O conceito de som e ruído. O poder do som.

O som é um fenômeno físico que consiste na propagação de vibrações mecânicas na forma de ondas elásticas em um meio sólido, líquido ou gasoso. Como qualquer onda, o som é caracterizado pela amplitude e espectro de frequência. A amplitude de uma onda sonora é a diferença entre os valores de densidade mais altos e mais baixos. A frequência do som é o número de vibrações do ar por segundo. A frequência é medida em Hertz (Hz).

Ondas com frequências diferentes são percebidas por nós como sons de diferentes alturas. O som com frequência abaixo de 16 a 20 Hz (a faixa auditiva humana) é chamado de infra-som; de 15 – 20 kHz a 1 GHz, – ultrassom, de 1 GHz – hipersom. Entre os sons ouvidos estão os sons fonéticos (os sons da fala e os fonemas que compõem a linguagem falada) e os sons musicais (os sons que compõem a música). Os sons musicais contêm não um, mas vários tons e, às vezes, componentes de ruído em uma ampla faixa de frequências.

O ruído é um tipo de som que é percebido pelas pessoas como desagradável, perturbador ou até mesmo doloroso, gerando desconforto acústico.

Para quantificar o som, são utilizados parâmetros médios, determinados com base em leis estatísticas. Intensidade sonora é um termo obsoleto que descreve uma quantidade semelhante, mas não idêntica, à intensidade sonora. Depende do comprimento de onda. Unidade de medida de intensidade sonora - bel (B). Nível de som mais frequentemente Total medido em decibéis (isto é 0,1B). A audição de uma pessoa pode detectar uma diferença no nível de volume de aproximadamente 1 dB.

Para medir o ruído acústico, o Laboratório Orfield foi fundado em South Minneapolis por Stephen Orfield. Para alcançar um silêncio excepcional, a sala utiliza plataformas acústicas de fibra de vidro com um metro de espessura, paredes duplas de aço isoladas e concreto de 30 cm de espessura.A sala bloqueia 99,99% dos sons externos e absorve os internos. Esta câmera é usada por muitos fabricantes para testar o volume de seus produtos, como válvulas cardíacas, som de tela de celular e som de interruptor no painel de um carro. Também é usado para determinar a qualidade do som.

Sons de intensidade variável têm efeitos diferentes no corpo humano. Então O som de até 40 dB tem um efeito calmante. A exposição ao som de 60-90 dB causa sensação de irritação, fadiga e dor de cabeça. O som com força de 95-110 dB causa gradualmente enfraquecimento da audição, estresse neuropsíquico e várias doenças. O som de 114 dB causa intoxicação sonora semelhante à intoxicação alcoólica, perturba o sono, destrói a psique e leva à surdez.

Na Rússia, existem padrões sanitários para níveis de ruído permitidos, onde para vários territórios e condições de presença humana são fornecidos os valores máximos de nível de ruído:

· no território do microdistrito 45-55 dB;

· nas aulas escolares 40-45 dB;

· hospitais 35-40 dB;

· na indústria 65-70 dB.

À noite (23h00-7h00) os níveis de ruído devem ser 10 dB inferiores.

Exemplos de intensidade sonora em decibéis:

· Farfalhar de folhas: 10

· Espaço vital: 40

· Conversa: 40–45

· Escritório: 50–60

· Ruído da loja: 60

TV, gritando, rindo a uma distância de 1 m: 70–75

· Rua: 70–80

Fábrica (Indústria Pesada): 70–110

· Motosserra: 100

· Lançamento do jato: 120–130

· Ruído de discoteca: 175

Percepção humana de sons

A audição é a capacidade dos organismos biológicos de perceber sons com seus órgãos auditivos. A origem do som é baseada nas vibrações mecânicas de corpos elásticos. Na camada de ar imediatamente adjacente à superfície do corpo oscilante, ocorrem condensação (compressão) e rarefação. Essas compressões e rarefações se alternam no tempo e se propagam lateralmente na forma de uma onda longitudinal elástica, que atinge o ouvido e provoca oscilações periódicas de pressão próximas a ele, afetando o analisador auditivo.

Uma pessoa comum é capaz de ouvir vibrações sonoras na faixa de frequência de 16–20 Hz a 15–20 kHz. A capacidade de distinguir frequências sonoras depende muito do indivíduo: idade, sexo, suscetibilidade a doenças auditivas, treinamento e fadiga auditiva.

No ser humano, o órgão da audição é o ouvido, que percebe os impulsos sonoros e também é responsável pela posição do corpo no espaço e pela capacidade de manter o equilíbrio. É um órgão pareado localizado nos ossos temporais do crânio, limitado externamente pelas aurículas. É representado por três seções: ouvido externo, médio e interno, cada um dos quais desempenha suas funções específicas.

O ouvido externo consiste no pavilhão auricular e no canal auditivo externo. A aurícula nos organismos vivos funciona como receptor de ondas sonoras, que são então transmitidas para o interior do aparelho auditivo. O valor da aurícula nos humanos é muito menor do que nos animais, portanto nos humanos ela fica praticamente imóvel.

As dobras da orelha humana introduzem pequenas distorções de frequência no som que entra no canal auditivo, dependendo da localização horizontal e vertical do som. Assim, o cérebro recebe informações adicionais para esclarecer a localização da fonte sonora. Este efeito às vezes é usado em acústica, inclusive para criar a sensação de som surround ao usar fones de ouvido ou aparelhos auditivos. O conduto auditivo externo termina cegamente: é separado do ouvido médio pelo tímpano. As ondas sonoras captadas pela aurícula atingem o tímpano e fazem-no vibrar. Por sua vez, as vibrações do tímpano são transmitidas ao ouvido médio.

A parte principal do ouvido médio é a cavidade timpânica - um pequeno espaço com volume de cerca de 1 cm³ localizado no osso temporal. Existem três ossículos auditivos aqui: o martelo, a bigorna e o estribo - estão conectados entre si e ao ouvido interno (janela do vestíbulo), transmitem vibrações sonoras do ouvido externo para o ouvido interno, ao mesmo tempo que amplificam eles. A cavidade do ouvido médio está conectada à nasofaringe através da trompa de Eustáquio, através da qual a pressão média do ar dentro e fora do tímpano é equalizada.

O ouvido interno é chamado de labirinto devido ao seu formato complexo. O labirinto ósseo é composto pelo vestíbulo, cóclea e canais semicirculares, mas apenas a cóclea está diretamente relacionada à audição, dentro da qual existe um canal membranoso cheio de líquido, em cuja parede inferior existe um aparelho receptor do analisador auditivo, coberto por células ciliadas. As células ciliadas detectam vibrações do fluido que preenche o canal. Cada célula ciliada está sintonizada em uma frequência sonora específica.

O órgão auditivo humano funciona da seguinte maneira. As aurículas captam as vibrações das ondas sonoras e as direcionam para o canal auditivo. As vibrações são enviadas ao longo dele até o ouvido médio e, ao chegar ao tímpano, fazem-no vibrar. Através do sistema de ossículos auditivos, as vibrações são transmitidas posteriormente - para o ouvido interno (as vibrações sonoras são transmitidas para a membrana da janela oval). As vibrações da membrana fazem com que o fluido se mova na cóclea, o que por sua vez faz com que a membrana basal vibre. Quando as fibras se movem, os pelos das células receptoras tocam a membrana tegumentar. A excitação surge nos receptores, que é finalmente transmitida ao longo do nervo auditivo até o cérebro, onde, através do mesencéfalo e do diencéfalo, a excitação entra na zona auditiva do córtex cerebral, localizada nos lobos temporais. Aqui a distinção final é feita entre a natureza do som, seu tom, ritmo, força, altura e seu significado.

O efeito do ruído nos humanos

É difícil sobrestimar o impacto do ruído na saúde das pessoas. O ruído é um daqueles fatores com os quais você não consegue se acostumar. A pessoa só parece que está acostumada ao ruído, mas a poluição acústica, agindo constantemente, destrói a saúde humana. O ruído provoca uma ressonância nos órgãos internos, desgastando-os gradativamente sem que percebamos. Não é à toa que na Idade Média havia execuções “ao toque do sino”. O rugido dos sinos atormentou e matou lentamente o condenado.

