Сколько ггц слышит человек
Дифференциальный порог слуха
Минимальные различия по частоте, интенсивности или длительности звука, воспринимаемые человеческим слухом, называются дифференциальным порогом слуха.
Именно способность обнаруживать минимальные различия между звуками позволяет нам воспринимать речь. Интенсивность и частота дифференциального порога слуха зависит от длительности, уровня и частоты звука. Нормой для человека считается 1–1,5 дБ по интенсивности на частотах 500–4000 Гц при уровне звука 40 дБ.
Причина плохого восприятия речи людьми с нарушениями слуха кроется в увеличении у них дифференциального порога слуха – они просто перестают воспринимать мелкие различия между речевыми звуками.
Функции органа слуха
Говоря о функциях органа слуха, физиологи описывают их в соответствии с анатомическими образованиями. Так для каждого отдела есть свои специфические задачи:
- ловит звуки и направляет их далее (наружное ухо);
- передает звуковую волну (наружное и среднее ухо);
- защищает от инфекций, громких звуков, повреждений внутренних отделов (наружное ухо, барабанная перепонка);
- трансформирует энергию звука в электрическую (внутреннее ухо).
Функции слуха эволюционно тесно связаны с оповещением об опасности и коммуникациями в сообществе. Чтобы надолго сохранить способность слышать долго, необходимо соблюдать простые правила профилактики снижения слуха.
Что такое орган слуха и равновесия
Ухо человека отвечает не только за восприятие и дальнейшую передачу звуковой информации. Внутреннее ухо относится к органу слуха и равновесия. Это сложное образование, в котором волна механических колебаний, как морской прибой, распространяется в лимфатической жидкости и колышет отростки нервных клеток, формируя электрический импульс. Этот сигнал несет информацию о громкости, продолжительности, высоте звука в мозг.
Другая часть внутреннего уха – орган равновесия (вестибулярный аппарат). Он состоит из: преддверия, находящихся в нем трех полукружных каналов, маточки и мешочка. Преддверие – полость округлой формы с диаметром около 5 мм. Оно находится между каналами и улиткой. Каналы взаимно перпендикулярны и в месте соединения с преддверием имеют расширения – ампулы. Каналы заполнены эндолимфатической жидкостью.
Маточка и мешочек – поля нервных клеток, которые воспринимают различные раздражения. Смена положения тела регистрируется рецепторами маточки и вызывает рефлекторную реакцию мышц, помогая человеку сохранять равновесие. Вибрация улавливается окончаниями мешочка.
От органа в головной мозг идет преддверно-улитковый нерв.
Бинауральный слух
Способность человека воспринимать звук двумя ушами и обрабатывать поступившие сигналы в соответствующих симметричных слуховых центрах мозга называется бинауральным слухом. Данное свойство обеспечивает так называемый процесс бинаурального слияния – это когда различные по своим характеристикам звуки, поступающие в правое и левое уши человека, воспринимаются слуховой системой человека как единый и цельный слуховой образ. Кроме того, благодаря сравнению звуков, поступающих в правое и левое ухо, слуховая система определяет, где находится источник звука.
Именно бинауральный слух позволяет нам воспринимать речь в шумных условиях – происходит так называемый эффект «бинаурального освобождения от маскировки».
Источник: введение в аудиологию и слухопротезирование И.В. Королева
Динамический диапазон слуха
Динамическим диапазоном слуха называется совокупность уровней звука, которые человек способен воспринимать, в норме это 130 дБ. Разница между самым тихим и самым громким звуком, воспринимаемым человеческим ухом (до осязаемых или болевых порогов), велика – последний выше примерно в 10 13 раз.
В аудиологии динамическим диапазоном слуха именуют диапазон от порога слуха человека до порога его дискомфорта.
Как динамический, так и частотный диапазон у людей с нарушениями слуха может отличаться от нормы.
Удивительные возможности слуха человека
Особые возможности связаны с адаптацией органа слуха и коркового отдела анализатора при травме, одновременном воздействии нескольких звуковых волн способностью «достраивать» разговор на основе имеющегося опыта.
