кратък аудио наръчник - глава 3 - Как работи човешкият слух

В тази част ще се спра на механизмите в ухото, които правят чуването възможно. За разлика от другите сетива, тук всичко е на механична основа, трептене и вибрации. През по-голямата част от времето звуците които чуваме, се пренасят от въздуха. Когато нещо вибрира във въздуха, то движи въздушните частици около него. Тези вибриращи частици предават трептенето на съседните, те на съседните им, и така се разпространява в пространството. При това предаване, всъщност частиците, във въздуха се удрят в съседните и предават своята енергия на тях, като се губи част от енергията, за това при отдалечаване от източника се чува по-слабо.

Вече имаме източник на звук. Вече знаем какво представлява, време е да видим как ухото го долавя.

Чуването се състои от 3 основни процеса - насочване на вибрациите в ухото

Вибриране на мембраната според вибрациите

Превръщане на вибрациите в електрични импулси които мозъка разбира.

Общо взето като при тонколоните но процеса е обърнат в обратна посока.

Принципа на работа е същият като микрофона който е разгледан по-долу. Ухото и микрофона правят едно и също, превръщат вибрациите в електричните Импулси.

Ушната мида, служи за улавянето на звуците, нейните гънки служат за отразяване на звука, така че да има разлики в самият звук, когато източника е пред вас или зад вас. Различното отражение на вълната заради различната посока от която идва, променя начина по който я възприемаме. Мозъка обработва информацията и преценява въз основа на тези разлики, каква е ориентацията на източник спрямо вас. За целта са нужни 2 уши така се определя дистанцията и посоката на звучене.

Мозъка сравнява информацията от двете уши, преди да определи крайният резултат. Примерно ако информацията от лявото ухо е по-силна, по-ясна и идва по-бързо спрямо тази от дясното ухо - работата е ясна източника е вляво. Ако е напълно еднакво от двете уши значи е точно пред вас или зад вас. При човека, ушната мида е разположена отстрани на главата, и сочи напред, и като цяло не може да се движи, защото няма необходимите за целта мускули, но доста бозайници имат подобни мускули и могат да насочват ушната мида към конкретен звук без да си въртят главата.

Тъпанчетата представляват мембрана във формата на конус от кожа, с диаметър около 10 мм, и е разположен между средното ухо и ушният канал. Средното ухо е свързано за дихателната тръба, в гърлото и се използва за изравняване на въздушното налягане от двете страни на тъпанчето. Това позволява налягането от двете страни ВИНАГИ ДА Е ЕДНАКВО, което позволява на мембраната да трепти свободно. Ако не е това, при промяна на атмосферното налягане, ще чуваме зле или няма да чуваме изобщо, защото мембраната ще е постоянно избутана или издърпана от налягането, и ще вибрира слабо или изобщо няма да вибрира. Другото предимство на тази система е че когато самата мембрана вибрира, зад нея въздуха се движи свободно и няма как увеличаване или намаляване на налягането да и попречи. Просто с тази връзка в дихателната тръба, въздуха зад мембраната, постоянно се изтласква или изсмуква от дихателната система докато мембраната трепти. Така няма как въздуха зад и пред нея да се сгъсти и или да се разреди и това да пречи на движението и. Мембраната е чувствителна на вибрации, но заради естеството си на работа, тя е здрава. Формата и е конична за да може винаги да трепти на звуковите независимо от къде идват и в коя част на мембраната попадат.

Мембраната служи за предпази вътрешното ухо от продължителни силни ниски тонове. Когато мозък получи сигнал за подобен род сигнал, в тъпанчето се задейства защитен рефлекс. Мускула който поддържа постоянно напрежение в тъпанчето, и мускула който намества фините кости - чукче, и наковалня рязко се съкращават. Това раздалечава мембраната и чукчето с наковалнята и прави мембраната по-твърда. Когато това стане, ухото е невъзприемчиво към ниския диапазон от честоти и той остава притъпен. Към защитната роля, това помага и да се концентрирате върху същинския звук като маркира този ниско честотен звук. Към всичко това, този рефлекс помага да можете да говорите с друг в шумна обстановка. Същият този рефлекс се появява когато говорите, така се получава че вашият глас, заглушава останалото. Самата част която възприема и обработва звука е мембраната на тъпанчето, всичко друго играе ролята в преноса на звука и информацията до мозъка.