Durante muito tempo, o efeito do ruído no corpo humano não foi estudado especificamente, embora já na antiguidade se soubesse dos seus malefícios. Atualmente, cientistas de muitos países ao redor do mundo estão conduzindo vários estudos para determinar o efeito do ruído na saúde humana. Em primeiro lugar, os sistemas nervoso, cardiovascular e digestivo são afetados pelo ruído. Existe uma relação entre a incidência e o tempo de vida em condições de poluição acústica. Observa-se aumento de doenças após viver de 8 a 10 anos quando exposto a ruídos com intensidade acima de 70 dB.

O ruído prolongado afeta negativamente o órgão auditivo, reduzindo a sensibilidade ao som. A exposição regular e prolongada a ruídos industriais de 85-90 dB leva à perda auditiva (perda auditiva gradual). Se a intensidade do som estiver acima de 80 dB, existe o perigo de perda de sensibilidade das vilosidades localizadas no ouvido médio - os processos dos nervos auditivos. A morte de metade deles ainda não leva a uma perda auditiva perceptível. E se mais da metade morrer, a pessoa será mergulhada em um mundo onde não se ouve o farfalhar das árvores e o zumbido das abelhas. Com a perda de todas as trinta mil vilosidades auditivas, a pessoa entra em um mundo de silêncio.

O ruído tem um efeito acumulativo, ou seja, A irritação acústica, acumulando-se no corpo, deprime cada vez mais o sistema nervoso. Portanto, antes da perda auditiva por exposição ao ruído, ocorre um distúrbio funcional do sistema nervoso central. O ruído tem um efeito particularmente prejudicial na atividade neuropsíquica do corpo. O processo de doenças neuropsiquiátricas é maior entre pessoas que trabalham em condições ruidosas do que entre pessoas que trabalham em condições sonoras normais. Todos os tipos de atividade intelectual são afetados, o humor piora, às vezes há uma sensação de confusão, ansiedade, medo, medo, e em alta intensidade - uma sensação de fraqueza, como após um forte choque nervoso. No Reino Unido, por exemplo, um em cada quatro homens e uma em cada três mulheres sofrem de neuroses devido aos elevados níveis de ruído.

Os ruídos causam distúrbios funcionais do sistema cardiovascular. As alterações que ocorrem no sistema cardiovascular humano sob a influência do ruído apresentam os seguintes sintomas: dores na região do coração, palpitações, instabilidade do pulso e da pressão arterial e, às vezes, há tendência a espasmos dos capilares das extremidades e fundo de o olho. As alterações funcionais que ocorrem no sistema circulatório sob influência de ruídos intensos podem, ao longo do tempo, levar a alterações persistentes no tônus ​​​​vascular, contribuindo para o desenvolvimento da hipertensão.

Sob a influência do ruído, o metabolismo dos carboidratos, gorduras, proteínas e sal muda, o que se manifesta em mudanças na composição bioquímica do sangue (diminuição dos níveis de açúcar no sangue). O ruído tem efeito prejudicial nos analisadores visuais e vestibulares, reduz a atividade reflexa que muitas vezes causa acidentes e ferimentos. Quanto maior a intensidade do ruído, pior a pessoa vê e reage ao que está acontecendo.

O ruído também afeta a capacidade de realizar atividades intelectuais e educacionais. Por exemplo, no desempenho dos alunos. Em 1992, o aeroporto de Munique foi transferido para outra parte da cidade. E descobriu-se que os alunos que moravam perto do antigo aeroporto, que antes de seu fechamento apresentavam baixo desempenho de leitura e memorização, começaram a apresentar resultados muito melhores no silêncio. Mas nas escolas da zona para onde o aeroporto foi transferido, o desempenho académico, pelo contrário, piorou e as crianças receberam uma nova desculpa para notas baixas.

Os pesquisadores descobriram que o ruído pode destruir as células vegetais. Por exemplo, experiências demonstraram que as plantas expostas ao bombardeamento sonoro secam e morrem. A causa da morte é a liberação excessiva de umidade pelas folhas: quando o nível de ruído ultrapassa um certo limite, as flores literalmente explodem em lágrimas. A abelha perde a capacidade de navegar e para de funcionar quando exposta ao barulho de um avião a jato.

A música moderna muito barulhenta também embota a audição e causa doenças nervosas. Em 20 por cento dos rapazes e raparigas que ouvem frequentemente música moderna da moda, a sua audição estava tão embotada como nas pessoas de 85 anos. Os jogadores e as discotecas representam um perigo particular para os adolescentes. Normalmente, o nível de ruído em uma discoteca é de 80 a 100 dB, o que é comparável ao nível de ruído do tráfego intenso nas ruas ou de um avião turbojato decolando a 100 metros de distância. O volume do som do player é de 100–114 dB. Uma britadeira é quase tão ensurdecedora. Tímpanos saudáveis ​​podem suportar um volume de reprodução de 110 dB por no máximo 1,5 minutos sem danos. Cientistas franceses observam que a deficiência auditiva em nosso século está se espalhando ativamente entre os jovens; À medida que envelhecem, é mais provável que precisem de aparelhos auditivos. Mesmo níveis baixos de volume interferem na concentração durante o trabalho mental. A música, mesmo muito baixa, diminui a atenção - isso deve ser levado em consideração na hora de fazer o dever de casa. Quando o som aumenta, o corpo produz muitos hormônios do estresse, como a adrenalina. Ao mesmo tempo, os vasos sanguíneos se estreitam e a função intestinal fica mais lenta. No futuro, tudo isso pode levar a distúrbios no funcionamento do coração e na circulação sanguínea. A deficiência auditiva devido ao ruído é uma doença incurável. É quase impossível reparar cirurgicamente um nervo danificado.

Não só os sons que ouvimos nos afetam negativamente, mas também aqueles que estão fora do alcance da audibilidade: em primeiro lugar, o infra-som. O infra-som ocorre na natureza durante terremotos, quedas de raios e ventos fortes. Na cidade, as fontes de infra-som são máquinas pesadas, ventiladores e qualquer equipamento que vibre . O infra-som com nível de até 145 dB causa estresse físico, fadiga, dores de cabeça e distúrbios no funcionamento do aparelho vestibular. Se o infra-som for mais forte e duradouro, a pessoa poderá sentir vibrações no peito, boca seca, visão turva, dor de cabeça e tontura.

O perigo do infra-som é que é difícil protegê-lo: ao contrário do ruído comum, é praticamente impossível de absorver e se espalha muito mais longe. Para suprimi-lo, é necessário reduzir o som na própria fonte por meio de equipamentos especiais: silenciadores do tipo reativo.

O silêncio total também tem efeitos nocivos no corpo humano. Assim, funcionários de um gabinete de design, que contava com excelente isolamento acústico, no espaço de uma semana começaram a queixar-se da impossibilidade de trabalhar em condições de silêncio opressivo. Eles estavam nervosos e perderam a capacidade de trabalhar.

O evento a seguir pode ser considerado um exemplo específico do impacto do ruído nos organismos vivos. Milhares de pintos não nascidos morreram em consequência de trabalhos de dragagem realizados pela empresa alemã Mobius por ordem do Ministério dos Transportes da Ucrânia. O ruído do equipamento operacional estende-se por 5 a 7 km, tendo um impacto negativo nos territórios adjacentes da Reserva da Biosfera do Danúbio. Representantes da Reserva da Biosfera do Danúbio e três outras organizações foram forçados a reconhecer dolorosamente a morte de toda a colônia de andorinha-do-mar-pintada e andorinha-do-mar-comum, que estavam localizadas em Ptichya Spit. Golfinhos e baleias são levados à costa devido aos sons fortes do sonar militar.

Fontes de ruído na cidade

Os sons têm os efeitos mais prejudiciais para as pessoas nas grandes cidades. Mas mesmo em comunidades suburbanas, você pode sofrer com a poluição sonora causada pelo equipamento operacional dos seus vizinhos: um cortador de grama, um torno ou um sistema estéreo. O ruído deles pode exceder os padrões máximos permitidos. E ainda assim a principal poluição sonora ocorre na cidade. Sua fonte, na maioria dos casos, são os veículos. A maior intensidade de sons vem de rodovias, metrôs e bondes.