Развитие височных областей коры мозга происходит постепенно в ответ на сигналы извне. Физиология органа слуха такова, что при повреждении коркового отдела анализатора окружающие нейроны могут взять на себя «обязанности» погибших клеток. Это явление носит название нейропластичность. Ее запас особенно велик у детей в раннем возрасте, что говорит о важности слуховой стимуляции для развития мозга и слуха.
Взрослые люди не обладают такой способностью, но опыт общения позволяет им восполнять информацию, которая теряется при разговоре – например, при плохой телефонной связи, беседе в шуме. Это достигается за счет усиленной работы нейронов височных областей и приводит к быстрому утомлению.
А как реагирует ухо на очень громкие звуки? Доказано, что после воздействия таких сигналов у человека развивается временное снижение слуховой чувствительности. Это так называемое постстимульное утомление. Для полного восстановления требуется до 16 часов. Такой механизм должен защищать орган слуха от повреждения, но люди, долго слушающие громкую музыку, непроизвольно «делают погромче» и вредят здоровью.
Звуки-фантомы – еще один феномен, описывающий работу органа слуха. Порой человек «слышит» низкие звуки, хотя в действительности их нет. Особенность колебаний мембраны улитки приводит к «появлению» звуков низкой частоты, в то время как источника сигнала отсутствует. Такие колебания, особенно громкие, обладают интересной способностью маскировать звуки высокой частоты до их полного исчезновения.
Органы слуха – сложные и хрупкие образования. Внимательное отношение к их состоянию позволит сохранить здоровье и предотвратить развитие ряда тяжелых заболеваний.
Орлова Наталья Михайловна
Более 7000 подобранных и настроенных аппаратов. Участник Международного семинара аудиологов в Дании.
Дети воспринимают звуковые волны в диапазоне от 16 до 20 000 Гц, но приблизительно с 15—20 лет диапазон частотного восприятия начинает суживаться в связи с утратой чувствительности слуховой системы к самым высоким звукам. В норме независимо от возраста человек легче всего воспринимает звуковые волны в диапазоне от 100 до 2000 Гц, что имеет для него особенное значение, поскольку человеческая речь и звучание музыкальных инструментов обеспечиваются передачей звуковых волн именно в этом диапазоне (табл. 17.2).
Чувствительность слуховой системы к минимальному изменению высоты звука определяется как разностный порог частоты. В оптимальном для восприятия частотном диапазоне, приближающемся к 1000 Гц, порог различения частот составляет около 3 Гц. Это значит, что изменение частоты звуковых волн на 3 Гц в большую или меньшую сторону человек замечает как повышение или понижение звука.
Таблица 17.2. Частотная и волновая характеристики некоторых источников звука.
Строение органа слуха
Звуки окружают человека с самого рождения. Выделяются 3 отдела органа слуха:
- наружное ухо;
- среднее ухо;
- внутреннее ухо.
Наружное ухо – видимая часть органа. Оно представлено ушной раковиной и наружным слуховым проходом. Раковина – хрящ воронковидной формы, покрытый кожей. На ее поверхности находятся разные образования: ямки, завитки, возвышенности. Они помогают улучшать качество звука, делают его более громким и направляют в слуховой проход.
К раковине присоединяются волокна ушных мышц. В процессе эволюции человек утратил возможность «шевелить ушами», чтобы точнее локализовать звуки, эти мышцы работают у редких «счастливчиков». Кожный покров раковины имеет сальные и потовые железы.
Наружный слуховой проход - извилистый канал, длина которого составляет чуть больше 2 см, а диаметр – до 0,7 см. В нем звуковой сигнал продолжает усиливаться и передается в среднее ухо. Проход выстлан кожей, имеющей сальные и серные железы. Ушная сера – желтоватая субстанция, которая обеспечивает увлажнение канала и защиту от инфекционных агентов. При скоплении и уплотнении она образует пробки, нарушающие движение барабанной перепонки. Это может привести к возникновению кондуктивной тугоухости.
Описывая строение органа слуха, анатомы указывают, что наружная часть канала имеет хрящевые стенки, а контактирующая со средним ухом – костные. Структуры среднего и внутреннего уха располагаются в теле височной кости.
