Percezione del suono che bypassa il condotto uditivo. Percezione del tono, intensità del suono e localizzazione della sorgente sonora

Le vibrazioni sonore vengono captate dal padiglione auricolare e trasmesse attraverso il condotto uditivo esterno alla membrana timpanica, che inizia a vibrare secondo la frequenza delle onde sonore. Le vibrazioni della membrana timpanica vengono trasmesse alla catena ossiculare dell'orecchio medio e, con la loro partecipazione, alla membrana della finestra ovale. Le vibrazioni della membrana della finestra del vestibolo vengono trasmesse alla perilinfa e all'endolinfa, che provoca vibrazioni della membrana principale insieme all'organo di Corti situato su di essa. In questo caso, le cellule ciliate con i loro peli toccano la membrana tettoria e, a causa dell'irritazione meccanica, si verifica in esse un'eccitazione, che viene trasmessa ulteriormente alle fibre del nervo vestibolococleare.

L'analizzatore uditivo di una persona percepisce le onde sonore con una frequenza delle loro oscillazioni da 20 a 20 mila al secondo. Il tono è determinato dalla frequenza delle vibrazioni: più è alto, più alto è il tono del suono percepito. L'analisi dei suoni in frequenza viene effettuata dalla parte periferica dell'analizzatore uditivo. Sotto l'influenza delle vibrazioni sonore, la membrana della finestra del vestibolo si incurva, spostando un certo volume del perilinfa.

A bassa frequenza di oscillazione, le particelle perilinfatiche si muovono lungo la scala vestibolare lungo la membrana a spirale verso l'elicotrema e attraverso di essa lungo la scala timpanica fino alla membrana della finestra rotonda, che si piega quanto la membrana della finestra ovale. Se c'è un'alta frequenza di oscillazioni, c'è un rapido spostamento della membrana della finestra ovale e un aumento della pressione nella scala vestibolare. Di conseguenza, la membrana a spirale si flette verso la scala timpanica e reagisce con l'area della membrana vicino alla finestra del vestibolo. Quando la pressione nella scala timpanica aumenta, la membrana della finestra rotonda si piega, la membrana principale ritorna nella sua posizione originale grazie alla sua elasticità. In questo momento, le particelle perilinfatiche spostano la successiva sezione più inerziale della membrana e l'onda attraversa l'intera membrana. Le vibrazioni della finestra del vestibolo provocano un'onda viaggiante, la cui ampiezza aumenta e il suo massimo corrisponde a una certa sezione della membrana. Al raggiungimento della massima ampiezza, l'onda decade. Maggiore è l'altezza delle vibrazioni sonore, più vicina alla finestra del vestibolo è l'ampiezza massima delle oscillazioni della membrana a spirale. Più bassa è la frequenza, più vicino all'elicotrema si notano le sue maggiori fluttuazioni.

È stato stabilito che sotto l'azione delle onde sonore con una frequenza di oscillazione fino a 1000 al secondo, l'intera colonna perilinfatica della scala vestibolare e l'intera membrana a spirale entrano in vibrazione. Allo stesso tempo, le loro vibrazioni si verificano in stretta conformità con la frequenza di vibrazione delle onde sonore e causano potenziali d'azione della stessa frequenza nel nervo uditivo. A una frequenza di vibrazioni sonore superiore a 1000, non vibra l'intera membrana principale, ma una parte di essa, a partire dalla finestra del vestibolo. Maggiore è la frequenza di oscillazione, minore è la lunghezza della sezione di membrana che, partendo dalla finestra del vestibolo, entra in oscillazione e minore è il numero di cellule ciliate che entra in uno stato di eccitazione. In questo caso, i potenziali d'azione sono registrati nel nervo uditivo, la cui frequenza è inferiore alla frequenza delle onde sonore che agiscono sull'orecchio, e con vibrazioni sonore ad alta frequenza, gli impulsi si verificano in un numero minore di fibre rispetto al basso- vibrazioni di frequenza, che è associata all'eccitazione di solo una parte delle cellule ciliate.

Sotto l'azione delle vibrazioni sonore nell'organo di Corti, si verifica la codifica spaziale del suono. La sensazione dell'una o dell'altra altezza del suono dipende dalla lunghezza della sezione oscillante della membrana principale e, di conseguenza, dal numero di cellule ciliate situate su di essa e dalla loro posizione. Meno cellule vibranti e più vicine sono alla finestra del vestibolo, più alto è il suono percepito. Le cellule ciliate oscillanti provocano eccitazione in fibre strettamente definite del nervo uditivo, e quindi in alcune cellule nervose del cervello.

La forza di un suono è determinata dall'ampiezza dell'onda sonora. La sensazione di intensità del suono è associata a un diverso rapporto tra il numero di cellule ciliate interne ed esterne eccitate. Poiché le cellule interne sono meno eccitabili di quelle esterne, l'eccitazione di un gran numero di esse avviene sotto l'azione di suoni forti.

Caratteristiche dell'età dell'analizzatore uditivo

La formazione della coclea avviene alla 12a settimana dello sviluppo intrauterino e alla 20a settimana inizia la mielinizzazione delle fibre del nervo cocleare nella bobina inferiore (principale) della coclea. La mielinizzazione nelle spire mediana e superiore della coclea inizia molto più tardi.

La differenziazione delle sezioni dell'analizzatore uditivo, che si trovano nel cervello, si manifesta nella formazione di strati cellulari, in un aumento dello spazio tra le cellule, nella crescita dei neuroni e nei cambiamenti nella loro struttura: in un aumento del numero di processi, spine e sinapsi.

Le strutture subcorticali relative all'analizzatore uditivo maturano prima della sua sezione corticale. Il loro sviluppo qualitativo termina il 3° mese dopo la nascita. I campi corticali dell'analizzatore uditivo si avvicinano allo stato adulto entro la fine dell'età prescolare.

L'analizzatore uditivo inizia a funzionare immediatamente dopo la nascita. Già nei neonati è possibile un'analisi elementare dei suoni. Le prime reazioni al suono sono nella natura dei riflessi orientativi effettuati a livello delle formazioni sottocorticali. Si notano anche nei bambini prematuri e si manifestano chiudendo gli occhi, aprendo la bocca, rabbrividendo, riducendo la frequenza respiratoria, il polso e vari movimenti facciali. Suoni uguali per intensità, ma diversi per timbro e tono, provocano reazioni diverse, il che indica la capacità di un neonato di distinguerli.

Una reazione orientativa al suono appare nei neonati nel primo mese di vita e da 2-3 mesi assume il carattere di dominante. Il cibo condizionato e i riflessi difensivi agli stimoli sonori si sviluppano da 3-5 settimane di vita di un bambino, ma il loro rafforzamento è possibile solo da 2 mesi. La differenziazione dei suoni eterogenei è chiaramente migliorata da 2-3 mesi. A 6-7 mesi, i bambini differenziano i toni che differiscono dall'originale di 1-2 e persino di 3-4,5 toni musicali.

Lo sviluppo funzionale dell'analizzatore uditivo continua fino a 6-7 anni, che si manifesta nella formazione di sottili differenziazioni agli stimoli vocali e un cambiamento nella soglia uditiva. La soglia dell'udito diminuisce, l'acuità uditiva aumenta all'età di 14-19 anni, quindi cambiano gradualmente nella direzione opposta. Anche la sensibilità dell'analizzatore uditivo alle diverse frequenze cambia. Dalla nascita, è "sintonizzato" sulla percezione dei suoni di una voce umana, e nei primi mesi - alta, tranquilla, con speciali intonazioni carezzevoli, chiamate "baby talk", questa è la voce che la maggior parte delle madri parla istintivamente al loro bambini. Dall'età di 9 mesi, un bambino può distinguere tra le voci delle persone a lui vicine, le frequenze di vari rumori e suoni della vita quotidiana, i mezzi prosodici del linguaggio (altezza, longitudine, brevità, volume diverso, ritmo e accento) , ascolta se gli parlano. Un ulteriore aumento della sensibilità alle caratteristiche di frequenza dei suoni si verifica contemporaneamente alla differenziazione dell'udito fonemico e musicale, raggiunge un massimo entro i 5-7 anni e dipende in gran parte dall'allenamento. Nell'età adulta e nella vecchiaia cambiano anche le caratteristiche di frequenza della percezione uditiva: fino a 40 anni, la soglia uditiva più bassa scende a una frequenza di 3000 Hz, a 40-49 anni - 2000 Hz, dopo 50 anni - 1000 Hz, da a questa età il limite superiore delle vibrazioni sonore percepite diminuisce.

