Äänen havaitseminen ihmisen korvalla. Kuinka monta desibeliä ihmisen korva voi

Äänellä, kuten signaalilla, on ääretön määrä värähtelyjä ja se voi kuljettaa saman äärettömän määrän tietoa. Sen havaitsemisaste vaihtelee korvan fysiologisten ominaisuuksien mukaan, tässä tapauksessa psykologisia tekijöitä lukuun ottamatta. Melun tyypistä, sen taajuudesta ja paineesta riippuen ihminen tuntee sen vaikutuksen itseensä.

Ihmisen korvan herkkyyskynnys desibeleinä

Ihminen havaitsee äänen taajuuden 16 - 20 000 Hz. tärykalvot ovat herkkiä äänivärähtelyn paineelle, jonka taso mitataan desibeleinä (dB). Optimaalinen taso on 35-60 dB, 60-70 dB:n melu parantaa henkistä työtä, yli 80 dB päinvastoin heikentää huomiokykyä ja heikentää ajatteluprosessia, ja pitkäaikainen yli 80 dB:n äänen havaitseminen voi aiheuttaa kuuloa. tappio.

Jopa 10-15 Hz:n taajuus on infraääntä, jota korva ei havaitse, mikä aiheuttaa resonanssivärähtelyjä. Kyky hallita äänen synnyttämiä värähtelyjä on tehokkain joukkotuhoase. Korvalle kuulematon infraääni pystyy kulkemaan pitkiä matkoja välittäen käskyjä, jotka saavat ihmiset toimimaan tietyn skenaarion mukaan, aiheuttavat paniikkia ja kauhua, saavat heidät unohtamaan kaiken, jolla ei ole mitään tekemistä halun kanssa piiloutua, paeta tästä. pelko. Ja tietyllä taajuuden ja äänenpaineen suhteella tällainen laite ei kykene vain tukahduttamaan tahtoa, vaan myös tappamaan ja vahingoittamaan ihmiskudoksia.

Ihmiskorvan absoluuttisen herkkyyden kynnys desibeleinä

Taajuusalue 7–13 Hz lähettää luonnonkatastrofeja: tulivuoria, maanjäristyksiä, taifuuneja ja aiheuttaa paniikkia ja kauhua. Koska ihmiskehossa on myös värähtelytaajuus 8-15 Hz, tällaisen infraäänen avulla ei maksa mitään resonanssin luominen ja amplitudin kymmenkertainen lisääminen, jotta ihminen ajaa itsemurhaan tai vahingoittaa sisäelimiä.

Matalilla taajuuksilla ja korkealla paineella ilmaantuu pahoinvointia ja vatsakipuja, jotka muuttuvat nopeasti vakaviksi maha-suolikanavan häiriöiksi, ja paineen nousu 150 dB:iin johtaa fyysisiin vaurioihin. Sisäelinten resonanssit matalilla taajuuksilla aiheuttavat verenvuotoa ja kouristuksia, keskitaajuuksilla - hermostuneisuutta ja sisäelinten vaurioita, korkeilla taajuuksilla - jopa 30 Hz - kudospalovammoja.

Nykymaailmassa ääniaseiden kehittäminen on käynnissä aktiivisesti, ja ilmeisesti ei turhaan saksalainen mikrobiologi Robert Koch ennusti, että olisi tarpeen etsiä "rokotusta" melusta, kuten rutosta tai kolerasta.

LÄÄKETEEN ENSYKLOPEDIA

FYSIOLOGIA

Miten korva havaitsee äänet?

Korva on elin, joka muuntaa ääniaallot hermoimpulsseiksi, jotka aivot voivat havaita. Vuorovaikutuksessa toistensa kanssa sisäkorvan elementit antavat

kykymme erottaa äänet.

Anatomisesti jaettu kolmeen osaan:

□ Ulkokorva - suunniteltu ohjaamaan ääniaaltoja korvan sisäisiin rakenteisiin. Se koostuu korvarenkaasta, joka on elastinen rusto, joka on peitetty ihonalaisen kudoksen kanssa, yhdistetty kallon ihoon ja ulkoiseen kuulokäytävään - kuuloputkeen, peitetty korvavahalla. Tämä putki päättyy tärykalvoon.

□ Välikorva on ontelo, jonka sisällä on pieniä kuuloluita (vasara, alasin, jalustin) ja kahden pienen lihaksen jänteitä. Jalustimen asento mahdollistaa sen iskeytymisen soikeaan ikkunaan, joka on sisäkorvan sisäänkäynti.

□ Sisäkorva koostuu:

■ labyrintin ja labyrintin eteisen puoliympyrän muotoisista kanavista, jotka ovat osa vestibulaarilaitetta;

■ simpukoista - varsinaisesta kuuloelimestä. Sisäkorvan simpukka on hyvin samanlainen kuin elävän etanan kuori. poikittainen

kohdasta näet, että se koostuu kolmesta pitkittäisosasta: scala tympani, vestibulaarinen scala ja sisäkorvakanava. Kaikki kolme rakennetta on täytetty nesteellä. Sisäkorvakanavassa on Cortin kierreurut. Se koostuu 23 500 herkästä karvaisesta solusta, jotka itse asiassa poimivat ääniaaltoja ja välittävät ne sitten kuulohermon kautta aivoihin.

korvan anatomia

ulkoinen korva

Koostuu korvakorusta ja ulkokorvakäytävästä.

Keskikorva

Sisältää kolme pientä luuta: vasaran, alasin ja jalustimen.

sisäkorva

Sisältää luisen labyrintin puoliympyrän muotoiset kanavat, labyrintin eteisen ja simpukan.

< Наружная, видимая часть уха называется ушной раковиной. Она служит для передачи звуковых волн в слуховой канал, а оттуда в среднее и внутреннее ухо.

A Ulko-, keski- ja sisäkorvalla on tärkeä rooli äänen johtamisessa ja välittämisessä ulkoisesta ympäristöstä aivoihin.

Mikä on ääni

Ääni kulkee ilmakehän läpi siirtyen korkeapaineiselta alueelta matalapainealueelle.

Ääniaalto

korkeammalla taajuudella (sininen) vastaa korkeaa ääntä. Vihreä tarkoittaa matalaa ääntä.

Suurin osa kuulemistamme äänistä on yhdistelmä ääniaaltoja, joiden taajuus ja amplitudi vaihtelevat.

Ääni on energian muoto; äänienergia välittyy ilmakehässä ilmamolekyylien värähtelyjen muodossa. Molekyyliväliaineen (ilman tai minkä tahansa muun) puuttuessa ääni ei voi levitä.

MOLEKyyLIEN LIIKE Ilmakehässä, jossa ääni etenee, on korkeapaineisia alueita, joissa ilmamolekyylit sijaitsevat lähempänä toisiaan. Ne vuorottelevat matalapaineisten alueiden kanssa, joissa ilmamolekyylit ovat suuremmalla etäisyydellä toisistaan.

Jotkut molekyylit siirtävät energiansa niille törmätessään naapurimaiden kanssa. Syntyy aalto, joka voi levitä pitkiä matkoja.

Siten äänienergia välittyy.

Kun korkea- ja matalapaineaallot jakautuvat tasaisesti, äänen sanotaan olevan selkeä. Äänityshaarukka luo tällaisen ääniaallon.

Puheen toiston aikana esiintyvät ääniaallot jakautuvat epätasaisesti ja yhdistyvät.

SÄHKÖ JA AMPLITUDI Äänenkorkeus määräytyy ääniaallon taajuuden mukaan. Se mitataan hertseinä (Hz) Mitä korkeampi taajuus, sitä korkeampi ääni. Äänen voimakkuuden määrää ääniaallon värähtelyjen amplitudi. Ihmiskorva havaitsee ääniä, joiden taajuus on 20-20 000 Hz.

< Полный диапазон слышимости человека составляет от 20 до 20 ООО Гц. Человеческое ухо может дифференцировать примерно 400 ООО различных звуков.

Näillä kahdella härällä on sama taajuus, mutta erilainen a^vviy-du (vaaleansininen väri vastaa kovempaa ääntä).

V äänen havaitsemismekanismi erilaisia ​​rakenteita osallistuvat: ääniaallot, jotka ovat ilmamolekyylien värähtelyä, etenevät äänilähteestä, vangitaan ulkoiseen, vahvistavat välikorvan ja muuntuvat sisäkorvan kautta aivoihin tuleviksi hermoimpulsseiksi.

Perilymfin liike saa pääkalvon, joka muodostaa kiharan pinnan, jossa Cortin elin sijaitsee, värähtelemään. Kun aistisoluja liikutetaan värähtelyn vaikutuksesta, niiden pinnalla olevat pienet värekarvot osuvat sisäkalvoon ja tuottavat metabolisia muutoksia, jotka muuttavat mekaaniset ärsykkeet hermosoluiksi sisäkorvahermoiksi ja saavuttavat kuulohermon, josta ne tulevat aivoihin, missä ne tunnistetaan ja havaitaan ääniä.

