Le message est quoi et comment nous entendons. Comment entend-on

Avant de se familiariser avec l'appareil des récepteurs radio, des amplificateurs et des autres appareils utilisés dans la radiodiffusion et les communications radio, il est nécessaire de comprendre ce qu'est le son, comment il se produit et se propage, comment les microphones sont disposés et fonctionnent, se familiariser avec le appareil et le fonctionnement des haut-parleurs.

Vibrations et ondes sonores. Si vous frappez la corde d'un instrument de musique (par exemple, une guitare, une balalaïka), alors elle commencera à osciller, c'est-à-dire à se déplacer dans un sens ou dans l'autre à partir de sa position initiale (position de repos). Ces vibrations mécaniques qui provoquent la sensation sonore sont appelées vibrations sonores.

La plus grande distance sur laquelle une corde s'écarte de sa position de repos pendant la vibration est appelée l'amplitude de la vibration.

La transmission du son d'une corde vibrante à notre oreille se produit comme suit. Au moment où la partie médiane de la corde se déplace du côté où nous sommes, elle "presse" "les particules d'air situées à proximité de ce côté et crée ainsi un" épaississement "de ces particules, c'est-à-dire une zone d'augmentation la pression de l'air se produit près de la corde. Cette augmentation de pression dans un certain volume d'air est transférée à ses couches voisines; en conséquence, la zone d'air "condensé" se répand dans l'espace environnant. Au moment suivant, lorsque la partie médiane de la corde se déplace dans la direction opposée, une certaine "raréfaction" d'air (une région de basse pression) apparaît près d'elle, qui se propage après la région d'air "condensé".

La « raréfaction » de l'air est suivie d'une nouvelle « condensation » (puisque la partie médiane de la corde va à nouveau se déplacer dans notre direction), etc. Ainsi, à chaque oscillation (avance et recul) de la corde, une zone va apparaître dans les airs hypertension artérielle et une zone de pression réduite, qui s'éloignent de la corde.

De même, des ondes sonores sont créées lorsqu'un haut-parleur est utilisé.

Les ondes sonores transportent l'énergie reçue de la corde vibrante ou du diffuseur (cône en papier) du haut-parleur et se propagent dans l'air à une vitesse d'environ 340 m/sec. Lorsque les ondes sonores atteignent l'oreille, elles la font vibrer. tympan. À ce moment, lorsque l'oreille atteint la zone "d'épaississement" de l'onde sonore, le tympan fléchit quelque peu vers l'intérieur. Lorsque la région de "raréfaction" de l'onde sonore l'atteint, la membrane tympanique se courbe quelque peu vers l'extérieur. Depuis la condensation et la raréfaction dans les ondes sonores se succèdent tout le temps, puis le tympan se plie parfois vers l'intérieur, puis se plie vers l'extérieur, c'est-à-dire qu'il oscille. Ces vibrations sont transmises à travers un système complexe de moyennes et oreille interneà travers le nerf auditif jusqu'au cerveau, et par conséquent nous ressentons le son.

Plus l'amplitude de vibration de la corde est grande et plus l'oreille est proche de celle-ci, plus le son est perçu fort.

plage dynamique. A des pressions très élevées sur le tympan, c'est-à-dire à très sons bruyants(par exemple, avec un coup de canon), une douleur dans les oreilles se fait sentir. Aux fréquences audio moyennes (voir ci-dessous) sensation de douleur se produit lorsque la pression acoustique atteint environ 1 g/cm2, soit 1 000 bar*. Une augmentation de la sensation de volume avec une nouvelle augmentation de la pression acoustique n'est plus ressentie.

*Le bar est l'unité utilisée pour mesurer la pression acoustique.

Une très faible pression acoustique sur la membrane tympanique ne provoque pas la sensation sonore. La pression acoustique la plus basse à laquelle notre oreille commence à entendre s'appelle le seuil de sensibilité de l'oreille. Aux fréquences moyennes (voir ci-dessous), le seuil auditif est d'environ 0,0002 bar.

Ainsi, la zone de sensation normale du son se situe entre deux limites: la inférieure, le seuil de sensibilité, et la supérieure, à laquelle la douleur se produit dans les oreilles. Cette zone s'appelle la plage dynamique de l'audition.

Notez qu'une augmentation de la pression acoustique ne donne pas une augmentation proportionnelle du volume sonore. Le volume sonore perçu augmente beaucoup plus lentement que la pression acoustique.

décibels. Dans la plage dynamique, l'oreille peut ressentir une augmentation ou une diminution du volume d'un son monophonique simple (en l'écoutant dans un silence complet), si la pression acoustique aux fréquences moyennes augmente ou diminue en conséquence d'environ 12 %, soit 1,12 fois . Sur cette base, tout plage dynamique l'audition est divisée en 120 niveaux de volume, tout comme l'échelle d'un thermomètre entre les points de fonte de la glace et de l'eau bouillante est divisée en 100 degrés. Les niveaux d'intensité sonore sur cette échelle sont mesurés en unités spéciales - décibels (abrégés en dB).

