ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 11.04.2024
Просмотров: 149
Скачиваний: 4
•ориентироваться |
ослабление звука |
(вследствие |
экранировки |
голо |
||
вой слушателя) |
около уха, повернутого в сторону от источника. |
|||||
Оба |
эти явления, |
позволяющие |
различать |
направления |
на ис |
|
точник, |
называются |
соответственно |
фазовый и |
амплитудный |
бина- |
у р а л ь н ы е эффекты . П р и слушании шумов низких тонов или корот ких непериодических звуковых импульсов р е ш а ю щ у ю роль играет
ф а з о в ы й |
бинауральный эффект. Б и н а у р а л ь н ы й |
э ф ф е к т |
позволяет |
||||
легче .сосредоточивать свое внимание на нужном нам |
источнике |
||||||
звука при наличии м е ш а ю щ и х источников. Так, |
мы легко слышим |
||||||
•собеседника, д а ж е |
когда |
рядом идут другие |
разговоры |
или |
име |
||
ются сильные м е ш а ю щ и е |
звуки, — это т а к |
н а з ы в а е м ы й |
«эффект |
||||
шумного |
общества» |
(Cocktail—party effect). |
Подобное |
свойство |
|||
слуха может быть использовано в технике пеленгования |
ш у м я щ и х |
||||||
•объектов. |
|
|
|
|
|
|
|
Возможность различения слухом нужных |
нам звуков |
на |
фоне |
м е ш а ю щ и х шумов и определения направления на источник звука являются свойствами слуха, интересными с точки зрения инжене ра, специализирующегося в области радиоэлектроники и электро акустики. Если бы механизмы и функциональные схемы централь ной нервной системы человека, позволяющие выделять звуковой
сигнал |
на фоне помех |
и определять |
направление |
на источник (а |
|
в ряде |
случаев и расстояние до него), были бы достаточно |
хорошо |
|||
изучены, это позволило |
бы построить |
электронные |
модели |
аппара |
тов, о б л а д а ю щ и х аналогичными свойствами в отношении электри
ческих |
сигналов и электромагнитных волн. Процессы, протекаю |
щ и е в |
нервных путях и в коре головного мозга, столь сложны, что |
на сегодня им нельзя д а т ь точного объяснения и полностью сыми тировать их электрическими схемами. Такого рода задачи стоят перед новой отраслью науки — биофизикой и ее частью — био акустикой.
Э л е м е н т а р н а я схема |
поступления |
р а з д р а ж е н и й |
от слухового |
||
н е р в а в кору головного мозга состоит |
в |
следующем . |
Н е р в н ы е |
им |
|
пульсы, в о з б у ж д а е м ы е |
в чувствительных |
окончаниях |
нервных |
во |
локон слухового нерва, распространяются по слуховому нерву и
достигают центров слуха в левом |
и п р а в о м п о л у ш а р и я х |
|
головного |
|||||||||
мозга. При этом |
к а к |
в правое, т а к и в левое |
п о л у ш а р и я |
поступают |
||||||||
импульсы |
от |
к а ж д о г о |
уха. Н е р в н ы е пути расщепляются |
и |
перекре |
|||||||
щиваются |
в |
области |
т а к |
называемого в а р а л и е в а моста |
и |
среднего |
||||||
мозга. Нейроны |
(клетки |
нервных |
волокон) |
с помощью |
|
ответвле |
||||||
ний |
(синапсов), |
п р и н а д л е ж а щ и х |
р а з н ы м волокнам, |
связаны |
меж |
|||||||
ду |
собой. Д л я |
того |
чтобы прореагировать, |
нейрон |
д о л ж е н |
полу |
||||||
чить импульс от соединенных с |
ним других |
нейронов. П р и |
этом |
в о з м о ж н ы различные комбинации воздействий и реакций. Так, на
пример, |
нейрон |
м о ж е т в о з б у ж д а т ь с я |
(передавать р а з д р а ж е н и я |
|
д а л ь ш е |
вдоль нервного волокна) под |
действием |