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Caratteristiche della percezione umana. Udito

Il suono è vibrazioni, cioè perturbazione meccanica periodica in mezzi elastici - gassosi, liquidi e solidi. Tale perturbazione, che è un cambiamento fisico nel mezzo (ad esempio, un cambiamento di densità o pressione, spostamento di particelle), si propaga in esso sotto forma di un'onda sonora. Un suono può essere impercettibile se la sua frequenza è oltre la sensibilità dell'orecchio umano, o se si propaga in un mezzo come un solido che non può avere un contatto diretto con l'orecchio, o se la sua energia si dissipa rapidamente nel mezzo. Pertanto, il solito processo di percezione del suono per noi è solo un aspetto dell'acustica.

onde sonore

Onda sonora

Le onde sonore possono servire come esempio di un processo oscillatorio. Qualsiasi fluttuazione è associata a una violazione dello stato di equilibrio del sistema ed è espressa nella deviazione delle sue caratteristiche dai valori di equilibrio con un successivo ritorno al valore originale. Per le vibrazioni sonore, tale caratteristica è la pressione in un punto del mezzo e la sua deviazione è la pressione sonora.

Considera un lungo tubo pieno d'aria. Dall'estremità sinistra, viene inserito un pistone strettamente adiacente alle pareti. Se il pistone viene spostato bruscamente verso destra e fermato, l'aria nelle sue immediate vicinanze verrà compressa per un momento. L'aria compressa si espanderà quindi, spingendo l'aria ad essa adiacente sulla destra, e l'area di compressione, originariamente creata vicino al pistone, si muoverà attraverso il tubo a velocità costante. Questa onda di compressione è l'onda sonora nel gas.
Cioè, un brusco spostamento di particelle di un mezzo elastico in un punto aumenterà la pressione in questo punto. Grazie ai legami elastici delle particelle, la pressione viene trasferita alle particelle vicine, che a loro volta agiscono su quelle successive, e l'area di maggiore pressione, per così dire, si muove in un mezzo elastico. La zona di alta pressione è seguita dalla zona di bassa pressione, e così si forma una serie di zone alternate di compressione e rarefazione, che si propagano nel mezzo sotto forma di onda. Ogni particella del mezzo elastico in questo caso oscillerà.

Un'onda sonora in un gas è caratterizzata da eccesso di pressione, eccesso di densità, spostamento delle particelle e loro velocità. Per le onde sonore, queste deviazioni dai valori di equilibrio sono sempre piccole. Pertanto, l'eccesso di pressione associato all'onda è molto inferiore alla pressione statica del gas. Altrimenti, abbiamo a che fare con un altro fenomeno: un'onda d'urto. In un'onda sonora corrispondente al parlato ordinario, l'eccesso di pressione è solo circa un milionesimo della pressione atmosferica.

È importante che la sostanza non venga portata via dall'onda sonora. Un'onda è solo una perturbazione temporanea che attraversa l'aria, dopodiché l'aria ritorna in uno stato di equilibrio.
Il moto ondoso, ovviamente, non è esclusivo del suono: i segnali luminosi e radio viaggiano sotto forma di onde e tutti conoscono le onde sulla superficie dell'acqua.

Quindi, il suono, in senso lato, è onde elastiche che si propagano in qualsiasi mezzo elastico e creano vibrazioni meccaniche in esso; in senso stretto - la percezione soggettiva di queste vibrazioni da parte di speciali organi di senso di animali o umani.
Come ogni onda, il suono è caratterizzato da ampiezza e spettro di frequenza. Di solito una persona sente i suoni trasmessi attraverso l'aria nella gamma di frequenze da 16-20 Hz a 15-20 kHz. Il suono al di sotto della portata dell'udito umano è chiamato infrasuono; superiore: fino a 1 GHz - tramite ultrasuoni, da 1 GHz - tramite ipersuono. Tra i suoni udibili, dovrebbero essere evidenziati anche i suoni fonetici, vocali e fonemi (di cui è costituito il discorso orale) e i suoni musicali (di cui è composta la musica).

Esistono onde sonore longitudinali e trasversali, a seconda del rapporto tra la direzione di propagazione dell'onda e la direzione delle oscillazioni meccaniche delle particelle del mezzo di propagazione.
Nei mezzi liquidi e gassosi, dove non ci sono fluttuazioni significative di densità, le onde acustiche sono di natura longitudinale, cioè la direzione dell'oscillazione delle particelle coincide con la direzione del movimento dell'onda. Nei solidi, oltre alle deformazioni longitudinali, si verificano anche deformazioni elastiche di taglio, che provocano l'eccitazione di onde trasversali (di taglio); in questo caso le particelle oscillano perpendicolarmente alla direzione di propagazione dell'onda. La velocità di propagazione delle onde longitudinali è molto maggiore della velocità di propagazione delle onde di taglio.

L'aria non è uniforme ovunque per il suono. Sappiamo che l'aria è costantemente in movimento. La velocità del suo movimento in diversi strati non è la stessa. Negli strati vicini al suolo, l'aria entra in contatto con la sua superficie, gli edifici, le foreste, e quindi la sua velocità qui è inferiore che in alto. A causa di ciò, l'onda sonora non viaggia alla stessa velocità in alto e in basso. Se il movimento dell'aria, cioè il vento, è un compagno del suono, allora negli strati superiori dell'aria il vento guiderà l'onda sonora più fortemente che in quelli inferiori. In caso di vento contrario, il suono viaggia più lentamente sopra che sotto. Questa differenza di velocità influisce sulla forma dell'onda sonora. A causa della distorsione delle onde, il suono non si propaga in linea retta. Con un vento in coda, la linea di propagazione di un'onda sonora si piega verso il basso, con un vento contrario verso l'alto.

Un altro motivo per la propagazione irregolare del suono nell'aria. Questa è la diversa temperatura dei suoi singoli strati.

Strati d'aria diversamente riscaldati, come il vento, cambiano la direzione del suono. Durante il giorno, l'onda sonora si piega verso l'alto, perché la velocità del suono negli strati inferiori e più caldi è maggiore che negli strati superiori. La sera, quando la terra, e con essa gli strati d'aria circostanti, si raffreddano rapidamente, gli strati superiori diventano più caldi di quelli inferiori, la velocità del suono in essi è maggiore e la linea di propagazione delle onde sonore si piega verso il basso . Pertanto, la sera di punto in bianco è meglio ascoltare.

Quando si osservano le nuvole, si può spesso notare come a diverse altezze si muovano non solo a velocità diverse, ma a volte in direzioni diverse. Ciò significa che il vento a diverse altezze dal suolo può avere velocità e direzione diverse. Anche la forma dell'onda sonora in tali strati varierà da strato a strato. Lascia che, ad esempio, il suono vada controvento. In questo caso, la linea di propagazione del suono dovrebbe piegarsi e salire. Ma se incontra uno strato di aria che si muove lentamente sulla sua strada, cambierà di nuovo direzione e potrebbe tornare di nuovo a terra. Fu allora che nello spazio dal luogo in cui l'onda si alza in altezza al luogo in cui ritorna al suolo, appare una "zona di silenzio".

