Диапазон слышимости для человека составляет: ДИАПАЗОН СЛУХА ЧЕЛОВЕКА – ЧТО МЫ МОЖЕМ СЛЫШАТЬ?

Содержание

ДИАПАЗОН СЛУХА ЧЕЛОВЕКА – ЧТО МЫ МОЖЕМ СЛЫШАТЬ?

Диапазон слуха человека включает в себя уровни громкости и высоты звуков, который может слышать человека, не чувствуя дискомфорта.

Нас окружает огромное количество разнообразных звуков, от едва слышимого пения птиц и шороха листьев до более громких звуков, таких как музыка, крик и промышленный шум. Этот набор звуков называется диапазоном слышимости.

Громкость и высота
Диапазон слухового восприятия человека включает высоту звуков (высокий или низкий звук) и громкость. Высота измеряется в герцах (Гц), громкость – в децибелах (дБ).

Для нормально слышащего человека диапазон слухового восприятия начинается на низких частотах, около 20 Гц. Это примерно соответствует самой низкой педали органа с лабиальными трубами. На другом конце диапазона находится самая высокая частота, которая не вызывает дискомфорта, на уровне 20,000 Гц. В то время как частоты от 20 до 20 000 Гц являются границами диапазона слухового восприятия человека, наш слух наиболее восприимчив в диапазоне 2000 — 5000 Гц.

Что касается громкости, человек слышит, начиная с уровня 0 дБ УЗД. Звуки на уровне выше 85 дБ УЗД могут быть опасны для вашего слуха, если их воздействие на вас длительное.

Вот несколько примеров привычных звуков, выраженных в децибелах:

Удивительно, но есть звуки, которые не могут слышать даже люди с безупречным слухом. Мы не можем улавливать звук собачьего свиста, но собака может, потому что у собак слуховой диапазон гораздо шире, чем у людей. Более низкие частоты, например, рев ветряной турбины, также находятся вне диапазона слухового восприятия и воспринимаются как вибрации, а не звуки.

Диапазоны восприятия у людей с нарушением слуха
Если у человека нарушен слух, то изменяется и диапазон его слухового восприятия. Для большинства людей потеря слуха будет сначала чувствоваться на высоких частотах. Пение птиц, некоторые речевые звуки, музыкальные инструменты (например, флейта) очень сложно услышать людям с потерей слуха.

Чтобы определить ваш диапазон слышимости, аудиолог проведет обследование вашего слуха и зафиксирует полученные результаты на аудиограмму – график, который показывает результаты теста слуха. Затем аудиолог перенесет результаты теста на другой график и сравнит его с показателями нормально слышащего человека. Специалисты по слухопротезированию используют данные аудиограммы для того, чтобы настроить слуховые аппараты.

Вот как выглядит аудиограмма´:

Левому уху соответствует голубая линия; правому — красная. Область под линией показывает уровни слуха, который человек может слышать, а область выше линии показывает уровни, которые человек не слышит.

Чтобы выяснить уровень вашего слуха, аудиолог будет предлагать вам несколько сигналов и просить вас поднять руку или нажать кнопку каждый раз, когда вы слышите сигнал. Обычно тест начинается с уровня, на котором вы можете слышать, а затем громкость будет уменьшаться, пока вы не сможете ничего слышать. Затем специалист повторит то же самое уже с более низкими или высокими частотами.

Этот тест также поможет определить ваш слуховой порог, то есть уровень, на котором вы не слышите. Этот порог наносится на график в виде двух отдельных линий для каждого уха.

Ваша аудиограмма может рассказать многое о вашем слухе, включая частоты и уровни громкости, на которых вы можете слышать. Это важная информация, так как каждый звук, который вы слышите, имеет свою частоту.
Пение птиц соответствует более высоким частотам, а звук тубы – низким частотам. 

Ниже показаны распространенные звуки, нанесенные на стандартную аудиограмму:

У человека с такой аудиограмма есть потеря слуха в левом ухе, что мешает ему слышать такие звуки, как пение птиц. Такому человеку будет легче слышать более низкие частоты (например, звук двигателя грузовика).

Следующий шаг
Вам кажется, что ваш слуховой диапазон не идеален? Обратитесь к  специалисту по слухопротезированию, чтобы пройти полное обследование. Он сможет определить, какие звуки вы слышите, а какие нет, и составит дальнейший план действий. 

Зайдите в раздел КОНТАКТЫ, чтобы найти ближайшего к вам специалиста.

Как протестировать свой слух — Лайфхакер

В продолжениe тематики аудио стоит рассказать о человеческом слухе несколько подробнее. Насколько субъективно наше восприятие? Можно ли протестировать свой слух? Сегодня вы узнаете самый простой способ выяснить, полностью ли ваш слух соответствует табличным значениям.

Известно, что среднестатистический человек способен воспринимать органами слуха акустические волны в диапазоне от 16 до 20 000 Гц (в зависимости от источника — 16 000 Гц). Этот диапазон и называется слышимым диапазоном.

Эти цифры приблизительные. Дело в том, что в процессе взросления, а впоследствии и старения органы слуха претерпевают изменения. Результатом этих процессов является не только сокращение слышимого диапазона. Иногда человек может не воспринимать не только пограничные частоты, но и отдельные частоты, находящиеся внутри стандартного воспринимаемого диапазона. Кроме этого, частоты ниже 100 Гц могут восприниматься не слухом, а осязанием или в результате преломления звука в ушном канале. Эти явления могут привести к восприятию звуков, которые не входят в слышимый человеком диапазон.

В социальных сетях и на сайтах, распространяющих различный музыкальный контент, можно встретить специальные тестовые файлы. Изначально они предназначены для тонкой настройки многоканальных акустических систем. Их воспроизводят для поиска конфликтующих частот и последующего отрезания при помощи аппаратных или программных средств, входящих в акустическую систему (кроссоверов и эквалайзеров). Подобные аудиофайлы содержат запись звука на одной частоте или последовательность подобных записей, созданных генератором звуковой частоты.

Отдельные тестовые сборники содержат также дополнительную информацию об исходной амплитуде волны, что позволяет выровнять громкость элементов многоканальной акустики в помещении. Обычно подобные файлы отредактированы специальным образом: дополнительно меняется модуляция сигнала, добавляется шум, варьируется амплитуда. В нашем случае будет достаточно самой простой подборки.

20 Гц Гул, который только ощущается, но не слышится. Воспроизводится преимущественно топовыми аудиосистемами, так что в случае тишины виновата именно она
30 Гц Если не слышно, вероятнее всего, снова проблемы воспроизведения
40 Гц В бюджетных и среднеценовых колонках будет слышно. Но очень тихо
50 Гц Гул электрического тока. Должно быть слышно
60 Гц Слышимая (как и все до 100 Гц, скорее осязаемая за счёт переотражения от слухового канала) даже через самые дешёвые наушники и колонки
100 Гц Конец нижних частот. Начало диапазона прямой слышимости
200 Гц Средние частоты
500 Гц
1 кГц
2 кГц
5 кГц Начало диапазона высоких частот
10 кГц Если эта частота не слышна, вероятны серьёзные проблемы со слухом. Необходима консультация врача
12 кГц Неспособность слышать эту частоту может говорить о начальной стадии тугоухости
15 кГц Звук, который не способна слышать часть людей после 60 лет
16 кГц В отличие от предыдущей, эту частоту не слышат почти все люди после 60 лет
17 кГц Частота является проблемной для многих уже в среднем возрасте
18 кГц Проблемы со слышимостью этой частоты — начало возрастных изменений слуха. Теперь ты взрослый. 🙂
19 кГц Предельная частота среднестатистического слуха
20 кГц Эту частоту слышат только дети. Правда

»
Этого теста достаточно для приблизительной оценки, но если вы не слышите звуки выше 15 кГц, то стоит обратиться к врачу.

Обратите внимание, что проблема слышимости низких частот, скорее всего, связана с аудиосистемой.

Чаще всего надпись на коробке в стиле «Воспроизводимый диапазон: 1–25 000 Гц» — это даже не маркетинг, а откровенная ложь со стороны производителя.

К сожалению, компании обязаны сертифицировать не все аудиосистемы, поэтому доказать, что это враньё, практически невозможно. Колонки или наушники, может быть, и воспроизводят граничные частоты… Вопрос в том, как и на какой громкости.

Проблемы со спектром выше 15 кГц — вполне обычное возрастное явление, с которым пользователи, скорее всего, столкнутся. А вот 20 кГц (те самые, за которые так борются аудиофилы) обычно слышат только дети до 8–10 лет.

Достаточно последовательно прослушать все файлы. Для более подробного исследования можно воспроизводить семплы, начиная с минимальной громкости, постепенно увеличивая её. Это позволит получить более корректный результат в том случае, если слух уже немного испорчен (напомним, что для восприятия некоторых частот необходимо превышение определённого порогового значения, которое как бы открывает, помогает слуховому аппарату слышать её).

А вы слышите весь частотный диапазон, который способен сохранять MP3?

Основные понятия, связанные со звуком

Звуковое давление

Звук, который воспринимает человек, представляет собой быстрое чередование давления воздуха. Диапазон давлений, которые человек воспринимает как звук, очень широк (от 10 МПа до 100 Па, учитывая, что статическое давление воздуха составляет примерно 10-5 Па). Для измерения силы звука стали использовать логарифмическую шкалу, где в качестве стандартного нулевого уровня выбрано значение 2*10 Па. В этом случае в качестве единицы, выражающей громкость звука, используется децибел (дБ). Человек воспринимает соответствующую область в диапазоне от 0 до 140 дБ.

Скорость распространения звука

Скорость распространения звука в воздухе составляет 340 м/с (при 20°C), независимо от частоты. В твёрдой среде скорость звука варьируется в зависимости от материала: от 3400 м/с до 54 м/с. В случае конструкций из плит скорость звука зависит от его частоты. Ниже представлены скорости распространения звука (м/с) в некоторых материалах:

  • стекло:  5500-6000 м/с
  • алюминий, сталь: 5100 м/с
  • дерево: 3400-4500 м/с
  • бетон: 4000 м/с
  • кирпич: 3600 м/с
  • лёд: 3100 м/с
  • вода: 1500 м/с
  • пробка: 500 м/с
  • воздух: 340 м/с
  • минеральная вата-изоляция: 180 м/с

Частота звуковых колебаний

Человек различает также амплитуду звуковых колебаний, т.е. высоту звука. Частотный диапазон, который воспринимает ухо человека, составляет от 10 до 16000 Гц (=l/s). Звук частотой ниже 16 Гц воспринимается как вибрация, если он достаточно громкий. Длина звуковой волны, воспринимаемой человеком, варьируется в диапазоне от 20 м до 2 см, поэтому все части строительного сооружения (стены, потолки, окна, двери и т.д.) в зависимости от частоты звука оказываются либо большими (для высокой частоты), либо маленькими (для низкой частоты), при этом звукоизолирующая способность всех частей также зависит от частоты колебаний звука.

Свойства человеческого слуха

Слух человека наиболее чувствителен к звукам, частота которых находится в диапазоне от 1 до 4 кГц, в отношении более низких звуковых частот человеческий слух остаётся весьма нечувствительным. Для имитации слухового восприятия созданы различные корректирующие фильтры – «A», «B» и «C». «А»-коррекцию первоначально использовали при звуковом давлении от 0 до 55 дБ. Скорректированный фильтром «А» уровень звукового давления (шкала «А») обозначается, например, 50 дБ(А). В настоящее время укоренилось использование шкалы «А», вне зависимости от уровней звукового давления.

Воздушный шум / структурный шум

Под воздушным шумом понимается звук, который распространяется по воздуху (в отличие от звука, передаваемого на конструкцию [ударного шума]). Структурный шум – это звук, который распространяется через конструкции или поверхности. Ударный шум является одним из видов структурного шума. Типичным воздушным шумом, встречающимся в здании, являются человеческая речь, голоса домашних животных и т.д. Пианино создаёт в помещении воздушный шум, а шаги при ходьбе по полу создают ударный шум.

Звукоизоляция

Способность изолировать воздушный шум показывает, в какой степени конструкция изолирует звук, проходящий через конструкцию. Способность конструкции изолировать воздушный шум представляет собой отношение энергии звука, воздействующего на конструкцию, к энергии звука, прошедшей через конструкцию, и измеряется в децибелах. Если звукоизолирующая способность конструкции составляет 50 дБ, то через конструкцию проходит только одна сотая энергии звука, воздействовавшего на конструкцию.

Звукоизолирующая способность конструкции зависит, прежде всего, от массы конструкции и частоты звука. В случае простых массивных конструкций их звукоизолирующая способность определяется на основании т.н. закона массы:

R=20*log(m*f)-49 (дБ), где

R – звукоизолирующая способность (дБ)

m – масса на квадратный метр (кг/м²)

f – частота (Гц).

При удвоении массы или частоты звука звукоизолирующая способность увеличивается на 6 дБ. Согласно закону массы, с помощью более тяжёлой конструкции достигается более высокая звукоизолируемость. Таким образом, конструкции с большой массой акустически являются особенно пригодными для использования. Когда стремятся достигнуть по возможности хорошей звукоизоляции, используют бетонные конструкции. Изоляции звуков низкой частоты возможно достигнуть только с помощью тяжёлых конструкций.

Глушение звука

В жилых домах звук распространяется из других квартир в виде воздушного шума и структурного шума (ударного шума), дополнительно к этому звуки создаёт работающее в зданиях техническое оборудование. Доносящийся снаружи шум дорожного движения, а в некоторых местах также и рельсового транспорта или самолётов, либо даже все эти звуки вместе создают общий шум в квартире. В разделе «С1» сборника строительных правил Финляндии RakMK приведены требования к изоляции от воздушного шума и уровню ударного шума в квартирах, а также к допустимому уровню шума от технического оборудования внутри и снаружи здания.  Уровень наружного шума, обусловленный окружающей средой, зависит от места, и требования к звукоизоляции наружных ограждающих конструкций здания представлены в виде графика.

