טווח תדרים נשמע של קול ומינוחי חלוקה מותנית. מידע תדר הנתפס על ידי האוזן

לעתים קרובות אנו מעריכים את איכות הצליל. כאשר בוחרים מיקרופון, תוכנת עיבוד אודיו או פורמט הקלטת קבצי אודיו, אחת השאלות החשובות ביותר היא כמה טוב זה יישמע. אבל יש הבדלים בין המאפיינים של צליל שניתן למדוד לאלו שניתן לשמוע.

טון, גוון, אוקטבה.

המוח קולט צלילים בתדרים מסוימים. זה נובע מהמוזרויות של מנגנון האוזן הפנימית. קולטנים הממוקמים על הממברנה הראשית של האוזן הפנימית ממירים תנודות קול לפוטנציאלים חשמליים המעוררים את סיבי עצב השמיעה. לסיבים של עצב השמיעה יש בררנות תדרים עקב עירור התאים של איבר קורטי הממוקמים במקומות שונים של הממברנה הראשית: תדרים גבוהים נתפסים ליד החלון הסגלגל, תדרים נמוכים - בחלק העליון של הספירלה.

קשור קשר הדוק למאפיין הפיזי של הצליל, התדר, הוא הגובה שאנו מרגישים. התדר נמדד כמספר המחזורים השלמים של גל סינוס בשנייה אחת (הרץ, הרץ). הגדרה זו של תדר מבוססת על העובדה שלגל סינוס יש בדיוק את אותה צורת גל. בחיים האמיתיים, למעט מאוד צלילים יש את המאפיין הזה. עם זאת, כל צליל יכול להיות מיוצג על ידי קבוצה של תנודות סינוסואידיות. בדרך כלל אנו קוראים לסט כזה טון. כלומר, צליל הוא אות בגובה מסוים, בעל ספקטרום בדיד (צלילים מוזיקליים, קולות תנועות של דיבור), שבו מובחנת התדר של גל סינוסואיד, בעל המשרעת המקסימלית בקבוצה זו. אות שיש לו ספקטרום רציף רחב, שכל מרכיבי התדר שלו בעלי אותה עוצמה ממוצעת, נקרא רעש לבן.

עלייה הדרגתית בתדירות תנודות הקול נתפסת כשינוי הדרגתי בטון מהנמוך ביותר (בס) לגבוה ביותר.

מידת הדיוק שבה אדם קובע את גובה הצליל באוזן תלויה בחדות ובאימון האוזן שלו. האוזן האנושית טובה בלהבחין בין שני צלילים קרובים בגובה הצליל. לדוגמה, באזור התדר של כ-2000 הרץ, אדם יכול להבחין בין שני צלילים הנבדלים זה מזה בתדר ב-3-6 הרץ או אפילו פחות.

ספקטרום התדרים של כלי נגינה או קול מכיל רצף של פסגות ברווח שווה - הרמוניות. הם תואמים לתדרים שהם כפולות של תדר בסיס כלשהו, ​​העוצמתי ביותר מבין גלי הסינוס המרכיבים את הצליל.

הצליל המיוחד (הגוון) של כלי נגינה (קול) קשור למשרעת היחסית של הרמוניות שונות, והגובה הנתפס על ידי אדם מעביר בצורה המדויקת ביותר את תדר הבסיס. לגוון, בהיותו השתקפות סובייקטיבית של הצליל הנתפס, אין הערכה כמותית והוא מאופיין רק מבחינה איכותית.

בטון "טהור", יש רק תדר אחד. בדרך כלל, הצליל הנתפס מורכב מתדר הטון היסודי וממספר תדרי "טומאה" הנקראים צלילים עיליים. הצלילים העליונים הם כפולה של תדר הטון היסודי וקטנים מהמשרעת שלו. גוון הצליל תלוי בעוצמה התפלגות על גבי הצלילים העליונים. ספקטרום השילוב של צלילים מוזיקליים, הנקרא אקורד, מתגלה כמורכב יותר, בספקטרום כזה ישנם מספר תדרים יסודיים לצד צלילים עיליים נלווים.