Dans n'importe quelle partie de cette échelle, une modification du niveau de volume de 1 dB correspond à une modification de la pression acoustique de 1,12 fois. Le zéro décibel (niveau sonore « zéro ») correspond au seuil de sensibilité de l'oreille, soit une pression acoustique de 0,0002 bar. Au-dessus de 120 dB, il y a des douleurs dans les oreilles.

A titre d'exemple, signalons que lors d'une conversation calme à une distance de 1 m du locuteur, on obtient un niveau sonore d'environ 40-50 dB, ce qui correspond à une pression acoustique effective de 0,02-0,06 bar ; Le niveau sonore le plus élevé d'un orchestre symphonique est de 90-95 dB (pression acoustique 7-12 bar).

Lors de l'utilisation de récepteurs radio, les auditeurs de radio, en fonction de la taille de leurs pièces, ajustent le son du haut-parleur de sorte qu'aux sons les plus forts à une distance de 1 m du haut-parleur, un niveau de volume de 75-85 dB soit obtenu (en conséquence , les pressions acoustiques sont d'environ 1-3,5 bar). Dans les zones rurales, il suffit amplement d'avoir un niveau sonore maximal de transmission radio ne dépassant pas 80 dB (pression acoustique 2 bar).
L'échelle des décibels en ingénierie radio est également largement utilisée pour comparer les niveaux de volume. Pour savoir combien de fois une pression acoustique est supérieure à une autre, lorsque la différence entre les niveaux sonores correspondants en décibels est connue, il faut multiplier le nombre 1,12 par lui-même autant de fois que nous avons de décibels. Ainsi, une modification du niveau de volume de 2 (56 correspond à une modification de la pression acoustique de 1,12 ... 1,12, soit environ 1,25 fois ; 0,12 - 1,12, soit environ 1,4 fois De la même manière, on peut déterminer que 6 dB correspond à un changement de pression acoustique d'environ 2 fois, 10 dB à environ<в 3 раза, 20 дб — в 10 раз, 40 дб — в 100 раз и т. д.

Période et fréquence des oscillations. Les vibrations sonores sont caractérisées non seulement par l'amplitude, mais aussi par la période et la fréquence. La période d'oscillation est le temps pendant lequel la corde (ou tout autre corps qui crée du son, comme un cône de haut-parleur) se déplace d'une position extrême à une autre et inversement, c'est-à-dire effectue une oscillation complète.

La fréquence des vibrations sonores est le nombre de vibrations d'un corps sonore effectuées en 1 seconde. Elle est mesurée en hertz (abrégé en Hz).

Si par exemple, pendant 1 sec. (il y a 440 périodes de vibration de la corde (cette fréquence correspond à la note de musique la), alors on dit qu'elle oscille avec une fréquence de 440 Hz. La fréquence et la période d'oscillation sont réciproques l'une de l'autre, par exemple, à une fréquence d'oscillation de 440 Hz, la période d'oscillation est de 1/440 s. ; si la période d'oscillation est de 1/1000 s, alors la fréquence de ces oscillations est de 1000 Hz.

Bande de fréquence audio. La hauteur du son ou de la tonalité dépend de la fréquence d'oscillation. Plus la fréquence d'oscillation est élevée, plus le son (tonalité) est élevé et plus la fréquence d'oscillation est basse, plus elle est basse. Le son le plus bas qu'une personne peut entendre a une fréquence d'environ 20 Hz et le plus élevé est d'environ 16 000 à 20 000 Hz. Dans ces limites, ou, comme on dit, dans cette bande de fréquences, il existe des vibrations sonores créées par des voix humaines et des instruments de musique.

Notez que la parole et la musique, ainsi que divers types de bruit, sont des vibrations sonores avec une combinaison très complexe de différentes fréquences (tonalités de différentes hauteurs), qui changent continuellement au cours d'une conversation ou d'une performance musicale.

Harmoniques. Un son perçu par l'oreille comme une tonalité d'une hauteur spécifique (par exemple, le son d'une corde d'un instrument de musique, le sifflet d'une locomotive à vapeur) se compose en réalité de nombreuses tonalités différentes, dont les fréquences sont liées les unes aux autres sous forme de nombres entiers (un à deux, un à trois, etc.). d.). Ainsi, par exemple, une tonalité avec une fréquence de 440 Hz (note la) est accompagnée simultanément de tonalités supplémentaires avec des fréquences de 440. 2 = 880 Hz, 440 -3 = 1320 Hz, etc. Ces fréquences supplémentaires sont appelées harmoniques (ou harmoniques). Le nombre indiquant combien de fois la fréquence d'une harmonique donnée est supérieure à la fréquence fondamentale est appelé le nombre d'harmoniques. Par exemple, pour la fréquence fondamentale de 440 Hz, la fréquence de 880 Hz sera la deuxième harmonique, la fréquence de 1320 Hz sera la troisième, etc.. Les harmoniques sonnent toujours plus faibles que la fondamentale.

