È noto che il 90% delle informazioni sul mondo che circonda una persona riceve con la visione. Sembrerebbe che non sia rimasto molto per l'udito, ma in realtà l'organo uditivo umano non è solo un analizzatore altamente specializzato di vibrazioni sonore, ma anche un mezzo di comunicazione molto potente. Medici e fisici sono stati a lungo preoccupati per la domanda: è possibile determinare con precisione la portata dell'udito di una persona in condizioni diverse, l'udito differisce tra uomini e donne, ci sono detentori di record "particolarmente eccezionali" che sentono suoni inaccessibili o possono produrli? Proviamo a rispondere a queste e ad altre domande correlate in modo più dettagliato.

Ma prima di capire quanti hertz sente l'orecchio umano, è necessario comprendere un concetto fondamentale come il suono e, in generale, capire cosa si misura esattamente in hertz.

Le vibrazioni sonore sono un modo unico di trasferire energia senza trasferire materia, sono vibrazioni elastiche in qualsiasi mezzo. Quando si tratta di vita ordinaria amico, un tale mezzo è l'aria. Contiene molecole di gas in grado di trasmettere energia acustica. Questa energia rappresenta l'alternanza di bande di compressione e tensione della densità del mezzo acustico. Nel vuoto assoluto, le vibrazioni sonore non possono essere trasmesse.

Qualsiasi suono è un'onda fisica e contiene tutte le caratteristiche dell'onda necessarie. Questa è la frequenza, l'ampiezza, il tempo di decadimento, se parliamo di un'oscillazione libera smorzata. Consideralo acceso semplici esempi. Immagina, ad esempio, il suono della corda Sol aperta su un violino quando viene tirata con un arco. Possiamo definire le seguenti caratteristiche:

• silenzioso o rumoroso. Non è altro che l'ampiezza o la potenza del suono. Un suono più forte corrisponde a una maggiore ampiezza di vibrazioni e un suono più basso a uno più piccolo. Un suono di maggiore forza può essere udito a maggiore distanza dal luogo di origine;

• durata del suono. Tutti lo capiscono, e tutti sono in grado di distinguere i rintocchi di un rullo di tamburi dal suono esteso di una melodia d'organo corale;

• tono o frequenza di un'onda sonora. È questa caratteristica fondamentale che ci aiuta a distinguere i suoni "bip" dal registro basso. Se non ci fosse la frequenza del suono, la musica sarebbe possibile solo sotto forma di ritmo. La frequenza è misurata in hertz e 1 hertz equivale a un'oscillazione al secondo;

• timbro del suono. Dipende dalla mescolanza di ulteriori vibrazioni acustiche - formanti, ma per spiegarlo in parole povere molto facile: anche ad occhi chiusi, capiamo che è il violino che suona, e non il trombone, anche se hanno esattamente le stesse caratteristiche sopra elencate.

Il timbro del suono può essere confrontato con numerose sfumature di gusto. In totale abbiamo amaro, dolce, acido e gusto salato, ma queste quattro caratteristiche sono lungi dall'esaurire tutti i tipi di sensazioni gustative. La stessa cosa accade con il timbro.

Soffermiamoci più in dettaglio sull'altezza del suono, poiché è da questa caratteristica che dipendono in massima misura l'acuità dell'udito e la gamma delle vibrazioni acustiche percepite. Qual è la gamma di frequenze audio?

Intervallo uditivo in condizioni ideali

Frequenze percepite orecchio umano in laboratorio, o in condizioni ideali, sono in una banda relativamente ampia da 16 Hertz a 20.000 Hertz (20 kHz). Tutto sopra e sotto - l'orecchio umano non può sentire. Questi sono infrasuoni e ultrasuoni. Cos'è?

infrasuoni

Non può essere ascoltato, ma il corpo può sentirlo, come il lavoro di un grande altoparlante per bassi: un subwoofer. Queste sono vibrazioni infrasoniche. Tutti sanno benissimo che se indebolisci costantemente la corda del basso sulla chitarra, allora, nonostante le continue vibrazioni, il suono scompare. Ma queste vibrazioni possono ancora essere percepite con la punta delle dita toccando la corda.

Molti organi interni di una persona lavorano nella gamma infrasonica: c'è una contrazione dell'intestino, espansione e costrizione dei vasi sanguigni, molte reazioni biochimiche. Gli infrasuoni molto forti possono causare gravi stato di malattia, anche ondate di orrore di panico, l'azione delle armi infrasoniche si basa su questo.

Ultrasuoni

Sul lato opposto dello spettro ci sono suoni molto alti. Se il suono ha una frequenza superiore a 20 kilohertz, smette di "bip" e in linea di principio diventa impercettibile per l'orecchio umano. Diventa ultrasonico. Gli ultrasuoni sono di grande utilità in economia nazionale, basato su di esso diagnostica ecografica. Con l'aiuto degli ultrasuoni, le navi navigano nel mare, aggirando gli iceberg ed evitando le acque poco profonde. Grazie agli ultrasuoni, gli specialisti trovano vuoti nelle strutture interamente metalliche, ad esempio nelle rotaie. Tutti hanno visto come i lavoratori facevano rotolare uno speciale carrello per il rilevamento dei difetti lungo le rotaie, generando e ricevendo vibrazioni acustiche ad alta frequenza. I pipistrelli usano gli ultrasuoni per orientarsi nell'oscurità infallibilmente senza urtare pareti di caverne, balene e delfini.

È noto che con l'età la capacità di distinguere i suoni acuti diminuisce e i bambini possono sentirli meglio. Studi moderni mostrano che già all'età di 9-10 anni, la gamma dell'udito nei bambini inizia a diminuire gradualmente e nelle persone anziane l'udibilità delle alte frequenze è molto peggiore.

Per sentire come le persone anziane percepiscono la musica, basta abbassare una o due file di alte frequenze sull'equalizzatore multibanda del lettore del cellulare. Il conseguente scomodo "borbottio, come da un barile", e sarà un ottimo esempio di come sentirai tu stesso dopo i 70 anni.

nella perdita dell'udito ruolo importante gioca malnutrizione, bere e fumare, rimandare placche di colesterolo sulle pareti dei vasi sanguigni. Statistiche ORL: i medici affermano che le persone con il primo gruppo sanguigno hanno più spesso e più velocemente la perdita dell'udito rispetto al resto. Si avvicina alla perdita dell'udito sovrappeso, patologia endocrina.

Intervallo uditivo in condizioni normali

Se tagliamo le "parti marginali" dello spettro sonoro, allora non è disponibile molto per una vita umana confortevole: questo è l'intervallo da 200 Hz a 4000 Hz, che corrisponde quasi completamente alla gamma della voce umana, da profondo basso-profundo ad alta coloratura soprano. Tuttavia, anche in condizioni confortevoli, l'udito di una persona si deteriora costantemente. Di solito, la massima sensibilità e suscettibilità negli adulti di età inferiore ai 40 anni è al livello di 3 kilohertz e all'età di 60 anni o più scende a 1 kilohertz.

Intervallo uditivo per uomini e donne

Attualmente, la segregazione sessuale non è gradita, ma uomini e donne percepiscono il suono in modo diverso: le donne sono in grado di sentire meglio nella gamma alta e l'involuzione del suono legata all'età nella regione delle alte frequenze è più lenta e gli uomini percepiscono i suoni alti in qualche modo peggio. Sembrerebbe logico presumere che gli uomini sentano meglio nel registro basso, ma non è così. La percezione dei suoni bassi negli uomini e nelle donne è quasi la stessa.

Ma c'è donne uniche sulla "generazione" dei suoni. Così, l'estensione vocale della cantante peruviana Yma Sumac (quasi cinque ottave) si estendeva dal suono “si” di un'ottava grande (123,5 Hz) a “la” della quarta ottava (3520 Hz). Di seguito è riportato un esempio della sua voce unica.

Allo stesso tempo, c'è una differenza piuttosto grande nel lavoro dell'apparato vocale tra uomini e donne. Le donne producono suoni da 120 a 400 hertz e gli uomini da 80 a 150 Hz, secondo i dati medi.