אם התדר של צליל אחד הוא פי שניים בדיוק מתדר אחר, גל הקול "מתאים" אחד לשני. מרחק התדר בין צלילים כאלה נקרא אוקטבה. טווח התדרים הנקלט על ידי אדם, 16-20,000 הרץ, מכסה כעשר עד אחת עשרה אוקטבות.

משרעת של רעידות קול ועוצמת קול.

החלק הנשמע של טווח הצלילים מחולק לצלילים בתדר נמוך - עד 500 הרץ, צלילים בתדר אמצע - 500-10,000 הרץ וצלילים בתדר גבוה - מעל 10,000 הרץ. האוזן רגישה ביותר לטווח צר יחסית של צלילים בתדר הביניים מ-1000 עד 4000 הרץ. כלומר, צלילים בעוצמה זהה בתחום תדר הביניים יכולים להיתפס כחזקים, ובתחום התדרים הנמוכים או הגבוהים - כשקטים או לא נשמעים כלל. תכונה זו של תפיסת קול נובעת מכך שמידע הצליל הדרוש לקיומו של אדם - דיבור או צלילי הטבע - מועבר בעיקר בטווח התדרים הבינוני. לפיכך, עוצמת קול אינה פרמטר פיזי, אלא עוצמתה של תחושה שמיעתית, מאפיין סובייקטיבי של צליל הקשור למוזרויות התפיסה שלנו.

מנתח השמיעה קולט עלייה במשרעת של גל קול עקב עלייה במשרעת הרטט של הממברנה הראשית של האוזן הפנימית וגירוי של מספר הולך וגדל של תאי שיער עם העברת דחפים חשמליים בתדירות גבוהה יותר. לאורך מספר רב יותר של סיבי עצב.

האוזן שלנו יכולה להבחין בעוצמת הצליל בטווח שבין הלחישה הקלושה ביותר לרעש החזק ביותר, שמתאים בערך לעלייה של פי מיליון במשרעת תנועת הממברנה הראשית. עם זאת, האוזן מפרשת את ההבדל העצום הזה באמפליטודת הצליל כפי 10,000 בערך מהשינוי. כלומר, סולם העצימות "דחוס" חזק על ידי מנגנון תפיסת הקול של מנתח השמיעה. זה מאפשר לאדם לפרש הבדלים בעוצמת הצליל בטווח רחב ביותר.

עוצמת הצליל נמדדת בדציבלים (dB) (בל 1 שווה פי עשרה מהמשרעת). אותה מערכת משמשת לקביעת השינוי בנפח.

לשם השוואה, נוכל לתת רמת עוצמה משוערת של צלילים שונים: צליל בקושי נשמע (סף שמיעה) 0 dB; לחש ליד האוזן 25-30 dB; דיבור בנפח ממוצע 60-70 dB; דיבור חזק מאוד (צעקה) 90 dB; בקונצרטים של מוזיקת ​​רוק ופופ במרכז האולם 105-110 dB; ליד מטוס נוסעים הממריא 120 dB.

לגודל העלייה בעוצמת הצליל הנתפס יש סף אבחנה. מספר דרגות העוצמה הניתנות להבחנה בתדרים בינוניים אינו עולה על 250, בתדרים נמוכים וגבוהים הוא יורד בחדות ועומד בממוצע על כ-150.

לצליל, כמו אות, יש מספר אינסופי של רעידות והוא יכול לשאת את אותה כמות אינסופית של מידע. מידת תפיסתו תהיה שונה בהתאם ליכולות הפיזיולוגיות של האוזן, במקרה זה, למעט גורמים פסיכולוגיים. בהתאם לסוג הרעש, התדירות והלחץ שלו, אדם מרגיש את השפעתו על עצמו.

סף רגישות האוזן האנושית בדציבלים

אדם תופס את תדר הקול מ-16 עד 20,000 הרץ. עור התוף רגיש ללחץ של רעידות קול, שרמתם נמדדת בדציבלים (dB). הרמה האופטימלית היא מ-35 עד 60 dB, רעש של 60-70 dB משפר את העבודה הנפשית, יותר מ-80 dB, להיפך, מחליש את הקשב ופוגע בתהליך החשיבה, ותפיסה ארוכת טווח של צליל מעל 80 dB עלולה לגרום לשמיעה הֶפסֵד.