VÄLIKORVAN LUOJEN TOIMINNOT.

Kun tärykalvo värähtelee, myös välikorvan luut liikkuvat: jokainen värähtely saa vasaran siirtymään, mikä saa alasimen liikkeelle siirtäen liikkeen nauhoille, jolloin nauhojen pohja iskee soikeaan ikkunaan ja näin syntyy. aalto sisäkorvan nesteessä. Koska tärykalvon pinta on suurempi kuin soikea ikkuna, ääni keskittyy ja vahvistuu kulkiessaan välikorvan luuosien läpi kompensoidakseen energiahäviöitä ääniaaltojen siirtyessä ilmasta nesteeseen. Tämän mekanismin ansiosta voidaan havaita erittäin heikkoja ääniä.

Ihmiskorva voi havaita ääniaaltoja, joilla on tiettyjä voimakkuuden ja taajuuden ominaisuuksia. Taajuudella mitattuna ihminen pystyy poimimaan ääniä alueella 16 000 - 20 000 hertsiä (värähtelyä sekunnissa), ja ihmisen kuulo on erityisen herkkä ihmisäänelle, joka vaihtelee välillä 1 000 - 4 000 hertsiä. Ääniaaltojen amplitudista riippuvaisella intensiteetillä on oltava tietty kynnys, nimittäin 10 desibeliä: tämän merkin alittavia ääniä korva ei havaitse.

Psykoakustiikka - fysiikan ja psykologian rajalla oleva tieteenala, tutkii tietoa ihmisen kuuloaistuksista, kun fyysinen ärsyke - ääni - vaikuttaa korvaan. Ihmisten reaktioista kuuloärsykkeisiin on kertynyt suuri määrä tietoa. Ilman näitä tietoja on vaikea saada oikea käsitys äänitaajuussignalointijärjestelmien toiminnasta. Harkitse ihmisen äänenhavainnon tärkeimpiä piirteitä.
Ihminen tuntee muutoksia äänenpaineessa 20-20 000 Hz:n taajuudella. Alle 40 Hz:n äänet ovat suhteellisen harvinaisia ​​musiikissa, eikä niitä ole puhutussa kielessä. Erittäin korkeilla taajuuksilla musiikillinen havainto katoaa ja syntyy tietty epämääräinen äänituntuma, riippuen kuuntelijan yksilöllisyydestä, iästä. Iän myötä ihmisten kuuloherkkyys heikkenee erityisesti äänialueen ylemmillä taajuuksilla.
Mutta olisi väärin päätellä tällä perusteella, että laajan taajuuskaistan lähettäminen ääntä toistavalla asennuksella on merkityksetöntä vanhuksille. Kokeet ovat osoittaneet, että ihmiset, jopa tuskin havaitsevat yli 12 kHz:n signaaleja, tunnistavat erittäin helposti korkeiden taajuuksien puutteen musiikillisessa lähetyksessä.

Kuuloaistien taajuusominaisuudet

Henkilön kuulemien äänien aluetta alueella 20-20 000 Hz rajoittavat voimakkuudet kynnyksillä: alhaalta - kuuluvuus ja ylhäältä - kipuaistimukset.
Kuulokynnys on arvioitu minimipaineella, tarkemmin sanottuna minimipaineen nousulla suhteessa rajaan, se on herkkä 1000-5000 Hz:n taajuuksille - tässä kuulokynnys on alin (äänenpaine on noin 2-10 Pa). Alhaisten ja korkeampien äänitaajuuksien suunnassa kuulon herkkyys laskee jyrkästi.
Kipukynnys määrittää äänienergian havainnon ylärajan ja vastaa suunnilleen äänen intensiteettiä 10 W / m tai 130 dB (vertailusignaalille, jonka taajuus on 1000 Hz).
Äänenpaineen kasvaessa myös äänen voimakkuus kasvaa ja kuuloaistumus lisääntyy hyppyissä, jota kutsutaan intensiteetin erottelukynnykseksi. Näitä hyppyjä on keskitaajuuksilla noin 250, matalilla ja korkeilla taajuuksilla se pienenee ja keskimäärin taajuusalueella on noin 150.

Koska intensiteetin vaihtelualue on 130 dB, niin aistimien alkeishyppy keskimäärin amplitudialueella on 0,8 dB, mikä vastaa 1,2-kertaista muutosta äänen voimakkuudessa. Alhaisilla kuulotasoilla nämä hyppyt saavuttavat 2-3 dB, korkealla ne laskevat 0,5 dB:iin (1,1 kertaa). Vahvistuspolun tehon lisäystä alle 1,44 kertaa ihmiskorva ei käytännössä korjaa. Kaiuttimen kehittämällä alhaisemmalla äänenpaineella edes kaksinkertainen pääteasteen tehon lisäys ei välttämättä anna konkreettista tulosta.

Äänen subjektiiviset ominaisuudet

Äänensiirron laatua arvioidaan kuuloaistin perusteella. Siksi äänen siirtotien tai sen yksittäisten yhteyksien tekniset vaatimukset voidaan määrittää oikein vain tutkimalla kuvioita, jotka yhdistävät subjektiivisesti koetun ääniaistin ja äänen objektiiviset ominaisuudet ovat korkeus, voimakkuus ja sointi.
Sävelkorkeuden käsite merkitsee subjektiivista arviota äänen havaitsemisesta taajuusalueella. Ääntä ei yleensä luonnehdita taajuudella, vaan äänenkorkeudella.
Ääni on tietyn korkeuden signaali, jolla on diskreetti spektri (musiikkiäänet, puheen vokaalit). Signaalia, jolla on laaja jatkuva spektri ja jonka kaikilla taajuuskomponenteilla on sama keskimääräinen teho, kutsutaan valkoiseksi kohinaksi.

