Особенности восприятия звука человеческим ухом

Наряду с простейшим-и звуковыми колебаниями могут быть и сложные. Сложные звуки характеризуются одновременным наличием колебаний той или иной частоты.

Такие звуки состоят из основной частоты (наиболее низкой) и частот, кратных основной (более высоких). Последние называют гармониками основной частоты. Наличие гармоник позволяет различать голоса отдельных людей и характеризует тембр, или «окраску», звука.

Человеческое ухо обладает способностью слышать звуки в очень большом диапазоне изменений звукового давления и разделяет их по частоте, громкости и другим их характерным особенностям.

Одной из существенных особенностей человеческого уха является то, что громкость звука (субъективное ощущение силы звука) воспринимается пропорционально не силе звука, а логарифму его изменения.

Уровни громкости звука в децибелах

Рис. 1. Уровни громкости звука в децибелах.

Такая особенность человеческого уха позволяет ему реагировать на звуки, отличающиеся друг от друга по своей силе в сотни миллионов раз. Самые слабые звуки, которые еще в состоянии воспринимать ухо, называют «порогом» слышимости.

Если громкость звука еще уменьшить, то ухо перестанет его ощущать. Верхним пределом громкости является болевой предел, по достижении которого ухо перестает слышать звук и ощущать боль.

Пределы слышимости изменяются в зависимости от частоты звука. Порог слышимости на частоте 1 000 гц соответствует звуковому давлению 0,0002 бар. На частоте 100 гц порог’ слышимости соответствует звуковому давлению приблизительно 0,02 бар 1.

Следовательно, чувствительность уха на частоте 100 гц в 100 раз ниже, чем на частоте 1 000 гц.

Частоты колебаний музыкальных инструментов и человеческих голосов

Рис. 2. Частоты колебаний музыкальных инструментов и человеческих голосов.

На частоте 1 000 гц порог болевого ощущения составляет 1 000 бар, что соответствует увеличению давления по сравнению с порогом слышимости в 5 млн. раз.

Технически удобнее исчислять изменение давления или интенсивности звука в децибелах (дб). Примеры различных уровней силы звука в децибелах приведены на рис. 1.

Благодаря способности уха различать звуки по их частоте мы имеем возможность отличать друг от друга разные источники звука. Основные частоты музыкальных инструментов и человеческих голосов не выходят за пределы 40—8 000 гц.

Однако для неискаженной передачи всех оттенков речи и особенностей звучания некоторых музыкальных инструментов и типичных голосов надо передавать и колебания более высокого порядка вплоть до 16 000 гц. Частоты колебаний музыкальных инструментов и некоторых голосов приведены на рис. 2.

Если при передачах по радио или телефону не обеспечивается воспроизведение всей полосы частот, свойственных данному инструменту или голосу, то возникают искажения.

Источник: Бурлянд В.А., Жеребцов И.П. Хрестоматия радиолюбителя. 1963 г.

0
749
Добавить комментарий