Organi della percezione del suono

Udito: la capacità degli organismi biologici di percepire i suoni con gli organi dell'udito; una funzione speciale dell'apparecchio acustico che viene eccitata dalle vibrazioni sonore dell'ambiente, come l'aria o l'acqua. Uno dei cinque sensi biologici, chiamato anche percezione acustica.

L'orecchio umano percepisce onde sonore con una lunghezza da circa 20 m a 1,6 cm, che corrisponde a 16 - 20.000 Hz (oscillazioni al secondo) durante la trasmissione di vibrazioni attraverso l'aria e fino a 220 kHz durante la trasmissione del suono attraverso le ossa del cranio . Queste onde hanno un importante significato biologico, ad esempio le onde sonore nella gamma di 300-4000 Hz corrispondono alla voce umana. I suoni sopra i 20.000 Hz hanno scarso valore pratico, poiché vengono rapidamente decelerati; le vibrazioni sotto i 60 Hz sono percepite attraverso il senso vibrazionale. La gamma di frequenze che una persona è in grado di udire è chiamata gamma uditiva o sonora; le frequenze più alte sono chiamate ultrasuoni e le frequenze più basse sono chiamate infrasuoni.
La capacità di distinguere le frequenze sonore dipende fortemente dall'individuo: età, sesso, suscettibilità alle malattie uditive, allenamento e affaticamento dell'udito. Gli individui sono in grado di percepire suoni fino a 22 kHz, e forse anche più alti.
Una persona può distinguere più suoni contemporaneamente a causa del fatto che possono esserci più onde stazionarie nella coclea contemporaneamente.

L'orecchio è un complesso organo vestibolare-uditivo che svolge due funzioni: percepisce gli impulsi sonori ed è responsabile della posizione del corpo nello spazio e della capacità di mantenere l'equilibrio. Questo è un organo accoppiato che si trova nelle ossa temporali del cranio, limitato dall'esterno dai padiglioni auricolari.

L'organo dell'udito e dell'equilibrio è rappresentato da tre sezioni: l'orecchio esterno, medio e interno, ciascuna delle quali svolge le sue funzioni specifiche.

L'orecchio esterno è costituito dal padiglione auricolare e dal meato uditivo esterno. Il padiglione auricolare è una cartilagine elastica di forma complessa ricoperta di pelle, la sua parte inferiore, chiamata lobo, è una piega cutanea, costituita da pelle e tessuto adiposo.
Il padiglione auricolare negli organismi viventi funziona come un ricevitore di onde sonore, che vengono poi trasmesse all'interno dell'apparecchio acustico. Il valore del padiglione auricolare nell'uomo è molto inferiore a quello degli animali, quindi nell'uomo è praticamente immobile. Ma molti animali, muovendo le orecchie, sono in grado di determinare la posizione della sorgente sonora in modo molto più accurato rispetto agli umani.

Le pieghe del padiglione auricolare umano introducono piccole distorsioni di frequenza nel suono che entra nel condotto uditivo, a seconda della localizzazione orizzontale e verticale del suono. Pertanto, il cervello riceve informazioni aggiuntive per chiarire la posizione della sorgente sonora. Questo effetto viene talvolta utilizzato in acustica, anche per creare un senso di suono surround quando si utilizzano cuffie o apparecchi acustici.
La funzione del padiglione auricolare è captare i suoni; la sua continuazione è la cartilagine del canale uditivo esterno, la cui lunghezza media è di 25-30 mm. La parte cartilaginea del canale uditivo passa nell'osso e l'intero canale uditivo esterno è rivestito di pelle contenente ghiandole sebacee e solforiche, che sono ghiandole sudoripare modificate. Questo passaggio termina alla cieca: è separato dall'orecchio medio dalla membrana timpanica. Le onde sonore captate dal padiglione auricolare colpiscono il timpano e lo fanno vibrare.

A loro volta, le vibrazioni della membrana timpanica vengono trasmesse all'orecchio medio.

Orecchio medio
La parte principale dell'orecchio medio è la cavità timpanica, un piccolo spazio di circa 1 cm³, situato nell'osso temporale. Ci sono tre ossicini uditivi qui: il martello, l'incudine e la staffa: trasmettono vibrazioni sonore dall'orecchio esterno a quello interno, mentre le amplificano.

Gli ossicini uditivi - come i più piccoli frammenti dello scheletro umano, rappresentano una catena che trasmette vibrazioni. L'ansa del martello è strettamente fusa con la membrana timpanica, la testa del martello è collegata all'incudine, e questa, a sua volta, con il suo lungo processo, alla staffa. La base della staffa chiude la finestra del vestibolo, collegandosi così con l'orecchio interno.
La cavità dell'orecchio medio è collegata al rinofaringe per mezzo della tromba di Eustachio, attraverso la quale la pressione media dell'aria all'interno e all'esterno della membrana timpanica si equalizza. Quando la pressione esterna cambia, a volte le orecchie "si adagiano", il che di solito è risolto dal fatto che lo sbadiglio è causato in modo riflessivo. L'esperienza mostra che ancora più efficacemente le orecchie chiuse si risolvono deglutendo i movimenti o se in questo momento soffi in un naso schiacciato.

orecchio interno
Delle tre parti dell'organo dell'udito e dell'equilibrio, la più complessa è l'orecchio interno, che, a causa della sua forma intricata, è chiamato labirinto. Il labirinto osseo è costituito dal vestibolo, dalla coclea e dai canali semicircolari, ma solo la coclea, piena di fluidi linfatici, è direttamente correlata all'udito. All'interno della coclea è presente un canale membranoso, anch'esso pieno di liquido, sulla cui parete inferiore si trova l'apparato recettore dell'analizzatore uditivo, ricoperto di cellule ciliate. Le cellule ciliate raccolgono le fluttuazioni nel fluido che riempie il canale. Ogni cellula ciliata è sintonizzata su una specifica frequenza sonora, con le cellule sintonizzate sulle basse frequenze situate nella parte superiore della coclea e le alte frequenze vengono captate dalle cellule nella parte inferiore della coclea. Quando le cellule ciliate muoiono per età o per altri motivi, una persona perde la capacità di percepire i suoni delle frequenze corrispondenti.

Limiti della percezione

L'orecchio umano sente nominalmente suoni nella gamma da 16 a 20.000 Hz. Il limite superiore tende a diminuire con l'età. La maggior parte degli adulti non riesce a sentire il suono sopra i 16 kHz. L'orecchio stesso non risponde a frequenze inferiori a 20 Hz, ma possono essere percepite attraverso il senso del tatto.

La gamma di suoni percepiti è enorme. Ma il timpano nell'orecchio è sensibile solo ai cambiamenti di pressione. Il livello di pressione sonora viene solitamente misurato in decibel (dB). Il limite inferiore di udibilità è definito come 0 dB (20 micropascal), e la definizione del limite superiore di udibilità si riferisce più alla soglia del disagio che quindi a perdita dell'udito, contusione, ecc. Questo limite dipende da quanto tempo ascoltiamo il suono. L'orecchio può tollerare aumenti di volume a breve termine fino a 120 dB senza conseguenze, ma l'esposizione a lungo termine a suoni superiori a 80 dB può causare la perdita dell'udito.