Барабанная перепонка - это тонкая мембрана, покрытая снаружи кожей, изнутри – слизистой. У маленьких детей она имеет отверстие, из-за которого среднее ухо контактирует с внешней средой и более уязвимо для инфекции. Оно закрывается к 3 годам.
Среднее ухо представлено полостью, объем которой составляет чуть более 1 кубического сантиметра. В ней расположены три маленькие слуховые косточки, которые соединены между собой в цепочку:
- молоточек;
- наковаленка;
- стремечко.
Они названы так по своему сходству с предметами обихода. Стремечко соединяется с окном преддверия. Среднее ухо также связано с носоглоткой посредством евстахиевой трубы.
Внутреннее ухо – самое причудливое образование органа слуха человека. Оно состоит из:
- преддверия (вестибулюма);
- улитки;
- полукружных каналов.
В состав органа слуха входит только улитка. В ней содержится лимфатическая жидкость, натянуты волокна (основная мембрана). Каждое из волокон похоже на маленькую струну и «откликается» (резонирует) на звук определенной частоты. Этих волокон около 25 тысяч. На стенке канала улитки находится рецепторное поле, которое состоит из нервных (волосковых) клеток - Кортиев орган. Гибель волосковых клеток может привести к нейросенсорной тугоухости.
Орган слуха и высота звука. Восприятие звуков в зависимости от частоты
Самая низкая частота, которая может быть воспринята человеческим ухом, составляет от 15 до 20 цикл/сек. Тоны, звуки, шумы, имеющие меньшую частоту колебаний, не могут быть услышаны. Звуки, частота колебаний которых меньше, чем 15 цикл/сек (т.е. звуки, не воспринимаемые человеческим ухом) объединяются под общим названием инфразвуков. Наивысшая частота, которую воспринимает здоровое человеческое ухо, находится в границах от 24000 цикл/сек. до 28000 цикл/сек. Периодические колебания, имеющие более высокую частоту (также не слышимые человеком), называются ультразвуками.
Между инфразвуками и ультразвуками находится область слухового восприятия. Эта область включает приблизительно 10,5 октав.
Высота звука определяется частотой колебаний первого гармонического тона, т.е. самого низкого тона.
Способность к восприятию высоких звуков зависит от возраста человека. После 50-ти лет верхняя граница области слухового восприятия начинает опускаться, примерно до 5000 цикл/сек.
Орган слуха человека обладает способностью реагировать на незначительные изменения частоты звуковой волны. В связи с этим вводится понятие о пороге слышимости звуков различной частоты, под этим определением подразумевается минимальное различие в высоте двух звуков, которое может быть воспринято человеческим ухом. Слуховой аппарат наиболее чувствителен к звукам с частотой колебаний от 1000 цикл /сек до 3000 цикл/сек, музыкальное ухо воспринимает сравнительно небольшие различия в высоте отдельных звуков, лежащих в этих пределах; т.е. порог слышимости звуков различной частоты в диапазоне 1000—3000 цикл/сек очень мал.
Диапазон слухового восприятия у животных гороздо шире, чем у человека. Собаки, например, слышат очень высокие звуки, характеризующиеся частотой колебаний, равной 30000 цикл/сек и даже 50000 цикл/сек; могут реагировать на звук специального свистка с очень большой частотой колебаний, причем человек этого звука уже не слышит.
Частицы среды, в которой осуществляется колебательное движение, оказывают давление на поверхность, на которую падает звуковая волна. Звуковое давление измеряется в барах. Бар — это давление, равное 0,987 атмосферы. В акустике пользуются значительно меньшей единицей измерения — микробаром, которому соответствует давление, производимое силой, равной 1 дине на площать в 1 сма. В аудиометрической практике звуковое давление измеряется в логарифмических относительных единицах. Соотношение энергии, заключенной в двух звуках I1 и I2 служит для измерения интенсивности звуков. Единицей измерения является децибел (дб) — 10 log I1 к I2. Таким образом, в децибелах выражается соотношение определенных величин интенсивности звуков. Децибел не является абсолютной характеристикой звука, эта величина выражает лишь соотношение двух сил. За условную единицу при измерении силы звука в относительных единицах принимается давление, равное 0,0002 дины на 1 см2 площади, что соответствует интенсивности самого слабого тона с частотой 1000 цикл/сек, слышимого нормальным ухом.
