlakna facijalnih i glosofaringealnih nerava do talamusa i dalje do somatosenzornog korteksa. Receptori različitim dijelovima jezik percipira četiri osnovna ukusa : gorko (zadnji deo jezika), kiselo (rubovi jezika), slatko (prednji deo jezika) i slano (prednji deo i ivice jezika). Ne postoji stroga korespondencija između osjeta okusa i kemijske strukture tvari, jer osećaji ukusa se mogu promeniti tokom bolesti, trudnoće itd. Miris, taktilna, bolna i temperaturna osjetljivost su uključeni u formiranje osjeta okusa. Informacije gustatornog senzornog sistema koriste se za organizovanje ponašanja u ishrani povezanog sa sticanjem, odabirom, sklonošću ili odbijanjem hrane, formiranjem osjećaja gladi, sitosti.

4. Reciklaža , interakcija i značenje senzornih informacija

Senzorne informacije se prenose od receptora do viših dijelova mozga duž dva glavna puta nervnog sistema – specifičnog i nespecifičnog. . Specifični putevi su klasični aferentni putevi vizuelnog, slušnog, motoričkog i drugih senzornih sistema koji čine jedan od tri glavna funkcionalna bloka mozga - blok za primanje, obradu i skladištenje informacija (A. R. Luria, 1962, 1973). U obradi ovih informacija učestvuje i nespecifični moždani sistem, koji nema direktne veze sa perifernim receptorima, već prima impulse preko kolaterala od svih uzlaznih specifičnih sistema i obezbeđuje njihovu ekstenzivnu interakciju.

4.1. Obrada senzornih informacija u dirigentskim odjelima

Analiza primljenih iritacija vrši se u svim odjelima senzornog sistema. Najjednostavniji oblik analize već se provodi na nivou receptora: od svih utjecaja koji padaju na tijelo izdvajaju (odabiru) podražaje jedne vrste (svjetlo, zvuk, itd.). Istovremeno, u jednom senzornom sistemu moguć je detaljniji odabir karakteristika signala. ( razlikovanje boja po fotoreceptorima čunjeva itd. . ).

Dalja obrada aferentnih informacija u provodnoj sekciji sastoji se, s jedne strane, u kontinuiranoj analizi svojstava stimulusa, as druge, u procesima njihove sinteze. , u sumiranju primljenih informacija. Kako se aferentni impulsi prenose na više nivoe senzornih sistema, složenost obrade informacija se povećava: na primer, u subkortikalnim vizuelnim centrima srednjeg mozga postoje neuroni koji reaguju na različite stepene osvetljenja i detektuju kretanje; u subkortikalnim slušnim centrima – neuronima koji izdvajaju informacije o visini i lokalizaciji zvuka, što je u osnovi orijentacionog refleksa na neočekivane podražaje, tj. ovi neuroni reagiraju na aferentne signale na složeniji način od jednostavnih provodnika.

Zbog brojnih grananja aferentnih puteva na nivou kičmene moždine i subkortikalnih centara, obezbeđuju se višestruke interakcije aferentnih impulsa unutar jednog senzornog sistema, kao i interakcije između različitih senzornih sistema (posebno izuzetno ekstenzivne interakcije vestibularnog sistema). može se uočiti senzorni sistem sa mnogo uzlaznih i silaznih puteva). Posebno široke mogućnosti za interakciju različitih signala stvaraju se u nespecifičnom sistemu mozga. , gdje se impulsi različitog porijekla (od 30 hiljada neurona) i iz različitih receptora tijela mogu konvergirati (konvergirati) na isti neuron. Kao rezultat toga, nespecifični sistem igra važnu ulogu u procesima integracije funkcija u tijelu.

Prilikom ulaska na više nivoe CNS-a dolazi do kompresije ili širenja informacija koje dolaze od jednog receptora, što je povezano sa nejednakim brojem elemenata u susjednim slojevima. Primer je vizuelni senzorni sistem, gde sloj fotoreceptora u svakoj od dve ljudske retine ima oko 130 miliona elemenata, a u izlaznom sloju - retinalnim ganglijskim ćelijama - samo 1 milion 250 hiljada neurona. Jedna ganglijska ćelija retine kombinuje informacije od stotina bipolarnih ćelija i desetina hiljada receptora, tj. takve informacije ulaze u optičke živce nakon značajne obrade, u skraćenom obliku. Ovo je primjer sužavanja (komprimiranja) informacija.

S druge strane, signali jednog receptora povezani su sa desetinama ganglijskih ćelija i mogu, u principu, prenijeti informacije do bilo kojeg kortikalnog neurona u vidnom korteksu. Na višim nivoima vizuelnog senzornog sistema dolazi do širenja informacija: broj neurona u primarnom vizuelnom korteksu je hiljadama puta veći nego u subkortikalnom vizuelnom centru ili na izlazu iz retine. U slušnom i nizu drugih senzornih sistema predstavljen je samo širi "lijevak" - u smjeru od receptora do korteksa. Fiziološko značenje širenja "lijevka" je pružanje frakcijske i složenije analize signala.

Veliki broj paralelnih kanala (900.000 u optičkom živcu i 30.000 u slušnom nervu) osigurava prijenos specifičnih informacija od receptora do korteksa bez izobličenja.

Jedan od najvažnijih aspekata obrade aferentnih informacija je odabir najznačajnijih signala, koji se vrši uzlaznim i silaznim uticajima na različitim nivoima senzornih sistema. U ovom odabiru važnu ulogu igra i nespecifični dio nervnog sistema (limbički sistem, retikularna formacija). Aktivirajući ili inhibirajući mnoge centralne neurone, doprinosi odabiru najvažnijih informacija za tijelo. Za razliku od ekstenzivnih utjecaja srednjeg mozga dijela retikularne formacije , impulsi iz nespecifičnih jezgara talamusa utječu samo na ograničena područja moždane kore . Takvo selektivno povećanje aktivnosti male površine korteksa važno je u organiziranju čina pažnje. , isticanje najvažnijih poruka u ovom trenutku na opštoj aferentnoj pozadini .

4.2. Obrada informacija na nivou kore

U moždanoj kori, složenost obrade informacija raste od primarnih do njegovih sekundarnih i tercijarnih polja. .

Primarna polja korteksa vrše analizu podražaja određene vrste koji dolaze od specifičnih receptora povezanih s njima. To su takozvane nuklearne zone analizatora (prema I.P. Pavlovu) - vizuelne, slušne, itd. Njihova aktivnost je u osnovi pojave senzacija .

Sekundarna polja koja se nalaze oko njih (periferija analizatora) primaju rezultate obrade informacija iz primarnih polja i pretvaraju ih u složenije oblike. U sekundarnim poljima postoji razumijevanje primljenih informacija , njeno priznanje , obezbijeđeni su procesi percepcije iritacija ovog tipa. Iz sekundarnih polja pojedinačnih senzornih sistema, informacije ulaze u stražnja tercijarna polja - asocijativne donje parijetalne zone, gdje se odvija integracija signala različitih modaliteta, omogućavajući stvaranje cjelovite slike. vanjski svijet sa svim svojim mirisima, zvukovima, bojama itd. Ovde se na osnovu aferentnih poruka iz različitih delova desne i leve polovine tela formiraju složene predstave čoveka o prostornoj šemi i shemi tela, koje obezbeđuju prostornu orijentaciju pokreta i precizno adresiranje motoričkih komandi na raznih skeletnih mišića. Ove zone su takođe od posebnog značaja za čuvanje primljenih informacija.

Na osnovu analize i sinteze informacija obrađenih u zadnjem tercijarnom polju korteksa formiraju se ciljevi u njegovim prednjim tercijarnim poljima (prednji frontalni region). , zadaci i programi ljudskog ponašanja.

