Para a nossa orientação no mundo que nos rodeia, a audição desempenha o mesmo papel que a visão. O ouvido permite-nos comunicar uns com os outros através de sons, tem uma sensibilidade especial às frequências sonoras da fala. Com a ajuda do ouvido, uma pessoa capta várias vibrações sonoras no ar. As vibrações provenientes de um objeto (fonte sonora) são transmitidas pelo ar, que desempenha o papel de transmissor de som, e são captadas pelo ouvido. O ouvido humano percebe vibrações do ar com frequência de 16 a 20.000 Hz. Vibrações com frequência mais alta são consideradas ultrassônicas, mas o ouvido humano não as percebe. A capacidade de distinguir tons altos diminui com a idade. A capacidade de captar o som com ambos os ouvidos permite determinar onde ele está. No ouvido, as vibrações do ar são convertidas em impulsos elétricos, que são percebidos pelo cérebro como som.

O ouvido também abriga o órgão que detecta o movimento e a posição do corpo no espaço - aparelho vestibular. O sistema vestibular desempenha um papel importante na orientação espacial de uma pessoa, analisa e transmite informações sobre acelerações e desacelerações do movimento linear e rotacional, bem como quando a posição da cabeça muda no espaço.

Estrutura da orelha

Com base na estrutura externa, a orelha é dividida em três partes. As duas primeiras partes do ouvido, a externa (externa) e a média, conduzem o som. A terceira parte - o ouvido interno - contém células auditivas, mecanismos para perceber todas as três características do som: altura, força e timbre.

Ouvido externo- a parte saliente da orelha externa é chamada aurícula, sua base é constituída por tecido de suporte semirrígido - cartilagem. A superfície anterior da orelha possui estrutura complexa e formato variável. É constituído por cartilagem e tecido fibroso, com exceção da parte inferior - o lóbulo (lóbulo da orelha) formado por tecido adiposo. Na base da orelha existem músculos auriculares anterior, superior e posterior, cujos movimentos são limitados.

Além da função acústica (coleção de som), a aurícula desempenha um papel protetor, protegendo o canal auditivo até o tímpano de influências ambientais prejudiciais (água, poeira, fortes correntes de ar). Tanto o formato quanto o tamanho das orelhas são individuais. O comprimento da aurícula nos homens é de 50 a 82 mm e a largura de 32 a 52 mm; nas mulheres, os tamanhos são um pouco menores. A pequena área da orelha representa toda a sensibilidade do corpo e dos órgãos internos. Portanto, pode ser usado para obter informações biologicamente importantes sobre o estado de qualquer órgão. A aurícula concentra as vibrações sonoras e as direciona para a abertura auditiva externa.

Canal auditivo externo serve para conduzir vibrações sonoras de ar da aurícula ao tímpano. O conduto auditivo externo tem comprimento de 2 a 5 cm, seu terço externo é formado por tecido cartilaginoso e os 2/3 internos são formados por osso. O conduto auditivo externo é arqueado na direção súpero-posterior e endireita-se facilmente quando a orelha é puxada para cima e para trás. Na pele do canal auditivo existem glândulas especiais que secretam uma secreção amarelada (cera), cuja função é proteger a pele de infecções bacterianas e partículas estranhas (insetos).

O conduto auditivo externo é separado do ouvido médio pelo tímpano, que está sempre retraído para dentro. É uma fina placa de tecido conjuntivo, coberta externamente por epitélio multicamadas e internamente por membrana mucosa. O conduto auditivo externo serve para conduzir as vibrações sonoras ao tímpano, que separa o ouvido externo da cavidade timpânica (ouvido médio).

Ouvido médio, ou cavidade timpânica, é uma pequena câmara cheia de ar localizada na pirâmide do osso temporal e separada do conduto auditivo externo pelo tímpano. Esta cavidade possui paredes ósseas e membranosas (membrana timpânica).

Tímpanoé uma membrana de baixo movimento com 0,1 mícron de espessura, tecida com fibras que correm em diferentes direções e são esticadas de maneira desigual em diferentes áreas. Devido a essa estrutura, o tímpano não possui período de oscilação próprio, o que levaria à amplificação dos sinais sonoros que coincidem com a frequência de suas próprias oscilações. Começa a vibrar sob a influência das vibrações sonoras que passam pelo conduto auditivo externo. Através de uma abertura na parede posterior, a membrana timpânica se comunica com a caverna mastoidea.

A abertura da tuba auditiva (Eustáquio) está localizada na parede anterior da cavidade timpânica e leva à parte nasal da faringe. Graças a isso, o ar atmosférico pode entrar na cavidade timpânica. Normalmente, a abertura da trompa de Eustáquio está fechada. Abre durante os movimentos de deglutição ou bocejo, ajudando a equalizar a pressão do ar no tímpano proveniente da cavidade do ouvido médio e da abertura auditiva externa, protegendo-o de rupturas que levam à deficiência auditiva.

Na cavidade timpânica encontram-se ossículos auditivos. Eles são de tamanho muito pequeno e estão conectados em uma corrente que se estende do tímpano até a parede interna da cavidade timpânica.

O osso mais externo é martelo- sua alça está conectada ao tímpano. A cabeça do martelo está conectada à bigorna, que se articula de maneira móvel com a cabeça estribos.

Os ossículos auditivos receberam esses nomes devido ao seu formato. Os ossos são cobertos por uma membrana mucosa. Dois músculos regulam o movimento dos ossos. A conexão dos ossos é tal que aumenta em 22 vezes a pressão das ondas sonoras na membrana da janela oval, o que permite que ondas sonoras fracas movam o líquido em lesma.

Ouvido interno encerrado no osso temporal e é um sistema de cavidades e canais localizados na substância óssea da parte petrosa do osso temporal. Juntos eles formam o labirinto ósseo, dentro do qual está o labirinto membranoso. Labirinto ósseoÉ uma cavidade óssea de vários formatos e consiste no vestíbulo, três canais semicirculares e na cóclea. Labirinto membranoso consiste em um sistema complexo de finas formações membranosas localizadas no labirinto ósseo.

Todas as cavidades do ouvido interno estão cheias de líquido. Dentro do labirinto membranoso há endolinfa, e o líquido que lava o labirinto membranoso externamente é a perilinfa e tem composição semelhante ao líquido cefalorraquidiano. A endolinfa difere da perilinfa (contém mais íons de potássio e menos íons de sódio) - carrega uma carga positiva em relação à perilinfa.

Prelúdio- a parte central do labirinto ósseo, que se comunica com todas as suas partes. Posteriormente ao vestíbulo estão três canais semicirculares ósseos: superior, posterior e lateral. O canal semicircular lateral fica horizontalmente, os outros dois formam ângulos retos com ele. Cada canal possui uma parte expandida - uma ampola. Ele contém uma ampola membranosa cheia de endolinfa. Quando a endolinfa se move durante uma mudança na posição da cabeça no espaço, as terminações nervosas ficam irritadas. A excitação é transmitida ao longo das fibras nervosas até o cérebro.

Lesmaé um tubo espiral que forma duas voltas e meia em torno de uma haste óssea em forma de cone. É a parte central do órgão auditivo. Dentro do canal ósseo da cóclea há um labirinto membranoso, ou ducto coclear, ao qual se aproximam as terminações da parte coclear do oitavo nervo craniano.As vibrações da perilinfa são transmitidas à endolinfa do ducto coclear e ativam as terminações nervosas da parte auditiva do oitavo nervo craniano.

O nervo vestibulococlear consiste em duas partes. A parte vestibular conduz impulsos nervosos do vestíbulo e dos canais semicirculares para os núcleos vestibulares da ponte e medula oblonga e posteriormente para o cerebelo. A parte coclear transmite informações ao longo de fibras que seguem do órgão espiral (corti) para os núcleos auditivos do tronco cerebral e depois - através de uma série de trocas nos centros subcorticais - para o córtex da parte superior do lobo temporal do cérebro. hemisfério.

Mecanismo de percepção de vibrações sonoras

Os sons surgem devido às vibrações do ar e são amplificados na aurícula. A onda sonora é então conduzida através do conduto auditivo externo até o tímpano, fazendo-o vibrar. A vibração do tímpano é transmitida à cadeia de ossículos auditivos: martelo, bigorna e estribo. A base do estribo é fixada à janela do vestíbulo com o auxílio de um ligamento elástico, por meio do qual as vibrações são transmitidas à perilinfa. Por sua vez, através da parede membranosa do ducto coclear, essas vibrações passam para a endolinfa, cujo movimento provoca irritação das células receptoras do órgão espiral. O impulso nervoso resultante segue as fibras da parte coclear do nervo vestibulococlear até o cérebro.

