ПриклАкустика-1_1

вібратор

вібратор

викликають коливання стінок проходу. Ці коливання стимулюють барабанну перетинку і передаються в равлик звичайним способом.

При відкритому вусі посилення на НЧ непомітне, оскільки канал діє як фільтр, пропускаючий ВЧ.

Виявлено, що зовнішнє і середнє вухо домінують в передачі звуків до 1000 Гц, а в діапазоні 1000-6000 Гц важливі всі три механізми.

1.1.5. Електричні потенціали равлика

Внутрішньоравликові рідини багаті іонами. Бекеші вимірював потенціали спокою у морських свинок. В переддверрі встановлював "нуль" і просував електрод вниз.

Усередині барабанних сходів – позитивний потенціал 50-80 мВ. Потенціал серединних сходів +1000 мВ. Максимальне його значення біля судинної порожнини, зберігається після видалення

лімфи і волоскових кліток.

У кортієвому органі існує негативний потенціал спокою – 60-70 мВ. Це внутрішньоклітинний потенціал, він зникає швидко, якщо гине клітина.

Різниця між внутрішньоравликовим і внутрішньоклітинним потенціалом приблизно 160 мВ при перетині покривної мембрани.

21

4

1

3

-60 мВ

2

5

Рис. 1.17

1– судинна смужка;

2– орган Корті;

3– покривна мембрана;

4– мембрана Рейснера;

5– нерв.

ЛЕКЦІЯ 3

1.1.5.1.Мікрофонний потенціал равлика

В1930 р. Уївер і Брей знайшли, що якщо знімати електричний потенціал зі слухового нерва у кішки і підводити до гучномовця, то через гучномовець можна чути сигнал, який подавався кішці. Сигнали були точним відображенням стимулу.

Відомо, що жоден нерв не повторює форму стимулу. Насправді, потенціал був поблизу нерва. Виявили, що біля вікна потенціал сильніше, ніж біля нерва. Бекеші показав, що потенціал зумовлений відхиленнями базилярної мембрани.

Мікрофонні потенціали генеруються як внутрішніми, так і зовнішніми волосковими клітинами. Потенціали зовнішніх ВК мають більше значення (у морських свинок 30-40 дБ).

22

1.1.5.2. Сумаційний потенціал

Був вперше описаний Девісом і Бекеші в 1950 р. на відміну від

мікрофонного потенціалу ( Ì Ï ), що є потенціалом змінного струму,

сумаційний потенціал ( ÑÏ ) є зсув лінії постійного струму у відповідь на звукову стимуляцію.

Бекеші назвав цей зсув "падінням постійного струму". Надалі

виявили, що може бути позитивний ÑÏ і негативний ÑÏ . Полярність пов'язана з огинаючої бігучої хвилі.

Як і Ì Ï , ÑÏ є наростаючим: в міру підвищення інтенсивності стимулу його амплітуда збільшується.

Походження ÑÏ точно не встановлене. Оскільки ÑÏ є

постійний ефект на змінні стимули, він виражається нелінійно. Він може бути і результатом нелінійного процесу в равлику. Вважають, що він виникає в результаті активності волоскових кліток. Усереднена компонента може бути генераторним потенціалом слухового нерва.

Визначили, що ÑÏ - до піку, а ÑÏ - після піку огинаючої бігучої хвилі.

Різницевий сумаційний потенціал (РСП)

РСП +

СП

ССелектроди

23

Усереднений сумаційний потенціал (УСП)

Позитивний пік УСП спостерігається в області піку бігучої

хвилі.

УСП=(БС+СП) /2

+

1.1.6. Об'єктивні і суб'єктивні характеристики слуху

В психоакустиці необхідно розрізняти подразнення і відчуття. Подразнення описується об'єктивними фізичними

характеристиками – інтенсивністю, частотою, спектром і т.д. Відчуття – це суб'єктивний ефект, викликаний подразненням.

Кожний з параметрів відчуття – гучність, висота тону, тембр і т. д.- залежить від багатьох параметрів подразнення, але головним чином, визначається одним, який називається фізичним корелятором відчуття (наприклад, тиск – гучність).

+- слабкий вплив

24

1.1.7. Методи вимірювань слухових характеристик

При вимірюванні порогових характеристик фірма Брюль і К’єр рекомендує:

-вимірювання повинні проводитися у вільному полі;

-рівень звукового тиску вимірюється за відсутності слухача;

-слухач повинен бути повернутий лицем до фронту хвилі;

-слухання повинне бути двома вухами – бінауральне сприйняття звуку;

-випробовуваний — фізіологічно нормальний у віці від 18 до

25 років.

При знятті індивідуальних слухових характеристик застосовують наступні методи:

1)Метод опиту. Випробовуваний лише відповідає, чує або не чує сигнал. Потім проводиться статистична обробка даних.

2)Метод регулювання. Випробовуваний сам регулює величину подразнення (встановлює рівень чутного і нечутного сигналів або сигналу рівної гучності).

3)Метод балансного регулювання (метод "чутний – не чутний").