Varie scale per indicare la portata uditiva

All'inizio abbiamo parlato del fatto che l'altezza non è l'unica caratteristica del suono. Pertanto, ci sono diverse scale, secondo diverse gamme. Il suono udito dall'orecchio umano può essere, ad esempio, basso e forte. Il più semplice e accettabile pratica clinica scala del volume del suono - quella che misura la pressione sonora percepita dal timpano.

Questa scala si basa sulla più piccola energia di vibrazione sonora, che è in grado di trasformarsi in un impulso nervoso e provocare una sensazione sonora. Questa è la soglia percezione uditiva. Più bassa è la soglia di percezione, maggiore è la sensibilità e viceversa. Gli specialisti distinguono tra l'intensità del suono, che è un parametro fisico, e il volume, che è un valore soggettivo. È noto che un suono esattamente della stessa intensità viene percepito da una persona sana e da una persona con perdita dell'udito come due suoni diversi, più forte e più basso.

Tutti sanno come nello studio del medico ORL il paziente si trovi in ​​​​un angolo, si allontani e il medico dall'angolo successivo controlli la percezione del paziente del discorso sussurrato, pronunciando numeri separati. Questo è l'esempio più semplice della diagnosi primaria di perdita dell'udito.

È noto che il respiro appena percettibile di un'altra persona è di 10 decibel (dB) di intensità della pressione sonora, una normale conversazione a casa corrisponde a 50 dB, l'ululato di una sirena antincendio - 100 dB e un aereo a reazione che decolla vicino, vicino alla soglia del dolore - 120 decibel.

Può sorprendere che l'intera enorme intensità delle vibrazioni sonore si adatti a una scala così piccola, ma questa impressione è ingannevole. Questa è una scala logaritmica e ogni passo successivo è 10 volte più intenso del precedente. Secondo lo stesso principio, viene costruita una scala per valutare l'intensità dei terremoti, dove ci sono solo 12 punti.

Frequenze
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Frequenza- una grandezza fisica, caratteristica di un processo periodico, è pari al numero di ripetizioni o al verificarsi di eventi (processi) per unità di tempo.

Come sappiamo, l'orecchio umano sente frequenze da 16 Hz a 20.000 kHz. Ma è molto mediocre.

Il suono si verifica per vari motivi. Il suono è la pressione ondulatoria dell'aria. Se non ci fosse l'aria, non sentiremmo alcun suono. Non c'è suono nello spazio.
Sentiamo il suono perché le nostre orecchie sono sensibili ai cambiamenti nella pressione dell'aria - onde sonore. L'onda sonora più semplice è breve segnale sonoro- come questo:

Le onde sonore che entrano nel condotto uditivo fanno vibrare il timpano. Attraverso la catena ossea dell'orecchio medio, il movimento oscillatorio della membrana viene trasmesso al fluido della coclea. Il moto ondulatorio di questo fluido viene a sua volta trasmesso alla membrana sottostante. Il movimento di quest'ultimo comporta l'irritazione delle terminazioni nervo uditivo. Questo è il percorso principale del suono dalla sua fonte alla nostra coscienza. TITS
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Quando batti le mani, l'aria tra i palmi viene espulsa e viene creata un'onda sonora. L'aumento della pressione fa sì che le molecole d'aria si diffondano in tutte le direzioni alla velocità del suono, che è di 340 m/s. Quando l'onda raggiunge l'orecchio, fa vibrare il timpano, da cui il segnale viene trasmesso al cervello e si sente uno schiocco.
L'applauso è una breve singola oscillazione che decade rapidamente. Un grafico delle vibrazioni sonore di un tipico cotone si presenta così:

Un altro tipico esempio di onda sonora semplice è un'oscillazione periodica. Ad esempio, quando suona una campana, l'aria viene scossa da periodiche vibrazioni delle pareti della campana.

Quindi a quale frequenza l'orecchio umano normale inizia a sentire? Non sentirà una frequenza di 1 Hz, ma può vederla solo sull'esempio di un sistema oscillatorio. L'orecchio umano sente effettivamente da frequenze di 16 Hz. Cioè, quando le vibrazioni dell'aria percepiscono il nostro orecchio come una specie di suono.

Quanti suoni sente una persona?

Non tutte le persone con udito normale senti lo stesso. Alcuni sono in grado di distinguere suoni vicini in altezza e volume e di captare toni individuali nella musica o nel rumore. Gli altri non possono farlo. Per una persona con un buon udito, ci sono più suoni che per una persona con un udito non sviluppato.

Ma quanto dovrebbe essere diversa in generale la frequenza di due suoni per essere uditi come due toni diversi? È possibile, ad esempio, distinguere i toni l'uno dall'altro se la differenza di frequenze è pari a un'oscillazione al secondo? Si scopre che per alcuni toni questo è possibile, ma non per altri. Quindi, un tono con una frequenza di 435 può essere distinto in altezza dai toni con frequenze di 434 e 436. Ma se prendiamo toni più alti, la differenza è già a una differenza di frequenza maggiore. I toni con un numero di vibrazione di 1000 e 1001 sono percepiti dall'orecchio come uguali e rilevano la differenza di suono solo tra le frequenze 1000 e 1003. Per i toni più alti, questa differenza di frequenze è ancora maggiore. Ad esempio, per frequenze intorno a 3000 è pari a 9 oscillazioni.

Allo stesso modo, la nostra capacità di distinguere i suoni vicini per intensità non è la stessa. Ad una frequenza di 32, si possono sentire solo 3 suoni di diverso volume; a una frequenza di 125 ci sono già 94 suoni di diverso volume, a 1000 vibrazioni - 374, a 8000 - ancora meno e, infine, a una frequenza di 16.000 sentiamo solo 16 suoni. In totale, suoni, diversi in altezza e volume, il nostro orecchio può catturare più di mezzo milione! Sono solo mezzo milione di suoni semplici. Aggiungete a queste innumerevoli combinazioni di due o più toni - la consonanza, e avrete un'impressione della diversità del mondo sonoro in cui viviamo e in cui il nostro orecchio è così liberamente orientato. Ecco perché l'orecchio è considerato, insieme all'occhio, l'organo di senso più sensibile.

Pertanto, per comodità di comprensione del suono, utilizziamo una scala insolita con divisioni di 1 kHz.

E logaritmico. Con rappresentazione della frequenza estesa da 0 Hz a 1000 Hz. Lo spettro di frequenza, quindi, può essere rappresentato come tale diagramma da 16 a 20.000 Hz.

Ma non tutte le persone, anche quelle con un udito normale, sono ugualmente sensibili ai suoni. frequenza diversa. Quindi, i bambini di solito percepiscono suoni con una frequenza fino a 22mila senza tensione. Nella maggior parte degli adulti, la sensibilità dell'orecchio ai suoni acuti è già stata ridotta a 16-18 mila vibrazioni al secondo. La sensibilità dell'orecchio degli anziani è limitata a suoni con una frequenza di 10-12 mila. Spesso non sentono il canto delle zanzare, il cinguettio della cavalletta, il grillo e nemmeno il cinguettio del passero. Pertanto, da un suono ideale (fig. sopra), quando una persona invecchia, sente già i suoni in una prospettiva più ristretta

Darò un esempio della gamma di frequenze degli strumenti musicali

Ora per il nostro argomento. La dinamica, in quanto sistema oscillatorio, a causa di una serie di sue caratteristiche, non può riprodurre l'intero spettro di frequenze con caratteristiche lineari costanti. Idealmente, questo sarebbe un altoparlante a gamma completa che riproduce lo spettro di frequenza da 16 Hz a 20 kHz a un livello di volume. Pertanto, nell'audio per auto vengono utilizzati diversi tipi di altoparlanti per riprodurre frequenze specifiche.

Finora sembra così in modo condizionale (per un sistema a tre vie + subwoofer).