Таблица уровней интенсивности в фонах
Самолет. 110
Громкая речь. 80
Пылесос . 60
Нормальная речь . 50
Разрывание бумаги . 40
Тикание часов. 20
Шопот. 10
Порогом слуха человека называют минимальный уровень звука, который человек может воспринять. Эта характеристика является одной из основных.
От порога слуха зависит слуховая чувствительность: чем ниже порог слуха, тем выше слуховая чувствительность, и наоборот. Диапазон наибольшей чувствительности звука – от 1000 до 4000 Гц. Именно в этом промежутке находится информация о речевых сигналах. Пороги слуха на частоте 200 Гц выше на 35 дБ, а на 100 Гц — на 60 дБ, чем пороги слуха на частоте 1000 Гц.
Нормой считается порог слуха от -10 дБ до +10 дБ. В случаях нарушения слуха пороги могут быть разными – от 20 до 120 дБ.
Источник: введение в аудиологию и слухопротезирование И.В. Королева
Громкость звука
Амплитуда звуковых волн определяет величину звукового давления, под которым понимают силу сжатия, действующую на перпендикулярно расположенную к ней площадь. Акустическим эталоном, близким к абсолютному порогу слухового восприятия, принято считать 2 • 10-5 Н/м2, а сравнительной единицей измерения громкости, выражаемой в логарифмической шкале, служит децибел (дБ). Громкость измеряется в децибелах как 201g(Px/Po), где Рх — действующее звуковое давление, а Р0 — эталонное давление. Также в децибелах принято измерять интенсивность различных источников звука, понимая под интенсивностью звука мощность или плотность звуковых волн в единицу времени. Принимая за эталонную интенсивность 10-12 Вт/м2 (10), количество децибел для измеряемой интенсивности (1х) определяют по формуле 101g(Ix/Io). Интенсивность звука пропорциональна квадрату звукового давления, поэтому 101g(Ix/Io) = 201g(Px/Po). Сравнительная характеристика интенсивности некоторых источников звука представлена в табл. 17.3.
Таблица 17.3. Интенсивность некоторых источников звука
Субъективно воспринимаемая громкость звучания зависит не только от уровня звукового давления, но и от частоты звукового стимула. Чувствительность слуховой системы максимальна для раздражителей с частотами от 500 до 4000 Гц, при других частотах она снижается.
Порог дискомфорта
Порогом дискомфорта называется уровень звука, вызывающий у человека неприятные ощущения. Нормой считается 100-110 дБ, и зависит она не только от состояния органа слуха, но и от возбудимости нервной системы в целом. У пациентов с нарушениями слуха порог дискомфорта, как правило, больше 110 дБ. Однако, у многих людей с сенсоневральной тугоухостью пороги дискомфорта такие же, как и у людей с нормальным слухом либо ниже – это явление называется рекруитмент, или «феномен усиленного нарастания громкости».
Особенности органа слуха
Органы слуха у человека парные. Что это означает? Человек может слушать одновременно правым и левым ухом. Бинауральный слух дает больше информации о звуке и усиливает его при определенных условиях.
Если источник механических колебаний находится на одинаковом расстоянии от правого и левого уха, громкость сигнала увеличивается на 50%. Значит, при одностороннем нарушении компенсация с помощью слухового аппарата даже небольшой мощности существенно улучшает качество жизни.
- ощущение объемного звучания;
- представление о расположении источника.
Это помогает избегать опасности (например, приближающегося автомобиля) и выделять полезные звуки из всего фонового шума, беседуя с одним человеком в шумном помещении.
При возникновении любых проблем со слухом, необходимо срочно пройти диагностику слуха на профессиональном оборудовании. Если обратиться за помощью вовремя, то появляется шанс на полное восстановление слуха.