תדר של עד 10-15 הרץ הוא אינפרסאונד, שאינו נתפס על ידי האוזן, מה שגורם לתנודות תהודה. היכולת לשלוט ברעידות שקול יוצר היא הנשק החזק ביותר להשמדה המונית. לא נשמע לאוזן, אינפרסאונד מסוגל לעבור מרחקים ארוכים, להעביר פקודות שגורמות לאנשים לפעול לפי תרחיש מסוים, לגרום לבהלה ואימה, לגרום להם לשכוח מכל מה שאין לו שום קשר לרצון להסתתר, לברוח מזה. פַּחַד. ועם יחס מסוים של תדירות ולחץ קול, מנגנון כזה מסוגל לא רק לדכא את הרצון, אלא גם להרוג, לפגוע ברקמות אנושיות.

סף רגישות מוחלטת של האוזן האנושית בדציבלים

הטווח שבין 7 ל-13 הרץ פולטים אסונות טבע: הרי געש, רעידות אדמה, סופות טייפון וגורמים לתחושת פאניקה ואימה. מכיוון שלגוף האדם יש גם תדר תנודה, שנע בין 8 ל-15 הרץ, בעזרת אינפרסאונד כזה לא עולה דבר ליצור תהודה ולהגדיל את המשרעת פי עשרה על מנת להניע אדם להתאבדות או לפגוע באיברים פנימיים.

בתדרים נמוכים ולחץ גבוה מופיעות בחילות וכאבי בטן, שהופכים במהירות להפרעות חמורות במערכת העיכול, ועלייה בלחץ ל-150 dB מובילה לנזק פיזי. רזוננסות של איברים פנימיים בתדרים נמוכים גורמות לדימום ועוויתות, בתדרים בינוניים - עירור עצבי ופגיעה באיברים פנימיים, בתדרים גבוהים - עד 30 הרץ - כוויות ברקמות.

בעולם המודרני, הפיתוח של כלי נשק קוליים מתבצע באופן פעיל, וככל הנראה, לא לשווא חזה המיקרוביולוג הגרמני רוברט קוך שיהיה צורך לחפש "חיסון" מפני רעש כמו מגיפה או כולרה.

האדם הוא באמת החכם ביותר מבין בעלי החיים המאכלסים את הפלנטה. עם זאת, המוח שלנו לעתים קרובות גוזל מאיתנו עליונות ביכולות כגון תפיסת הסביבה באמצעות ריח, שמיעה ותחושות חושיות אחרות.

לפיכך, רוב בעלי החיים נמצאים הרבה לפנינו בכל הנוגע לטווח השמיעה. טווח השמיעה האנושי הוא טווח התדרים שהאוזן האנושית יכולה לקלוט. בואו ננסה להבין כיצד פועלת האוזן האנושית ביחס לתפיסת הקול.

טווח שמיעה אנושי בתנאים רגילים

האוזן האנושית הממוצעת יכולה לקלוט ולהבחין בגלי קול בטווח של 20 הרץ עד 20 קילו-הרץ (20,000 הרץ). עם זאת, ככל שאדם מזדקן, טווח השמיעה של האדם יורד, ובפרט, הגבול העליון שלו יורד. אצל אנשים מבוגרים היא בדרך כלל נמוכה בהרבה מאשר אצל צעירים, בעוד שלתינוקות וילדים יש את יכולות השמיעה הגבוהות ביותר. התפיסה השמיעתית של תדרים גבוהים מתחילה להידרדר מגיל שמונה.

שמיעה אנושית בתנאים אידיאליים

במעבדה קובעים את טווח השמיעה של האדם באמצעות אודיומטר הפולט גלי קול בתדרים שונים ואוזניות מותאמות בהתאם. בתנאים אידיאליים אלה, האוזן האנושית יכולה לזהות תדרים בטווח של 12 הרץ עד 20 קילו-הרץ.