Subwoofer da 16Hz a 60Hz
Mediobassi da 60 Hz a 600 Hz
Gamma media da 600 Hz a 3000 Hz
Tweeter da 3000 Hz a 20000 Hz

7 febbraio 2018

Spesso le persone (anche quelle esperte in materia) hanno confusione e difficoltà a capire chiaramente come esattamente udibile dall'uomo la gamma di frequenze del suono è suddivisa in categorie generali(bassi, medi, alti) e in sottocategorie più ristrette (bassi superiori, medi inferiori, ecc.). Allo stesso tempo, questa informazione è estremamente importante non solo per gli esperimenti con l'audio per auto, ma anche utile per lo sviluppo generale. La conoscenza tornerà sicuramente utile quando si imposta un sistema audio di qualsiasi complessità e, soprattutto, aiuterà a valutare correttamente il forte o lati deboli questo o quel sistema acustico o le sfumature della stanza che ascolta la musica (nel nostro caso l'interno dell'auto è più rilevante), perché ha un impatto diretto sul suono finale. Se c'è una buona e chiara comprensione della predominanza di determinate frequenze nello spettro sonoro a orecchio, allora è elementare e rapidamente possibile valutare il suono di una particolare composizione musicale, ascoltando chiaramente l'influenza dell'acustica della stanza sulla colorazione del suono, il contributo del sistema acustico stesso al suono e più sottilmente per distinguere tutte le sfumature, che è ciò a cui mira l'ideologia del suono "hi-fi".

Divisione della gamma udibile in tre gruppi principali

La terminologia per dividere lo spettro delle frequenze udibili ci viene in parte dal musicale, in parte da mondi scientifici e dentro vista generaleè familiare a quasi tutti. La divisione più semplice e comprensibile che può sperimentare la gamma di frequenze del suono in termini generali è la seguente:

• basse frequenze. I limiti della gamma delle basse frequenze sono entro 10 Hz (limite inferiore) - 200 Hz (limite superiore). Il limite inferiore parte esattamente da 10 Hz, sebbene nella visione classica una persona sia in grado di udire da 20 Hz (tutto ciò che è al di sotto cade nella regione degli infrasuoni), i restanti 10 Hz possono ancora essere parzialmente uditi, oltre che percepiti tattilmente nel caso di bassi profondi e persino influenzare lo stato mentale di una persona.
  La gamma del suono a bassa frequenza ha la funzione di arricchimento, saturazione emotiva e risposta finale - se il fallimento nella parte a bassa frequenza dell'acustica o della registrazione originale è forte, ciò non influirà sul riconoscimento di una particolare composizione, melodia o voce, ma il suono sarà percepito male, impoverito e mediocre, mentre soggettivamente sarà sempre più nitido in termini di percezione, poiché i medi e gli alti si gonfieranno e domineranno sullo sfondo dell'assenza di una buona regione dei bassi saturi.
  
  Abbastanza un gran numero di gli strumenti musicali riproducono suoni nella gamma delle basse frequenze, comprese le voci maschili che possono rientrare nella regione fino a 100 Hz. Lo strumento più pronunciato che suona fin dall'inizio della gamma udibile (da 20 Hz) può essere tranquillamente definito un organo a fiato.
• Medie frequenze. I limiti della gamma di frequenze medie sono entro 200 Hz (limite inferiore) - 2400 Hz (limite superiore). La gamma media sarà sempre fondamentale, definendo e costituendo effettivamente la base del suono o della musica della composizione, quindi la sua importanza non può essere sopravvalutata.
  Ciò è spiegato in modi diversi, ma principalmente questa caratteristica della percezione uditiva umana è determinata dall'evoluzione: è successo così nel corso di molti anni della nostra formazione che l'apparecchio acustico cattura in modo più nitido e chiaro la gamma delle frequenze medie, perché. dentro c'è discorso umano, ed è lo strumento principale per una comunicazione e una sopravvivenza efficaci. Questo spiega anche una certa non linearità della percezione uditiva, che è sempre finalizzata alla predominanza delle frequenze medie durante l'ascolto della musica, perché. il nostro apparecchio acustico è più sensibile a questa gamma, e si adatta anche automaticamente ad essa, come se "amplificasse" di più sullo sfondo di altri suoni.
  
  La stragrande maggioranza dei suoni, degli strumenti musicali o delle voci si trova nella gamma media, anche se una gamma ristretta è influenzata dall'alto o dal basso, quindi la gamma di solito si estende comunque al centro superiore o inferiore. Di conseguenza, le voci (sia maschili che femminili) si trovano nella gamma delle frequenze medie, così come quasi tutti gli strumenti noti, come: chitarra e altri archi, pianoforte e altre tastiere, strumenti a fiato, ecc.
• Alte frequenze. I confini della gamma delle alte frequenze sono all'interno 2400 Hz (limite inferiore) - 30000 Hz (limite superiore). Il limite superiore, come nel caso della gamma delle basse frequenze, è alquanto arbitrario e anche individuale: la persona media non può sentire oltre i 20 kHz, ma ci sono persone rare con sensibilità fino a 30 kHz.
  Inoltre, un certo numero di sfumature musicali può teoricamente andare nella regione sopra i 20 kHz e, come sapete, le sfumature sono in ultima analisi responsabili della colorazione del suono e della percezione timbrica finale dell'intera immagine sonora. Le frequenze ultrasoniche apparentemente "impercettibili" possono influenzare chiaramente lo stato psicologico di una persona, sebbene non vengano udite nel modo consueto. Diversamente, il ruolo delle alte frequenze, sempre per analogia con quelle basse, è più arricchente e complementare. Sebbene la gamma delle alte frequenze abbia un impatto molto maggiore sul riconoscimento di un particolare suono, l'affidabilità e la conservazione del timbro originale rispetto alla sezione delle basse frequenze. Le alte frequenze conferiscono ai brani musicali "ariosità", trasparenza, purezza e chiarezza.
  
  Molti strumenti musicali suonano anche nella gamma delle alte frequenze, comprese le voci che possono andare nella regione di 7000 Hz e oltre con l'aiuto di sfumature e armoniche. Il gruppo di strumenti più pronunciato nel segmento ad alta frequenza sono gli archi e gli strumenti a fiato, e più pienamente nel suono raggiungono quasi limite superiore gamma udibile (20 kHz) piatti e violino.

In ogni caso, il ruolo di assolutamente tutte le frequenze nella gamma udibile dall'orecchio umano è impressionante, ed è probabile che i problemi nel percorso a qualsiasi frequenza siano chiaramente visibili, specialmente a un apparecchio acustico addestrato. L'obiettivo di riprodurre un suono hi-fi ad alta fedeltà di classe (o superiore) è garantire che tutte le frequenze suonino nel modo più accurato e uniforme possibile l'una con l'altra, come accadeva al momento della registrazione della colonna sonora in studio. La presenza di forti abbassamenti o picchi nella risposta in frequenza del sistema acustico indica che, a causa della loro caratteristiche del progetto non è in grado di riprodurre la musica come originariamente previsto dall'autore o dal tecnico del suono al momento della registrazione.

Ascoltando la musica, una persona sente una combinazione del suono di strumenti e voci, ognuno dei quali suona nel proprio segmento della gamma di frequenze. Alcuni strumenti possono avere una gamma di frequenze molto ristretta (limitata), mentre altri, al contrario, possono letteralmente estendersi dal limite inferiore a quello superiore dell'udibile. Va tenuto presente che nonostante la stessa intensità dei suoni a diverse gamme di frequenza, l'orecchio umano percepisce queste frequenze con volume diverso, che è ancora una volta dovuto al meccanismo del dispositivo biologico apparecchio acustico. La natura di questo fenomeno è anche spiegata per molti aspetti dalla necessità biologica di adattamento principalmente alla gamma sonora di media frequenza. Quindi, in pratica, un suono avente una frequenza di 800 Hz ad un'intensità di 50 dB sarà percepito soggettivamente dall'orecchio come più forte di un suono della stessa intensità, ma con una frequenza di 500 Hz.

Inoltre, diverse frequenze sonore che inondano la gamma di frequenze udibili del suono avranno una diversa soglia di sensibilità al dolore! soglia del dolore il riferimento è considerato ad una frequenza media di 1000 Hz con una sensibilità di circa 120 dB (può variare leggermente a seconda delle caratteristiche individuali della persona). Come nel caso di percezione non uniforme dell'intensità a frequenze diverse a livelli di volume normali, si osserva approssimativamente la stessa dipendenza rispetto alla soglia del dolore: si verifica più rapidamente a frequenze medie, ma ai margini della gamma udibile, la soglia diventa più alto. Per confronto, la soglia del dolore a una frequenza media di 2000 Hz è di 112 dB, mentre la soglia del dolore a una bassa frequenza di 30 Hz sarà già di 135 dB. La soglia del dolore alle basse frequenze è sempre più alta che alle frequenze medie e alte.