Чувствительность уха к звукам различной частоты
Возникновение звука обусловлено вибрацией частиц окружающей среды. В частности, вибрация браншей камертона вызывает переднезадние движения частиц воздуха, которые окружают камертональную вилку. Частицы приводятся в движение вибрацией камертона, затем они оказывают воздействие на смежные воздушные частицы, передавая колебания следующему слою частиц, вызывая в нем возвратно-поступательные движения. Таким образом, именно физическое изменение звукового давления и звуковой волны, а не сами частицы распространяются в окружающей среде, заставляя слои воздуха создавать вибрацию.
Частота возникающего звука является числом циклов в секунду между началом и концом звуковой волны. Единицей измерения частоты является Герц (Гц, 1 Гц= 1 циклу в секунду). Амплитуда распространяющихся физических изменений может быть выражена количественно либо в виде звукового давления, воздействующего на частицы, либо амплитудой колебания частиц. На практике легче измерить изменения давления, чем измерить движения частиц, следовательно, звуковое давление является основной мерой звука.
Звуковое давление представляет собой переменное давление в среде, обусловленное акустическими колебаниями. Международной единицей давления является Паскаль (Па); 1 Па равен давлению в один Ньютон на квадратный метр площади (н/м 2 ). Самые тихие звуки, слышимые человеческим ухом, имеют очень низкое давление; изменение давления, связанное со звуком на пороге слышимости на частоте 1000 Гц, составляет около 20 μПа (или две десятых миллиардной атмосфер). Существует множество способов для измерения звукового давления, наиболее распространенный из которых определяется как квадратный корень среднеквадратичного отклонения давления.
Вибрация камертональной вилки приводит в движение частицы воздуха с частотой, эквивалентной частоте камертона.
Частицы воздуха приводят в движение соседние частицы и так далее, в результате распространяющиеся физические изменения воспринимаются как звук.
Черная точка со стрелкой является гипотетической частицей воздуха,
которая совершает возвратно-поступательные движения из-за волн (изогнутых линий) распространяющихся от камертональной вилки.
Для синусоиды чистого тона, представленной на рисунке ниже, звуковое давление может быть определено такими терминами как пиковая амплитуда, удвоенная амплитуда или среднеквадратичная амплитуда. Для синусоид существует фиксированная взаимосвязь между этими тремя различными показателями, для тона на рисунке 3-2-А эти различные показатели дают значения 1, 2 или 0,71 Па, соответственно. Интенсивность или энергия сложных звуковых колебаний, как иллюстрирует рисунок ниже, достаточно сложно выражается пиковыми показателями, однако хорошо описывается среднеквадратичной амплитудой звукового давления.
В действительности среднеквадратичная амплитуда этого сложного звука составляет 0,71 Па, и является идентичной для тонального звукового давления, показанного на рисунке ниже. В итоге, измерение звукового давления обычно выражается в показателях среднеквадратичного давления.
Человеческий орган слуха чувствителен к широкому диапазону звуковых давлений. Разговорная речь в 100-500 раз превышает пороговый уровень, музыка часто характеризуется звуковым давлением, которое в 10000 раз выше порогового, в то же время, реактивные двигатели, оружие и фейерверки могут производить давление, которое более чем в миллион раз превосходит пороговое. Учитывая то, что ухо чувствительно к изменению давления, которое может в миллион раз превышать пороговое, и то, что ухо человека может различать незначительные изменения в давлении, широко распространено использование логарифмической шкалы для градации звукового давления. Децибел (дБ, одна десятая Белла) является логарифмической единицей отношения энергии, где 10 дБ (1 Белл) демонстрирует увеличение энергетического уровня на один порядок (то есть 1 десятичный логарифм, или логарифм по основанию 10).
Номинальный уровень звукового давления (УЗД) равен 20 мкПа, или 0,00002 Па, и с этого момента энергия является пропорциональной по отношению квадрату давления:
где X — среднеквадратичное значение звукового давления, измеряемое в паскалях, а 0,00002 Па является нулевым порогом слышимости. Различные децибельные шкалы звукового давления используют разные пороговые уровни. В частности, шкала, применяющаяся для аудиометрического исследования, в качестве порогового уровня звукового давления на заданных частотах использует усредненный нормальный пороговый уровень звукового давления в популяции. Уровень звукового давления обеих звуковых волн, представленных на рисунке 3-2, составляет 91 дБ УЗД, где 91 = 20log10 (0,71/0,00002). Громкость звука является функцией звукового давления; для звуков средней громкости увеличение звукового давления на 20 дБ приводит к шестикратному увеличению громкости.