A tradução dos sons percebidos pelo órgão auditivo como sensações agradáveis ​​​​e desagradáveis ​​​​é realizada no cérebro. Ondas sonoras irregulares produzem a sensação de ruído, enquanto ondas regulares e rítmicas são percebidas como tons musicais. Os sons viajam a uma velocidade de 343 km/s a uma temperatura do ar de 15–16ºС.

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?

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Peculiaridades da percepção humana. Audição

Som são vibrações, ou seja, perturbação mecânica periódica em meios elásticos - gasosos, líquidos e sólidos. Tal perturbação, que representa alguma mudança física no meio (por exemplo, uma mudança na densidade ou pressão, deslocamento de partículas), propaga-se nele na forma de uma onda sonora. Um som pode ser inaudível se a sua frequência estiver além da sensibilidade do ouvido humano, ou se viajar através de um meio, como um sólido, que não pode ter contato direto com o ouvido, ou se a sua energia for rapidamente dissipada no meio. Assim, o processo de percepção do som que nos é familiar é apenas um lado da acústica.

Ondas sonoras

Onda sonora

As ondas sonoras podem servir como exemplo de processo oscilatório. Qualquer oscilação está associada a uma violação do estado de equilíbrio do sistema e se expressa no desvio de suas características dos valores de equilíbrio com posterior retorno ao valor original. Para vibrações sonoras, esta característica é a pressão em um ponto do meio, e seu desvio é a pressão sonora.

Considere um longo tubo cheio de ar. Um pistão que se ajusta perfeitamente às paredes é inserido na extremidade esquerda. Se o pistão for movido bruscamente para a direita e parado, o ar próximo a ele será comprimido por um momento. O ar comprimido se expandirá então, empurrando o ar adjacente para a direita, e a área de compressão criada inicialmente perto do pistão se moverá através do tubo a uma velocidade constante. Esta onda de compressão é a onda sonora no gás.
Ou seja, um deslocamento brusco de partículas de um meio elástico em um local aumentará a pressão nesse local. Graças às ligações elásticas das partículas, a pressão é transmitida às partículas vizinhas, que, por sua vez, afetam as próximas, e a área de aumento de pressão parece se mover em um meio elástico. Uma região de alta pressão é seguida por uma região de baixa pressão, formando-se assim uma série de regiões alternadas de compressão e rarefação, propagando-se no meio em forma de onda. Cada partícula do meio elástico, neste caso, realizará movimentos oscilatórios.

Uma onda sonora em um gás é caracterizada por excesso de pressão, excesso de densidade, deslocamento de partículas e sua velocidade. Para ondas sonoras, esses desvios dos valores de equilíbrio são sempre pequenos. Assim, o excesso de pressão associado à onda é muito menor que a pressão estática do gás. Caso contrário, estamos lidando com outro fenômeno – uma onda de choque. Numa onda sonora correspondente à fala normal, o excesso de pressão é apenas cerca de um milionésimo da pressão atmosférica.

O importante é que a substância não seja levada pela onda sonora. Uma onda é apenas uma perturbação temporária que passa pelo ar, após a qual o ar retorna a um estado de equilíbrio.
O movimento das ondas, é claro, não é exclusivo do som: a luz e os sinais de rádio viajam na forma de ondas, e todos estão familiarizados com as ondas na superfície da água.

Assim, o som, em sentido amplo, são ondas elásticas que se propagam em algum meio elástico e nele criam vibrações mecânicas; em sentido estrito, a percepção subjetiva dessas vibrações pelos órgãos dos sentidos especiais de animais ou humanos.
Como qualquer onda, o som é caracterizado pela amplitude e espectro de frequência. Normalmente, uma pessoa ouve sons transmitidos pelo ar na faixa de frequência de 16 a 20 Hz a 15 a 20 kHz. O som abaixo da faixa de audibilidade humana é chamado de infra-som; superior: até 1 GHz, - ultrassom, a partir de 1 GHz - hipersom. Dentre os sons audíveis, destacam-se também os sons fonéticos, os sons e fonemas da fala (que compõem a fala falada) e os sons musicais (que compõem a música).

As ondas sonoras longitudinais e transversais são diferenciadas dependendo da relação entre a direção de propagação da onda e a direção das vibrações mecânicas das partículas do meio de propagação.
Em meios líquidos e gasosos, onde não há oscilações significativas de densidade, as ondas acústicas são de natureza longitudinal, ou seja, a direção de vibração das partículas coincide com a direção de movimento da onda. Nos sólidos, além das deformações longitudinais, também ocorrem deformações elásticas de cisalhamento, causando a excitação de ondas transversais (cisalhantes); neste caso, as partículas oscilam perpendicularmente à direção de propagação da onda. A velocidade de propagação das ondas longitudinais é muito maior que a velocidade de propagação das ondas de cisalhamento.

O ar não é uniforme para o som em todos os lugares. Sabe-se que o ar está em constante movimento. A velocidade de seu movimento nas diferentes camadas não é a mesma. Nas camadas próximas ao solo, o ar entra em contato com sua superfície, construções, florestas e, portanto, sua velocidade aqui é menor do que no topo. Devido a isso, a onda sonora não viaja igualmente rápido na parte superior e inferior. Se o movimento do ar, ou seja, o vento, acompanha o som, então nas camadas superiores do ar o vento conduzirá a onda sonora com mais força do que nas camadas inferiores. Quando há vento contrário, o som na parte superior viaja mais lentamente do que na parte inferior. Essa diferença de velocidade afeta o formato da onda sonora. Como resultado da distorção das ondas, o som não viaja em linha reta. Com vento favorável, a linha de propagação da onda sonora se curva para baixo e, com vento contrário, ela se curva para cima.

Outra razão para a propagação desigual do som no ar. Esta é a temperatura diferente de suas camadas individuais.

Camadas de ar aquecidas de maneira desigual, como o vento, mudam a direção do som. Durante o dia, a onda sonora se curva para cima porque a velocidade do som nas camadas inferiores e mais quentes é maior do que nas camadas superiores. À noite, quando a terra, e com ela as camadas de ar próximas, esfriam rapidamente, as camadas superiores ficam mais quentes que as inferiores, a velocidade do som nelas é maior e a linha de propagação das ondas sonoras se curva para baixo. Portanto, à noite, do nada, você pode ouvir melhor.

Observando as nuvens, muitas vezes você pode notar como em diferentes altitudes elas se movem não apenas em velocidades diferentes, mas às vezes em direções diferentes. Isto significa que o vento em diferentes alturas do solo pode ter diferentes velocidades e direções. A forma da onda sonora nessas camadas também mudará de camada para camada. Deixe, por exemplo, o som vir contra o vento. Neste caso, a linha de propagação do som deve dobrar e subir. Mas se uma camada de ar lento atrapalhar, ela mudará de direção novamente e poderá retornar ao solo novamente. É então que no espaço desde o local onde a onda sobe de altura até ao local onde regressa ao solo, surge uma “zona de silêncio”.

Órgãos de percepção sonora

A audição é 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. Um dos cinco sentidos biológicos, também chamado de percepção acústica.

O ouvido humano percebe ondas sonoras com comprimento de aproximadamente 20 m a 1,6 cm, o que corresponde a 16 - 20.000 Hz (oscilações por segundo) quando as vibrações são transmitidas pelo ar, e até 220 kHz quando o som é transmitido através dos ossos de a caveira. 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, suscetibilidade a doenças auditivas, treinamento e fadiga auditiva. Os indivíduos são capazes de perceber sons de até 22 kHz e possivelmente mais altos.
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 ouvido é um órgão vestíbulo-auditivo complexo que desempenha duas funções: percebe os impulsos sonoros e 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.

O órgão da audição e do equilíbrio 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 é uma cartilagem elástica de formato complexo coberta por pele; sua parte inferior, chamada de lóbulo, é uma prega cutânea que consiste em pele e tecido adiposo.
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. Mas muitos animais, ao moverem as orelhas, são capazes de determinar a localização da fonte do som com muito mais precisão do que os humanos.