Una disparità simile si osserva rispetto a soglia uditivaè la soglia inferiore dopo la quale i suoni diventano udibili dall'orecchio umano. Convenzionalmente, la soglia dell'udito è considerata 0 dB, ma ancora una volta è vero per la frequenza di riferimento di 1000 Hz. Se, per confronto, prendiamo un suono a bassa frequenza con una frequenza di 30 Hz, diventerà udibile solo con un'intensità di emissione dell'onda di 53 dB.

Le caratteristiche elencate della percezione uditiva umana, ovviamente, hanno un impatto diretto quando viene sollevata la questione dell'ascolto della musica e del raggiungimento di un certo effetto psicologico della percezione. Ricordiamo che i suoni con un'intensità superiore a 90 dB sono dannosi per la salute e possono portare a degrado e danni significativi all'udito. Ma allo stesso tempo, un suono a bassa intensità troppo basso soffrirà di forti irregolarità di frequenza dovute alle caratteristiche biologiche della percezione uditiva, che è di natura non lineare. Pertanto, un percorso musicale con un volume di 40-50 dB sarà percepito come esaurito, con una pronunciata mancanza (si potrebbe dire un fallimento) delle frequenze basse e alte. Il problema nominato è ben noto da tempo, per combatterlo anche una nota funzione chiamata compensazione del volume, che, mediante equalizzazione, equalizza i livelli delle frequenze basse e alte vicine al livello delle medie, eliminando così un abbassamento indesiderato senza la necessità di alzare il livello del volume, rendendo la gamma di frequenze udibili del suono soggettivamente uniforme in termini di grado di distribuzione dell'energia sonora.

Tenendo conto delle caratteristiche interessanti e uniche dell'udito umano, è utile notare che con un aumento del volume del suono, la curva di non linearità della frequenza si appiattisce e a circa 80-85 dB (e oltre) le frequenze del suono diventeranno soggettivamente equivalenti in intensità (con una deviazione di 3-5 dB). Sebbene l'allineamento non sia completo e il grafico sarà comunque visibile, seppur smussato, ma una linea curva, che manterrà una tendenza alla predominanza dell'intensità delle frequenze medie rispetto al resto. Nei sistemi audio, tale irregolarità può essere risolta con l'aiuto di un equalizzatore o con l'aiuto di controlli del volume separati nei sistemi con amplificazione canale per canale separata.

Dividendo la gamma udibile in sottogruppi più piccoli

Oltre alla divisione generalmente accettata e ben nota in tre gruppi generali, a volte diventa necessario considerare l'una o l'altra parte ristretta in modo più dettagliato e dettagliato, dividendo così la gamma di frequenze del suono in "frammenti" ancora più piccoli. Grazie a ciò, è apparsa una divisione più dettagliata, utilizzando la quale è possibile indicare semplicemente in modo rapido e abbastanza accurato il segmento previsto della gamma sonora. Considera questa divisione:

Un piccolo numero selezionato di strumenti scende nella regione dei bassi più bassi, e ancor più dei sub-bassi: contrabbasso (40-300 Hz), violoncello (65-7000 Hz), fagotto (60-9000 Hz), tuba ( 45-2000 Hz), corni (60-5000 Hz), basso (32-196 Hz), grancassa (41-8000 Hz), sassofono (56-1320 Hz), pianoforte (24-1200 Hz), sintetizzatore (20-20000 Hz), organo (20-7000 Hz), arpa (36-15000 Hz), controfagotto (30-4000 Hz). Le gamme indicate comprendono tutte le armoniche degli strumenti.

Bassi superiori (da 80 Hz a 200 Hz) rappresentato dalle note alte degli strumenti bassi classici, così come le note più basse frequenze udibili singole corde, come le chitarre. La gamma dei bassi superiori è responsabile della sensazione di potenza e della trasmissione del potenziale energetico dell'onda sonora. Dà anche una sensazione di guida, il basso superiore è progettato per rivelare completamente il ritmo percussivo delle composizioni dance. Contrariamente al basso inferiore, quello superiore è responsabile della velocità e della pressione della regione dei bassi e dell'intero suono, quindi, in un sistema audio di alta qualità, è sempre espresso come veloce e graffiante, come impatto tattile tangibile contemporaneamente alla percezione diretta del suono.
Pertanto, è il basso superiore che è responsabile dell'attacco, della pressione e della spinta musicale, e solo questo ristretto segmento della gamma sonora può dare all'ascoltatore la sensazione del leggendario "punch" (dall'inglese punch - blow), quando un suono potente è percepito da un colpo tangibile e forte al petto. Pertanto, è possibile riconoscere un basso veloce veloce e ben formato in un sistema musicale dall'elaborazione di alta qualità di un ritmo energico, un attacco raccolto e dagli strumenti ben formati nel registro inferiore delle note, come violoncello, pianoforte o strumenti a fiato.

Nei sistemi audio, è più opportuno assegnare un segmento della gamma dei bassi superiori a diffusori medio-bassi di diametro abbastanza grande 6,5 "-10" e con buoni indicatori di potenza, un forte magnete. L'approccio è spiegato dal fatto che sono proprio questi diffusori in termini di configurazione che saranno in grado di rivelare appieno il potenziale energetico insito in questa regione molto esigente della gamma udibile.
Ma non dimenticare i dettagli e l'intelligibilità del suono, questi parametri sono importanti anche nel processo di ricreazione di una particolare immagine musicale. Poiché i bassi superiori sono già ben localizzati/definiti nello spazio dall'orecchio, la gamma superiore a 100 Hz deve essere data esclusivamente agli altoparlanti montati frontalmente che formeranno e costruiranno la scena. Nel segmento dei bassi superiori si sente perfettamente un panorama stereo, se previsto dalla registrazione stessa.

L'area dei bassi superiori copre già un numero abbastanza elevato di strumenti e persino voci maschili di tono basso. Pertanto, tra gli strumenti ci sono gli stessi che suonavano il basso basso, ma ad essi se ne aggiungono molti altri: tom (70-7000 Hz), rullante (100-10000 Hz), percussioni (150-5000 Hz), trombone tenore ( 80-10000 Hz), tromba (160-9000 Hz), sassofono tenore (120-16000 Hz), sassofono contralto (140-16000 Hz), clarinetto (140-15000 Hz), violino contralto (130-6700 Hz), chitarra (80-5000 Hz). Le gamme indicate comprendono tutte le armoniche degli strumenti.

Basso medio (da 200 Hz a 500 Hz)- l'area più estesa, che cattura la maggior parte degli strumenti e delle voci, sia maschili che femminili. Poiché l'area della gamma medio-bassa passa effettivamente dai bassi superiori energeticamente saturi, si può dire che "prende il sopravvento" ed è anche responsabile del corretto trasferimento della sezione ritmica insieme al drive, sebbene questa influenza sia già in calo verso le frequenze medie pulite.
In questa gamma si concentrano gli armonici inferiori e gli armonici che riempiono la voce, quindi è estremamente importante per la corretta trasmissione della voce e la saturazione. È anche nella parte centrale inferiore che si trova l'intero potenziale energetico della voce dell'esecutore, senza il quale non ci sarà alcun ritorno e risposta emotiva corrispondenti. Per analogia con la trasmissione della voce umana, anche molti strumenti dal vivo nascondono il loro potenziale energetico in questo segmento della gamma, soprattutto quelli il cui limite inferiore udibile parte da 200-250 Hz (oboe, violino). Il centro inferiore consente di ascoltare la melodia del suono, ma non consente di distinguere chiaramente gli strumenti.