La présence d'harmoniques et le rapport des amplitudes des différentes harmoniques déterminent le timbre du son, c'est-à-dire sa "couleur", qui distingue ce son d'un autre son de même fréquence fondamentale. Ainsi, si la troisième harmonique est la plus forte, le son acquiert un timbre. Si une autre harmonique est la plus forte, le son aura un timbre différent. La modification de la force du son de diverses harmoniques entraîne une modification ou une distorsion du timbre du son.

V. N. DOGADIN et R. M. MALININ
LE LIVRE D'UN AMATEUR RURAL

Tout sur tout. Tome 3 Likum Arkady

Comment entend-on différents sons ?

Tous les sons sont produits par des objets vibrants, c'est-à-dire des objets qui effectuent des mouvements rapides vers l'avant. Cette vibration fait bouger les molécules dans l'air, ce qui fait bouger les molécules à proximité, et bientôt les molécules dans l'air commencent à avancer, produisant ce que nous appelons des ondes sonores.

Mais les vibrations sont différentes et elles produisent des sons différents. Les sons diffèrent les uns des autres par trois caractéristiques principales : l'intensité, la hauteur et la tonalité. L'intensité du son dépend de la distance entre l'objet vibrant et l'oreille humaine, ainsi que de l'amplitude des vibrations de l'objet vibrant. Plus la portée de ce mouvement est grande, plus le son sera fort. La hauteur du son dépend de la vitesse de vibration (fréquence) de l'objet sonore.

La tonalité dépend du nombre et de la force des harmoniques présentes dans le son. Cela se produit lorsque les sons aigus et graves sont mélangés. Nous n'entendrons rien jusqu'à ce que l'onde sonore traverse l'ouverture de l'oreille et atteigne le tympan. La membrane tympanique agit comme la surface du tambour et fait bouger les trois petits os de l'oreille moyenne au rythme du son. En conséquence, le liquide commence à se déplacer dans l'oreille interne.

Les ondes sonores déplacent le liquide et les petites cellules ciliées du liquide commencent également à bouger. Ces cellules ciliées convertissent le mouvement en impulsions nerveuses qui voyagent vers le cerveau, et le cerveau les reconnaît comme un son. Mais différents sons produisent également différents mouvements dans notre oreille, ce qui conduit à différentes impulsions nerveuses entrant dans le cerveau, ce qui conduit au fait que nous entendons différents sons !

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Le système auditif humain est un mécanisme complexe et en même temps très intéressant. Pour imaginer plus clairement ce qu'est le son pour nous, nous devons comprendre quoi et comment nous entendons.

En anatomie, l'oreille humaine est généralement divisée en trois parties : l'oreille externe, l'oreille moyenne et l'oreille interne. L'oreille externe comprend le pavillon, qui aide à concentrer les vibrations sonores, et le conduit auditif externe. L'onde sonore, pénétrant dans l'oreillette, passe plus loin le long du conduit auditif (sa longueur est d'environ 3 cm et son diamètre est d'environ 0,5) et pénètre dans l'oreille moyenne, où elle frappe la membrane tympanique, qui est une fine membrane translucide. Le tympan convertit l'onde sonore en vibrations (renforçant l'effet d'une onde sonore faible et affaiblissant une forte). Ces vibrations sont transmises le long des os attachés au tympan - le marteau, l'enclume et l'étrier - à l'oreille interne, qui est un tube enroulé contenant un liquide d'environ 0,2 mm de diamètre et d'environ 4 cm de long.Ce tube s'appelle la cochlée. À l'intérieur de la cochlée se trouve une autre membrane appelée membrane basilaire, qui ressemble à une corde de 32 mm de long, le long de laquelle se trouvent des cellules sensibles (plus de 20 000 fibres). L'épaisseur de la corde au début de la cochlée et à son sommet est différente. Grâce à cette structure, la membrane entre en résonance avec ses différentes parties en réponse à des vibrations sonores de différentes hauteurs. Ainsi, le son à haute fréquence affecte les terminaisons nerveuses situées au début de la cochlée, et les vibrations sonores à basse fréquence affectent les terminaisons à son sommet. Le mécanisme de reconnaissance de la fréquence des vibrations sonores est assez compliqué. En général, il consiste à analyser l'emplacement des terminaisons nerveuses affectées, ainsi qu'à analyser la fréquence des impulsions entrant dans le cerveau à partir des terminaisons nerveuses.

Il existe toute une science qui étudie les caractéristiques psychologiques et physiologiques de la perception humaine du son. Cette science s'appelle psychoacoustique. Au cours des dernières décennies, la psychoacoustique est devenue l'une des branches les plus importantes dans le domaine de la technologie du son, car c'est principalement grâce aux connaissances dans le domaine de la psychoacoustique que les technologies du son modernes se sont développées. Regardons les faits les plus élémentaires établis par la psychoacoustique.