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.
A função da orelha é captar sons; sua continuação é a cartilagem do conduto auditivo externo, cujo comprimento é em média 25-30 mm. A parte cartilaginosa do canal auditivo passa para o osso, e todo o canal auditivo externo é revestido por pele contendo glândulas sebáceas e sulfurosas, que são glândulas sudoríparas modificadas. Esta passagem termina às cegas: é separada 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.

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: o martelo, a bigorna e o estribo - eles transmitem as vibrações sonoras do ouvido externo para o ouvido interno, amplificando-as simultaneamente.

Os ossículos auditivos, como os menores fragmentos do esqueleto humano, representam uma cadeia que transmite vibrações. O cabo do martelo está intimamente fundido com o tímpano, a cabeça do martelo está conectada à bigorna e esta, por sua vez, com seu longo processo, está conectada ao estribo. A base do estribo fecha a janela do vestíbulo, conectando-se assim ao ouvido interno.
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. Quando a pressão externa muda, os ouvidos às vezes ficam bloqueados, o que geralmente é resolvido bocejando reflexivamente. A experiência mostra que a congestão do ouvido é resolvida de forma ainda mais eficaz engolindo movimentos ou assoando o nariz comprimido neste momento.

Ouvido interno
Das três seções do órgão da audição e do equilíbrio, a mais complexa é o ouvido interno, que, devido ao seu formato intrincado, é chamado de labirinto. O labirinto ósseo consiste no vestíbulo, cóclea e canais semicirculares, mas apenas a cóclea, preenchida com fluidos linfáticos, está diretamente relacionada à audição. No interior da cóclea existe um canal membranoso, também preenchido com líquido, em cuja parede inferior existe um aparelho receptor do analisador auditivo, recoberto por células ciliadas. As células ciliadas detectam vibrações do fluido que preenche o canal. Cada célula ciliada é sintonizada em uma frequência sonora específica, com células sintonizadas em baixas frequências localizadas na parte superior da cóclea e altas frequências sintonizadas em células na parte inferior da cóclea. Quando as células ciliadas morrem devido à idade ou por outros motivos, a pessoa perde a capacidade de perceber sons nas frequências correspondentes.

Limites de Percepção

O ouvido humano ouve nominalmente sons na faixa de 16 a 20.000 Hz. O limite superior tende a diminuir com a idade. A maioria dos adultos não consegue ouvir sons acima de 16 kHz. O ouvido em si não responde a frequências abaixo de 20 Hz, mas elas podem ser sentidas através dos sentidos do tato.

A gama de intensidade dos sons percebidos é enorme. Mas o tímpano do ouvido só é sensível a mudanças de pressão. O nível de pressão sonora é geralmente medido em decibéis (dB). O limite inferior de audibilidade é definido como 0 dB (20 micropascais), e a definição do limite superior de audibilidade refere-se antes ao limiar de desconforto e depois à deficiência auditiva, concussão, etc. o som. O ouvido pode tolerar aumentos de volume de curto prazo de até 120 dB sem consequências, mas a exposição prolongada a sons acima de 80 dB pode causar perda auditiva.

Estudos mais cuidadosos do limite inferior da audição mostraram que o limiar mínimo no qual o som permanece audível depende da frequência. Este gráfico é chamado de limiar auditivo absoluto. Em média, possui região de maior sensibilidade na faixa de 1 kHz a 5 kHz, embora a sensibilidade diminua com a idade na faixa acima de 2 kHz.
Existe também uma forma de perceber o som sem a participação do tímpano - o chamado efeito auditivo de micro-ondas, quando a radiação modulada na faixa de micro-ondas (de 1 a 300 GHz) afeta o tecido ao redor da cóclea, fazendo com que a pessoa perceba vários sons.
Às vezes, uma pessoa pode ouvir sons na região de baixa frequência, embora na realidade não existissem sons nessa frequência. Isso acontece porque as vibrações da membrana basilar do ouvido não são lineares e podem ocorrer vibrações nela com uma frequência diferente entre duas frequências mais altas.

Sinestesia

Um dos fenômenos psiconeurológicos mais inusitados, em que o tipo de estímulo e o tipo de sensações que uma pessoa vivencia não coincidem. A percepção sinestésica é expressa no fato de que, além das qualidades comuns, podem surgir sensações adicionais mais simples ou impressões “elementares” persistentes - por exemplo, cor, cheiro, sons, sabores, qualidades de uma superfície texturizada, transparência, volume e forma, localização no espaço e outras qualidades, não recebidas pelos sentidos, mas existindo apenas na forma de reações. Essas qualidades adicionais podem surgir como impressões sensoriais isoladas ou até mesmo manifestar-se fisicamente.

Existe, por exemplo, sinestesia auditiva. Esta é a capacidade de algumas pessoas de “ouvir” sons ao observar objetos em movimento ou flashes, mesmo que não sejam acompanhados por fenômenos sonoros reais.
Deve-se ter em mente que a sinestesia é antes uma característica psiconeurológica de uma pessoa e não um transtorno mental. Essa percepção do mundo que nos rodeia pode ser sentida por uma pessoa comum através do uso de certas substâncias entorpecentes.

Ainda não existe uma teoria geral da sinestesia (uma ideia universal cientificamente comprovada sobre ela). Atualmente, existem muitas hipóteses e muitas pesquisas estão sendo realizadas nesta área. Já surgiram classificações e comparações originais e surgiram certos padrões estritos. Por exemplo, nós, cientistas, já descobrimos que os sinestesistas têm uma natureza especial de atenção - como se fossem “pré-conscientes” - aos fenômenos que lhes causam sinestesia. Os sinestetas têm uma anatomia cerebral ligeiramente diferente e uma ativação radicalmente diferente do cérebro para “estímulos” sinestésicos. E pesquisadores da Universidade de Oxford (Reino Unido) conduziram uma série de experimentos durante os quais descobriram que a causa da sinestesia pode ser a superexcitação dos neurônios. A única coisa que se pode dizer com certeza é que tal percepção é obtida ao nível da função cerebral, e não ao nível da percepção primária da informação.

Conclusão

As ondas de pressão viajam através do ouvido externo, do tímpano e dos ossículos do ouvido médio para alcançar o ouvido interno em formato de cóclea, cheio de líquido. O líquido, oscilando, atinge uma membrana coberta por minúsculos pêlos, os cílios. Os componentes sinusoidais de um som complexo causam vibrações em várias partes da membrana. Os cílios vibrando junto com a membrana excitam as fibras nervosas a eles associadas; neles aparece uma série de pulsos, nos quais a frequência e a amplitude de cada componente de uma onda complexa são “codificadas”; esses dados são transmitidos eletroquimicamente ao cérebro.

De todo o espectro de sons, distingue-se principalmente a faixa audível: de 20 a 20.000 hertz, infra-som (até 20 hertz) e ultrassom - de 20.000 hertz e acima. Uma pessoa não consegue ouvir infrassons e ultrassons, mas isso não significa que eles não a afetem. Sabe-se que os infrassons, principalmente abaixo de 10 hertz, podem influenciar o psiquismo humano e causar depressão. Os ultrassons podem causar síndromes asteno-vegetativas, etc.
A parte audível da faixa sonora é dividida em sons de baixa frequência - até 500 hertz, frequência média - 500-10.000 hertz e alta frequência - acima de 10.000 hertz.

Esta divisão é muito importante, uma vez que o ouvido humano não é igualmente sensível a diferentes sons. O ouvido é mais sensível a uma faixa relativamente estreita de sons de frequência média, de 1.000 a 5.000 hertz. Para sons de frequência mais baixa e mais alta, a sensibilidade cai drasticamente. Isso leva ao fato de que uma pessoa é capaz de ouvir sons com energia de cerca de 0 decibéis na faixa de frequência média e não ouvir sons de baixa frequência de 20-40-60 decibéis. Ou seja, sons com a mesma energia na faixa de frequência média podem ser percebidos como altos, mas na faixa de frequência baixa como baixos ou nem mesmo serem ouvidos.

Essa característica do som não foi formada por natureza por acaso. Os sons necessários à sua existência: fala, sons da natureza, estão principalmente na faixa de frequências médias.
A percepção dos sons é significativamente prejudicada se outros sons, ruídos semelhantes em frequência ou composição harmônica, forem ouvidos ao mesmo tempo. Isto significa que, por um lado, o ouvido humano não percebe bem os sons de baixa frequência e, por outro lado, se houver ruídos estranhos na sala, a percepção de tais sons pode ser ainda mais perturbada e distorcida.