Transporte motorizado. Os maiores níveis de ruído são observados nas principais ruas das cidades. A intensidade média do tráfego atinge 2.000-3.000 unidades de transporte por hora ou mais, e os níveis máximos de ruído são 90-95 dB.

O nível de ruído da rua é determinado pela intensidade, velocidade e composição do fluxo de tráfego. Além disso, o nível de ruído das ruas depende de decisões de planeamento (perfil longitudinal e transversal das ruas, altura e densidade dos edifícios) e de elementos paisagísticos como o pavimento das estradas e a presença de espaços verdes. Cada um desses fatores pode alterar o nível de ruído de transporte em até 10 dB.

Numa cidade industrial, é comum uma elevada percentagem de transporte de mercadorias em autoestradas. O aumento do fluxo geral de veículos, caminhões, principalmente os pesados ​​com motores diesel, leva ao aumento dos níveis de ruído. O ruído que ocorre na faixa de rodagem da rodovia se estende não apenas à área adjacente à rodovia, mas também profundamente aos edifícios residenciais.

Transporte ferroviário. O aumento da velocidade dos trens também leva a aumentos significativos nos níveis de ruído em áreas residenciais localizadas ao longo dos trilhos ou perto de pátios de triagem. O nível máximo de pressão sonora a uma distância de 7,5 m de um trem elétrico em movimento atinge 93 dB, de um trem de passageiros - 91, de um trem de carga -92 dB.

O ruído gerado pela passagem dos trens elétricos se espalha facilmente em áreas abertas. A energia sonora diminui mais significativamente a uma distância dos primeiros 100 m da fonte (em média 10 dB). A uma distância de 100-200 a redução de ruído é de 8 dB e a uma distância de 200 a 300 é de apenas 2-3 dB. A principal fonte de ruído ferroviário é o impacto dos vagões em movimento nas juntas e irregularidades dos trilhos.

De todos os tipos de transporte urbano o bonde mais barulhento. As rodas de aço de um bonde, ao se movimentar sobre trilhos, criam um nível de ruído 10 dB superior ao das rodas dos carros em contato com o asfalto. O bonde cria cargas sonoras quando o motor está funcionando, as portas estão abrindo e os sinais sonoros estão soando. O elevado nível de ruído do tráfego de eléctrico é uma das principais razões para a redução das linhas de eléctrico nas cidades. No entanto, o eléctrico também apresenta uma série de vantagens, pelo que, ao reduzir o ruído que cria, pode vencer a concorrência com outros modos de transporte.

O bonde de alta velocidade é de grande importância. Pode ser utilizado com sucesso como principal meio de transporte em cidades de pequeno e médio porte, e nas grandes - como urbanas, suburbanas e até intermunicipais, para comunicação com novas áreas residenciais, zonas industriais e aeroportos.

Transporte aéreo. O transporte aéreo é responsável por uma parte significativa da poluição sonora em muitas cidades. Os aeroportos da aviação civil encontram-se frequentemente localizados nas proximidades de edifícios residenciais e as rotas aéreas passam por numerosas áreas povoadas. O nível de ruído depende da direção das pistas e das rotas de voo das aeronaves, da intensidade dos voos durante o dia, das estações do ano e dos tipos de aeronaves baseadas em um determinado aeródromo. Com a operação intensiva dos aeroportos 24 horas por dia, os níveis sonoros equivalentes em áreas residenciais chegam a 80 dB durante o dia, 78 dB à noite e os níveis máximos de ruído variam de 92 a 108 dB.

Empresas industriais. As empresas industriais são a fonte de muito ruído nas áreas residenciais das cidades. A violação do regime acústico é notada nos casos em que o seu território é diretamente adjacente a áreas residenciais. Um estudo do ruído industrial mostrou que a natureza do som é constante e de banda larga, ou seja, som de tons diferentes. Os níveis mais significativos são observados nas frequências de 500-1000 Hz, ou seja, na zona de maior sensibilidade do órgão auditivo. Um grande número de diferentes tipos de equipamentos tecnológicos são instalados nas oficinas de produção. Assim, as oficinas de tecelagem podem ser caracterizadas por um nível sonoro de 90-95 dB A, mecânica e instrumental - 85-92, forjaria - 95-105, casas de máquinas de estações compressoras - 95-100 dB.

Eletrodomésticos. Com o advento da era pós-industrial, cada vez mais fontes de poluição sonora (bem como eletromagnética) aparecem dentro da casa humana. A fonte deste ruído são equipamentos domésticos e de escritório.

Vale a pena falar um pouco mais detalhadamente sobre o tema áudio sobre a audição humana. Quão subjetiva é a nossa percepção? É possível testar sua audição? Hoje você aprenderá a maneira mais fácil de descobrir se sua audição corresponde totalmente aos valores da tabela.

Sabe-se que a pessoa média é capaz de perceber ondas acústicas com os órgãos auditivos na faixa de 16 a 20.000 Hz (dependendo da fonte - 16.000 Hz). Essa faixa é chamada de faixa audível.

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Este teste é suficiente para lhe dar uma estimativa aproximada, mas se você não conseguir ouvir sons acima de 15 kHz, consulte um médico.

Observe que o problema de audibilidade de baixa frequência provavelmente está relacionado a .

Na maioria das vezes, a inscrição na caixa no estilo “Faixa reproduzível: 1–25.000 Hz” não é nem marketing, mas uma mentira descarada por parte do fabricante.

Infelizmente, as empresas não são obrigadas a certificar todos os sistemas de áudio, por isso é quase impossível provar que isso é mentira. Alto-falantes ou fones de ouvido podem reproduzir frequências limite... A questão é como e em que volume.

Problemas de espectro acima de 15 kHz são um fenômeno bastante comum relacionado à idade que os usuários provavelmente encontrarão. Mas 20 kHz (os mesmos pelos quais os audiófilos lutam tanto) geralmente são ouvidos apenas por crianças menores de 8 a 10 anos de idade.

Basta ouvir todos os arquivos sequencialmente. Para um estudo mais detalhado, você pode tocar samples, começando pelo volume mínimo, aumentando-o gradativamente. Isso permitirá que você obtenha um resultado mais correto se sua audição já estiver levemente prejudicada (lembre-se que para perceber algumas frequências é necessário ultrapassar um determinado valor limite, que, por assim dizer, abre e ajuda o aparelho auditivo a ouvi-la).

Você ouve toda a faixa de frequência que é capaz?

Frequências
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Frequência- uma quantidade física, característica de um processo periódico, igual ao número de repetições ou ocorrências de eventos (processos) por unidade de tempo.

Como sabemos, o ouvido humano ouve frequências de 16 Hz a 20.000 kHz. Mas isso é muito mediano.

O som ocorre por vários motivos. O som é uma pressão de ar semelhante a uma onda. Se não houvesse ar, não ouviríamos nenhum som. Não há som no espaço.
Ouvimos som porque nossos ouvidos são sensíveis às mudanças na pressão do ar – ondas sonoras. A onda sonora mais simples é um sinal sonoro curto - assim:

As ondas sonoras que entram no canal auditivo fazem vibrar o tímpano. Através da cadeia de ossículos do ouvido médio, o movimento oscilatório da membrana é transmitido ao fluido da cóclea. O movimento ondulatório desse fluido, por sua vez, é transmitido à membrana principal. O movimento deste último acarreta irritação das terminações do nervo auditivo. Este é o principal caminho do som desde a sua fonte até a nossa consciência. TYTS
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Quando você bate palmas, o ar entre as palmas é expelido e uma onda sonora é criada. O aumento da pressão faz com que as moléculas de ar se espalhem em todas as direções à velocidade do som, que é de 340 m/s. Quando a onda atinge o ouvido, ela vibra o tímpano, de onde o sinal é transmitido ao cérebro e você ouve um estalo.
Um pop é uma oscilação curta e única que desaparece rapidamente. O gráfico de vibração sonora de um som típico de algodão é assim:

Outro exemplo típico de onda sonora simples é uma oscilação periódica. Por exemplo, quando um sino toca, o ar é sacudido por vibrações periódicas das paredes do sino.

Então, com que frequência o ouvido humano comum começa a ouvir? Ele não ouvirá uma frequência de 1 Hz, mas só poderá vê-la usando o exemplo de um sistema oscilatório. O ouvido humano ouve com precisão a partir de frequências de 16 Hz. Isto é, quando as vibrações do ar são percebidas pelo nosso ouvido como um determinado som.