טווח שמיעה לגברים ולנשים

יש הבדל משמעותי בין טווח השמיעה של גברים ונשים. נמצא כי נשים היו רגישות יותר לתדרים גבוהים מאשר גברים. התפיסה של תדרים נמוכים פחות או יותר זהה אצל גברים ונשים.

סולמות שונים לציון טווח השמיעה

למרות שסולם התדרים הוא הסולם הנפוץ ביותר למדידת טווח שמיעה אנושי, הוא גם נמדד לעתים קרובות בפסקל (Pa) ובדציבלים (dB). עם זאת, מדידה בפסקל נחשבת לא נוחה, שכן יחידה זו כוללת עבודה עם מספרים גדולים מאוד. µPa אחד הוא המרחק שעובר גל קול במהלך רטט, השווה לעשירית מקוטר אטום מימן. גלי קול באוזן האנושית עוברים מרחק הרבה יותר גדול, מה שמקשה על מתן טווח שמיעה אנושי בפסקל.

הצליל הרך ביותר שניתן לזהות על ידי האוזן האנושית הוא בערך 20 µPa. קל יותר להשתמש בסולם הדציבלים מכיוון שהוא סולם לוגריתמי המפנה ישירות לסולם Pa. הוא לוקח 0 dB (20 µPa) כנקודת הייחוס שלו וממשיך לדחוס את סולם הלחץ הזה. לפיכך, 20 מיליון µPa שווה רק ל-120 dB. אז מסתבר שטווח האוזן האנושית הוא 0-120 dB.

טווח השמיעה משתנה מאוד מאדם לאדם. לכן, כדי לזהות אובדן שמיעה, עדיף למדוד את טווח הצלילים הנשמעים ביחס לסולם ייחוס, ולא ביחס לסולם הסטנדרטי הרגיל. ניתן לבצע בדיקות באמצעות כלים מתוחכמים לאבחון שמיעה שיכולים לקבוע במדויק את ההיקף ולאבחן את הגורמים לאובדן השמיעה.

אנציקלופדיה לרפואה

פִיסִיוֹלוֹגִיָה

איך האוזן קולטת צלילים?

האוזן היא האיבר הממיר גלי קול לדחפים עצביים שהמוח יכול לקלוט. באינטראקציה זה עם זה, האלמנטים של האוזן הפנימית נותנים

לנו את היכולת להבחין בצלילים.

מחולק אנטומית לשלושה חלקים:

□ אוזן חיצונית - מיועדת לכוון גלי קול לתוך המבנים הפנימיים של האוזן. הוא מורכב מהאפרכסת, שהיא סחוס אלסטי המכוסה בעור עם רקמה תת עורית, המחובר לעור הגולגולת ועם תעלת השמע החיצונית - צינור השמיעה, המכוסה בשעווה אוזניים. צינור זה מסתיים בעור התוף.

□ האוזן התיכונה היא חלל שבתוכו ישנן עצמות שמיעה קטנות (פטיש, סדן, סטאפ) וגידים של שני שרירים קטנים. מיקום המדרגה מאפשר לה לפגוע בחלון הסגלגל, שהוא הכניסה לשבלול.

□ האוזן הפנימית מורכבת מ:

■ מהתעלות החצי-מעגליות של המבוך הגרמי והפרוזדור של המבוך, שהן חלק מהמנגנון הוסטיבולרי;

■ מהשבלול - איבר השמיעה בפועל. השבלול של האוזן הפנימית דומה מאוד לקליפה של חילזון חי. רוחבי

בקטע, אתה יכול לראות שהוא מורכב משלושה חלקים אורכיים: הסקאלה tympani, הסקאלה הווסטיבולרית ותעלת השבלול. כל שלושת המבנים מלאים בנוזל. בתעלת השבלול נמצא איבר הספירלה של קורטי. הוא מורכב מ-23,500 תאים רגישים ושעירים שלמעשה קולטים גלי קול ואז מעבירים אותם דרך עצב השמיעה למוח.

