21. Нелинейные свойства слуха

Под воздействием звука, имеющего одну частотную составляющую (чистый тон) с уровнем 100 дБ человек слышит тон 2-й гармоники, как бы имеющей уровень 88 дБ и слышит тон 3-й гармоники с уровнем 74 дБ. Наличие этих гармоник в ощущении можно проследить с помощью опытов. 2-я и 3-я гармоники – субъективны. При слушании двух чистых тонов, с частотами, не попадающими в одну и ту же критическую полоску слуха, человек часто слышит тон разностной частоты с достаточно высоким уровнем ощущения и с меньшим уровнем ощущений слышит тон суммарной частоты. Например, если уровень каждого из чистых тонов по 60 дБ, то уровень разностного тона – 40 дБ. При уровнях, составляющих 80 дБ, уровень разностного тона – 80 дБ. L_p≈ L₁+L₂-80. При воздействии сложного тона, имеющего большое число гармоник, комбинационные составляющие будут иметь частоты, равные частотам гармоник. При воздействии звука, состоящего из тонов с некратными составляющими, получается засорение спектра многочисленными комбинационными частотами, несовпадающими по частоте с исходными.

22. Восприятие по амплитуде. Порог слышимости

Если волокно основной мембраны при своих колебаниях не достигает до ближайшего к нему нервного окончания, то человек такой звук не слышит. При увеличении амплитуды колебаний волокна оно касается нервного окончания и происходит раздражение. Нервное окончание начнет посылать электрические импульсы в слуховой центр мозга и звук будет услышан. Этот скачкообразный переход из неслышимого состояния в слышимое называется порогом слышимости. Абсолютное значение слухового ощущения на пороге слышимости мало, но имеет вполне конечное значение. Порог слышимости зависит от частоты. На рисунке приведены зависимости порогов слышимости, причем по y отложены уровни интенсивности звука (уровни звукового давления), по х – частоты. 1) Частотная зависимость уровня порога слышимости для биноурального слушания, когда давление создается множеством источников звука в горизонтальной плоскости вокруг головы человека. 2) Биноуральное слушание, когда источник звука перед слушателем (фронтальный порог). 3) Моноуральное слушание. (РИСУНОК).Часто приходится иметь дело с различными зависимостями порога слышимости от частоты. Разница между ними обусловлена разницей в условиях измерений порога. Так, кривая 2 дана для случая измерения уровня звукового тона при слушании двумя ушами. Кривая 3 дает порог слышимости для уровней звука, измеренных около ушной раковины при слушании через телефон. Кривая 2 представляет порог для фронтального падения звуковой волны, а кривая 1 – для всестороннего падения (диффузный порог).

23. Уровень ощущений

При плавном увеличении интенсивности звука возле пороговой слуховые ощущения нарастают скачками по мере увеличения числа возбужденных нервных окончаний. Значения скачков могут быть найдены по графикам зависимости относительных изменений интенсивности звука от частоты тона. Увеличение уровня интенсивности тона в конце концов приводит к появлению ощущения боли (болевой порог). Порог на максимуме составляет по интенсивности 1 Вт/м², тогда как минимальный порог слышимости на частоте 3 кГц – 10^-13 Вт/м². Т.о., динамический диапазон по уровню звука от порога слышимости до болевого порога – 130 дБ. Между болевым порогом и порогом слышимости несколько сотен элементарных скачков ощущения, причем на низких и высоких частотах незначительно меньше, чем на средних. Дискретное восприятие звука по частоте и амплитуде дает ≈22000 элементарных градаций во всей области слухового восприятия. Одинаковое относительное изменение раздражающей силы вызывает одинаковые приращения слухового ощущения. Слуховые ощущения пропорциональны логарифму раздражающей силы E=10∙lg(I/I₀), где Е – уровень ощущения в дБ. E=L_I- L_ПС, L_I= 10∙lgI+ 120. Таким образом, уровень ощущения – уровень над порогом слышимости.