Le cerveau reçoit les principales informations sur les vibrations sonores dans la région jusqu'à 4 kHz. Ce fait s'avère assez logique, étant donné que tous les principaux sons vitaux pour une personne se situent dans cette bande spectrale, jusqu'à 4 kHz (voix d'autres personnes et d'animaux, bruit de l'eau, du vent, etc.). Les fréquences supérieures à 4 kHz ne sont qu'auxiliaires pour l'homme, ce qui est confirmé par de nombreuses expériences. En général, il est généralement admis que les basses fréquences sont "responsables" de l'intelligibilité, de la clarté des informations audio et que les hautes fréquences sont responsables de la qualité sonore subjective. L'aide auditive humaine est capable de distinguer les composantes de fréquence du son allant de 20-30 Hz à environ 20 kHz. La limite supérieure spécifiée peut varier en fonction de l'âge de l'auditeur et d'autres facteurs.

Dans le spectre sonore de la plupart des instruments de musique, on observe la composante de fréquence qui ressort le plus en amplitude. Ils l'appellent la fréquence fondamentale ou ton principal. La fréquence fondamentale est un paramètre sonore très important, et voici pourquoi. Pour les signaux périodiques, le système auditif humain est capable de distinguer la hauteur. Selon la définition de l'Organisation internationale de normalisation, terrain- c'est une caractéristique subjective qui distribue les sons sur une certaine échelle de bas en haut. La hauteur perçue est principalement influencée par la fréquence de hauteur (période), mais la forme générale de l'onde sonore et sa complexité (forme de période) peuvent également l'influencer. La hauteur peut être déterminée par le système auditif pour les signaux complexes, mais seulement si la tonalité fondamentale du signal est périodique(par exemple, dans le son d'un coup ou d'un coup de feu, le ton n'est pas périodique et, par conséquent, l'oreille n'est pas en mesure d'évaluer sa hauteur).

En général, selon les amplitudes des composantes du spectre, le son peut acquérir une couleur différente et être perçu comme Ton ou comment bruit. Si le spectre est discret (c'est-à-dire qu'il y a des pics clairement exprimés sur le graphique du spectre), alors le son est perçu comme une tonalité s'il y a un pic, ou comme consonance, en cas de présence de plusieurs pics prononcés. Si le son a un spectre continu, c'est-à-dire que les amplitudes des composantes de fréquence du spectre sont approximativement égales, alors à l'oreille un tel son est perçu comme du bruit. Pour illustrer un exemple illustratif, vous pouvez essayer de "fabriquer" expérimentalement diverses tonalités et harmonies musicales. Pour ce faire, il est nécessaire de connecter plusieurs générateurs de sons purs au haut-parleur via un additionneur ( oscillateurs). De plus, le faire de manière à ce qu'il soit possible d'ajuster l'amplitude et la fréquence de chaque son pur généré. À la suite du travail effectué, il sera possible de mélanger les signaux de tous les oscillateurs dans la proportion souhaitée et de créer ainsi des sons complètement différents. L'appareil appris sera le synthétiseur sonore le plus simple.

Une caractéristique très importante du système auditif humain est la capacité de distinguer deux tonalités avec des fréquences différentes. Des tests expérimentaux ont montré que dans la bande de 0 à 16 kHz, l'ouïe humaine est capable de distinguer jusqu'à 620 gradations de fréquence (selon l'intensité sonore), tandis qu'environ 140 gradations se situent dans la gamme de 0 à 500 Hz.

La perception de la hauteur des sons purs est également affectée par l'intensité et la durée du son. En particulier, un ton pur bas semblera encore plus bas si son intensité est augmentée. La situation inverse est observée avec un son pur à haute fréquence - l'augmentation de l'intensité du son rendra la hauteur perçue subjectivement encore plus élevée.

La durée du son affecte la hauteur perçue de manière critique. Ainsi, un son très court (moins de 15 ms) de n'importe quelle fréquence semblera à l'oreille un simple clic - l'oreille sera incapable de distinguer la hauteur d'un tel signal. La hauteur ne commence à être perçue qu'après 15 ms pour les fréquences dans la bande 1000 - 2000 Hz et seulement après 60 ms pour les fréquences inférieures à 500 Hz. Ce phénomène est appelé inertie de l'ouïe . L'inertie de l'ouïe est associée à la structure de la membrane basilaire. Les salves sonores de courte durée ne sont pas capables de faire résonner la membrane à la fréquence souhaitée, ce qui signifie que le cerveau ne reçoit pas d'informations sur la hauteur des sons très courts. Le temps minimum nécessaire pour reconnaître la hauteur dépend de la fréquence du signal audio, et plus précisément de la longueur d'onde. Plus la fréquence du son est élevée, plus la longueur d'onde de l'onde sonore est courte, ce qui signifie que les vibrations de la membrane basilaire sont "établies" plus rapidement.