Quantos sons uma pessoa ouve?

Nem todas as pessoas com audição normal ouvem o mesmo. Alguns são capazes de distinguir sons com tom e volume próximos e detectar tons individuais na música ou ruído. Outros não podem fazer isso. Para uma pessoa com boa audição há mais sons do que para uma pessoa com audição pouco desenvolvida.

Mas quão diferentes devem ser as frequências de dois sons para que possam ser ouvidos como dois tons diferentes? É possível, por exemplo, distinguir tons entre si se a diferença de frequências for igual a uma vibração por segundo? Acontece que para alguns tons isso é possível, mas para outros não. Assim, um tom com frequência de 435 pode ser distinguido em altura de tons com frequências de 434 e 436. Mas se tomarmos tons mais altos, a diferença já é evidente em uma diferença de frequência maior. O ouvido percebe tons com número de vibrações 1.000 e 1.001 como idênticos e detecta a diferença de som apenas entre as frequências 1.000 e 1.003. Para tons mais altos, essa diferença de frequências é ainda maior. Por exemplo, para frequências em torno de 3.000 é igual a 9 oscilações.

Da mesma forma, nossa capacidade de distinguir sons com volume semelhante não é a mesma. Na frequência 32, apenas 3 sons de volumes diferentes podem ser ouvidos; na frequência de 125 já existem 94 sons de volumes variados, em 1.000 vibrações - 374, em 8.000 - novamente menos e, finalmente, na frequência de 16.000 ouvimos apenas 16 sons. No total, nosso ouvido consegue captar mais de meio milhão de sons, variando em altura e volume! Estes são apenas meio milhão de sons simples. Acrescente a isso as inúmeras combinações de dois ou mais tons – consonância, e você terá uma impressão da diversidade do mundo sonoro em que vivemos e no qual nosso ouvido é tão livre para navegar. É por isso que o ouvido é considerado, junto com o olho, o órgão dos sentidos mais sensível.

Portanto, para comodidade de compreensão do som, utilizamos uma escala não usual com divisões de 1 kHz

E logarítmico. Com representação de frequência estendida de 0 Hz a 1000 Hz. O espectro de frequência pode assim ser representado na forma de um diagrama como este de 16 a 20.000 Hz.

Mas nem todas as pessoas, mesmo com audição normal, são igualmente sensíveis a sons de frequências diferentes. Assim, as crianças costumam perceber sons com frequência de até 22 mil sem tensão. Na maioria dos adultos, a sensibilidade auditiva a sons agudos já foi reduzida para 16 a 18 mil vibrações por segundo. A sensibilidade do ouvido em idosos é limitada a sons com frequência de 10 a 12 mil. Muitas vezes não ouvem o canto de um mosquito, o chilrear de um gafanhoto, um grilo ou mesmo o chilrear de um pardal. Assim, a partir do som ideal (Fig. acima), à medida que a pessoa envelhece, ela já ouve sons de uma perspectiva mais estreita

Deixe-me dar um exemplo da faixa de frequência de instrumentos musicais

Agora em relação ao nosso tópico. A dinâmica, como sistema oscilatório, devido a uma série de suas características, não consegue reproduzir todo o espectro de frequências com características lineares constantes. Idealmente, este seria um alto-falante de gama completa que reproduzisse um espectro de frequência de 16 Hz a 20 kHz em um nível de volume. Portanto, no áudio automotivo, diversos tipos de alto-falantes são utilizados para reproduzir frequências específicas.

Até agora está assim (para um sistema de três vias + subwoofer).

Subwoofer de 16 Hz a 60 Hz
Médios graves 60 Hz a 600 Hz
Faixa média de 600 Hz a 3000 Hz
Tweeter de 3.000 Hz a 20.000 Hz

A psicoacústica, um campo da ciência que faz fronteira entre a física e a psicologia, estuda dados sobre a sensação auditiva de uma pessoa quando um estímulo físico – som – é aplicado ao ouvido. Uma grande quantidade de dados foi acumulada sobre as reações humanas aos estímulos auditivos. Sem estes dados, é difícil obter uma compreensão correta do funcionamento dos sistemas de transmissão de áudio. Consideremos as características mais importantes da percepção humana do som.
Uma pessoa sente mudanças na pressão sonora que ocorrem em uma frequência de 20 a 20.000 Hz. Sons com frequências abaixo de 40 Hz são relativamente raros na música e não existem na linguagem falada. Em frequências muito altas, a percepção musical desaparece e surge uma certa sensação sonora vaga, dependendo da individualidade do ouvinte e da sua idade. Com a idade, a sensibilidade auditiva de uma pessoa diminui, principalmente nas frequências superiores da faixa sonora.
Mas seria errado concluir nesta base que a transmissão de uma ampla faixa de frequências por uma instalação de reprodução de som não é importante para os idosos. Experimentos mostraram que as pessoas, mesmo que mal consigam perceber sinais acima de 12 kHz, reconhecem muito facilmente a falta de altas frequências em uma transmissão musical.

Características de frequência das sensações auditivas

A gama de sons audíveis por uma pessoa na faixa de 20-20.000 Hz é limitada em intensidade por limiares: abaixo - audibilidade e acima - dor.
O limiar auditivo é estimado pela pressão mínima, ou mais precisamente, pelo incremento mínimo de pressão em relação ao limite sensível às frequências de 1000-5000 Hz - aqui o limiar auditivo é o mais baixo (pressão sonora cerca de 2-10 Pa). Em direção às frequências sonoras mais baixas e mais altas, a sensibilidade auditiva cai drasticamente.
O limiar de dor determina o limite superior da percepção da energia sonora e corresponde aproximadamente a uma intensidade sonora de 10 W/m ou 130 dB (para um sinal de referência com frequência de 1000 Hz).
À medida que a pressão sonora aumenta, a intensidade do som também aumenta, e a sensação auditiva aumenta em saltos, denominado limiar de discriminação de intensidade. O número desses saltos em frequências médias é de aproximadamente 250, em frequências baixas e altas diminui e em média na faixa de frequência é de cerca de 150.

Como a faixa de mudança de intensidade é de 130 dB, o salto elementar nas sensações em média na faixa de amplitude é de 0,8 dB, o que corresponde a uma mudança na intensidade do som em 1,2 vezes. Em níveis baixos de audição esses saltos chegam a 2-3 dB, em níveis altos diminuem para 0,5 dB (1,1 vezes). Um aumento na potência do caminho de amplificação em menos de 1,44 vezes praticamente não é detectado pelo ouvido humano. Com uma pressão sonora mais baixa desenvolvida pelo alto-falante, mesmo duplicando a potência do estágio de saída pode não produzir um resultado perceptível.

Características sonoras subjetivas

A qualidade da transmissão do som é avaliada com base na percepção auditiva. Portanto, é possível determinar corretamente os requisitos técnicos para o caminho de transmissão do som ou suas ligações individuais apenas estudando os padrões que conectam a sensação de som percebida subjetivamente e as características objetivas do som são altura, volume e timbre.
O conceito de altura implica uma avaliação subjetiva da percepção do som em toda a faixa de frequência. O som geralmente é caracterizado não pela frequência, mas pelo tom.
Um tom é um sinal de um determinado tom que possui um espectro discreto (sons musicais, sons vocálicos da fala). Um sinal que possui um amplo espectro contínuo, cujos componentes de frequência têm a mesma potência média, é chamado de ruído branco.

