Звук. Физическое и физиологическое представление о звуке. Звуковая волна, её свойства

1.

Звук. Физическое и физиологическое представление о
звуке. Звуковая волна, её свойства. Особенности
распространения звука в пространстве.
Характеристика речевых сигналов. Понятие о
диапазоне частот. Область слухового восприятия.

2. Адекватным раздражителем для слухового анализатора являются звуки. Звуковые волны возникают как чередование сгущений и

разрежений воздуха и распространяются во все стороны от
источника звука. Все вибрации воздуха, воды или другой упругой
среды распадаются на периодические (тоны) и непериодические
(шумы).

3.

Звук возникает в результате колебания каких-либо
предметов с определенной частотой.
Пространство, в котором распространяется звук,
называется звуковым полем. Звуки многих
музыкальных инструментов — результат колебания
натянутых струн (скрипка, гитара, пианино) или
натянутой кожи (барабан).

4.

Звук голоса человека – это результат колебания голосовых складок в
гортани под действием выдыхаемой струи воздуха.
Эти звуковые колебания распространяются по воздуху и попадают в
наше ухо. Основные характеристики звуков:
1) интенсивность (единица измерения — децибел, дБ);
2) частота колебаний (единица измерения — герц, Гц);
3) спектр;
4) длительность;
5) фаза.

5.

Интенсивность звука - это характеристика силы
звука. Единица измерения интенсивности звуков децибел - относительная величина, которая обозначает
уровень звука, выраженный в логарифмической
шкале. За ноль децибел принят средний порог слуха
для здоровой популяции на частоте 1 кГц. Чем громче
звук, тем больше число децибел. В некоторых случаях
уровень звукового давления рассчитывается
относительно порога восприятия пациента, при этом
используется термин «над порогом слышимости»
(нПС).

6.

7.

Субъективный признак интенсивности звука - громкость -
характеризует силу слуховых ощущений человека при
восприятии звука.
Громкость звука возрастает с увеличением интенсивности
звука.

8.

Отличия интенсивности и громкости звука:
Громкость звука нарастает меньше, чем его интенсивность.
При увеличении интенсивности на 10 дБ, т. е. в 10 раз,
громкость звука возрастает лишь в 2 раза.
Слуховая система имеет разную чувствительность к звукам
разных частот. Наибольшая чувствительность слуха — в
диапазоне 1—5 кГц. Поскольку слух по-разному
чувствителен к звукам разной частоты (высоты), звуки
одинаковой интенсивности, но разной частоты
воспринимаются человеком с разной громкостью.
Ощущение громкости звука зависит от состояния слуха и
общего состояния человека. При повышенной
возбудимости нервной системы звуки, воспринимаемые
обычно как средние по громкости, могут восприниматься
человеком как слишком громкие.

9.

У людей с нарушением слуха наблюдаются изменения
восприятия громкости звуков: звуки слышатся более
тихими.
У пациентов с поражением рецепторов улитки может
наблюдаться феномен ускоренного нарастания громкости.
При этом с увеличением интенсивности звука его
громкость растет быстрее, чем в норме.

10.

Частота звука - количество звуковых колебаний в
секунду. Единица измерения частоты звука — герц
(Гц), соответствует 1 колебанию за секунду. Время, в
течение которого совершается одно полное колебание,
называется периодом колебания (рис. 1.3). Для
звуковых колебаний выше 1000 Гц часто используют
обозначение килогерц — кГц, т. е. 1000 Гц = 1 кГц.

11.

Субъективный признак частоты звука - его высота. Чем
больше частота звука (чем больше количество колебаний за
секунду), тем более высоким он воспринимается
человеком.

12.

Спектр звука - характеристика звука, которая описывает,
какие частоты образуют данный звуковой сигнал и каково
соотношение их интенсивностей.
В определенной степени субъективным признаком спектра
звука является его тембр. Звук может состоять из колебания
одной частоты (синусоидальный, или чистый тон) или
многих частот. Большинство звуков, в том числе и речь,
содержат много частот.

13.