Нижеследующая таблица отражает субъективно различные нормы звукоизоляции R’w (дБ) в конструкции перегородок:

R’w (дБ). Субъективное воздействие в соседнем помещении

  • 62 Работающее на максимальной громкости радио не слышно
  • 57 Работающее на нормальной громкости радио не слышно, на максимальной громкости уже слышно
  • 52 Слышно радио, работающее на нормальной громкости
  • 47 Громкие звуки понятны, а мелодии узнаваемы
  • 42 Возможно понять нормальную речь
  • 37 Нормальная речь полностью понятна
  • 32 Как будто тихий радиоголос в приёмном помещении

Важные обстоятельства при достижении звукоизоляции в жилом доме

  • Для достижения звукоизоляции конструкции должны быть совершенно плотными.
  • Трещина или дыра всегда ухудшают звукоизоляцию.
  • В вентиляционных каналах между квартирами необходимы шумоглушители.
  • В системе отопления между радиаторами квартир необходимо устанавливать эластичные детали труб или эластичные вентили радиаторов, чтобы звуки не переносились через радиаторы из одного помещения в другое.
  • Акустическое проектирование требует целостного планирования, а для его реализации необходима тщательность.

о частотном диапазоне, возрасте, виниле и АЧХ тарелок Pink Floyd / Блог компании Pult.ru / Хабр

В комментариях не впервые нарвался на рассуждение о том, что равномерность АЧХ выше 16 кГц — это чуть ли не самый главный параметр для верности воспроизведения. По крайней мере очень и очень значимый. С подобным мнением от людей, которым больше тридцати лет от роду, а иногда и за сорок, мне приходится сталкиваться часто. И, как правило, те же люди утверждают, что частотный диапазон записей на виниле, якобы, выше, чем у CDDA (равно как и верность воспроизведения). Они же совершенно безапелляционно заявляют, что не просто слышат до 20 кГц (а порой и выше), но и приводят спектрограммы, где любимый многими Ник Мейсон (ударные золотого состава Pink Floyd), якобы, извлекает из своих тарелок эти самые 20 + кГц.

Когда людям в комментах пытаешься объяснить, что они упорствуют в заблуждении, начинаются рассказы, что они великие практики, на спектрограмме всё видели, их “мутью теоретической” не обманешь. В силу образования, я знаком с физиологией слуха, а в силу увлечений — с практикой звукозаписи. Под катом постараюсь подробно объяснить, почему рассказы про “20 кГц в тарелках у Pink Floyd”, волшебную широту диапазона виниловых записей и способность слышать 20 кГц после 30 лет, не имеют ничего общего с реальностью.

Стартуем с возможностей слуха и его возрастной потери

Всем известно, что человек способен слышать в диапазоне от 20 Гц (по другим данным, от 16) до 20 кГц (по другим данным, до 21 кГц). При этом многие забывают, что этот диапазон со временем уменьшается, и чем старше становится человек, тем ниже его порог ощеущения высоких частот. Отоларингологи, в частности, сурдологи, считают, что потолок в 8000 Гц является нормой и позволяет человеку нормально жить (я, конечно, уточнил бы, что аудиофилы не смогут, но сурдологи пишут, что 8 кГц хватит). Те же сурдологи нередко оперируют упрощенной возрастной таблицей, где приблизительно описано снижение слуха с возрастом:

  • до 19000 Гц — младше 20 лет.
  • до 17000 Гц — младше 24 лет,
  • до 16000 Гц — младше 30 лет,
  • до 15000 Гц — младше 40 лет,
  • до 12000 Гц — младше 50 лет,
  • до 8000 Гц должны слышать все.

Эти данные достаточно условны. Например, мне 35 лет и я слышу 17500 Гц, а кто-то в моем возрасте с трудом различает 15,5 кГц, а на 16 уже ничего не слышит. В среднем, для большинства людей усредненно пороговым значением считаются 16 кГц. На эту частоту опираются практически все, в том числе и звукооператоры. Но существуют также индивидуальные особенности, такие как собственная АЧХ.

Психоакустические эксперименты демонстрируют, что люди слышат не одинаково, и есть индивидуальные различия в частотном восприятии. Иногда диапазон может ограничиваться частотой в 15 кГц, он не слышит всё, что выше, но способен, например, избирательно услышать звуки с частотой 18,5 кГц. Я не встретил точно объяснения такого феномена, но факт в том, что он описан и существует.

Интенсивность возрастного снижения слуха зависит от целого ряда факторов, и, пожалуй, основным является регулярное воздействие шума, а также громких звуков, травм, воспалений. Деградация слуха в современных условиях в той или иной степени происходит у всех (по крайней мере, если говорить о жителях городов), так как регулярное шумовое воздействие поражает ресничные клетки улитки.

Помимо шумового, воспалительного и травматического поражения А. Саксен и Н. Фианд установили другие распространенные причины естественной возрастной деградации слуха (пресбиакузиса). Выделим две основные. Первая — нарушение кровоснабжения лабиринта улитки в результате ишемии (сужение просвета кровоснабжающих улитку сосудов), нарушению кровообращения может способствовать также изменения реологических свойств крови (в т.ч. тромбоза), атеросклероз и другие сосудистые заболевания.

В результате таких нарушений волосковые клетки улитки (аудиальные рецепторы) испытывают кислородное голодание, функция рецепторов нарушается. Иногда возникает местная гибель клеток — некроз, которая приводит к значительной тугоухости. Но чаще просто нарушается корректная трансформация звуков в электроимпульсные и синаптические процессы нервной ткани, от которых зависит передача информации в центры слуха в коре головного мозга.

Вторая — дегенеративные процессы в нервных клетках, которые сегодня изучены недостаточно для выводов об их механизмах. Известно при этом, что при нейронной дегенерации возникает не только изменение электрических характеристик импульсов, генерируемых при нарушенной работе волосковых клеток (в качестве патологически измененного ответа на звуковую стимуляцию), но и проблемы со скоростью обработки сигналов в центральной нервной системе, которые сегодня считаются основной причиной сужения диапазона.

Также доказано, что эффект возрастного сужения частотного диапазона характерен для всех людей, разница лишь в скорости наступления изменений. Последняя, с высокой вероятностью, обусловлена индивидуально (особенностями нервной ткани, качеством жизни, сторонним негативным влиянием). Между тем, сурдологи и специалисты по психоакустике отмечают снижение верхней границы частотного диапазона у большинства людей в среднем на 1 кГц каждые 8 -10 лет (что вполне соотносится с приблизительными цифрами, приведенными выше).

Т.е. даже если предположить, что кто-то смог в 2 раза снизить скорость этого процесса по сравнению с той, что отмечается в исследованиях, то к 30 годам такой гипотетический человек при всем желании не сможет слышать за пределами 18500 Гц. Тут следует сделать оговорку по поводу феномена избирательной чувствительности к конкретным высоким частотам, который не влияет на картину в целом. При этом всё это время он должен тщательно беречь слух от сильных раздражителей, которые могут способствовать ускорению дегенеративных процессов или как минимум иметь генетическую устойчивость ресничных клеток улитки к пагубным воздействиям…

Для того, чтобы оценить собственный слух, я рекомендую использовать онлайн генератор. Важно также применять наушники (акустику), которые точно способны воспроизводить эти частоты. Некоторые недобросовестные малоизвестные производители бюджетных звуковоспроизводящих устройств порой завышают воспроизводимый диапазон для того, чтобы показать красивые цифры.

Вывод 1: таким образом, стареющие аудиофилы, рассуждающие о недостаточном “воздухе” “у тарелок” в районе 20 кГц и провале на частоте 24 кГц — это картина для юмористического шоу. Ну или предмет интереса для психиатра, слуховые галлюцинации о частотах, которые человек физиологически не способен слышать — это симптом.

Немного о частотах инструментов

В сети достаточно информации о частотах звучания инструментов, включая разнообразные обертоны, призвуки и прочие нюансы. Учебники для звукоинженеров также изобилуют такой информацией. Что интересно, нигде, кроме пары филофонистских форумов нет разного взгляда на частоты звучания и обертонов инструментов (разница в оценках обертонов не превышают 1 кГц).

Один из аргументов аудиофилов в пользу необходимости воспроизведения 20+ кГц часто звучит так: “Диапазон обертонов тарелок (хайхет, крэш, райд, чина и т.д.) заканчивается за пределами 20 кГц”. Действительность разительно отличается от этого представления, так, все без исключения источники, описывающие эквализацию и диапазон ударных инструментов (кроме 2-х аудиофильских форумов рунета), дают следующую информацию (я брал максимальные из найденных значений):

диапазон стандартных тарелок, как правило, не определяется, в зависимости от типа звукоизвлечения и размера тарелки стандартного комплекта (хэт, крэш, райд, чина) способны звучать в диапазоне от 300 — 10 000 Гц, «воздух» до 15000 Гц.
Эквализация оркестровых тарелок имеет более точные значения:
Диапазон также определять не принято
Раструб оркестровой тарелки 220 Гц (с обертонами до 3,5 кГц)
Ясность 7,5 кГц
Воздух 10 кГц -13 кГц

Все редкие перкуссионные тарелки и нестандартные тарелки также не выходят за пределы этих значений. Кроме “знатоков” с аудиофильских форумов нет упоминаний о том, что тарелки могут давать «воздух», а тем более обертона выше 15 кГц.

Ради справедливости, следует отметить, что существуют инструменты, которые способны давать обертоны выше 16 кГц, это:

  • скрипка пикколо обертоны до 18000 Гц
  • флейта пикколо обертоны до 17000 Гц
  • человеческий голос (Колоратурное сопрано) обертоны до 16500 Гц

Приведены максимальные значения, найденные в авторитетной литературе. У Алдошиной в “Основах психоакустики”, материалах

www.otsema.ru

,

zwook.ru

и других, практически везде указаны частоты ниже, но я беру возможный максимум. По крайней мере именно такие и близкие значения фигурируют в литературе.

Дополнено: специалисты по саунд дизайну, между тем, экспериментально определяют наличие частот до 30 кГц в спектре тарелок, записанных в хайрез форматах.

Вывод 2:“Тарелочки легко выше 20к улетают” — не улетают, как минимум на записях, так как эквализация записанных ударных производится в соответствии с указанными выше значениями.

Немного про винил

Подробно останавливаться на том, почему грамзапись не имеет шансов в соревновании даже с mp3 320 kb/s по верности воспроизведения, при сравнении объективных параметров — не стану. Могу лишь напомнить о детонации, убогом динамическом диапазоне, ограничении по записи низких частот, а также о записи оных в моно, причем и в той области, в которой уже можно локализовать источник НЧ, а также о пределе грамзаписи по соотношению сигнал/шум.

Вопрос исключительно о частотном диапазоне записей на виниловых дисках. Если речь идёт о старых грампластинках, выпущенных во времена расцвета индустрии (60-е, 70-е, 80-е) то в них, на уровне мастеринга частота ограничена максимум 20 кГц, иногда 16 кГц. В любом случае RIAA-стандарт частоты за пределами 20 кГц в записи не предполагает (до 1978-го стандарт гарантировал 15 000 Гц). ”Откуда же тогда на спектрограммах виниловых хайрез-рипов, улетающие в дали пики под 100 и 200 кГц?”, спросят пытливые аудиофилы.

И начнут ссылаться на волшебные тарелки, сверху ощущения высоких частот и золотые уши, способные определить «воздух» на частотах за пределами, определенными недалекими физиками и сурдологами.

Ответ на этот вопрос очень прост. Это ничто иное, как гармонические искажения, появившиеся при оцифровке винила. В силу “хайрезности” формата, искажения остались в том спектре частот, на которых это самый хайрез рассчитан. В первоначальном произведении этих ультразвуковых составляющих просто не было, как минимум потому, что мастер-лента, с которой записывали винил, имеет ограничения по частоте.

Мифология сверхвысокого диапазона записей на пластинках перекликается с данными о том, что на винил можно записать ультразвук с частотой до 100 кГц. Это действительно так, например, квадрозаписи конца 70-х делали, записывая при помощи модуляции сигнала на частотах выше 40 кГц. Именно для этого, а не для неведомых пространственных эффектов повышался частотный диапазон картриджей и использовались иглы с заточкой шибата.

Вывод 3: Верхняя граница частотного диапазона записей на виниле до 70-х годов (до появления стандарта RIAA-78) редко находится выше 15 кГц, для 1970-х — 80-х в лучшем случае достигает 20 кГц, при первых прослушиваниях.

В сухом остатке

Условный потолок, который способен слышать человек, несколько выше реального плюс-минус на 3-4 кГц. Тридцати — сорокалетние люди утверждающие, что способны слышать 20 кГц, вероятнее всего лгут или заблуждаются(допускаю крайне маловероятный казуистический единичный случай). Обертоны выше порога 15, 5 — 16 кГц имеют только 3 инструмента (скрипка-пикколо, флейта-пикколо, человеческий голос — колоратурное сопрано, нет зафиксированного случая, чтобы обертоны этих инструментов (звуков) достигали отметки в 20 кГц (потолок 18 кГц у скрипки-пикколо). Пластинки, выпущенные с 1952-го до 1978-го года не гарантируют частотный диапазон 20 кГц, в них стандартом определен потолок в 15 кГц. Именно к этому периоду относятся т.н. эталонные альбомы Pink Floyd, про которые так любят рассуждать аудиофилы.

В увеличении воспроизводимого частотного диапазона за пределы слышимого частотного спектра в акустических системах и наушниках действительно есть технический смысл. Но это не попытка передать “метафизические особенности музыки” неведомым науке способом, а известный способ улучшить переходную характеристику, которая не настолько очевидна как АЧХ, но сильно влияет на верность воспроизведения. Именно по этой причине многие студийные мониторы и дорогие hi-fi колонки имеют заявленную верхнюю границу частотного диапазона значительно выше, чем условно слышимые 20 кГц.