אנטומיה של האוזן

האוזן החיצונית

מורכב מאפרכסת ותעלת השמע החיצונית.

האוזן התיכונה

מכיל שלוש עצמות קטנות: פטיש, סדן וסט.

אוזן פנימית

מכיל את התעלות החצי מעגליות של המבוך הגרמי, הפרוזדור של המבוך והשבלול.

< Наружная, видимая часть уха называется ушной раковиной. Она служит для передачи звуковых волн в слуховой канал, а оттуда в среднее и внутреннее ухо.

א האוזן החיצונית, התיכונה והפנימית ממלאות תפקיד חשוב בהולכה והעברת צליל מהסביבה החיצונית למוח.

מה זה סאונד

הקול עובר דרך האטמוספירה, נע מאזור של לחץ גבוה לאזור של לחץ נמוך.

גל קול

עם תדר גבוה יותר (כחול) מתאים לצליל גבוה. ירוק מציין צליל נמוך.

רוב הצלילים שאנו שומעים הם שילוב של גלי קול בתדירות ומשרעת משתנים.

צליל הוא סוג של אנרגיה; אנרגיית הקול מועברת באטמוספירה בצורה של תנודות של מולקולות אוויר. בהיעדר מדיום מולקולרי (אוויר או כל אחר), צליל אינו יכול להתפשט.

תנועת מולקולות באטמוספירה שבה מתפשט הקול, ישנם אזורים של לחץ גבוה בהם מולקולות האוויר ממוקמות קרוב יותר זו לזו. הם מתחלפים עם אזורים של לחץ נמוך שבהם מולקולות האוויר נמצאות במרחק גדול יותר זו מזו.

חלק מהמולקולות, כשהן מתנגשות עם שכנות, מעבירות אליהן את האנרגיה שלהן. נוצר גל שיכול להתפשט למרחקים ארוכים.

כך מועברת אנרגיית קול.

כאשר גלי הלחץ הגבוה והנמוך מפוזרים באופן שווה, אומרים שהטון ברור. מזלג כוונון יוצר גל קול כזה.

גלי הקול המתרחשים במהלך רפרודוקציה של דיבור מופצים בצורה לא אחידה ומשולבים.

PITCH AND AMPLITUDE גובה הצליל נקבע על פי תדירות גל הקול. הוא נמדד בהרץ (Hz) ככל שהתדר גבוה יותר כך הצליל גבוה יותר. עוצמת הקול נקבעת על ידי משרעת התנודות של גל הקול. האוזן האנושית קולטת צלילים שתדירותם היא בטווח של 20 עד 20,000 הרץ.

< Полный диапазон слышимости человека составляет от 20 до 20 ООО Гц. Человеческое ухо может дифференцировать примерно 400 ООО различных звуков.

לשני השוורים האלה יש תדר זהה, אבל שונה a^vviy-du (צבע כחול בהיר מתאים לצליל חזק יותר).

זהו איבר מיוחד מורכב, המורכב משלושה חלקים: האוזן החיצונית, התיכונה והפנימית.

האוזן החיצונית היא מנגנון קולט. תנודות הקול נקלטות על ידי האפרכסות ומועברות דרך תעלת השמע החיצונית לקרום התוף, המפריד בין האוזן החיצונית לאוזן התיכונה. קליטת קול וכל תהליך השמיעה בשתי אוזניים, מה שנקרא שמיעה ביניורלית, חשוב לקביעת כיוון הקול. רעידות קול המגיעות מהצד מגיעות לאוזן הקרובה כמה שברים עשרוניים של שניה (0.0006 שניות) מוקדם יותר מהשנייה. ההבדל הקטן ביותר הזה בזמן הגעת הקול לשתי האוזניים מספיק כדי לקבוע את הכיוון שלו.

