Шмидт (ред) - Основы сенсорной физиологии - 1984 (947487), страница 45
Текст из файла (страница 45)
Второй параметр звука, частота, выражается в циклах в секунду, или герцах (в честь немецкого физика Х1Х в.), сокращенно Гц. У высокочастотных звуков длины волн короче, чем у низкочастотных (рис. 5-4), Частота Г, скорость звука с и длина волны ). (лямбда) связаны между собой следующим образом: (5-23 Звук, характеризующийся только одной частотой (нанример, 2000 Гц), называется тоном (рис.
5-5,А). Но в повседневной жизни чистых тонов практически не бывает, Обычные звуки, от самых музыкальных до самых ~думных, почти всегда содержат много частот. Звуки, которые мы считаем музыкальными, состоят из ограниченного числа частот, обычно из основного тона с несколькими гармониками (рис. 5-5,Б).
Основной тон определяет «период повторения» сложных флуктуаций звукового давления (Т на рис. 5-5, Б). Гармоники — это обертоны с частотами, кратными основной частоте. С помощью различных приборов можно получить почти чистые тоны, но «тоны», производимые музыкальными инструментами, содержат гармоники. Разные инструменты различаю~ся по числу и относительной интенсивности обертонов, сопутствующих основному тону.
Некоторые инструменты не могут издавать определенные обертоны; например, звуки, издаваемые 5. Физиология слтха А Б В Рнс. 5-5. Кривые изменений звукового давления во времени для чистого тона (А), музыкального звука (Б) и шума (В). замкнутыми трубами органа, содержат только нечетные гармоники, частоты )ш ЗГ«, 5Г« и т.д. Именно эти особенности частотного спектра создают разнообразие звуков в оркестре.
Если звук включает очень много частот, то тогда это «шум», а если все частоты в таком звуке обладают равными интенсивностями, то он называется белым шумом. У других шумов иные частотные спектры, но для всех таких звуков характерно, что в записях изменений во времени их уровня звукового давления отсутствует очевидная периодичность (рис. 5-5, В), Налнчне звука и субъективное слуховое ощущение. Повседневный опыт показывает, что наши слуховые способности ограничены.
Иными словами, для того чтобы человеческое ухо могло воспринять звук, звуковое давление должно превысить определенный уровень. Звуковое давление, при котором тон едва слышен, называется слуховым порогом. Его давление, зависит от частоты тестируемого тона. Нижняя кривая на рис. 5-6 показывает, как меняется слуховой порог в зависимости от частоты; видно, что ухо наиболее чувствительно в пределах от 2000 до 4000 Гц. На этих частотах порог оказывается превышенным при очень низких звуковых давлениях.
При более высоких и более низких частотах требуются большие звуковые давления. По мере возрастания звукового давления над порогом тон слышится все громче независимо от его частоты. Отнозпение между (физическим) звуковым давлением и (субъективно воспринимаемой) громкостью описывается количественно. Испытуемый может не только сказать, когда тон стал слышимым (превысил порог слышимости), но и сообщить, когда два тона одинаковой частоты различаются по громкости. В пределах низких интенсивностей такие тоны звучат по-разному, если их звуковые давления различаются всего лишь на 1 дБ. При ббльших интенсивностях этот дифференциальный порог еше меньше.
Два тона разной частоты обычно воспринимаются с различной громкостью даже при равных звуковых давлениях. Это свойство слуховой системы можно определить количественно в разного вида опытах. Например, испытуемому предъявляют в качестве эталона тон в 1000 Гц и для сравнения с ним тестируемый тон, частоту которого изменяют в последующих применениях. При каждой паре тонов испытуемый устанавливает новое положение потенциометра, меняя тем самым звуковое Р. Клинке 5.
Физиология слуха Нттмз дБ узд фон 2.102 140 2.101 12О н 1ОО т о во 5О а 40 20 1ОО 2 в 2 10' ч о 2.10' о 1'т 2 Нтз 5О Е о 50 а л о Ы о 20 ж 2 10 21О' О 1 55 ~ 250 ! 1000 ! 4000 ! 15000 га 31,5 125 500 2000 8000 Частота Ряс. 5-6. Кривые равного уровня громкости. Слева по оси ординат — эквивалентные значения звукового давления я уровня звукового давления.
Розовый участок-диапазон частот я яятеясяввостей, необходимый для понимания обычной речи. давление эталонного тона, пока не услышит оба тона равногромкими. Звуковое давление эталонного тона при такой процедуре, выраженное в децибелах УЗД, дает уровень громкости тестируемого звука в фонах (например, если эталон установлен на 70 дБ УЗД, то уровень громкости тестируемого тона равен 70 фонам).
Поскольку тон в 1000 Гц используется как эталон, он естественно имеет одинаковое число децибелов и фонов. При нанесении на график этих значений для тестируемых частот во всем диапазоне слышимости получается контур равных громкосятсй (или изофон). На рис. 5-6 показан набор контуров равной громкости; они представляют собой средние значения из данных, полученных при исследовании многих здоровых испытуемых, причем для каждой кривой тестируемые тоны установлены на другом уровне звукового давления.