Прошу поделиться в комментариях, а какой у вас порог высокочастотного восприятия. Напомню, что генератор можно найти здесь. onlinetonegenerator.com

Использованы фото:
rmmedia.ru

рекламный дисклеймер:
У нас в каталоге можно приобрести множество разнообразной электроники: наушники, акустические системы, усилители, саундбары и др. В том числе устройства обладающие расширенным частотным диапазоном.

Слышимый частотный диапазон звука и терминология

Автор BlackSV На чтение 27 мин. Просмотров 55.5k. Обновлено

Часто у людей (даже тех кто хорошо разбирается в вопросе) возникает путаница и затруднения в чётком понимании того, как именно слышимый человеком частотный диапазон звука делится на общие категории (низкие, средние, высокие) и на более узкие подкатегории (верхние басы, нижнаяя середина и т.п.). В тоже самое время эта информация крайне важна не только для экспериментов c автозвуком, но и полезна для общего развития. Знания обязательно пригодятся во время настройки аудиосистемы любой сложности и, главное, поможет правильно оценить сильные или слабые стороны той или иной акустической системы или же нюансы помещения прослушивания музыки (в нашем случае актуальнее салон автомобиля), ведь оно оказывает непосредственное влияние на конечное звучание. Если есть хорошее и чёткое понимание преобладания тех или иных частот в звуковом спектре на слух, то элементарно и быстро можно оценить звучание той или иной музыкальной композиции, при этом отчётливо услышать влияние акустики помещения на окрашивании звука, вклад самой акустической системы в звук и более тонко разобрать все нюансы, к чему и стремится идеология «хай-фай» звучания.

Разделение слышимого диапазона на основные три группы

Терминология разделения слышимого спектра частот пришла к нам частично из музыкального, частично из научного миров и в общем виде она знакома практически каждому. Самое простое и понятное деление, которое может испытать частотный диапазон звука в общем виде выглядит следующим образом:

    • Низкие частоты. Границы диапазона низких частот находятся в пределах 10 Гц (нижняя граница) — 200 Гц (верхняя граница). Нижняя граница начинается именно с 10 Гц, хотя в классическом представлении человек способен слышать от 20 Гц (всё что ниже попадает уже в область инфразвука), оставшие 10 Гц всё ещё могут частично прослушиваться, а так же ощущаться тактильно в случае глубокого низкого баса и даже влиять на психологический настрой человека. Низкочастотный диапазон звука несёт функцию обогащения, эмоционального насыщения и конечного отклика — если провал в низкочастотной части у акустики или изначальной записи будет сильным, то это никак не скажется на узнаваемости той или иной композиции, мелодии или голоса, но звук будет восприниматься скудно, обеднённо и посредственно, при этом субъективно будет более резким и острым в плане восприятия, поскольку средние и высокие частоты будут выпячиваться и преобладать на фоне отсутствия хорошей насыщенной басовой области.
      Достаточно большое количество музыкальных инструментов воспроизводят звуки в диапазоне низких частот, в том числе мужской вокал может опускаться в область до 100 Гц. Наиболее выраженным инструментом, который играет с самого начала слышимого диапазона (от 20 Гц) можно смело назвать духовой орган.
    • Средние частоты. Границы диапазона средних частот находятся в пределах 200 Гц (нижняя граница) — 2400 Гц (верхняя граница). Средний диапазон всегда будет фундаментальным, определяющим и составлять фактически основу звука или муз композиции, потому его значимость трудно переоценить. Объясняется это по-разному, но главным образом данная особенность человеческого слухового восприятия обуславливается эволюцией — так сложилось за многие годы нашего формирования, что слуховой аппарат наиболее остро и отчётливо улавливает среднечастотный диапазон, т.к. в его пределах находится человеческая речь, а она является главным инструментом для эффективной коммуникации и выживания. Этим же объясняется некоторая нелинейность слухового восприятия, всегда нацеленная на преобладание средних частот при прослушивании музыки, т.к. наш слуховой аппарат наиболее чувствителен к этому диапазону, а так же автоматически подстраивается под него как бы больше «усиливая» на фоне остальных звуков.
      В среднем диапазоне находится абсолютное большинство звуков, музыкальных инструментов или же вокала, даже если затрагивается узкий диапазон сверху или снизу, то всё равно диапазон обычно простирается до верхней или нижней середины. Соответственно, в среднечастотном диапазоне располагается вокал (как мужской так и женский), а так же почти все хорошо известные инструменты, такие как: гитара и прочие струнные, пианино и другие клавишные, духовые инструменты и т.д.
  • Высокие частоты. Границы диапазона высоких частот находятся в пределах 2400 Гц (нижняя граница) — 30000 Гц (верхняя граница). Верхняя граница, как и в случае с низкочастотным диапазоном, получается несколько условной и также индивидуальной: среднестатистический человек не может слышать выше 20 кГц, однако встречаются редкие люди с чувствительностью до 30 кГц. Так же, ряд музыкальных обертонов теоретически может заходить в область свыше 20 кГц, а как известно — обертона в конечном счёте отвечают за окраску звучания и окончательное тембральное восприятия целостной картины звучания. Вроде бы «неслышимые» ультразвуковые частоты могут влиять явным образом на психологическое состояние человека, хоть и не будут при этом прослушиваться в привычной манере. В остальном же роль высоких частот, опять-таки по аналогии с низкими, больше обогатительная и дополняющая. Хотя высокочастотный диапазон куда больше влияет на узнаваемость конкретного звука, достоверность и сохранение первоначального тембра, нежели НЧ секция. Высокие частоты придают музыкальным трекам «воздушность», прозрачность, чистоту и ясность.
    Многие музыкальные инструменты играют также в диапазоне высоких частот, в том числе вокал может заходить в область 7000 Гц и выше с помощью обертонов и гармоник. Наиболее выраженная группа инструментов в высокочастотном сегменте — это струнные и духовые, а более полно в звучании доходят почти до верхней границы слышимого диапазона (20 кГц) тарелки и скрипка.

В любом случае, роль абсолютно всех частот слышимого человеческим ухом диапазона внушительна и проблемы в тракте на любой частоте скорее всего будут хорошо заметны, особенно натренированному слуховому аппарату. Целью воспроизведения высокоточного звучания «хай-фай» класса (или выше) ставится достоверное и максимально ровное звучание всех частот друг с другом так, как оно происходило на момент записи фонограммы в студии. Наличие сильных провалов или же пиков в АЧХ акустической системы свидетельствует о том, что в силу своих конструктивных особенностей она не способна воспроизвести музыку так, как изначально задумывалось автором или звукорежиссёром на момент записи.
Слушая музыку, человек слышит совокупность звучания инструментов и голоса, каждый из которых звучит в каком-то своём отрезке частотного диапазона. У некоторых инструментов может быть весьма узкий (ограниченный) диапазон частот, у других же он наоборот может простираться буквально от нижней до верхней слышимой границы. Необходимо учитывать, что несмотря на одинаковую интенсивность звуков на разных частотах диапазонах, человеческое ухо воспринимает эти частоты с разной громкостью, что опять-таки обусловлено механизмом биологического устройства слухового аппарата. Природа этого явления так же объясняется во многом биологической необходимостью адаптации преимущественно к среднечастотному звуковому диапазону. Так на практике, звук, имеющий частоту 800 Гц при интенсивности в 50 дБ, будет восприниматься субъективно на слух как более громкий по сравнению со звуком той же силы, но с частотой 500 Гц.

Более того, у разных звуковых частот, наводняющих слышимый частотный диапазон звука, будет различная пороговая болевая чувствительность! Болевой порог эталонно считается на средней частоте 1000 Гц при чувствительности примерно 120 Дб (может слегка варьироваться в зависимости от индивидуальных особенностей человека). Как и в случае с неравномерным восприятием интенсивности на разных частотах при нормальных уровнях громкости, примерно такая же зависимость наблюдается и в отношении болевого порога: быстрее всего он наступает на средних частотах, а вот по краям слышимого диапазона порог становится выше. Для сравнения, болевой порог на средней частоте 2000 Гц составляет 112 Дб, тогда как болевой порог на низкой частоте 30 Гц будет уже 135 Дб. Болевой порог на низких частотах всегда выше, чем на средних и высоких.
Аналогичная неравномерность наблюдается и в отношении порога слышимости — это нижний порог, после которого звуки становятся слышимыми человеческим ухом. Условно порогом слышимости считается значение 0 Дб, но справедливо оно опять-таки для эталонной частоты 1000 Гц. Если же для сравнения взять низкочастотный звук частотй 30 Гц, то он станет слышимым только при интенсивности излучения волны в 53 Дб.

Перечисленные особенности человеческого слухового восприятия конечно же оказывают непосредственное влияние тогда, когда ставится вопрос прослушивания музыки и достижения определённого психологического эффекта восприятия. Мы помним из теории строения слухового аппарата, что звуки интенсивностью выше 90 Дб вредны для здоровья и способны привести к деградации и значительному ухудшению слуха. Но при этом слишком тихий звук низкой интенсивности будет страдать от сильной частотной неравномерности из-за биологических особенностей слухового восприятия, которое по природе нелинейно. Таким образом, музыкальный тракт громкостью 40-50 Дб будет восприниматься как обеднённый, с явно выраженным недостатком (можно сказать провалом) низких и высоких частот. Названная проблема хорошо и давно известна, для борьбы с ней даже придумана небезызвестная функция под названием тонокомпенсация, которая путём эквализации выравнивает уровни низких и высоких частот близко к уровню середины, тем самым устраняя нежелательный провал без необходимости поднимать уровень громкости, делая слышимый частотный диапазон звука субъктивно равномерным по степени распределения звуковой энергии.
С учётом интересных и уникальных особенностей человеческого слуха полезно отметить, что с повышением громкости звука кривая нелинейности частот выравнивается, и примерно на отметке 80-85 дБ (и выше) звуковые частоты станут субъективно равнозначными по интенсивности (с отклонением 3-5 Дб). Хотя выравнивание происходит не до конца и на графике всё ещё будет видна пусть и сглаженная, но кривая линия, которая будет сохранять тенденцию в сторону преобладания интенсивности средних частот по сравнению к остальным. В аудиосистемах подобная неравномерность может решаться либо при помощи эквалайзера, либо же с помощью раздельных регулировок громкости в системах с раздельным поканальным усилением.

Разделение слышимого диапазона на более мелкие подгруппы

Помимо общепринятого и хорошо известного деления на три общие группы, иногда возникает необходимость более детально и развёрнуто рассмотреть ту или иную узкую часть, тем самым разделить частотный диапазон звука на ещё более мелкие «фрагменты». Благодаря этому появилось более детальное разделение, пользуясь которым можно элементарно быстро и достаточно точно обозначить предполагаемый отрезок звукового диапазона. Рассмотрим это разделение:

    • Нижние басы (от 10 Гц до 80 Гц) представляют собой самые низкие слышимые звуки с самой большой длиной волны, эти звуки зачастую ощущаются тактильно при условии достаточной интенсивности, эффект можно описать фразой «ощущаешь звук всем телом». Нижние басы так же зачастую входят в резонанс со многими объектами или предметами в помещении/объёме прослушивания и хорошо узнаются по этим паразитным призвукам. Однако бас в обозначенном отрезке диапазона медленный, тягучий, иногда гулкий и протяжный. Он отвечает за такие характеристики звучания, как: мягкость, бархатистость, «обволакивание». С потерей нижних басов в музыкальном тракте звук теряет насыщенность, глубину и объём. Он становится плоским и безжизненным, ощущается обеднённо и порой излишне резко. Нижние басы так же во многом определяют реалистичность звука и дают эффект присутствия, который зависит не только от непосредственного ощущения силы и мощи звучания того или иного инструмента, но так же и от тактильных вибраций, когда звуковая волна проходит сквозь тело и вызывает эффект резонанса.
      В качественных и грамотных аудиосистемах диапазон нижнего баса чаще всего отдаётся сабвуферам, т.к. именно они специально разработаны для этих целей и призваны отыгрывать бас с должной степенью напора, мощи и реалистичности. Важной особенностью диапазона нижнего баса является то, что звуки этих частот (10-80 Гц) не локализуются в пространстве на слух, поскольку так устроен человеческий слуховой аппарат и восприятие звука в целом. Более понятным языком это означает, что звук нижнего баса будет всегда восприниматься играющим спереди со сцены, а точнее он будет восприниматься играющим как бы «везде», заполняющим пространство. Поэтому необходимо чётко запомнить, что независимо от физического расположения низкочастотного динамика/сабвуфера в пространстве (он может быть размещён спереди в составе динамиков фронтальной сцены, или же позади слушателя за несколько метров, например в багажнике автомобиля или в любом другом произвольном месте), — звуки примерно до 80 Гц не разрушат целостность сцены и будут восприниматься, словно они играют спереди, нисколько не разрушая правильную фронтальную подачу инструментальной или вокальной партии.
      Именно благодаря этой уникальной слуховой особенности появляется возможность располагать правильно «порезанный» сабвуфер в любой точке пространства, не опасаясь за целостность виртуальной сцены. Теоретически, локализация звуков органами слуха начинается в районе 100 Гц, однако этот момент индивидуален и некоторые люди вполне могут локализовать звуки уже от 80 Гц, что в конечном счёте и будет самой оптимальной верхней границей, на которой следует обрезать рабочий диапазон сабвуфера в системе (чтобы он не играл выше).

      В область самого нижнего баса и тем более суб-баса опускается небольшое избранное число инструментов: контрабас (40-300 Гц), виолончель (65-7000 Гц), фагот (60-9000 Гц), туба (45-2000 Гц), валторны (60-5000 Гц), бас-гитара (32-196 Гц), бас-барабан (41-8000 Гц), саксофон (56-1320 Гц), пианино (24-1200 Гц), синтезатор (20-20000 Гц), орган (20-7000 Гц), арфа (36-15000 Гц), контрафагот (30-4000 Гц). Указанные диапазоны с учётом всех гармоник инструментов.