Dans la nature, nous ne rencontrons presque jamais de tons purs. Le son de tout instrument de musique est complexe et se compose de nombreuses composantes de fréquence. Comme nous l'avons dit plus haut, même pour de tels sons, l'oreille est capable de régler la hauteur de leur son, en fonction de la fréquence du ton fondamental et/ou de ses harmoniques. Cependant, même avec la même hauteur, le son d'un violon, par exemple, diffère à l'oreille du son d'un piano à queue. Cela est dû au fait qu'en plus de la hauteur du son, l'oreille est également capable d'apprécier le caractère général, la couleur du son, sa timbre. timbre sonore C'est la qualité de la perception sonore qui, quelles que soient la fréquence et l'amplitude, permet de distinguer un son d'un autre. Le timbre du son dépend de la composition spectrale globale du son et de l'intensité des composantes spectrales, c'est-à-dire de la forme générale de l'onde sonore, et ne dépend en fait pas de la hauteur du ton fondamental. Le phénomène d'inertie du système auditif a une influence considérable sur le timbre du son. Cela se traduit par exemple par le fait qu'il faut environ 200 ms pour reconnaître un timbre à l'oreille.

L'intensité du son est l'un de ces concepts que nous utilisons tous les jours, sans penser à la signification physique qu'il porte. Volume sonore- c'est caractéristique psychologique perception du son, qui détermine la sensation de la force du son. L'intensité du son, bien que étroitement liée à l'intensité, augmente de manière disproportionnée à l'augmentation de l'intensité du signal sonore. Le volume est affecté par la fréquence et la durée du bip. Afin de juger correctement le lien entre la sensation sonore (son volume) et l'irritation (le niveau d'intensité sonore), il faut tenir compte du fait que l'évolution de la sensibilité de l'aide auditive humaine n'obéit pas exactement à la loi logarithmique .

Il existe plusieurs unités de mesure du volume sonore. La première unité est Contexte"(dans la désignation anglaise -" phon "). On dit que "le niveau d'intensité du son est n phon" si l'auditeur moyen juge le signal égal en intensité à une tonalité avec une fréquence de 1000 Hz et un niveau de pression de n dB. Le bruit de fond, comme le décibel, n'est pas une unité de mesure, mais une caractéristique subjective relative de l'intensité sonore. Sur la fig. 5 est un graphique avec des courbes d'égale sonie.

Chaque courbe du graphique montre un niveau sonore égal avec un point de départ à 1000 Hz. En d'autres termes, chaque ligne correspond à une certaine valeur d'intensité mesurée en phons. Par exemple, la ligne "10 phon" indique les niveaux de signal en dB à différentes fréquences, perçus par l'auditeur comme égaux en volume à un signal avec une fréquence de 1000 Hz et un niveau de 10 dB. Il est important de noter que les courbes données ne sont pas des références, mais sont données à titre d'exemple. Les études modernes montrent clairement que la forme des courbes dépend suffisamment des conditions de mesure, des caractéristiques acoustiques de la pièce, mais aussi du type de sources sonores (haut-parleurs, casque). Ainsi, il n'y a pas de graphique de référence des courbes d'égale sonie.

Un détail important de la perception du son par l'aide auditive humaine est ce que l'on appelle seuil auditif - l'intensité sonore minimale à laquelle commence la perception du signal. Comme nous l'avons vu, les niveaux d'intensité sonore humains égaux ne restent pas constants avec la fréquence. En d'autres termes, la sensibilité du système auditif dépend fortement à la fois de l'intensité du son et de sa fréquence. En particulier, le seuil d'audition n'est pas non plus le même à différentes fréquences. Par exemple, le seuil d'audition d'un signal à une fréquence d'environ 3 kHz est légèrement inférieur à 0 dB, et à une fréquence de 200 Hz, il est d'environ 15 dB. Au contraire, le seuil douloureux d'audibilité dépend peu de la fréquence et varie de 100 à 130 dB. Le graphique du seuil d'audition est illustré à la Fig. 6. Notez que puisque l'acuité auditive change avec l'âge, le graphique du seuil d'audibilité dans la bande de fréquence supérieure est différent pour différents âges.

Les composantes fréquentielles d'amplitude inférieure au seuil d'audibilité (c'est-à-dire celles sous le graphique du seuil d'audibilité) sont invisibles à l'oreille.

Intéressant et extrêmement important est le fait que le seuil d'audition du système auditif, ainsi que les courbes d'intensité sonore égale, ne sont pas constants dans différentes conditions. Les graphiques du seuil d'audition présentés ci-dessus sont valables pour le silence. Dans le cas de la réalisation d'expériences pour mesurer le seuil d'audition non pas dans un silence complet, mais, par exemple, dans une pièce bruyante ou en présence d'une sorte de bruit de fond constant, les graphiques se révéleront différents. Ceci, en général, n'est pas du tout surprenant. Après tout, lorsque nous marchons dans la rue et que nous parlons à quelqu'un, nous sommes obligés d'interrompre notre conversation lorsqu'un camion passe à côté de nous, car le bruit du camion ne nous permet pas d'entendre la personne à qui nous parlons. Cet effet est appelé masquage de fréquence . La raison de l'apparition de l'effet de masquage de fréquence est le schéma de perception du son par le système auditif. Un signal puissant d'amplitude d'une certaine fréquence f m provoque de fortes perturbations de la membrane basilaire dans certains de ses segments. Un signal de fréquence f proche en fréquence, mais plus faible en amplitude, n'est plus en mesure d'affecter les oscillations membranaires, et reste donc « inaperçu » des terminaisons nerveuses et du cerveau.

