Как определяется источник звука
Бинауральным эффектом (от лат. bini — два и auris — ухо) называется способность человека определять источник звукового сигнала, а также его удаленность и размеры. Чем ближе к источнику раздражения находится ухо, тем меньшее расстояние преодолевает звук. Поэтому звуковые волны, поступающие в оба уха с различного расстояния (примерно 21 см), отличаются по времени получения сигнала и силе колебаний. И даже при сильном шуме, так как все звуки воспринимаются объемно, бинауральный эффект позволяет достаточно четко вычленить среди источников звука какой-то один и определить угловое перемещение источника звука в горизонтальной плоскости с точностью 3—4°.
Воспринимая звуковые колебания воздуха, она передает их по прочно срощенной с ней звукопроводящей системе среднего уха, называемой слуховыми косточками, — молоточку (3), наковальне (4) и стремечку (5), соединенными между собой миниатюрными суставами и мышцами.
Рычажная система слуховых косточек уменьшает амплитуду звуковых колебаний, одновременно увеличивая силу звука, движение же барабанной перепонки она усиливает в 20 раз.
Мышцы барабанной полости также участвуют в процессе передачи звука через окно преддверия внутреннего уха в перилимфу, препятствуя потере силы звука при переходе из воздушной среды в жидкую.
Внутреннее ухо (aurus interma) — это полое костное образование височной кости, разделенное на каналы и полости и содержащее рецепторный аппарат слухового и вестибулярного анализаторов. Его слуховой отдел представляет собой особую полость в костном веществе, так называемую улитку, спирально 2,5 раза огибающую свою горизонтальную ось. Внутри нее находится перепончатый лабиринт. Пространство костного лабиринта заполнено перилимфой, сходной по составу с цереброспинальной жидкостью, а полость перепончатого — эндолимфой. Волнообразные колебания жидких сред приводят в действие периферическую часть звуковоспринимающего аппарата — кортиева органа, выстланного волосковыми клетками, имеющими по 30—60 коротких волосков, являющихся чувствительными антеннами. В процессе ряда химических превращений в цитоплазме волосковых клеток возникает нервный импульс, который в дальнейшем по преддверноулитковому нерву (VIII пара черепно-мозговых нервов) передается в височные доли обоих полушарий, где расположены корковые центры слуха, как раз и формирующие слуховые ощущения. Полукруглые каналы не входят в звуковоспринимающую систему, а отвечают за равновесие организма.
Среднее ухо (aurus media) находится в височной кости и состоит из трех сообщающихся воздухоносных областей.
На стенке барабанной полости, напоминающей куб объемом 0,8—1 см3, расположена барабанная перепонка, рабочая площадь которой составляет около 7 мм2.
Все программы, передаваемые по системам вещания, связи и звукозаписи предназначены для восприятия информации человеком. Поэтому требования к основным характеристикам этих систем не могут быть обоснованно сформулированы без точных сведений о свойствах слуха. Любое совершенствование системы, которое не будет ощущаться на слух, будет приводить к бессмысленной потере средств и времени. Следовательно, специалист, занимающийся разработкой или эксплуатацией систем звукозаписи и воспроизведения, должен знать основные особенности восприятия звуков ухом человека.
Орган слуха человека расположен в толще височных костей и делится на наружное ухо, среднее ухо и внутреннее ухо. К наружному уху относят ушную раковину и слуховой проход, слепо заканчивающийся барабанной перепонкой. Слуховой проход имеет слабо выраженный резонанс на частоте около 3 кГц и усиление на частоте резонанса ~ 3. Барабанная перепонка образована упругой соединительной тканью, которая колеблется под действием звуковых волн. За барабанной перепонкой находится среднее ухо, в состав которого входят: барабанная полость, заполненная воздухом; слуховые косточки и слуховая (евстахиева) труба, которая соединяет полость среднего уха с полостью глотки. Слуховые косточки: молоточек, наковальня и стремя – образуют рычажную систему, которая передаёт колебания барабанной перепонки мембране овального окна, разделяющей среднее и внутреннее ухо. Эта рычажная система трансформирует колебания барабанной перепонки с большой амплитудой скорости и небольшой амплитудой давления в колебания мембраны с малой амплитудой скорости и большой амплитудой давления. Коэффициент трансформации этой системы около 50 – 60. Барабанная полость имеет слабо выраженный резонанс на частоте ~ 1200 Гц. За мембраной овального отверстия находится внутреннее ухо, состоящее из преддверия, трех полукружных каналов и улитки, заполненных жидкостью. Полукружные каналы входят в состав органа равновесия, а улитка – в состав органа слуха. Улитка представляет собой канал длинной ~32 мм, свернутый спиралью. Канал разделен по всей длине двумя перегородками: рейснеровой мембраной и базилярной (основной) мембраной
Базилярная мембрана состоит из нескольких тысяч волокон, натянутых поперек улитки, и слабо связанных между собой. Базилярная мембрана расширяется по мере удаления от овального окна. С базилярной мембраной связан орган Корти, состоящий из~23500 нервных клеток, которые называют волосковыми. С каждым волокном слухового нерва связано несколько волосковых клеток, так что в центральную нервную систему приходит около 10000 волокон. При появлении звука мембрана овального окна возбуждает колебания лимфы в вестибулярном ходе, которые заставляют колебаться волокна базилярной мембраны. Колебания волокон, в свою очередь,
возбуждают волосковые клетки. Информация о возбуждении клеток, т.е. о наличии звука, по нервным волокнам передаётся в головной мозг.