Studi più accurati sul limite inferiore dell'udito hanno dimostrato che la soglia minima alla quale il suono rimane udibile dipende dalla frequenza. Questo grafico è chiamato la soglia assoluta dell'udito. In media, ha una regione di massima sensibilità nell'intervallo da 1 kHz a 5 kHz, sebbene la sensibilità diminuisca con l'età nell'intervallo superiore a 2 kHz.
Esiste anche un modo per percepire il suono senza la partecipazione del timpano: il cosiddetto effetto uditivo a microonde, quando la radiazione modulata nella gamma delle microonde (da 1 a 300 GHz) colpisce i tessuti attorno alla coclea, inducendo una persona a percepire vari suoni.
A volte una persona può sentire suoni nella regione a bassa frequenza, anche se in realtà non c'erano suoni di tale frequenza. Ciò è dovuto al fatto che le oscillazioni della membrana basilare nell'orecchio non sono lineari e in essa possono verificarsi oscillazioni con una frequenza diversa tra due frequenze più alte.

Sinestesia

Uno dei fenomeni neuropsichiatrici più insoliti, in cui il tipo di stimolo e il tipo di sensazioni che una persona prova non corrispondono. La percezione sinestetica si esprime nel fatto che oltre alle solite qualità possono verificarsi sensazioni aggiuntive, più semplici o impressioni "elementari" persistenti - ad esempio colori, odori, suoni, sapori, qualità di una superficie strutturata, trasparenza, volume e forma , posizione nello spazio e altre qualità. , non ricevuto con l'aiuto dei sensi, ma esistente solo sotto forma di reazioni. Tali qualità aggiuntive possono sorgere come impressioni sensoriali isolate o anche manifestarsi fisicamente.

C'è, ad esempio, la sinestesia uditiva. Questa è la capacità di alcune persone di "sentire" i suoni quando osservano oggetti in movimento o lampi, anche se non sono accompagnati da fenomeni sonori reali.
Va tenuto presente che la sinestesia è piuttosto una caratteristica neuropsichiatrica di una persona e non è un disturbo mentale. Una tale percezione del mondo circostante può essere avvertita da una persona comune attraverso l'uso di determinate droghe.

Non esiste ancora una teoria generale della sinestesia (scientificamente provata, idea universale al riguardo). Al momento ci sono molte ipotesi e molte ricerche sono in corso in questo settore. Sono già apparse classificazioni e confronti originali e sono emersi alcuni modelli rigorosi. Ad esempio, noi scienziati abbiamo già scoperto che i sinesteti hanno una speciale natura di attenzione - come se "preconscia" - a quei fenomeni che causano loro la sinestesia. I sinesteti hanno un'anatomia cerebrale leggermente diversa e una sua attivazione radicalmente diversa rispetto agli "stimoli" sinestetici. E i ricercatori dell'Università di Oxford (Regno Unito) hanno organizzato una serie di esperimenti durante i quali hanno scoperto che i neuroni ipereccitabili possono essere la causa della sinestesia. L'unica cosa che si può dire con certezza è che tale percezione si ottiene a livello del cervello, e non a livello della percezione primaria delle informazioni.

Conclusione

Le onde di pressione viaggiano attraverso l'orecchio esterno, la membrana timpanica e gli ossicini dell'orecchio medio per raggiungere l'orecchio interno a forma di chiocciola pieno di liquido. Il liquido, oscillando, colpisce una membrana ricoperta di minuscoli peli, ciglia. Le componenti sinusoidali di un suono complesso provocano vibrazioni in varie parti della membrana. Le ciglia che vibrano insieme alla membrana eccitano le fibre nervose ad esse associate; in esse sono presenti serie di impulsi in cui sono “codificate” la frequenza e l'ampiezza di ogni componente di un'onda complessa; questi dati vengono trasmessi elettrochimicamente al cervello.

Dall'intero spettro dei suoni, prima di tutto, si distingue la gamma udibile: da 20 a 20.000 hertz, infrasuoni (fino a 20 hertz) e ultrasuoni - da 20.000 hertz e oltre. Una persona non sente gli infrasuoni e gli ultrasuoni, ma questo non significa che non lo influenzino. È noto che gli infrasuoni, soprattutto al di sotto dei 10 hertz, possono influenzare la psiche umana e causare stati depressivi. Gli ultrasuoni possono causare sindromi asteno-vegetative, ecc.
La parte udibile della gamma di suoni è suddivisa in suoni a bassa frequenza - fino a 500 hertz, suoni a media frequenza - 500-10000 hertz e suoni ad alta frequenza - oltre 10000 hertz.

Questa divisione è molto importante, poiché l'orecchio umano non è ugualmente sensibile a suoni diversi. L'orecchio è più sensibile a una gamma relativamente ristretta di suoni a media frequenza da 1000 a 5000 hertz. Per i suoni di frequenza più bassa e più alta, la sensibilità diminuisce bruscamente. Ciò porta al fatto che una persona è in grado di sentire suoni con un'energia di circa 0 decibel nella gamma delle frequenze medie e non sentire suoni a bassa frequenza di 20-40-60 decibel. Cioè, i suoni con la stessa energia nella gamma delle frequenze medie possono essere percepiti come forti e nella gamma delle basse frequenze come bassi o non essere affatto uditi.

Questa caratteristica del suono è formata dalla natura non per caso. I suoni necessari alla sua esistenza: la parola, i suoni della natura, sono principalmente nella gamma delle frequenze medie.
La percezione dei suoni è notevolmente compromessa se altri suoni suonano contemporaneamente, rumori simili per frequenza o composizione delle armoniche. Ciò significa che, da un lato, l'orecchio umano non percepisce bene i suoni a bassa frequenza e, dall'altro, se nella stanza sono presenti rumori estranei, la percezione di tali suoni può essere ancora più disturbata e distorta .

È un organo specializzato complesso, costituito da tre sezioni: l'orecchio esterno, medio e interno.

L'orecchio esterno è un apparato di captazione del suono. Le vibrazioni sonore vengono captate dai padiglioni auricolari e trasmesse attraverso il canale uditivo esterno alla membrana timpanica, che separa l'orecchio esterno dall'orecchio medio. Rilevare il suono e l'intero processo dell'ascolto con due orecchie, il cosiddetto udito biniurale, è importante per determinare la direzione del suono. Le vibrazioni sonore provenienti dal lato raggiungono l'orecchio più vicino alcune frazioni decimali di secondo (0,0006 s) prima dell'altro. Questa differenza estremamente piccola nel tempo di arrivo del suono ad entrambe le orecchie è sufficiente per determinarne la direzione.

L'orecchio medio è una cavità aerea che si collega al rinofaringe attraverso la tromba di Eustachio. Le vibrazioni dalla membrana timpanica attraverso l'orecchio medio sono trasmesse da 3 ossicini uditivi collegati tra loro - il martello, l'incudine e la staffa, e quest'ultima attraverso la membrana della finestra ovale trasmette queste vibrazioni del fluido nell'orecchio interno - il perilinfo . Grazie agli ossicini uditivi, l'ampiezza delle oscillazioni diminuisce e la loro forza aumenta, il che rende possibile mettere in moto una colonna di fluido nell'orecchio interno. L'orecchio medio ha un meccanismo speciale per adattarsi ai cambiamenti nell'intensità del suono. Con suoni forti, muscoli speciali aumentano la tensione del timpano e riducono la mobilità della staffa. Ciò riduce l'ampiezza delle vibrazioni e l'orecchio interno è protetto dai danni.

L'orecchio interno con la coclea situata al suo interno si trova nella piramide dell'osso temporale. La coclea umana ha 2,5 spire. Il canale cocleare è diviso da due partizioni (la membrana principale e la membrana vestibolare) in 3 stretti passaggi: quello superiore (scala vestibularis), quello medio (il canale membranoso) e quello inferiore (la scala tympani). Nella parte superiore della coclea c'è un foro che collega i canali superiore e inferiore in uno solo, andando dalla finestra ovale alla parte superiore della coclea e oltre alla finestra rotonda. La loro cavità è riempita con un liquido - perilinfa, e la cavità del canale membranoso medio è riempita con un liquido di diversa composizione - endolinfa. Nel canale centrale c'è un apparato che riceve il suono - l'organo di Corti, in cui sono presenti i recettori per le vibrazioni sonore - le cellule ciliate.