Di conseguenza, il centro inferiore è responsabile del corretto design della maggior parte degli strumenti e delle voci, saturando questi ultimi e rendendoli riconoscibili dal timbro. Inoltre, il medio inferiore è estremamente esigente in termini di corretta trasmissione di una gamma di bassi a tutti gli effetti, poiché "raccoglie" la spinta e l'attacco del basso percussivo principale e dovrebbe supportarlo adeguatamente e "finire" senza intoppi riducendolo gradualmente a nulla. Le sensazioni di purezza del suono e intelligibilità dei bassi risiedono proprio in quest'area, e se ci sono problemi nella parte medio-bassa per sovrabbondanza o presenza di frequenze risonanti, allora il suono stancherà l'ascoltatore, sarà sporco e leggermente borbottante .
Se c'è una carenza nella regione del centro inferiore, ne risentiranno la corretta sensazione dei bassi e la trasmissione affidabile della parte vocale, che sarà priva di pressione e ritorno di energia. Lo stesso vale per la maggior parte degli strumenti che, senza il supporto del medio basso, perderanno la loro "faccia", si inquadrano in modo errato e il loro suono diventerà notevolmente più povero, anche se rimane riconoscibile, non sarà più così pieno.

Quando si costruisce un sistema audio, la gamma del centro inferiore e superiore (fino alla parte superiore) viene solitamente assegnata agli altoparlanti di fascia media (MF), che, senza dubbio, dovrebbero essere posizionati nella parte anteriore davanti all'ascoltatore e costruire il palcoscenico. Per questi diffusori la dimensione non è così importante, può essere 6,5 "e inferiore, quanto è importante il dettaglio e la capacità di rivelare le sfumature del suono, che si ottiene grazie alle caratteristiche del design del diffusore stesso (diffusore, sospensione e altre caratteristiche).
Inoltre, la corretta localizzazione è vitale per l'intera gamma di frequenze medie, e letteralmente la minima inclinazione o rotazione dell'altoparlante può avere un impatto tangibile sul suono in termini di corretta riproduzione realistica delle immagini di strumenti e voci nello spazio, sebbene questo dipenderà in gran parte dalle caratteristiche del design del cono dell'altoparlante stesso.

Il centro inferiore copre quasi tutti gli strumenti e le voci umane esistenti, sebbene non svolga un ruolo fondamentale, ma è comunque molto importante per la piena percezione della musica o dei suoni. Tra gli strumenti ci sarà lo stesso set che ha saputo riconquistare la fascia bassa della regione dei bassi, ma ad essi se ne aggiungono altri che partono già dal basso medio: piatti (190-17000 Hz), oboe (247-15000 Hz), oboe (247-15000 Hz), flauto (240-14500 Hz), violino (200-17000 Hz). Le gamme indicate comprendono tutte le armoniche degli strumenti.

Medio Medio (da 500 Hz a 1200 Hz) o solo un puro mezzo, quasi secondo la teoria dell'equilibrio, questo segmento della gamma può essere considerato fondamentale e fondamentale nel suono e giustamente soprannominato il "mezzo aureo". Nel segmento presentato della gamma di frequenze, puoi trovare le note e le armoniche principali della stragrande maggioranza degli strumenti e delle voci. Chiarezza, intelligibilità, luminosità e suono penetrante dipendono dalla saturazione del mezzo. Possiamo dire che l'intero suono, per così dire, "si diffonde" ai lati dalla base, che è la gamma delle frequenze medie.

In caso di guasto nel mezzo, il suono diventa noioso e inespressivo, perde sonorità e luminosità, la voce cessa di affascinare e addirittura scompare. Inoltre, il mezzo è responsabile dell'intelligibilità delle informazioni principali provenienti dagli strumenti e dalla voce (in misura minore, perché le consonanti vanno in una gamma più alta), aiutando a distinguerle bene a orecchio. La maggior parte degli strumenti esistenti prendono vita in questa gamma, diventano energici, informativi e tangibili, lo stesso accade con le voci (soprattutto quelle femminili), che sono piene di energia nel mezzo.

La gamma fondamentale delle frequenze medie copre la maggioranza assoluta degli strumenti già elencati in precedenza, e rivela anche il pieno potenziale delle voci maschili e femminili. Solo rari strumenti selezionati iniziano la loro vita a frequenze medie, suonando inizialmente in una gamma relativamente ristretta, ad esempio un piccolo flauto (600-15000 Hz).

Medio superiore (da 1200 Hz a 2400 Hz) rappresenta una sezione molto delicata ed esigente della gamma, che deve essere maneggiata con cura e attenzione. In quest'area non ci sono tante note fondamentali che costituiscono la base del suono di uno strumento o di una voce, ma un gran numero di armonici e armonici, grazie ai quali il suono si colora, diventa nitido e brillante. Controllando questa regione della gamma di frequenze, si può effettivamente giocare con la colorazione del suono, rendendolo vivace, scintillante, trasparente e tagliente; o viceversa secco, moderato, ma allo stesso tempo più deciso e trainante.

Ma enfatizzare eccessivamente questa gamma ha un effetto estremamente indesiderabile sull'immagine sonora, perché. inizia a tagliare notevolmente l'orecchio, irritare e persino causare fastidio doloroso. Pertanto, il centro superiore richiede un atteggiamento delicato e attento con esso, tk. a causa di problemi in quest'area, è molto facile rovinare il suono o, al contrario, renderlo interessante e degno. Di solito, la colorazione nella regione medio-alta determina in gran parte l'aspetto soggettivo del genere del sistema acustico.

Grazie al centro superiore, le voci e molti strumenti si formano finalmente, diventano ben distinti dall'orecchio e appare l'intelligibilità del suono. Ciò è particolarmente vero per le sfumature della riproduzione della voce umana, perché è nel mezzo superiore che si colloca lo spettro delle consonanti e continuano le vocali apparse nelle prime gamme del mezzo. In senso generale, il centro superiore enfatizza favorevolmente e rivela pienamente quegli strumenti o voci che sono saturi di armonici superiori, armonici. In particolare, le voci femminili, molti strumenti ad arco, a corda ea fiato si rivelano in modo davvero vivace e naturale nella parte medio-alta.

La stragrande maggioranza degli strumenti suona ancora nella parte medio-alta, anche se molti sono già rappresentati solo sotto forma di impacchi e armoniche. L'eccezione sono alcuni rari, inizialmente contraddistinti da una gamma limitata di basse frequenze, ad esempio una tuba (45-2000 Hz), che termina completamente la sua esistenza nella parte medio-alta.

Alti bassi (da 2400 Hz a 4800 Hz)- questa è una zona / area di maggiore distorsione, che, se presente nel percorso, di solito diventa evidente in questo segmento. Gli alti più bassi sono anche inondati da varie armoniche di strumenti e voci, che allo stesso tempo svolgono un ruolo molto specifico e importante nel disegno finale dell'immagine musicale ricreata artificialmente. Gli alti più bassi portano il carico principale della gamma delle alte frequenze. Nel suono si manifestano per lo più con armonici residui e ben ascoltati di voci (principalmente femminili) e armonici forti incessanti di alcuni strumenti, che completano l'immagine con gli ultimi tocchi di colorazione naturale del suono.

Praticamente non svolgono un ruolo in termini di distinzione degli strumenti e riconoscimento delle voci, sebbene la parte superiore inferiore rimanga un'area altamente informativa e fondamentale. Queste frequenze, infatti, delineano le immagini musicali di strumenti e voci, ne indicano la presenza. In caso di guasto del segmento alto inferiore della gamma di frequenze, il discorso diventerà secco, senza vita e incompleto, approssimativamente la stessa cosa accade con le parti strumentali: la luminosità si perde, l'essenza stessa della sorgente sonora viene distorta, diventa nettamente incompleto e sottoformato.

In qualsiasi sistema audio normale, il ruolo delle alte frequenze è assunto da un altoparlante separato chiamato tweeter (alta frequenza). Solitamente di piccole dimensioni, è poco impegnativo per la potenza in ingresso (entro limiti ragionevoli) per analogia con la sezione centrale e soprattutto dei bassi, ma è anche estremamente importante che il suono venga riprodotto correttamente, realisticamente e almeno magnificamente. Il tweeter copre l'intera gamma udibile ad alta frequenza da 2000-2400 Hz a 20000 Hz. Nel caso dei tweeter, proprio come la sezione midrange, il corretto posizionamento fisico e la direzionalità sono molto importanti, poiché i tweeter non sono solo coinvolti nella modellazione del palcoscenico, ma anche nella sua messa a punto.