Tendo considerado a teoria da propagação e os mecanismos pelos quais surgem as ondas sonoras, é útil compreender como o som é “interpretado” ou percebido pelos humanos. Um órgão emparelhado, o ouvido, é responsável pela percepção das ondas sonoras no corpo humano. Ouvido humano- um órgão muito complexo que é responsável por duas funções: 1) percebe os impulsos sonoros 2) atua como aparelho vestibular de todo o corpo humano, determina a posição do corpo no espaço e proporciona a capacidade vital de manter o equilíbrio. O ouvido humano médio é capaz de detectar vibrações de 20 a 20.000 Hz, mas existem desvios para cima ou para baixo. Idealmente, a faixa de frequência audível é de 16 a 20.000 Hz, o que também corresponde a um comprimento de onda de 16 m a 20 cm. O ouvido é dividido em três componentes: ouvido externo, médio e interno. Cada uma dessas “divisões” desempenha sua própria função, mas todas as três divisões estão intimamente conectadas entre si e na verdade transmitem ondas sonoras entre si.

Ouvido externo (externo)

O ouvido externo consiste no pavilhão auricular e no canal auditivo externo. A aurícula é uma cartilagem elástica de formato complexo, coberta por pele. Na parte inferior da aurícula existe um lóbulo, que consiste em tecido adiposo e também é coberto por pele. A aurícula atua como um receptor de ondas sonoras do espaço circundante. O formato especial da estrutura da orelha permite uma melhor captação dos sons, principalmente os sons da faixa média de frequência, responsável pela transmissão das informações da fala. Esse fato se deve em grande parte à necessidade evolutiva, já que a pessoa passa a maior parte de sua vida em comunicação oral com representantes de sua espécie. A aurícula humana está praticamente imóvel, ao contrário de um grande número de representantes da espécie animal, que utilizam os movimentos do ouvido para sintonizar com mais precisão a fonte sonora.

As dobras da orelha humana são desenhadas de forma a introduzir correções (pequenas distorções) quanto à localização vertical e horizontal da fonte sonora no espaço. É devido a esta característica única que uma pessoa é capaz de determinar com bastante clareza a localização de um objeto no espaço em relação a si mesma, guiada apenas pelo som. Este recurso também é conhecido pelo termo "localização de som". A principal função da orelha é captar o maior número possível de sons na faixa de frequência audível. O futuro destino das ondas sonoras “capturadas” é decidido no canal auditivo, cujo comprimento é de 25 a 30 mm. Nele, a parte cartilaginosa da aurícula externa passa para o osso, e a superfície da pele do canal auditivo é dotada de glândulas sebáceas e sulfurosas. No final do canal auditivo existe um tímpano elástico, ao qual chegam as vibrações das ondas sonoras, causando assim suas vibrações de resposta. O tímpano, por sua vez, transmite essas vibrações resultantes ao ouvido médio.

Ouvido médio

As vibrações transmitidas pelo tímpano entram em uma área do ouvido médio chamada “região timpânica”. Trata-se de uma área com volume de cerca de um centímetro cúbico na qual estão localizados três ossículos auditivos: martelo, bigorna e estribo. São esses elementos “intermediários” que desempenham a função mais importante: transmitir as ondas sonoras ao ouvido interno e simultaneamente amplificá-las. Os ossículos auditivos representam uma cadeia extremamente complexa de transmissão sonora. Todos os três ossos estão intimamente ligados entre si, bem como ao tímpano, devido ao qual as vibrações são transmitidas “ao longo da cadeia”. Na abordagem da região do ouvido interno existe uma janela do vestíbulo, que é bloqueada pela base do estribo. Para equalizar a pressão em ambos os lados do tímpano (por exemplo, em caso de alterações na pressão externa), a área do ouvido médio é conectada à nasofaringe através da trompa de Eustáquio. Todos conhecemos o efeito de ouvidos entupidos, que ocorre justamente por causa desse ajuste fino. Do ouvido médio, as vibrações sonoras, já amplificadas, entram na região do ouvido interno, a mais complexa e sensível.

Ouvido interno

A forma mais complexa é o ouvido interno, chamado de labirinto por esse motivo. O labirinto ósseo inclui: vestíbulo, cóclea e canais semicirculares, bem como o aparelho vestibular, responsável pelo equilíbrio. A cóclea está diretamente relacionada à audição neste contexto. A cóclea é um canal membranoso em forma de espiral preenchido com líquido linfático. No interior, o canal é dividido em duas partes por outra partição membranosa denominada “membrana principal”. Esta membrana consiste em fibras de vários comprimentos (mais de 24.000 no total), esticadas como cordas, cada corda ressoando com seu som específico. O canal é dividido por uma membrana nas escalas superior e inferior, comunicando-se no ápice da cóclea. Na extremidade oposta, o canal se conecta ao aparelho receptor do analisador auditivo, que é coberto por minúsculas células ciliadas. Este dispositivo analisador auditivo também é chamado de “Órgão de Corti”. Quando as vibrações do ouvido médio entram na cóclea, o fluido linfático que preenche o canal também começa a vibrar, transmitindo vibrações à membrana principal. Nesse momento, entra em ação o aparelho analisador auditivo, cujas células ciliadas, localizadas em várias fileiras, transformam as vibrações sonoras em impulsos elétricos “nervosos”, que são transmitidos ao longo do nervo auditivo até a zona temporal do córtex cerebral. De uma forma tão complexa e ornamentada, a pessoa acabará por ouvir o som desejado.

Características de percepção e formação da fala

O mecanismo de formação da fala foi formado nos humanos ao longo de todo o estágio evolutivo. O significado dessa habilidade é transmitir informações verbais e não verbais. O primeiro carrega carga verbal e semântica, o segundo é responsável por transmitir o componente emocional. O processo de criação e percepção da fala inclui: formulação da mensagem; codificação em elementos de acordo com as regras da linguagem existente; ações neuromusculares transitórias; movimentos das cordas vocais; emissão de sinal acústico; Em seguida, entra em ação o ouvinte, realizando: análise espectral do sinal acústico recebido e seleção das características acústicas no sistema auditivo periférico, transmissão das características selecionadas via redes neurais, reconhecimento do código da linguagem (análise linguística), compreensão do significado da mensagem.
O aparelho para gerar sinais de fala pode ser comparado a um instrumento de sopro complexo, mas a versatilidade e flexibilidade de configuração e a capacidade de reproduzir as menores sutilezas e detalhes não têm análogos na natureza. O mecanismo de formação de voz consiste em três componentes inextricáveis:

1. Gerador- pulmões como reservatório de volume de ar. A energia do excesso de pressão é armazenada nos pulmões, depois pelo canal excretor, com o auxílio do sistema muscular, essa energia é retirada pela traqueia conectada à laringe. Nesta fase, o fluxo de ar é interrompido e modificado;
2. Vibrador- consiste em cordas vocais. O fluxo também é afetado por jatos de ar turbulentos (criando tons de borda) e fontes pulsadas (explosões);
3. Ressonador- inclui cavidades ressonantes de forma geométrica complexa (faringe, cavidades oral e nasal).

A totalidade do arranjo individual desses elementos forma o timbre único e individual da voz de cada pessoa individualmente.

A energia da coluna de ar é gerada nos pulmões, que criam um certo fluxo de ar durante a inspiração e a expiração devido à diferença na pressão atmosférica e intrapulmonar. O processo de acumulação de energia é realizado através da inspiração, o processo de liberação é caracterizado pela expiração. Isso acontece devido à compressão e expansão do tórax, que é realizada com o auxílio de dois grupos musculares: intercostal e diafragma, com respiração profunda e canto, os músculos da imprensa abdominal, tórax e pescoço também se contraem. Quando você inspira, o diafragma se contrai e desce, a contração dos músculos intercostais externos levanta as costelas e as move para os lados, e o esterno para frente. Um aumento no tórax leva a uma queda na pressão dentro dos pulmões (em relação à pressão atmosférica), e esse espaço é rapidamente preenchido com ar. Ao expirar, os músculos relaxam correspondentemente e tudo volta ao estado anterior (o tórax volta ao estado original devido à sua própria gravidade, o diafragma sobe, o volume dos pulmões anteriormente expandidos diminui, a pressão intrapulmonar aumenta). A inalação pode ser descrita como um processo que requer gasto energético (ativo); a expiração é um processo de acumulação de energia (passivo). O controle do processo de respiração e formação da fala ocorre inconscientemente, mas ao cantar, o controle da respiração requer uma abordagem consciente e treinamento adicional de longo prazo.