Meccanismo di percezione del suono. Il meccanismo fisiologico della percezione del suono si basa su due processi che si verificano nella coclea: 1) la separazione di suoni di diverse frequenze nel luogo del loro maggiore impatto sulla membrana principale della coclea e 2) la trasformazione delle vibrazioni meccaniche in eccitazione nervosa dalle cellule recettrici. Le vibrazioni sonore che entrano nell'orecchio interno attraverso la finestra ovale vengono trasmesse alla perilinfa e le vibrazioni di questo fluido portano a spostamenti della membrana principale. L'altezza della colonna liquida vibrante e, di conseguenza, il luogo del massimo spostamento della membrana principale dipende dall'altezza del suono. Pertanto, a diversi suoni di tono, vengono eccitate diverse cellule ciliate e diverse fibre nervose. Un aumento dell'intensità del suono porta ad un aumento del numero di cellule ciliate e fibre nervose eccitate, che consente di distinguere l'intensità delle vibrazioni sonore.
La trasformazione delle vibrazioni nel processo di eccitazione viene effettuata da speciali recettori: le cellule ciliate. I peli di queste cellule sono immersi nella membrana tegumentaria. Le vibrazioni meccaniche sotto l'azione del suono portano allo spostamento della membrana tegumentaria rispetto alle cellule del recettore e alla flessione dei peli. Nelle cellule recettrici, lo spostamento meccanico dei peli provoca un processo di eccitazione.

conduzione sonora. Distinguere tra conduzione aerea e ossea. In condizioni normali, la conduzione aerea predomina in una persona: le onde sonore vengono catturate dall'orecchio esterno e le vibrazioni dell'aria vengono trasmesse attraverso il canale uditivo esterno all'orecchio medio e interno. Nel caso della conduzione ossea, le vibrazioni sonore vengono trasmesse attraverso le ossa del cranio direttamente alla coclea. Questo meccanismo di trasmissione delle vibrazioni sonore è importante quando una persona si tuffa sott'acqua.
Una persona di solito percepisce suoni con una frequenza da 15 a 20.000 Hz (nell'intervallo di 10-11 ottave). Nei bambini, il limite superiore raggiunge i 22.000 Hz, con l'età diminuisce. La massima sensibilità è stata trovata nella gamma di frequenze da 1000 a 3000 Hz. Quest'area corrisponde alle frequenze più frequenti nel linguaggio umano e nella musica.

L'analizzatore uditivo umano è un sistema specializzato per la percezione delle vibrazioni sonore, la formazione delle sensazioni uditive e il riconoscimento delle immagini sonore. L'apparato ausiliario della parte periferica dell'analizzatore è l'orecchio (Figura 15).

Distinguere l'orecchio esterno, che comprende il padiglione auricolare, il meato uditivo esterno e la membrana timpanica; l'orecchio medio, costituito da un sistema di ossicini uditivi interconnessi - il martello, l'incudine e la staffa, e l'orecchio interno, che comprende la coclea, dove si trovano i recettori che percepiscono le vibrazioni sonore, così come il vestibolo e i canali semicircolari. I canali semicircolari sono la parte del recettore periferico dell'analizzatore vestibolare, che sarà discusso separatamente.

L'orecchio esterno è progettato in modo tale da fornire energia sonora alla membrana timpanica. Con l'aiuto dei padiglioni auricolari si verifica una concentrazione relativamente piccola di questa energia e il condotto uditivo esterno mantiene una temperatura e un'umidità costanti come fattori che determinano la stabilità dell'apparato di trasmissione del suono.

La membrana timpanica è un setto sottile di circa 0,1 mm di spessore, costituito da fibre che corrono in direzioni diverse. La funzione della membrana timpanica si riflette bene nel suo nome: inizia a oscillare quando le vibrazioni sonore dell'aria cadono su di essa dal lato del canale uditivo esterno. Allo stesso tempo, la sua struttura gli consente di trasmettere quasi senza distorsioni tutte le frequenze della gamma audio. Il sistema ossiculare trasmette le vibrazioni dal timpano alla coclea.

I recettori che forniscono la percezione delle vibrazioni sonore si trovano nell'orecchio interno - nella coclea (Figura 16). Questo nome è associato alla forma a spirale di questa formazione, composta da 2,5 giri.

Nel canale medio della coclea sulla membrana principale si trova l'organo di Corti (dal nome dell'anatomista italiano Corti, 1822-1888). L'apparato recettore dell'analizzatore uditivo si trova in questo organo (Figura 17).

Come si forma la sensazione del suono? Questa è una domanda che attira ancora molta attenzione da parte dei ricercatori. Per la prima volta (1863), un'interpretazione molto convincente dei processi nell'orecchio interno fu presentata dal fisiologo tedesco Hermann Ludwig Ferdinand Helmholtz, che sviluppò la cosiddetta teoria della risonanza. Ha notato che la membrana principale della coclea è formata da fibre che corrono in direzione trasversale. La lunghezza di queste fibre aumenta verso la sommità della coclea. Quindi è comprensibile l'analogia del lavoro di questo organo con l'arpa, in cui diverse tonalità sono ottenute da diverse lunghezze di corde. Secondo Helmholtz, se esposta a vibrazioni sonore, una fibra specifica responsabile della percezione di una data frequenza entra in risonanza. Una teoria molto accattivante nella sua semplicità e completezza, ma che, ahimè, ha dovuto essere abbandonata, poiché si è scoperto che ci sono troppo poche stringhe - fibre - nella membrana principale per riprodurre tutte le frequenze udibili dall'uomo, queste stringhe sono troppo debolmente allungato, e inoltre, sono fluttuazioni isolate non sono possibili. Queste difficoltà per la teoria della risonanza si sono rivelate insormontabili, ma sono servite da impulso per la ricerca successiva.

Secondo i concetti moderni, la trasmissione e la riproduzione delle vibrazioni sonore sono dovute alle proprietà di risonanza in frequenza di tutti i mezzi della coclea. Con l'aiuto di esperimenti molto ingegnosi, è stato scoperto che a basse frequenze di vibrazione (100-150 hertz, può essere leggermente più alto, ma non più di 1000 hertz), il processo ondulatorio copre l'intera membrana principale, tutti i recettori dell'organo di Corti situati su questa membrana sono eccitati. Con un aumento della frequenza delle onde sonore, solo una parte della membrana principale è coinvolta nel processo oscillatorio, e minore è, maggiore è il suono. In questo caso, il massimo di risonanza si sposta verso la base della coclea.

Tuttavia, non abbiamo ancora considerato la questione di come l'energia delle vibrazioni meccaniche si trasforma nel processo di eccitazione nervosa. L'apparato recettore dell'analizzatore uditivo è rappresentato da peculiari cellule ciliate, che sono tipici meccanocettori, cioè per i quali l'energia meccanica, in questo caso movimenti oscillatori, funge da stimolo adeguato. Una caratteristica specifica delle cellule ciliate è la presenza di peli sulla loro sommità, che sono a diretto contatto con la membrana tegumentaria. Nell'organo di Corti si distinguono una fila (3,5 mila) di cellule ciliate interne e 3 file (12 mila) di cellule ciliate esterne, che differiscono nel livello di sensibilità. È necessaria più energia per eccitare le cellule interne, e questo è uno dei meccanismi dell'organo uditivo per percepire gli stimoli sonori in un'ampia gamma di intensità.