L'effet de masquage de fréquence est valable pour les composantes de fréquence présentes simultanément dans le spectre du signal. Cependant, du fait de l'inertie de l'ouïe, l'effet de masquage peut également s'étaler dans le temps. Ainsi, certaines composantes de fréquence peuvent masquer une autre composante de fréquence même lorsqu'elles apparaissent dans le spectre non pas en même temps, mais avec un certain retard dans le temps. Cet effet est appelé temporairesur et déguisement. Dans le cas où la tonalité de masquage apparaît plus tôt que celle masquée, l'effet est appelé poste de déguisement . Dans le cas où la tonalité de masquage apparaît plus tard que celle masquée (un tel cas est également possible), l'effet est appelé pré-camouflage.

2.5. Son spatial.

Une personne entend avec deux oreilles et, de ce fait, est capable de distinguer la direction d'arrivée des signaux sonores. Cette capacité du système auditif humain est appelée effet binaural . Le mécanisme de reconnaissance du sens d'arrivée des sons est complexe et, il faut bien le dire, on n'a pas encore mis fin à son étude et à ses modalités d'application.

Les oreilles humaines sont espacées à une certaine distance le long de la largeur de la tête. La vitesse de propagation d'une onde sonore est relativement faible. Un signal provenant d'une source sonore opposée à l'auditeur arrive dans les deux oreilles en même temps, et le cerveau interprète cela comme l'emplacement de la source du signal derrière ou devant, mais pas sur le côté. Si le signal provient d'une source déplacée par rapport au centre de la tête, alors le son arrive dans une oreille plus rapidement que dans l'autre, ce qui permet au cerveau de bien interpréter cela comme un signal venant de la gauche ou de la droite, voire approximativement déterminer l'angle d'arrivée. Numériquement, la différence de temps d'arrivée du signal dans l'oreille gauche et droite, qui est de 0 à 1 ms, décale la source sonore imaginaire vers l'oreille qui perçoit le signal plus tôt. Cette méthode de détermination de la direction d'arrivée du son est utilisée par le cerveau dans la bande de fréquence de 300 Hz à 1 kHz. La direction d'arrivée du son pour les fréquences supérieures à 1 kHz est déterminée par le cerveau humain en analysant le volume sonore. Le fait est que les ondes sonores d'une fréquence supérieure à 1 kHz s'atténuent rapidement dans l'espace aérien. Par conséquent, l'intensité des ondes sonores atteignant les oreilles gauche et droite de l'auditeur diffère tellement qu'elle permet au cerveau de déterminer la direction d'arrivée du signal par la différence d'amplitudes. Si le son est mieux entendu dans une oreille que dans l'autre, alors la source du son provient du côté de l'oreille où il est mieux entendu. Une aide importante pour déterminer la direction d'arrivée du son est la capacité d'une personne à tourner la tête vers la source apparente du son afin de vérifier l'exactitude de la définition. La capacité du cerveau à déterminer la direction d'arrivée du son par la différence de temps d'arrivée du signal dans l'oreille gauche et droite, ainsi qu'en analysant l'intensité du signal, est utilisée dans stéréophonie.

Avec seulement deux sources sonores, il est possible de créer chez l'auditeur la sensation d'avoir une source sonore imaginaire entre deux physiques. De plus, cette source sonore imaginaire peut être « localisée » en tout point de la ligne reliant deux sources physiques. Pour ce faire, vous devez lire un enregistrement audio (par exemple, avec le son d'un piano) via les deux sources physiques, mais faites-le avec un certain délai. sur et le retard dans l'un d'eux et la différence de volume correspondante. En utilisant correctement l'effet décrit, en utilisant un enregistrement audio à deux canaux, vous pouvez transmettre à l'auditeur presque la même image sonore qu'il ressentirait s'il assistait personnellement, par exemple, à un concert. Un tel enregistrement à deux canaux est appelé stéréo. L'enregistrement monocanal est appelé monophonique.

En fait, pour un rendu de haute qualité d'un son spatial réaliste à l'auditeur, l'enregistrement stéréo conventionnel n'est pas toujours suffisant. La raison principale réside dans le fait que le signal stéréo provenant de deux sources sonores physiques qui parvient à l'auditeur détermine l'emplacement des sources imaginaires uniquement dans le plan dans lequel se trouvent les sources sonores physiques réelles. Naturellement, il n'est pas possible « d'entourer l'auditeur de son ». Dans l'ensemble, pour la même raison, l'idée que le son surround est fourni par un système quadriphonique (quatre canaux) (deux sources devant l'auditeur et deux derrière lui) est également trompeuse. En général, en effectuant un enregistrement multicanal, on ne parvient à transmettre à l'auditeur que le son tel qu'il a été "entendu" par l'équipement de réception du son (microphones) placé par nous, et rien de plus. Pour recréer un son plus ou moins réaliste, véritablement surround, ils recourent à l'utilisation d'approches fondamentalement différentes, qui reposent sur des techniques plus complexes qui modélisent les caractéristiques du système auditif humain, ainsi que les caractéristiques physiques et les effets de la transmission. de signaux sonores dans l'espace.