Äänen värähtelytaajuuden asteittainen nousu 20 Hz:stä 20 000 Hz:iin havaitaan asteittaisena äänen muutoksena alimmasta (basso) korkeimpaan.
Se, kuinka tarkasti ihminen määrittää äänenkorkeuden korvan perusteella, riippuu hänen korvansa terävyydestä, musikaalisuudesta ja harjoittelusta. On huomattava, että äänenkorkeus riippuu jossain määrin äänen intensiteetistä (korkeilla tasoilla voimakkaammat äänet näyttävät alhaisemmilta kuin heikommat..
Ihmiskorva on hyvä erottamaan kaksi sävyä, jotka ovat lähellä toisiaan. Esimerkiksi noin 2000 Hz:n taajuusalueella ihminen pystyy erottamaan kaksi ääntä, jotka eroavat toisistaan ​​taajuudella 3-6 Hz.
Äänen havainnon subjektiivinen asteikko taajuuden suhteen on lähellä logaritmista lakia. Siksi värähtelytaajuuden kaksinkertaistuminen (alkutaajuudesta riippumatta) nähdään aina samana äänenkorkeuden muutoksena. Äänenkorkeusväliä, joka vastaa 2-kertaista taajuuden muutosta, kutsutaan oktaaviksi. Ihmisen havaitsema taajuusalue on 20-20 000 Hz, se kattaa noin kymmenen oktaavia.
Oktaavi on melko suuri sävelkorkeuden vaihtoväli; ihminen erottaa paljon pienemmät välit. Niinpä kymmenessä korvan havaitsemassa oktaavissa voidaan erottaa yli tuhat sävelastetta. Musiikki käyttää pienempiä intervalleja, joita kutsutaan puolisäveliksi, jotka vastaavat noin 1,054-kertaista taajuuden muutosta.
Oktaavi jaetaan puolioktaaveihin ja oktaavin kolmasosaan. Jälkimmäiselle on standardoitu seuraava taajuusalue: 1; 1,25; 1,6; 2; 2,5; 3; 3,15; 4; 5; 6,3:8; 10, jotka ovat yhden kolmasosan oktaavin rajat. Jos nämä taajuudet sijoitetaan yhtä suurille etäisyyksille taajuusakselia pitkin, saadaan logaritminen asteikko. Tämän perusteella kaikki äänensiirtolaitteiden taajuusominaisuudet on rakennettu logaritmiselle asteikolle.
Lähetyksen voimakkuus ei riipu pelkästään äänen voimakkuudesta, vaan myös spektrikoostumuksesta, havaintoolosuhteista ja altistuksen kestosta. Joten kaksi keskitaajuista ja matalataajuista ääntä, joilla on sama intensiteetti (tai sama äänenpaine), henkilö ei näe yhtä kovaa. Siksi taustan äänenvoimakkuustason käsite otettiin käyttöön tarkoittamaan saman voimakkuutta. 1000 Hz:n taajuuden puhtaan äänenvoimakkuuden äänenpainetaso desibeleissä otetaan äänenvoimakkuuden tasoksi phoneissa, eli 1000 Hz:n taajuudella äänenvoimakkuustasot foneina ja desibeleinä ovat samat. Muilla taajuuksilla samalla äänenpaineella äänet voivat tuntua kovemmin tai hiljaisemmilta.
Ääniteknisten kokemus musiikkiteosten äänittämisestä ja editoinnista osoittaa, että työn aikana mahdollisesti ilmenevien äänivirheiden havaitsemiseksi paremmin, äänenvoimakkuus tulee ohjauskuuntelun aikana pitää korkealla, suunnilleen salin äänenvoimakkuuden tasoa vastaavana.
Kun altistut pitkään voimakkaalle äänelle, kuulon herkkyys laskee vähitellen, ja mitä enemmän, sitä korkeampi äänenvoimakkuus. Havaittava herkkyyden heikkeneminen liittyy kuulon reaktioon ylikuormitukseen, ts. sen luonnollisella mukautumisella, kuuntelutauon jälkeen kuuloherkkyys palautuu. Tähän on lisättävä, että kuulokoje havaitessaan korkean tason signaaleja tuo omat, niin sanotut subjektiiviset vääristymisensä (joka ilmaisee kuulon epälineaarisuutta). Siten 100 dB:n signaalitasolla ensimmäinen ja toinen subjektiivinen harmoninen saavuttavat 85 ja 70 dB:n tasot.
Merkittävä äänenvoimakkuus ja sen altistuksen kesto aiheuttavat peruuttamattomia ilmiöitä kuuloelimessä. On huomattava, että viime vuosina nuorten kuulokynnykset ovat nousseet voimakkaasti. Syynä tähän oli intohimo popmusiikkiin, jolle on ominaista korkea äänitaso.
Äänenvoimakkuus mitataan sähköakustisella laitteella - äänitasomittarilla. Mikrofoni muuntaa ensin mitatun äänen sähkövärähtelyksi. Erikoisjännitevahvistimella tehdyn vahvistuksen jälkeen nämä värähtelyt mitataan desibeleissä säädetyllä osoitinlaitteella. Sen varmistamiseksi, että laitteen lukemat vastaavat mahdollisimman tarkasti subjektiivista äänenvoimakkuuden havaintoa, laite on varustettu erityisillä suodattimilla, jotka muuttavat sen herkkyyttä eri taajuuksien äänen havaitsemiseen kuuloherkkyyden ominaisuuden mukaisesti.
Äänen tärkeä ominaisuus on sointi. Kuulokyky erottaa sen mahdollistaa signaalien havaitsemisen useilla eri sävyillä. Jokaisen soittimen ja äänen soundista tulee niille ominaisten sävyjen vuoksi monivärinen ja hyvin tunnistettavissa oleva.
Sävy, joka on subjektiivinen heijastus havaitun äänen monimutkaisuudesta, ei sisällä kvantitatiivista arviota ja sille on ominaista laadullinen järjestys (kaunis, pehmeä, mehukas jne.). Kun signaali välitetään sähköakustista polkua pitkin, syntyvät vääristymät vaikuttavat ensisijaisesti toistettavan äänen sointiin. Edellytys musiikin äänten sointin oikealle välittämiselle on signaalispektrin vääristymätön siirto. Signaalispektri on joukko monimutkaisen äänen sinimuotoisia komponentteja.
Niin kutsutulla puhtaalla äänellä on yksinkertaisin spektri, se sisältää vain yhden taajuuden. Soittimen ääni osoittautuu mielenkiintoisemmaksi: sen spektri koostuu perustaajuudesta ja useista "epäpuhtaus"-taajuuksista, joita kutsutaan ylisävyiksi (korkeammat äänet).Yliäänet ovat perustaajuuden kerrannaisia ​​ja ovat yleensä pienempiä amplitudiltaan.
Äänen sointi riippuu intensiteetin jakautumisesta ylisävelten yli. Eri soittimien äänet eroavat sointiltaan.
Monimutkaisempi on musiikillisten äänien yhdistelmä, jota kutsutaan sointukseksi. Tällaisessa spektrissä on useita perustaajuuksia vastaavien ylisävyjen ohella.
Sävyerot jakavat pääasiassa signaalin matalan ja keskitaajuuden komponentit, joten taajuusalueen alaosassa oleviin signaaleihin liittyy suuri valikoima sointia. Sen yläosaan liittyvät signaalit menettävät lisääntyessään sointivärinsä yhä enemmän, mikä johtuu niiden harmonisten komponenttien asteittaisesta siirtymisestä kuuluvien taajuuksien rajojen ulkopuolelle. Tämä voidaan selittää sillä, että jopa 20 tai useampi harmoninen osallistuu aktiivisesti matalien äänten, keskitason 8 - 10, korkean 2 - 3, sointin muodostukseen, koska loput ovat joko heikkoja tai putoavat äänialueen ulkopuolelle. kuultavia taajuuksia. Siksi korkeat äänet ovat pääsääntöisesti sointiltaan huonompia.
Melkein kaikilla luonnollisilla äänilähteillä, mukaan lukien musiikin äänilähteillä, on erityinen sointiriippuvuus äänenvoimakkuuden tasosta. Myös kuulo on sopeutunut tähän riippuvuuteen - on luonnollista, että se määrittää lähteen voimakkuuden äänen värin perusteella. Kovat äänet ovat yleensä ankarampia.

Musiikin äänilähteet

Sähköakustisten järjestelmien äänenlaatuun vaikuttavat suuresti useat tekijät, jotka kuvaavat ensisijaisia ​​äänilähteitä.
Musiikkilähteiden akustiset parametrit riippuvat esiintyjien kokoonpanosta (orkesteri, yhtye, ryhmä, solisti ja musiikin tyyppi: sinfoninen, kansanmusiikki, pop jne.).

Jokaisen soittimen äänen alkuperällä ja muodostumisella on omat erityispiirteensä, jotka liittyvät tietyn soittimen äänenmuodostuksen akustisiin ominaisuuksiin.
Tärkeä osa musiikillista soundia on hyökkäys. Tämä on erityinen ohimenevä prosessi, jonka aikana vakiintuvat ääniominaisuudet: voimakkuus, sointi, äänenkorkeus. Mikä tahansa musiikkiääni käy läpi kolme vaihetta - alku, keskivaihe ja loppu, ja sekä alku- että loppuvaiheilla on tietty kesto. Alkuvaihetta kutsutaan hyökkäykseksi. Se kestää eri tavalla: kynityille, lyömäsoittimille ja joillekin puhallinsoittimille 0-20 ms, fagottille 20-60 ms. Hyökkäys ei ole vain äänenvoimakkuuden nousu nollasta johonkin tasaiseen arvoon, vaan siihen voi liittyä sama sävelkorkeuden ja sointin muutos. Lisäksi soittimen hyökkäyksen ominaisuudet eivät ole samat sen valikoiman eri osissa eri soittotyyleillä: viulu on täydellisin instrumentti mahdollisten ilmeikkäiden hyökkäysmenetelmien runsaudelta.
Yksi minkä tahansa soittimen ominaisuuksista on äänen taajuusalue. Perustaajuuksien lisäksi jokaiselle soittimelle on ominaista korkealaatuiset lisäkomponentit - ylisävyt (tai kuten sähköakustiikassa on tavanomaisia ​​korkeammat harmoniset), jotka määrittävät sen erityisäänen.
Tiedetään, että äänienergia jakautuu epätasaisesti koko lähteen lähettämien äänitaajuuksien spektriin.
Useimmille soittimille on ominaista perustaajuuksien vahvistus sekä yksittäiset ylisävelet tietyillä (yhdellä tai useammalla) suhteellisen kapealla taajuuskaistalla (formantilla), jotka ovat erilaisia ​​kullekin instrumentille. Formanttialueen resonanssitaajuudet (hertseinä) ovat: trumpetille 100-200, käyrätorvelle 200-400, pasuunalle 300-900, trumpetille 800-1750, saksofonille 350-900, oboelle 800-1500, fagottille 0-klarin 03. 250-600.
Toinen soittimille tyypillinen ominaisuus on niiden äänen voimakkuus, jonka määrää niiden äänikappaleen tai ilmapatsaan suurempi tai pienempi amplitudi (jänneväli) (suurempi amplitudi vastaa vahvempaa ääntä ja päinvastoin). Akustisten huipputehojen arvo (watteina) on: suurelle orkesterille 70, bassorumpu 25, timpani 20, virveli 12, pasuuna 6, piano 0,4, trumpetti ja saksofoni 0,3, trumpetti 0,2, kontrabasso 0.( 6, piccolo 0,08, klarinetti, käyrätorvi ja kolmio 0,05.
Soittimesta "fortissimoa" suoritettaessa erotetun äänitehon suhdetta "pianissimoa" esitettävään äänitehoon kutsutaan yleisesti soittimien äänen dynamiikaksi.
Musiikin äänilähteen dynaaminen alue riippuu esiintyvän ryhmän tyypistä ja esityksen luonteesta.
Harkitse yksittäisten äänilähteiden dynaamista aluetta. Yksittäisten soittimien ja yhtyeiden (erikokoonpanoiset orkesterit ja kuorot) sekä äänien dynaamisella alueella ymmärrämme tietyn lähteen luoman maksimiäänenpaineen suhteen desibeleinä ilmaistuun minimiin.
Käytännössä äänilähteen dynaamista aluetta määritettäessä toimitaan yleensä vain äänenpainetasoilla, lasketaan tai mitataan niitä vastaava ero. Esimerkiksi jos orkesterin maksimiäänitaso on 90 ja minimi 50 dB, niin dynaamisen alueen sanotaan olevan 90 - 50 = = 40 dB. Tässä tapauksessa 90 ja 50 dB ovat äänenpainetasoja suhteessa akustiseen nollatasoon.
Tietyn äänilähteen dynaaminen alue ei ole vakio. Se riippuu suoritetun työn luonteesta ja sen huoneen akustisista olosuhteista, jossa esitys tapahtuu. Reverb laajentaa dynaamista aluetta, joka yleensä saavuttaa maksimiarvonsa huoneissa, joissa on suuri äänenvoimakkuus ja minimaalinen äänenvaimennus. Lähes kaikilla soittimilla ja ihmisäänillä on dynaaminen alue, joka on epätasainen äänirekistereissä. Esimerkiksi laulajan "forten" alimman äänen äänenvoimakkuus on yhtä suuri kuin "pianon" korkeimman äänen taso.