Quando nella coclea si verifica un processo oscillatorio, per effetto dei movimenti della membrana principale, e con essa dell'organo del Corti, si ha una deformazione dei peli che si addossano alla membrana tegumentaria. Questa deformazione funge da punto di partenza nella catena di fenomeni che portano all'eccitazione delle cellule recettrici. In un esperimento speciale, è stato riscontrato che se, durante l'emissione di un segnale sonoro, le biocorrenti vengono rimosse dalla superficie delle cellule ciliate e quindi, dopo averle rafforzate, portate all'altoparlante, allora troveremo una riproduzione abbastanza accurata di il segnale sonoro. Questa riproduzione si estende a tutte le frequenze, compresa la voce umana. Non è un'analogia abbastanza stretta con un microfono? Da qui deriva il nome "potenziale del microfono". È stato dimostrato che questo fenomeno bioelettrico è il potenziale del recettore. Ne consegue che la cellula del recettore dei capelli riflette in modo abbastanza accurato (fino a un certo limite di intensità) i parametri dell'esposizione al suono attraverso i parametri del potenziale del recettore: frequenza, ampiezza e forma.

Nello studio elettrofisiologico delle fibre del nervo uditivo, che arrivano direttamente alle strutture dell'organo del Corti, vengono registrati gli impulsi nervosi. È interessante notare che la frequenza di tale impulso dipende dalla frequenza delle vibrazioni sonore in azione. Allo stesso tempo, fino a 1000 hertz, si nota la loro quasi coincidenza. Sebbene le frequenze più alte nel nervo non vengano registrate, rimane una certa relazione quantitativa tra le frequenze dello stimolo sonoro e l'impulso afferente.

Quindi, abbiamo conosciuto le proprietà dell'orecchio umano e i meccanismi di funzionamento dei recettori dell'analizzatore uditivo quando esposti alle vibrazioni sonore dell'aria. Ma la trasmissione è possibile, e non solo per via aerea, ma attraverso la cosiddetta conduzione ossea. In quest'ultimo caso le vibrazioni (ad esempio, di un diapason) vengono trasmesse dalle ossa del cranio e poi, scavalcando l'orecchio medio, entrano direttamente nella coclea. Sebbene in questo caso il metodo di erogazione dell'energia acustica sia diverso, il meccanismo della sua interazione con le cellule recettrici rimane lo stesso. È vero, anche le relazioni quantitative sono in qualche modo diverse. Ma in entrambi i casi l'eccitazione, che inizialmente è sorta nel recettore e trasporta determinate informazioni, viene trasmessa attraverso le strutture nervose ai centri uditivi superiori.

In che modo, quindi, vengono codificate le informazioni su tali parametri delle vibrazioni sonore come la frequenza e l'ampiezza? Innanzitutto, sulla frequenza. Ovviamente hai notato uno strano fenomeno bioelettrico: il potenziale microfonico della coclea. Dopotutto, indica essenzialmente che, in un intervallo significativo, le fluttuazioni del potenziale del recettore (e riflettono il lavoro del recettore sia nella percezione che nella successiva trasmissione) corrispondono quasi esattamente in frequenza alle vibrazioni sonore. Tuttavia, come già notato, nelle fibre del nervo uditivo, cioè in quelle fibre che ricevono informazioni dai recettori, la frequenza degli impulsi nervosi non supera le 1000 oscillazioni al secondo. E questo è molto inferiore alle frequenze dei suoni percepiti in condizioni reali. Come si risolve questo problema nel sistema uditivo? In precedenza, quando abbiamo considerato il lavoro dell'organo di Corti, abbiamo notato che a basse frequenze di esposizione sonora, l'intera membrana principale vibra. Di conseguenza, tutti i recettori sono eccitati e la frequenza di oscillazione viene trasmessa senza modifiche alle fibre del nervo uditivo. Alle alte frequenze, solo una parte della membrana principale e, di conseguenza, solo una parte dei recettori sono coinvolti nel processo oscillatorio. Trasmettono l'eccitazione alla parte corrispondente delle fibre nervose, ma con la trasformazione del ritmo. In questo caso, una certa parte delle fibre corrisponde a una certa frequenza. Questo principio è indicato come un metodo di codifica spaziale. Pertanto, le informazioni sulla frequenza sono fornite dalla codifica spaziale della frequenza.

Tuttavia, è noto che la stragrande maggioranza dei suoni reali che percepiamo, compresi i segnali vocali, non sono oscillazioni sinusoidali regolari, ma processi che hanno una forma molto più complessa. Come vengono trasmesse le informazioni in questo caso? All'inizio del XIX secolo, l'eccezionale matematico francese Jean Baptiste Fourier sviluppò un metodo matematico originale che consente di rappresentare qualsiasi funzione periodica come somma di una serie di componenti sinusoidali (serie di Fourier). Metodi matematici rigorosi dimostrano che queste componenti hanno periodi pari a T, T/2, T/3, e così via, o, in altre parole, hanno frequenze che sono multipli della frequenza fondamentale. E il fisico tedesco Georg Simon Ohm (che tutti conoscono molto bene per la sua legge in ingegneria elettrica) nel 1847 avanzò l'idea che proprio una tale decomposizione avvenisse nell'organo di Corti. Così è apparsa un'altra legge di Ohm, che riflette un meccanismo molto importante di percezione del suono. Grazie alle sue proprietà risonanti, la membrana principale scompone un suono complesso nelle sue componenti, ognuna delle quali viene percepita dal corrispondente apparato neuro-recettore. Pertanto, il modello di eccitazione spaziale trasporta informazioni sullo spettro di frequenza di una vibrazione sonora complessa.

Per trasmettere informazioni sull'intensità del suono, cioè l'ampiezza delle vibrazioni, l'analizzatore uditivo ha un meccanismo che è anche diverso dal modo in cui funzionano altri sistemi afferenti. Molto spesso, le informazioni sull'intensità vengono trasmesse dalla frequenza degli impulsi nervosi. Tuttavia, nel sistema uditivo, come risulta dai processi appena considerati, questo metodo è impossibile. Si scopre che in questo caso viene utilizzato anche il principio della codifica spaziale. Come già notato, le cellule ciliate interne sono meno sensibili di quelle esterne. Pertanto, una diversa combinazione di recettori eccitati di questi due tipi corrisponde a diverse intensità sonore, cioè a una forma specifica del modello spaziale di eccitazione.

Nell'analizzatore uditivo, la questione dei rivelatori specifici (come è ben espressa nel sistema visivo) è ancora aperta, tuttavia, anche qui ci sono meccanismi che consentono di isolare caratteristiche sempre più complesse, che alla fine culminano nella formazione di tale pattern di eccitazione che corrisponde ad una certa immagine soggettiva, identificabile dal corrispondente "standard".

La psicoacustica è un campo della scienza che studia le sensazioni uditive di una persona quando il suono viene applicato alle orecchie.

Le persone con un orecchio assoluto (analitico) per la musica determinano l'altezza, il volume e il timbro di un suono con elevata precisione, sono in grado di memorizzare il suono degli strumenti e riconoscerli dopo un po'. Possono analizzare correttamente ciò che hanno ascoltato, identificare correttamente i singoli strumenti.

Le persone che non hanno un tono assoluto possono determinare il ritmo, il timbro, la tonalità, ma è difficile per loro analizzare correttamente il materiale che hanno ascoltato.

Quando si ascoltano apparecchiature audio di alta qualità, di norma, le opinioni degli esperti differiscono. Alcuni preferiscono un'elevata trasparenza e fedeltà alla trasmissione di ogni armonico, sono infastiditi dalla mancanza di dettagli nel suono. Altri preferiscono il suono di un personaggio sfocato e sfocato, si stancano rapidamente dell'abbondanza di dettagli nell'immagine musicale. Qualcuno si concentra sull'armonia del suono, qualcuno sull'equilibrio spettrale e qualcuno sulla gamma dinamica. Si scopre che tutto dipende dal tipo di carattere dell'individuo I tipi di persone sono suddivisi nelle seguenti dicotomie (classi di coppia): sensoriale e intuitivo, pensiero e sentimento, estroverso e introverso, deciso e percettivo.