Con l'aiuto dei tweeter, puoi controllare ampiamente la scena, ingrandire/rimpicciolire gli artisti, cambiare la forma e il flusso degli strumenti, giocare con il colore del suono e la sua luminosità. Come nel caso della regolazione degli altoparlanti midrange, quasi tutto influisce sul suono corretto dei tweeter, e spesso in modo molto, molto sensibile: rotazione e inclinazione dell'altoparlante, posizione verticale e orizzontale, distanza dalle superfici vicine, ecc. Tuttavia, il successo impostazione corretta e la meticolosità della sezione HF dipende dal design dell'altoparlante e dal suo diagramma di radiazione.

Strumenti che suonano fino agli alti più bassi, lo fanno prevalentemente attraverso gli armonici piuttosto che i fondamentali. Altrimenti, nella gamma alta inferiore, quasi tutti gli stessi che erano nel segmento delle frequenze medie "dal vivo", cioè quasi tutti quelli esistenti. È lo stesso con la voce, che è particolarmente attiva nelle frequenze alte più basse, una luminosità e un'influenza speciali possono essere ascoltate nelle parti vocali femminili.

Medio alto (da 4800 Hz a 9600 Hz) La gamma di frequenze delle frequenze medio-alte è spesso considerata il limite della percezione (ad esempio, nella terminologia medica), sebbene in pratica ciò non sia vero e dipenda sia dalle caratteristiche individuali di una persona che dalla sua età (rispetto uomo più vecchio, più la soglia di percezione diminuisce). Nel percorso musicale, queste frequenze danno una sensazione di purezza, trasparenza, "ariosità" e una certa completezza soggettiva.

Il segmento attuale della gamma presentata è paragonabile a maggiore chiarezza e dettaglio sonoro: se non c'è avvallamento nella parte superiore centrale, allora la sorgente sonora è ben localizzata mentalmente nello spazio, concentrata in un certo punto ed espressa da una sensazione di una certa distanza; e viceversa, se manca il top inferiore, allora la nitidezza del suono sembra sfumare e le immagini si perdono nello spazio, il suono diventa torbido, serrato e sinteticamente irrealistico. Di conseguenza, la regolazione delle alte frequenze più basse è paragonabile alla capacità di "spostare" virtualmente il palcoscenico nello spazio, vale a dire allontanarlo o avvicinarlo.

Le frequenze medio-alte alla fine forniscono l'effetto di presenza desiderato (più precisamente, lo completano al massimo, poiché l'effetto si basa su bassi profondi e pieni di sentimento), grazie a queste frequenze, gli strumenti e la voce diventano il più realistici e affidabili possibile . Possiamo anche dire dei medi alti che sono responsabili del dettaglio nel suono, di numerose piccole sfumature e armonici sia in relazione alla parte strumentale che nelle parti vocali. Alla fine del segmento medio-alto iniziano "l'aria" e la trasparenza, che possono essere percepite anche abbastanza chiaramente e influenzano la percezione.

Nonostante il suono sia in costante declino, in questo segmento della gamma sono ancora attivi: voce maschile e femminile, grancassa (41-8000 Hz), tom (70-7000 Hz), rullante (100-10000 Hz), Hz), piatti (190-17000 Hz), trombone con supporto aereo (80-10000 Hz), tromba (160-9000 Hz), fagotto (60-9000 Hz), sassofono (56-1320 Hz), clarinetto (140-15000 Hz). Hz), oboe (247-15000 Hz), flauto (240-14500 Hz), ottavino (600-15000 Hz), violoncello (65-7000 Hz), violino (200-17000 Hz), arpa (36-15000 Hz) ), organo (20-7000 Hz), sintetizzatore (20-20000 Hz), timpani (60-3000 Hz).

Alta superiore (da 9600 Hz a 30000 Hz) una gamma molto complessa e incomprensibile per molti, che fornisce per la maggior parte supporto a determinati strumenti e voci. Gli acuti superiori forniscono principalmente al suono le caratteristiche di ariosità, trasparenza, cristallinità, alcune aggiunte e colorazioni a volte sottili, che possono sembrare insignificanti e persino impercettibili a molte persone, ma hanno comunque un significato molto definito e specifico. Quando si cerca di costruire un suono high-end "hi-fi" o addirittura "hi-end", la gamma degli acuti superiori riceve la massima attenzione, poiché si ritiene giustamente che non si possa perdere il minimo dettaglio nel suono.

Inoltre, oltre alla parte udibile immediata, la regione alta superiore, trasformandosi dolcemente in frequenze ultrasoniche, può ancora avere alcune impatto psicologico: anche se questi suoni non si sentono chiaramente, ma le onde si irradiano nello spazio e possono essere percepite da una persona, mentre più a livello di formazione dell'umore. Alla fine influenzano anche la qualità del suono. In generale, queste frequenze sono le più sottili e delicate dell'intera gamma, ma sono anche responsabili della sensazione di bellezza, eleganza, retrogusto scintillante della musica. Con una mancanza di energia nella gamma alta superiore, è del tutto possibile provare disagio e understatement musicale. Inoltre, la capricciosa gamma alta superiore dà all'ascoltatore un senso di profondità spaziale, come se si tuffasse in profondità nel palco e fosse avvolto dal suono. Tuttavia, un eccesso di saturazione del suono nella gamma ristretta indicata può rendere il suono inutilmente "sabbioso" e innaturalmente sottile.

Quando si parla della gamma delle alte frequenze superiori, vale la pena menzionare anche il tweeter chiamato "super tweeter", che in realtà è una versione strutturalmente espansa del tweeter convenzionale. Tale altoparlante è progettato per coprire una porzione più ampia della gamma nella parte superiore. Se il raggio d'azione di un tweeter convenzionale termina al segno limite previsto, al di sopra del quale l'orecchio umano teoricamente non percepisce informazioni sonore, ad es. 20 kHz, quindi il super tweeter può alzare questo limite a 30-35 kHz.

L'idea perseguita dalla realizzazione di un diffusore così sofisticato è molto interessante e curiosa, è venuta dal mondo "hi-fi" e "hi-end", dove si ritiene che nessuna frequenza nel percorso musicale possa essere ignorata e , anche se non li sentiamo direttamente, sono comunque inizialmente presenti durante l'esecuzione dal vivo di una particolare composizione, il che significa che possono indirettamente avere qualche tipo di influenza. La situazione con il super tweeter è complicata solo dal fatto che non tutte le apparecchiature (sorgenti/lettori sonori, amplificatori, ecc.) sono in grado di emettere un segnale nell'intera gamma, senza tagliare le frequenze dall'alto. Lo stesso vale per la registrazione stessa, che spesso viene eseguita con un taglio nella gamma di frequenze e perdita di qualità.

Approssimativamente nel modo sopra descritto, la divisione della gamma di frequenze udibili in segmenti condizionali sembra nella realtà, con l'aiuto della divisione è più facile comprendere i problemi nel percorso audio per eliminarli o equalizzare il suono. Nonostante il fatto che ogni persona immagini una sorta di immagine del suono di riferimento esclusivamente sua e comprensibile solo a lui secondo solo le sue preferenze di gusto, la natura del suono originale tende a bilanciare, o meglio a mediare tutte le frequenze del suono. Pertanto, il suono da studio corretto è sempre equilibrato e calmo, l'intero spettro delle frequenze sonore in esso tende a una linea piatta sul grafico della risposta in frequenza (risposta in frequenza di ampiezza). La stessa direzione sta cercando di implementare "hi-fi" e "hi-end" senza compromessi: per ottenere il suono più uniforme ed equilibrato, senza picchi e cali nell'intera gamma udibile. Un suono del genere, per sua natura, può sembrare noioso e inespressivo, privo di luminosità e di nessun interesse per un normale ascoltatore inesperto, ma è proprio questo suono che è veramente corretto in realtà, cercando l'equilibrio per analogia con come le leggi di l'universo stesso in cui viviamo si manifestano. .