Um aumento gradual na frequência das vibrações sonoras de 20 a 20.000 Hz é percebido como uma mudança gradual no tom do mais baixo (grave) para o mais alto.
O grau de precisão com que uma pessoa determina a altura de um som pelo ouvido depende da acuidade, musicalidade e treinamento de seu ouvido. Deve-se notar que a altura de um som depende, até certo ponto, da intensidade do som (em níveis altos, os sons de maior intensidade parecem mais baixos do que os mais fracos.
O ouvido humano pode distinguir claramente dois tons com altura próxima. Por exemplo, na faixa de frequência de aproximadamente 2.000 Hz, uma pessoa pode distinguir entre dois tons que diferem entre si em frequência em 3-6 Hz.
A escala subjetiva de percepção sonora em frequência está próxima da lei logarítmica. Portanto, duplicar a frequência de vibração (independentemente da frequência inicial) é sempre percebido como a mesma mudança de tom. O intervalo de altura correspondente a uma mudança de 2 vezes na frequência é chamado de oitava. A faixa de frequências percebidas pelos humanos é de 20 a 20.000 Hz, que cobre aproximadamente dez oitavas.
Uma oitava é um intervalo bastante grande de mudança de tom; uma pessoa distingue intervalos significativamente menores. Assim, em dez oitavas percebidas pelo ouvido, podem ser distinguidas mais de mil gradações de altura. A música utiliza intervalos menores chamados semitons, que correspondem a uma mudança de frequência de aproximadamente 1,054 vezes.
Uma oitava é dividida em meias oitavas e um terço de oitava. Para este último, é padronizada a seguinte faixa de frequências: 1; 1,25; 1,6; 2; 2,5; 3; 3,15; 4; 5; 6.3:8; 10, que são os limites de um terço de oitava. Se essas frequências forem colocadas a distâncias iguais ao longo do eixo de frequência, você obterá uma escala logarítmica. Com base nisso, todas as características de frequência dos dispositivos de transmissão de som são plotadas em escala logarítmica.
O volume da transmissão depende não só da intensidade do som, mas também da composição espectral, das condições de percepção e da duração da exposição. Assim, dois tons sonoros de média e baixa frequência, com a mesma intensidade (ou a mesma pressão sonora), não são percebidos por uma pessoa como igualmente altos. Portanto, o conceito de nível de intensidade em fundos foi introduzido para designar sons de mesma intensidade. O nível de volume do som nos fundos é considerado o nível de pressão sonora em decibéis do mesmo volume de um tom puro com frequência de 1000 Hz, ou seja, para uma frequência de 1000 Hz os níveis de volume nos fundos e em decibéis são os mesmos. Em outras frequências, os sons podem parecer mais altos ou mais baixos com a mesma pressão sonora.
A experiência dos engenheiros de som na gravação e edição de obras musicais mostra que para melhor detectar defeitos sonoros que possam surgir durante o trabalho, o nível de volume durante a audição controlada deve ser mantido alto, correspondendo aproximadamente ao nível de volume da sala.
Com a exposição prolongada a sons intensos, a sensibilidade auditiva diminui gradativamente e, quanto mais, maior o volume do som. A diminuição detectada na sensibilidade está associada à reação da audição à sobrecarga, ou seja, com sua adaptação natural. Após alguma pausa na audição, a sensibilidade auditiva é restaurada. Acrescente-se a isso que o aparelho auditivo, ao perceber sinais de alto nível, introduz suas próprias distorções, chamadas subjetivas (o que indica a não linearidade da audição). Assim, a um nível de sinal de 100 dB, o primeiro e o segundo harmônicos subjetivos atingem níveis de 85 e 70 dB.
Um nível significativo de volume e a duração de sua exposição causam fenômenos irreversíveis no órgão auditivo. Observou-se que os limiares auditivos dos jovens aumentaram acentuadamente nos últimos anos. A razão para isso foi a paixão pela música pop, caracterizada por altos níveis de volume sonoro.
O nível de volume é medido por meio de um dispositivo eletroacústico - um medidor de nível de som. O som medido é primeiro convertido em vibrações elétricas pelo microfone. Após amplificação por um amplificador de tensão especial, essas oscilações são medidas com um instrumento ponteiro ajustado em decibéis. Para que as leituras do aparelho correspondam com a maior precisão possível à percepção subjetiva de volume, o aparelho é equipado com filtros especiais que alteram sua sensibilidade à percepção de sons de diferentes frequências de acordo com as características de sensibilidade auditiva.
Uma característica importante do som é o timbre. A capacidade auditiva de distingui-lo permite perceber sinais com uma grande variedade de tonalidades. O som de cada um dos instrumentos e vozes, graças às suas tonalidades características, torna-se multicolorido e bem reconhecível.
O timbre, sendo um reflexo subjetivo da complexidade do som percebido, não possui avaliação quantitativa e é caracterizado por termos qualitativos (bonito, suave, suculento, etc.). Ao transmitir um sinal ao longo de um caminho eletroacústico, as distorções resultantes afetam principalmente o timbre do som reproduzido. A condição para a correta transmissão do timbre dos sons musicais é a transmissão sem distorções do espectro do sinal. O espectro do sinal é a coleção de componentes senoidais de um som complexo.
O espectro mais simples é o chamado tom puro; contém apenas uma frequência. O som de um instrumento musical é mais interessante: seu espectro consiste na frequência do tom fundamental e várias frequências de “impurezas” chamadas harmônicos (tons mais altos).Os harmônicos são múltiplos da frequência do tom fundamental e geralmente têm amplitude menor .
O timbre do som depende da distribuição da intensidade sobre os tons. Os sons de diferentes instrumentos musicais variam em timbre.
Mais complexo é o espectro de combinações de sons musicais denominado acorde. Em tal espectro existem várias frequências fundamentais juntamente com os tons correspondentes.
As diferenças no timbre são devidas principalmente aos componentes de frequência média-baixa do sinal, portanto, uma grande variedade de timbres está associada a sinais situados na parte inferior da faixa de frequência. Os sinais pertencentes à sua parte superior, à medida que aumentam, perdem cada vez mais a coloração do timbre, o que se deve ao afastamento gradual de seus componentes harmônicos para além dos limites das frequências audíveis. Isso pode ser explicado pelo fato de que até 20 ou mais harmônicos estão ativamente envolvidos na formação do timbre dos sons graves, médios 8 - 10, agudos 2 - 3, já que os demais são fracos ou ficam fora da faixa de audível frequências. Portanto, sons agudos, via de regra, têm timbre mais pobre.
Quase todas as fontes sonoras naturais, incluindo fontes de sons musicais, têm uma dependência específica do timbre com o nível de volume. A audição também está adaptada a esta dependência – é natural que ela determine a intensidade de uma fonte pela cor do som. Sons mais altos geralmente são mais ásperos.

Fontes sonoras musicais

Vários fatores que caracterizam as fontes sonoras primárias têm grande influência na qualidade sonora dos sistemas eletroacústicos.
Os parâmetros acústicos das fontes musicais dependem da composição dos intérpretes (orquestra, conjunto, grupo, solista e tipo de música: sinfónica, folk, pop, etc.).