пришедшего им |
|
пульса, ил: и, наоборот, тормозиться . Торможение |
м о ж е т возникнуть |
|||
б л а г о д а р я импульсу, пришедшему через синапс |
от другого волок |
|||
на. Нейрон может |
т а к ж е оставаться невозбужденным, если к нему |
26
приходит импульс только от одной связи, и в о з б у ж д а т ь с я , если к нему одновременно приходят импульсы по двум путям . Такие взаи модействия нейронов позволяют мозгу «разобраться» в последо вательности моментов воздействия и разностях интенсивности зву
ковой |
волны |
у правого и левого уха. В результате |
в |
зависимости |
||||||||
от разности |
фаз |
пришедших звуков и разности их |
интенсивности, |
|||||||||
в о з б у ж д а ю т с я те или иные группы клеток слуховых |
центров |
|
мозга . |
|||||||||
Экспериментально было установлено, что разность интенсивно |
||||||||||||
сти может до некоторой степени заменить разность |
ф а з . Так, |
если* |
||||||||||
например, к левому |
уху приходит звук позднее, чем |
к |
правому, |
то |
||||||||
в обычных условиях у левого уха звук слабее из-за |
экранировки |
|||||||||||
головой. Поэтому, д а ж е когда |
никакого з а п о з д а н и я |
звука |
к |
лево |
||||||||
му уху не будет, но мы сумеем искусственно сделать около |
левого |
|||||||||||
уха звук слабее |
(например, с л у ш а я |
через |
головные |
телефоны, |
ос |
|||||||
лабим |
ток в |
одном |
из них), |
нам |
будет |
к а з а т ь с я , |
что звук |
идет |
||||
справа. Это — э ф ф е к т компенсации фазового бинаурального |
э ф |
|||||||||||
фекта |
амплитудным . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Б л и з к и м |
к этому |
является |
еще |
одно |
свойство |
слуха, |
в а ж н о е |
д л я действия систем усиления голоса оратора с помощью гром
коговорителей: э ф ф е к т «предварения» |
(или э ф ф е к т |
Х а а с а ) . Если |
||
один и тот |
ж е звук излучается |
д в у м я |
источниками, |
н а х о д я щ и м и с я |
на разном |
расстоянии ют л а с , то |
мы не |
замечаем д а л ь ш і й источник |
и нам кажется, что звук приходит |
только от одного |
источника,, |
более близкого. Э ф ф е к т предварения |
сохраняется, д а ж е |
если д а л ь |
ний источник создает более громкий |
звук. |
|
1.14.ВОСПРИЯТИЕ ОКРАСКИ (ТЕМБРА) ЗВУКА
Г.Ом впервые в ы с к а з а л мысль, что простое слуховое ощу щение возникает лишь при слушании чисто синусоидального коле бания. К а к только форма колебания усложняется, появляются гар моники — т а к возникают впечатления окраски звука или тембра,, как говорят музыканты . Ому удалось установить, что ухо к а к бы анализирует периодический звук по отдельным гармоническим со
ставляющим, и эти составляющие |
в ы з ы в а ю т раздельные ощуще |
ния. При определенной тренировке |
и длительном вслушивании |
можно мысленно разделить сложное периодическое колебание и определить, какие гармоники в данном звуке присутствуют. Осо бенность слуха воспринимать сложную форму периодических зву ков как окраску или тембр широко используется в музыке. Она послужила основой создания многообразных музыкальных инстру ментов. Способность различения т е м б р а тесно связана т а к ж е с нашей способностью различать звуки речи. Гельмгольц, осново положник резонансной теории слуха, исходил при ее создании из акустического закона Ома, гласящего, что ухо способно разложить - сложный звук на составляющие его простые (синусоидальные) тоны.