A quantidade de energia que é posteriormente gasta na formação da fala e da voz depende do volume de ar armazenado e da quantidade de pressão adicional nos pulmões. A pressão máxima desenvolvida por um cantor de ópera treinado pode atingir 100-112 dB. Modulação do fluxo de ar pela vibração das cordas vocais e criação de excesso de pressão subfaríngea, esses processos ocorrem na laringe, que é uma espécie de válvula localizada no final da traqueia. A válvula desempenha uma dupla função: protege os pulmões de objetos estranhos e mantém alta pressão. É a laringe que atua como fonte da fala e do canto. A laringe é um conjunto de cartilagens conectadas por músculos. A laringe possui uma estrutura bastante complexa, cujo elemento principal é um par de cordas vocais. São as cordas vocais a principal (mas não a única) fonte de produção de voz ou “vibrador”. Durante esse processo, as cordas vocais começam a se mover, acompanhadas de fricção. Para se proteger contra isso, é secretada uma secreção mucosa especial, que atua como lubrificante. A formação dos sons da fala é determinada pelas vibrações dos ligamentos, o que leva à formação de um fluxo de ar exalado dos pulmões com um certo tipo de amplitude característica. Entre as pregas vocais existem pequenas cavidades que atuam como filtros acústicos e ressonadores quando necessário.

Características de percepção auditiva, segurança auditiva, limiares auditivos, adaptação, nível de volume correto

Como pode ser visto pela descrição da estrutura do ouvido humano, este órgão é muito delicado e de estrutura bastante complexa. Tendo este facto em conta, não é difícil determinar que este dispositivo extremamente delicado e sensível possui um conjunto de limitações, limiares, etc. O sistema auditivo humano está adaptado para perceber sons baixos, bem como sons de média intensidade. A exposição prolongada a sons altos acarreta alterações irreversíveis nos limiares auditivos, bem como outros problemas auditivos, incluindo surdez completa. O grau de dano é diretamente proporcional ao tempo de exposição em um ambiente barulhento. Neste momento, o mecanismo de adaptação também entra em vigor - ou seja, Sob a influência de sons altos e prolongados, a sensibilidade diminui gradualmente, o volume percebido diminui e a audição se adapta.

A adaptação busca inicialmente proteger os órgãos auditivos de sons muito altos, porém, é a influência desse processo que na maioria das vezes obriga a pessoa a aumentar incontrolavelmente o nível de volume do sistema de áudio. A proteção é realizada graças ao funcionamento do mecanismo do ouvido médio e interno: o estribo é retraído da janela oval, protegendo assim contra sons excessivamente altos. Mas o mecanismo de proteção não é o ideal e possui um atraso de tempo, acionando apenas 30-40 ms após o início da chegada do som, e a proteção total não é alcançada mesmo após uma duração de 150 ms. O mecanismo de proteção é ativado quando o nível de volume ultrapassa 85 dB, enquanto a proteção em si é de até 20 dB.
O mais perigoso, neste caso, pode ser considerado o fenômeno da “mudança do limiar auditivo”, que geralmente ocorre na prática como resultado da exposição prolongada a sons altos acima de 90 dB. O processo de restauração do sistema auditivo após tais efeitos nocivos pode durar até 16 horas. A mudança de limiar já começa em um nível de intensidade de 75 dB e aumenta proporcionalmente com o aumento do nível do sinal.

Ao considerar o problema do nível correto de intensidade sonora, a pior coisa a perceber é o fato de que os problemas (adquiridos ou congênitos) associados à audição são praticamente intratáveis ​​em nossa era de medicina bastante avançada. Tudo isso deve levar qualquer pessoa sã a pensar em cuidar bem de sua audição, a menos, é claro, que planeje preservar sua integridade original e a capacidade de ouvir toda a faixa de frequência pelo maior tempo possível. Felizmente, nem tudo é tão assustador quanto pode parecer à primeira vista e, seguindo uma série de cuidados, você pode facilmente preservar sua audição mesmo na velhice. Antes de considerar estas medidas, é necessário lembrar uma característica importante da percepção auditiva humana. O aparelho auditivo percebe sons de forma não linear. Este fenômeno é o seguinte: se imaginarmos uma frequência de um tom puro, por exemplo 300 Hz, então a não linearidade aparece quando os harmônicos desta frequência fundamental aparecem na aurícula de acordo com o princípio logarítmico (se a frequência fundamental for considerada f, então os harmônicos da frequência serão 2f, 3f etc. em ordem crescente). Essa não linearidade também é mais fácil de entender e é familiar para muitos sob o nome "distorções não lineares". Como tais harmônicos (sobretons) não aparecem no tom puro original, verifica-se que o próprio ouvido faz suas próprias correções e sobretons ao som original, mas eles só podem ser determinados como distorções subjetivas. Em níveis de intensidade abaixo de 40 dB, não ocorre distorção subjetiva. À medida que a intensidade aumenta de 40 dB, o nível de harmônicos subjetivos começa a aumentar, mas mesmo no nível de 80-90 dB sua contribuição negativa para o som é relativamente pequena (portanto, este nível de intensidade pode ser condicionalmente considerado uma espécie de “ meio-termo” no campo musical).

Com base nessas informações, você pode determinar facilmente um nível de volume seguro e aceitável que não prejudique os órgãos auditivos e ao mesmo tempo permitirá ouvir absolutamente todas as características e detalhes do som, por exemplo, no caso de trabalhando com um sistema “hi-fi”. Este nível de "média dourada" é de aproximadamente 85-90 dB. É nesta intensidade sonora que é possível ouvir tudo o que está contido no caminho de áudio, ao mesmo tempo que o risco de danos prematuros e perda auditiva é minimizado. Um nível de volume de 85 dB pode ser considerado quase totalmente seguro. Para entender quais são os perigos de ouvir alto e por que um nível de volume muito baixo não permite ouvir todas as nuances do som, vamos examinar esse problema com mais detalhes. Quanto aos níveis de volume baixos, a falta de conveniência (mas mais frequentemente de desejo subjetivo) de ouvir música em níveis baixos se deve aos seguintes motivos:

1. Não linearidade da percepção auditiva humana;
2. Características da percepção psicoacústica, que serão discutidas separadamente.

A não linearidade da percepção auditiva discutida acima tem um efeito significativo em qualquer volume abaixo de 80 dB. Na prática, fica assim: se você ligar a música em um nível baixo, por exemplo 40 dB, então a faixa de frequência média da composição musical será ouvida com mais clareza, seja a voz do intérprete ou os instrumentos tocando em esta faixa. Ao mesmo tempo, haverá uma clara falta de frequências baixas e altas, devido precisamente à não linearidade da percepção e também ao facto de diferentes frequências soarem em diferentes volumes. Assim, é óbvio que, para perceber totalmente a imagem inteira, o nível de intensidade da frequência deve estar alinhado tanto quanto possível a um único valor. Apesar do fato de que mesmo em um nível de volume de 85-90 dB não há equalização idealizada do volume de diferentes frequências, o nível torna-se aceitável para a audição normal do dia a dia. Quanto mais baixo for o volume ao mesmo tempo, mais claramente será percebida pelo ouvido a não linearidade característica, nomeadamente a sensação de ausência da quantidade adequada de altas e baixas frequências. Ao mesmo tempo, verifica-se que com tal não-linearidade é impossível falar seriamente sobre a reprodução de som “hi-fi” de alta fidelidade, porque a precisão da imagem sonora original será extremamente baixa nesta situação particular.