Звуковые давления различных широко известных звуков приведены в таблице ниже и охарактеризованы в значениях (Па) и дБ УЗД.
Звук есть изменение давления во времени. Чистый тон, такой как на рисунке ниже, является звуком, в котором отношение между звуковым давлением и временем может быть описано синусоидальной функцией, в частности, p(t)=Acos(2πft+φ), где мы используем функцию косинуса, общепринятого стандарта при проектировании, p(t) описывает изменение звукового давления во времени, А описывает пиковую амплитуду или величину давления, f является частотой синусоиды и (р является фазой. Фаза определяет время, когда давление является максимальным по отношению к некоторому начальному моменту времени. Взаимосвязь фаз звукового давления в наружном слуховом проходе, а также механических и невральных реакций внутри уха является полезной в определении физических и биологических процессов, связанных со слухом.
Кроме того, относительная синхронизация информации в фазе является крайне важной, когда форма сигнала комбинируется; две волны одинаковой частоты могут суммироваться структурно, имея схожие фазы, их сумма стремится к нулю, если волны с одинаковой амплитудой находятся в противофазе или имеет промежуточные значения для промежуточных фаз. Сложные звуки могут быть описаны добавлением чистых тонов разной частоты и разных фаз. Сложный звук можно разбить на отдельные компоненты (отдельные синусоиды со своей магнитудой и фазой) при помощи использования анализа Фурье. Когда ухо нечувствительно к абсолютной фазе чистого тона, комплексный акустический сигнал с определенными частотными компонентами фиксированной магнитуды может звучать по-разному на различных фазах.
В то время как человеческое ухо может слышать звук с частотой от 20 до 20000 Гц, чувствительность к звукам различной частоты избирательна, и порог слышимости варьирует в зависимости от заданного звукового раздражителя. Пороги звукового давления (самое низкое звуковое давление, которое можно услышать) измеренного у здоровых молодых людей, посредством использования чистых тонов различной частоты в двух различных условиях представлены на рисунке 3-3. Нижняя кривая обозначает пороги, определяемые объектом исследования на открытом пространстве или открытом поле, где измерение звукового давления производилось во время отсутствия субъекта. Верхняя кривая является стандартом измерения пороговых уровней Американского национального института стандартов (ANSI), с измерением звукового давления в наушниках с регулятором.
Две модели изменений времени и давления воздуха, создаваемых звуком.
Схема А — чистый тон с частотой 512 Гц, схема Б — сложный звук. Абсолютные значения давления отмечены на обоих графиках,
и создаваемые звуком отклонения возникают в области статического значения в 100000 Па, равному 1 атмосфере.
Уровень звукового давления соответствует амплитуде отклонений от постоянного значения.
На обоих графиках А и В, в то время как постоянное давление составляет 100000 Па, амплитуда звукового давления составляет порядка 1 Па.
А — отклонения звукового давления чистого тона, частотой 512 Гц. Давление изменяется синусоидально с периодом 1/512=0,00195 секунд.
Амплитуда изменения давления относительно постоянного значения может быть количественно определена термином пик-пик амплитуда со значением 2 Па, пиковой амплитудой, которая составляет 1 Па,
или среднеквадратической амплитудой, составляющей 0,71 Па. (Среднеквадратическое значение равно квадратному корню из среднего арифметического квадратов отклонения звукового давления за определенный период времени.
В случае синусоиды удобное усредненное время—это целое число периодов синусной волны. При синусоидальной кривой звукового давления,с реднеквадратическое значение равно пиковой амплитуде/√2).
Б — отклонения давления в сложном звуке с множеством нерегулярных пиков и падений звукового давления. При таком характере звука пиковая амплитуда и пик-пик амплитуда являются плохими показателями среднего уровня звука.