In un modo o nell'altro, il desiderio di ricreare un carattere specifico del suono all'interno del proprio sistema audio dipende interamente dalle preferenze dell'ascoltatore. Ad alcune persone piace il suono con bassi potenti prevalenti, ad altri piace la maggiore luminosità degli alti "alzati", altri possono godersi le voci aspre enfatizzate nel mezzo per ore ... Ci può essere un'enorme varietà di opzioni di percezione e informazioni su la divisione di frequenza della gamma in segmenti condizionali aiuterà solo chiunque voglia creare il suono dei propri sogni, solo ora con una comprensione più completa delle sfumature e delle sottigliezze delle leggi a cui obbedisce il suono come fenomeno fisico.

Comprendere il processo di saturazione con determinate frequenze della gamma sonora (riempiendolo di energia in ciascuna delle sezioni) in pratica non solo faciliterà la messa a punto di qualsiasi sistema audio e consentirà di costruire una scena in linea di principio, ma darà anche esperienza inestimabile nella valutazione della natura specifica del suono. Con l'esperienza, una persona sarà in grado di identificare istantaneamente le carenze del suono a orecchio, inoltre, descrivere in modo molto accurato i problemi in una certa parte della gamma e suggerire una possibile soluzione per migliorare l'immagine sonora. È possibile eseguire la correzione del suono vari metodi, dove è possibile utilizzare un equalizzatore come "leve", ad esempio, o "giocare" con la posizione e la direzione degli altoparlanti, modificando così la natura delle prime riflessioni dell'onda, eliminando le onde stazionarie, ecc. Questa sarà già una "storia completamente diversa" e un argomento per articoli separati.

La gamma di frequenze della voce umana nella terminologia musicale

Separatamente e separatamente nella musica, viene assegnato il ruolo della voce umana come parte vocale, perché la natura di questo fenomeno è davvero sorprendente. La voce umana è così poliedrica e la sua estensione (rispetto agli strumenti musicali) è la più ampia, ad eccezione di alcuni strumenti, come il pianoforte.
Inoltre, dentro età diverse una persona può emettere suoni di diverse altezze, durante l'infanzia fino ad altezze ultrasoniche, in età adulta una voce maschile è perfettamente in grado di cadere estremamente in basso. Qui, come prima, è estremamente importante caratteristiche individuali corde vocali persona, perché ci sono persone che riescono a stupire con la loro voce nella gamma delle 5 ottave!

Bambino
• Contralto (basso)
• Soprano (alto)
• Treble (alto nei ragazzi)

Uomo
• Bassi profondi (extra bassi) 43,7-262 Hz
• Bassi (bassi) 82-349 Hz
• Baritono (medio) 110-392 Hz
• Tenore (alto) 132-532 Hz
• Tenore altino (altissimo) 131-700 Hz

Da donna
• Contralto (basso) 165-692 Hz
• Mezzosoprano (medio) 220-880 Hz
• Soprano (alto) 262-1046 Hz
• Coloratura soprano (altissima) 1397 Hz

IN meccanismo di percezione del suono intervengono varie strutture: le onde sonore, che sono la vibrazione delle molecole d'aria, propagate dalla sorgente sonora, vengono captate dall'esterno, amplificate dal medio e trasformate dall'orecchio interno in impulsi nervosi entrare nel cervello.

Le onde sonore vengono captate dal padiglione auricolare ed esternamente Canale uditivo raggiungere la membrana timpanica, la membrana che separa l'orecchio esterno dall'orecchio medio. Le vibrazioni della membrana timpanica vengono trasmesse agli ossicini dell'orecchio medio, che informano la loro finestra ovale in modo che le vibrazioni raggiungano orecchio interno riempito di liquido. vibrante, finestra ovale genera il movimento del perilinfa, in cui tipo speciale"onda", attraversando l'intera coclea, prima lungo la scalinata del vestibolo, e poi lungo il timpano, fino a raggiungere una finestra a tutto sesto, in cui l'"onda" si abbassa. A causa delle fluttuazioni della perilinfa, viene stimolato l'organo del Corti, situato nella coclea, che elabora i movimenti della perilinfa e, sulla base di essi, genera impulsi nervosi che vengono trasmessi al cervello attraverso il nervo uditivo.

Il movimento della perilinfa fa vibrare la membrana principale, che costituisce la superficie del riccio, dove si trova l'organo del Corti. Quando le cellule sensoriali sono mosse dalle vibrazioni, le piccole ciglia sulla loro superficie colpiscono la membrana tegumentaria e producono cambiamenti metabolici che trasformano gli stimoli meccanici in nervi cocleari neurali e raggiungono il nervo uditivo, da dove entrano nel cervello, dove vengono riconosciuti e percepiti come suoni.

FUNZIONI DELLE OSSA DELL'ORECCHIO MEDIO.

Quando la membrana timpanica vibra, si muovono anche gli ossicini dell'orecchio medio: ogni vibrazione fa muovere il martello, che mette in moto l'incudine, trasmettendo il movimento alla staffa, poi la base della staffa colpisce la finestra ovale e crea così un'onda nel fluido contenuto nell'orecchio interno. Poiché la membrana timpanica ha una superficie più ampia della finestra ovale, il suono viene concentrato e amplificato mentre viaggia attraverso gli ossicini dell'orecchio medio per compensare le perdite di energia durante la transizione delle onde sonore dall'aria al liquido. Grazie a questo meccanismo si possono percepire suoni molto deboli.

L'orecchio umano è in grado di percepire onde sonore aventi determinate caratteristiche di intensità e frequenza. Per quanto riguarda la frequenza, una persona può captare suoni nell'intervallo da 16.000 a 20.000 hertz (vibrazioni al secondo) e l'udito umano è particolarmente sensibile alla voce umana, che varia da 1000 a 4000 hertz. L'intensità, che dipende dall'ampiezza delle onde sonore, deve avere una certa soglia, cioè 10 decibel: i suoni al di sotto di questa soglia non vengono percepiti dall'orecchio.

Il danno uditivo è un deterioramento della capacità di percepire i suoni dovuto al verificarsi di un'unica fonte di rumore forte (ad esempio un'esplosione) o lunga (discoteche, concerti, luogo di lavoro, ecc.). Come risultato di una lesione uditiva, una persona sentirà bene solo i toni bassi, mentre la capacità di sentire i toni alti si deteriorerà. Tuttavia, è possibile proteggere l'apparecchio acustico utilizzando le cuffie.

Informazioni sulla sezione

Questa sezione contiene articoli dedicati a fenomeni o versioni che in un modo o nell'altro possono essere interessanti o utili ai ricercatori dell'inspiegabile.
Gli articoli sono suddivisi in categorie:
Informativo. Contiene informazioni utili per i ricercatori varie zone conoscenza.
Analitico. Includono un'analisi delle informazioni accumulate su versioni o fenomeni, nonché descrizioni dei risultati degli esperimenti.
Tecnico. Accumulano informazioni su soluzioni tecniche che possono essere utilizzate nel campo dello studio di fatti inspiegabili.
Metodi. Contengono descrizioni dei metodi usati dai membri del gruppo nell'investigare i fatti e studiare i fenomeni.
Media. Contengono informazioni sul riflesso dei fenomeni nell'industria dell'intrattenimento: film, cartoni animati, giochi, ecc.
Idee sbagliate conosciute. Divulgazioni di fatti noti inspiegabili, raccolti anche da fonti di terze parti.

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Caratteristiche della percezione umana. Udito

Il suono è vibrazioni, cioè perturbazione meccanica periodica in mezzi elastici - gassosi, liquidi e solidi. Un tale oltraggio, che è certo cambiamento fisico in un mezzo (ad esempio, un cambiamento di densità o pressione, spostamento di particelle), si propaga in esso sotto forma di un'onda sonora. Un suono può essere impercettibile se la sua frequenza è oltre la sensibilità dell'orecchio umano, o se si propaga in un mezzo come un solido che non può avere un contatto diretto con l'orecchio, o se la sua energia si dissipa rapidamente nel mezzo. Pertanto, il solito processo di percezione del suono per noi è solo un aspetto dell'acustica.

onde sonore

Onda sonora

Le onde sonore possono servire come esempio di un processo oscillatorio. Qualsiasi fluttuazione è associata a una violazione dello stato di equilibrio del sistema ed è espressa nella deviazione delle sue caratteristiche dai valori di equilibrio con un successivo ritorno al valore originale. Per le vibrazioni sonore, tale caratteristica è la pressione in un punto del mezzo e la sua deviazione è la pressione sonora.