L'un de ces outils est l'utilisation de HRTF (Head Related Transfer Function). En utilisant cette méthode (en fait, une bibliothèque de fonctions), le signal audio peut être converti de manière spéciale et fournir un son surround assez réaliste, conçu pour être écouté même avec un casque.

L'essence de HRTF est l'accumulation d'une bibliothèque de fonctions qui décrivent le modèle psychophysique de la perception du son surround par le système auditif humain. Pour créer des bibliothèques HRTF, un mannequin artificiel KEMAR (Knowles Electronics Manikin for Auditory Research) ou une "oreille numérique" spéciale est utilisé. Dans le cas de l'utilisation d'un mannequin, l'essentiel des mesures est le suivant. Des microphones sont intégrés dans les oreilles du mannequin, à l'aide desquels l'enregistrement est effectué. Le son est reproduit par des sources situées autour du mannequin. En conséquence, l'enregistrement de chaque microphone est le son "entendu" par l'oreille correspondante du mannequin, en tenant compte de toutes les modifications que le son a subies sur le chemin de l'oreille (atténuation et distorsion dues à la flexion la tête et les réflexions de différentes parties de celle-ci). Le calcul des fonctions HRTF est effectué en tenant compte du son d'origine et du son "entendu" par le mannequin. En fait, les expériences elles-mêmes consistent à reproduire divers signaux sonores de test et réels, à les enregistrer à l'aide d'un mannequin et à les analyser plus avant. La base de fonctions ainsi accumulée permet alors de traiter n'importe quel son de telle sorte que lorsqu'il est joué au casque, l'auditeur ait l'impression que le son ne vient pas du casque, mais de quelque part dans l'espace environnant.

Ainsi, HRTF est un ensemble de transformations qu'un signal audio subit sur son chemin de la source sonore au système auditif humain. Une fois calculés empiriquement, les HRTF peuvent être appliqués au traitement du signal audio pour simuler les changements réels du son lorsqu'il se déplace de la source à l'auditeur. Malgré le succès de l'idée, HRTF a bien sûr ses côtés négatifs, mais en général, l'idée d'utiliser HRTF est assez réussie. L'utilisation de HRTF sous une forme ou une autre sous-tend de nombreuses technologies de son surround modernes, telles que QSound 3 D (Q3 D), EAX, Aureal3 D (A3 D) et autres.



Les cellules qui perçoivent les sons sont situées dans une capsule membraneuse - une cochlée, cachée dans les profondeurs du crâne. La cochlée est un tube en spirale rempli de liquide. Avec l'organe de l'équilibre - les trois canaux semi-circulaires - la cochlée forme ce qu'on appelle le labyrinthe. Le foramen ovale relie la cochlée à l'oreille moyenne, une cavité osseuse située dans le vestibule de la cochlée. Cette fenêtre est recouverte d'un mince film coriace. Il réagit à toutes les vibrations de l'air captées par l'oreillette et emprisonnées dans le conduit auditif externe. Parlons davantage de la façon dont cela se produit.

Premièrement, les vibrations de l'air font vibrer la membrane tympanique - la plaque la plus fine qui bloque le conduit auditif externe. De plus, la vibration est transmise par les minuscules osselets auditifs : le marteau, l'enclume et l'étrier. Ces os, comme un pont, s'étendaient le long de toute l'oreille moyenne, reliant le tympan à la cochlée. Il s'avère donc que le film recouvrant la fenêtre ovale réagit aux fluctuations de l'air. De plus, les vibrations sont transmises au fluide remplissant la cochlée. Les ondes qui le parcourent irritent les cellules auditives de l'oreille interne. Le cerveau capte ces stimuli et reconnaît les sons qu'ils contiennent. A ce qui a été dit, nous ajoutons la même chose que nous avons dite à propos de la vision. La nature nous a fourni deux oreilles, nous pouvons donc déterminer d'où vient le son. Ainsi, nous avons non seulement une vision spatiale, mais aussi une audition spatiale. Au même endroit, dans le labyrinthe, à côté de la cochlée, s'étiraient trois canaux semi-circulaires : horizontaux et deux verticaux, l'un courbé vers l'avant et l'autre vers le côté. Ainsi, les canaux sont situés dans trois plans mutuellement perpendiculaires. C'est l'appareil vestibulaire, ou l'organe de l'équilibre.