Однако среднеквадратическое отклонение является превосходной мерой до тех пор, пока оно использует усредненное время. В представленном случае среднеквадратичное звуковое давление было вычислено за временное окно в 0,01 секунду.
Обратите внимание, что звуковое давление на графике Б, имеет такой же показатель среднеквадратического отклонения как и звуковое давление на графике А.
Различия между этими двумя кривыми можно объяснить эффектом нахождения человека в открытом звуковом поле, улавливанием звука наружным ухом, эффектом экранирования ушного канала наушниками и различиями в калибровке между условиями измерения. Обе кривые ясно показывают, что нормальные взрослые люди более чувствительны к частотным звукам от 500 до 8000 Гц. Наилучшая частота отличается в зависимости от условий измерения, составляя 1500 Гц в наушниках и 4000 Гц в свободном поле. При более высоких и более низких частотах для различения звуков требуется более высокое звуковое давление, и пороги чувствительности резко увеличиваются ниже 500 Гц и выше 8000 Гц.
Клиницисты больше всего заинтересованы в том, насколько порог слышимости обследуемого отличается от нормы; на практике, норма, определяемая при помощи стандартных ушных телефонов АНИС, представлена на рисунке 3-3. Достоверным графическим средством сравнения двух функций является сравнение их разности. Клиническая аудиограмма использует эту технику сравнения, отмеряя пороги слышимости обследуемого относительно стандартов нормальной слышимости АНИС. В частности, человек, пороговый уровень слышимости которого на частоте 1000 Гц на 10 дБ больше, чем стандартный, имеет уровень слышимости 10 дБ на этой частоте.
В клинических аудиограммах пороговые уровни звукового давления, количественно выражены в децибелах относительно к стандартному уровню слуха на октавных частотах или полуоктавных интервалах. Важно помнить, что нормальная кривая основывается на средних порогах чувствительности здоровых людей и существуют нормальные отклонения (плюс или минус 20 дБ) относительно среднего значения.
Чувствительность уха к звукам разной частоты. На рисунке изображены пороги слышимости, измеренные при помощи наушников (ANSI) а также в свободном поле (Sivian и White).
Усредненные нормальные уровни на частоте 1000 Гц, измеренные двумя разными способами, принимаются за уровень звукового давления, равный ноль дБ.
Скорость или скорость распространения звука в среде определяет длину волны для данной частоты, то есть расстояние, являющееся дистанцией, которую занимает волна, распространяясь и повторяясь. В частности, длина волны λ равна скорости распространения звука, деленной на частоту. Длина волны характеризует изменения тона в пространстве и относительную длину волны и параметры объекта, определяющие взаимодействие со звуком. При длине волны хотя бы пятикратно превышающей максимальный размер объекта влияние на звук будет незначительным, т.е. при распространении звука вокруг объекта звуковое давление на передней и задней поверхности объекта будет почти такое же, как при измерении в отсутствие объекта. С другой стороны, при длине волны близкой или меньшей, чем размеры объекта, изменение звукового давления будет обусловлено объектом.
В общем, по мере того как коротковолновый звук взаимодействует с объектом, звуковое давление вдоль передней поверхности объекта будет увеличиваться из-за отражения звука и уменьшаться вдоль задней поверхности по причине того, что объект экранирует эту область от звука. Общим для света и звука является то, что при малой длине волны объект отбрасывает тень.
Размеры тела и структур уха относительно длины звуковой волны играют значительную роль в определении взаимодействия уха и звуков различных частот. На звуковую волну частотой 20 Гц (волна длиной 17 м) тело и голова оказывают крайне малое влияние. Звук с частотой 200 Гц (длина волны 1,7 м) может быть значительно рассеян головой и туловищем, таким образом, звуковое давление на ухо будет малым. Звук с частотой 2000 Гц (длина волны 17 см) дифрагируется головой так, что звуковое давление удваивается на стороне, обращенной к звуку, а также на противоположной стороне. Звук с частотой 4000 Гц (длина волны 8,5 м) рассеивается ушной раковиной с усилением звукового давления для звука, направленного непосредственно в слуховой проход и снижением для других направлений.