Važna karakteristika kortikalne organizacije senzornih sistema je ekranska ili somatotopska (lat. somaticus - tjelesni, topicus - lokalni) prikaz funkcija. Osjetljivi kortikalni centri primarnih polja korteksa formiraju, takoreći, ekran , odražavajući lokaciju receptora na periferiji , one. postoje projekcije od tačke do tačke. Dakle, u zadnjem centralnom girusu (u somatosenzornoj zoni) neuroni taktilne, temperaturne i kožne osjetljivosti predstavljeni su istim redoslijedom kao i receptori na površini tijela, nalik na kopiju čovjeka (homunculus); u vidnom korteksu - poput ekrana retinalnih receptora; u slušnom korteksu - određenim redom, neuroni koji reaguju na određenu visinu zvukova. Isti princip prostornog predstavljanja informacija uočen je i u preklopnim jezgrima talamusa, u kori malog mozga, što uvelike olakšava interakciju različitih dijelova centralnog nervnog sistema.

Područje kortikalne senzorne reprezentacije u svojoj veličini odražava funkcionalni značaj jednog ili drugog dijela aferentne informacije. Dakle, zbog posebnog značaja analize informacija iz kinestetičkih receptora prstiju i iz govornog aparata kod ljudi, teritorija njihove kortikalne reprezentacije znatno premašuje senzornu reprezentaciju drugih dijelova tijela. . Volim ovo , po jedinici površine fovee u retini čini skoro 500 puta veliku površinu vidnog korteksa , od iste jedinice površine periferije retine .

Viši odjeli centralnog nervnog sistema pružaju aktivnu potragu za senzornim informacijama. To se jasno manifestuje u aktivnosti vizuelnog senzornog sistema. Posebna istraživanja pokreta očiju su pokazala , da pogled ne fiksira sve tačke prostora , već samo najinformativniji znakovi , posebno važno za odlučivanje šta - ili zadaci u ovom trenutku. Funkcija pretraživanja očiju dio je aktivnog ponašanja osobe u vanjskom okruženju, njegove svjesne aktivnosti. Njime upravljaju viša analizirajuća i integrirajuća područja korteksa - frontalni režnjevi, pod čijom kontrolom postoji aktivna percepcija vanjskog svijeta.

Kora velikog mozga obezbeđuje najširu interakciju različitih senzornih sistema i njihovo učešće u organizaciji motoričkih radnji čoveka, uklj. tokom svojih sportskih aktivnosti.

4.3. Vrijednost aktivnosti senzornih sistema u sportu

Efikasnost izvođenja sportskih vežbi zavisi od procesa percepcije i obrade senzornih informacija.

Jasnu percepciju prostora i prostornu orijentaciju pokreta osigurava funkcionisanje vizuelne, slušne, vestibularne, kinestetičke recepcije. Procjena vremenskih intervala i kontrola vremenskih parametara pokreta zasniva se na proprioceptivnim i slušnim osjetama. Vestibularne iritacije tokom okretanja, rotacija, naginjanja itd. značajno utiču na koordinaciju pokreta i ispoljavanje fizičkih kvaliteta, posebno kod niske stabilnosti vestibularnog aparata. Eksperimentalno isključivanje individualnih senzornih aferencija kod sportista (izvođenje pokreta u posebnoj ogrlici , isključujući aktivaciju cervikalnih proprioceptora ; upotreba naočara , pokrivaju centralno ili periferno vidno polje ) dovelo do nagli pad ocjene za vježbu ili do potpune nemogućnosti njenog izvođenja. Nasuprot tome, komunikacija sportisti dodatnih informacija (posebno hitnih - u procesu kretanja) pomogla je brzom poboljšanju tehničkih radnji. Na osnovu interakcije senzornih sistema, sportisti razvijaju složene predstave koje prate njihove aktivnosti u izabranom sportu – „osećaj“ leda, snega, vode itd. Istovremeno, u svakom sportu postoje najvažniji - vodeći senzorni sistemi, o čijoj aktivnosti u najvećoj meri zavisi uspeh sportiste.

1. Ko je stvorio doktrinu analizatora?

2. Šta se zove analizator?

3. Navedite opšte principe strukture senzornih sistema.

4. Koji je princip slojevitosti; višekanalni senzorni sistemi?

5. Na koje se odjele dijele senzorni sistemi?

6. Šta su receptori?

Materijali za samoučenje Pitanja za kolokvijum i za samokontrolu

1 Ko je stvorio doktrinu analizatora?

2 Šta je analizator?

3 Navedite opšte principe strukture senzornih sistema.

4 Koji je princip slojevitosti; višekanalni senzorni sistemi?

5 Na koje se odjele dijele senzorni sistemi?

6 Šta su receptori?

7. Navedite glavne funkcije senzornih sistema.

O rubrici

Ovaj odjeljak sadrži članke posvećene fenomenima ili verzijama koje na ovaj ili onaj način mogu biti zanimljive ili korisne istraživačima neobjašnjivog.
Članci su podijeljeni u kategorije:
Informativno. Sadrže korisne informacije za istraživače iz različitih oblasti znanja.
Analitički. Oni uključuju analizu akumuliranih informacija o verzijama ili fenomenima, kao i opise rezultata eksperimenata.
Technical. Oni akumuliraju informacije o tehničkim rješenjima koja se mogu koristiti u području proučavanja neobjašnjivih činjenica.
Metode. Oni sadrže opise metoda koje koriste članovi grupe u istraživanju činjenica i proučavanju fenomena.
Mediji. Sadrže informacije o odrazu fenomena u industriji zabave: filmovi, crtani filmovi, igrice itd.
Poznate zablude. Otkrivanja poznatih neobjašnjivih činjenica, prikupljenih uključujući i iz izvora trećih strana.

Vrsta članka:

Informativno

Osobine ljudske percepcije. Saslušanje

Zvuk je vibracija, tj. periodične mehaničke perturbacije u elastičnim medijima - gasovitim, tečnim i čvrstim. Takva perturbacija, koja je neka fizička promjena u mediju (na primjer, promjena gustoće ili pritiska, pomicanje čestica), širi se u njemu u obliku zvučnog vala. Zvuk može biti nečujan ako je njegova frekvencija izvan osjetljivosti ljudskog uha, ili ako se širi u mediju poput čvrste tvari koja ne može imati direktan kontakt s uhom, ili ako se njegova energija brzo raspršuje u mediju. Dakle, uobičajeni proces percepcije zvuka za nas je samo jedna strana akustike.

zvučni talasi

Zvučni talas

Zvučni valovi mogu poslužiti kao primjer oscilatornog procesa. Svaka fluktuacija povezana je s kršenjem ravnotežnog stanja sistema i izražava se u odstupanju njegovih karakteristika od ravnotežnih vrijednosti s naknadnim vraćanjem na izvornu vrijednost. Za zvučne vibracije, takva karakteristika je pritisak u nekoj tački u medijumu, a njegovo odstupanje je zvučni pritisak.

Zamislite dugačku cijev ispunjenu zrakom. S lijevog kraja u njega je umetnut klip koji je čvrsto uz zidove. Ako se klip naglo pomakne udesno i zaustavi, tada će se zrak u njegovoj neposrednoj blizini na trenutak stisnuti. Komprimirani zrak će se tada proširiti, gurajući zrak koji se nalazi uz njega s desne strane, a područje kompresije, prvobitno stvoreno u blizini klipa, kretat će se kroz cijev konstantnom brzinom. Ovaj kompresijski val je zvučni val u plinu.
To jest, oštro pomicanje čestica elastičnog medija na jednom mjestu povećat će pritisak na ovom mjestu. Zahvaljujući elastičnim vezama čestica, pritisak se prenosi na susjedne čestice, koje zauzvrat djeluju na sljedeće, a područje povećanog pritiska, takoreći, kreće se u elastičnom mediju. Nakon područja visokog pritiska slijedi područje smanjeni pritisak, i tako se formira niz naizmjeničnih područja kompresije i razrjeđivanja, koji se šire u mediju u obliku vala. Svaka čestica elastične sredine u ovom slučaju će oscilirati.

Zvučni talas u gasu karakteriše višak pritiska, viška gustine, pomeranja čestica i njihove brzine. Za zvučne valove, ova odstupanja od ravnotežnih vrijednosti su uvijek mala. Dakle, višak pritiska povezan sa talasom je mnogo manji od statičkog pritiska gasa. U suprotnom, imamo posla sa još jednom pojavom – udarnim talasom. U zvučnom talasu koji odgovara običnom govoru, višak pritiska je samo oko milioniti deo atmosferskog pritiska.