    • Верхние басы (от 80 Гц до 200 Гц) представлены верхними нотами классических басовых инструментов, а так же самыми нижними слышимыми частотами отдельных струнных, например гитары. Диапазон верхнего баса ответственен за ощущения силы и передачу энергетического потенциала звуковой волны. Он же дарует ощущение драйва, верхний бас призван раскрыть в полной мере ударный ритм танцевальных композиций. В противовес нижнему басу, верхний отвечает за скорость и напор басовой области и всего звука, потому в качественной аудио системе он всегда выражается быстрым и хлёстким, как ощутимый тактильный удар одновременно с непосредственным восприятием звука. Поэтому именно верхний бас ответственен за атаку, напор и музыкальный драйв, а так же только этот узкий отрезок звукового диапазона способен подарить слушателю ощущение легендарного «панча» (от англ. punch — удар), когда мощный звук воспринимается ощутимым и сильным ударом в грудь. Таким образом, распознать хорошо оформленный и правильный быстрый верхний бас в музыкальной системе можно по качественной отработке энергичного ритма, собранной атаке и по хорошей оформленности инструментов в нижнем регистре нот, таких как виолончель, рояль или духовые инструменты.В аудиосистемах отрезок диапазона верхнего баса целесообразнее всего отдать мидбасовым динамикам достаточно большого диаметра 6.5″-10″ и с хорошими мощностными показателями, сильным магнитом. Подход объясняется тем, что именно такие по конфигурации динамики в полной мере смогут раскрыть энергетический потенциал, заложенный в этой весьма требовательной области слышимого диапазона. Но не стоит забывать и о детализированности и разборчивости звука, эти параметры так же важны в процессе воссоздания того или иного музыкального образа. Поскольку верхний бас уже хорошо локализуется/определяется в пространстве на слух, то диапазон выше 100 Гц необходимо отдавать исключительно фронтально расположенным динамикам, которые будут формировать и строить сцену. В отрезке верхнего баса отлично прослушивается стереопанорама, если она предусмотрена самой записью.Область верхнего баса охватывает уже достаточно большое число инструментов и даже низкий по тональности мужской вокал. Поэтому среди инструментов те же, что играли низкий бас, но к ним добавляются многие другие: томы (70-7000 Гц), малый барабан (100-10000 Гц), перкуссия (150-5000 Гц), тенор-тромбон (80-10000 Гц), труба (160-9000 Гц), тенор-саксофон (120-16000 Гц), альт-саксофон (140-16000 Гц), кларнет (140-15000 Гц), альт-скрипка (130-6700 Гц), гитара (80-5000 Гц). Указанные диапазоны с учётом всех гармоник инструментов.
    • Нижняя середина (от 200 Гц до 500 Гц) — наиболее обширная область, захватывающая большинство инструментов и вокала, как мужского так и женского. Поскольку область диапазона нижней середины фактически переходит из энергетически насыщенного верхнего баса, то можно сказать, что она «перехватывает эстафету» и так же отвечает за правильную передачу ритм-секции в совокупности с драйвом, хотя это влияние уже идёт на спад в сторону диапазона чистых средних частот. В данном диапазоне сосредотачиваются нижние гармоники и обертона, наполняющие голос, соответственно он крайне важен для правильной передачи вокала и насыщенности. Так же именно в нижней середине располагается весь энергетический потенциал голоса исполнителя, без которого не будет соответствующей отдачи и эмоционального отклика. По аналогии с передачей человеческого голоса, многие живые инструменты тоже прячут свой потенциал энергии в этом отрезке диапазона, особенно те, у которых нижняя слышимая граница начинается от 200-250 Гц (гобой, скрипка). Нижняя середина позволяет слышать мелодичность звучания, но не даёт возможность чётко различать инструменты.Соответственно, нижняя середина отвечает за правильное оформление большинства инструментов и голоса, насыщая последние и делая их узнаваемыми по тембральной окраске. Так же нижняя середина крайне требовательна в отношении правильной передачи полноценного басового диапазона, поскольку она «подхватывает» драйв и атаку основного ударного баса и предполагается, что она же должна его правильно поддержать и плавно «закончить», постепенно сводя на нет. Ощущения чистота звука и разборчивости баса лежат именно в этой области и, если имеются проблемы в нижней середине от переизбытка или наличия резонансных частот — то звук будет утомлять слушателя, он будет грязным и слегка бубнящим. Ежели ощущается нехватка в области нижней середины, то пострадает правильное ощущение баса и достоверная передача вокальной партии, которая будет лишена напора и энергетической отдачи. Тоже самое касается большинства инструментов, которые без поддержки нижней середины потеряют «своё лицо», станут оформлены неправильно и звучание их заметно обеднеет, даже если останется узнаваемым, оно уже будет не таким полным.

      При построении аудиосистемы диапазон нижней середины и выше (до верхней) обычно отдаётся среднечастотным динамикам (СЧ), которые без сомнения должны располагаться во фронтальной части перед слушателем и строить сцену. Для этих динамиков не так важен размер, он может быть 6.5″ и ниже, как важна детализация и способность раскрыть нюансы звучания, что достигается конструктивными особенностями самого динамика (диффузором, подвесом и прочими характеристиками). Так же, для всего среднечастотного диапазона жизненно важна правильная локализация и буквально малейший наклон или доворот динамика может оказывать ощутимое влияние на звучание с точки зрения правильного реалистичного воссоздания образов инструментов и вокала в пространстве, хотя зависеть это во многом будет от конструктивных особенностей самого диффузора динамика.

      Нижняя середина охватывает почти все существующие инструменты и человеческие голоса, правда не несёт фундаментальную роль, но всё ещё очень важна для полноценного восприятия музыки или звуков. Среди инструментов будет тот же набор, который был способен отыгрывать нижний диапазон басовой области, но к ним добавляются и другие, которые начинаются уже с нижней середины: тарелки (190-17000 Гц), гобой (247-15000 Гц), флейта (240-14500 Гц), скрипка (200-17000 Гц). Указанные диапазоны с учётом всех гармоник инструментов.

    • Средняя середина (от 500 Гц до 1200 Гц) или просто чистая середина, почти по теории равновесия данный отрезок диапазона можно считать фундаментальным и основополагающим в звуке и по праву окрестить «золотой серединой». В представленном отрезке частотного диапазона можно найти основные ноты и гармоники абсолютного большинства инструментов и голоса. От насыщенности середины зависит ясность, разборчивость, яркость и пронзительность звучания. Можно сказать, что весь звук как бы «растекается» в стороны от основания, которым является среднечастотный диапазон.
      В случае провала середины звучание становится скучным и невыразительным, теряет звонкость и яркость, вокал перестаёт завораживать и фактически сходит на «нет». Так же середина отвечает за разборчивость основной информации, исходящей от инструментов и вокала (в меньшей степени, т.к. согласные звуки идут диапазоном выше), помогая хорошо различать их на слух. Большинство существующих инструментов оживают в этом диапазоне, становятся энергичными, информативными и осязаемыми, тоже самое происходит и с вокалом (в особенности женским), который наполняется энергией в середине.
      Среднечастотный фундаментальный диапазон охватывает абсолютное большинство инструментов, которые уже были перечислены ранее, а так же раскрывают весь потенциал мужского и женского вокала. Свою жизнь на средних частотах начинают лишь редкие избранные инструменты, играющие в относительно узком диапазоне изначально, например малая флейта (600-15000 Гц).
    • Верхняя середина (от 1200 Гц до 2400 Гц) представляет собой очень тонкий и требовательный участок диапазона, с которым необходимо обращаться бережно и осторожно. В этой области не так много основополагающих нот, составляющих фундамент звучания инструмента или голоса, зато большое количество обертонов и гармоник, благодаря которым звук окрашивается, приобретает резкость и яркий характер. Управляя этой областью частотного диапазона можно фактически играться окраской звучания, делая его либо живым, искрящимся, прозрачным и острым; или же наоборот суховатым, умеренным, но в тоже время более напористым и драйвовым.
      А вот чрезмерное подчёркивание этого диапазона сказывается крайне нежелательно на звуковой картине, т.к. она начинает заметно резать слух, раздражать и даже вызывать болезненные неприятные ощущения. Потому верхняя середина требует с собой деликатного и осторожного отношения, т.к. из-за проблем в этой области очень легко испортить звучание, или же наоборот сделать его интересным и достойным. Обычно окраска в области верхней середины во многом определяет субъективный момент жанровой принадлежности акустической системы.

      Благодаря верхней середине окончательно оформляется вокал и многие инструменты, они становятся хорошо различаемыми на слух и появляется разборчивость звучания. Особенно это касается нюансов воспроизведения человеческого голоса, ведь именно в верхней середине помещается спектр согласных звуков и продолжаются гласные, появившиеся в ранних диапазонах середины. В общем смысле, верхняя середина выгодно подчёркивает и раскрывает в полной мере те инструменты или голоса, которые насыщенны верхними гармониками, призвуками. В частности, по-настоящему живо и натурально в верхней середине раскрывается женский вокал, многие смычковые, струнные и духовые инструменты.
      В верхней середине всё ещё играет подавляющее большинство инструментов, хотя многие уже представлены лишь ввиде обертнов и гармоник. Исключение составляют отдельные редкие, изначально отличающиеся ограниченным низкочастотным диапазоном, например туба (45-2000 Гц), которая заканчивает своё существование в верхней середине полностью.

    • Нижние высокие (от 2400 Гц до 4800 Гц) — это зона/область повышенных искажений, которые, если присутствуют в тракте, обычны становятся заметными именно в данном отрезке. Так же нижние высокие наводняют различные гармоники инструментов и вокала, которые при этом несут вполне конкретную и важную роль в окончательном оформлении воссозданного искусственным путём музыкального образа. Нижние высокие несут в себе основную нагрузку высокочастотного диапазона. В звучании они проявляются по большей части остаточными и хорошо прослушиваемыми гармониками вокала (преимущественно женского) и не утихающими сильными гармониками некоторых инструментов, которые завершают образ последними штрихами естественной звуковой окраски.
      Они же практически не несут в себе роль по части различения инструментов и узнавания голоса, хотя нижний верх остаётся крайне информативной и основополагающей областью. По сути, эти частоты очерчивают музыкальные образы инструментов и вокала, они обозначают их присутствие. В случае провала нижнего высокого отрезка частотного диапазона речь станет сухой, безжизненной и незавершённой, примерно тоже самое происходит с инструментальными партиями — теряется яркость, искажается сама суть источника звука, он становится отчётливо незавершённым и недооформленным.

      В любой нормальной аудиосистеме роль высоких частот принимает на себя отдельный динамик под названием твитер (высокочастотный). Обычно небольшой по размеру, он нетребователен к подводимой мощности (в разумных пределах) по аналогии с серединой и в особенности НЧ секции, однако так же предельно важен для того, чтобы звук играл правильно, реалистично и как минимум красиво. Твитер охватывает весь слышимый высокочастотный диапазон от 2000-2400 Гц до 20000 Гц. В случае с высокочастотными динамиками, почти по аналогии с СЧ секцией, очень важно правильное физическое расположение и направленность, поскольку твитеры максимально задействованы не только в формировании звуковой сцены, но так же и в процессе её тонкой настройки.
      При помощи твитеров можно во многом управлять сценой, приближать/отдалять исполнителей, менять форму и подачу инструментов, играться с окраской звучания и его яркостью. Как и в случае регулировки СЧ динамиков, на правильное звучание твитеров влияет практически всё, причём зачастую очень и очень чувствительно: поворот и наклон динамика, его расположение по вертикали и горизонтали, удалённость от близлежайших поверхностей и т.д. Однако, успех правильной настройки и привередливость ВЧ секции зависит от конструкции динамика и его диаграмы направленности.

      Инструменты, которые доигрывают до нижних высоких, они делают это преимущественно за счёт гармоник, а не основных нот. В остальном в диапазоне нижних высоких «живут» практически все те же, что были и в среднечастотном отрезке, т.е. практически все существующие. Тоже самое и с голосом, который особенно активен в нижних высоких частотах, особенную яркость и влияние можно услышать в женских вокальных партиях.

    • Средние высокие (от 4800 Гц до 9600 Гц) Диапазон частот средних высоких зачастую считается пределом восприятия (например по медицинской терминологии), хотя на практике это не соответствует действительности и зависит как от индивидуальных особенностей человека, так и от его возраста (чем старше человек, тем сильнее порог восприятия снижается). В музыкальном тракте эти частоты дают ощущение чистоты, прозрачности, «воздушности» и некой субъективной завершённости.Фактически представленный отрезок диапазона сравним с повышенной чёткостью и детализацией звучания: если провала в среднем верхе нет, то источник звука хорошо локализуется мысленно в пространстве, концентрируется в определённой точке и выражается ощущением определённого расстояния; и наоборот, если ощущается нехватка нижнего верха, то чёткость звука словно размывается и образы теряются в пространстве, звук становится мутным, зажатым и синтетически нереалистичным. Соответственно, регулирование отрезка нижних высоких частот сопоставимо с возможностью виртуально «двигать» звуковую сцену в пространстве, т.е. отдалять или приближать её.
      Частоты средних высоких в конечном счёте обеспечивают желанный эффект присутствия (точнее они довершают его в полной мере, т.к. основу эффекта составляют глубокие и проникновенные НЧ), благодаря этим частотам инструменты и голос становятся максимально реалистичными и достоверными. Так же про средние верха можно сказать, что они отвечают за детальность в звуке, за многочисленные мелкие нюансы и призвуки как в отношении инструментальной части, так и в вокальных партиях. Под конец отрезка средних высоких начинается «воздух» и прозрачность, которая так же может совершенно явственно ощущаться и оказывать влияние на восприятие.