Tietyn musiikkiohjelman dynamiikka-alue ilmaistaan ​​samalla tavalla kuin yksittäisillä äänilähteillä, mutta maksimi äänenpaine on merkitty dynaamisella ff (fortissimo) -sävyllä ja minimi pp (pianissimo) -sävyllä.

Suurin äänenvoimakkuus, joka on ilmaistu sävelissä fff (forte, fortissimo), vastaa noin 110 dB:n akustista äänenpainetasoa ja pienin äänenvoimakkuus, joka on ilmaistu sävelissä prr (piano-pianissimo), noin 40 dB.
On huomattava, että musiikin esityksen dynaamiset sävyt ovat suhteellisia ja niiden yhteys vastaaviin äänenpainetasoihin on jossain määrin ehdollinen. Tietyn musiikkiohjelman dynaaminen alue riippuu sävellyksen luonteesta. Siten Haydnin, Mozartin ja Vivaldin klassisten teosten dynaaminen alue ylittää harvoin 30-35 dB. Varietemusiikin dynaaminen alue ei yleensä ylitä 40 dB, kun taas tanssin ja jazzin - vain noin 20 dB. Useimmilla venäläisten kansansoittimien orkesterille tehdyillä teoksilla on myös pieni dynaaminen alue (25-30 dB). Tämä koskee myös puhallinsoittoa. Puhallinsoittimen maksimiäänitaso huoneessa voi kuitenkin nousta melko korkealle tasolle (jopa 110 dB).

peittävä vaikutus

Subjektiivinen arvio äänenvoimakkuudesta riippuu olosuhteista, joissa kuuntelija havaitsee äänen. Todellisissa olosuhteissa akustinen signaali ei ole olemassa absoluuttisessa hiljaisuudessa. Samaan aikaan ulkopuolinen melu vaikuttaa kuuloon, vaikeuttaa äänen havaitsemista ja peittää pääsignaalin jossain määrin. Puhtaan sinimuotoisen sävyn peittämisen vaikutus vieraalla kohinalla arvioidaan arvon osoittavalla arvolla. kuinka monella desibelillä naamioidun signaalin kuuluvuuskynnys nousee sen hiljaisuudessa havaitsemiskynnyksen yläpuolelle.
Kokeet yhden äänisignaalin peittämisasteen määrittämiseksi toisella osoittavat, että minkä tahansa taajuuden sävy peitetään alemmilla äänillä paljon tehokkaammin kuin korkeammilla. Esimerkiksi, jos kaksi äänihaarukkaa (1200 ja 440 Hz) lähettävät ääniä samalla voimakkuudella, lopetamme ensimmäisen äänen kuulemisen, toinen peittää sen (sammennettuasi toisen äänihaarukan värähtelyn kuulemme ensimmäinen taas).
Jos samanaikaisesti on kaksi monimutkaista äänisignaalia, jotka koostuvat tietyistä audiotaajuuksien spektreistä, tapahtuu keskinäisen peittämisen vaikutus. Lisäksi, jos molempien signaalien pääenergia on samalla äänitaajuusalueen alueella, peittovaikutus on voimakkain, joten orkesteriteosta lähetettäessä voi säestyksellä tapahtuvan peiton vuoksi solistin osa huonontua. luettavissa, epäselvä.
Äänen selkeyden tai, kuten sanotaan, "läpinäkyvyyden" saavuttaminen orkesterien tai popyhtyeiden äänensiirrossa tulee erittäin vaikeaksi, jos soitin tai orkesterin yksittäiset soitinryhmät soittavat samassa tai läheisessä rekisterissä samanaikaisesti.
Orkesterin äänityksessä ohjaajan on otettava huomioon naamioinnin erityispiirteet. Hän tasapainottaa harjoituksissa kapellimestarin avustuksella yhden ryhmän soittimien äänivoiman ja koko orkesterin ryhmien välillä. Melodisten päälinjojen ja yksittäisten musiikillisten osien selkeys saavutetaan näissä tapauksissa mikrofonien läheisyydellä esiintyjille, äänisuunnittelijan tietoisella valinnalla tietyn paikan tärkeimmät instrumentit sekä muilla erityisillä äänitekniikan tekniikoilla. .
Naamiointiilmiötä vastustaa kuuloelinten psykofysiologinen kyky erottaa yleisestä massasta yksi tai useampi ääni, joka kantaa tärkeintä tietoa. Esimerkiksi orkesterin soittaessa kapellimestari huomaa pienimmätkin epätarkkuudet kappaleen esittämisessä millä tahansa instrumentilla.
Peite voi vaikuttaa merkittävästi signaalin lähetyksen laatuun. Vastaanotetun äänen selkeä havaitseminen on mahdollista, jos sen intensiteetti ylittää merkittävästi vastaanotetun äänen kanssa samalla kaistalla olevien häiriökomponenttien tason. Tasaisilla häiriöillä signaaliylimäärän tulee olla 10-15 dB. Tämä kuuloaistin ominaisuus löytää käytännön sovelluksen esimerkiksi kantajien sähköakustisten ominaisuuksien arvioinnissa. Joten jos analogisen tallenteen signaali-kohinasuhde on 60 dB, tallennetun ohjelman dynaaminen alue voi olla enintään 45-48 dB.

Kuuloaistin ajalliset ominaisuudet

Kuulokoje, kuten mikä tahansa muukin värähtelevä järjestelmä, on inertiaalinen. Kun ääni katoaa, kuuloaistumus ei katoa välittömästi, vaan vähitellen pienentyen nollaan. Aikaa, jonka aikana aistiminen äänenvoimakkuuden suhteen laskee 8-10 phon, kutsutaan kuuloaikavakioksi. Tämä vakio riippuu useista olosuhteista sekä havaitun äänen parametreista. Jos kuuntelijalle saapuu kaksi lyhyttä äänipulssia samalla taajuuskoostumuksella ja -tasolla, mutta yksi niistä viivästyy, ne havaitaan yhdessä enintään 50 ms viiveellä. Suurilla viiveväleillä molemmat pulssit havaitaan erikseen, tapahtuu kaiku.
Tämä kuuloominaisuus otetaan huomioon suunniteltaessa joitain signaalinkäsittelylaitteita, esimerkiksi elektronisia viivelinjoja, kaikuja jne.
On huomattava, että kuulon erityisominaisuuksista johtuen lyhytaikaisen ääniimpulssin äänenvoimakkuuden havaitseminen ei riipu vain sen tasosta, vaan myös impulssin korvaan kohdistuvan vaikutuksen kestosta. Joten lyhytaikainen ääni, joka kestää vain 10-12 ms, havaitsee korva hiljaisemmaksi kuin samantasoisen äänen, mutta vaikuttaa korvaan esimerkiksi 150-400 ms. Siksi lähetystä kuunneltaessa äänenvoimakkuus johtuu ääniaallon energian keskiarvosta tietyn aikavälin aikana. Lisäksi ihmisen kuulolla on inertiaa, varsinkin epälineaarisia vääristymiä havaitessaan hän ei tunne sitä, jos äänipulssin kesto on alle 10-20 ms. Tästä syystä ääntä tallentavien kotitalouksien radioelektronisten laitteiden tasoindikaattoreissa hetkellisten signaalien arvot lasketaan keskiarvoon ajanjaksolta, joka valitaan kuuloelinten ajallisten ominaisuuksien mukaan.