Važno je da supstancu ne odnese zvučni talas. Talas je samo privremena perturbacija koja prolazi kroz zrak, nakon čega se zrak vraća u ravnotežno stanje.
Kretanje valova, naravno, nije jedinstveno za zvuk: svjetlosni i radio signali putuju u obliku valova, a svima su poznati valovi na površini vode.

Dakle, zvuk, u širem smislu, je elastični valovi koji se šire u bilo kojem elastičnom mediju i stvaraju mehaničke vibracije u njemu; u užem smislu - subjektivno opažanje ovih vibracija od strane posebnih čulnih organa životinja ili ljudi.
Kao i svaki val, zvuk karakterizira amplituda i frekvencijski spektar. Obično osoba čuje zvukove koji se prenose kroz zrak u frekvencijskom rasponu od 16-20 Hz do 15-20 kHz. Zvuk ispod opsega ljudskog sluha naziva se infrazvuk; više: do 1 GHz - ultrazvukom, od 1 GHz - hiperzvukom. Među zvučnim zvukovima treba izdvojiti i fonetske, govorne zvukove i foneme (od kojih se sastoji usmeni govor) i muzičke zvukove (od kojih se sastoji muzika).

Razlikovati uzdužne i poprečne zvučni talasi ovisno o odnosu smjera širenja talasa i smjera mehaničkih oscilacija čestica medija za širenje.
U tekućim i plinovitim medijima, gdje nema značajnih fluktuacija gustoće, akustični valovi su longitudinalne prirode, odnosno smjer oscilacije čestica poklapa se sa smjerom kretanja valova. U čvrstim tijelima, osim uzdužnih deformacija, nastaju i elastične posmične deformacije koje uzrokuju pobudu poprečnih (posmičnih) valova; u ovom slučaju, čestice osciliraju okomito na smjer širenja valova. Brzina prostiranja longitudinalnih valova je mnogo veća od brzine prostiranja posmičnih valova.

Vazduh nije svuda ujednačen za zvuk. Znamo da je vazduh stalno u pokretu. Brzina njegovog kretanja u različitim slojevima nije ista. U slojevima blizu tla zrak dolazi u dodir sa njegovom površinom, zgradama, šumama, pa je njegova brzina ovdje manja nego na vrhu. Zbog toga zvučni val ne putuje jednako brzo na vrhu i na dnu. Ako je kretanje zraka, tj. vjetar, pratilac zvuka, onda će u gornjim slojevima zraka vjetar jače pokretati zvučni val nego u donjim. Na čelnom vjetru, zvuk putuje sporije iznad nego ispod. Ova razlika u brzini utiče na oblik zvučnog talasa. Kao rezultat izobličenja talasa, zvuk se ne širi pravolinijski. Uz stražnji vjetar, linija širenja zvučnog vala se savija prema dolje, s čelnim vjetrom - prema gore.

Još jedan razlog za neravnomjerno širenje zvuka u zraku. To - različita temperatura njenih pojedinačnih slojeva.

Različito zagrijani slojevi zraka, poput vjetra, mijenjaju smjer zvuka. Tokom dana, zvučni val se savija prema gore, jer je brzina zvuka u donjim, toplijim slojevima veća nego u gornjim slojevima. Uveče, kada se zemlja, a sa njom i okolni slojevi vazduha, brzo ohlade, gornji slojevi postaju topliji od donjih, brzina zvuka u njima je veća, a linija širenja zvučnih talasa se savija prema dole. . Stoga je uveče iz vedra neba bolje čuti.

Pri promatranju oblaka često se može primijetiti kako se na različitim visinama kreću ne samo različitim brzinama, već ponekad i u različitim smjerovima. To znači da vjetar na različitim visinama od tla može imati različitu brzinu i smjer. Oblik zvučnog talasa u takvim slojevima takođe će varirati od sloja do sloja. Neka, na primjer, zvuk ide protiv vjetra. U tom slučaju, linija širenja zvuka bi se trebala savijati i ići gore. Ali ako na svom putu naiđe na sloj zraka koji se polako kreće, ponovo će promijeniti smjer i može se ponovo vratiti na tlo. Tada se u prostoru od mjesta gdje se talas diže u visinu do mjesta gdje se vraća na tlo pojavljuje "zona tišine".

Organi percepcije zvuka

Sluh - sposobnost biološki organizmi percipiraju zvukove organima sluha; posebna funkcija slušnog aparata koja je pobuđena zvučnim vibracijama okoline, poput zraka ili vode. Jedno od pet bioloških čula, koje se naziva i akustična percepcija.

Ljudsko uho percipira zvučne talase dužine od približno 20 m do 1,6 cm, što odgovara 16 - 20.000 Hz (oscilacije u sekundi) kada prenosi vibracije kroz vazduh, i do 220 kHz kada se zvuk prenosi kroz kosti lobanje. . Ovi talasi imaju važan biološki značaj, na primer, zvučni talasi u opsegu od 300-4000 Hz odgovaraju ljudskom glasu. Zvuci iznad 20.000 Hz su od male praktične vrijednosti, jer se brzo usporavaju; vibracije ispod 60 Hz se percipiraju kroz osjet vibracija. Opseg frekvencija koje osoba može čuti naziva se slušni ili zvučni opseg; više frekvencije se zovu ultrazvuk, a niže frekvencije infrazvuk.
Sposobnost razlikovanja zvučnih frekvencija u velikoj mjeri ovisi o pojedincu: njegovoj dobi, spolu, podložnosti bolestima sluha, obučenosti i umoru sluha. Pojedinci su u stanju da percipiraju zvuk do 22 kHz, a možda i više.
Osoba može razlikovati nekoliko zvukova u isto vrijeme zbog činjenice da u pužnici može postojati nekoliko stajaćih valova u isto vrijeme.

Uho je složen vestibularno-slušni organ koji obavlja dvije funkcije: percipira zvučne impulse i odgovoran je za položaj tijela u prostoru i sposobnost održavanja ravnoteže. Ovo je upareni organ koji se nalazi u temporalnim kostima lubanje, ograničen izvana ušnim školjkama.

Organ sluha i ravnoteže predstavljen je sa tri odsjeka: vanjsko, srednje i unutrašnje uho, od kojih svaki obavlja svoje specifične funkcije.

Spoljno uho se sastoji od ušne školjke i spoljašnjeg slušnog prolaza. Ušna školjka je elastična hrskavica složenog oblika prekrivena kožom, njen donji dio, nazvan režanj, je kožni nabor koji se sastoji od kože i masnog tkiva.
Ušna školjka u živim organizmima radi kao prijemnik zvučnih talasa, koji se zatim prenose u unutrašnjost slušnog aparata. Vrijednost ušne školjke kod ljudi je mnogo manja nego kod životinja, pa je ona kod ljudi praktično nepomična. Ali mnoge životinje, pomičući uši, u stanju su mnogo preciznije odrediti lokaciju izvora zvuka od ljudi.

Nabori ljudske ušne školjke se unose u dolazni ušni kanal zvuk male frekventne distorzije, ovisno o horizontalnoj i vertikalnoj lokalizaciji zvuka. Tako mozak prima Dodatne informacije da biste locirali izvor zvuka. Ovaj efekat se ponekad koristi u akustici, uključujući stvaranje osjećaja surround zvuka pri korištenju slušalica ili slušnih pomagala.
Funkcija ušne školjke je da hvata zvukove; njegov nastavak je hrskavica vanjskog slušnog kanala, čija je prosječna dužina 25-30 mm. Hrskavični dio slušnog kanala prelazi u kost, a cijeli vanjski slušni kanal je obložen kožom koja sadrži lojne i sumporne žlijezde, koje su modificirane znojne žlijezde. Ovaj prolaz se završava slijepo: od srednjeg uha je odvojen bubnom opnom. Zvučni talasi zahvaćeni ušnom školjkom udaraju u bubnu opnu i uzrokuju njenu vibraciju.

Zauzvrat, vibracije bubne opne se prenose na srednje uho.

