Ухо как анализатор спектра.

Уши фактически функционирует как тип устройства анализа Фурье, с механизмом внутреннее ухо, преобразующее механические волны в электрические импульсы, которые описывают интенсивность звука как функцию частоты. Закон слуха Ома  — это утверждение того факта, что восприятие тона звука является функцией амплитуд гармоник, а не фазовых отношений между ними. Это согласуется вместе с теорией слуха, что коррелирует наблюдаемое поле с положением вдоль базилярной мембраны внутреннего уха , которое стимулируется с помощью соответствующей частоты.

Уровень интенсивности, на которой слышен звук, зависит от наличия других раздражителей. Этот эффект называется маскировка и играет важную роль в психофизической реакции на звук. Низкие частоты маскируют более высокие гораздо сильнее, чем высокие маскируют более низкие; это одна из причин, почему сложная волна воспринимается как имеющая другое качество тона или тембр от чистой волны той же частоты, даже если они имеют одинаковую высоту. Шум низких частот можно использовать для маскировки нежелательных отвлекающих звуков, таких как разговоры в офисе поблизости, и для обеспечения большей конфиденциальности.

Ухо реагирует на периодичность волны, так что оно будет слышать частоту комплексной волны как частоту фундаментальной, независимо от того, присутствует ли фундаментальная составляющая в волне, хотя она будет иметь другой тембр. Этот эффект, известный как отсутствие основного, субъективного или периодического тона используется ухом для создания основного звука, излучаемого небольшим громкоговорителем, который не способен выдавать низкие частоты.

Если интенсивность звука достаточно велика, форма волны будет искажаться слуховым механизмом из-за его нелинейности. Спектральный анализ звука будет включать в себя частоты, которые не присутствуют в звуковой волне, вызывая искаженное восприятие. Если два или более звуков большой интенсивности воспроизводятся на ухо, этот эффект привнесет то, что называется сочетание тонов.

Бинауральное восприятие.

Путь от ушей к мозгу отделен; то есть каждое ухо преобразует звук, достигающий его, в электрические импульсы, так что звуки от двух ушей смешиваются в мозге не как физические вибрации, а как электрические сигналы. Это разделение путей имеет прямой результат, что, если два чистых тона представлены каждому уху отдельно (бинаурально) на низких уровнях, для ушей будет очень трудно сравнивать частоты, потому что без прямого смешивания механических волн не будет регулярных ударов. Эта разница в восприятии высоты тона между двумя ушами, называется diplacusis и, как правило, не является проблемой.

Кроме того, два тона, очень близкие к октаве, производят другой тип монофонического биения, поскольку они изменяются по фазе. Этот эффект, известный как удары второго порядка или качественные. Наблюдаются как незначительное периодическое изменение качества комбинированного тона. Это служит контр примером к закону слуха Ома, который предполагает, что качество звука зависит только от амплитуд гармоник, а не от их фаз.

Хотя два уха не связаны механическими средствами, мозг чувствителен к фазе и способен определять фазовое соотношение между стимулами. При нахождении источника звука сбоку в пространстве используются фундаментальные свойства звуковых волн, а также способность мозга определять разность фаз сигналов двух ушей. На низких частотах, когда длина волны велика и они дифрагируют, мозг способен воспринимать разность фаз между одним и тем же звуком, достигающим обоих ушей, и, таким образом, он может определить направление, из которого идет звук. С другой стороны, на высоких частотах длина волны может быть настолько короткой, что между сигналами, поступающими на два уха, может быть более одного периода задержки, создавая неоднозначность в разности фаз. К счастью, на этих высоких частотах дифракция звуковых волн настолько меньше, что голова на самом деле защищает одно ухо больше, чем другое. В таких случаях разница в интенсивности звуковых волн, достигающих двух ушей, а не их разность фаз, используется ушами в пространственной локализации. Она в вертикальном направлении плоха для большинства людей.

Отмечено ,

Добавить комментарий