      Несмотря на то, что звук уверенно сходит на спад, в этом отрезке диапазона всё ещё активны: мужской и женский вокал, бас-барабан (41-8000 Гц), томы (70-7000 Гц), малый барабан (100-10000 Гц), тарелки (190-17000 Гц), тромбон в форме воздушной поддержки (80-10000 Гц), труба (160-9000 Гц), фагот (60-9000 Гц), саксофон (56-1320 Гц), кларнет (140-15000 Гц), гобой (247-15000 Гц), флейта (240-14500 Гц), малая флейта (600-15000 Гц), виолончель (65-7000 Гц), скрипка (200-17000 Гц), арфа (36-15000 Гц), орган (20-7000 Гц), синтезатор (20-20000 Гц), литавры (60-3000 Гц).

  • Верхние высокие (от 9600 Гц до 30000 Гц) очень сложный и для многих непонятный диапазон, обеспечивающий по большей части поддержку определённых инструментов и вокала. Верхние высокие преимущественно обеспечивают звуку характеристики воздушности, прозрачности, кристальности, некого порой трудноуловимого дополнения и окрашивания, которое может показаться несущественными и даже неслышимым многим людям, но при этом всё ещё несёт вполне определённый и конкретный смысл. При попытке построить звучание высокого класса «hi-fi» или даже «hi-end» диапазону верхних высоких частот уделяется самое пристальное внимание, т.к. справедливо считается, что в звуке нельзя потерять ни малейшей детали.
    К тому же, помимо непосредственной слышимой части, область верхних высоких, плавно переходящая в ультразвуковые частоты, всё ещё может оказывать некое психологическое воздействие: даже если эти звуки не слышны отчётливо, но волны излучаются в пространство и могут восприниматься человеком, при этом больше на уровне формирования настроения. Так же они в конечном счёте влияют на качество звучания. В целом, эти частоты — наиболее тонкие и нежные во всём диапазоне, но они же ответственные за ощущение красоты, изящности, искристого послевкусия музыки. При нехватке энергии в диапазоне верхних высоких вполне реально ощутить дискомфорт и музыкальную недосказанность. В дополнении ко всему, капризный диапазон верхних высоких дарует слушателю ощущение пространственной глубины, словно погружения вглубь сцены и обволакивание звуком. Однако переизбыток насыщенности звука в обозначенном узком диапазоне может сделать звук излишне «песочным» и неестественно тонким.
    При обсуждении диапазона верхних высоких частот стоит так же упомянуть про ВЧ динамик под названием «супертвитер», который представляет собой фактически расширенную конструктивно версию обычного твитера. Такой динамик разрабатывается с целью охвата бОльшего участка диапазона в верхнюю сторону. Если рабочий диапазон обычного твитера заканчивается на предполагаемой ограничительной отметке, выше которой человеческий слух теоретически не воспринимает звуковую информацию, т.е. 20 кГц, то супертвитер может поднимать эту границу до 30-35 кГц.

    Идея, преследуемая реализацией такого изощрённого динамика, весьма интересна и любопытна, она пришла из мира «hi-fi» и «hi-end», где считается, что в музыкальном тракте нельзя игнорировать никаие частоты и, даже если мы их напрямую не слышим, они всё-равно изначально присутствуют во время живого исполнения той или иной композиции, а значит косвенно могут оказывать какое-то влияние. Ситуация с супертвитером осложняется только тем, что не всякая аппаратура (источники звука/проигрыватели, усилители и т.п.) способны выводить сигнал в полном диапазоне, без обрезки частот сверху. Тоже самое справедливо и в отношении самой записи, которая зачастую делается с обрезкой частотного диапазона и потерей качества.

Примерно таким описанным выше образом выглядит разделение слышимого частотного диапазона на условные отрезки в реальности, с помощью деления легче понимать проблемы в звуковом тракте с целью их устранения или для выравнивания звучания. Несмотря на то, что каждый человек представляет себе какой-то исключительно свой и понятный только ему эталонный образ звука в соответствии только лишь со своими вкусовыми предпочтениями, характер изначального звучания стремится к равновесию, а точнее к усреднению всех звучащих частот. Поэтому правильный студийный звук всегда уравновешенный и спокойный, весь спектр звуковых частот в нём стремится к ровной линии на графике АЧХ (амплитудно-частотной характеристики). То же направление пытается реализовать бескомпромиссный «hi-fi» и «hi-end»: получить максимально ровное и сбалансированное звучание, без пиков и провалов на всём участке слышимого диапазона. Такой звук по характеру может показаться обычному неискушённому слушателю скучным и невыразительным, лишённым яркости и не представляющим интереса, однако именно он и является истинно правильным на самом деле, стремящийся к равновесию по аналогии с тем, как проявляют себя законы самой вселенной, в которой мы живём.

Так или иначе, желание воссоздать какой-то определённый характер звучания в рамках своей аудиосистемы лежит целиком и полностью на пристрастиях самого слушателя. Кому-то нравится звук с преобладающими мощными низами, другие любят повышенную яркость «задранных» верхов, третьи могут часами наслаждаться резковатым подчёркнутым в середине вокалом… Вариантов восприятия может быть огромное множество, а информация о частотном делении диапазона на условные отрезки как раз поможет любому желающему создать звук своей мечты, только теперь уже с более полным пониманием нюансов и тонкостей тех законов, которым подчиняется звук как физическое явление.
Понимание процесса насыщения теми или иными частотами звукового диапазона (наполнение его энергией на каждом из участков) на практике не только облегчит настройку любой аудиосистемы и сделает возможным построение сцены в принципе, но так же и даст бесценный опыт по оценке конкретного характера звучания. С опытом человек сможет моментально на слух определять недостатки звука, притом весьма точно описать проблемы в определённом участке диапазона и предположить возможное решение для улучшения звуковой картины. Корректировка звучания может проводится различными методами, где в качестве «рычагов» можно использовать эквалайзер, например, или же «играться» расположением и направлением динамиков — тем самым меняя характер ранних отражений волны, устраняя стоячие волны и т.п. Это уже будет «совсем другая история» и тема для отдельных статей.

Частотный диапазон человеческого голоса в музыкальной терминологии

Отдельно и обособленно в музыке отводится роль человеческому голосу в качестве вокальной партии, ведь природа этого явления воистину удивительна. Человеческий голос столь многогранен а диапазон его (в сравнении с музыкальными инструментами) наиболее широкий, за исключением некоторых инструментов, например фортепьяно. Более того, в разных возрастах человек может издавать различные по высоте звуки, в детском возрасте до ультразвуковых высот, во взрослом возрасте мужской голос вполне способен опускаться крайне низко. Тут, как и ранее, крайне важны индивидуальные особенности голосовых связок человека, т.к. встречаются люди, способные поражать своим голосом в диапазоне 5 октав!

Текущая музыкальная классификация делит голоса по возрасту и полу:

Детские

  • Альт (низкий)
  • Сопрано (высокий)
  • Дискант (высокий у мальчиков)

Мужские

  • Бас-профундо (сверхнизкий) 43.7-262 Гц
  • Бас (низкий) 82-349 Гц
  • Баритон (средний) 110-392 Гц
  • Тенор (высокий) 132-532 Гц
  • Тенор-альтино (сверхвысокий) 131-700 Гц

Женские

  • Контральто (низкие) 165-692 Гц
  • Меццо-сопрано (средние) 220-880 Гц
  • Сопрано (высокие) 262-1046 Гц
  • Колоратурное сопрано (сверхвысокий) 1397 Гц

Степени снижения слуха | «Центр Слухопротезирования «СЛУХ 66″» — г. Екатеринбург

Слух снижается постепенно, это может длиться годами. Чтобы определить степень потери слуха проводят различные исследования. Человек в ходе исследования должен различать звука на основных тонах в диапазоне от 125 Гц до 8.000 Гц.

Существует 4 степени нарушения слуха:

  • Легкая потеря слуха (I степень тугоухости)

Нарушение слуха до 40 дБ. Шепотную речь человек слышит с расстояния 4-1,5 м, разговорную речь – с 5 м и больше. Возникает нарушение понимания спокойной речи или шёпота, либо речи в шумной обстановке.

  • Умеренная — легкая потеря слуха (II степень тугоухости)

Нарушение слуха от 41 до 55 дБ. Шепотную речь человек воспринимает с расстояния 1,5-0,5 м, разговорную – с 3-5 м. Возникает нарушение понимания спокойной речи близко от источника звука, либо обычной речи в тихой ситуации, особенно при наличии фонового шума. Сложность понимания речи в повседневной жизни.

  • Тяжелая потеря слуха (III степень тугоухости)

Нарушение слуха от 56 до 70 дБ. Шепотную речь человек не слышит, разговорную с расстояния 1-3 м. Человек имеет возможность слышать только громкие звуки: стук в дверь, громкую речь, крик, сигнал автомобиля. Большое количество звуков будет недоступна для слуха. Собеседник должен говорить очень громко с близкого расстояния.

  • Глубокая потеря слуха (IV степень тугоухости)

Нарушение слуха от 71 до 90 дБ. Разговорная речь доступна с расстояния до 1 м или крик у ушной раковины. При этом нарушении очень трудно услышать звук очень громкой мощности – работающего вблизи двигателя, имеется возможность слышать некоторые очень громкие звуки. Общение без слухового аппарата невозможно.

Нарушение слуха более 91 дБ. Человек не слышит даже крик у ушной раковины.

В соответствии с исследованиями установлено, что срок до обращения к специалисту человека с потерей слуха составляет около 8 лет. Снижение слуха процесс длительный и медленный. Обнаружение проблемы со слухом на ранних стадиях дает большую вероятность того, что при проведенной коррекции слуха и лечении можно вернуться к жизни, привычной для человека.

Слуховой аппарат – это современное электронное техническое устройство, улучшающие качество жизни людям с нарушением слуха и компенсирующие ту или иную степень потери слуха. Но для того чтобы ощутить результат надо правильно выбрать слуховой аппарат, который будет настроен в соответствии с Вашей потери слуха.

Специалист нашего центра аудиолог-слухопротезист с образованием сурдолог (стаж работы более 25 лет) поможет вам с выбором слухового аппарат, соответствующего Вашему образу жизни и настроит его под Ваш слух.

Читайте так же: Снижение слуха. Первые признаки нарушения слуха

Диапазон Слышимости Для Человека Составляет

Студийные микрофоны

ОКТАВА

  • Валерий Меладзе интересуется микрофонами «Октава»

  • Музыканты группы «Мастер» представляют ламповый студийный микрофон Октава МКЛ-100

  • Дмитрий Маликов подтверждает качество микрофонов «Октава»

  • На фото Алексей Белов поёт в ламповый студийный микрофон «Октава» МКЛ-5000

  • Cолист группы «Ария» Артур Беркут поёт в ламповый студийный микрофон «Октава» МКЛ-5000

  • Тестовые записи сравнения микрофонов Октава с микрофонами других брендов

Хотите выбрать микрофон для студии звукозаписи?
Вам нужен чистый и прозрачный звук?
Желаете студийный микрофон, вокальный или инструментальный, качество которого превосходило бы качество именитых брендов, а цена была бы гораздо ниже?

Добро пожаловать!

Вы находитесь на сайте, посвященном студийным микрофонам «Oktava».
Качество этих микрофонов признано во всем мире! За рубежом микрофоны «Oktava» популярны не мене, чем микрофоны фирм: Rode, AKG, Neumann, Shure…

| Улитка

Слуховое поле человека соответствует определенному диапазону частот и определенному диапазону интенсивности, воспринимаемому нашим ухом. Акустические колебания вне этого поля не считаются «звуками», даже если они могут восприниматься другими животными.

Частоты , воспринимаемые человеком и некоторыми обычными млекопитающими

график С.Blatrix

Человеческое ухо воспринимает частоты от 20 Гц (самый низкий тон) до 20 кГц (самый высокий тон). Все звуки ниже 20 Гц квалифицируются как инфразвука , хотя некоторые животные (например, землекоп или слон) их слышат. Точно так же все звуки выше 20 кГц квалифицируются как ультразвука , но это звуки кошки или собаки (до 40 кГц), дельфина или летучей мыши (до 160 кГц).

Интенсивность, воспринимаемая человеком

график С.Blatrix

Человеческое ухо как динамический диапазон от 0 дБ (порог) до 120–130 дБ.

Это справедливо для среднего диапазона частот (1-2 кГц). Для более низких или высоких частот динамика сужается.

Однако, как показано на этом графике, все звуки выше 90 дБ повреждают внутреннее ухо и даже вызывают необратимые повреждения выше 120 дБ. (видеть » Шум: будьте осторожны! Опасно! »)

Слуховое поле человека: частотно-интенсивные кривые

график P.Минарий

Слуховое поле человека (зеленое) ограничено пороговой кривой (внизу) и кривой, дающей верхний предел восприятия звука (вверху). На каждой частоте, от 20 Гц до 20 кГц, порог нашей чувствительности разный. Лучший порог (около 2 кГц) близок к 0 дБ. Именно в этом среднем диапазоне частот наилучшая динамика ощущений (120 дБ). Область разговора (темно-зеленая) демонстрирует диапазон звуков, наиболее часто используемых при восприятии человеческого голоса; когда потеря слуха влияет на эту область, общение нарушается.

Диапазон человеческого слуха — от пения птиц до громких звуков

В нашей среде есть множество звуков, от слабых звуков, таких как пение птиц и шелест листьев, до более громких звуков, таких как музыка, крики и индустриальный шум. Этот диапазон человеческого слуха называется слышимым диапазоном.

Громкость и высота звука

Диапазон человеческого слуха зависит как от высоты звука — высокий или низкий, — и от громкости звука.Высота звука измеряется в герцах (Гц), а громкость — в децибелах (дБ).

Для человека с нормальным слухом, когда дело доходит до высоты звука, диапазон человеческого слуха начинается примерно с 20 Гц. Это примерно то же самое, что и самая нижняя педаль на органе. С другой стороны диапазона человеческого слуха максимально возможная частота, не вызывающая дискомфорта, составляет 20 000 Гц. В то время как 20–20 000 Гц составляют абсолютные границы диапазона человеческого слуха, наш слух наиболее чувствителен в диапазоне частот 2000–5000 Гц.