Другой вид взаимодействия длины волны возникает в наружном слуховом проходе; резонансы возникают в ухе на частотах при отсутствии кратности длины ушного канала и глубины ушной раковины относительно λ/4. В таблице ниже приведено несколько критических частот, выше которых длина звуковой волны оказывает влияние на различные части тела и уха. В целом, взаимодействие структур наружного уха и звука снижается после частоты в 1000 Гц и выше.
Клиническая аудиограмма, в которой индивидуальные пороги слуха сопоставлены со стандартами ANSI для нормального уровня слуха в зависимости от частоты.
Ось ординат расположена так, что наибольшие пороги отображены в нижней части графика. Длина волны звука и структур тела, играющих роль при взаимодействии с волнами.
Редактор: Искандер Милевски. Дата обновления публикации: 18.3.2021
Слуховая адаптация
Как и остальные сенсорные системы организма человека, слуховая система способна адаптироваться ко внешним условиям. Это проявляется во временном понижении чувствительности за счёт повышения порогов слуха в случаях излишнего звукового воздействия. Благодаря этой способности слуховая система защищает себя от повреждений.
Порог слуха повышается от любого воздействия звука, превышающего этот порог на 10-20 дБ. В случаях кратковременного воздействия звука не выше 80-90 дБ и повышение порога будет кратковременным. При более интенсивном воздействии и повышение порогов слуха будет длиться дольше – до нескольких минут. После прекращения звукового воздействия пороги слуха постепенно возвращаются в исходное состояние.
Янмаева Ольга Анатольевна
Специалист по подбору и настройке цифровых слуховых аппаратов, специалист по слуху «Аудионика»
Ухо человека – сложный орган, который помогает поддерживать связь с внешним миром и дает человеку информацию о его расположении и перемещении в пространстве. Оно состоит из трех отделов: наружного, среднего и внутреннего. Уникальное строение органа слуха обеспечивает: прием, передачу звука и преобразование энергии колебания в нервный импульс.
Подходя к исследованию слуха, звуковой частотный диапазон принято условно делить:
на низкие частоты — до 500 Гц;
на средние частоты — 500—3000 Гц;
на высокие частоты — 3000–8000 Гц;
на сверхвысокие частоты — выше 8000 Гц
Болевой порог
Болевые ощущения в органе слуха, как правило, вызывает звук, составляющий 130-140 дБ. Кроме того, следует различать порог осязания и болевой порог – в первом случае человек чувствует только давление на барабанную перепонку (130 дБ), во втором – уже болевые ощущения (140 дБ). Порог дискомфорта людей с нарушениями слуха может отличаться от нормы, но болевой порог у всех всегда одинаковый.
Уровни интенсивности колебаний сложных звуков и шумов в децибелах
Слабый шепот . 20
Тихая речь. 30
Речь средней громкости. 40
Громкая оркестровая музыка. 80
Громкий крик. 100
Шум самолета во время старта. 120
Абсолютной единицей измерения интенсивности звуковой волны является фон. Тон, частота которого составляет 1000 цикл и пороговая интенсивность — 2 . 10-4 (хб, служит исходным пунктом для измерений и равняется 0 фонов. Порог неприятного ощущения (смотри ниже) соответствует 130 фонам; 74 фона соответствуют 1 uбару.
Частотный диапазон слуха
Нормой для человека считается способность воспринимать звуки в частотном диапазоне от 20 до 20000 Гц. Звуки, частота которых выше 20000 Гц, называются ультразвуки, ниже 20 Гц – инфразвуки. Человек может воспринять ультразвук только если его источник приложить к костям черепа – это свойство иногда используется при диагностике нарушений слуха.
Источник: введение в аудиологию и слухопротезирование И.В. Королева
Читайте также:
- Выбрать расширения для исполняемых файлов zip exe
- Почему перезагружается компьютер во время стрима
- Можно ли играть на playstation 5 в 4к
- Фотограф открыл файл с фотографией и начал выполнять цветокоррекцию с каким видом графики
- Какое количество разнообразных шумов может удалять система шумоподавления в ноутбуке