Les ondes sonores se propageant dans l'air parcourront un chemin complexe avant que nous les percevions. Premièrement, ils pénètrent dans l'oreillette et font vibrer la membrane tympanique, qui ferme le conduit auditif externe. Les osselets auditifs transportent ces vibrations jusqu'à la fenêtre ovale de l'oreille interne. Le film qui ferme la fenêtre transmet les vibrations du liquide remplissant la cochlée. Enfin, les vibrations atteignent les cellules auditives de l'oreille interne. Le cerveau perçoit ces signaux et reconnaît les bruits, les sons, la musique et la parole qu'ils contiennent.

Lorsqu'une personne change la position du corps, les canaux semi-circulaires - tubes arqués se déplacent également avec elle, tandis que le fluide qui les remplit est inertiel, il ne suit pas nos mouvements et, par conséquent, se déplace par rapport aux parois des canaux. Des cellules spéciales - les récepteurs surveillent le mouvement du liquide dans les canaux semi-circulaires. Ils rapportent tout ce qu'ils voient au cerveau, et celui-ci traite les informations reçues. Les cellules réceptrices de l'organe de l'équilibre sont immergées dans le liquide qui remplit l'oreille interne. Ils fixent tous ses mouvements et en informent le cervelet, qui collecte et compare tous ces messages. Après cela, tous les organes du corps reçoivent les informations nécessaires et diverses commandes, ce qui aide une personne à maintenir son équilibre. Les résultats sont immédiatement communiqués au gros cerveau.

L'organe de l'ouïe (cochlée) et l'organe de l'équilibre (labyrinthe) sont situés à proximité l'un de l'autre dans l'oreille interne. Dans la cochlée, un film mince - la membrane convertit les ondes sonores en mouvements ondulatoires du fluide. Les ondes fluides excitent les cellules auditives par un mécanisme complexe. Le labyrinthe, situé derrière l'escargot, capte tout mouvement d'une personne.

Le son est caractérisé par deux paramètres - fréquence et intensité. Votre seuil d'audition correspond à la puissance d'un son d'une certaine fréquence pour que vous l'entendiez.

fréquence sonore(haut ou bas) est mesuré par le nombre de vibrations par seconde (Hz). L'oreille humaine peut généralement percevoir des sons allant de très bas, 16 Hz, à haut, 20 000 Hz. En moyenne, la parole normale dans une pièce calme est perçue dans la gamme de fréquences de 500 à 2 000 Hz.

Intensité ou l'intensité d'un son dépend principalement de l'amplitude de la vibration de l'air et se mesure en décibels (dB). Le seuil de volume minimum pour une audition normale est compris entre 0 et 25 dB. Pour les enfants, le seuil d'audition normale est de 0 à 15 dB. L'ouïe est considérée comme bonne si le seuil de volume minimum pour les deux oreilles se situe dans cette plage.

Oreille perçoit les vibrations mécaniques créées par une onde sonore, les convertit en impulsions électriques afin de les transmettre par les voies conductrices aux centres du cortex cérébral, où les informations reçues sont traitées et une compréhension (compréhension) de ce qui est entendu est formée .

L'oreille est composée de trois parties : l'oreille externe, l'oreille moyenne et l'oreille interne.

  • l'oreille externe- oreillette, qui recueille le son, le dirigeant à travers le conduit auditif externe vers le tympan. Tympan sépare l'oreille externe de l'oreille moyenne. Les sons vibrants mettent le tympan en mouvement.
  • Oreille moyenne est un ensemble d'os marteau, enclume et étrier). Le mouvement mécanique de la membrane tympanique est transmis par de petits osselets mobiles à une membrane plus petite séparant l'oreille moyenne de l'oreille interne.
  • oreille interne- directement "escargot". Les vibrations de la membrane interne de l'oreille déplacent le liquide contenu dans la cochlée. Le fluide, à son tour, met les cellules ciliées en mouvement, stimulant les terminaisons du nerf auditif, par lequel les informations pénètrent dans le cerveau prêt.
  • De plus, trois canaux remplis de liquide de l'oreille interne (canaux semi-circulaires) détectent les changements de position du corps. Ce mécanisme, ainsi que d'autres adaptations sensorielles, est responsable de l'équilibre ou de la position du corps.

Ci-dessous, vous pouvez voir une vue schématique d'une oreille et d'une aide auditive agrandie.

Que faire si vous pensez avoir besoin d'un appareil auditif ?

Si vous pensez avoir une perte auditive, consultez un audiologiste pour examiner votre audition et déterminer les indications et les contre-indications à l'utilisation d'aides auditives.

Si une aide auditive vous est indiquée, votre audioprothésiste vous aidera à choisir la meilleure aide auditive et à la programmer en fonction de votre perte auditive. Lors du choix d'une aide auditive, non seulement le degré et les caractéristiques de l'inégalité de fréquence de la perte auditive sont pris en compte, mais également d'autres facteurs.

Dans la plupart des cas, l'utilisation simultanée de deux aides auditives (audition binaurale) est préférable. Cependant, il existe des situations où les aides auditives binaurales ne sont pas indiquées.

Dans ce cas, votre audioprothésiste vous aidera à déterminer quelle oreille convient le mieux aux aides auditives.