загрузка...
загрузка...
На головну

Нелінійні властивості слуху

Абсолютні слухові пороги по частоті.

Слухові пороги.

Всі сучасні звукові системи обробки і передачі музичних і мовних сигналів вносять певні спотворення в опрацьований сигнал, головне завдання їх проектування полягає в тому, щоб ці спотворення були «непомітні» для слуху, т. Е. Лежали нижче порогів слухової чутливості. Тому знання слухових порогів має величезне значення для сучасної звукотехніки, а відповідно і для роботи звукорежисера.

Абсолютні слухові пороги визначаються мінімальним значенням об'єктивного параметра звукового сигналу (інтенсивності, частоти, тривалості та ін.), При якому виникають слухові відчуття. Вони характеризують чутливість слухового апарату до даного параметру: чим нижче слуховий поріг, тим вище чутливість.

Диференціальні слухові пороги визначаються здатністю виявляти невеликі відмінності між подібними за тим же об'єктивними параметрами звуками.

динамічний діапазон слуховий системи 120 дБ, Частотний діапазон 20 Гц-20 кГц.

Абсолютний поріг чутності визначається як «мінімальний рівень звукового тиску (в дБ), при якому ще виникає слухове відчуття».

Больовий поріг і область чутності. Існує обмеження області слухового сприйняття і з боку гучних звуків, хоча і не таке чітке, як чутності від тривалості сигналу. Наприклад, синусоидальное звуковий тиск із значенням 10 Па (100 дБ) відповідає одному з порогів, званому порогом неприємного відчуття. При досягненні 60-80 Па (132 дБ) виникає відчуття тиску на вуха. Ця величина називається порогом дотику. Нарешті, тиск 150-200 Па (140 дБ) заподіює біль і називається больовим порогом. Частотна залежність больового порогу і загальна область чутності, обмежена по частоті і по інтенсивності звуку, наведена на рис. 3.2.6.


В середньому здатність чути високих частотах знижується кожні десять років приблизно на 1000 Гц. До шістдесяти років чутний частотний діапазон в середньому не перевищує по високих частотах 10-12 кГц. Однак, музичні та мовні сигнали займають лише частину чутної області як по частоті, так і по амплітуді. Основна енергія музичних звуків зосереджена в частотної області від 40 Гц до 5000 Гц, тому нормальне вікове зміна частотних порогів призводить до деякого зменшення яскравості звучання за рахунок високочастотних обертонів, але не заважає сприймати музику і мова.

Нелінійність слуху проявляється насамперед у появі «суб'єктивних», або «слухових» гармонік. При впливі на барабанну перетинку досить гучного синусоидального звуку з частотою / 0 в процесі його обробки в слуховому апараті виникають гармоніки цього звуку з частотами 2f0, 3f0 і т. Д. Наприклад, якщо подати первинний тон з частотою 500 Гц, то можна почути звуки з частотами 1000 Гц, 1500 Гц і т. д.

Ця обставина має істотне значення для сприйняття слухом низькочастотних коливань в діапазоні від 16 Гц до приблизно 100 Гц. Як уже було показано в розділі 3.1, звук з частотою 100 Гц сприймається майже самим крайнім ділянкою базилярної мембрани у її верхівки, так що на базилярної мембрани фактично немає ділянок, що сприймають коливання більш низьких частот. Однак про-ласть чутних звуків тягнеться значно нижче. Передбачається, що звуки з частотою менше 100 Гц відчуваються не самі по собі, а через створюваних ними серій суб'єктивних гармонік, що потрапляють в область частот понад 100 Гц, т. Е. В кінцевому рахунку через нелінійність слуху.

Друга форма прояву нелінійності слуху - виникнення «комбінаційних суб'єктивних тонів». Як відомо, якщо до нелінійної системі підвести два сигналу досить великого рівня з частотами fx і f2 (наприклад, 800 Гц і 1000 Гц), то нелінійні спотворення створять комбінаційні тони з різними частотами, т. Е. З'являються вторинні комбінаційні тони (200 і 1800 ) кубічний комбінаційні (600, 1200, 2600, 2800)

Експериментально доведено, що перетворення сигналу в зовнішньому і середньому вусі при середніх рівнях сигналу є лінійний процес; тільки при дуже високих рівнях починає проявлятися нелінійність роботи середнього вуха.

Основна причина нелінійності як при великих, так і при малих рівнях сигналу полягає в механізмі роботи внутрішнього вуха (равлики). Перше джерело нелінійності укладений в гідродинаміки равлики: при ударі стремечка по мембрані овального вікна в рідині виникає звуковий імпульс, який поширюється з верхнього відділу в нижній і озбуждает базилярную мембрану. При високих рівнях сигналу в рідини равлики утворюються вихрові потоки (рис. 3.5.2). Поява цих завихрень спотворює форму звукового імпульсу, а оскільки базилярная мембрана виконує його спектральний аналіз, то ці спотворення і призводять до появи додаткових гармонік і комбінаційних тонів.

Друга причина нелінійності при малих рівнях сигналу пов'язана з процесами елекріческіх перетворення сигналу в волоскових клітинах. Як вже було зазначено в розділі 3.1, внутрішні волоскові клітини пов'язані в основному з висхідними волокнами, вони повідомляють інформацію в мозок, а зовнішні волоскові клітини отримують інформацію від мозку. В останні роки вдалося встановити, що саме HBK і відіграють основну роль в нелінійної компресії звуку у внутрішньому вусі.

При високих рівнях сигналу вони подовжуються (до 10% від основної довжини) (рис. 3.5.3) і тим самим притримують зміщення базилярної мембрани, оберігаючи внутрішні волоскові клітини від занадто великого вигину, а при малих - підсилюють зміщення базилярної мембрани. В ході сучасних експериментів було виявлено, що на дуже низьких рівнях сигналу відбувається випромінювання звуку від внутрішнього вуха (отоакустичної емісія).

Мабуть, це результат впливу НВК, яке також викликає на низьких рівнях аномальна поведінка кубічний комбінаційних тонів.

Потрібно відзначити, що цей механізм працює тільки в певному діапазоні сигналів: при дуже тривалому впливі гучних звуків (що зараз дуже поширене) HBK пошкоджуються, і залежність зміщення мембрани від рівня сигналу набуває чисто лінійний характер (що призводить до подальшого руйнування ВВК). Поява чутних «слухових» гармонік і комбінаційних тонів є ознакою нормальної роботи слухового апарату і свідчить про хороший стан слуху.

Структура слуховий системи і її функції. «-- попередня | наступна --» Одночасне (моноауральное) маскування звуків
загрузка...
© om.net.ua