Le persone con predominio sensoriale hanno una dizione chiara, percepiscono perfettamente tutte le sfumature di un discorso o di un'immagine musicale. Per loro, la trasparenza del suono è estremamente importante, quando tutti gli strumenti che suonano sono chiaramente distinti.

Gli ascoltatori con una dominante intuitiva preferiscono un'immagine musicale sfocata, attribuendo la massima importanza all'equilibrio del suono di tutti gli strumenti musicali.

Gli ascoltatori con una dominante pensante preferiscono brani musicali con un'elevata gamma dinamica, con una dominante maggiore e minore chiaramente definita, con un significato e una struttura pronunciati del brano.

Le persone con un sentimento dominante attribuiscono grande importanza all'armonia nelle opere musicali, preferiscono opere con lievi deviazioni di maggiore e minore da un valore neutro, ad es. "musica per l'anima"

Un ascoltatore con una dominante estroversa separa con successo il segnale dal rumore, preferisce ascoltare la musica ad alto volume, determina il carattere maggiore o minore di un brano musicale dalla posizione di frequenza dell'immagine musicale al momento.

Le persone con una dominante introversa prestano molta attenzione alla struttura interna dell'immagine musicale, la maggiore-minoranza è valutata, tra l'altro, dallo spostamento di frequenza di uno degli armonici nelle risonanze emergenti, il rumore estraneo rende difficile percepire le informazioni audio .

Le persone con una dominante decisiva preferiscono la regolarità nella musica, la presenza di una periodicità interna.

Gli ascoltatori percettivi dominanti preferiscono l'improvvisazione nella musica.

Tutti sanno da soli che la stessa musica sulla stessa attrezzatura e nella stessa stanza non è sempre percepita allo stesso modo. Probabilmente, a seconda dello stato psico-emotivo, i nostri sentimenti sono offuscati o esacerbati.

D'altra parte, dettagli eccessivi e naturalezza del suono possono irritare un ascoltatore stanco e appesantito con una dominante sensoriale, che in questo stato preferirà musica sfocata e morbida, in parole povere, preferirà ascoltare strumenti dal vivo con un cappello con paraorecchie .

In una certa misura, la qualità del suono è influenzata dalla “qualità” della tensione di rete, che a sua volta dipende sia dal giorno della settimana che dall'ora del giorno (nelle ore di punta, la tensione di rete è la più “inquinata ”). Il livello di rumore nella stanza, e quindi la reale gamma dinamica, dipende anche dall'ora del giorno.

Il caso di 20 anni fa è ben ricordato sull'influenza del rumore ambientale. A tarda sera, dopo il matrimonio del villaggio, i giovani restavano ad aiutare a sparecchiare ea lavare i piatti. La musica è stata organizzata nel cortile: una fisarmonica elettrica a bottoni con un amplificatore a due canali e due altoparlanti, un amplificatore di potenza a quattro canali secondo lo schema Shushurin, una fisarmonica elettrica a bottoni era collegata all'ingresso e due a 3 vie e due I sistemi acustici a 2 vie sono stati collegati alle uscite. Registratore a nastro con registrazioni effettuate a 19 velocità con bias antiparallelo. Verso le 2 del mattino, quando tutti erano liberi, i giovani si sono riuniti in cortile e hanno chiesto di accendere qualcosa per l'anima. Qual è stata la sorpresa dei musicisti e degli amanti della musica presenti quando è suonato il medley sui temi dei Beatles eseguito dalle STARS sulla banda 45. Per l'orecchio, adattato alla percezione della musica in un'atmosfera di maggiore rumore, il suono nel silenzio della notte divenne sorprendentemente chiara e sfumata.

Percezione per frequenza

L'orecchio umano percepisce un processo oscillatorio come suono solo se la frequenza delle sue oscillazioni è compresa tra 16...20 Hz e 16...20 kHz. A una frequenza inferiore a 20 Hz, le vibrazioni sono chiamate infrasoniche, superiori a 20 kHz - ultrasoniche. I suoni con una frequenza inferiore a 40 Hz sono rari nella musica e sono completamente assenti nel discorso colloquiale. La percezione delle alte frequenze sonore dipende fortemente sia dalle caratteristiche individuali degli organi uditivi sia dall'età dell'ascoltatore. Quindi, ad esempio, all'età di 18 anni, i suoni con una frequenza di 14 kHz vengono ascoltati di circa il 100%, mentre all'età di 50 ... 60 anni - solo il 20% degli ascoltatori. I suoni con una frequenza di 18 kHz all'età di 18 anni vengono ascoltati da circa il 60% e all'età di 40 ... 50 anni - solo il 10% degli ascoltatori. Ma questo non significa affatto che i requisiti per la qualità del percorso di riproduzione del suono siano ridotti per gli anziani. È stato sperimentato sperimentalmente che le persone che percepiscono a malapena i segnali con una frequenza di 12 kHz riconoscono molto facilmente la mancanza di alte frequenze nel fonogramma.

La risoluzione dell'udito per cambiare la frequenza è di circa lo 0,3%. Ad esempio, due toni di 1000 e 1003 Hz, uno dopo l'altro, possono essere distinti senza strumenti. E battendo le frequenze di due toni, una persona può rilevare una differenza di frequenza fino a decimi di hertz. Allo stesso tempo, è difficile distinguere a orecchio la deviazione della velocità di riproduzione di un fonogramma musicale entro ±2%.

La scala soggettiva della percezione del suono in termini di frequenza è vicina alla legge logaritmica. Sulla base di ciò, tutte le caratteristiche di frequenza dei dispositivi di trasmissione del suono vengono tracciate su scala logaritmica. Il grado di precisione con cui una persona determina l'altezza di un suono a orecchio dipende dall'acutezza, dalla musicalità e dall'allenamento del suo udito, nonché dall'intensità del suono. A livelli di volume più alti, i suoni di maggiore intensità appaiono più bassi di quelli più deboli.

Con l'esposizione prolungata a un suono intenso, la sensibilità dell'udito diminuisce gradualmente e maggiore è il volume del suono, che è associato alla reazione dell'udito al sovraccarico, ad es. con adattamento naturale. Dopo un certo tempo, la sensibilità viene ripristinata. L'ascolto sistematico e prolungato di musica ad alto volume provoca cambiamenti irreversibili negli organi uditivi, soprattutto i giovani che usano le cuffie (cuffie).

Una caratteristica importante del suono è il timbro. La capacità dell'udito di distinguere le sue sfumature ci consente di distinguere una varietà di strumenti musicali e voci. A causa della colorazione timbrica, il loro suono diventa multicolore e facilmente riconoscibile. La condizione per la corretta trasmissione del timbro è la trasmissione non distorta dello spettro del segnale - un insieme di componenti sinusoidali di un segnale complesso (overtones). Gli armonici sono multipli della frequenza della fondamentale e minori della sua ampiezza. Il timbro del suono dipende dalla composizione degli armonici e dalla loro intensità.

Il timbro del suono degli strumenti dal vivo dipende in gran parte dall'intensità della produzione del suono. Ad esempio, la stessa nota, suonata al pianoforte con un tocco leggero del dito, e uno acuto, ha attacchi e spettri di segnale diversi. Anche una persona inesperta coglie facilmente la differenza emotiva tra due di questi suoni dal loro attacco, anche se vengono trasmessi all'ascoltatore con un microfono e bilanciati nel volume. L'attacco sonoro è la fase iniziale, uno specifico processo transitorio durante il quale si stabiliscono caratteristiche stabili: volume, timbro, intonazione. La durata dell'attacco sonoro di diversi strumenti va da 0...60 ms. Ad esempio, per gli strumenti a percussione è compreso tra 0 ... 20 ms, per il fagotto - 20 ... 60 ms. Le caratteristiche dell'attacco dello strumento dipendono fortemente dal modo e dalla tecnica di esecuzione del musicista. Sono queste caratteristiche degli strumenti che consentono di trasmettere il contenuto emotivo di un'opera musicale.