Äänen tilaesitys

Yksi tärkeimmistä ihmisen kyvyistä on kyky määrittää äänilähteen suunta. Tätä kykyä kutsutaan binauraaliseksi vaikutukseksi, ja se selittyy sillä, että ihmisellä on kaksi korvaa. Kokeelliset tiedot osoittavat, mistä ääni tulee: yksi korkeataajuisista äänistä, toinen matalataajuisista äänistä.

Ääni kulkee lyhyemmän matkan lähteeseen päin olevaan korvaan kuin toiseen korvaan. Tämän seurauksena ääniaaltojen paine korvakäytävissä vaihtelee vaiheiltaan ja amplitudiltaan. Amplitudierot ovat merkittäviä vain korkeilla taajuuksilla, kun äänen aallonpituus on verrattavissa pään kokoon. Kun amplitudiero ylittää 1 dB:n kynnyksen, äänilähde näyttää olevan sillä puolella, jolla amplitudi on suurempi. Äänilähteen poikkeamakulma keskiviivasta (symmetriaviivasta) on suunnilleen verrannollinen amplitudisuhteen logaritmiin.
Äänenlähteen suunnan määrittämiseksi alle 1500-2000 Hz:n taajuuksilla vaihe-erot ovat merkittäviä. Ihmisestä tuntuu, että ääni tulee siltä puolelta, josta vaiheittain edellä oleva aalto saavuttaa korvan. Äänen poikkeamakulma keskiviivasta on verrannollinen ääniaaltojen saapumisajan eroon molempiin korviin. Koulutettu henkilö voi havaita vaihe-eron 100 ms aikaerolla.
Kyky määrittää äänen suunta pystytasossa on paljon vähemmän kehittynyt (noin 10 kertaa). Tämä fysiologian ominaisuus liittyy kuuloelinten suuntautumiseen vaakatasossa.
Ihmisen tilallisen äänen havainnoinnin erityispiirre ilmenee siinä, että kuuloelimet pystyvät aistimaan keinotekoisten vaikutuskeinojen avulla luodun kokonaisen, kokonaisvaltaisen lokalisoinnin. Esimerkiksi kaksi kaiutinta asennetaan huoneeseen edessä 2-3 metrin etäisyydelle toisistaan. Samalla etäisyydellä liitäntäjärjestelmän akselista kuuntelija sijaitsee tiukasti keskellä. Huoneessa kaiuttimista kuuluu kaksi saman vaiheen, taajuuden ja intensiteetin ääntä. Kuuloelimeen siirtyvien äänien identiteetin seurauksena henkilö ei voi erottaa niitä, hänen tuntemuksensa antavat käsityksen yhdestä näennäisestä (virtuaalisesta) äänilähteestä, joka sijaitsee tiukasti akselin keskellä symmetriasta.
Jos nyt pienennämme yhden kaiuttimen äänenvoimakkuutta, näennäinen lähde siirtyy kohti kovempaa kaiutinta. Illuusio äänilähteen liikkeestä voidaan saada paitsi muuttamalla signaalitasoa, myös viivyttämällä keinotekoisesti yhtä ääntä suhteessa toiseen; tässä tapauksessa näennäinen lähde siirtyy kohti kaiutinta, joka lähettää signaalin etuajassa.
Otetaan esimerkki integraalilokalisoinnin havainnollistamiseksi. Kaiuttimien välinen etäisyys on 2 m, etäisyys etulinjasta kuuntelijaan on 2 m; jotta lähde siirtyisi ikään kuin 40 cm vasemmalle tai oikealle, on käytettävä kahta signaalia, joiden intensiteettiero on 5 dB tai aikaviiveellä 0,3 ms. Kun tasoero on 10 dB tai aikaviive 0,6 ms, lähde "liikkuu" 70 cm keskustasta.
Jos siis muutat kaiuttimien tuottamaa äänenpainetta, syntyy illuusio äänilähteen siirtämisestä. Tätä ilmiötä kutsutaan täydelliseksi lokalisaatioksi. Täydellisen lokalisoinnin luomiseksi käytetään kaksikanavaista stereofonista äänensiirtojärjestelmää.
Päähuoneeseen on asennettu kaksi mikrofonia, joista jokainen toimii omalla kanavallaan. Toissijaisessa - kaksi kaiutinta. Mikrofonit sijaitsevat tietyllä etäisyydellä toisistaan ​​äänilähettimen paikan kanssa yhdensuuntaista linjaa pitkin. Kun äänilähetintä liikutetaan, mikrofoniin vaikuttaa erilainen äänenpaine ja ääniaallon saapumisaika on erilainen, koska äänilähettimen ja mikrofonien välinen etäisyys on epätasainen. Tämä ero saa aikaan täydellisen lokalisoinnin vaikutuksen toissijaiseen huoneeseen, jonka seurauksena näennäinen lähde sijoittuu tiettyyn kohtaan tilassa, joka sijaitsee kahden kaiuttimen välissä.
Tämä on sanottava binouraalisesta äänensiirtojärjestelmästä. Tässä järjestelmässä, jota kutsutaan "keinopää"järjestelmäksi, kaksi erillistä mikrofonia sijoitetaan ensisijaiseen huoneeseen, jotka on sijoitettu etäisyydelle toisistaan, joka on yhtä suuri kuin ihmisen korvien välinen etäisyys. Jokaisella mikrofonilla on itsenäinen äänensiirtokanava, jonka lähdöstä kytketään päälle toissijaisessa huoneessa vasemman ja oikean korvan puhelimet. Identtisten äänensiirtokanavien kanssa tällainen järjestelmä toistaa tarkasti ensisijaisen huoneen "keinopään" korvien lähellä luodun binauraalisen vaikutelman. Kuulokkeiden olemassaolo ja tarve käyttää niitä pitkään on haitta.
Kuuloelin määrittää etäisyyden äänilähteeseen useilla epäsuorilla merkeillä ja joissain virheissä. Riippuen siitä, onko etäisyys signaalilähteeseen pieni vai suuri, sen subjektiivinen arviointi muuttuu eri tekijöiden vaikutuksesta. Todettiin, että jos määritetyt etäisyydet ovat pieniä (jopa 3 m), niin niiden subjektiivinen arviointi liittyy lähes lineaarisesti syvyyttä pitkin liikkuvan äänilähteen äänenvoimakkuuden muutokseen. Monimutkaisen signaalin lisätekijä on sen sointi, joka muuttuu yhä "raskemmaksi" lähteen lähestyessä kuuntelijaa, mikä johtuu matalien ylisävyjen lisääntyvästä vahvistumisesta korkean rekisterin ylisävyihin verrattuna, mikä johtuu mm. tuloksena oleva äänenvoimakkuuden nousu.
Keskimääräisillä 3-10 metrin etäisyyksillä lähteen poistamiseen kuuntelijasta liittyy suhteellinen äänenvoimakkuuden lasku, ja tämä muutos koskee yhtä lailla perustaajuutta kuin harmonisia komponentteja. Tämän seurauksena spektrin korkeataajuinen osa vahvistuu suhteellisesti ja sointi tulee kirkkaammaksi.
Etäisyyden kasvaessa energiahäviö ilmassa kasvaa suhteessa taajuuden neliöön. Korkean rekisterin ylisävyjen lisääntynyt häviäminen heikentää sävyn kirkkautta. Siten etäisyyksien subjektiivinen arviointi liittyy sen äänenvoimakkuuden ja sointin muutokseen.
Suljetun tilan olosuhteissa ensimmäisten heijastusten signaalit, jotka viivästyvät 20–40 ms suorasta heijastuksesta, havaitsevat korvan eri suunnista tulevina. Samalla niiden kasvava viive luo vaikutelman merkittävästä etäisyydestä pisteistä, joista nämä heijastukset ovat peräisin. Siten viiveajan mukaan voidaan arvioida toissijaisten lähteiden suhteellinen etäisyys tai, mikä on sama, huoneen koko.

Jotkut stereolähetysten subjektiivisen havainnon piirteet.

Stereofonisessa äänensiirtojärjestelmässä on useita merkittäviä ominaisuuksia verrattuna perinteiseen monofoniseen.
Laatu, joka erottaa stereofonisen äänen, tilaäänen, ts. Luonnollista akustista perspektiiviä voidaan arvioida käyttämällä joitain lisäindikaattoreita, jotka eivät ole järkevää monofonisen äänensiirtotekniikan kanssa. Näitä lisäindikaattoreita ovat: kuulokulma, ts. kulma, jossa kuuntelija havaitsee stereoäänen kuvan; stereoresoluutio, ts. äänikuvan yksittäisten elementtien subjektiivisesti määrätty sijainti tietyissä pisteissä tilassa kuuluvuuskulman sisällä; akustinen tunnelma, ts. vaikutus, joka saa kuuntelijan tuntemaan olevansa ensisijaisessa huoneessa, jossa lähetetty äänitapahtuma tapahtuu.