Srednje uho
Glavni dio srednjeg uha je bubna šupljina - mali prostor od oko 1 cm³, smješten u temporalnoj kosti. Ovdje postoje tri slušne koščice: čekić, nakovanj i stremen - prenose zvučne vibracije iz vanjskog uha u unutrašnje, dok ih pojačavaju.

Slušne koščice - kao najmanji fragmenti ljudskog skeleta, predstavljaju lanac koji prenosi vibracije. Drška malleusa je usko srasla sa bubnjićem, glava malleusa je spojena sa nakovnjem, a ona, svojim dugim procesom, sa stremenom. Osnova stremena zatvara prozor predvorja i tako se povezuje sa unutrašnjim uhom.
Šupljina srednjeg uha povezana je sa nazofarinksom pomoću Eustahijeve cijevi, kroz koju se izjednačava prosječni tlak zraka unutar i izvan bubne opne. Kada se spoljni pritisak promeni, ponekad uši „zaležu“, što se obično rešava činjenicom da je zijevanje refleksno izazvano. Iskustvo pokazuje da se još efikasnije začepljene uši rješavaju pokretima gutanja ili ako u ovom trenutku dunete u uklješteni nos.

unutrasnje uho
Od tri dijela organa sluha i ravnoteže, najkompleksniji je unutrašnje uho, koje se zbog svog zamršenog oblika naziva labirint. Koštani labirint se sastoji od predvorja, pužnice i polukružnih kanala, ali samo je pužnica, ispunjena limfnim tečnostima, direktno povezana sa sluhom. Unutar pužnice nalazi se membranski kanal, takođe ispunjen tečnošću, na čijem se donjem zidu nalazi receptorski aparat slušnog analizatora, prekriven ćelijama dlake. Ćelije dlake preuzimaju fluktuacije u tečnosti koja ispunjava kanal. Svaka ćelija dlake je podešena na određenu zvučnu frekvenciju, pri čemu su ćelije podešene na niske frekvencije smještene u gornjem dijelu pužnice, a visoke frekvencije preuzimaju ćelije u donjem dijelu pužnice. Kada ćelije dlake umiru zbog starosti ili iz drugih razloga, osoba gubi sposobnost da percipira zvukove odgovarajućih frekvencija.

Granice percepcije

Ljudsko uho nominalno čuje zvukove u opsegu od 16 do 20.000 Hz. Gornja granica ima tendenciju da se smanjuje s godinama. Većina odraslih ne može čuti zvuk iznad 16 kHz. Samo uho ne reaguje na frekvencije ispod 20 Hz, ali se one mogu osetiti putem čula dodira.

Raspon percipiranih zvukova je ogroman. Ali bubna opna u uhu je osjetljiva samo na promjene pritiska. Nivo zvučnog pritiska se obično meri u decibelima (dB). Donja granica čujnosti je definisana kao 0 dB (20 mikropaskala), a definicija gornje granice čujnosti se više odnosi na prag nelagodnosti, a zatim na gubitak sluha, kontuziju itd. Ova granica zavisi od toga koliko dugo slušamo zvuk. Uho može tolerirati kratkoročno povećanje jačine zvuka do 120 dB bez posljedica, ali dugotrajno izlaganje zvukovima iznad 80 dB može uzrokovati gubitak sluha.

Pažljivije studije donje granice sluha pokazale su da minimalni prag na kojem zvuk ostaje čujan ovisi o frekvenciji. Ovaj grafikon se naziva apsolutnim pragom sluha. U prosjeku, ima područje najveće osjetljivosti u rasponu od 1 kHz do 5 kHz, iako osjetljivost opada s godinama u opsegu iznad 2 kHz.
Postoji i način da se zvuk percipira bez sudjelovanja bubne opne - takozvani mikrovalni slušni efekat, kada modulirano zračenje u mikrovalnom opsegu (od 1 do 300 GHz) utiče na tkiva oko pužnice, uzrokujući da osoba percipira različite zvuci.
Ponekad osoba može čuti zvukove u području niske frekvencije, iako u stvarnosti nije bilo zvukova takve frekvencije. To je zbog činjenice da oscilacije bazilarne membrane u uhu nisu linearne i da se u njemu mogu javiti oscilacije s razlikom frekvencije između dvije više frekvencije.

Sinestezija

Jedan od najneobičnijih neuropsihijatrijskih fenomena, u kojem se tip stimulusa i vrsta osjeta koje osoba doživljava ne poklapaju. Sinestezijska percepcija se izražava u činjenici da se pored uobičajenih kvaliteta mogu javiti dodatni, jednostavniji osjećaji ili uporni "elementarni" utisci - na primjer, boje, mirisi, zvukovi, okusi, kvalitete teksturirane površine, prozirnost, volumen i oblik. , položaj u prostoru i druge kvalitete. , koji se ne primaju uz pomoć čula, već postoje samo u obliku reakcija. Takve dodatne kvalitete mogu nastati kao izolovani čulni utisci ili se čak manifestovati fizički.

Postoji, na primjer, slušna sinestezija. To je sposobnost nekih ljudi da "čuju" zvukove kada posmatraju pokretne objekte ili bljeskove, čak i ako nisu praćeni stvarnim zvučnim fenomenima.
Treba imati na umu da je sinestezija pre neuropsihijatrijska karakteristika osobe i nije mentalni poremećaj. Takvu percepciju okolnog svijeta običan čovjek može osjetiti upotrebom određenih droga.

Još ne postoji opšta teorija sinestezije (naučno dokazana, univerzalna ideja o tome). Trenutno postoji mnogo hipoteza i mnoga istraživanja se provode u ovoj oblasti. Već su se pojavile originalne klasifikacije i poređenja, a pojavili su se i određeni strogi obrasci. Na primjer, mi naučnici smo već otkrili da sinesteti imaju posebnu prirodu pažnje - kao da su "predsvjesni" - na one pojave koje kod njih izazivaju sinesteziju. Sinestete imaju malo drugačiju anatomiju mozga i radikalno drugačiju njegovu aktivaciju na sinestetičke "podražaje". Istraživači sa Univerziteta Oxford (UK) postavili su niz eksperimenata tokom kojih su otkrili da hiperekscitabilni neuroni mogu biti uzrok sinestezije. Jedino što se sa sigurnošću može reći jeste da se takva percepcija dobija na nivou mozga, a ne na nivou primarne percepcije informacija.

Zaključak

Talasi pritiska putuju kroz vanjsko uho, bubnu opnu i koščice srednjeg uha kako bi došli do unutrašnjeg uha u obliku puža ispunjenog tekućinom. Tečnost, oscilirajući, udara u membranu prekrivenu sitnim dlačicama, cilijama. Sinusoidne komponente složenog zvuka uzrokuju vibracije u različitim dijelovima membrane. Cilije koje vibriraju zajedno s membranom pobuđuju nervna vlakna povezana s njima; u njima postoje serije impulsa u kojima su frekvencija i amplituda svake komponente kompleksnog talasa „kodirane“; ovi podaci se elektrohemijski prenose u mozak.

Iz cjelokupnog spektra zvukova, prije svega, razlikuje se čujni raspon: od 20 do 20.000 herca, infrazvuk (do 20 herca) i ultrazvuk - od 20.000 herca i više. Osoba ne čuje infrazvuk i ultrazvuk, ali to ne znači da oni ne utječu na njega. Poznato je da infrazvuci, posebno ispod 10 herca, mogu utjecati na ljudsku psihu i uzrokovati depresivna stanja. Ultrazvuk može izazvati asteno-vegetativne sindrome itd.
Čujni dio opsega zvukova podijeljen je na zvukove niske frekvencije - do 500 herca, zvukove srednje frekvencije - 500-10000 herca i zvukove visoke frekvencije - preko 10000 herca.

Ova podjela je vrlo važna, jer ljudsko uho nije jednako osjetljivo na različite zvukove. Uho je najosjetljivije na relativno uzak raspon zvukova srednje frekvencije od 1000 do 5000 herca. Za zvukove niže i više frekvencije, osjetljivost naglo opada. To dovodi do činjenice da osoba može čuti zvukove s energijom od oko 0 decibela u rasponu srednjih frekvencija, a ne čuti niskofrekventne zvukove od 20-40-60 decibela. Odnosno, zvukovi sa istom energijom u srednjem frekvencijskom opsegu mogu se percipirati kao glasni, a u niskofrekventnom opsegu kao tihi ili se uopšte ne čuti.