Se você se aprofundar nessas descobertas, fica claro por que ouvir música em volume baixo, embora seja o mais seguro do ponto de vista da saúde, é extremamente negativo para o ouvido devido à criação de imagens claramente implausíveis de instrumentos musicais e vozes. , e a falta de escala do palco sonoro. Em geral, a reprodução de música silenciosa pode ser utilizada como acompanhamento de fundo, mas é totalmente contra-indicado ouvir alta qualidade “hi-fi” em volume baixo, pelas razões acima expostas da impossibilidade de criar imagens naturalistas do palco sonoro, que foi formada pelo engenheiro de som em estúdio, na fase de gravação do som. Mas não só o volume baixo introduz certas restrições na percepção do som final; a situação é muito pior com o aumento do volume. É possível e bastante simples prejudicar a audição e reduzir significativamente a sensibilidade se você ouvir música em níveis acima de 90 dB por muito tempo. Estes dados baseiam-se num grande número de estudos médicos, concluindo que sons acima de 90 dB causam danos reais e quase irreparáveis ​​à saúde. O mecanismo desse fenômeno está na percepção auditiva e nas características estruturais do ouvido. Quando uma onda sonora com intensidade acima de 90 dB entra no canal auditivo, os órgãos do ouvido médio entram em ação, causando um fenômeno denominado adaptação auditiva.

O princípio do que acontece neste caso é o seguinte: o estribo se afasta da janela oval e protege o ouvido interno de sons muito altos. Este processo é chamado reflexo acústico. Para o ouvido, isso é percebido como uma diminuição de sensibilidade de curto prazo, o que pode ser familiar para quem já assistiu a shows de rock em clubes, por exemplo. Após tal concerto, ocorre uma diminuição de curto prazo na sensibilidade, que após um certo período de tempo é restaurada ao seu nível anterior. Porém, a restauração da sensibilidade nem sempre acontece e depende diretamente da idade. Por trás de tudo isso está o grande perigo de ouvir música alta e outros sons cuja intensidade ultrapassa os 90 dB. A ocorrência de um reflexo acústico não é o único perigo “visível” de perda de sensibilidade auditiva. Quando expostos a sons muito altos por muito tempo, os cabelos localizados na região do ouvido interno (que respondem às vibrações) ficam muito desviados. Nesse caso, ocorre o efeito de que o cabelo responsável pela percepção de uma determinada frequência seja desviado sob a influência de vibrações sonoras de alta amplitude. A certa altura, esse cabelo pode se desviar demais e não poder voltar. Isto causará uma perda correspondente de sensibilidade em uma frequência específica!

O pior de toda essa situação é que as doenças do ouvido são praticamente intratáveis, mesmo com os métodos mais modernos que a medicina conhece. Tudo isso leva a certas conclusões sérias: sons acima de 90 dB são perigosos para a saúde e é quase certo que causam perda auditiva prematura ou uma diminuição significativa da sensibilidade. O que é ainda mais desagradável é que a propriedade de adaptação mencionada anteriormente entra em ação com o tempo. Este processo nos órgãos auditivos humanos ocorre de forma quase imperceptível, ou seja, uma pessoa que está perdendo lentamente a sensibilidade tem quase 100% de probabilidade de não perceber isso até que as próprias pessoas ao seu redor prestem atenção às constantes perguntas repetidas, como: “O que você acabou de dizer?” A conclusão é extremamente simples: ao ouvir música, é de vital importância não permitir níveis de intensidade sonora superiores a 80-85 dB! Há também um lado positivo neste ponto: o nível de volume de 80-85 dB corresponde aproximadamente ao nível de gravação de música em ambiente de estúdio. É aqui que surge o conceito de “Meio Áureo”, acima do qual é melhor não subir se as questões de saúde tiverem alguma importância.

Mesmo ouvir música durante um curto período de tempo a um nível de 110-120 dB pode causar problemas de audição, por exemplo, durante um concerto ao vivo. Obviamente, às vezes é impossível ou muito difícil evitar isso, mas é extremamente importante tentar fazer isso para manter a integridade da percepção auditiva. Teoricamente, a exposição de curto prazo a sons altos (não superiores a 120 dB), mesmo antes do início da “fadiga auditiva”, não acarreta consequências negativas graves. Mas, na prática, costuma haver casos de exposição prolongada a sons dessa intensidade. As pessoas ficam surdas sem perceber toda a extensão do perigo em um carro ao ouvir um sistema de áudio, em casa em condições semelhantes ou nos fones de ouvido de um reprodutor portátil. Por que isso acontece e o que faz com que o som fique cada vez mais alto? Existem duas respostas para esta questão: 1) A influência da psicoacústica, que será discutida separadamente; 2) A necessidade constante de “gritar” alguns sons externos com o volume da música. O primeiro aspecto do problema é bastante interessante e será discutido em detalhes mais adiante, mas o segundo lado do problema leva mais a pensamentos e conclusões negativas sobre uma compreensão errônea dos verdadeiros fundamentos para ouvir adequadamente o som da classe hi-fi.

Sem entrar em detalhes, a conclusão geral sobre ouvir música e o volume correto é a seguinte: ouvir música deve ocorrer em níveis de intensidade sonora não superiores a 90 dB, não inferiores a 80 dB em uma sala onde sons estranhos de externos fontes (como: conversas de vizinhos e outros ruídos atrás da parede do apartamento; ruído da rua e ruído técnico se você estiver no carro, etc.). Gostaria de destacar de uma vez por todas que é justamente se esses requisitos provavelmente rigorosos forem atendidos que será possível alcançar o tão esperado equilíbrio de volume, que não causará danos prematuros e indesejados aos órgãos auditivos, e também trará verdadeiro prazer desde ouvir suas obras musicais favoritas com os menores detalhes sonoros em altas e baixas frequências e precisão, o que é buscado pelo próprio conceito de som “hi-fi”.

Psicoacústica e características de percepção

Para responder da forma mais completa a algumas questões importantes relativas à percepção humana final da informação sonora, existe todo um ramo da ciência que estuda uma enorme variedade de tais aspectos. Esta seção é chamada de "psicoacústica". O fato é que a percepção auditiva não se esgota apenas no funcionamento dos órgãos auditivos. Após a percepção direta do som pelo órgão da audição (ouvido), entra em ação o mecanismo mais complexo e pouco estudado de análise das informações recebidas, de inteira responsabilidade do cérebro humano, que está desenhado de tal forma que durante a operação gera ondas de uma determinada frequência, também designadas em Hertz (Hz). Diferentes frequências de ondas cerebrais correspondem a certos estados humanos. Assim, verifica-se que ouvir música ajuda a alterar a sintonia de frequência do cérebro, e isso é importante considerar ao ouvir composições musicais. Com base nesta teoria, existe também um método de terapia sonora que influencia diretamente o estado mental de uma pessoa. Existem cinco tipos de ondas cerebrais:

1. Ondas delta (ondas abaixo de 4 Hz). Corresponde a um estado de sono profundo sem sonhos, embora haja uma completa ausência de sensações corporais.
2. Ondas Teta (ondas de 4-7 Hz). Estado de sono ou meditação profunda.
3. Ondas alfa (ondas 7-13 Hz). Estado de relaxamento e relaxamento durante a vigília, sonolência.
4. Ondas beta (ondas 13-40 Hz). Estado de atividade, pensamento diário e atividade mental, excitação e cognição.
5. Ondas gama (ondas acima de 40 Hz). Um estado de intensa atividade mental, medo, excitação e consciência.

A psicoacústica, como ramo da ciência, busca respostas para as questões mais interessantes relativas à percepção humana final da informação sonora. No processo de estudo deste processo, revela-se um grande número de factores, cuja influência ocorre invariavelmente tanto no processo de ouvir música como em qualquer outro caso de processamento e análise de qualquer informação sonora. Um psicoacústico estuda quase toda a variedade de influências possíveis, começando pelo estado emocional e mental de uma pessoa no momento da escuta, terminando nas características estruturais das cordas vocais (se estamos falando das peculiaridades de perceber todas as sutilezas de desempenho vocal) e o mecanismo de conversão do som em impulsos elétricos do cérebro. Os fatores mais interessantes e mais importantes (que são de vital importância levar em consideração sempre que você ouvir suas composições musicais favoritas, bem como ao construir um sistema de áudio profissional) serão discutidos mais adiante.