A origem e formação do som em cada instrumento musical possuem especificidades próprias associadas às características acústicas da produção sonora de um determinado instrumento musical.
Um elemento importante do som musical é o ataque. Este é um processo de transição específico durante o qual são estabelecidas características sonoras estáveis: volume, timbre, altura. Qualquer som musical passa por três fases - início, meio e fim, e tanto a fase inicial como a final têm uma determinada duração. O estágio inicial é chamado de ataque. A duração é diferente: para instrumentos dedilhados, percussão e alguns instrumentos de sopro dura 0-20 ms, para o fagote dura 20-60 ms. Um ataque não é apenas um aumento no volume de um som de zero para algum valor constante; pode ser acompanhado pela mesma mudança na altura do som e no seu timbre. Além disso, as características de ataque do instrumento não são as mesmas em diferentes partes de sua gama com diferentes estilos de execução: o violino é o instrumento mais perfeito em termos da riqueza de possíveis métodos expressivos de ataque.
Uma das características de qualquer instrumento musical é a sua faixa de frequência. Além das frequências fundamentais, cada instrumento é caracterizado por componentes adicionais de alta qualidade - harmônicos (ou, como é habitual na eletroacústica, harmônicos superiores), que determinam seu timbre específico.
Sabe-se que a energia sonora é distribuída de forma desigual por todo o espectro de frequências sonoras emitidas por uma fonte.
A maioria dos instrumentos é caracterizada pela amplificação de frequências fundamentais, bem como de tons individuais, em certas (uma ou mais) bandas de frequência relativamente estreitas (formantes), diferentes para cada instrumento. As frequências ressonantes (em hertz) da região formante são: para trompete 100-200, trompa 200-400, trombone 300-900, trompete 800-1750, saxofone 350-900, oboé 800-1500, fagote 300-900, clarinete 250 -600.
Outra propriedade característica dos instrumentos musicais é a força do seu som, que é determinada pela maior ou menor amplitude (amplitude) do seu corpo sonoro ou coluna de ar (uma amplitude maior corresponde a um som mais forte e vice-versa). Os valores de potência acústica de pico (em watts) são: para orquestra grande 70, bumbo 25, tímpanos 20, caixa 12, trombone 6, piano 0,4, trompete e saxofone 0,3, trompete 0,2, contrabaixo 0.(6, flauta pequena 0,08, clarinete, trompa e triângulo 0,05.
A relação entre a potência sonora extraída de um instrumento quando tocado “fortíssimo” e a potência do som quando tocado “pianíssimo” é geralmente chamada de faixa dinâmica do som dos instrumentos musicais.
A faixa dinâmica de uma fonte sonora musical depende do tipo de grupo performático e da natureza da performance.
Consideremos a faixa dinâmica de fontes sonoras individuais. A gama dinâmica de instrumentos musicais individuais e conjuntos (orquestras e coros de composições diversas), bem como de vozes, é entendida como a relação entre a pressão sonora máxima criada por uma determinada fonte e a mínima, expressa em decibéis.
Na prática, ao determinar a faixa dinâmica de uma fonte sonora, normalmente opera-se apenas sobre os níveis de pressão sonora, calculando ou medindo a sua correspondente diferença. Por exemplo, se o nível sonoro máximo de uma orquestra for 90 e o mínimo for 50 dB, então a faixa dinâmica será 90 - 50 = 40 dB. Neste caso, 90 e 50 dB são níveis de pressão sonora relativos ao nível acústico zero.
A faixa dinâmica para uma determinada fonte sonora não é um valor constante. Depende da natureza do trabalho a ser executado e das condições acústicas da sala onde a performance ocorre. A reverberação expande a faixa dinâmica, que normalmente atinge seu máximo em salas com grandes volumes e absorção sonora mínima. Quase todos os instrumentos e vozes humanas têm uma faixa dinâmica desigual nos registros sonoros. Por exemplo, o nível de volume do som mais baixo de um forte para um vocalista é igual ao nível do som mais alto de um piano.

A faixa dinâmica de um programa musical específico é expressa da mesma forma que para fontes sonoras individuais, mas a pressão sonora máxima é marcada com um tom ff dinâmico (fortíssimo) e o mínimo com um pp (pianíssimo).

O volume mais alto, indicado nas notas fff (forte, fortíssimo), corresponde a um nível de pressão sonora acústica de aproximadamente 110 dB, e o volume mais baixo, indicado nas notas ppr (piano-pianíssimo), aproximadamente 40 dB.
Deve-se notar que as nuances dinâmicas da performance musical são relativas e sua relação com os níveis de pressão sonora correspondentes é, até certo ponto, condicional. A faixa dinâmica de um determinado programa musical depende da natureza da composição. Assim, a faixa dinâmica das obras clássicas de Haydn, Mozart, Vivaldi raramente excede 30-35 dB. A faixa dinâmica da música pop geralmente não excede 40 dB, enquanto a da música dance e jazz é de apenas cerca de 20 dB. A maioria das obras para orquestra de instrumentos folclóricos russos também possui uma pequena faixa dinâmica (25-30 dB). Isto também é verdade para uma banda de metais. No entanto, o nível máximo de som de uma banda de metais em uma sala pode atingir um nível bastante alto (até 110 dB).

Efeito de máscara

A avaliação subjetiva do volume depende das condições em que o som é percebido pelo ouvinte. Em condições reais, não existe sinal acústico em silêncio absoluto. Ao mesmo tempo, ruídos estranhos afetam a audição, dificultando a percepção sonora, mascarando até certo ponto o sinal principal. O efeito de mascarar uma onda senoidal pura por ruído estranho é medido pela indicação do valor. em quantos decibéis o limiar de audibilidade do sinal mascarado aumenta acima do limiar de sua percepção em silêncio.
Experimentos para determinar o grau de mascaramento de um sinal sonoro por outro mostram que um tom de qualquer frequência é mascarado por tons mais baixos com muito mais eficácia do que por tons mais altos. Por exemplo, se dois diapasões (1200 e 440 Hz) emitem sons com a mesma intensidade, então deixamos de ouvir o primeiro tom, ele é mascarado pelo segundo (ao extinguir a vibração do segundo diapasão, ouviremos o primeiro de novo).
Se dois sinais sonoros complexos consistindo em certos espectros de frequência sonora existirem simultaneamente, ocorre um efeito de mascaramento mútuo. Além disso, se a energia principal de ambos os sinais estiver na mesma região da faixa de frequência de áudio, então o efeito de mascaramento será o mais forte.Assim, ao transmitir uma peça orquestral, devido ao mascaramento pelo acompanhamento, a parte do solista pode ficar mal inteligível e indistinto.
Alcançar clareza ou, como se costuma dizer, “transparência” do som na transmissão sonora de orquestras ou conjuntos pop torna-se muito difícil se um instrumento ou grupos individuais de instrumentos de orquestra tocam em um ou registros semelhantes ao mesmo tempo.
O diretor, ao gravar uma orquestra, deve levar em consideração as características da camuflagem. Nos ensaios, com a ajuda do maestro, estabelece um equilíbrio entre a força sonora dos instrumentos de um grupo, bem como entre os grupos de toda a orquestra. A clareza das principais linhas melódicas e das partes musicais individuais é alcançada nestes casos pela colocação próxima dos microfones aos intérpretes, pela seleção deliberada pelo engenheiro de som dos instrumentos mais importantes em um determinado local da obra e outros sons especiais técnicas de engenharia.
O fenômeno do mascaramento se opõe à capacidade psicofisiológica dos órgãos auditivos de destacar da massa geral de sons um ou mais que carregam as informações mais importantes. Por exemplo, quando uma orquestra está tocando, o maestro percebe as menores imprecisões na execução de uma parte de qualquer instrumento.
O mascaramento pode afetar significativamente a qualidade da transmissão do sinal. Uma percepção clara do som recebido é possível se sua intensidade exceder significativamente o nível dos componentes de interferência localizados na mesma banda do som recebido. Com interferência uniforme, o excesso de sinal deve ser de 10 a 15 dB. Esta característica da percepção auditiva encontra aplicação prática, por exemplo, na avaliação das características eletroacústicas dos meios de comunicação. Portanto, se a relação sinal-ruído de uma gravação analógica for de 60 dB, a faixa dinâmica do programa gravado não poderá ser superior a 45-48 dB.

Características temporais da percepção auditiva

O aparelho auditivo, como qualquer outro sistema oscilatório, é inercial. Quando o som desaparece, a sensação auditiva não desaparece imediatamente, mas gradativamente, diminuindo até zero. O tempo durante o qual o nível de ruído diminui em 8 a 10 níveis de fundo é chamado de constante de tempo de audição. Esta constante depende de uma série de circunstâncias, bem como dos parâmetros do som percebido. Se dois pulsos sonoros curtos, idênticos em composição e nível de frequência, chegarem ao ouvinte, mas um deles estiver atrasado, eles serão percebidos juntos com um atraso não superior a 50 ms. Em grandes intervalos de atraso, ambos os impulsos são percebidos separadamente e ocorre um eco.
Esta característica da audição é levada em consideração ao projetar alguns dispositivos de processamento de sinais, por exemplo, linhas de atraso eletrônico, reverberações, etc.
Deve-se notar que, devido à propriedade especial da audição, a sensação do volume de um pulso sonoro de curta duração depende não apenas do seu nível, mas também da duração do impacto do pulso no ouvido. Assim, um som de curta duração, com duração de apenas 10-12 ms, é percebido pelo ouvido de forma mais baixa do que um som do mesmo nível, mas afetando a audição por, por exemplo, 150-400 ms. Portanto, ao ouvir uma transmissão, o volume é o resultado da média da energia da onda sonora durante um determinado intervalo. Além disso, a audição humana possui inércia, em particular, ao perceber distorções não lineares, não as sente se a duração do pulso sonoro for inferior a 10-20 ms. É por isso que nos indicadores de nível de equipamentos radioeletrônicos domésticos de gravação de som, os valores instantâneos do sinal são calculados em média durante um período selecionado de acordo com as características temporais dos órgãos auditivos.

