Ф изические и психофизические характеристики звука.
Физические характеристики - это измеряемые величины. Определяются с применением измерительных приборов.
Психофизические характеристики не измеряемы количественно. Они представляют собой сложившуюся систему субъективных качественных оценок физических процессов и явлений.
Многие физические оценки имеютпсихофизического «родственника».
В нижеследующей таблице 2 приведены подобные родственные пары, сложившиеся в акустике:
Таблица 2.
| Физические характеристики. | Психофизические характеристики |
| Интенсивность звука | Громкость. Громкий звук, тихий звук. |
| Частота | Высота тона. Высокий тон, низкий тон. Основной тон. Обертоны. |
| Акустический спектр | Тембр (голоса, музыкального инструмента.) |
| Время реверберации | Приглушенность звука. Гулкость помещения. |
Известно утверждение, что всякая классификация обедняет объект классификации. В порядке подтверждения этого спорного утверждения заметим, что громкость звука – психофизическая оценка, часто измеряемая количественно в децибелах.
Строение уха. Слух по воздушной и костной проводимости.
Наш слух работает по двум каналам звукопроведения: по воздушному и по костному.
|
|
|
Канал воздушной проводимости: внешний источник звука - воздушная среда - наружное ухо - среднее ухо - внутреннее ухо.
Канал костной проводимости: наш голосовой аппарат - кости черепа - внутреннее ухо.
Наш орган слуха – ухо – «обслуживает» оба канала звукопроведения; его схема представлена на рис. 10.
Когда мы говорим сами, работает в основном канал костной проводимости: звуки возникают в носоглотке, и от ее стенок передаются костям черепа., вклад звуковых колебаний, приходящих кружным путем через воздушную среду, почти нулевой. Когда слушаем, что говорят другие, работает канал воздушной проводимости.
Если мы, нырнув, что-то слышим под водой, то мы слышим по каналу костной проводимости; канал воздушной проводимости заблокирован.
Рис. 10.
Строение уха.
.
Мы слышим сами себя не совсем так, как нас слышат другие. В этом легко убедиться, записав разговор на магнитофон. При прослушивании записи голоса ваших собеседников будут звучать как обычно, и только ваш голос будет звучать «не так»: обнаружится, что ваш голос звучит немножко выше, чем вы привыкли считать. Это объясняется тем, что высокочастотные компоненты произносимых нами звуков возникают в основном на выходных участках голосового аппарата и передаются в механизм костной проводимости слабее, чем низкие частоты.
|
|
|
Потеря слуха по каналу воздушной проводимости не означает переход в категорию глухих: если кортиев орган внутреннего уха – в порядке, то выручит слуховой аппарат и костная проводимость.
Рассмотрим цепочку преобразований звуковых колебаний по воздушному каналу. Он начинает свою работу с поступления звуковых волн в наружное ухо.
Наружное ухо: ушная раковина, слуховой проход, барабанная перепонка.
Ушные раковины играют определенную роль, когда мы определяем, откуда исходит звук. Но многие животные используют ушные раковины гораздо эффективнее, чем мы.
По слуховому проходу звук передается на барабанную перепонку, вызывая ее вынужденные колебания. Как мы убедились, глубина этого прохода оказывает влияние на остроту нашего слуха (см. явление акустического резонанса).
Среднее ухо тоже заполнено воздухом; полость среднего уха сообщается с наружной атмосферой через евстахиеву трубу, выходящую в носоглотку. Однако передача звуковых колебаний в среднем ухе осуществляется не по воздуху, а через миниатюрную механическую систему косточек-рычагов.
|
|
|
Внутреннее ухо заполнено жидкостью (перилимфа). Без жидкостного наполнения внутреннего уха его нежный и чувствительный кортиев орган не смог бы выполнять свои функции. Но прямая передача звуковых колебаний из воздушной среды в жидкую была бы крайне неэффективной: на границе «воздух-жидкость» звук отразился бы на 99,9%, и лишь чуть больше 0,1% энергии колебаний передалось бы в жидкость.
Эволюция распорядилась следующим образом: передачу звуковых колебаний от барабанной перепонки во внутреннее ухо выполняет система миниатюрных косточек среднего уха, с причудливыми названиями: молоточек, наковальня, стремечко. Более того, эта система выполняет функции усилителя колебаний. Она обеспечивает 26-кратное повышение давления в жидкости среднего уха, в сравнении с тем акустическим давлением, которое действует на барабанную перепонку.