Что касается громкости, люди обычно могут слышать, начиная с 0 дБ. Звуки мощностью более 85 дБ могут быть опасны для вашего слуха в случае длительного воздействия.

Вот несколько примеров уровней децибел типичных звуков:

Удивительно, но есть звуки, которые не слышат даже люди с хорошим слухом. Мы не можем слышать звук собачьего свистка , но собака может, потому что у собак гораздо больший диапазон слышимости, чем у людей.Звуки более низкой частоты, такие как рев ветряной турбины, также находятся за пределами диапазона человеческого слуха и часто ощущаются как вибрации, а не слышатся как звук.

Дальность слышимости для людей с потерей слуха

Когда у вас потеря слуха, диапазон вашего слуха меняется. Для большинства потеря слуха начинается с воздействия на верхние частоты диапазона человеческого слуха. Пение птиц, некоторые звуки речи и инструменты, такие как флейты и пикколо, плохо слышны большинству людей с потерей слуха.

Чтобы определить ваш конкретный диапазон слышимости, специалист по слуховым аппаратам проведет проверку слуха и нанесет ваши результаты на аудиограмму. Аудиограмма — это таблица, на которой показаны результаты проверки слуха. Результаты вашего теста слуха отображаются на графике , а затем сравниваются с результатами человека с нормальным уровнем слуха. Слушатели используют аудиограмму для определения степени потери слуха и как инструмент для настройки слуховых аппаратов.

Вот как выглядит аудиограмма:

Белая линия показывает уровень слышимости правого уха человека.Левое ухо обведено черной линией. Область под линией показывает уровни потери слуха, которые этот человек может слышать, а область над линией показывает уровни, которые человек не слышит.

Чтобы определить ваш уровень слуха, специалист по слуховым аппаратам подаст серию звуковых сигналов и попросит вас поднять руку или нажать кнопку, когда вы их услышите. Профессионал обычно начинает с уровня, который вы слышите, а затем каждый раз убавляет громкость до тех пор, пока вы не перестанете его слышать.Затем профессионал повторит это со звуками более низких или высоких частот.

Этот тест показывает «порог» вашего слуха или точку, в которой вы больше не слышите. Этот порог отображается для обоих ушей в виде двух отдельных линий на аудиограмме.

Ваша аудиограмма может многое рассказать вам о вашем слухе , включая частоты, которые вы можете слышать, и громкость, на которой вы их слышите. Это важно знать, потому что каждый звук, который вы слышите, имеет определенную частоту.Пение птиц имеет более высокую частоту, а туба — более низкую.

Вот некоторые общие звуки, отображаемые на стандартной аудиограмме:

У человека с этой аудиограммой потеря слуха на левое ухо, что не позволяет ему слышать звуки, такие как кран или пение птиц. Человеку с этой аудиограммой легче слышать звуки более низкой частоты, такие как грохот двигателя грузовика.

Следующие шаги

Думаете, что ваш диапазон слышимости не идеален ? Вероятно, было бы неплохо обратиться к специалисту по слуховым аппаратам для полного обследования слуха.Специалисты по слуху могут определить, слышите ли вы звуки, которые должны слышать, и порекомендовать действия в случае потери слуха.

Посетите нашу поисковую систему, чтобы найти ближайшего к вам специалиста по слуховым аппаратам.

Диапазон частот человеческого слуха и звуковые сигналы

Аудиологи измеряют звук по децибелам и частоте. Термин децибелы обозначают интенсивность звука, такого как высокий или низкий. Диапазон нормального человеческого слуха обычно составляет от 0 до 140 децибел.

Однако людям следует избегать длительного воздействия звуков выше 80 децибел, поскольку такой уровень шума может повредить слух. Общие примеры шумов выше этого диапазона включают сирены скорой помощи, фейерверки и тракторы. (Узнайте больше о потере слуха из-за шума здесь)

Легкая потеря слуха возникает, когда люди с трудом слышат звуки от 30 до 40 децибел или вообще не могут их слышать. Люди со слухом в диапазоне от 50 до 70 децибел имеют умеренную тугоухость.

Как легкая и умеренная потеря слуха влияет на разговор

Большинство речевых звуков имеют диапазон от 30 до 70 децибел, точный диапазон частот человеческого слуха, который описывает легкую и среднюю потерю слуха. Люди, чей слух упал до этого диапазона, могут оставаться недиагностированными в течение нескольких лет, в результате чего они тем временем становятся более разочарованными и изолированными.

Четкое расслышание разговора может быть затруднительным, особенно когда одновременно присутствует фоновый шум.Многие люди с симптомами нарушения слуха от легкой до умеренной степени не осознают, что у них появляются первые признаки потери слуха. Другие просто отрицают это.

К сожалению, чем дольше они не обращаются за помощью, тем больше они теряют слух. Страны, в которых отсутствуют доступные варианты слуха, где слуховые аппараты не покрываются страховкой, сталкиваются с самыми высокими показателями этой проблемы.

Каков диапазон частот человеческого слуха?

Герц, другое название звуковой частоты, описывает высоту звука.Маленькие числа представляют низкие звуки, а большие числа представляют высокие звуки.

Звуки, которые люди слышат каждый день, обычно находятся в диапазоне от 250 до 6000 герц. Однако люди без потери слуха могут слышать и обрабатывать звуки от 20 до 20 000 герц.

Слышимость — обзор | Темы ScienceDirect

Звуковые отражения

Одной из целей проектирования в помещениях для записи и прослушивания является минимизация негативного воздействия помещения на акустическую среду. В идеальной комнате для прослушивания звук передается от громкоговорителя к слушателю практически без окраски.Точно так же в студии звук исполнителя должен четко передаваться в микрофоны. Поскольку отражения в помещении неизбежны, были предприняты эксперименты, чтобы определить слышимость отдельного отражения. В ранних экспериментах Хааса (1951) использовались два громкоговорителя перед слушателем под углом 45 ° с речью в качестве тестового сигнала. Один громкоговоритель был задержан по отношению к другому, и слушателю было дано указание отрегулировать уровень эталонного громкоговорителя до тех пор, пока два источника не будут восприниматься как имеющие одинаковую громкость.Результатом была верхняя кривая, показанная на рис. 21.5 (Тул, 1990).

Рисунок 21.5. Различные меры значимости бокового отражения (Тул, 1990)

На рис. 21.5 также представлены результаты более поздних экспериментов, в которых повторно изучалась реакция человека на комбинацию задержки и уровня, опять же с использованием речи в качестве входного сигнала. Они дали множество результатов, действительно, почти непрерывный диапазон реакций, включая линии равной громкости, значительно отличающиеся от найденных Хаасом.На основании этих экспериментов можно сказать, что не существует единой точки, в которой два сигнала воспринимались бы как единые, поскольку даже когда второй сигнал был на 20 дБ ниже первого, он все еще был заметен. Как следствие, Тул утверждает, что маскирование позднего отражения серией ранних отражений, вероятно, было переоценено в небольших комнатах для прослушивания.

Эти результаты не отменяют эффективности громкоговорителей с задержкой в ​​системах звукоусиления. Поскольку это сравнительные тесты A-B, сдвиг изображения может вызвать заметный отклик.В системе громкоговорителей с задержкой изменение направления изображения является одной из целей дизайна. Фиксированные установки не содержат сравнений A-B, кроме как во время установки. Во-вторых, эти тесты проводились в горизонтальной плоскости, где мы наиболее чувствительны к воспринимаемому направлению. Временные задержки и изменения уровня из динамиков, расположенных в медиальной плоскости, менее заметны.

Отдельные эксперименты Olive и Toole (1989) проверяли влияние исходного материала, а также уровень и задержку.Было обнаружено, что слышимость отражений с использованием кратковременных сигналов сильно отличается от тех, которые получены с помощью музыки и речи. Рисунок 21.6 иллюстрирует различия; хотя и имелась прямая временная маскировка, почти горизонтальный сдвиг уровня со временем задержки, измеренным Хаасом, наблюдался только в случае музыки. Речевые пороги падают линейно со временем задержки, а короткие сигналы практически не маскируют.

Рисунок 21.6. Абсолютные пороги для одиночного бокового безэхового отражения (Olive and Toole, 1989)

Слышимость отражений также зависит от времени реверберации.На рис. 21.7 показаны результаты психоакустических исследований Никсона, Манси и Дубау (1954). Здесь источником была речь, а сигнал «эха» задерживался электроникой и подавался через тот же громкоговоритель, что и исходный. Обратите внимание, что нижняя линия, представляющая 20% возмущений, довольно точно следует линии времени реверберации. Эти прямые нарисованы исходя из предположения об экспоненциальном затухании в комнате. Время реверберации 0,5 с эквивалентно уменьшению на 10 дБ при 0,5 / 6 = 0.083 сек. Это отображается как верхняя кривая (Эверест, 1994). В результате, чем тусклее комната, тем заметнее отдельные отражения.

Рисунок 21.7. Результаты двух психоакустических тестов на слушание (Nickson, Muncey и Dubout, 1954)

Everest (1994) делит реакцию на отражение на четыре области в соответствии с временной задержкой. Область 1, в которой определяются ориентиры направления, составляет менее 1 мсек; Область 2 составляет примерно до 50 мсек, где проявляются интегрирующие эффекты уха; Область 3 — это промежуточная зона, которая в основном зависит от времени реверберации, а Область 4 — это зона отражения с большой задержкой, где кривые на рис.21.6 выровняйте и приблизьтесь к горизонтали.

Кларк (1983) провел интересную серию исследований по измерению эффектов слышимости временных задержек, фазовых сдвигов и частотных сдвигов в комнатах для прослушивания, имеющих стереопару громкоговорителей на расстоянии 10 футов (3 м) и включенных под углом 60 °. угол. Эта стандартная стереофоническая конфигурация, даже когда монофонический сигнал подается на оба громкоговорителя, предпочитается большинством слушателей, которые описывают звук как «более полный, более плотный или имеющий глубину», несмотря на тот факт, что расположение обеспечивает значительную гребенчатую фильтрацию на ухо слушателя.Затем Кларк использовал один громкоговоритель с отражающей поверхностью 24 × 30 дюймов, чтобы воссоздать эффект гребенчатого фильтра двух громкоговорителей. В этом случае, когда отражающая поверхность находилась в ориентации «стена», получался небольшой слышимый эффект, намного меньший, чем при использовании стереодинамиков с монофоническим сигналом. При установке отражателя «на столешницу» эффект был более заметным, но все же небольшим. Был проведен третий эксперимент, в котором электронный фильтр использовался для создания гребенчатого фильтра, подаваемого на один громкоговоритель.Здесь результат был очень заметным и унизительным, придавая звучанию голоса гнусавое качество.

В расширении этой работы Кларк (1983) использовал электронные манипуляции для введения фазового сдвига, временной задержки и частотного сдвига в тракт прохождения сигнала. Сдвигов по фазе до 2700 ° не было слышно, как и задержки до 10 мсек. Он предположил, что временные задержки до 30 мсек также не будут слышны, но не проводил тестирование в этом диапазоне. Он решил, что там, где присутствуют все три эффекта, сдвиги частоты были наиболее заметными.Воспроизведение стерео было предпочтительнее одиночного громкоговорителя, даже при наличии настенного отражателя. Вероятно, это связано с тем, что отражения от боковых стенок помогают заполнить фильтрацию стереогребня.

При проектировании диспетчерской рекомендуется минимизировать энергию, рассеиваемую в положение микширования от поверхностей, непосредственно прилегающих к основным громкоговорителям. Аналогичным образом, рекомендуется создать серию отражений, которые плавно переходят в затухание реверберации. Этому можно способствовать с помощью диффузии, ориентации поверхности и абсорбционной обработки, чтобы избежать отражений с высокой энергией.В большинстве комнат боковые стены и потолок расширяются наружу, чтобы направить первое отражение в сторону от смесителя. Задние стенки обрабатываются абсорбцией, диффузией или их комбинацией.

Слух | Физика

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

  • Определите слух, высоту, громкость, тембр, ноту, тон, фон, ультразвук и инфразвук.
  • Сравните громкость с частотой и интенсивностью звука.
  • Определите структуры внутреннего уха и объясните, как они связаны с восприятием звука.

Рис. 1. Слух позволяет этому вокалисту, его группе и его поклонникам наслаждаться музыкой. (Источник: Вест-Пойнт по связям с общественностью, Flickr)

Человеческое ухо обладает огромным диапазоном и чувствительностью. Он может дать нам множество простой информации, такой как высота тона, громкость и направление. И по его входу мы можем определить качество музыки и нюансы выраженных эмоций. Как наш слух связан с физическими качествами звука и как работает слуховой механизм?

Слух — это восприятие звука.(Восприятие обычно определяется как осознание посредством органов чувств, обычно круговое определение процессов более высокого уровня в живых организмах.) Нормальный человеческий слух охватывает частоты от 20 до 20 000 Гц, впечатляющий диапазон. Звуки ниже 20 Гц называются инфразвук , а звуки выше 20 000 Гц — ультразвук . Ни то, ни другое не воспринимается ухом, хотя иногда инфразвук может ощущаться как вибрация. Когда мы слышим низкочастотные колебания, такие как звуки трамплина, мы слышим отдельные колебания только потому, что в каждом из них есть более высокочастотные звуки.У других животных диапазон слуха отличается от человеческого. Собаки могут слышать звуки с частотой до 30 000 Гц, тогда как летучие мыши и дельфины могут слышать звуки с частотой до 100 000 Гц. Возможно, вы заметили, что собаки реагируют на звук собачьего свистка, который производит звук за пределами человеческого слуха. Известно, что слоны реагируют на частоты ниже 20 Гц.

