Слуховые ощущения

   Для органа слуха раздражителем являются звуковые волны, то есть продольные волнообразные колебания частиц воздуха. Источником такого волнообразного движения воздуха является колеблющееся тело (и обычно твердое). Звук распространяется от этого тела во все стороны. Стоит отметить, что звук способен распространяться не только по воздуху, но и по всякой материи: жидкой, газообразной, твердой. В вакууме, где нет материи, звук не распространяется.     Все звуки можно поделить на две категории:     - шумы (хаотическое чередование звуковых волн),     - упорядоченные звуки.     С некоторой условностью упорядоченные звуки можно разделить на четыре вида:     - звуки неживой природы (вой ветра, капающая вода, хруст снега),     - сигнальные звуки живых существ (мяуканье, чириканье, человеческая речь),     - техногенные звуки (писк динамика, жужжание сервопривода, лязг гусеницы),     - музыка.     Чем более упорядочены звуки, тем меньше в них случайных элементов. Наименее хаотичные звуки - звуки музыки, в типичном музыкальном произведении каждая нота, каждый обертон, каждая последовательность - совсем не случайный элемент.     Звуковые волны различаются:     - по форме волны,     - частоте,     - амплитуде,     - тембру (окраске дополнительными элементами).     Звуковые волны не всегда имеют форму синусоиды. Звук колокола, например, не имеет форму синусоиды. Тем не менее, по умолчанию, когда говорят о звуковой волне, то имеют в виду синусоиду.     Высота звука измеряется в герцах, т. е. в количестве колебаний в секунду. Если мембрана источника или приемника качнулась в одну-другую сторону 100 раз, то высота звука составит 100 Гц. Звук не всякой частоты мы в состоянии воспринимать. Самый высокий звук, который воспринимает взрослый человек, - 20000 Гц. У детей - 22000 Гц, у пожилых - 15000 Гц. Нижняя граница слуха составляет 16-20 герц. Более низкочастотные звуки мы тоже можем воспринимать, но уже не ухом, а кожным покровом.     Человеческое ухо наиболее чувствительно к звукам частотой 1000-3000 Гц. Точность восприятия высоты звука развивается с опытом.     Громкость звука определяет субъективную интенсивность слухового ощущения. Можно было бы предположить, что для нашего восприятия громкость слухового ощущения будет пропорциональна давлению, оказываемом на барабанную перепонку. Оказалось, однако, что слуховое ощущение пропорционально лишь логарифму интенсивности давления.     Единицами измерения слухового ощущения являются децибелы. За одну единицу измерения взята интенсивность звука, исходящего от тиканья часов, на расстоянии 0,5 метра от человеческого уха. Так, громкость обычной человеческой речи на расстоянии 1 метра составит 16-22 дБ, шум на улице (без трамвая) — до 30 дБ, шум в котельной — 87 дБ, шум взлетающего самолета - 130 дБ (болевой порог).     Тембром - специфическое качество, которое отличает друг от друга звуки одной и той же высоты и интенсивности, издаваемые разными источниками. И наоборот - качество, которое может объединять звуки разной высоты и интенсивности. Тембр можно назвать окраской звука.     В музыке форма звукового колебания, особенно у струнных инструментов, соответствует синусоиде. Такие звуки получили название "гармоничных". Сами по себе они уже вызывают приятные ощущения.     Но дело в том, что в звуковой волне может быть наложение нескольких синусоид. Даже простая струна помимо основной синусоиды выдает еще и сопутствующие (обертона). Если основная частота колебания равна 100 Гц, то частота обертонов будет: 200 Гц, 300 Гц, 400 Гц, 500 Гц и т.д.     С помощью камертона или специальных электронных приборов, компьютера можно получить простой звук - он состоит из одной синусоиды, имеет постоянную частоту звучания. Но в повседневной жизни мы не встречаем простые звуки. Окружающие нас звуки состоят из различных звуковых элементов, поэтому форма их звучания, как правило, не соответствует синусоиде.     Сочетание простых звуков в одном сложном придает своеобразие форме звукового колебания и определяет тембр звучания. Этот тембр зависит и от степени слияния звуков. Чем проще форма звукового колебания, тем приятнее звучание. Поэтому принято выделять приятное звучание — консонанс и неприятное звучание — диссонанс.     В современной науке для объяснения слуховых ощущений используется резонансная теория Гельмгольца. Концевым аппаратом слухового нерва является орган Корти, покоящийся на основной перепонке, идущей вдоль всего спирального костного канала, называемого улиткой. Основная перепонка состоит из примерно 24 000 поперечных волокон. Длина этих волокон постепенно уменьшается от вершины улитки к ее основанию.     Каждое такое волокно настроено, подобно струне, на определенную частоту колебаний. Когда до улитки доходят звуковые колебания, состоящие как правила из совокупности разных частот, то резонируют определенные группы волокон основной перепонки. Возбуждаются после этого только те клетки органа Корти, которые покоятся па этих волокнах. Более короткие волокна, лежащие у основания улитки, реагируют на более высокие звуки, более длинные волокна, лежащие у ее вершины, — на низкие.     В дальнейшем звук проходит через сложную обработку в специализированных мозговых центрах. В процессе этой обработки: вычленяются отдельные самостоятельные последовательности в звуках (например голос человека отделяется от шумов города), выискиваются повторяющиеся элементы, идентифицируются.