Косточки среднего уха имеют совокупность связок, сухожилий и мышц. Сокращение этих мышц происходит рефлекторно в тех случаях, когда поступает звук чрезмерной интенсивности. Усилительный механизм косточек отказывается усиливать колебания, которые и без того слишком сильны. Такова защита внутреннего уха от акустических перегрузок.
|
|
|
Кортиев орган преобразует звуковые колебания, переданные в перилимфу, в электрические импульсы, и отправляет их в центральную нервную систему. Эту функцию выполняют волосковые клетки.
Рецепторы акустических колебаний - волосковые клетки кортиева органа. Эти клетки помещаются на базилярной мембране, а их волоски соприкасаются с покровной мембраной. Пространство между этими мембранами заполнено перилимфой.
Данная слоистая структура обеспечивает всю полноту наших ощущений в мире звуков. Каждому значению частоты акустических колебаний соответствует своя зона, свой участок этой структуры, в пределах которого имеет место резонансное усиление деформаций мембран и, как следствие, возбуждение волосковых клеток, расположенных на этом участке.
Таким образом, волосковые клетки различного расположения имеют различную специализацию по частоте колебаний, на которую они реагируют. Кортиев орган, благодаря особенностям строения, осуществляет спектральный анализ звуков.
В диапазоне частот наибольшей остроты слуха мы способны различать значения частоты, отличающиеся на 0,3%. А по интенсивности звука наша чувствительность (то есть способность различать ее близкие значения) — просто никудышная: «сделать чуть громче» - это увеличить интенсивность в 10 раз! Зато как широк диапазон значений интенсивности звука, в котором может работать наша слуховая система!
Аудиометры.
У каждого из нас острота слуха на разных частотах индивидуальна. Как правило, не одинаковы характеристики левого и правого уха.
Аудиометр (от лат.Audio – слышу и греч. metron – мера) - это прибор, предназначенный для измерения индивидуальной слуховой чувствительности к звуковым волнам различной частоты.
Главный блок аудиометра – генератор электрических колебаний звуковых частот. Генератор способен создавать колебания на ряде фиксированных значений частоты звука. Рабочий диапазон частот аудиометров – обычно от 125 Гц до 8 кГц. Этот диапазон совпадает с длиапазоном частот речевого общения (см. рис. 9). Интенсивность колебаний на любой частоте можно менять, контролируя уровень интенсивности по децибельной шкале.
Электрические колебания, созданные генератором, могут создавать звуковые колебания в двух вариантах:
- при исследованиях остроты слуха по каналу воздушной проводимости ток от генератора подается на динамики наушников, с переключениями «левое ухо – правое ухо»;
- при исследованиях по костной проводимости ток от генератора подается на вибратор, прислоняемый к голове и создающий звуковые колебания в костях черепа без посредничества воздушной среды.
В аудиометрах иногда предусматривается возможность исследовать остроту слуха на фоне непрерывных или прерывистых шумовых помех различной интенсивности.
Существуют аудиометры для исследования слуха на частотах до 20 кГц.
Результатом обследования на аудиометре является аудиограмма: график зависимости индивидуальных порогов слышимости от частоты звука, по каждому уху, по воздушной или костной проводимости.
Контрольные вопросы к разделу «Биоакустика. Звук»
1. Колебания. Их характеристики: период, частота, амплитуда, фаза колебаний. Гармонические колебания.
2. Спектр колебаний. Линейчатый и непрерывный акустические спектры. Примеры.
3. Свободные и вынужденные колебания. Резонанс. Примеры акустического резонанса.
4. Звуки с линейчатым спектром. Тоны. Основной тон. Обертоны. Тембр.
5. Непрерывный акустический спектр. Звуки речи с непрерывным спектром. Шумы. Белый шум.
6. Аускультация. Перкуссия. Стетофонендоскоп.
7. Волны. Их характеристики: фронт волны, луч, длина волны. Продольные и поперечные волны. Примеры. Интенсивность. Диапазон слышимых звуков.
8. Восприятие звука: закон Вебера-Фехнера.
9. Децибельная шкала интенсивности звука.
10. Восприятие звука: акустический резонанс и частота наилучшей остроты слуха; бинауральный эффект; стереофонический эффект; реверберация звука.
11. Физические и психофизические характеристики звука. Их взаимное соответствие.
12. Строение уха. Слух по воздушной и костной проводимости. Волосковые клетки.
Лабораторная работа № 51.
Дата добавления: 2018-11-24; просмотров: 1553; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!