Huoneakustiikan roolista

Äänen loisto saavutetaan paitsi äänentoistolaitteiden avulla. Riittävän hyvälläkin laitteistolla äänenlaatu voi olla huono, jos kuunteluhuoneessa ei ole tiettyjä ominaisuuksia. Tiedetään, että suljetussa huoneessa esiintyy yliäänen ilmiö, jota kutsutaan jälkikaiuntaksi. Vaikuttamalla kuuloelimiin jälkikaiunta (sen kestosta riippuen) voi parantaa tai huonontaa äänenlaatua.

Huoneessa oleva ihminen ei havaitse vain äänilähteen suoraan luomia suoria ääniaaltoja, vaan myös huoneen katosta ja seinistä heijastuvia aaltoja. Heijastuneet aallot ovat kuultavissa vielä jonkin aikaa äänilähteen lopettamisen jälkeen.
Joskus uskotaan, että heijastuneilla signaaleilla on vain negatiivinen rooli, mikä häiritsee pääsignaalin havaitsemista. Tämä näkemys on kuitenkin virheellinen. Tietty osa alkuperäisten heijastuneiden kaikusignaalien energiasta, joka saavuttaa ihmisen korviin lyhyillä viiveillä, vahvistaa pääsignaalia ja rikastaa sen ääntä. Päinvastoin, myöhemmin heijastuneita kaikuja. joiden viiveaika ylittää tietyn kriittisen arvon, muodostavat äänitaustan, joka vaikeuttaa pääsignaalin havaitsemista.
Kuunteluhuoneessa ei saa olla pitkää jälkikaiunta-aikaa. Olohuoneissa on yleensä vähäinen jälkikaiunta niiden rajallisen koon ja ääntä vaimentavien pintojen, pehmustettujen huonekalujen, mattojen, verhojen jne. vuoksi.
Luonteeltaan ja ominaisuuksiltaan erilaisia ​​esteitä luonnehtii äänen absorptiokerroin, joka on absorboidun energian suhde tulevan ääniaallon kokonaisenergiaan.

Maton ääntä vaimentavien ominaisuuksien lisäämiseksi (ja olohuoneen melun vähentämiseksi) on suositeltavaa ripustaa matto ei lähelle seinää, vaan 30-50 mm:n raolla.

Äänen ja melun käsite. Äänen voima.

Ääni on fysikaalinen ilmiö, joka on mekaanisten värähtelyjen etenemistä elastisten aaltojen muodossa kiinteässä, nestemäisessä tai kaasumaisessa väliaineessa. Kuten kaikilla aalloilla, äänelle on ominaista amplitudi ja taajuusspektri. Ääniaallon amplitudi on korkeimman ja pienimmän tiheysarvon välinen ero. Äänen taajuus on ilman värähtelyjen lukumäärä sekunnissa. Taajuus mitataan hertseinä (Hz).

Me näemme eri taajuuksiset aallot eri korkeuksilla ääninä. Ääntä, jonka taajuus on alle 16–20 Hz (ihmisen kuuloalue), kutsutaan infraääneksi; 15 - 20 kHz - 1 GHz, - ultraäänellä, 1 GHz - hyperäänellä. Kuultavista äänistä voidaan erottaa foneettiset (puheäänet ja foneemit, jotka muodostavat suullisen puheen) ja musiikilliset äänet (joista muodostuu musiikkia). Musiikkiäänet eivät sisällä yhtä, vaan useita ääniä ja joskus kohinakomponentteja laajalla taajuusalueella.

Melu on äänityyppi, jonka ihmiset pitävät epämiellyttävänä, häiritsevänä tai jopa tuskallisena tekijänä, joka aiheuttaa akustista epämukavuutta.

Äänen kvantifiointiin käytetään tilastollisten lakien perusteella määritettyjä keskiarvoisia parametreja. Äänen intensiteetti on vanhentunut termi, joka kuvaa äänenvoimakkuutta, joka on samanlainen, mutta ei identtinen äänen voimakkuuden kanssa. Riippuu aallonpituudesta. Äänenvoimakkuuden yksikkö - bel (B). Äänitaso useammin Kaikki yhteensä mitattuna desibeleinä (0,1B). Korvalla oleva henkilö voi havaita noin 1 dB:n äänenvoimakkuuden eron.

Stephen Orfield perusti Orfield Laboratoryn Etelä-Minneapolisiin mitatakseen akustista melua. Poikkeuksellisen hiljaisuuden saavuttamiseksi huoneessa on metripaksuiset lasikuituiset akustiset alustat, eristetty teräksinen kaksoisseinä ja 30 cm paksu betoni, joka estää 99,99 prosenttia ulkoisista äänistä ja vaimentaa sisäisiä ääniä. Monet valmistajat käyttävät tätä kameraa tuotteidensa äänenvoimakkuuden testaamiseen, kuten sydänläppien, matkapuhelimen näytön äänen, auton kojelaudan kytkimien äänen. Sitä käytetään myös äänenlaadun määrittämiseen.

Eri vahvuuksilla äänillä on erilainen vaikutus ihmiskehoon. Niin Jopa 40 dB:n äänellä on rauhoittava vaikutus. Altistumisesta 60-90 dB:n äänelle syntyy ärsytyksen, väsymyksen ja päänsäryn tunne. Ääni, jonka voimakkuus on 95-110 dB, aiheuttaa kuulon asteittaista heikkenemistä, neuropsyykkistä stressiä ja erilaisia ​​sairauksia. 114 dB:n ääni aiheuttaa alkoholimyrkytyksen kaltaista äänimyrkytystä, häiritsee unta, tuhoaa psyyken ja johtaa kuurouteen.

Venäjällä on saniteettinormit sallitulle melutasolle, jossa melutason rajat annetaan eri alueilla ja henkilön läsnäoloolosuhteissa:

Mikropiirin alueella se on 45-55 dB;

· koululuokissa 40-45 dB;

sairaalat 35-40 dB;

· teollisuudessa 65-70 dB.

Yöllä (23.00-07.00) melutasojen tulisi olla 10 dB alhaisemmat.

Esimerkkejä äänen voimakkuudesta desibeleinä:

Lehtien kahina: 10

Asuintilat: 40

Keskustelu: 40-45

Toimisto: 50-60

Kaupan melu: 60

TV, huutaminen, nauraminen 1 m:n etäisyydellä: 70-75

Katu: 70-80

Tehdas (raskas teollisuus): 70–110

Moottorisaha: 100

Suihkulaukaisu: 120–130

Melu diskossa: 175

Ihmisen käsitys äänistä

Kuulo on biologisten organismien kyky havaita ääniä kuuloelimien avulla.Äänen alkuperä perustuu elastisten kappaleiden mekaanisiin värähtelyihin. Ilmakerroksessa, joka on suoraan värähtelevän kappaleen pinnan vieressä, tapahtuu kondensaatiota (puristusta) ja harventumista. Nämä puristukset ja harvennukset vuorottelevat ajassa ja etenevät sivuille elastisena pitkittäisaallona, ​​joka saavuttaa korvan ja aiheuttaa sen lähellä jaksottaisia ​​paineenvaihteluita, jotka vaikuttavat kuuloanalysaattoriin.

Tavallinen ihminen pystyy kuulemaan äänen värähtelyjä taajuusalueella 16–20 Hz – 15–20 kHz. Kyky erottaa äänitaajuuksia riippuu suuresti tietystä henkilöstä: iästä, sukupuolesta, alttiudesta kuulosairauksille, harjoittelusta ja kuuloväsymyksestä.

Ihmisellä kuuloelin on korva, joka havaitsee ääniimpulsseja ja vastaa myös kehon asennosta avaruudessa ja kyvystä säilyttää tasapaino. Tämä on parillinen elin, joka sijaitsee kallon temporaalisissa luissa, ja sitä rajoittavat ulkopuolelta korvarenkaat. Sitä edustaa kolme osastoa: ulko-, keski- ja sisäkorva, joista jokainen suorittaa erityistehtävänsä.

Ulkokorva koostuu korvarenkaasta ja ulkokorvasta. Elävien organismien korvakalvo toimii ääniaaltojen vastaanottajana, jotka sitten välittyvät kuulokojeen sisäpuolelle. Korvan arvo ihmisillä on paljon pienempi kuin eläimillä, joten ihmisillä se on käytännössä liikkumaton.

Ihmisen korvarenkaan taitokset aiheuttavat pieniä taajuusvääristymiä kuulokäytävään tulevaan ääneen, riippuen äänen vaaka- ja pystysuunnasta. Siten aivot saavat lisätietoa äänilähteen sijainnin selvittämiseksi. Tätä tehostetta käytetään joskus akustiikassa, mukaan lukien surround-äänen tunteen luomiseen kuulokkeita tai kuulolaitteita käytettäessä. Ulkoinen korvakalvo päättyy sokeasti: sen erottaa välikorvasta tärykalvo. Korvan kiinnittämät ääniaallot osuvat tärykalvoon ja saavat sen värisemään. Tärykalvon värähtelyt välittyvät puolestaan ​​välikorvaan.