Ovu osobinu zvuka priroda je formirala ne slučajno. Zvukovi neophodni za njegovo postojanje: govor, zvuci prirode, uglavnom su u srednjem frekvencijskom opsegu.
Percepcija zvukova je značajno narušena ako istovremeno zvuče i drugi zvukovi, šumovi koji su slični po frekvenciji ili sastavu harmonika. To znači da, s jedne strane, ljudsko uho slabo percipira niskofrekventne zvukove, a s druge strane, ako u prostoriji ima stranih zvukova, percepcija takvih zvukova može biti još više poremećena i izobličena. .

Psihoakustika - oblast nauke koja graniči između fizike i psihologije, proučava podatke o slušnom osećaju osobe kada fizički stimulus - zvuk - deluje na uho. Sakupljena je velika količina podataka o ljudskim reakcijama na slušne podražaje. Bez ovih podataka, teško je steći ispravno razumijevanje rada sistema audio frekvencijske signalizacije. Razmotrite najvažnije karakteristike ljudske percepcije zvuka.
Osoba osjeća promjene zvučnog pritiska koje se javljaju na frekvenciji od 20-20.000 Hz. Zvukovi ispod 40 Hz su relativno rijetki u muzici i ne postoje u govornom jeziku. Na vrlo visokim frekvencijama nestaje muzička percepcija i javlja se određeni neodređeni zvučni osjećaj, ovisno o individualnosti slušatelja, njegovoj dobi. S godinama se osjetljivost sluha kod ljudi smanjuje, posebno u gornjim frekvencijama zvučnog opsega.
Ali bilo bi pogrešno zaključiti na osnovu toga da je prijenos širokog frekventnog opsega pomoću instalacije za reprodukciju zvuka nevažan za starije ljude. Eksperimenti su pokazali da ljudi, čak i koji jedva percipiraju signale iznad 12 kHz, vrlo lako prepoznaju nedostatak visokih frekvencija u muzičkom prijenosu.

Frekventne karakteristike slušnih senzacija

Područje zvukova koje osoba čuje u rasponu od 20-20000 Hz ograničeno je po intenzitetu pragovima: odozdo - čujnost i odozgo - osjećaji bola.
Prag sluha se procjenjuje minimalnim pritiskom, tačnije, minimalnim povećanjem pritiska u odnosu na granicu, osjetljiv je na frekvencije od 1000-5000 Hz - ovdje je prag sluha najniži (zvučni pritisak je oko 2 -10 Pa). U pravcu nižih i viših zvučnih frekvencija, osetljivost sluha naglo opada.
Prag boli određuje gornju granicu percepcije zvučne energije i približno odgovara intenzitetu zvuka od 10 W/m ili 130 dB (za referentni signal frekvencije od 1000 Hz).
Sa povećanjem zvučnog pritiska, povećava se i intenzitet zvuka, a slušni osjećaj se povećava skokovima, što se naziva prag diskriminacije intenziteta. Broj ovih skokova na srednjim frekvencijama je oko 250, na niskim i visokim frekvencijama opada i u prosjeku u rasponu frekvencija je oko 150.

Pošto je raspon varijacije intenziteta 130 dB, onda je elementarni skok osjeta u prosjeku preko amplitudnog raspona 0,8 dB, što odgovara promjeni intenziteta zvuka za 1,2 puta. Na niskim nivoima sluha ovi skokovi dostižu 2-3 dB, na visokim nivoima se smanjuju na 0,5 dB (1,1 puta). Povećanje snage putanje pojačanja za manje od 1,44 puta ljudsko uho praktično ne fiksira. Uz niži zvučni pritisak koji razvija zvučnik, čak i dvostruko povećanje snage izlaznog stupnja možda neće dati opipljiv rezultat.

Subjektivne karakteristike zvuka

Kvalitet prijenosa zvuka ocjenjuje se na osnovu 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 su visina, glasnoća i tembar.
Koncept visine tona podrazumijeva subjektivnu procjenu percepcije zvuka u frekvencijskom opsegu. Zvuk se obično ne karakteriše frekvencijom, već tonom.
Ton je signal određene visine, koji ima diskretni spektar (muzički zvuci, samoglasnici govora). Signal koji ima široki kontinuirani spektar, čije sve frekvencijske komponente imaju istu prosječnu snagu, naziva se bijeli šum.