האוזן התיכונה היא חלל אוויר המתחבר ללוע האף דרך צינור האוסטכיאן. רעידות מהקרום התוף דרך האוזן התיכונה מועברות על ידי 3 גופיות שמיעה המחוברות זו לזו - הפטיש, הסדן והערימה, והאחרון דרך קרום החלון הסגלגל מעביר את התנודות הללו של הנוזל באוזן הפנימית - הפרילימפה. . הודות לעצם השמע, משרעת התנודות פוחתת, וחוזקן עולה, מה שמאפשר להניע עמודת נוזלים באוזן הפנימית. לאוזן התיכונה מנגנון מיוחד להסתגלות לשינויים בעוצמת הצליל. עם צלילים חזקים, שרירים מיוחדים מגבירים את המתח של עור התוף ומפחיתים את הניידות של המדרגה. זה מפחית את משרעת הרעידות, והאוזן הפנימית מוגנת מפני נזק.

האוזן הפנימית עם השבלול ממוקמת בה ממוקמת בפירמידה של העצם הטמפורלית. לשבלול האנושי 2.5 סלילים. תעלת השבלול מחולקת על ידי שתי מחיצות (הממברנה הראשית והממברנה הווסטיבולרית) ל-3 מעברים צרים: העליונה (scala vestibularis), האמצעית (התעלה הממברנית) והתחתון (scala tympani). בחלק העליון של השבלול יש חור המחבר את התעלה העליונה והתחתון לאחת אחת, עובר מהחלון הסגלגל לראש השבלול ובהמשך לחלון העגול. החלל שלהם מלא בנוזל - פרילימפה, והחלל של תעלת הממברנה האמצעית מלא בנוזל בהרכב שונה - אנדולימפה. בערוץ האמצעי ישנו מנגנון קולט - האיבר של קורטי, שבו יש קולטנים לתנודות קול - תאי שיער.

מנגנון תפיסת קול. המנגנון הפיזיולוגי של תפיסת הקול מבוסס על שני תהליכים המתרחשים בשבלול: 1) הפרדת צלילים בתדרים שונים במקום השפעתם הגדולה ביותר על הממברנה הראשית של השבלול ו-2) הפיכת תנודות מכניות לעירור עצבי. על ידי תאי קולטן. תנודות קול הנכנסות לאוזן הפנימית דרך החלון הסגלגל מועברות לפרילימפה, והרעידות של נוזל זה מובילות לתזוזות של הממברנה הראשית. גובה עמוד הנוזל הרוטט, ובהתאם, מקום העקירה הגדולה ביותר של הממברנה הראשית תלוי בגובה הצליל. כך, בצלילי גובה שונים, מתרגשים תאי שיער שונים וסיבי עצב שונים. עלייה בעוצמת הקול מביאה לעלייה במספר תאי השיער הנרגשים וסיבי העצב, מה שמאפשר להבחין בעוצמת תנודות הקול.
הפיכת התנודות לתהליך של עירור מתבצעת על ידי קולטנים מיוחדים - תאי שיער. השערות של תאים אלה טבולות בקרום המטמע. תנודות מכניות תחת פעולת הקול מובילות לעקירה של הממברנה של המבנה ביחס לתאי הקולטן ולכיפוף השערות. בתאי קולטן, תזוזה מכנית של שערות גורמת לתהליך של עירור.

הולכה קולית. הבדיל בין הולכת אוויר ועצם. בתנאים רגילים, הולכת אוויר שולטת באדם: גלי קול נקלטים על ידי האוזן החיצונית, ותנודות אוויר מועברות דרך תעלת השמע החיצונית לאוזן התיכונה והפנימית. במקרה של הולכת עצם, תנודות קול מועברות דרך עצמות הגולגולת ישירות אל השבלול. מנגנון זה של העברת רעידות קול חשוב כאשר אדם צולל מתחת למים.
בדרך כלל אדם קולט צלילים בתדר של 15 עד 20,000 הרץ (בטווח של 10-11 אוקטבות). אצל ילדים הגבול העליון מגיע ל-22,000 הרץ, עם הגיל הוא יורד. הרגישות הגבוהה ביותר נמצאה בטווח התדרים שבין 1000 ל-3000 הרץ. אזור זה מתאים לתדרים הנפוצים ביותר בדיבור ובמוזיקה האנושית.