Сигнал чутний. Рівень його знижується. Як тільки сигнал стає

не чутний, випробовуваний розмикає вимикач. Самописець фіксує нижній рівень.

Регулюючий пристрій починає працювати у зворотному напрямі. Випробовуваний чує сигнал і замикає вимикач. Самописець фіксує верхній рівень.

Рівень сигналу знову знижується, і т.д. По середніх значеннях визначається пороговий рівень.

Аналогічно можна порівнювати гучність сигналів.

1.1.8. Порогові величини. Область чутності

Порогові величини – такі значення параметра подразнення, коли відчуття тільки з'являється.

Область чутності обмежена по частоті діапазоном від 20 Гц до

20 кГц, а по звуковому тиску порогом чутності і больовим порогом.

Поріг чутності визначається мінімальним звуковим тиском, при якому сигнал ще чутний.

Больовий поріг (звуковий тиск Р=150-200 Па) пов'язують з появою фізичного болю у вухах, що може призвести до розриву барабанної перетинки.

25

Больовому порогу передують: поріг неприємного відчуття (Р=10Па) і поріг дотику, що відчувається як тиск на вуха (закладання),

Р=60-80 Па.

Больовий поріг

Музика

Мова

Рис. 1.20

Якщо екстраполювати криві порогу чутності і больового порогу в область інфразвукових частот (до 20 Гц) і ультразвукових (понад 20 кГц), то вони перетнуться. Тобто звуковий тиск високої інтенсивності досягає больового порогу, не створюючи звукового відчуття.

Вмежах області чутності звуковий тиск змінюється в 107 разів,

аінтенсивність – відповідно, в 1014 разів.

1.1.9.Рівні інтенсивності і звукового тиску

Гучність звуку – це слухове відчуття, найбільш близько пов'язане зі зміною звукового тиску. Гучність дуже наближено пов'язана з інтенсивністю звуку логарифмічною залежністю.

Психофізіологічний закон Вебера-Фехнера: збільшення інтенсивності звуку в одне і те ж число разів викликає зростання слухового відчуття на відповідне число ступенів.

За основний ступінь шкали звичайно приймають зміну інтенсивності звуку в 10 разів.

26

Нехай інтенсивність звуку

I1 10 I0 ;

I2 10 I1 100 I0 ;

p0 I0 0c0 2 10 5 Ï à .

ЛЕКЦІЯ 4 1.1.10. Рівень гучності. Криві рівної гучності

Крива порогу чутності відповідає мінімальному звуковому відчуттю, такому ж як рівень інтенсивності в 0 дБ на частоті 1000Гц.

Введемо рівну міру рівня гучності. Такою одиницею рівного рівня гучності є фон. Крива порогу чутності відповідає рівню гучності 0 фон.

Далі на будь-якій частоті підбираємо такий рівень інтенсивності звуку, який сприймається по рівню гучності, як скажемо, рівень L=10 дБ на 1000 Гц. Викреслимо відповідну криву, позначивши її рівень гучності 10 фон.

Аналогічно викреслимо криві 20, 30 . фон. Ці криві називаються кривими рівної гучності.

27

Рис. 1.21

Криві рівної гучності (параметр кривої відповідає числу фон). Під рівнем гучності даного звуку розуміють рівень

інтенсивності еталонного звуку з частотою 1000 Гц, що має рівну з даним звуком гучність.

Число фонів, що характеризує гучність будь-якого тону, дорівнює числу дБ рівня рівногучного тону з частотою 1000 Гц.

1.1.11. Гучність звуку

Фони не дуже зручна одиниця. Вони не відображають, наприклад, збільшення гучності в 2 рази кількісно.

Слухачами добре фіксується збільшення гучності на 1/3, 1/4. Прийнята в музиці градація гучності (5-ти ступінчаста градація):

-піаніссімо;

-піано;

-меццафорте;

-форте;

-фортіссімо

відповідає двократному збільшенню гучності.

28

Міжнародна організація стандартів рекомендує таку формулу для розрахунку гучності в сонах:

S, сон 2 L 40 , 10

де L - рівень гучності у фонах.

Видно, що збільшення рівня гучності на 10 фон відповідає суб'єктивному збільшенню гучності в 2 рази.

Гучності 1 сон відповідає рівень гучності 40 фон; далі 50 фон – 2 сон; 60 фон – 4 сон; 70 фон – 16 сон і т.д.

Така залежність представляється графіком:

Рис. 1.22

Для значень рівня гучності менше 40 фон гучність (у сонах) визначається по графіку.

Приклади рівнів гучності і гучність поширених звуків

1.1.12. Адаптація слуху

Це здатність слуху пристосовуватися до інтенсивності і характеру звуку.

Відомо, що при тривалій дії гучні звуки здаються тихішими, а тихі гучнішими.

Розглянемо на прикладах залежностей одержаних Бекеші (перший графік – рівень сигналу, другий – рівень сприйманої гучності).

Підвищення рівня сигналу

L, дБ

100

95

90

Рис. 1.23

95

90

85

Рис. 1.24

30