Postepeno povećanje frekvencije zvučnih vibracija od 20 do 20.000 Hz percipira se kao postepena promjena tona od najnižeg (bas) prema najvišem.
Stepen tačnosti sa kojim osoba određuje visinu tona po sluhu zavisi od oštrine, muzikalnosti i uvežbanosti njegovog uha. Treba napomenuti da visina tona donekle zavisi od intenziteta zvuka (na visokim nivoima zvuci većeg intenziteta deluju niži od slabijih.
Ljudsko uho je dobro u razlikovanju dva tona koja su bliska po visini. Na primjer, u frekvencijskom rasponu od približno 2000 Hz, osoba može razlikovati dva tona koja se međusobno razlikuju po frekvenciji za 3-6 Hz.
Subjektivna skala percepcije zvuka u smislu frekvencije je bliska logaritamskom zakonu. Stoga se udvostručenje frekvencije oscilacije (bez obzira na početnu frekvenciju) uvijek doživljava kao ista promjena visine tona. Interval visine tona koji odgovara promjeni frekvencije od 2 puta naziva se oktava. Frekvencijski opseg koji osoba percipira je 20-20.000 Hz, pokriva otprilike deset oktava.
Oktava je prilično veliki interval promjene visine tona; osoba razlikuje mnogo manje intervale. Dakle, u deset oktava koje percipira uho, može se razlikovati više od hiljadu gradacija visine tona. Muzika koristi manje intervale zvane polutonovi, koji odgovaraju promjeni frekvencije od otprilike 1.054 puta.
Oktava je podijeljena na pola oktave i trećinu oktave. Za potonje je standardiziran sljedeći raspon frekvencija: 1; 1.25; 1.6; 2; 2.5; 3; 3.15; četiri; 5; 6.3:8; 10, koje su granice jedne trećine oktava. Ako se ove frekvencije smjeste na jednake udaljenosti duž ose frekvencije, onda će se dobiti logaritamska skala. Na osnovu toga, sve frekvencijske karakteristike uređaja za prijenos zvuka se grade na logaritamskoj skali.
Jačina prenosa ne zavisi samo od intenziteta zvuka, već i od spektralnog sastava, uslova percepcije i trajanja ekspozicije. Dakle, dva zvučna tona srednje i niske frekvencije, istog intenziteta (ili istog zvučnog pritiska), osoba ne percipira kao podjednako glasna. Stoga je uveden koncept nivoa glasnoće u pozadini kako bi se označili zvukovi iste glasnoće. Za nivo jačine zvuka u fonima uzima se nivo zvučnog pritiska u decibelima iste jačine čistog tona sa frekvencijom od 1000 Hz, odnosno za frekvenciju od 1000 Hz nivoi jačine zvuka u fonima i decibelima su isti. Na drugim frekvencijama, za isti zvučni pritisak, zvuci mogu izgledati glasniji ili tiši.
Iskustvo tonskih inženjera u snimanju i montaži muzičkih dela pokazuje da u cilju boljeg otkrivanja zvučnih nedostataka koji se mogu javiti tokom rada, nivo jačine zvuka tokom kontrolnog slušanja treba održavati na visokom nivou, otprilike koji odgovara jačini zvuka u sali.
Uz produženo izlaganje intenzivnom zvuku, osjetljivost sluha se postepeno smanjuje, a što je više, to je jačina zvuka veća. Uočljivo smanjenje osjetljivosti povezano je s odgovorom sluha na preopterećenje, tj. sa svojom prirodnom adaptacijom, nakon pauze u slušanju, slušna osjetljivost se vraća. Ovome treba dodati da slušni aparat, kada percipira signale visokog nivoa, unosi sopstvena, tzv. subjektivna izobličenja (što ukazuje na nelinearnost sluha). Dakle, na nivou signala od 100 dB, prvi i drugi subjektivni harmonik dostižu nivoe od 85 i 70 dB.
Značajan nivo volumena i trajanje njegovog izlaganja izazivaju nepovratne pojave u slušnom organu. Primjećuje se da su se posljednjih godina pragovi sluha među mladima naglo povećali. Razlog tome je bila strast za pop muzikom, koja je drugačija visoki nivoi jačina zvuka.
Nivo jačine zvuka se mjeri pomoću elektroakustičnog uređaja - mjerača zvuka. Mikrofon prvo pretvara izmjereni zvuk u električne vibracije. Nakon pojačanja posebnim pojačivačem napona, ove oscilacije se mjere pokazivačem podešenim u decibelima. Kako bi se osiguralo da očitanja uređaja što bliže odgovaraju subjektivnoj percepciji glasnoće, uređaj je opremljen posebnim filterima koji mijenjaju njegovu osjetljivost na percepciju zvuka različitih frekvencija u skladu sa karakteristikom osjetljivosti sluha.
Važna karakteristika zvuka je tembar. Sposobnost sluha da ga razlikuje omogućava vam da percipirate signale sa širokim spektrom nijansi. Zvuk svakog od instrumenata i glasova, zbog svojih karakterističnih nijansi, postaje višebojan i dobro prepoznatljiv.
Timbar, kao subjektivni odraz složenosti percipiranog zvuka, nema kvantitativnu ocjenu i karakteriziraju ga pojmovi kvalitativnog reda (lijep, mekan, sočan, itd.). Kada se signal prenosi elektroakustičnim putem, rezultirajuća izobličenja prvenstveno utiču na tembar reprodukovanog zvuka. Uslov za ispravan prenos tembra muzičkih zvukova je neiskrivljeni prenos spektra signala. Spektar signala je skup sinusoidnih komponenti složenog zvuka.
Takozvani čisti ton ima najjednostavniji spektar, sadrži samo jednu frekvenciju. Zvuk muzičkog instrumenta se ispostavlja zanimljivijim: njegov spektar se sastoji od osnovne frekvencije i nekoliko "nečistoćih" frekvencija, koje se nazivaju prizvuci (viši tonovi). Overtonovi su višestruki od osnovne frekvencije i obično su manje amplitude.
Timbar zvuka zavisi od distribucije intenziteta preko tonova. Zvukovi različitih muzičkih instrumenata razlikuju se po tembru.
Složeniji je spektar kombinacije muzičkih zvukova koji se naziva akord. U takvom spektru postoji nekoliko osnovnih frekvencija zajedno sa odgovarajućim prizvucima.
Razlike u tembru uglavnom dijele nisko-srednje frekvencijske komponente signala, stoga je velika raznolikost boja povezana sa signalima koji leže u donjem dijelu frekvencijskog opsega. Signali koji se odnose na njegov gornji dio, kako se povećavaju, sve više gube boju boje, što je posljedica postepenog izlaska njihovih harmonijskih komponenti izvan granica čujnih frekvencija. To se može objasniti činjenicom da je do 20 ili više harmonika aktivno uključeno u formiranje tembra niskih zvukova, srednjih 8 - 10, visokih 2 - 3, jer su ostali ili slabi ili ispadaju iz područja zvučne frekvencije. Stoga su visoki zvukovi, po pravilu, siromašniji u boji.
Gotovo svi prirodni izvori zvuk, uključujući i izvore muzičkih zvukova, postoji specifična zavisnost tembra od nivoa jačine zvuka. Ovoj zavisnosti je prilagođen i sluh – prirodno je da odredi intenzitet izvora po boji zvuka. Glasni zvuci su obično oštriji.

Muzički izvori zvuka

Brojni faktori koji karakterišu primarne izvore zvuka imaju veliki uticaj na kvalitet zvuka elektroakustičkih sistema.
Akustički parametri muzičkih izvora zavise od sastava izvođača (orkestar, ansambl, grupa, solista i vrste muzike: simfonijska, narodna, pop, itd.).

Nastanak i formiranje zvuka na svakom muzičkom instrumentu ima svoje specifičnosti povezane sa akustičnim osobinama formiranja zvuka u određenom muzičkom instrumentu.
Važan element muzički zvuk je napad. Ovo je specifičan prolazni proces tokom kojeg se uspostavljaju stabilne karakteristike zvuka: glasnoća, tembar, visina. Svaki muzički zvuk prolazi kroz tri faze - početak, srednji i kraj, a i početna i završna faza imaju određeno trajanje. Početna faza se zove napad. Traje drugačije: za trkačke, udaraljke i neke duvačke instrumente 0-20 ms, za fagot 20-60 ms. Napad nije samo povećanje jačine zvuka od nule do neke stabilne vrijednosti, već može biti praćen istom promjenom visine tona i tembra. Štaviše, karakteristike napada instrumenta nisu iste u različitim oblastima njen raspon sa drugačijim stilom sviranja: violina je po bogatstvu mogućih izražajnih metoda napada najsavršeniji instrument.
Jedna od karakteristika svakog muzičkog instrumenta je frekvencijski opseg zvuka. Uz osnovne frekvencije, svaki instrument karakteriziraju dodatne visokokvalitetne komponente - tonovi (ili, kako je to uobičajeno u elektroakustici, viši harmonici), koji određuju njegov specifični tembar.
Poznato je da je zvučna energija neravnomjerno raspoređena po čitavom spektru zvučnih frekvencija koje emituje izvor.
Većinu instrumenata karakteriše pojačanje osnovnih frekvencija, kao i pojedinačni prizvuci u određenim (jednom ili više) relativno uskih frekvencijskih opsega (formanti), koji su različiti za svaki instrument. Rezonantne frekvencije (u hercima) formantnog područja su: za trubu 100-200, hornu 200-400, trombon 300-900, trubu 800-1750, saksofon 350-900, klarina 800-1500 basota 900 250-600 .
Još jedno karakteristično svojstvo muzičkih instrumenata je jačina njihovog zvuka, koja je određena većom ili manjom amplitudom (rasponom) njihovog zvučnog tijela ili stupca zraka (veća amplituda odgovara jačem zvuku i obrnuto). Vrijednost vršne akustične snage (u vatima) je: za veliki orkestar 70, bas bubanj 25, timpani 20, mali bubanj 12, trombon 6, klavir 0,4, truba i saksofon 0,3, truba 0,2, kontrabas 6, pikolo 0. 0,08, klarinet, rog i trokut 0,05.
Odnos snage zvuka izvučene iz instrumenta pri izvođenju "fortisima" i snage zvuka pri izvođenju "pianissimo" obično se naziva dinamičkim opsegom zvuka muzičkih instrumenata.
Dinamički opseg izvora muzičkog zvuka zavisi od vrste izvođačke grupe i prirode izvođenja.
Razmotrite dinamički raspon pojedinačnih izvora zvuka. Pod dinamičkim rasponom pojedinih muzičkih instrumenata i ansambala (orkestara i horova različitog sastava), kao i glasova, razumijevamo odnos maksimalnog zvučnog pritiska koji stvara dati izvor i minimalnog, izraženog u decibelima.
U praksi se pri određivanju dinamičkog opsega izvora zvuka obično radi samo sa nivoima zvučnog pritiska, računajući ili mereći njihovu odgovarajuću razliku. Na primjer, ako je maksimalni nivo zvuka orkestra 90, a minimalni 50 dB, tada se kaže da je dinamički raspon 90 - 50 = = 40 dB. U ovom slučaju, 90 i 50 dB su nivoi zvučnog pritiska u odnosu na nulti akustički nivo.
Dinamički raspon za dati izvor zvuka nije konstantan. Zavisi od prirode posla koji se izvodi i od akustičkih uslova prostorije u kojoj se izvođenje odvija. Reverb proširuje uobičajeno postignuti dinamički raspon maksimalna vrijednost u prostorijama sa velikom zapreminom i minimalnom apsorpcijom zvuka. Gotovo svi instrumenti i ljudski glasovi imaju dinamički raspon koji je neujednačen u svim zvučnim registrima. Na primjer, jačina najnižeg zvuka na "forteu" vokala jednaka je nivou najvišeg zvuka na "klaviru".