Välikorvan pääosa on täryontelo - pieni tila, jonka tilavuus on noin 1 cm³ ja joka sijaitsee ohimoluussa. Tässä on kolme kuuloluun luuta: vasara, alasin ja jalustin - ne ovat yhteydessä toisiinsa ja sisäkorvaan (etuolon ikkuna), ne välittävät äänivärähtelyjä ulkokorvasta sisäpuolelle vahvistaen niitä. Välikorvan ontelo on yhdistetty nenänieluun Eustachian putken kautta, jonka kautta keskimääräinen ilmanpaine tärykalvon sisällä ja ulkopuolella tasaantuu.

Sisäkorvaa kutsutaan monimutkaisen muotonsa vuoksi labyrinttiksi. Luinen labyrintti koostuu eteisestä, simpukoista ja puoliympyrän muotoisista kanavista, mutta vain simpukka liittyy suoraan kuuloon, jonka sisällä on nesteellä täytetty kalvokanava, jonka alaseinämässä on kuuloanalysaattorin reseptorilaite. peitetty karvasoluilla. Karvasolut poimivat kanavan täyttävän nesteen vaihtelut. Jokainen hiussolu on viritetty tietylle äänitaajuudelle.

Ihmisen kuuloelin toimii seuraavasti. Korvat ottavat vastaan ​​ääniaallon värähtelyt ja ohjaavat ne korvakäytävään. Sen kautta välikorvaan lähetetään värähtelyjä, jotka saavuttavat tärykalvon aiheuttavat sen värähtelyjä. Kuuloluun järjestelmän kautta värähtelyt välittyvät edelleen - sisäkorvaan (äänivärähtelyt välittyvät soikean ikkunan kalvoon). Kalvon värähtely saa sisäkorvassa olevan nesteen liikkumaan, mikä puolestaan ​​saa tyvikalvon värähtelemään. Kun kuidut liikkuvat, reseptorisolujen karvat koskettavat sisäkalvoa. Herätys tapahtuu reseptoreissa, joka lopulta välittyy kuulohermon kautta aivoihin, missä viritys tulee keskiosan ja välilihaksen kautta aivokuoren kuuloalueelle, joka sijaitsee ohimolohkoissa. Tässä on lopullinen ero äänen luonteesta, sen sävystä, rytmistä, voimakkuudesta, äänenkorkeudesta ja merkityksestä.

Melun vaikutus ihmisiin

Melun vaikutusta ihmisten terveyteen on vaikea yliarvioida. Melu on yksi niistä tekijöistä, joihin ei voi tottua. Ihmisestä näyttää vain siltä, ​​että hän on tottunut meluun, mutta jatkuvasti toimiva akustinen saaste tuhoaa ihmisten terveyden. Melu saa aikaan sisäelinten resonanssin ja kuluttaa niitä vähitellen meille huomaamattomasti. Ei turhaan keskiajalla teloitus "kellon alla". Kellon soimisen humina piinasi ja tappoi hitaasti vangin.

Pitkään aikaan melun vaikutusta ihmiskehoon ei ole erityisesti tutkittu, vaikka jo muinaisina aikoina tiedettiin sen haitoista. Tällä hetkellä tutkijat monissa maailman maissa tekevät erilaisia ​​​​tutkimuksia melun vaikutuksen määrittämiseksi ihmisten terveyteen. Ensinnäkin hermosto, sydän- ja verisuonijärjestelmät ja ruoansulatuselimet kärsivät melusta. Sairastuvuuden ja akustisissa olosuhteissa oleskelun keston välillä on suhde. Sairauksien lisääntymistä havaitaan 8-10 vuoden elämisen jälkeen, kun altistutaan melulle, jonka voimakkuus on yli 70 dB.

Pitkittynyt melu vaikuttaa haitallisesti kuuloelimiin ja vähentää ääniherkkyyttä. Säännöllinen ja pitkäaikainen altistuminen 85-90 dB:n teollisuusmelulle johtaa kuulon heikkenemiseen (asteittainen kuulonaleneminen). Jos äänenvoimakkuus on yli 80 dB, on olemassa vaara, että välikorvassa sijaitsevat villi - kuulohermojen prosessit - herkkyys menetetään. Heistä puolet kuolemasta ei vielä johda huomattavaan kuulon heikkenemiseen. Ja jos yli puolet kuolee, ihminen sukeltaa maailmaan, jossa puiden kahinaa ja mehiläisten surinaa ei kuulu. Kun kaikki 30 000 kuulohuulaa on menetetty, ihminen astuu hiljaisuuden maailmaan.

Melulla on kumuloiva vaikutus, ts. kehoon kerääntyvä akustinen ärsytys painaa yhä enemmän hermostoa. Siksi ennen kuin kuulo heikkenee melulle altistumisesta, ilmenee keskushermoston toimintahäiriö. Melu vaikuttaa erityisen haitallisesti kehon neuropsyykkiseen toimintaan. Neuropsykiatristen sairauksien prosessi on korkeampi meluisissa olosuhteissa työskentelevillä kuin normaaleissa ääniolosuhteissa työskentelevillä. Kaikenlainen älyllinen toiminta vaikuttaa, mieliala huononee, joskus on hämmennyksen, ahdistuneisuuden, kauhua, pelkoa, ja korkealla intensiteetillä - heikkouden tunne, kuten voimakkaan hermoshokin jälkeen. Esimerkiksi Isossa-Britanniassa joka neljäs mies ja joka kolmas nainen kärsii korkean melutason aiheuttamasta neuroosista.

Äänet aiheuttavat sydän- ja verisuonijärjestelmän toimintahäiriöitä. Ihmisen sydän- ja verisuonijärjestelmässä melun vaikutuksesta tapahtuvilla muutoksilla on seuraavat oireet: sydämen kipu, sydämentykytys, pulssin ja verenpaineen epävakaus, joskus raajojen ja silmänpohjan kapillaareilla on taipumus kouristella. Verenkiertoelimessä voimakkaan melun vaikutuksesta tapahtuvat toiminnalliset muutokset voivat lopulta johtaa pysyviin muutoksiin verisuonten sävyssä, mikä edistää verenpainetaudin kehittymistä.

Hiilihydraattien, rasvan, proteiinin, suolan aineenvaihdunta muuttuu melun vaikutuksesta, mikä ilmenee veren biokemiallisen koostumuksen muutoksena (veren sokeritaso laskee). Melu vaikuttaa haitallisesti visuaalisiin ja vestibulaarisiin analysaattoreihin, vähentää refleksiaktiivisuutta mikä usein johtaa onnettomuuksiin ja vammoihin. Mitä voimakkaampi melu on, sitä huonommin ihminen näkee tapahtuman ja reagoi siihen.

Melu vaikuttaa myös kykyyn älylliseen ja koulutustoimintaan. Esimerkiksi opiskelijoiden saavutukset. Vuonna 1992 Münchenissä lentoasema siirrettiin toiseen osaan kaupunkia. Ja kävi ilmi, että vanhan lentokentän lähellä asuneet opiskelijat, jotka ennen sen sulkemista osoittivat huonoa suorituskykyä tietojen lukemisessa ja muistamisessa, alkoivat näyttää paljon parempia tuloksia hiljaisuudessa. Mutta sen alueen kouluissa, jonne lentokenttä siirrettiin, akateeminen suorituskyky päinvastoin huononi, ja lapset saivat uuden tekosyyn huonoille arvosanoille.

Tutkijat ovat havainneet, että melu voi tuhota kasvisoluja. Kokeet ovat esimerkiksi osoittaneet, että äänillä pommitetut kasvit kuivuvat ja kuolevat. Kuolinsyy on liiallinen kosteuden vapautuminen lehtien läpi: kun melutaso ylittää tietyn rajan, kukat kirjaimellisesti tulevat ulos kyyneleiden kera. Mehiläinen menettää kykynsä navigoida ja lakkaa toimimasta suihkukoneen melun kanssa.