27'
|
В |
заключение этого п а р а г р а ф а |
|
и всей главы |
в целом |
следуе; Т |
|||||||||||||
д о б а в и т ь , |
что как на восприятие громкости, так и высоты |
т е м б р 1 а |
|||||||||||||||||
з в у к а , |
влияют |
в определенной |
мере |
все три его физические |
х а р а к |
||||||||||||||
теристики: |
интенсивность, |
частота |
и |
'спектральный |
состав. |
Т а і К ] |
|||||||||||||
из |
свойств |
слуха, рассмотренных |
в п а р а г р а ф а х |
1.4—1.9, |
следуеі т ] |
||||||||||||||
что |
громкость |
звука, |
определяемая |
|
на слух, в первую |
очередь, к о |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
нечно,- |
зависит |
от |
его |
интенсивнс0 . |
||||||
интенсивность |
|
»- |
шВень |
громкости |
СТИ, НО ОДНОВремеННО |
С ЭТИМ И OJT |
|||||||||||||
Частота |
d . ^ ' * 4 ^ |
Высота тона |
|
его |
частоты и от его |
с п е к т р а л ь н о г г о |
|||||||||||||
|
состава. |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
Спектр . — |
|
'^^Те.чо'р |
(окраска) |
|
Эксперименты |
показывают |
т а і к . |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ж е , |
что звуки |
высоких |
частот |
б о л ь |
||||||
Рлс. 1.9. Схема связи между слу |
шой |
|
интенсивности |
к а ж у т с я |
н е с |
||||||||||||||
ховыми ющущенлями и физически |
колько |
более |
НИЗКИМИ |
ПО ВЫСОТ6е> |
|||||||||||||||
ми свойствами звука: |
|
|
чем |
звуки |
малой интенсивности. Н а |
||||||||||||||
ричные |
|
основные |
связи; |
вто |
конец, |
разница |
в окраске звуков н [ а |
||||||||||||
влияния |
|
|
|
|
низких |
и |
средних |
частотах |
о щ у щ % . |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
ется |
очень |
отчетливо |
д а ж е |
при небольших изменениях |
с п е к т р а л ь |
||||||||||||||
ного |
состава, |
а дл я звуков |
высоких |
|
частот те ж е изменения |
в с п е к |
|||||||||||||
тре меньше меняют эту окраску. |
Схема |
связи м е ж д у |
с л у х о в ы м | и |
||||||||||||||||
ощущениями и физическими свойствами может быть |
п р е д с т а в л е н ^ |
||||||||||||||||||
так, как это сделано |
на рис. 1.9. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Глава 2
Электромеханические и электроакустические аналогии
2.1.ПРИНЦИП ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ АНАЛОГИЙ
|
|
Существует общность математических уравне |
||
ний, которыми |
описываются колебания |
в механических |
системах |
|
и |
колебания тока в электрических цепях. Эта общность |
ясно вид |
||
на |
на примере |
уравнения напряжений, |
описывающего |
вынужден |
ные колебания в одиночном линейном электрическом контуре, и
уравнения |
сил |
д л я линейной |
механической колебательной |
системы |
|||||||||
с одной |
степенью свободы. Н а п о м н и м эти уравнения: |
|
|
||||||||||
|
— электрическая |
цепь |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
L |
^ |
r |
+ |
Ri + ~^idt |
= |
U; |
|
|
|
|
[(2.1) |
|
— |
механическая |
система |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
т — |
+ rv + — |
[vdt |
= |
/. |
|
|
|
|
(2.2) |
|||
|
|
|
dt |
|
с |
J |
|
|
|
|
|
|
|
С математической точки зрения эти уравнения ничем не отли |
|||||||||||||
чаются: коэффициенты L , R, С |
в (2.1) |
(индуктивность, |
активное |
||||||||||
сопротивление |
и емкость) полностью совпадают с |
коэффициента |
|||||||||||
ми т, г, с (масса, коэффициент, трения и гибкость) |
в |
(2.2). Иско |
|||||||||||
мая |
функция і |
совпадает |
с |
v, а |
известная функция |
в |
правой час |
||||||
ти |
U — с |
функцией |
f. Р а з н и ц а |
только в |
использованных |
обозна |
|||||||
чениях. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Совпадение |
математических |
описаний |
позволяет |
р а с с м а т р и в а т ь |
в ряде случаев вместо механической системы электрическую. Это удобно потому, что в электротехнике на основании законов Кирх гофа и обобщенного на случай переменного тока закона О м а раз вит очень простой и универсальный метод расчета линейных элек трических цепей. Вводится понятие полного импеданса или комп лексного сопротивления элементов цепи, и расчет сводится к алге браическим операциям с комплексными величинами амплитуд то
ков и |
напряжений . |
П р а в и л а |
расчета сопротивлений электрических |
||
цепей |
переменного |
тока и |
определения |
токов и н а п р я ж е н и й |
ши |
роко |
известны инженерам - электрикам |
и электрофизикам и |
легко |
29