Il timbro sonoro di una sorgente di segnale situata a una distanza inferiore a 3 m dall'ascoltatore viene percepito come più "pesante". La rimozione della sorgente del segnale da 3 a 10 m è accompagnata da una proporzionale diminuzione del volume, mentre il timbro diventa più luminoso. Con l'ulteriore rimozione della sorgente del segnale, le perdite di energia nell'aria aumentano in proporzione al quadrato della frequenza e hanno una complessa dipendenza dall'umidità relativa dell'aria. Le perdite di energia dei componenti RF sono massime all'umidità relativa nell'intervallo da 8 a 30 ... 40% e sono minime all'80% (Fig. 1.1). Un aumento della perdita di armonici porta ad una diminuzione della luminosità del timbro.

Percezione dell'ampiezza

Le curve di volume uguale dalla soglia dell'udito alla soglia del dolore per l'udito binaurale e monourale sono mostrate in Fig. 1.2.a, b, rispettivamente. La percezione in ampiezza dipende dalla frequenza e ha una diffusione significativa associata ai cambiamenti legati all'età.

La sensibilità dell'udito all'intensità del suono è discreta. La soglia per percepire un cambiamento di intensità sonora dipende sia dalla frequenza che dal volume del suono (a livelli alti e medi è di 0,2 ... 0,6 dB, a livelli bassi raggiunge diversi decibel) e in media è inferiore a 1dB.

Effetto Haas (Haas)

L'apparecchio acustico, come qualsiasi altro sistema oscillatorio, è caratterizzato dall'inerzia. A causa di questa proprietà, i suoni brevi con una durata fino a 20 ms vengono percepiti come più deboli dei suoni con una durata superiore a 150 ms. Una delle manifestazioni dell'inerzia -

l'incapacità di una persona di rilevare la distorsione negli impulsi con una durata inferiore a 20 ms. In caso di arrivo alle orecchie di 2 segnali identici, con un intervallo di tempo tra loro di 5...40 ms, l'udito li percepisce come un segnale, se l'intervallo è superiore a 40...50 ms - separatamente.

effetto mascherante

Di notte, in condizioni di silenzio, si sente il cigolio di una zanzara, il ticchettio di un orologio e altri suoni silenziosi, e in condizioni rumorose è difficile distinguere il discorso ad alta voce dell'interlocutore. In condizioni reali, il segnale acustico non esiste nel silenzio assoluto. Rumori estranei, inevitabilmente presenti nel luogo di ascolto, mascherano in una certa misura il segnale principale e ne rendono difficile la percezione. L'innalzamento della soglia di udibilità di un tono (o segnale) mentre si è esposti a un altro tono (rumore o segnale) si chiama mascheramento.

È stato sperimentato sperimentalmente che un tono di qualsiasi frequenza è mascherato dai toni più bassi molto più efficacemente che da quelli più alti, in altre parole, i toni a bassa frequenza mascherano quelli ad alta frequenza più che viceversa. Ad esempio, riproducendo contemporaneamente suoni di 440 e 1200 Hz con la stessa intensità, sentiremo solo un tono con una frequenza di 440 Hz e solo spegnendolo sentiremo un tono con una frequenza di 1200 Hz. Il grado di mascheramento dipende dal rapporto di frequenza ed è di natura complessa, associato a curve di loudness uguali (Fig. 1.3.α e 1.3.6).

Maggiore è il rapporto di frequenza, minore è l'effetto di mascheramento. Questo spiega in gran parte il fenomeno del suono "transistor". Lo spettro delle distorsioni non lineari degli amplificatori a transistor si estende fino all'11a armonica, mentre lo spettro degli amplificatori a valvole è limitato a 3...5 armoniche. Le curve di mascheramento del rumore a banda stretta per toni di frequenze diverse e i loro livelli di intensità hanno modelli diversi. Una chiara percezione del suono è possibile se la sua intensità supera una certa soglia di udibilità. A frequenze di 500 Hz e inferiori, l'eccesso dell'intensità del segnale dovrebbe essere di circa 20 dB, a una frequenza di 5 kHz - circa 30 dB, e

ad una frequenza di 10 kHz - 35 dB. Questa caratteristica della percezione uditiva viene presa in considerazione durante la registrazione su supporti audio. Quindi, se il rapporto segnale/rumore di una registrazione analogica è di circa 60...65 dB, allora la gamma dinamica del programma registrato non può essere superiore a 45...48 dB.

L'effetto di mascheramento influisce sul volume del suono percepito soggettivamente. Se i componenti di un suono complesso sono vicini in frequenza l'uno all'altro e si osserva il loro mascheramento reciproco, il volume di un suono così complesso sarà inferiore al volume dei suoi componenti.

Se diversi toni si trovano così lontani in frequenza che il loro mutuo mascheramento può essere trascurato, allora il loro volume totale sarà uguale alla somma dei livelli sonori di ciascuno dei componenti.

Raggiungere la "trasparenza" del suono di tutti gli strumenti di un'orchestra o di un ensemble pop è un compito difficile, che viene risolto dall'ingegnere del suono: selezione deliberata degli strumenti più importanti in un determinato luogo e altre tecniche speciali.

effetto binaurale

Viene chiamata la capacità di una persona di determinare la direzione di una sorgente sonora (a causa della presenza di due orecchie). effetto binaurale. All'orecchio situato più vicino alla sorgente sonora, il suono arriva prima che al secondo orecchio, il che significa che differisce in fase e ampiezza. Quando si ascolta una sorgente di segnale reale, i segnali binaurali (ovvero i segnali che arrivano all'orecchio destro e sinistro) sono statisticamente correlati (correlati). L'accuratezza della localizzazione della sorgente sonora dipende sia dalla frequenza che dalla sua posizione (davanti o dietro l'ascoltatore). L'organo uditivo riceve ulteriori informazioni sulla posizione della sorgente sonora (anteriore, posteriore, superiore) analizzando le caratteristiche dello spettro dei segnali binaurali.

Fino a 150 ... 300 Hz, l'udito umano ha una direttività molto bassa. Alle frequenze di 300...2000 Hz, per le quali la semilunghezza del segnale è commisurata alla distanza "tra" pari a 20...25 cm, le differenze di fase sono significative. A partire da una frequenza di 2 kHz, la direttività dell'udito diminuisce drasticamente. A frequenze più alte, la differenza nelle ampiezze del segnale diventa più importante. Quando la differenza di ampiezza supera la soglia di 1 dB, la sorgente sonora sembra trovarsi sul lato in cui l'ampiezza è maggiore.

Con una posizione asimmetrica dell'ascoltatore rispetto agli altoparlanti, si verificano ulteriori separazioni di intensità e tempo, che portano a distorsioni spaziali. Inoltre, la QIS (sorgente sonora apparente) più lontana dal centro della base (Δ l> 7 dB o Δτ > 0,8 ms), meno sono soggetti a distorsione. A Δ l> 20 dB, Δτ > 3...5 ms I QIZ si trasformano in veri e propri (altoparlanti) e non sono soggetti a distorsioni spaziali.

È stato sperimentato sperimentalmente che non ci sono distorsioni spaziali (impercettibili) se la banda di frequenza di ciascun canale è limitata dall'alto da una frequenza di almeno 10 kHz, e l'alta frequenza (sopra i 10 kHz) e la bassa frequenza (sotto 300 Hz) parti dello spettro di questi segnali sono riprodotte monofonicamente.

L'errore nella stima dell'azimut della sorgente sonora sul piano orizzontale è di 3 ... 4 ° davanti e di circa 10 ... 15 ° sul retro e sul piano verticale, il che si spiega con l'effetto schermante del orecchiette.