Erittäin meluisa moderni musiikki myös tylsyttää kuuloa, aiheuttaa hermoston sairauksia. 20 prosentilla nuorista miehistä ja naisista, jotka kuuntelevat usein trendikästä nykymusiikkia, kuulo osoittautui yhtä paljon tylsistyneeksi kuin 85-vuotiailla. Erityisen vaarallisia ovat teini-ikäiset pelaajat ja diskot. Tyypillisesti diskon melutaso on 80–100 dB, mikä on verrattavissa raskaan liikenteen tai 100 metrin päästä lentoon lähtevän suihkuturbiinin melutasoon. Soittimen äänenvoimakkuus on 100-114 dB. Vasara toimii melkein yhtä korviaan. Terveet tärykalvot kestävät 110 dB:n soittimen äänenvoimakkuutta enintään 1,5 minuutin ajan vahingoittumatta. Ranskalaiset tutkijat huomauttavat, että vuosisadallamme kuulovammat ovat aktiivisesti leviämässä nuorten keskuudessa; ikääntyessään he joutuvat todennäköisemmin käyttämään kuulolaitteita. Pienikin äänenvoimakkuus häiritsee keskittymistä henkisen työn aikana. Musiikki, vaikka se on hyvin hiljaista, vähentää huomiota - tämä tulee ottaa huomioon läksyjä tehtäessä. Äänen voimistuessa elimistö vapauttaa paljon stressihormoneja, kuten adrenaliinia. Tämä kaventaa verisuonia ja hidastaa suoliston toimintaa. Tulevaisuudessa kaikki tämä voi johtaa sydämen ja verenkierron häiriöihin. Melusta johtuva kuulon menetys on parantumaton sairaus. Vaurioitunutta hermoa on lähes mahdotonta korjata kirurgisesti.

Meihin ei vaikuta negatiivisesti vain kuulemamme äänet, vaan myös ne, jotka ovat kuuluvuusalueen ulkopuolella: ennen kaikkea infraääni. Infraääntä luonnossa esiintyy maanjäristysten, salamaniskujen ja voimakkaiden tuulien aikana. Kaupungissa infraäänen lähteitä ovat raskaat koneet, tuulettimet ja kaikki värisevät laitteet . Infraääni, jonka taso on jopa 145 dB, aiheuttaa fyysistä stressiä, väsymystä, päänsärkyä ja vestibulaarilaitteen häiriöitä. Jos infraääni on voimakkaampi ja pidempi, voi henkilö tuntea tärinää rinnassa, suun kuivumista, näkövammaa, päänsärkyä ja huimausta.

Infraäänen vaarana on, että sitä vastaan ​​on vaikea puolustautua: toisin kuin tavallinen melu, sitä on käytännössä mahdotonta absorboida ja se leviää paljon pidemmälle. Sen vaimentamiseksi on tarpeen vähentää ääntä itse lähteessä erikoislaitteiden avulla: reaktiiviset äänenvaimentimet.

Täydellinen hiljaisuus vahingoittaa myös ihmiskehoa. Joten yhden suunnittelutoimiston työntekijät, joilla oli erinomainen äänieristys, alkoivat jo viikkoa myöhemmin valittaa mahdottomuudesta työskennellä ahdistavan hiljaisuuden olosuhteissa. He olivat hermostuneita, menettivät työkykynsä.

Erityisenä esimerkkinä melun vaikutuksista eläviin organismeihin voidaan pitää seuraavaa tapahtumaa. Tuhansia kuoriutumattomia poikasia kuoli saksalaisen Mobius-yhtiön Ukrainan liikenneministeriön määräyksestä toteuttamien ruoppausten seurauksena. Työkaluston aiheuttamaa melua kuljetettiin 5-7 kilometriä, mikä vaikutti kielteisesti Tonavan biosfäärialueen viereisiin alueisiin. Tonavan biosfäärialueen ja 3 muun järjestön edustajat joutuivat toteamaan tuskalla Ptichya-sylkeellä sijainneen kirjatiiran ja tiiran koko pesäkkeen kuoleman. Delfiinit ja valaat huuhtoutuvat rantaan sotilasluotaimen voimakkaiden äänien vuoksi.

Melun lähteet kaupungissa

Äänillä on haitallisin vaikutus ihmiseen suurkaupungeissa. Mutta esikaupunkikylissäkin voi kärsiä melusaasteista, jotka aiheutuvat naapureiden toimivista teknisistä laitteista: ruohonleikkuri, sorvi tai musiikkikeskus. Niiden aiheuttama melu voi ylittää suurimmat sallitut normit. Silti suurin melusaaste tapahtuu kaupungissa. Useimmissa tapauksissa sen lähde on ajoneuvot. Voimakkaimmat äänet tulevat moottoriteiltä, ​​metroista ja raitiovaunuista.

Moottorikuljetus. Korkeimmat melutasot havaitaan kaupunkien pääkaduilla. Keskimääräinen liikenteen intensiteetti on 2000-3000 ajoneuvoa tunnissa ja enemmän ja melutaso on 90-95 dB.

Katumelun taso määräytyy liikennevirran voimakkuuden, nopeuden ja koostumuksen mukaan. Lisäksi katujen melutaso riippuu suunnitteluratkaisuista (katujen pituus- ja poikittaisprofiilit, rakennuksen korkeus ja tiheys) ja maisemointielementeistä kuten ajoradan peittävyydestä ja viheralueiden olemassaolosta. Jokainen näistä tekijöistä voi muuttaa liikenteen melutasoa jopa 10 dB.

Teollisuuskaupungissa rahtiliikenteen suuri osuus moottoriteillä on yleistä. Ajoneuvojen, kuorma-autojen, erityisesti dieselmoottoristen raskaiden kuorma-autojen yleisen virran lisääntyminen johtaa melutason nousuun. Valtatien ajoradalla esiintyvä melu ei ulotu vain valtatien viereiselle alueelle, vaan syvälle asuinrakennuksiin.

Rautatiekuljetukset. Junien nopeuden nousu johtaa myös merkittävään melutason nousuun rautateiden varrella tai ratapihojen läheisyydessä sijaitsevilla asuinalueilla. Suurin äänenpainetaso 7,5 metrin etäisyydellä liikkuvasta sähköjunasta on 93 dB, matkustajajunasta - 91, tavarajunasta -92 dB.

Sähköjunien ohituksesta syntyvä melu leviää helposti avoimelle alueelle. Äänienergia laskee eniten ensimmäisten 100 metrin etäisyydellä lähteestä (keskimäärin 10 dB). 100-200 etäisyydellä kohinanvaimennus on 8 dB ja etäisyydellä 200-300 vain 2-3 dB. Pääasiallinen junamelun lähde on autojen törmäys ajettaessa nivelissä ja epätasaisissa kiskoissa.

Kaikista kaupunkiliikenteestä meluisin raitiovaunu. Raitiovaunun teräspyörät kiskoilla liikkuessaan aiheuttavat 10 dB korkeamman melutason kuin autojen pyörät joutuessaan kosketuksiin asfaltin kanssa. Raitiovaunu aiheuttaa melukuormia moottorin käydessä, ovien avautuessa ja äänimerkillä. Raitioliikenteen korkea melutaso on yksi tärkeimmistä syistä raitiovaunulinjojen vähentämiseen kaupungeissa. Raitiovaunulla on kuitenkin myös monia etuja, joten vähentämällä sen aiheuttamaa melua se voi voittaa kilpailussa muiden liikennemuotojen kanssa.

Pikaraitiovaunulla on suuri merkitys. Sitä voidaan käyttää menestyksekkäästi pääasiallisena liikennemuotona pienissä ja keskisuurissa kaupungeissa ja suurissa kaupungeissa - kaupunkien, esikaupunkien ja jopa kaupunkien välisenä viestintään uusien asuinalueiden, teollisuusalueiden, lentokenttien kanssa.

Lentoliikenne. Lentoliikenteellä on merkittävä osuus monien kaupunkien melujärjestelmästä. Usein siviili-ilmailun lentokentät sijaitsevat lähellä asuinalueita, ja lentoreitit kulkevat useiden siirtokuntien yli. Melutaso riippuu kiitoteiden ja lentoreittien suunnasta, lentojen intensiteetistä päiväsaikaan, vuodenajoista sekä lentokentällä sijaitsevista lentokonetyypeistä. Lentoasemien ympärivuorokautisessa intensiivisessä toiminnassa vastaavat äänitasot asuinalueella saavuttavat päivällä 80 dB, yöllä 78 dB ja maksimimelutasot 92-108 dB.

Teollisuusyritykset. Teollisuusyritykset aiheuttavat suurta melua kaupunkien asuinalueilla. Akustisen järjestelmän rikkominen havaitaan tapauksissa, joissa niiden alue on suoraan asuinalueille. Ihmisen aiheuttaman melun tutkimus osoitti, että se on äänen luonteeltaan jatkuvaa ja laajakaistaista, ts. eri ääniä. Merkittävimmät tasot havaitaan 500-1000 Hz:n taajuuksilla, eli kuuloelimen suurimman herkkyyden alueella. Tuotantopajoihin asennetaan suuri määrä erilaisia ​​teknologisia laitteita. Joten kudontapajoja voidaan luonnehtia äänitasolla 90-95 dB A, mekaanisia ja työkalupajoja - 85-92, puristustaontapajoja - 95-105, kompressoriasemien konehuoneita - 95-100 dB.

Kodinkoneet. Teollisuuden jälkeisen aikakauden alkaessa ihmisen kotiin ilmaantuu yhä enemmän melusaasteen lähteitä (sekä sähkömagneettisia). Tämän melun lähde on kotitalous- ja toimistolaitteet.