Dinamički opseg muzičkog programa izražava se na isti način kao i za pojedinačne izvore zvuka, ali se maksimalni zvučni pritisak beleži dinamičkom ff (fortisimo) nijansom, a minimalni pp (pianissimo).

Najveća jačina, naznačena u notama fff (forte, fortissimo), odgovara nivou zvučnog pritiska od približno 110 dB, a najniža jačina, naznačena u notama prr (piano-pianissimo), približno 40 dB.
Treba napomenuti da su dinamičke nijanse izvođenja u muzici relativne i da je njihova povezanost sa odgovarajućim nivoima zvučnog pritiska donekle uslovna. Dinamički opseg određenog muzičkog programa zavisi od prirode kompozicije. Dakle, dinamički raspon klasičnih djela Haydna, Mozarta, Vivaldija rijetko prelazi 30-35 dB. Dinamički raspon estradne muzike obično ne prelazi 40 dB, dok plesne i jazz - samo oko 20 dB. Većina djela za orkestar ruskih narodnih instrumenata također ima mali dinamički raspon (25-30 dB). Ovo važi i za duvački orkestar. Međutim, maksimalni nivo zvuka limenog orkestra u prostoriji može dostići prilično visoki nivo(do 110 dB).

efekat maskiranja

Subjektivna procjena glasnoće zavisi od uslova u kojima slušalac percipira zvuk. U realnim uslovima, zvučni signal ne postoji u apsolutnoj tišini. U isto vrijeme, strana buka utječe na sluh, otežava percepciju zvuka, maskirajući glavni signal u određenoj mjeri. Efekat maskiranja čistog sinusoidnog tona stranim šumom se procjenjuje pomoću vrijednosti koja pokazuje. za koliko decibela se prag čujnosti maskiranog signala podiže iznad praga njegove percepcije u tišini.
Eksperimenti za određivanje stepena maskiranja jednog zvučnog signala drugim pokazuju da se ton bilo koje frekvencije mnogo efikasnije maskira nižim tonovima nego višim. Na primjer, ako dvije melodije (1200 i 440 Hz) emituju zvukove istog intenziteta, tada prestajemo da čujemo prvi ton, on je maskiran drugim (nakon što ugasimo vibraciju druge viljuške, čut ćemo ponovo prvi).
Ako postoje dva složena audio signala istovremeno, koja se sastoje od određenih spektra audio frekvencija, tada se javlja efekat međusobnog maskiranja. Štaviše, ako se glavna energija oba signala nalazi u istom području audio frekvencijskog opsega, tada će efekat maskiranja biti najjači.Tako, pri prenošenju orkestarskog djela, zbog maskiranja uz pratnju, dionica soliste može postati lošija. čitljivo, nejasno.
Postizanje jasnoće ili, kako se kaže, "transparentnosti" zvuka u prenosu zvuka orkestara ili pop ansambala postaje veoma teško ako instrument ili pojedinačne grupe instrumenata orkestra sviraju u istim ili bliskim registrima istovremeno.
Prilikom snimanja orkestra, direktor mora voditi računa o posebnostima maskiranja. Na probama, uz pomoć dirigenta, postavlja balans između zvučne snage instrumenata jedne grupe, kao i između grupa čitavog orkestra. Jasnoća glavnih melodijskih linija i pojedinih muzičkih dijelova postiže se u ovim slučajevima blizinom mikrofona izvođačima, namjernim odabirom od strane tonskog inženjera najvažnijih instrumenata na datom mjestu, te drugim posebnim tehnikama zvuka. .
Fenomen maskiranja suprotstavlja psihofiziološka sposobnost organa sluha da iz opće mase izdvoji jedan ili više zvukova koji nose najviše važna informacija. Na primjer, kada orkestar svira, dirigent primjećuje i najmanje nepreciznosti u izvođenju dionice na bilo kojem instrumentu.
Maskiranje može značajno uticati na kvalitet prenosa signala. Jasna percepcija primljenog zvuka je moguća ako njegov intenzitet značajno premašuje nivo komponenti interferencije koje se nalaze u istom opsegu kao i primljeni zvuk. Uz ujednačene smetnje, višak signala bi trebao biti 10-15 dB. Ova karakteristika 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 ne može biti veći od 45-48 dB.

Vremenske karakteristike slušne percepcije

Slušni aparat, kao i svaki drugi oscilatorni sistem, je inercijalan. Kada zvuk nestane, slušni osjećaj ne nestaje odmah, već postepeno, smanjujući se na nulu. Vrijeme tokom kojeg se osjet u smislu glasnoće smanjuje za 8-10 phon naziva se vremenska konstanta sluha. Ova konstanta zavisi od niza okolnosti, kao i od parametara percipiranog zvuka. Ako dva kratka zvučna impulsa stignu do slušaoca sa istim frekventnim sastavom i nivoom, ali jedan od njih kasni, tada će biti percipirani zajedno sa kašnjenjem ne većim od 50 ms. Za velike intervale kašnjenja, oba impulsa se percipiraju odvojeno, javlja se eho.
Ova osobina sluha uzima se u obzir prilikom dizajniranja nekih uređaja za obradu signala, na primjer, elektronskih linija kašnjenja, reverba itd.
Treba napomenuti da zbog posebnog svojstva sluha, percepcija jačine kratkotrajnog zvučnog impulsa ne ovisi samo o njegovoj razini, već i o trajanju utjecaja impulsa na uho. Dakle, kratkotrajni zvuk, koji traje samo 10-12 ms, uho percipira tiše od zvuka istog nivoa, ali djeluje na uho, na primjer, 150-400 ms. Stoga, pri slušanju prijenosa, glasnoća je rezultat prosječne energije zvučnog vala u određenom intervalu. Osim toga, ljudski sluh ima inerciju, posebno kada percipira nelinearna izobličenja, on se ne osjeća ako je trajanje zvučnog pulsa manje od 10-20 ms. Zbog toga se u indikatorima nivoa kućne radioelektronske opreme za snimanje zvuka, trenutne vrijednosti signala usrednjavaju u periodu odabranom u skladu s vremenskim karakteristikama slušnih organa.

Prostorni prikaz zvuka

Jedna od važnih ljudskih sposobnosti je sposobnost određivanja smjera izvora zvuka. Ova sposobnost se naziva binauralnim efektom i objašnjava se činjenicom da osoba ima dva uha. Eksperimentalni podaci pokazuju odakle dolazi zvuk: jedan za tonove visoke frekvencije, drugi za niskofrekventne.

