часть информации поступает в правое полушарие головного мозга,
отвечающее за эстетическое восприятие, а из правого уха – в левое
полушарие головного мозга, отвечающее за смысловую обработку
информации.
6
Общепризнанной электрической модели слуха пока нет. Обычно
наружное ухо уподобляют антенне, среднее ухо – трансформатору то-
ка и напряжения, внутреннее ухо – многоканальному анализатору
спектра.
Сложная обработка сигналов в слуховом аппарате позволяет
решать множество задач – распознавать фонемы, слоги, слова; опре-
делять направление на источник звука (биноуральная локализация,
звуковая локализация), адаптироваться к шумам и тишине (автомати-
ческая регулировка чувствительности), опознавать (идентифициро-
вать) говорящего; выделять речь на фоне сильных шумов.
В речи есть непрерывные отрезки речи (в среднем 0,3 с) и паузы
(в среднем 0,06 – 0,11 с). В общей длительности слитной речи паузы
занимают около 16 % времени, а при дуплексной связи каждый або-
нент еще половину времени молчит, слушая собеседника.
Речь и музыка занимают лишь часть области слухового воспри-
ятия. Зоны области весьма индивидуальны и с возрастом уменьшают-
ся, так как чувствительность слуха падает (особенно на высоких час-
тотах).
Наименьшее звуковое давление чистого тона, воспринимаемое
ухом, называют порогом слышимости (
β
o
на рис. 2). Порог слышимо-
сти (
5
12
2
0
0
2 10 Па,
10
Вт/м
P
I
−
−
= ⋅
=
) таков, что значение звукового
давления всего на порядок больше давления, соответствующего теп-
ловому движению молекул воздуха. При более чувствительном слухе
человек слышал бы шум от движения молекул. Наибольшее звуковое
давление до появления болевого ощущения называется болевым по-
рогом, или порогом осязания (кривая
γ на рис. 2). Область между по-
рогом осязания и порогом слышимости (шепот, звук комара) называ-
ют областью слухового восприятия. Превышение болевого порога
приводит к разрушению органа слуха, может вызвать шок и привести
человека к смертельному исходу.
Люди с острым слухом различают звуки до 10 октав по частоте
(16 – 20000 Гц), отличающиеся по давлению в 10
6 –
10
7
раз (120 –
140 дБ). Октава – это частотный интервал с отношением частот, рав-
ным двум. Слуховой аппарат обладает также дифференциальной чув-
ствительностью – способностью различать изменения частоты
ΔΩ и
силы звука
ΔI.
7
Нижняя граница слышимых звуков около 16 Гц, а верхняя около
20 кГц. Верхняя граница неустойчива и у многих людей старше 50 лет
слуховое восприятие на частотах выше 12 кГц пропадает. Акустиче-
ские колебания с частотой менее 16 Гц ( инфразвуки) человек не вос-
принимает слухом, но они негативны для его организма, так как на
низких частотах находятся собственные резонансы некоторых внут-
ренних органов (27 Гц – желудок, 17 и 23 Гц – сердце, 10 Гц – корпус
человека и т.д.).
Рис. 2. Область слухового восприятия человека
Слуховой аппарат человека обладает и определенной памятью к
звукам продолжительностью более 250 мкс, он превращает сплошной
спектр звуковых частот в дискретный.
На основании экспериментальных данных установлено, что ухо
на частоте 1000 Гц может различать 370 градаций по уровню, а в диа-
пазоне частот от 31 до 1000 Гц 1400 градаций чистого тона. Общее
число градаций различимых ухом тонов превышает 300000. Порог
различения слуха по частоте составляет 4 %, что близко к дифферен-
циальному порогу различения яркости света (5 %).
Воздействие на слух посторонних неинформационных звуков
мешает звуковому восприятию. Это называют маскировкой звука, ко-
8
торая эквивалентна изменению порога слышимости. Сигналы дли-
тельностью менее 250 мкс в слуховом аппарате человека обрабаты-
ваются плохо и становятся незаметными на слух.
Субъективную меру частоты колебаний звука называют высо-
той звука. На частотах до 1000 Гц высота тона почти пропорциональ-
на его частоте, на высоких частотах эта зависимость близка к лога-
рифмической. Условились частоту тона с частотой 1000 Гц и с уров-
нем ощущения 40 дБ считать равной 1000 мел или 1 сону = 10 барк
(1 барк = 100 мел). Связь между частотой и высотой тона показана на
рис. 3.
Рис. 3. Высота тона в зависимости от частоты
Широко применяется музыкальная шкала высот тона. Октава
(изменение частоты в два раза) делится на 12 полутонов. Каждый по-
лутон соответствует изменению частоты в
12
2 1,06
=
раза. Полутона
делятся на 100 частей, называемых центами. Октавы имеют названия
от нижних частот: субконтроктава, контроктава, большая, малая, пер-
вая, вторая, третья, четвертая.
Приближенно масштаб высоты тона полагают логарифмиче-
ским, и за единицу высоты тона принимают октаву и ее доли. Уро-
вень ощущения неточно характеризует субъективное ощущение. Вве-
дено понятие уровня громкости. Условились за уровень громкости
принимать равногромкий со звуком чистый тон 1000 Гц. За единицу
9
уровня громкости принят фон –уровень интенсивности звука на час-
тоте 1000 Гц
L
= 10lgI + 120 [фон], для f = 1000 Гц.
Для определения громкости звука берут сигнал частотой 1000
Гц и увеличивают его до равной громкости с измеряемым звуком, и
искомая громкость будет равна уровню эталонного тона. Уровень
громкости хотя и характеризует восприятие звука по уровню, но мас-
штаб не соответствует субъективным ощущениям.
Например, увеличение уровня громкости на 10 фон в диапазоне
выше 40 фон соответствует субъективному ощущению увеличения
громкости только вдвое. Фон как единица неудобен также тем, что
нельзя простым сложением громкости разных звуков найти суммар-
ную громкость. Поэтому ввели сложную шкалу новых единиц – сон.
Уровень громкости в 40 фон назвали 1 сон. На рис. 4 приведен
график пересчета уровня громкости в фонах в громкость в сонах. В
табл. 1 приведены примеры уровней громкости звука. Так как шум –
это нечистые тона, то измеряют шум не в фонах, а в децибелах по
шкале А (шкала для уровней громкости 35 – 40 фон, где измерения и
субъективные восприятия близки), то есть в единицах дБ/A – едини-
цах шкалы шумомеров. Шумы пересчитывают в октавные уровни, от-
несенные к средней частоте октавы, дБ/А.
Рис. 4. График пересчета громкости звуков
10
Таблица 1
Шум
дБ/А
Реактивный самолет, находящийся рядом 120
–
150
Болевой порог 120
Сирена воздушной тревоги 110
Громкая музыка 100
Шум в метро 90
Улица с транспортом 70
–
80
Обычный разговор 60
Тихая улица 40
Больница 20
Санитарные нормы
Для сна 40
Для лабораторий и конструкторских бюро 45
Для производственных помещений (цехов) 85
Do'stlaringiz bilan baham: |