Восприятие частоты называется высотой звука . У большинства из нас отличный относительный слух, что означает, что мы можем сказать, имеет ли один звук частоту, отличную от другой.Обычно мы можем различать два звука, если их частоты различаются на 0,3% или более. Например, 500,0 и 501,5 Гц заметно отличаются. Восприятие высоты звука напрямую связано с частотой и не сильно зависит от других физических величин, таких как интенсивность. Музыкальные ноты — это особые звуки, которые могут воспроизводиться большинством инструментов, и в западной музыке они имеют определенные названия. Комбинации нот составляют музыку. Некоторые люди могут определять музыкальные ноты, такие как ля-диез, до или ми-бемоль, просто слушая их.Эта необычная способность называется абсолютным слухом.

Ухо очень чувствительно к звукам низкой интенсивности. Самая низкая слышимая интенсивность или порог составляет около 10 −12 Вт / м 2 или 0 дБ. На короткое время можно терпеть до 10 12 более интенсивных звуков. Очень немногие измерительные устройства способны проводить наблюдения в диапазоне до триллиона. Восприятие интенсивности называется громкостью . На данной частоте можно различить разницу примерно в 1 дБ, а изменение на 3 дБ легко заметить.Но громкость связана не только с интенсивностью. Частота оказывает большое влияние на то, насколько громким кажется звук. Ухо имеет максимальную чувствительность к частотам в диапазоне от 2000 до 5000 Гц, поэтому звуки в этом диапазоне воспринимаются как более громкие, чем, скажем, звуки с частотой 500 или 10000 Гц, даже если все они имеют одинаковую интенсивность. Звуки вблизи верхних и нижних частот диапазона слышимости кажутся еще менее громкими, потому что ухо еще менее чувствительно на этих частотах. В таблице 1 представлена ​​зависимость восприятия человеческого слуха от физических величин.

Таблица 1. Звуковое восприятие
Восприятие Физическое количество
Шаг Частота
Громкость Интенсивность и частота
Тембр Число и относительная интенсивность множественных частот.
Тонкое мастерство приводит к нелинейным эффектам и большему количеству деталей.
Примечание Базовая музыкальная единица с определенными названиями, объединенная для создания мелодий
Тон Число и относительная интенсивность множественных частот.

Когда скрипка играет среднюю до, ее нельзя спутать с фортепиано, играющим ту же ноту. Причина в том, что каждый инструмент производит особый набор частот и интенсивности. Мы называем наше восприятие этих комбинаций частот и интенсивностей тоном качеством, или чаще тембром звука. Коррелировать восприятие тембра с физическими величинами труднее, чем с восприятием громкости или высоты тона. Тембр более субъективен.Для описания тембра звука используются такие термины, как тусклый, яркий, теплый, холодный, чистый и богатый. Таким образом, рассмотрение тембра приводит нас в сферу психологии восприятия, где доминируют процессы более высокого уровня в мозге. Это верно для других восприятий звука, таких как музыка и шум. Мы не будем углубляться в них; скорее, мы сосредоточимся на вопросе восприятия громкости.

Единица, называемая phon , используется для численного выражения громкости.Фон отличается от децибел, потому что фон — это единица восприятия громкости, а децибел — это единица физической интенсивности. На рисунке 2 показана зависимость громкости от интенсивности (или уровня интенсивности) и частоты для людей с нормальным слухом. Изогнутые линии — это кривые равной громкости. Каждая кривая помечена своей громкостью в телефонах. Любой звук по заданной кривой будет восприниматься обычным человеком как одинаково громкий. Кривые были определены путем сравнения большого количества людей между громкостью звуков на разных частотах и ​​уровнями интенсивности звука.При частоте 1000 Гц фононы численно считаются равными децибелам. Следующий пример помогает проиллюстрировать, как использовать график:

Рис. 2. Зависимость громкости в телефонах от уровня интенсивности (в децибелах) и интенсивности (в ваттах на квадратный метр) для людей с нормальным слухом. Изогнутые линии представляют собой кривые равной громкости — все звуки на данной кривой воспринимаются одинаково громкими. Фоны и децибелы считаются одинаковыми на частоте 1000 Гц.

Пример 1. Измерение громкости: зависимость громкости от уровня интенсивности и частоты

  1. Какова громкость звука 100 Гц с уровнем интенсивности 80 дБ?
  2. Каков уровень интенсивности в децибелах звука с частотой 4000 Гц и громкостью 70 фононов?
  3. При каком уровне интенсивности звук 8000 Гц будет иметь такую ​​же громкость, как звук 200 Гц при 60 дБ?
Стратегия для части 1

Для решения этого примера необходимо обратиться к графику на Рисунке 2.Чтобы найти громкость данного звука, вы должны знать его частоту и уровень интенсивности и найти эту точку на квадратной сетке, а затем выполнить интерполяцию между кривыми громкости, чтобы получить громкость в фононах.

Решение для части 1

Определить известных:

  • Квадратная сетка на графике, связывающем фоны и децибелы, представляет собой график зависимости уровня интенсивности от частоты — обеих физических величин.
  • 100 Гц при 80 дБ находится посередине между кривыми, отмеченными 70 и 80 фонами.

Найдите громкость: 75 телефонов.

Стратегия для части 2

Для решения этого примера необходимо обратиться к графику на Рисунке 2. Чтобы определить уровень интенсивности звука, необходимо знать его частоту и громкость. Как только эта точка будет найдена, уровень интенсивности можно определить по вертикальной оси.

Решение для Части 2

Определить известных; Приведены значения 4000 Гц при 70 телефонах.

Следуйте 70-фоновой кривой, пока она не достигнет 4000 Гц.В этот момент он ниже линии 70 дБ примерно на 67 дБ.

Найдите уровень интенсивности: 67 дБ

Стратегия для части 3

Для решения этого примера необходимо обратиться к графику на Рисунке 2.

Решение для части 3

Найдите точку для звука 200 Гц и 60 дБ. Найдите громкость: эта точка находится чуть выше 50-фонной кривой, поэтому ее громкость составляет 51 фон. Ищите 51-фоновый уровень на 8000 Гц: 63 дБ.

Обсуждение

Эти ответы, как и вся информация, извлеченная из рисунка 2, имеют погрешности в несколько фононов или несколько децибел, отчасти из-за трудностей интерполяции, но в основном связанные с погрешностями в кривых равной громкости.

Дальнейшее изучение графика на Рисунке 2 раскрывает некоторые интересные факты о человеческом слухе. Во-первых, звуки ниже 0-фоновой кривой не воспринимаются большинством людей. Так, например, звук 60 Гц и 40 дБ не слышен. 0-фоновая кривая представляет собой порог нормального слуха. Мы можем слышать некоторые звуки с уровнем интенсивности ниже 0 дБ. Например, слышен звук с уровнем 3 дБ и частотой 5000 Гц, поскольку он находится выше 0-фоновой кривой. Все кривые громкости имеют провалы между 2000 и 5000 Гц.Эти провалы означают, что ухо наиболее чувствительно к частотам в этом диапазоне. Например, звук с 15 дБ на частоте 4000 Гц имеет громкость 20 фонов, как и звук с уровнем 20 дБ на частоте 1000 Гц. Кривые растут в обоих крайних точках частотного диапазона, указывая на то, что на этих частотах необходим более интенсивный звук, чтобы восприниматься так же громко, как и на средних частотах. Например, звук с частотой 10 000 Гц должен иметь уровень интенсивности 30 дБ, чтобы казаться таким же громким, как звук с частотой 20 дБ при частоте 1000 Гц. Звуки более 120 телефонов не только причиняют боль, но и причиняют вред.

Мы не часто используем весь диапазон слуха. Это особенно верно для частот выше 8000 Гц, которые редко встречаются в окружающей среде и не нужны для понимания разговора или восприятия музыки. Фактически, люди, которые потеряли способность слышать такие высокие частоты, обычно не осознают своей потери до тех пор, пока не будут протестированы. Заштрихованная область на рисунке 3 — это область частоты и интенсивности, в которой слышно большинство разговорных звуков. Изогнутые линии показывают, какой эффект будет иметь потеря слуха у 40 и 60 телефонов.Потеря слуха на 40 телефонах на всех частотах по-прежнему позволяет человеку понимать разговор, хотя он будет казаться очень тихим. Человек с потерей 60 фонов на всех частотах будет слышать только самые низкие частоты и не сможет понимать речь, если она не будет намного громче, чем обычно. Даже в этом случае речь может казаться нечеткой, потому что более высокие частоты не так хорошо воспринимаются. Область разговорной речи также имеет гендерный компонент, поскольку женские голоса обычно характеризуются более высокой частотой.Таким образом, человек с нарушением слуха на 60 телефонов может испытывать трудности с пониманием нормального разговора женщины.

Рис. 3. Заштрихованная область представляет частоты и уровни интенсивности, встречающиеся в нормальной разговорной речи. Линия 0-фонового звука представляет собой нормальный порог слуха, а значения 40 и 60 представляют пороги для людей с 40- и 60-фоновыми потерями слуха, соответственно.

Тесты слуха выполняются в диапазоне частот, обычно от 250 до 8000 Гц, и могут быть отображены графически в аудиограмме, как на рисунке 4.Порог слышимости измеряется в дБ относительно нормального порога , так что нормальный слух регистрируется как 0 дБ на всех частотах. Потеря слуха, вызванная шумом, обычно имеет провал около частоты 4000 Гц, независимо от частоты, вызвавшей потерю слуха, и часто влияет на оба уха. Наиболее распространенная форма потери слуха возникает с возрастом и называется пресбиакусис — буквально старшее ухо. Такие потери становятся все более серьезными на высоких частотах и ​​мешают восприятию музыки и распознаванию речи.

Рис. 4. Аудиограммы, показывающие пороговое значение уровня интенсивности в зависимости от частоты для трех разных людей. Уровень интенсивности измеряется относительно нормального порога. На верхнем левом графике изображен человек с нормальным слухом. График справа имеет провал на частоте 4000 Гц и соответствует изображению ребенка, потерявшего слух из-за пистолета. Третий график типичен для пресбиакуса, прогрессирующей потери слуха на высоких частотах с возрастом. Тесты, проводимые по костной проводимости (скобки), позволяют отличить повреждение нервов от повреждения среднего уха.

Слуховой механизм

В механизме слуха есть интересная физика. Звуковая волна, падающая на наше ухо, — это волна давления. Ухо — это преобразователь, который преобразует звуковые волны в электрические нервные импульсы гораздо более сложным способом, чем микрофон, но аналогичным ему. На рис. 5 показана грубая анатомия уха с его разделением на три части: наружное ухо или слуховой проход; среднее ухо, идущее от барабанной перепонки к улитке; и внутреннее ухо, которое является самой улиткой.Часть тела, обычно называемая ухом, технически называется ушной раковиной.

Рис. 5. На иллюстрации показана грубая анатомия человеческого уха.

Наружное ухо, или слуховой проход, передает звук в углубленную защищенную барабанную перепонку. Столбик воздуха в слуховом проходе резонирует и частично отвечает за чувствительность уха к звукам в диапазоне от 2000 до 5000 Гц. Среднее ухо преобразует звук в механические колебания и передает эти колебания улитке. Рычажная система среднего уха воспринимает силу, действующую на барабанную перепонку из-за колебаний звукового давления, усиливает ее и передает во внутреннее ухо через овальное окно, создавая волны давления в улитке примерно в 40 раз сильнее, чем волны, воздействующие на барабанную перепонку.(См. Рис. 6.) Две мышцы в среднем ухе (не показаны) защищают внутреннее ухо от очень сильных звуков. Они реагируют на интенсивный звук за несколько миллисекунд и уменьшают силу, передаваемую на улитку. Эта защитная реакция также может быть вызвана вашим собственным голосом, так что гудение во время стрельбы, например, может уменьшить урон от шума.

Рис. 6. На этой схеме показана система среднего уха для преобразования звукового давления в силу, увеличения этой силы с помощью рычажной системы и приложения увеличенной силы к небольшой области улитки, тем самым создавая давление примерно в 40 раз по сравнению с исходным. звуковая волна.Защитная реакция мышц на интенсивные звуки значительно снижает механическое преимущество рычажной системы.

На рис. 7 более подробно показано среднее и внутреннее ухо. Волны давления, движущиеся через улитку, заставляют текториальную мембрану вибрировать, натирая реснички (называемые волосковыми клетками), которые стимулируют нервы, которые посылают электрические сигналы в мозг. Мембрана резонирует в разных положениях для разных частот, при этом высокие частоты стимулируют нервы на ближнем конце, а низкие частоты — на дальнем.Полная работа улитки до сих пор не изучена, но известно, что в ней задействованы несколько механизмов передачи информации в мозг. Для звуков ниже 1000 Гц нервы посылают сигналы с той же частотой, что и звук. Для частот выше примерно 1000 Гц нервы сигнализируют частоту по положению. Реснички имеют структуру и существуют связи между нервными клетками, которые выполняют обработку сигналов до того, как информация будет отправлена ​​в мозг. Информация об интенсивности частично указывается количеством нервных сигналов и залпами сигналов.Мозг обрабатывает сигналы улиткового нерва, чтобы предоставить дополнительную информацию, такую ​​как направление источника (на основе сравнения времени и интенсивности звуков из обоих ушей). Обработка более высокого уровня порождает множество нюансов, таких как восприятие музыки.

Рис. 7. Внутреннее ухо, или улитка, представляет собой свернутую спиралью трубку диаметром около 3 мм и длиной 3 см в разложенном виде. Когда овальное окно выталкивается внутрь, как показано, волна давления проходит через перилимфу в направлении стрелок, стимулируя нервы у основания ресничек в кортиевом органе.

Потеря слуха может возникнуть из-за проблем со средним или внутренним ухом. Потери проводимости в среднем ухе можно частично преодолеть, посылая звуковые колебания в улитку через череп. Слуховые аппараты для этой цели обычно прижимаются к кости за ухом, а не просто усиливают звук, посылаемый в ушной канал, как это делают многие слуховые аппараты. Повреждение нервов в улитке не подлежит восстановлению, но усиление может частично компенсировать. Существует риск того, что усиление приведет к дальнейшему повреждению.Другой распространенный сбой в улитке — повреждение или потеря ресничек, но при этом нервы остаются функциональными. Кохлеарные имплантаты, которые напрямую стимулируют нервы, теперь доступны и широко используются. Используются более 100 000 имплантатов примерно одинаковым количеством взрослых и детей.