Zvuk putuje kraćim putem do uha koje je okrenuto prema izvoru nego do drugog uha. Kao rezultat toga, pritisak zvučnih valova u ušnim kanalima se razlikuje po fazi i amplitudi. Amplitudne razlike su značajne samo na visokim frekvencijama, kada dužina zvučnog talasa postaje uporediva sa veličinom glave. Kada razlika u amplitudi prijeđe prag od 1 dB, čini se da je izvor zvuka na strani gdje je amplituda veća. Ugao odstupanja izvora zvuka od središnje linije (linije simetrije) je približno proporcionalan logaritmu omjera amplituda.
Za određivanje smjera izvora zvuka sa frekvencijama ispod 1500-2000 Hz, razlike u fazama su značajne. Čovjeku se čini da zvuk dolazi sa strane sa koje talas, koji je u fazi ispred, dopire do uha. Ugao odstupanja zvuka od srednje linije proporcionalan je razlici u vremenu dolaska zvučnih talasa u oba uha. Obučena osoba može uočiti faznu razliku sa vremenskom razlikom od 100 ms.
Sposobnost određivanja pravca zvuka u vertikalnoj ravni je mnogo manje razvijena (oko 10 puta). Ova karakteristika fiziologije povezana je s orijentacijom slušnih organa u horizontalnoj ravni.
Specifična karakteristika prostorna percepcija zvuka od strane osobe očituje se u činjenici da su organi sluha u stanju osjetiti potpunu, integralnu lokalizaciju stvorenu uz pomoć umjetnih sredstava utjecaja. Na primjer, dva zvučnika su postavljena u prostoriji duž prednje strane na udaljenosti od 2-3 m jedan od drugog. Na istoj udaljenosti od ose sistema za povezivanje, slušalac se nalazi strogo u sredini. U prostoriji se kroz zvučnike emituju dva zvuka iste faze, frekvencije i intenziteta. Kao rezultat identiteta zvukova koji prolaze u organ sluha, osoba ih ne može razdvojiti, njegovi osjećaji daju ideju o jednom, prividnom (virtuelnom) izvoru zvuka, koji se nalazi strogo u središtu na osi simetrije.
Ako sada smanjimo glasnoću jednog zvučnika, tada će se prividni izvor pomjeriti prema glasnijem zvučniku. Iluzija kretanja izvora zvuka može se dobiti ne samo promjenom nivoa signala, već i umjetnim odlaganjem jednog zvuka u odnosu na drugi; u ovom slučaju, prividni izvor će se pomjeriti prema zvučniku, koji emituje signal prije vremena.
Dajemo primjer za ilustraciju integralne lokalizacije. Udaljenost između zvučnika je 2m, udaljenost od prednje linije do slušaoca je 2m; da bi se izvor pomjerio kao za 40 cm lijevo ili desno, potrebno je primijeniti dva signala s razlikom u nivou intenziteta od 5 dB ili sa vremenskim kašnjenjem od 0,3 ms. Uz razliku u nivou od 10 dB ili vremensko kašnjenje od 0,6 ms, izvor će se "pomaknuti" 70 cm od centra.
Dakle, ako promijenite zvučni pritisak koji stvaraju zvučnici, tada se javlja iluzija pomjeranja izvora zvuka. Ovaj fenomen se naziva totalna lokalizacija. Da bi se stvorila potpuna lokalizacija, koristi se dvokanalni stereofonski sistem za prijenos zvuka.
U primarnoj prostoriji su postavljena dva mikrofona, od kojih svaki radi na svom kanalu. U sekundarnom - dva zvučnika. Mikrofoni se nalaze na određenoj udaljenosti jedan od drugog duž linije koja je paralelna sa postavljanjem emitera zvuka. Kada se emiter zvuka pomjeri, različiti zvučni tlak će djelovati na mikrofon i vrijeme dolaska zvučnog vala će biti različito zbog nejednake udaljenosti između emitera zvuka i mikrofona. Ova razlika stvara efekat potpune lokalizacije u sekundarnoj prostoriji, usled čega se prividni izvor lokalizuje na određenoj tački prostora koja se nalazi između dva zvučnika.
Treba reći o binouralnom sistemu za prenos zvuka. Kod ovog sistema, nazvanog sistem "vještačke glave", dva odvojena mikrofona se postavljaju u primarnu prostoriju, smještena na udaljenosti jedan od drugog jednakoj udaljenosti između ušiju osobe. Svaki od mikrofona ima nezavisan kanal za prenos zvuka, na čijem se izlazu u sporednoj prostoriji uključuju telefoni za lijevo i desno uvo. Sa identičnim kanalima za prenos zvuka, takav sistem precizno reprodukuje binauralni efekat koji se stvara u blizini ušiju "vještačke glave" u primarnoj prostoriji. Nedostatak je prisustvo slušalica i potreba da se one koriste duže vrijeme.
Organ sluha određuje udaljenost do izvora zvuka nizom indirektnih znakova i sa određenim greškama. U zavisnosti od toga da li je udaljenost do izvora signala mala ili velika, njegova subjektivna procena se menja pod uticajem različitih faktora. Utvrđeno je da ako su utvrđene udaljenosti male (do 3 m), onda je njihova subjektivna procjena gotovo linearno povezana s promjenom jačine izvora zvuka koji se kreće po dubini. Dodatni faktor za složeni signal je njegov tembar, koji postaje sve "težak" kako se izvor približava slušaocu. To je zbog sve većeg povećanja tonova niskog registra u odnosu na tonove visokog registra, uzrokovanog rezultirajućim povećanjem jačine zvuka.
Za prosječne udaljenosti od 3-10 m, uklanjanje izvora od slušatelja će biti praćeno proporcionalnim smanjenjem jačine zvuka, a ova promjena će se podjednako odnositi na osnovnu frekvenciju i na harmonijske komponente. Kao rezultat, dolazi do relativnog pojačanja visokofrekventnog dijela spektra i tembar postaje svjetliji.
Kako se udaljenost povećava, gubitak energije u zraku će se povećati proporcionalno kvadratu frekvencije. Povećani gubitak tonova visokog registra će rezultirati smanjenjem svjetline boje. Dakle, subjektivna procjena udaljenosti povezana je s promjenom njenog volumena i tembra.
U uslovima zatvorenog prostora, signale prvih refleksija, koji kasne 20-40 ms u odnosu na direktnu, uho percipira kao da dolaze iz različitih pravaca. Istovremeno, njihovo sve veće kašnjenje stvara utisak značajne udaljenosti od tačaka iz kojih te refleksije potiču. Tako se prema vremenu kašnjenja može suditi o relativnoj udaljenosti sekundarnih izvora ili, što je isto, o veličini prostorije.

Neke karakteristike subjektivne percepcije stereo programa.

Stereofonski sistem za prenos zvuka ima niz značajnih karakteristika u poređenju sa konvencionalnim monofonim sistemom.
Kvalitet koji razlikuje stereofonski zvuk, surround, tj. prirodna akustička perspektiva može se procijeniti korištenjem nekih dodatnih indikatora koji nemaju smisla s monofonom tehnikom prijenosa zvuka. Ovi dodatni pokazatelji uključuju: ugao sluha, tj. ugao pod kojim slušalac percipira zvučnu stereo sliku; stereo rezolucija, tj. subjektivno određena lokalizacija pojedinih elemenata zvučne slike na određenim tačkama u prostoru unutar ugla čujnosti; akustična atmosfera, tj. efekat da se slušalac oseća prisutnim u primarnoj prostoriji u kojoj se dešava prenošeni zvučni događaj.

O ulozi sobne akustike

Briljantnost zvuka postiže se ne samo uz pomoć opreme za reprodukciju zvuka. Čak i uz dovoljno dobru opremu, kvalitet zvuka može biti loš ako prostorija za slušanje nema određene karakteristike. Poznato je da u zatvorenoj prostoriji dolazi do pojave prekomjernog zvuka, koja se zove reverberacija. Utječući na slušne organe, odjek (u zavisnosti od njegovog trajanja) može poboljšati ili pogoršati kvalitet zvuka.

Osoba u prostoriji percipira ne samo direktne zvučne valove koje stvara direktno izvor zvuka, već i valove reflektirane od stropa i zidova prostorije. Reflektirani valovi se još čuju neko vrijeme nakon prestanka izvora zvuka.
Ponekad se vjeruje da reflektirani signali igraju samo negativnu ulogu, ometajući percepciju glavnog signala. Međutim, ovaj stav je netačan. Određeni dio energije početnih reflektiranih eho signala, koji s kratkim zakašnjenjem dospijeva do ušiju osobe, pojačava glavni signal i obogaćuje njegov zvuk. Naprotiv, kasnije reflektovani odjeci. čije vrijeme kašnjenja prelazi određenu kritičnu vrijednost, formiraju zvučnu pozadinu koja otežava percepciju glavnog signala.
Prostorija za slušanje ne bi trebala imati dugo vrijeme odjeka. Dnevne sobe imaju slabu reverberaciju zbog svoje ograničene veličine i prisustva površina koje upijaju zvuk, tapaciranog namještaja, tepiha, zavjesa itd.
Barijere različite prirode i svojstava karakterizira koeficijent apsorpcije zvuka, koji je omjer apsorbirane energije i ukupne energije upadnog zvučnog vala.

Da biste povećali svojstva upijanja zvuka tepiha (i smanjili buku u dnevnoj sobi), preporučljivo je da tepih objesite ne blizu zida, već s razmakom od 30-50 mm).