4.2.3. Психофизические эквиваленты звука

Основными психофизическими эквивалентами звука являются громкость, высота и тембр. Громкость — субъективное ощуще­ние интенсивности звука. Более интенсивные звуки восприни­маются как более громкие. Между громкостью звука и его физи­ческой интенсивностью нет прямого соответствия. Например, увеличение интенсивности звука в 10 раз сопровождается увели­чением громкости в 2 раза. Ощущение равной громкости звуков разных частот достигается при разных уровнях интенсивности, поскольку чувствительность слуха к звукам разной частоты неоди­накова.

Порог ощущения — минимальная интенсивность (сила) звука, слы­шимая ухом. Следовательно, порог ощущения — это едва слыши­мый звук, наличие которого человек определяет с вероятностью 0,5; его можно считать равным по громкости для разных частот. При интенсивности выше пороговых значений равная громкость достигается при разных для каждой частоты интенсивностях. По данным измерений строят график — кривые равной громкости. Их оценка имеет важное диагностическое значение при наруше­ниях слуха.

Международная организация по стандартизации ввела единицу громкости — сон, которая представляет собой громкость тона при частоте 1000 Гц и интенсивности 40 дБ над порогом ощущения.

Представление о громкости разных звуков дает табл. 1.

Максимальный для человека порог интенсивности звука 120— 130 дБ вызывает болевое ощущение в ухе. До недавнего времени единственным видом шума, который угрожал слуху, был промыш­ленный шум. Теперь к нему смело можно прибавить уличный и бытовой шум. Защитить себя от уличного шума жителям городов весьма проблематично. Одно из эффективных, хотя и очень дорогостоящих средств — установка стеклопакетов, т.е. окон с улучшенной изоляцией.

Врачи доказали, что допустимый уровень шума в жилых помещениях в дневное время не должен превышать 40 дБ, в ночное — 30 дБ. Зачастую мощное акустическое «облучение» в своих квар­тирах мы устраиваем себе сами, включая на большую громкость радио или телевизор. Задумываемся ли мы о последствиях увлече­ния дискотекой, рок- и поп-музыкой, громкость которой нередко так велика, что становится как бы осязаемой. Между тем юным меломанам приходится расплачиваться за свое увлечение. По дан­ным отоларингологов, завсегдатаи дискотек, в ушах которых стоит звон от звуков в 110 дБ и более, часто глохнут еще до достижения 20-летнего возраста. Специальное обследование, проведенное аме­риканскими врачами, показало, что многие юноши и девушки, поклонники рок- и поп музыки, слышат не лучше, чем 65-летние люди.

Плеер стал весьма распространенным атрибутом жизни, в пер­вую очередь подростков. Это устройство имеет целый ряд неоспо­римых достоинств: портативность, возможность прослушивать информацию в дороге, не беспокоя при этом окружающих. На улицах и в транспорте мы часто видим подростков в наушниках, с отрешенным видом напевающих себе под нос только им слыши­мую» мелодию. В Японии, где это изобретение гораздо раньше, чем у нас, стало популярным, врачи провели обследования подростков. Результаты впечатляют: из 4,5 тыс. учащихся, страдающих дефектами слуха, 3 тыс. ежедневно от 1 до 4 ч проводят в наушниках.

Постоянно слушая музыку через наушники, молодой человек начинает незаметно для себя глохнуть и постепенно увеличивает ёмкость, доводя ее до опасной отметки.

Высота звука — психофизический эквивалент частоты тона, единицей высоты считается мел. В соответствии с общепринятым определением тон частотой 1000 Гц при 60 дБ имеет высоту 1000 мелов. Звуки с малым числом колебаний в секунду (например, 100—100 Гц) воспринимаются как низкие, а с большим числом колебаний (например, более 1000 Гц) как высокие. Весь диапазон частот, воспринимаемый ухом человека, делят на несколько частей: до 500 Гц — низкочастотные; 500 — 3 000 Гц —среднечастотные; 3000-8000 высокочастотные; выше 8000 Гц — сверхвысокочастотные.

Ухо человека воспринимает звуки с частотой примерно от 16 до 20 000 Гц. У детей верхняя граница слуха выше — до 22 000 Гц.

B пожилом возрасте способность воспринимать звуки высокой частоты теряется. Человек с практически нормальным слухом не слышит высокие тоны. Это явление в медицине называют «пресбиакузис». Звуки с частотой колебаний ниже 16 Гц относят к ин­фразвукам,

выше 20 ООО Гц — к ультразвукам. У животных диа­пазон воспринимаемых звуков больше, чем у человека: экспери­ментально доказано, что собаки воспринимают звуки до 30 000, кошки — до 40 000, а летучие мыши — до 150 000—160 000 Гц. Летучие мыши способны сами издавать такие же звуки. Этим объяс­няется их способность избегать столкновения с предметами в «сле­пом» полете (принцип радара).

Действие двух тонов на слуховую систему происходит в так называемой критической полосе частот. Если две частоты близки между собой, например 1000 и 1010 Гц, человек слышит не два тона, а биения, т.е. звук с периодическим изменением громкости. При увеличении разницы между частотами, например 1 000 и 1 100 Гц, человек слышит сложный хриплый звук. Если разница по шкале частот между звуками увеличивается, то по достижении определенной критической величины человек начинает слышать не один, а два разных тона, а общая громкость звука при этом уменьшается.

Надо заметить, что не все люди обладают одинаковым слухом. Существует понятие «музыкальный» слух. Люди, обладающие та­ким слухом, способны различать две соседние ноты или тон от полутона. Такие люди, как правило, обладают «музыкальной па­мятью», «абсолютным слухом». Тренировка при наличии опреде­ленных данных позволяет выработать «музыкальный» или при­ближающийся к нему слух у большинства людей.

Тембр звука — субъективный эквивалент формы звуковой вол­ны. Если звуковая волна имеет чисто синусоидную форму, то звук определяется как «чистый» тон. Если звук кроме основной часто­ты содержит дополнительные частоты (колебания) — гармоники, или обертоны, то он воспринимается субъективно как более или менее «окрашенный» тон, т.е. приобретает определенный тембр. В обыденной жизни чистые тоны встречаются крайне редко. Обер­тоны придают звуку индивидуальность и красоту. Они всегда мень­ше по интенсивности, чем основной тон, и относятся к основному как 2:1; 3:1; 4:1; 5:1 и т.д., т.е. находятся в кратных отношениях к основному тону. Различные музыкальные инструменты, как и голоса певцов, характеризуются различным тембром звука. Поэто­му, в частности, одни и те же звуки, равные по частоте, но полу­ченные от разных музыкальных инструментов, звучат по-разному.

По тембру голоса мы легко отличаем одного певца от другого,] несмотря на то, что они исполняют одну и ту же музыкальную партию. Гитарная и скрипичная струны могут звучать в унисон, совершая одинаковое количество колебаний в секунду, однако мы их никогда не спутаем, так как у них разный тембр звука. Способность слухового аппарата слышать дополнительные тоны к основному тону обогащает наши возможности восприятия много­образия звуков и вырабатывает «звуковую память».