O conceito de consonância, consonância musical

A estrutura do sistema auditivo humano é única principalmente no mecanismo de percepção sonora, na não linearidade do sistema auditivo e na capacidade de agrupar sons por altura com um grau de precisão bastante alto. A característica mais interessante da percepção é a não linearidade do sistema auditivo, que se manifesta na forma do aparecimento de harmônicos adicionais inexistentes (no tom fundamental), especialmente manifestados em pessoas com ouvido musical ou absoluto. Se pararmos com mais detalhes e analisarmos todas as sutilezas da percepção do som musical, então o conceito de “consonância” e “dissonância” de vários acordes e intervalos sonoros pode ser facilmente distinguido. Conceito "consonância"é definido como um som consonantal (da palavra francesa “acordo”) e, consequentemente, vice-versa, "dissonância"- som discordante e discordante. Apesar da variedade de diferentes interpretações desses conceitos, das características dos intervalos musicais, é mais conveniente utilizar a decodificação “musical-psicológica” dos termos: consonânciaé definido e sentido por uma pessoa como um som suave, agradável e confortável; dissonância por outro lado, pode ser caracterizado como um som que causa irritação, ansiedade e tensão. Tal terminologia é de natureza ligeiramente subjetiva e também, ao longo da história do desenvolvimento da música, intervalos completamente diferentes foram considerados “consoantes” e vice-versa.

Hoje em dia, estes conceitos também são difíceis de perceber de forma inequívoca, uma vez que existem diferenças entre pessoas com diferentes preferências e gostos musicais, e não existe um conceito de harmonia geralmente aceite e acordado. A base psicoacústica para a percepção de vários intervalos musicais como consoantes ou dissonantes depende diretamente do conceito de “faixa crítica”. Banda crítica- esta é uma certa largura de banda dentro da qual as sensações auditivas mudam drasticamente. A largura das bandas críticas aumenta proporcionalmente com o aumento da frequência. Portanto, a sensação de consonâncias e dissonâncias está diretamente relacionada à presença de faixas críticas. O órgão auditivo humano (ouvido), como mencionado anteriormente, desempenha o papel de filtro passa-faixa em um determinado estágio da análise das ondas sonoras. Essa função é atribuída à membrana basilar, na qual estão localizadas 24 bandas críticas com larguras dependentes da frequência.

Assim, consonância e inconsistência (consonância e dissonância) dependem diretamente da resolução do sistema auditivo. Acontece que se dois tons diferentes soarem em uníssono ou a diferença de frequência for zero, então esta é uma consonância perfeita. A mesma consonância ocorre se a diferença de frequência for maior que a banda crítica. A dissonância ocorre apenas quando a diferença de frequência é de 5% a 50% da banda crítica. O maior grau de dissonância em um determinado segmento é audível se a diferença for um quarto da largura da banda crítica. Com base nisso, é fácil analisar qualquer gravação musical mista e combinação de instrumentos quanto à consonância ou dissonância sonora. Não é difícil adivinhar o grande papel que o engenheiro de som, o estúdio de gravação e outros componentes da trilha de áudio digital ou analógica final desempenham neste caso, e tudo isso antes mesmo de tentar reproduzi-lo em um equipamento de reprodução de som.

Localização de som

O sistema de audição binaural e localização espacial ajuda a pessoa a perceber a plenitude da imagem sonora espacial. Este mecanismo de percepção é realizado através de dois receptores auditivos e dois canais auditivos. A informação sonora que chega por esses canais é posteriormente processada na parte periférica do sistema auditivo e submetida à análise espectrotemporal. Além disso, esta informação é transmitida às partes superiores do cérebro, onde a diferença entre os sinais sonoros esquerdo e direito é comparada e uma única imagem sonora é formada. Este mecanismo descrito é chamado audição binaural. Graças a isso, uma pessoa possui as seguintes capacidades únicas:

1) localização de sinais sonoros de uma ou mais fontes, formando assim uma imagem espacial da percepção do campo sonoro
2) separação de sinais provenientes de diferentes fontes
3) destacar alguns sinais contra o fundo de outros (por exemplo, isolar a fala e a voz do ruído ou do som de instrumentos)

A localização espacial é fácil de observar com um exemplo simples. Num concerto, com um palco e um certo número de músicos a uma certa distância uns dos outros, pode facilmente (se desejar, até fechando os olhos) determinar a direcção de chegada do sinal sonoro de cada instrumento, avaliar a profundidade e espacialidade do campo sonoro. Da mesma forma, valoriza-se um bom sistema hi-fi, capaz de “reproduzir” de forma confiável tais efeitos de espacialidade e localização, “enganando” assim o cérebro, fazendo-o sentir uma presença plena na apresentação ao vivo do seu artista favorito. A localização de uma fonte sonora é geralmente determinada por três fatores principais: tempo, intensidade e espectral. Independentemente desses fatores, há vários padrões que podem ser usados ​​para compreender os fundamentos da localização sonora.

O maior efeito de localização percebido pela audição humana está na região de frequência média. Ao mesmo tempo, é quase impossível determinar a direção dos sons de frequências acima de 8.000 Hz e abaixo de 150 Hz. Este último fato é especialmente utilizado em sistemas de alta fidelidade e home theater na escolha da localização do subwoofer (seção de baixas frequências), cuja localização na sala, devido à falta de localização de frequências abaixo de 150 Hz, é praticamente irrelevante, e o ouvinte, em qualquer caso, tem uma imagem holística do palco sonoro. A precisão da localização depende da localização da fonte de radiação das ondas sonoras no espaço. Assim, a maior precisão de localização sonora é observada no plano horizontal, chegando ao valor de 3°. No plano vertical, o sistema auditivo humano é muito pior na determinação da direção da fonte; a precisão neste caso é de 10-15° (devido à estrutura específica das orelhas e à geometria complexa). A precisão da localização varia ligeiramente dependendo do ângulo dos objetos emissores de som no espaço em relação ao ouvinte, e o efeito final também é influenciado pelo grau de difração das ondas sonoras da cabeça do ouvinte. Deve-se notar também que os sinais de banda larga são melhor localizados do que o ruído de banda estreita.

A situação com a determinação da profundidade do som direcional é muito mais interessante. Por exemplo, uma pessoa pode determinar a distância de um objeto pelo som, mas isso acontece em maior medida devido a mudanças na pressão sonora no espaço. Normalmente, quanto mais longe o objeto está do ouvinte, mais as ondas sonoras no espaço livre são atenuadas (na sala é adicionada a influência das ondas sonoras refletidas). Assim, podemos concluir que a precisão da localização é maior em sala fechada justamente pela ocorrência de reverberação. As ondas refletidas que surgem em espaços fechados permitem criar efeitos interessantes como expansão do palco sonoro, envoltório, etc. Esses fenômenos são possíveis precisamente devido à sensibilidade da localização sonora tridimensional. As principais dependências que determinam a localização horizontal do som: 1) a diferença no tempo de chegada da onda sonora nas orelhas esquerda e direita; 2) diferenças de intensidade devido à difração na cabeça do ouvinte. Para determinar a profundidade do som, a diferença no nível de pressão sonora e a diferença na composição espectral são importantes. A localização no plano vertical também depende fortemente da difração na aurícula.

A situação é mais complicada com os modernos sistemas de som surround baseados na tecnologia Dolby Surround e análogos. Parece que os princípios de construção de sistemas de home theater regulam claramente o método de recriação de uma imagem espacial bastante naturalista de som 3D com o volume e localização inerentes de fontes virtuais no espaço. Porém, nem tudo é tão trivial, já que os próprios mecanismos de percepção e localização de um grande número de fontes sonoras geralmente não são levados em consideração. A transformação do som pelos órgãos auditivos envolve o processo de adição de sinais de diferentes fontes que chegam a diferentes ouvidos. Além disso, se a estrutura de fase de diferentes sons for mais ou menos síncrona, tal processo é percebido pelo ouvido como um som que emana de uma fonte. Existem também uma série de dificuldades, incluindo as peculiaridades do mecanismo de localização, que dificultam a determinação precisa da direção da fonte no espaço.

Diante do exposto, a tarefa mais difícil é separar sons de diferentes fontes, especialmente se essas diferentes fontes reproduzem um sinal de amplitude-frequência semelhante. E é exatamente isso que acontece na prática em qualquer sistema de som surround moderno e até mesmo em um sistema estéreo convencional. Quando uma pessoa ouve um grande número de sons provenientes de diferentes fontes, o primeiro passo é determinar se cada som específico pertence à fonte que o cria (agrupamento por frequência, altura, timbre). E somente no segundo estágio a audição tenta localizar a fonte. Depois disso, os sons recebidos são divididos em fluxos com base nas características espaciais (diferença no tempo de chegada dos sinais, diferença na amplitude). A partir das informações recebidas, forma-se uma imagem auditiva mais ou menos estática e fixa, a partir da qual é possível determinar de onde vem cada som específico.