Кохлеарный имплант был впервые применен в Мельбурне, Австралия, Грэмом Кларком в 1970-х годах для его глухого отца. Имплант состоит из трех внешних компонентов и двух внутренних компонентов. Внешние компоненты — это микрофон для приема звука и преобразования его в электрический сигнал, речевой процессор для выбора определенных частот и передатчик для передачи сигнала внутренним компонентам посредством электромагнитной индукции.Внутренние компоненты состоят из приемника / передатчика, закрепленного в кости под кожей, который преобразует сигналы в электрические импульсы и отправляет их по внутреннему кабелю в улитку, а также набор из примерно 24 электродов, намотанных через улитку. Эти электроды, в свою очередь, посылают импульсы прямо в мозг. Электроды в основном имитируют реснички.

Проверьте свое понимание

Ультразвук и инфразвук незаметны для всех слуховых организмов? Поясните свой ответ.

Решение

Нет, диапазон воспринимаемого звука основан на диапазоне человеческого слуха. Многие другие организмы воспринимают инфразвук или ультразвук.

Краткое содержание раздела

  • Диапазон слышимых частот от 20 до 20 000 Гц.
  • Звуки выше 20 000 Гц — это ультразвук, а звуки ниже 20 Гц — инфразвук.
  • Восприятие частоты — это высота тона.
  • Восприятие интенсивности по громкости.
  • Громкость в телефонных единицах.

Концептуальные вопросы

  1. Почему тест на слух может показать, что ваш порог слышимости составляет 0 дБ на частоте 250 Гц, когда из рисунка 3 следует, что никто не может слышать такую ​​частоту менее 20 дБ?

Задачи и упражнения

  1. Фактор 10 −12 в диапазоне интенсивностей, на которые ухо может реагировать, от пороговой до вызывающей повреждения после кратковременного воздействия, поистине примечателен. Если бы вы могли измерять расстояния в одном и том же диапазоне с помощью одного прибора и наименьшее расстояние, которое вы могли бы измерить, составляло 1 мм, какое было бы наибольшее?
  2. Частоты, на которые реагирует ухо, различаются в 10 раз. 3 .Предположим, что спидометр вашего автомобиля измеряет скорость, различающуюся на тот же коэффициент: 10 3 , и максимальная скорость, которую он показывает, составляет 90,0 миль / ч. Какую самую медленную ненулевую скорость он мог бы прочитать?
  3. Какие частоты ближе всего к 500 Гц, которые средний человек может четко различить как частоты, отличающиеся от частоты 500 Гц? Звуки не присутствуют одновременно.
  4. Может ли средний человек сказать, что звук с частотой 2002 Гц имеет другую частоту, чем звук с частотой 1999 Гц, не воспроизводя их одновременно?
  5. Если ваш радиоприемник издает средний уровень интенсивности звука 85 дБ, какой следующий самый низкий уровень интенсивности звука будет явно менее интенсивным?
  6. Можете ли вы сказать, что ваш сосед по комнате включил звук в телевизоре, если его средний уровень громкости поднялся с 70 до 73 дБ?
  7. На основании графика на рисунке 2, каков порог слышимости в децибелах для частот 60, 400, 1000, 4000 и 15000 Гц? Обратите внимание, что многие электроприборы переменного тока выдают 60 Гц, музыка — обычно 400 Гц, эталонная частота — 1000 Гц, максимальная чувствительность — около 4000 Гц, а многие старые телевизоры издают вой 15 750 Гц.
  8. Какие уровни интенсивности звука должны иметь звуки частот 60, 3000 и 8000 Гц, чтобы иметь такую ​​же громкость, как звук 40 дБ на частоте 1000 Гц (то есть, чтобы иметь громкость 40 фононов)?
  9. Каков приблизительный уровень интенсивности звука в децибелах для тона с частотой 600 Гц, если его громкость составляет 20 фонов? Если у него громкость 70 телефонов?
  10. (a) Какова громкость звуков с частотами 200, 1000, 5000 и 10000 Гц, если все они равны 60?Уровень интенсивности звука 0 дБ? (b) Все ли они на уровне 110 дБ? (c) Если все они на уровне 20,0 дБ?
  11. Предположим, у человека потеря слуха на 50 дБ на всех частотах. На сколько раз из 10 нужно усилить звуки низкой интенсивности, чтобы они казались этому человеку нормальными? Обратите внимание, что меньшее усиление подходит для более интенсивных звуков, чтобы избежать дальнейшего повреждения слуха.
  12. Если женщине необходимо усиление в 5,0 × 10 12 раз больше пороговой интенсивности, чтобы она могла слышать на всех частотах, какова ее общая потеря слуха в дБ? Обратите внимание, что меньшее усиление подходит для более интенсивных звуков, чтобы избежать дальнейшего ухудшения слуха при уровнях выше 90 дБ.
  13. (a) Какова интенсивность в ваттах на квадратный метр едва слышимого звука с частотой 200 Гц? б) Какова интенсивность в ваттах на квадратный метр едва слышимого звука с частотой 4000 Гц?
  14. (a) Найдите интенсивность в ваттах на квадратный метр звука 60,0 Гц, имеющего громкость 60 фонов. (b) Найдите интенсивность в ваттах на квадратный метр звука частотой 10 000 Гц, имеющим громкость 60 фонов.
  15. Человек имеет порог слышимости на 10 дБ выше нормы при 100 Гц и на 50 дБ выше нормы при 4000 Гц.Насколько интенсивнее должен быть тон 100 Гц, чем тон 4000 Гц, если они оба едва слышны для этого человека?
  16. У ребенка потеря слуха на 60 дБ в районе 5000 Гц из-за воздействия шума и нормального слуха в других местах. Насколько интенсивнее тон 5000 Гц, чем тон 400 Гц, если они оба едва слышны для ребенка?
  17. Каково соотношение интенсивностей двух звуков одинаковой частоты, если первый едва различимо для человека громче, чем второй?

Глоссарий

громкость: восприятие интенсивности звука

тембр: количество и относительная интенсивность нескольких звуковых частот

примечание: основная единица музыки с определенными именами, объединенная для создания мелодий

тон: количество и относительная интенсивность нескольких звуковых частот

телефон: числовая единица громкости

ультразвук: звука выше 20000 Гц

инфразвук: звуки ниже 20 Гц

Избранные решения проблем и упражнения

1.1 × 10 6 км

3. 498,5 или 501,5 Гц

5. 82 дБ

7. приблизительно 48, 9, 0, –7 и 20 дБ соответственно

9. (а) 23 дБ; (б) 70 дБ

11. Пять факторов 10

13. (а) 2 × 10 −10 Вт / м 2 ; (б) 2 × 10 −13 Вт / м 2

15. 2,5

17. 1,26

Высокочастотная потеря слуха | Децибел Слуховые Услуги

Один из наиболее распространенных типов потери слуха вызван старением.Этот тип потери слуха, известный как пресбиакузис, затрудняет восприятие высокочастотных звуков.

Высокочастотная потеря слуха может быть также вызвана:

  • Воздействие сильного шума.
  • Генетика.
  • Ототоксичность.
  • Болезнь.

Высокочастотная потеря слуха приводит к тому, что человек плохо слышит звуки в диапазоне от 2000 до 8000 Гц. Это означает, что они плохо слышат голоса женщин и маленьких детей, а также звуки s, h или f.

Как измеряется звук

Звук распространяется волнами и измеряется по частоте и амплитуде.

Амплитуда — это мера силы волны. При измерении в децибелах (дБ) чем громче звук, тем выше будет число в децибелах. Нормальные разговоры измеряются примерно на 65 дБ.

  • Воздействие звука более 85 дБ (загруженное движение в Thousand Oaks) может привести к повреждению в течение 8 часов.
  • Воздействие звука более 100 дБ (мотоцикл) может привести к повреждению в течение 15 минут.
  • Воздействие звука более 120 дБ (бензопила) может вызвать повреждение

Частота — это количество звуковых колебаний за одну секунду. При измерении в герцах (Гц) здоровое ухо может слышать широкий диапазон частот, от очень низких (20 Гц) до очень высоких (20 000 Гц).

Звуки, которые вы можете слышать

С возрастом наши внутренние уши тоже. Из-за этого есть определенные звуки, которые мы просто не слышим, когда становимся старше. Перейдите по ссылкам ниже и посмотрите, слышите ли вы звуки, связанные с вашим возрастом.

  • 8000 Гц должно быть легко слышно всем с нормальным слухом.
  • 12 000 Гц плохо слышно людям старше 50 лет.
  • 15 000 Гц плохо слышно людям старше 40 лет.
  • 17 400 Гц — это частота, которую слышат только подростки. Большинство людей старше 18 не слышат этот тон.
  • Вы слышали все звуки, связанные с вашей возрастной группой? Хотя это может указывать на то, что вы страдаете потерей слуха, в этих онлайн-тестах слуха также есть много переменных. Возможно, у вас отключена громкость или динамики, которые вы используете, могут быть тише других.

    Если вас беспокоят результаты, сейчас самое время обратиться к местному аудиологу в Таузенд-Оукс. Они проведут реальный экзамен на слух и определят ваш точный тип и степень потери слуха.Как только эта информация будет получена, они помогут вам составить индивидуальный план лечения.

    Позвоните в Decibel Hearing Services по телефону (805) 449-2380, чтобы получить дополнительную информацию или назначить встречу.

    2. Как измеряется звук?

    3.3.3. Единицы воздействия шума

    3.3.3.1. Уровень звукового давления и дБ SPL

    Одним из параметров акустической (звуковой) волны, который обычно используется для оценки звукового воздействия на человека, является уровень звукового давления, выраженный в мкПа или Па.Уровни звукового давления человеческого уха варьируются от 20 мкПа (порог слышимости) до 20 Па (болевой порог), что соответствует шкале 1: 10 000 000. Поскольку использование такой большой шкалы нецелесообразно, была введена логарифмическая шкала в децибелах (дБ), которая также соответствует физиологическим и психологическим слуховым ощущениям.

    Уровень звукового давления

    дБ (дБ SPL) определяется как: 20 log 10 p1 / p0, где p1 — фактически измеренный уровень звукового давления данного звука, а p0 — эталонное значение 20 мкПа, которое соответствует самому низкому уровню звукового давления. порог слышимости молодого здорового уха.В логарифмической шкале диапазон слышимых человеческим ухом звуков составляет от 0 дБ SPL (порог слышимости) до 120–140 дБ SPL (болевой порог) (см. Таблицу 1 ниже).

    Таблица 1: Типичные уровни звукового давления для повседневных звуков

    3.3.3.2. Уровень громкости и фильтр A [дБ (A)]

    Человеческое ухо не одинаково чувствительно к звукам (тонам) с одинаковым уровнем звукового давления, но с разными частотами. Эта субъективная или воспринимаемая величина звука человеком называется его громкостью.Громкость звука не равна его уровню звукового давления и различается для разных частот. Для оценки громкости звука исследуются изофонические кривые. Изофонические кривые соотносят характеристику данного тона, выраженную в дБ SPL, с его субъективным уровнем громкости, выраженным в телефонах (см. Рисунок 1 ниже). Как видно на рисунке ниже, частоты 3-4 кГц являются наиболее чувствительными в диапазоне звуковых частот от 20 Гц до 20 кГц, которые может слышать человеческое ухо.Для частот ниже 3-4 кГц и более высоких звуковых частот ухо становится менее чувствительным.

    В то время как измерения звукового давления должны давать показания звукового давления в дБ SPL, в контексте человеческого слуха более практично предоставить также значение, которое более близко соответствует ощущению слуха или громкости в телефонах. Фильтры A, B и C, используемые в настоящее время в шумомерах, были нацелены на имитацию кривых изолируемости по частоте при различных условиях интенсивности звука, т.е.е. для звуков низкой, средней и высокой громкости соответственно (IEC 651, 1979). Сеть «A» изменяет частотную характеристику, чтобы приблизительно следовать кривой равной громкости для 40 телефонов, в то время как сеть «C» приблизительно следует кривой равной громкости для 100 телефонов. Сеть «B» также упоминается в некоторых текстах, но она больше не используется при оценке шума. Популярность сети A со временем выросла. В современной практике фильтр А-взвешивающей кривой используется для взвешивания уровней звукового давления как функции частоты, приблизительно в соответствии с частотными характеристиками слуховой системы человека для чистых тонов.Это означает, что энергия на низких и высоких частотах не акцентируется по сравнению с энергией в диапазоне средних частот.

    Корреляция между шумовым эффектом потери слуха и уровнями звукового воздействия, измеренными с помощью весов A, B или C, не будет сильно отличаться. Взвешивание B (или даже C) обеспечивает лучшее соответствие между громкостью и умеренными (или высокими) акустическими уровнями, однако взвешивание A отличается только от B и C как недооценка частот ниже примерно 500 Гц. Поскольку человеческое ухо гораздо более устойчиво к потере слуха, вызванной шумом (NIHL) на низких частотах и ​​на низких частотах, взвешивание больше соответствует риску NIHL.

    Следует отметить, что A-фильтр был принят настолько широко, что уровни звукового давления, часто цитируемые в аудиологической литературе просто в дБ, на самом деле являются уровнями A-взвешенными. Многие старые измерители уровня звука общего назначения ограничиваются только измерениями уровня звукового давления по шкале А.

    3.3.3.3. Измерения децибел в аудиометрии

    В аудиометрии (оценке чувствительности слуха) используются другие меры децибел, чем при измерении звукового давления.Они зависят от эталонного значения.

    Аудиометрические пороги чистого тона выражаются в дБ HL (уровень слышимости) и относятся к порогам слышимости нормально слышащих молодых людей. Различия между дБ HL и дБ SPL возникают из изофонических кривых. Соответствующие им значения приведены в таблице ниже.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *