5 Колебательные процессы во внешней среде

Колебательные процессы во внешней среде достигают биологического приемника — уха различными путями. Большинство наземных позвоночных животных и человек воспринимают колебания, передающиеся по воздуху. Часто, однако, особенно в ситуациях, сопровождающих избегание опасности, предпочтительным путем восприятия звука является твердая земля. Известно, что бушмены, живущие в пустыне Калахари, спят, прижавшись ухом к земле, с целью быстрейшего обнаружения приближающегося хищника — ведь скорость распространения звуковых волн в твердых телах в 10 раз больше, чем в воздухе. Рыбаки из полудиких племен Западной Африки при ловле рыбы прослушивают подводные звуки, прикладывая ухо к рукоятке деревянного весла, опущенного в воду, поскольку дерево является великолепным проводником звука. Точные физические познания полезны и даже необходимы в акустике, например при изготовлении .музыкальных инструментов, при производстве расчетов акустических свойств концертных помещений. Однако опыт человечества, накопленный за много веков, показывает, что многие факты, которые до сих пор еще недостаточно изучены, были известны и использовались уже в древние времена.

Попадая в наружный слуховой проход, звуки вызывают колебания барабанной перепонки. Колебания барабанной перепонки через цепь слуховых косточек передаются к воспринимающим структурам внутреннего уха. Однако воздушная передача, включающая наружные слуховые пути, является не единственным способом проведения колебательных процессов. Звук прекрасно распространяется также и по костям черепа.

При пении с закрытым ртом и слуховыми проходами почти никакого воздействия по воздуху на наружную часть барабанной перепонки не производится — звук передается по костям черепа прямо к внутреннему уху. Те колебания, которые идут из гортани через евстахиеву трубу в полость среднего уха, попадают на внутреннюю поверхность барабанной перепонки, отражаются и таким образом усиливают звук, проводимый костями черепа.

Известно, что скрипачи, у которых с возрастом снизился слух, при настройке инструментов дотрагиваются зубами до вибрирующей скрипки, тем самым компенсируя свой недостаток. Если потеря слуха связана с поражением звукопроводящей части слуховой системы, может помочь слуховой аппарат, подающий усиленные колебания на костный выступ позади уха. Если поражен слуховой нерв, костная передача звука становится неэффективной.

Г. Гельмгольц разделил все звуки, с учетом спектральных характеристик, на два больших класса — тоны и шумы. В своем капитальном труде «Учение о слуховых ощущениях как физиологическая основа для теории музыки» он писал: «Чтобы постигнуть сущность различия между звуками и шумами, достаточно, в большей части случаев, внимательного наблюдения одним лишь ухом, без всякой нужды в помощи посторонних искусственных средств» (1875, с. 12). Сопоставление частотных и периодических компонентов этих двух крайних классов звуков со слуховыми ощущениями, вызываемыми ими у человека, приводит к заключению, что «ощущение звука получается посредством быстрых периодических колебаний звучащих тел, а ощущение шума происходит от движений непериодических» (там же).

Окружающий нас звуковой мир удивительно разнообразен и своим богатством оттенков может, наверно, поспорить с тончайшими различиями цветовой гаммы. Составляющие этот мир звуки создают определенный фон, оказывающий влияние и на наше настроение, и на наши привычки, они способны наполнять эмоциональным содержанием нашу деятельность и, наконец, несут в себе обширную информационную нагрузку. Понятие «звуковая среда» объединяет собственные свойства среды, в которой распространяется звук, и акустические колебания, исходящие от разных источников, как биологического происхождения (биоакустические сигналы), так и абиогенной природы (технические и транспортные шумы, инструментальные и природные звуки).

Движение воды и листьев деревьев, шорох травы и шум ветра, раскаты грома и грохот обвала, звуки, издаваемые животными, и речь человека, шумы механизмов и звуки музыкальных инструментов имеют собственный, неповторимый «голос».

Постоянный приток этих «голосов» — звуков малой и средней интенсивности, — постоянное звуковое окружение — непременное условие жизнедеятельности человека. Оно может принести вред только тогда, когда по интенсивности, частотному составу и продолжительности превысит определенные, индивидуальные для каждого организма пределы.

Основными свойствами всякого звука являются: 1) его громкость, 2) высота и 3) тембр.

Громкость.

Громкость зависит от силы, или амплитуды, колебаний звуковой волны. Сила звука и громкость – понятия неравнозначные. Сила звука объективно характеризует физический процесс независимо от того, воспринимается он слушателем или нет; громкость – качество воспринимаемого звука. Измерение громкости обычно производится в децибелах. С.Н.Ржевкин указывает, однако, что шкала децибелов не является удовлетворительной для количественной оценки натуральной громкости. Например, шум в поезде метро на полном ходу оценивается в 95 дБ, а тикание часов на расстоянии 0,5 м – в 30 дБ. Таким образом, по шкале децибелов отношение равно всего 3, в то время как для непосредственного ощущения первый шум почти неизмеримо больше второго.

Высота.

Высота звука отражает частоту колебаний звуковой волны. Далеко не все звуки воспринимаются нашим ухом. Как ультразвуки (звуки с большой частотой), так и инфразвуки (звуки с очень медленными колебаниями) остаются вне пределов нашей слышимости. Нижняя граница слуха у человека составляет примерно 15-19 колебаний; верхняя – приблизительно 20000, причем у отдельных людей чувствительность уха может давать различные индивидуальные отклонения. Обе границы изменчивы, верхняя в особенности в зависимости от возраста; у пожилых людей чувствительность к высоким тонам постепенно падает. У животных верхняя граница слуха значительно выше, чем у человека; у собаки она доходит до 38 000 Гц (колебаний в секунду).

Тембр.

Под тембром понимают особый характер или окраску звука, зависящую от взаимоотношения его частичных тонов. Тембр отражает акустический состав сложного звука, т.е. число, порядок и относительную силу входящих в его состав частичных тонов (гармонических и негармонических).

По Гельмгольцу, тембр зависит от того, какие верхние гармонические тоны примешаны к основному, и от относительной силы каждого из них.

Тембр, как и гармония, отражает звук, который в акустическом своем составе является созвучием.

Тембровая окраска приобретает особенное богатство благодаря так называемому вибрато (К.Сишор), придающему звуку человеческого голоса, скрипки и т.д. большую эмоциональную выразительность. Вибрато отражает периодические изменения (пульсации) высоты и интенсивности звука.

Вибрато играет значительную роль в музыке и пении; оно представлено и в речи, особенно эмоциональной. Поскольку вибрато имеется у всех народов и у детей, особенно музыкальных, встречаясь у них независимо от обучения и упражнения, оно, очевидно, является физиологически обусловленным проявлением эмоционального напряжения, способом выражения чувства.

Вибрато в человеческом голосе как выражение эмоциональности существует, вероятно, с тех пор, как существует звуковая речь и люди пользуются звуками для выражения своих чувств.

Существует хорошее и дурное вибрато. Дурное вибрато такое, в котором имеется излишек напряжения или нарушение периодичности. Хорошее вибрато является периодической пульсацией, включающей определенную высоту, интенсивность и тембр и порождающей впечатление приятной гибкости, полноты, мягкости и богатства тона.