Все тоны независимо от их частоты, ко~орые лежат на этих кривых, считаются равногромкими. Изофон дает также порог слышимости: все тоны на этой кривой равной громкости едва слышны. Средний слуховой порог у здоровых людей равен 4 фонам. В опытах другого типа испытуемый должен говорить, когда тестируемый тон звучит в в раз (например, в три или в четыре раза) громче эталонного тона в 1000 Гц при 40 дБ УЗД. При такого рода измерениях громкость тона вырюкается в соках. Громкость тона, ко~орый слышится в четыре раза громче эталонного тона в !000 Гц при 40 дБ, рт)вна 4 сонам; громкость тестируемого тона, вдвое меньшая, чем громкость эталонного тона, равна 0,5 сона и т.д.
Таким образом, при созлании шкалы сонов испытуемый должен производить различение на более высоком уровне, чем для шкалы фонов, для которой нужно определять только равноценносп.. Тем не менее найдено воспроизводимое отношение между двумя шкалами. Выше 40 фонов ощущение громкости следует простой степенной функции звукового давления с показателем степени 0,3; усиление на 10 фонов удваивает воспринимаемую громкосп. Ниже 40 фонов это отношение не сохраняется: громкость удваивается при меньшем усилении звукового давления.
При значительном повышении звукового давления человек ощущает боль в ухе. Это происходит приблизительно при 130 фонах — болевой порог. Такие высокие звуковые давления могут даже повредить ухо, если долго подвергать его подобному воздействию. Собственно говоря, очень долгие звуки могут вызвать травму при звуковых давлениях даже ниже болевого порога. Шкала сонов очень важна для оценки степени нарушений, вызываемых шумом. Но из-за того, что она может быть получена только по показаниям испытуемых, оценка громкости таким способом очень трудоемкая и обычно не осуществима Шкала фонов тоже устанавливается по показаниями испытуемых и не может быть получена непосредственно. Однахо можно создать такой измеритель звукового давления, который не отвечает одинаково на всех частотах, а оценивает их так же, как человеческое ухо.
Такой измерительный прибор максимально чувствителен в среднем диапазоне частот (ср. пороговую кривую на рис. 5-6) и менее чувствителен на высоких и низких частотах. Показания такого прибора выражены в децибелах (А), где А означает кривую определенного фильтра Они лриблизиптсльно соответствуют значениям в фонах, т.е. уровню громкости. Поскольку с такими измерителями легко работать, их применяют при оценке шума даже несмотря на некоторую неточность. Так, шум мотора, работающего вхолостую, составляет около 75 дБ(А). Следует указать, что длительное (например, на протяжении восьмичасового рабочего дня) воздействие шумом выше 90 дБ(А) приводит с годами к поражению слуха Как видно из рис. 5-6, слышимое»та тона зависит не только от звукового давления, но также от частоты. Взрослый человек слышит звуки с частотами в диапазоне от 20 до 16000 Гц (16 кГц). Частоты выше 16 кГц называются ультразвуковыми, а ниже гт) Гц — инфразвуковыми.
Таким образом, все, что мы слышим, связано со звуками между 20 Гц и 16 кГц и между 4 и 130 фонами — с областью между верхней и нижней кривыми на рис. 5-6. Розовая область в середине схемы представляет собой диапазон частот и интенсивностей, в котором понятна разговорная речь (спектральный состав человеческого голоса в разных условиях, разумеется, занимает больший диапазон). У «тугоухих» людей слуховые пороги повышены; иными словами, для восприятия звука им требуется более высокое звуковое давление, чем для людей с нормальным слухом. Клиническое измерение слухового порога называется аудиомеятрией.
Пациенту через наушники предъя- Р. Клинке 5. Физиология слуха Обследоаание слгнз Дата первой проверни Врач Возраст. Пол Нпинииз. Фамилия Адрес Ягдиогрзммз Частота, Ги 500 1000 2000 4000 5000 125 250 -1О Обозиячения на зчдиогрзмме ш о . ю 2О о ЗО о о 40 50 о ао 10 20 зо 40 50 й 7О и о ао о ~ ОО 70 ао ао 1ОО 1ОО 11О 110 Рис. 5-7. Аудиограмма больного с потерей слуха иа левое ухо приблизительно иа ЗйдБ. ВП вЂ” воздушная проводимость, КП вЂ” костная проводимость. вляются разные тоны; таким способом тестируются ответы на звуки, проводимые по воздуху (см. разд. 5.3).
Врач начинает с тонов, заведомо подпороговы, н медленно увеличивает звуковое давление, пока пациент не сообщит, что слышит тон. Звуковое давление в этой точке наносят на ~рафик. Если порог у пациента на несколько децибелов выше нормального, то диагностируется соответствующее понижение слуха Форма, на которую нанесены все данные такой проверки порогов при разных частотах, называется аудиограммай (рис. 5-7). Существуют стандартные формы аудиограмм с нанесенными на них заранее координатами и нормальным порогом, изображенным прямой линией с пометкой «О дБ».
Стандартное изображение отличается от нанесенного на рис. 5-6 тем, что пороги вьшзе нормальньж наносятся вниз от нулевой линии, и таким образом разница в децибелах графически выражена как «потеря слука». Эти относительные цифры не следует смешивать с истинным уровнем звукового давления (который обозначается как децибелы УЗД). Описание так называемой аудиометрии по вызванным ответам см. в разд. 5.4.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