В зависимости от наличия или отсутствия правильных
соотношений между частотами, входящими в звуковой
сигнал, все звуки делят на 2 группы — тоны и шумы, —
определяемые характером колебательных движений.
Если колебание ритмичное, то образующийся звук
воспринимается как музыкальный тон. Человек различает
звуки разных инструментов и голоса разных людей прежде
всего по тембру их звучания.

14.

Вторая группа звуковых сигналов — шумы —
представляют собой совокупность беспорядочных
колебаний (шумовой спектр), не связанных между собой
правильной числовой зависимостью, которая характерна
для гармонических сигналов — музыкальных звуков,
гласных, пения птиц и др.
К шумам относятся такие звуки, как, например, стук, гул,
шорох, кашель, шум воды, звук шагов и др. Большая часть
согласных звуков речи по этому критерию относится к
шумовым сигналам.

15.

По значению для человека звуковые сигналы,
существующие в природе, можно разделить на несколько
групп: речь, музыкальные звуки, шумы (различные
окружающие бытовые звуки, звуки природы,
промышленные и транспортные звуки).
Интенсивность обычной разговорной речи составляет 50—
60 дБ, хотя может колебаться от 40 дБ (тихая, но не
шепотная речь) до 70 дБ (речь лектора или оратора).
Интенсивность речи определяется силой выдоха и объемом
резонансных полостей артикуляционной системы (прежде
всего ротовой полости) при говорении.
Разговорная речь включает частоты от 70 до 8000 Гц . При
этом основная часть звуков речи имеет частоты от 100 до
6000 Гц, а основная мощность разговорной речи
приходится на частоты до 1000 Гц.

16.

Гласные - более громкие и низкочастотные звуки по
сравнению с согласными, поэтому человек даже со
значительными потерями слуха способен воспринимать
гласные звуки у уха или в слуховом аппарате, а по ним и
слоговую структуру слов. Наиболее высокочастотные
гласные — [и], [э]. Гласный [а] занимает среднее
положение. Наиболее низкочастотные гласные — [у], [ы],
[о]. В гласных [у], [о] основная часть энергии и
информации о фонетической принадлежности
(формантные максимумы) находится в низкочастотной
части спектра (<1 кГц), в гласных [а], [э] — в
среднечастотной (0,6—2 кГц), в гласных [ы], [и] — в
высокочастотной (2—3 кГц).

17.

Согласные. При образовании согласных на пути
воздушной струи есть препятствие (губы, зубы, язык). При
его преодолении возникает шум. Согласные преимущественно шумовые сигналы, значительно более
тихие и высокочастотные звуки по сравнению с гласными,
поэтому их различение нарушается даже при небольшом
снижении слуха. Структура согласных значительно
сложнее и разнообразнее гласных. Звонкие взрывные
согласные, например [б], [г], [д], состоят из двух частей —
гармонической, связанной с колебанием голосовых связок
в момент произнесения звука и шумовой высокочастотной
части, возникающей в момент прохождения воздуха через
препятствие в ротовой полости. Звонкие согласные
воспринимаются более громкими, чем глухие согласные.

18.

19.

Звуки характеризуются тремя параметрами: амплитудой
(сила или громкость), частотой (высота) и формой звуковой
волны (тембр).

20. Показатели слуха 1. Диапазон слышимых частот: человек различает звуковые волны с частотой от 15 до 20 000 Гц. Звуки с частотой

ниже 20 Гц – инфразвуки и
выше 20 000 Гц – ультразвуки, человеком не ощущаются.
2. Наибольшая чувствительность наблюдается в области звуковых
колебаний от 1000 до 3000 в секунду, соответствующих человеческой речи,
так называемый речевой диапазон.
3. Дифференциальная чувствительность определяется способностью
различать минимальные изменения параметров звука. В области средних
частот от 500 до 2000 Гц дифференциальный порог по интенсивности
составляет 0,5–1 дБ, по частоте – 1 %.
4. Пространственная и временная разрешающая способность.
Пространственный слух не только позволяет установить место
расположения источника, степень его удаленности и направление
перемещения, но и увеличивает четкость восприятия. Временные
характеристики пространственного слуха базируются на объединении
данных, получаемых от двух ушей, – бинауральный слух.