Костен "усилвател"

Както вече споменахме, мембраната трепти, заедно с трептенето на въздуха, НО тези трептения сами по себе си са екстремно малки и слаби, така че мембраната вибрира слабо, и за това мембраната е толкова фина и чувствителна за да може да вибрира в с някаква разумна амплитуда. Във вътрешното ухо, звука се пренася през течност, която е по-плътна и по-трудно подвижна от въздуха. Малкото усилие о тъпанчето е недостатъчно, да причини необходимите вибрации в тази течност. Преди звука да навлезе във вътрешното ухо, той трябва да се усили. Група малки костици с общото име ossicles, изпълняват ролята на този "усилвател" във вътрешното ухо. Костите ossicles са 3 на брой и са най-малките в човешкото тяло:

* malleus, известно като чукче

* incus, известно като наковалня

* stapes, известно като стреме

Когато вибрациите причиняват трептене на тъпанчето, то предава движението на чукчето, наковалнята и стремето.

Чукчето е свързано с центъра на мембраната на тъпанчето, от вътрешната и страна. Когато мембраната вибрира, тя движи чукчето като лостче. От другата страна чукчето е свързано с наковалнята, която е свързана със стремето. Другия край на стремето стои срещу cochlea, през овално прозорче. Когато на тъпанчето попадне звукова вълна, тя се предава през ossicles така че другият край на стремето предизвиква натиск в течността в cochlea. Когато налягането спадне, ossicles се отдръпват и стремето не притиска течността. Общо взето всичкото това действа като усилвател който движи бутало, което предизвиква вълни в течността на cochlea.

Групата кости ossicles усилват трептенето от мембраната по 2 начина. Основният начин е в разликата между площта на мембраната която е около 55 мм², и площта на стремето която е около 3,2 мм². Звуковите вълни от тъпанчето се предават на стремето, като същото усилие се концентрира на много по-малка площ. Когато концентрирате тази енергия на много по-малка площ, напрежението и се увеличава пропорционално с намаляване на площта.

Самата конфигурация на костите в ухото е така наредена че сама по себе си дава допълнително усилване, чукчето трябва да мине по-голяма дистанция, за това време, това значи че се движи по-бързо E=mc² енергията е равна на масата на чукчето по квадрата от скоростта с която се движи, което допълнително увеличава ефективността на тази система. Това е много ефективна система за усилване. Силата с която стремето бута течността в cochlea е 22 пъти по-голяма, от тази с която трепти мембраната на тъпанчето. Това ниво е достатъчно за точно и достоверно предаване на звуковата вълна във вътрешното ухо, където бива обърната в нервни импулси, които мозъка разбира.

Какво е децибел, и колко силен звук мога да слушам преди да си увредя ушите?

Децибел, съкратено db е единицата която се използва за да се измерва силата на звука. Скалата на децибелите е различна, от останалите мерни скали, заради особеностите на ухото и неговата чувствителност. Човешките уши могат да чуят почти всеки звук като се почне от нежно галене по кожата, до мощни реактивни двигатели примерно. Ако става дума да сравняваме кое колко пъти по-силно звучи, то реактивният двигател, звучи 1,000,000,000,000 от най-малкия шум който ухото може да възприеме. Това е Огромна разлика. По децибелната скала най-слабият възможен звук почти пълна тишина е 0 db. Звук 10 по-силен от почти пълна тишина е 10 db. Звук 100 пъти по-силен от почти пълна тишина е 20 db. Звук 1,000 пъти по-силен от почти пълна тишина е 30 db. Ето и най-честите звуци и тяхното измерване в децибели:

* почти пълна тишина - 0 db

* Шепот - 15 db

* Нормален разговор - 60 db

* Моторна косачка - 90 db

* Клаксон - 110 db

* рок концерт - 126 db

* фойерверки и изстрел от пушка - 140 db

Както знаете, колкото по-далеч сте от източника на звука и толкова по-размит. Тези измервания са направени в близост до източника всичко над 85 децибела, на практика е опасно за ушите и може да причини оглушаване, и нивото на оглушаване е зависимост между силата на звука и продължителността му на въздействие. ЗА всяко въздействие около 85 децибела, трябва да викате за да може да надвиете това въздействие. Ако сте изложен на звуково въздействие със сила 90 децибела за 8 часа това може да увреди слуха ви. Всяко излагане на звук със сила над 140 децибела указва моментално увреждане и болка.

Друга особеност на човешкият слух е взаимодействието между зрителни и слухови представи – цветно чуване. Даден цвят или комбинация от цветове които очите ви възприемат, могат да повлияят на това как възприемате даден звук или тон. Това е слуховата матрица, още известна като бинаурален ефект.