Blog

Свойства человеческого слуха

Свойства человеческого слуха.

Диапазон частот, которые способно воспринять ухо, у разных людей различен. Нижняя граница слышимых звуков – около 16 Гц, а верхняя – 18…22 кГц. Встречаются люди, которые слышат звуки частотой до 30 кГц, но они являются исключением. С возрастом чувствительность слуха к высоким частотам падает. Нередко пожилые люди слышат лишь звуки частотой до 9…10 кГц. На практике обычно пользуются усредненным значением диапазона слышимых человеческим ухом частот: от 20 Гц до 20 кГц. Звук, частота которого ниже 20 Гц, называют инфразвуком, а звук частотой выше 20 кГц – ультразвуком.

Диапазон звуковых давлений, адекватно воспринимаемых человеческим ухом, лежит в широких пределах. Считается, что самый тихий звук, который может уловить человеческий слух, создает звуковое давление в 2·10-5 н/м2 (при частоте 1000 Гц). Эта величина называется стандартным порогом слышимости. Если постепенно увеличивать силу звука, то при некотором ее значении возникнет неприятное ощущение, а затем боль в ушах. Максимально допустимое значение звукового давления, превышение которого вызовет болевое ощущение, называется болевым порогом. При частоте 1000 Гц оно равно примерно 100…200 н/м2 (разные источники дают разные цифры). 

При акустических измерениях чаще пользуются не звуковым давлением, а так называемым уровнем звукового давления (в английской литературе – SPL, Sound Pressure Level). Уровень звукового давления численно равен двадцатикратному десятичному логарифму отношения данного звукового давления к стандартному порогу слышимости: 

N=20·lg(p/p0), где р0=2·10-5 н/м2. Единица измерения уровня звукового давления – децибел.

Логарифмическую шкалу удобнее использовать, потому что чувствительность человеческого слуха имеет похожую зависимость: разница между звуковыми давлениями 2·10-3 Па (40 дБ) и 6,3·10-3 Па (50 дБ) на слух воспринимается примерно такой же, как разница между 0,063 Па (70 дБ) и 0,2 Па (80 дБ) на данной частоте.

Постоянные оговорки типа «на данной частоте» и «на частоте 1000 Гц» обусловлены тем, что чувствительность слуха в большой степени зависит от частоты воздействующего звукового сигнала. Звуки разной частоты с одинаковыми уровнями звукового давления человеческим ухом воспринимаются, как звуки с разной громкостью. На графике показаны кривые равной громкости. Каждой кривой соответствует определенный субъективный уровень громкости, измеряемый в фонах. Например, простой тон частотой 20 Гц при уровне звукового давления 100 дБ имеет уровень громкости 60 фон. При частоте 1000 Гц уровень звукового давления в децибелах равен уровню громкости в фонах. 

Обычно звук представляет собой широкий спектр колебаний, а не чистый тон, поэтому нередко можно услышать, например, об «уровне громкости в 90 дБ», что в большинстве случаев вполне оправдано.

В таблице представлены уровни громкости, встречающиеся в повседневной жизни (кроме болевого порога) и примеры, их иллюстрирующие. 
Воздействие очень громких звуковых сигналов на человеческое ухо, кроме сильных психофизиологических ощущений, может вызвать сдвиг порога слышимости, а вместе с ним и всех кривых равной громкости для данного индивидуума. Различают необратимое снижение слуха, например, обусловленное возрастом, и временное снижение слуха, которое исчезает через некоторое время после окончания воздействия звукового сигнала. 

Громкость, фон (или дБ) Примерное соответствие

140

130 Болевой порог

120

110 Очень громкая музыка

100

90 Громкая музыка

80 Музыка средней громкости

70 Разговор

60

50 Тихая фоновая музыка

40

30 Шумовой фон в тихой комнате

20

10 Тихая студия

4 (0) Порог слышимости

 

Число пользователей портативных кассетных и дисковых плееров с головными телефонами (наушниками) в последние годы сильно возросло и продолжает расти, причем в основном за счет молодежи. В ряде стран проведены социологические и медицинские исследования, связанные с вопросами влияния на слух молодежных групп населения плееров при прослушивании на них музыки. Группа испытуемых в течении часа слушала музыку при уровнях звукового давления 90…106 дБ. В результате сразу после окончания прослушивания было отмечено временное снижение слуха на 5…10 дБ, а на некоторых частотах – до 30 дБ. Опрос большой группы молодежи показал, что определенные возрастные группы используют портативные плееры более четырех часов в день при уровнях порядка 94 дБ и даже доводят его до 112 дБ. С учетом того, что возрастные изменения слуха у человека в среднем начинаются с 30 лет, приведенные выше данные могут заставить задуматься: а стоит ли искусственно ускорять этот процесс?

По материалам дипломной работы Кислякова Владимира.

3 ▲
11 January 2010 14:23

Comments

  • (user was blacklisted)
Please, register (it is quick and easy!) or sign in, to leave comments and do much more fun stuff.