Representação espacial do som

Uma das habilidades humanas importantes é a capacidade de determinar a direção de uma fonte sonora. Essa habilidade é chamada de efeito binaural e é explicada pelo fato de uma pessoa ter duas orelhas. Dados experimentais mostram de onde vem o som: um para tons de alta frequência, outro para tons de baixa frequência.

O som percorre uma distância menor até o ouvido voltado para a fonte do que até o outro ouvido. Como resultado, a pressão das ondas sonoras nos canais auditivos varia em fase e amplitude. As diferenças de amplitude são significativas apenas em altas frequências, quando o comprimento de onda do som se torna comparável ao tamanho da cabeça. Quando a diferença na amplitude excede um valor limite de 1 dB, a fonte sonora parece estar no lado onde a amplitude é maior. O ângulo de desvio da fonte sonora da linha central (linha de simetria) é aproximadamente proporcional ao logaritmo da razão de amplitude.
Para determinar a direção de uma fonte sonora com frequências abaixo de 1.500-2.000 Hz, as diferenças de fase são significativas. Parece a uma pessoa que o som vem do lado de onde a onda, que está à frente em fase, chega ao ouvido. O ângulo de desvio do som da linha média é proporcional à diferença no tempo de chegada das ondas sonoras a ambas as orelhas. Uma pessoa treinada pode notar uma diferença de fase com uma diferença de tempo de 100 ms.
A capacidade de determinar a direção do som no plano vertical é muito menos desenvolvida (cerca de 10 vezes). Essa característica fisiológica está associada à orientação dos órgãos auditivos no plano horizontal.
Uma característica específica da percepção espacial do som por uma pessoa se manifesta no fato de que os órgãos auditivos são capazes de sentir a localização total e integral criada com a ajuda de meios artificiais de influência. Por exemplo, em uma sala, dois alto-falantes são instalados na frente, a uma distância de 2 a 3 m um do outro. O ouvinte está localizado à mesma distância do eixo do sistema de conexão, estritamente no centro. Em uma sala, dois sons de mesma fase, frequência e intensidade são emitidos pelos alto-falantes. Como resultado da identidade dos sons que passam para o órgão da audição, a pessoa não consegue separá-los, suas sensações dão ideias sobre uma única fonte sonora aparente (virtual), que está localizada estritamente no centro do eixo de simetria.
Se reduzirmos agora o volume de um alto-falante, a fonte aparente se moverá em direção ao alto-falante mais alto. A ilusão de uma fonte sonora em movimento pode ser obtida não apenas alterando o nível do sinal, mas também atrasando artificialmente um som em relação a outro; neste caso, a fonte aparente se deslocará em direção ao alto-falante que emite o sinal antecipadamente.
Para ilustrar a localização integral, damos um exemplo. A distância entre os alto-falantes é de 2 m, a distância da linha de frente ao ouvinte é de 2 m; para que a fonte se mova 40 cm para a esquerda ou para a direita, é necessário enviar dois sinais com diferença de nível de intensidade de 5 dB ou com atraso de 0,3 ms. Com uma diferença de nível de 10 dB ou um atraso de 0,6 ms, a fonte “se moverá” 70 cm do centro.
Assim, se você alterar a pressão sonora criada pelo alto-falante, surge a ilusão de mover a fonte sonora. Este fenômeno é chamado de localização sumária. Para criar uma localização resumida, é usado um sistema de transmissão de som estereofônico de dois canais.
Dois microfones estão instalados na sala principal, cada um trabalhando em seu próprio canal. O secundário possui dois alto-falantes. Os microfones estão localizados a uma certa distância um do outro ao longo de uma linha paralela à colocação do emissor de som. Ao mover o emissor de som, diferentes pressões sonoras atuarão sobre o microfone e o tempo de chegada da onda sonora será diferente devido à distância desigual entre o emissor de som e os microfones. Esta diferença cria um efeito de localização total na sala secundária, pelo que a fonte aparente é localizada num determinado ponto do espaço localizado entre dois altifalantes.
Deve ser dito sobre o sistema de transmissão de som binaural. Com este sistema, denominado sistema de cabeça artificial, dois microfones separados são colocados na sala principal, espaçados um do outro igual à distância entre os ouvidos de uma pessoa. Cada um dos microfones possui um canal de transmissão de som independente, cuja saída na sala secundária inclui telefones para os ouvidos esquerdo e direito. Se os canais de transmissão de som forem idênticos, tal sistema transmite com precisão o efeito binaural criado perto dos ouvidos da “cabeça artificial” na sala principal. Ter fones de ouvido e ter que usá-los por muito tempo é uma desvantagem.
O órgão da audição determina a distância até a fonte sonora por meio de uma série de sinais indiretos e com alguns erros. Dependendo se a distância até a fonte do sinal é pequena ou grande, sua avaliação subjetiva muda sob a influência de vários fatores. Verificou-se que se as distâncias determinadas forem pequenas (até 3 m), então sua avaliação subjetiva está quase linearmente relacionada à mudança no volume da fonte sonora que se move ao longo da profundidade. Um fator adicional para um sinal complexo é o seu timbre, que se torna cada vez mais “pesado” à medida que a fonte se aproxima do ouvinte, devido à amplificação crescente dos harmônicos baixos em comparação aos harmônicos altos, causada pelo aumento resultante no nível de volume.
Para distâncias médias de 3 a 10 m, afastar a fonte do ouvinte será acompanhado por uma diminuição proporcional no volume, e esta mudança se aplicará igualmente à frequência fundamental e aos componentes harmônicos. Como resultado, há um fortalecimento relativo da parte de alta frequência do espectro e o timbre torna-se mais brilhante.
À medida que a distância aumenta, as perdas de energia no ar aumentam proporcionalmente ao quadrado da frequência. O aumento da perda de tons agudos de registro resultará na diminuição do brilho do timbre. Assim, a avaliação subjetiva das distâncias está associada a mudanças no seu volume e timbre.
Em uma sala fechada, os sinais das primeiras reflexões, atrasados ​​​​em relação à reflexão direta em 20-40 ms, são percebidos pelo órgão auditivo como vindos de diferentes direções. Ao mesmo tempo, seu atraso crescente cria a impressão de uma distância significativa dos pontos de onde ocorrem essas reflexões. Assim, pelo tempo de atraso pode-se julgar a distância relativa das fontes secundárias ou, o que dá no mesmo, o tamanho da sala.

Algumas características da percepção subjetiva de transmissões estereofônicas.

Um sistema de transmissão de som estereofônico possui vários recursos significativos em comparação com um sistema monofônico convencional.
A qualidade que distingue o som estereofônico, volume, ou seja, A perspectiva acústica natural pode ser avaliada usando alguns indicadores adicionais que não fazem sentido com uma técnica de transmissão de som monofônica. Esses indicadores adicionais incluem: ângulo de audição, ou seja, o ângulo em que o ouvinte percebe a imagem sonora estereofônica; resolução estéreo, ou seja, localização determinada subjetivamente de elementos individuais da imagem sonora em determinados pontos do espaço dentro do ângulo de audibilidade; atmosfera acústica, ou seja, o efeito de dar ao ouvinte uma sensação de presença na sala principal onde ocorre o evento sonoro transmitido.

Sobre o papel da acústica da sala

O som colorido não é obtido apenas com a ajuda de equipamentos de reprodução de som. Mesmo com equipamentos razoavelmente bons, a qualidade do som pode ser ruim se a sala de audição não tiver certas propriedades. Sabe-se que em uma sala fechada ocorre um fenômeno sonoro nasal denominado reverberação. Ao afetar os órgãos auditivos, a reverberação (dependendo da sua duração) pode melhorar ou piorar a qualidade do som.

