Сприйняття звуківлюдиною
1.Особливості сприйняття звуків вухом людини
Всіпрограми, що передаються по системах мовлення, зв'язку та звукозапису призначенідля сприйняття інформації людиною. Тому вимоги до основниххарактеристикам цих систем не можуть бути обгрунтовано сформульовані без точнихвідомостей про властивості слуху. Будь вдосконалення системи, яке не будевідчуватися на слух, буде приводити до безглуздої втрати коштів і часу.Отже, фахівець, що займається розробкою або експлуатацією системзвукозапису і відтворення, повинен знати основні особливості сприйняттязвуків вухом людини.
Орган слухулюдини розташований в товщі скроневих кісток і ділиться на зовнішнє вухо, середнєвухо і внутрішнє вухо. До зовнішнього вуха відносять вушну раковину і слуховий прохід,сліпо закінчується барабанною перетинкою. Слуховий прохід має слабовиражений резонанс на частоті близько 3 кГц і посилення на частоті резонансу ~ 3.Барабанна перетинка утворена пружною сполучною тканиною, якаколивається під дією звукових хвиль. За барабанною перетинкою знаходитьсясереднє вухо, до складу якого входять: барабанна порожнина, заповненаповітрям; слухові кісточки і слухова (євстахієву) труба, яка з'єднуєпорожнину середнього вуха з порожниною глотки. Слухові кісточки: молоточок,ковадло і стремено - утворюють систему важеля, яка передає коливаннябарабанної перетинки мембрані овального вікна, що розділяє середнє і внутрішнєвухо. Ця важільна система трансформує коливання барабанної перетинки звеликою амплітудою швидкості і невеликою амплітудою тиску в коливаннямембрани з малою амплітудою швидкості і великою амплітудою тиску. Коефіцієнттрансформації цієї системи близько 50 - 60. Барабанна порожнина має слабовиражений резонанс на частоті ~ 1200 Гц. За мембраною овального отворузнаходиться внутрішнє вухо, що складається з переддвер'я, трьох півколових каналів іравлики, заповнених рідиною. Півкруглі канали входять до складу органурівноваги, а равлик - до складу органу слуху. Улітку являє собою каналдовгою ~ 32 мм, згорнутий спіраллю. Канал розділений по всій довжині двомаперегородками: рейснеровой мембраною і базилярній (основний) мембраною (див.рис. 1).
а
8
3
2
1
4
За а - а
1 - мембрана овальноговікна, 2 - вестибулярний хід, 3 - гелікотрема, 4 - базилярна мембрана, 5-органКорті, 6 - барабанний хід, 7 - мембрана круглого вікна, 8 - рейснерова мембрана.
Малюнок 1.Схема будови равлика
базилярніймембрана складається з декількох тисяч волокон, натягнутих поперек равлики, і слабопов'язаних між собою. Базилярна мембрана розширюється в міру віддалення відовального вікна. З базилярної мембраною пов'язаний орган Корті, що складається з ~ 23500нервових клітин, які називають волосовими. З кожним волокном слухового нервапов'язано кілька волоскових клітин, так що в центральну нервову системуприходить близько 10000 волокон. При появі звуку мембрана овального вікна збуджуєколивання лімфи у вестибулярному ході, які змушують коливатися волокнабазилярної мембрани. Коливання волокон, в свою чергу, збуджують волосковіклітини. Інформація про порушення клітин, тобто про наявність звуку, по нервовимволокнам передається в головний мозок.
2.Сприйняття частоти звукових коливань
Волокнабазилярної мембрани мають різну довжину і, відповідно, різну резонанснучастоту. Найкоротші волокна розташовані близько овального вікна, їхрезонансна частота ~ 16000 Гц. Найдовші - близько гелікотреми, маютьрезонансну частоту ~ 20 Гц.
Такимчином, внутрішнє вухо здійснює паралельний спектральний аналізприходять коливань і дозволяє відчувати звуки з частотами від ~ 20 Гц до ~ 20000Гц. Еквівалентну електричну схему аналізатора можна зобразити такимчином (див. рис. 2).
L ' 1
L ' 2
L " 0
Малюнок 2.Еквівалентна електрична схема слухового аналізатора.
Еквівалентнасхема містить ~ 140 паралельних ланок - резонаторів, моделюючих волокнабазилярної мембрани, включені послідовно індуктивності L ' i еквівалентнімасі лімфи, струм в резонаторах пропорційний швидкості коливань волокон.Вибірковість резонаторів невелика.
Так, длячастоти 250 Гц смуга пропускання резонатора дорівнює ~ 35 Гц (Q = 7), для частоти1000 Гц - 50 Гц (Q = 20) і для частоти 4000 Гц - 200 Гц (Q = 20). Ці смугипропускання характеризують т.зв. критичні смужки слуху. Поняття про критичнісмужках слуху використовується при розрахунку розбірливості мови і т.п.
Оскільки зодним нервовим волокном пов'язано кілька волоскових клітин, то людина можезапам'ятати у всьому частотному діапазоні не більше 250 градацій, Зі зменшеннямінтенсивності звуку це число зменшується і, в середньому, становить 150градацій.
Сусіднізначення частоти відрізняються не менш ніж на 4%. Що приблизно збігається зшириною критичних смужок слуху (З цієї причини кінофільми, зняті зішвидкістю 24 кадру в секунду, можна демонструвати по телебаченню зі швидкістю-25 Кадрів в секунду. Навіть досвідчені музиканти не помічають різниці взвучанні).
Однак, приодночасному присутності двох коливань вухо виявляє різницю в частотах ~0.5 Гц завдяки появі биття.
Час...
