Почему мы слышим звук, и причём здесь MP3?

Наше ухо – это созданный природой сложный орган, устройство которого не может не удивлять. Но слышим мы не ушами, а мозгом. Звуковые волны, попадая в ушную раковину, воздействуют на барабанную перепонку, передаются через систему рычагов (молоточек, наковальня, стремечко) из воздушной среды в жидкую (внутреннее ухо), возбуждают покровную мембрану и связанные с ней нервные окончания. А результат формируется в мозгу – он осуществляет комплексный анализ звука (частотный, амплитудный, временной).

Чем мы слышим

Внутреннее ухо содержит набор природных резонаторов, настроенных на разные частоты. Даже при восприятии одночастотного гармонического сигнала возбуждается не только соответствующий по частоте резонатор, но и соседние – ведь они связаны между собой. А при уровне выше 40 дБ (это негромкий разговор, почти шёпот) возбуждается практически вся мембрана – и звук анализируется параллельно всем анализатором. Особенно сильно возбуждаются анализаторы на кратных частотах, появляются "субъективные" гармоники, определяемые внутренней нелинейностью самого слухового анализатора. Наличие субъективных гармоник (внутренней нелинейности) при больших уровнях приводит к появлению и субъективных субгармоник в области низких частот: согласно существующей гипотезе, человек именно по ним воспринимает звуки частотой ниже 100 Гц. И именно поэтому «пропадает бас» при снижении громкости. Уровень внутренней нелинейности составляет примерно 2%, именно эта величина является порогом заметности искажений звукового тракта для обычных слушателей («золотые уши» не рассматриваем).

Что же мы слышим

Человек способен различить около 600 градаций частоты по абсолютной величине. Очень высока чувствительность слухового анализатора к изменению частоты: до 500 Гц – 0,5 Гц, выше 500 Гц – до 1,5% от абсолютной величины частоты. В диапазоне частот от 20 Гц до 20 кГц наш слух обеспечивает около 22000 элементарных градаций по частоте и амплитуде. Но не всё так просто, наш слуховой анализатор не только что-то дополняет (за счёт внутренней нелинейности), но и многое упрощает.

Нервные окончания под действием возбуждения генерируют импульсы, передаваемые по нервным волокнам к головному мозгу: в первый момент до 1000 имп/с, а через секунду – не более 200 в силу усталости, что определяет процесс адаптации, то есть снижение воспринимаемой громкости при длительном воздействии сигнала. Не удивительно, что в процессе прослушивания музыки многие периодически «делают погромче». Знакомо?

Нервные импульсы, соответствующие громким звукам, сильнее, чем слабые (как бы поглощают их), поэтому слабые звуки, прозвучавшие перед сильными, исчезают – это называется предмаскировкой. После окончания сигнала волокна покровной мембраны какое-то время сохраняют возбуждение, на фоне которого не воспринимаются слабые сигналы. Это называют послемаскировкой. За счет послемаскировки, человек не замечает коротких перерывов в звучании, если они короче 35 мс. При паузе более 50 мс сигнал воспринимается как новый или в качестве эхо-сигнала. Наконец, слабые звуковые сигналы на фоне близких по частоте сильных незаметны – это называется частотной маскировкой.

Вот это вот всё и позволило создать сжатые аудиоформаты, в которых звуковой сигнал упрощается заранее – наверное, чтобы мозг не напрягать… Но это уже совсем другая история…

С вами был УРАЛ и ЧЕстный Звук.

О том, как УРАЛ дважды выиграл патентный спор у правообладателя JBL, читайте в статье

О продукции УРАЛ можно узнать здесь

О новом АК - подробно - тут