É muito conveniente acompanhar esses processos usando o exemplo de um palco comum, com músicos fixos nele. Ao mesmo tempo, é muito interessante que se o vocalista/intérprete, ocupando uma determinada posição inicialmente no palco, começar a se mover suavemente pelo palco em qualquer direção, a imagem auditiva previamente formada não mudará! Determinar a direção do som que emana do vocalista permanecerá subjetivamente o mesmo, como se ele estivesse no mesmo lugar onde estava antes de se mover. Somente no caso de uma mudança repentina na localização do artista no palco a imagem sonora formada será dividida. Além dos problemas discutidos e da complexidade dos processos de localização de sons no espaço, no caso de sistemas de som surround multicanal, o processo de reverberação na sala de audição final desempenha um papel bastante importante. Essa dependência é observada mais claramente quando um grande número de sons refletidos vem de todas as direções - a precisão da localização se deteriora significativamente. Se a saturação de energia das ondas refletidas for maior (predominante) do que a dos sons diretos, o critério de localização em tal sala torna-se extremamente confuso e é extremamente difícil (se não impossível) falar sobre a precisão da determinação de tais fontes.

No entanto, em uma sala com forte reverberação, teoricamente ocorre a localização; no caso de sinais de banda larga, a audição é guiada pelo parâmetro de diferença de intensidade. Neste caso, a direção é determinada usando o componente de alta frequência do espectro. Em qualquer sala, a precisão da localização dependerá do tempo de chegada dos sons refletidos após os sons diretos. Se a lacuna entre esses sinais sonoros for muito pequena, a “lei da onda direta” começa a funcionar para ajudar o sistema auditivo. A essência deste fenômeno: se sons com um curto intervalo de tempo vêm de direções diferentes, então a localização de todo o som ocorre de acordo com o primeiro som que chega, ou seja, o ouvido ignora, até certo ponto, o som refletido se ele chegar logo após o som direto. Um efeito semelhante também aparece quando se determina a direção de chegada do som no plano vertical, mas neste caso é muito mais fraco (devido ao fato de a sensibilidade do sistema auditivo à localização no plano vertical ser visivelmente pior).

A essência do efeito de precedência é muito mais profunda e é de natureza mais psicológica do que fisiológica. Foi realizado um grande número de experimentos, com base nos quais a dependência foi estabelecida. Este efeito ocorre principalmente quando o momento de ocorrência do eco, sua amplitude e direção coincidem com algumas das “expectativas” do ouvinte sobre como a acústica de uma determinada sala forma a imagem sonora. Talvez a pessoa já tenha tido experiência auditiva nesta sala ou em similares, o que predispõe o sistema auditivo à ocorrência do efeito de precedência “esperado”. Para contornar estas limitações inerentes à audição humana, no caso de diversas fontes sonoras, são utilizados vários truques e truques, com a ajuda dos quais se forma, em última análise, uma localização mais ou menos plausível de instrumentos musicais/outras fontes sonoras no espaço. Em geral, a reprodução de imagens sonoras estéreo e multicanal é baseada em grande engano e na criação de uma ilusão auditiva.

Quando dois ou mais sistemas de alto-falantes (por exemplo, 5.1 ou 7.1, ou mesmo 9.1) reproduzem som de diferentes pontos da sala, o ouvinte ouve sons emanados de fontes inexistentes ou imaginárias, percebendo um determinado panorama sonoro. A possibilidade deste engano reside nas características biológicas do corpo humano. Muito provavelmente, uma pessoa não teve tempo de se adaptar ao reconhecimento de tal engano devido ao fato de que os princípios da reprodução sonora “artificial” surgiram há relativamente pouco tempo. Mas, embora o processo de criação de uma localização imaginária tenha sido possível, a implementação ainda está longe de ser perfeita. O fato é que o ouvido realmente percebe uma fonte sonora onde ela realmente não existe, mas a exatidão e precisão da transmissão da informação sonora (em particular o timbre) é uma grande questão. Através de numerosos experimentos em salas de reverberação reais e em câmaras anecóicas, foi estabelecido que o timbre das ondas sonoras de fontes reais e imaginárias é diferente. Isto afeta principalmente a percepção subjetiva da intensidade espectral; o timbre, neste caso, muda de forma significativa e perceptível (quando comparado com um som semelhante reproduzido por uma fonte real).

No caso de sistemas de home theater multicanal, o nível de distorção é visivelmente maior por vários motivos: 1) Muitos sinais sonoros semelhantes em amplitude-frequência e características de fase chegam simultaneamente de diferentes fontes e direções (incluindo ondas refletidas) para cada ouvido canal. Isso leva ao aumento da distorção e ao aparecimento de filtragem em pente. 2) A forte separação dos alto-falantes no espaço (em relação uns aos outros; em sistemas multicanais essa distância pode ser de vários metros ou mais) contribui para o crescimento de distorções de timbre e coloração sonora na área da fonte imaginária. Como resultado, podemos dizer que a coloração do timbre em sistemas de som multicanal e surround ocorre na prática por dois motivos: o fenômeno da filtragem em pente e a influência dos processos de reverberação em uma determinada sala. Se mais de uma fonte for responsável pela reprodução da informação sonora (isto também se aplica a um sistema estéreo com duas fontes), é inevitável o aparecimento de um efeito de “filtragem em pente”, causado por diferentes tempos de chegada das ondas sonoras em cada canal auditivo. . Uma irregularidade particular é observada na faixa média superior de 1-4 kHz.

O som, como sinal, tem um número infinito de vibrações e pode transportar a mesma quantidade infinita de informações. O grau de sua percepção irá variar dependendo das capacidades fisiológicas do ouvido, neste caso excluindo fatores psicológicos. Dependendo do tipo de ruído, sua frequência e pressão, a pessoa sente sua influência.

Limiar de sensibilidade do ouvido humano em decibéis

Uma pessoa percebe frequências sonoras de 16 a 20.000 Hz. Os tímpanos são sensíveis à pressão das vibrações sonoras, cujo nível é medido em decibéis (dB). O nível ideal é de 35 a 60 dB, o ruído de 60-70 dB melhora o trabalho mental, mais de 80 dB, pelo contrário, enfraquece a atenção e prejudica o processo de pensamento, e a percepção a longo prazo do som superior a 80 dB pode provocar Perda de audição.

Frequências de até 10-15 Hz são infrassons, não percebidas pelo órgão auditivo, o que causa vibrações ressonantes. A capacidade de controlar as vibrações criadas pelo som é uma poderosa arma de destruição em massa. Inaudível ao ouvido, o infra-som é capaz de percorrer longas distâncias, transmitir ordens que obrigam as pessoas a agir de acordo com um determinado cenário, causam pânico e horror, e obrigam-nas a esquecer tudo o que nada tem a ver com o desejo de se esconder, de escapar desse medo. E em uma certa proporção de frequência e pressão sonora, tal dispositivo é capaz não apenas de suprimir a vontade, mas também de matar, ferir o tecido humano.

Limiar de sensibilidade absoluta do ouvido humano em decibéis

A faixa de 7 a 13 Hz é emitida por desastres naturais: vulcões, terremotos, tufões e causa sensação de pânico e horror. Como o corpo humano também possui uma frequência de oscilação que varia de 8 a 15 Hz, com a ajuda desse infra-som não custa nada criar uma ressonância e aumentar a amplitude dezenas de vezes para levar uma pessoa ao suicídio ou danificar órgãos internos.

Em baixas frequências e alta pressão, aparecem náuseas e dores de estômago, que rapidamente se transformam em graves distúrbios gastrointestinais, e um aumento na pressão de até 150 dB leva a danos físicos. As ressonâncias dos órgãos internos em baixas frequências causam sangramento e espasmos, em frequências médias - excitação nervosa e lesões de órgãos internos, em altas frequências - até 30 Hz - queimaduras nos tecidos.

No mundo moderno, o desenvolvimento de armas sonoras está em andamento e, aparentemente, não foi em vão que o microbiologista alemão Robert Koch previu que seria necessário buscar uma “vacinação” contra o ruído, como contra a peste ou a cólera. .