Uma pessoa em uma sala percebe não apenas ondas sonoras diretas criadas diretamente pela fonte sonora, mas também ondas refletidas pelo teto e pelas paredes da sala. As ondas refletidas são ouvidas por algum tempo após a interrupção da fonte sonora.
Às vezes, acredita-se que os sinais refletidos desempenham apenas um papel negativo, interferindo na percepção do sinal principal. No entanto, esta ideia está incorreta. Uma certa parte da energia dos sinais de eco refletidos iniciais, atingindo os ouvidos humanos com pequenos atrasos, amplifica o sinal principal e enriquece seu som. Em contraste, ecos refletidos posteriormente. cujo tempo de atraso excede um determinado valor crítico, formam um fundo sonoro que dificulta a percepção do sinal principal.
A sala de audição não deve ter um longo tempo de reverberação. As salas de estar, via de regra, apresentam pouca reverberação devido ao seu tamanho limitado e à presença de superfícies absorventes de som, móveis estofados, tapetes, cortinas, etc.
Obstáculos de diferentes naturezas e propriedades são caracterizados por um coeficiente de absorção sonora, que é a razão entre a energia absorvida e a energia total da onda sonora incidente.

Para aumentar as propriedades de absorção sonora do tapete (e reduzir o ruído na sala), é aconselhável pendurar o tapete não perto da parede, mas com uma folga de 30-50 mm).

Audição humana

Audição- a capacidade dos organismos biológicos de perceber sons com seus órgãos auditivos; uma função especial do aparelho auditivo, excitada por vibrações sonoras do ambiente, como ar ou água. Uma das sensações biológicas distantes, também chamada de percepção acústica. Fornecido pelo sistema sensorial auditivo.

A audição humana é capaz de ouvir sons que variam de 16 Hz a 22 kHz quando as vibrações são transmitidas pelo ar e até 220 kHz quando o som é transmitido através dos ossos do crânio. Estas ondas têm um significado biológico importante, por exemplo, ondas sonoras na faixa de 300-4000 Hz correspondem à voz humana. Sons acima de 20.000 Hz têm pouca importância prática, pois desaceleram rapidamente; vibrações abaixo de 60 Hz são percebidas através do sentido vibratório. A faixa de frequências que uma pessoa é capaz de ouvir é chamada de faixa auditiva ou sonora; frequências mais altas são chamadas de ultrassom e frequências mais baixas são chamadas de infra-som.

A capacidade de distinguir frequências sonoras depende muito do indivíduo: idade, sexo, hereditariedade, suscetibilidade a doenças auditivas, formação e fadiga auditiva. Algumas pessoas são capazes de perceber sons de frequências relativamente altas - até 22 kHz e possivelmente mais altas.
Nos humanos, como na maioria dos mamíferos, o órgão da audição é o ouvido. Em vários animais, a percepção auditiva é realizada por meio de uma combinação de vários órgãos, que podem diferir significativamente em estrutura do ouvido dos mamíferos. Alguns animais são capazes de perceber vibrações acústicas que não são audíveis aos humanos (ultra-som ou infra-som). Os morcegos usam ultrassom para ecolocalização durante o vôo. Os cães são capazes de ouvir ultrassom, que é a função dos assobios silenciosos. Há evidências de que baleias e elefantes podem usar o infra-som para se comunicar.
Uma pessoa pode distinguir vários sons ao mesmo tempo devido ao fato de que pode haver várias ondas estacionárias na cóclea ao mesmo tempo.

O mecanismo de funcionamento do sistema auditivo:

Um sinal sonoro de qualquer natureza pode ser descrito por um determinado conjunto de características físicas:
frequência, intensidade, duração, estrutura de tempo, espectro, etc.

Correspondem a certas sensações subjetivas que surgem quando o sistema auditivo percebe sons: volume, altura, timbre, batidas, consonância-dissonância, mascaramento, efeito estéreo de localização, etc.
As sensações auditivas estão relacionadas às características físicas de forma ambígua e não linear, por exemplo, a intensidade depende da intensidade do som, sua frequência, espectro, etc. Ainda no século passado foi estabelecida a lei de Fechner, confirmando que esta relação não é linear: “Sensações
são proporcionais à razão dos logaritmos do estímulo." Por exemplo, as sensações de uma mudança no volume estão principalmente associadas a uma mudança no logaritmo de intensidade, altura - com uma mudança no logaritmo de frequência, etc.

Ele reconhece todas as informações sonoras que uma pessoa recebe do mundo exterior (é aproximadamente 25% do total) com a ajuda do sistema auditivo e do trabalho das partes superiores do cérebro, traduz-as para o mundo de suas sensações e toma decisões sobre como reagir a isso.
Antes de começarmos a estudar o problema de como o sistema auditivo percebe o tom, detenhamo-nos brevemente no mecanismo de operação do sistema auditivo.
Muitos resultados novos e muito interessantes foram obtidos nesta direção.
O sistema auditivo é uma espécie de receptor de informações e consiste na parte periférica e nas partes superiores do sistema auditivo. Os processos de transformação dos sinais sonoros na parte periférica do analisador auditivo têm sido os mais estudados.

Parte periférica

Trata-se de uma antena acústica que recebe, localiza, foca e amplifica o sinal sonoro;
- microfone;
- analisador de frequência e tempo;
- um conversor analógico-digital que converte um sinal analógico em impulsos nervosos binários - descargas elétricas.

Uma visão geral do sistema auditivo periférico é mostrada na primeira figura. Normalmente, o sistema auditivo periférico é dividido em três partes: ouvido externo, médio e interno.

Ouvido externo consiste no pavilhão auricular e no canal auditivo, terminando em uma fina membrana chamada tímpano.
Os ouvidos externos e a cabeça são componentes de uma antena acústica externa que conecta (combina) o tímpano ao campo sonoro externo.
As principais funções das orelhas externas são a percepção binaural (espacial), a localização da fonte sonora e a amplificação da energia sonora, especialmente nas regiões de média e alta frequência.

Canal auditivo É um tubo cilíndrico curvo de 22,5 mm de comprimento, que possui uma primeira frequência de ressonância de cerca de 2,6 kHz, portanto nesta faixa de frequência amplifica significativamente o sinal sonoro, e é aqui que se localiza a região de máxima sensibilidade auditiva.

Tímpano - um filme fino com espessura de 74 mícrons, tem formato de cone, com a ponta voltada para o ouvido médio.
Nas frequências baixas ele se move como um pistão, nas frequências mais altas forma um complexo sistema de linhas nodais, que também é importante para amplificar o som.

Ouvido médio- uma cavidade cheia de ar conectada à nasofaringe pela trompa de Eustáquio para equalizar a pressão atmosférica.
Quando a pressão atmosférica muda, o ar pode entrar ou sair do ouvido médio, de modo que o tímpano não responde a mudanças lentas na pressão estática - descida e subida, etc. Existem três pequenos ossículos auditivos no ouvido médio:
martelo, bigorna e estribo.
O martelo está preso ao tímpano em uma extremidade, a outra entra em contato com a bigorna, que está conectada ao estribo com a ajuda de um pequeno ligamento. A base do estribo está conectada à janela oval do ouvido interno.

Ouvido médio executa as seguintes funções:
combinar a impedância do ambiente aéreo com o ambiente líquido da cóclea do ouvido interno; proteção contra sons altos (reflexo acústico); amplificação (mecanismo de alavanca), devido à qual a pressão sonora transmitida ao ouvido interno é amplificada em quase 38 dB em relação à que atinge o tímpano.

Ouvido interno localizado no labirinto de canais do osso temporal e inclui o órgão do equilíbrio (aparelho vestibular) e a cóclea.

Lesma(cóclea) desempenha um papel importante na percepção auditiva. É um tubo de seção transversal variável, enrolado três vezes como a cauda de uma cobra. Quando desdobrado, tem 3,5 cm de comprimento.Por dentro, o caracol apresenta uma estrutura extremamente complexa. Ao longo de toda a sua extensão, é dividido por duas membranas em três cavidades: a escala do vestíbulo, a cavidade mediana e a escala do tímpano.

A transformação das vibrações mecânicas da membrana em impulsos elétricos discretos das fibras nervosas ocorre no órgão de Corti. Quando a membrana basilar vibra, os cílios das células ciliadas se dobram e isso gera um potencial elétrico, que causa um fluxo de impulsos nervosos elétricos que transportam todas as informações necessárias sobre o sinal sonoro recebido ao cérebro para posterior processamento e resposta.

As partes superiores do sistema auditivo (incluindo o córtex auditivo) podem ser consideradas como um processador lógico que identifica (decodifica) sinais sonoros úteis contra um fundo de ruído, agrupa-os de acordo com certas características, compara-os com imagens na memória, determina sua valor da informação e toma decisões sobre ações de resposta.