Considera un lungo tubo pieno d'aria. Dall'estremità sinistra, viene inserito un pistone strettamente adiacente alle pareti. Se il pistone viene spostato bruscamente verso destra e fermato, l'aria nelle sue immediate vicinanze verrà compressa per un momento. L'aria compressa si espanderà quindi, spingendo l'aria ad essa adiacente sulla destra, e l'area di compressione, originariamente creata vicino al pistone, si muoverà attraverso il tubo a velocità costante. Questa onda di compressione è l'onda sonora nel gas.
Cioè, un brusco spostamento di particelle di un mezzo elastico in un punto aumenterà la pressione in questo punto. Grazie ai legami elastici delle particelle, la pressione viene trasferita alle particelle vicine, che a loro volta agiscono su quelle successive, e l'area di maggiore pressione, per così dire, si muove in un mezzo elastico. L'area di alta pressione è seguita dall'area pressione ridotta, e così si forma una serie di regioni alternate di compressione e rarefazione, che si propagano nel mezzo sotto forma di onda. Ogni particella del mezzo elastico in questo caso oscillerà.

Un'onda sonora in un gas è caratterizzata da eccesso di pressione, eccesso di densità, spostamento delle particelle e loro velocità. Per le onde sonore, queste deviazioni dai valori di equilibrio sono sempre piccole. Pertanto, l'eccesso di pressione associato all'onda è molto inferiore alla pressione statica del gas. Altrimenti, abbiamo a che fare con un altro fenomeno: un'onda d'urto. In un'onda sonora corrispondente al parlato ordinario, l'eccesso di pressione è solo circa un milionesimo della pressione atmosferica.

È importante che la sostanza non venga portata via dall'onda sonora. Un'onda è solo una perturbazione temporanea che attraversa l'aria, dopodiché l'aria ritorna in uno stato di equilibrio.
Il moto ondoso, ovviamente, non è esclusivo del suono: i segnali luminosi e radio viaggiano sotto forma di onde e tutti conoscono le onde sulla superficie dell'acqua.

Così, il suono senso ampio- onde elastiche che si propagano in qualsiasi mezzo elastico e creano vibrazioni meccaniche in esso; in senso stretto - la percezione soggettiva di queste vibrazioni da parte di speciali organi di senso di animali o umani.
Come ogni onda, il suono è caratterizzato da ampiezza e spettro di frequenza. Di solito una persona sente i suoni trasmessi attraverso l'aria nella gamma di frequenze da 16-20 Hz a 15-20 kHz. Il suono al di sotto della portata dell'udito umano è chiamato infrasuono; superiore: fino a 1 GHz - tramite ultrasuoni, da 1 GHz - tramite ipersuono. Tra i suoni udibili, dovrebbero essere evidenziati anche i suoni fonetici, vocali e fonemi (di cui è costituito il discorso orale) e i suoni musicali (di cui è composta la musica).

Esistono onde sonore longitudinali e trasversali, a seconda del rapporto tra la direzione di propagazione dell'onda e la direzione delle oscillazioni meccaniche delle particelle del mezzo di propagazione.
Nei mezzi liquidi e gassosi, dove non ci sono fluttuazioni significative di densità, le onde acustiche sono di natura longitudinale, cioè la direzione dell'oscillazione delle particelle coincide con la direzione del movimento dell'onda. IN solidi, oltre alle deformazioni longitudinali, si verificano anche deformazioni elastiche di taglio, che provocano l'eccitazione di onde trasversali (di taglio); in questo caso le particelle oscillano perpendicolarmente alla direzione di propagazione dell'onda. La velocità di propagazione delle onde longitudinali è molto maggiore della velocità di propagazione delle onde di taglio.

L'aria non è uniforme ovunque per il suono. Sappiamo che l'aria è costantemente in movimento. La velocità del suo movimento in diversi strati non è la stessa. Negli strati vicini al suolo, l'aria entra in contatto con la sua superficie, gli edifici, le foreste, e quindi la sua velocità qui è inferiore che in alto. A causa di ciò, l'onda sonora non viaggia alla stessa velocità in alto e in basso. Se il movimento dell'aria, cioè il vento, è un compagno del suono, allora negli strati superiori dell'aria il vento guiderà l'onda sonora più fortemente che in quelli inferiori. In caso di vento contrario, il suono viaggia più lentamente sopra che sotto. Questa differenza di velocità influisce sulla forma dell'onda sonora. A causa della distorsione delle onde, il suono non si propaga in linea retta. Con un vento in coda, la linea di propagazione di un'onda sonora si piega verso il basso, con un vento contrario verso l'alto.

Un altro motivo per la propagazione irregolare del suono nell'aria. Questo - temperatura diversa suoi singoli strati.

Strati d'aria diversamente riscaldati, come il vento, cambiano la direzione del suono. Durante il giorno, l'onda sonora si piega verso l'alto, perché la velocità del suono negli strati inferiori e più caldi è maggiore che negli strati superiori. La sera, quando la terra, e con essa gli strati d'aria circostanti, si raffreddano rapidamente, gli strati superiori diventano più caldi di quelli inferiori, la velocità del suono in essi è maggiore e la linea di propagazione delle onde sonore si piega verso il basso . Pertanto, la sera di punto in bianco è meglio ascoltare.

Quando si osservano le nuvole, si può spesso notare come a diverse altezze si muovano non solo con velocità diversa ma a volte in direzioni diverse. Ciò significa che il vento a diverse altezze dal suolo può avere velocità e direzione diverse. Anche la forma dell'onda sonora in tali strati varierà da strato a strato. Lascia che, ad esempio, il suono vada controvento. In questo caso, la linea di propagazione del suono dovrebbe piegarsi e salire. Ma se incontra uno strato di aria che si muove lentamente sulla sua strada, cambierà di nuovo direzione e potrebbe tornare di nuovo a terra. Fu allora che nello spazio dal luogo in cui l'onda si alza in altezza al luogo in cui ritorna al suolo, appare una "zona di silenzio".

Organi della percezione del suono

Udito - capacità organismi biologici percepire i suoni con gli organi dell'udito; funzione speciale dell'apparecchio acustico, eccitata dalle vibrazioni sonore ambiente come aria o acqua. Uno dei cinque sensi biologici, chiamato anche percezione acustica.

L'orecchio umano percepisce onde sonore con una lunghezza da circa 20 m a 1,6 cm, che corrisponde a 16 - 20.000 Hz (oscillazioni al secondo) durante la trasmissione di vibrazioni attraverso l'aria e fino a 220 kHz durante la trasmissione del suono attraverso le ossa del cranio . Queste onde sono importanti significato biologico, ad esempio, le onde sonore nella gamma di 300-4000 Hz corrispondono alla voce umana. I suoni sopra i 20.000 Hz hanno poco valore pratico, perché rallentano velocemente; le vibrazioni sotto i 60 Hz sono percepite attraverso il senso vibrazionale. La gamma di frequenze che una persona può sentire è chiamata uditiva o gamma sonora; le frequenze più alte sono chiamate ultrasuoni e le frequenze più basse sono chiamate infrasuoni.
La capacità di distinguere le frequenze sonore dipende fortemente dall'individuo: età, sesso, suscettibilità alle malattie uditive, allenamento e affaticamento dell'udito. Gli individui sono in grado di percepire suoni fino a 22 kHz, e forse anche più alti.
Una persona può distinguere più suoni contemporaneamente a causa del fatto che possono esserci più onde stazionarie nella coclea contemporaneamente.

L'orecchio è un complesso organo vestibolare-uditivo che svolge due funzioni: percepisce gli impulsi sonori ed è responsabile della posizione del corpo nello spazio e della capacità di mantenere l'equilibrio. Questo organo accoppiato, che si trova nelle ossa temporali del cranio, limitato all'esterno dai padiglioni auricolari.

L'organo dell'udito e dell'equilibrio è rappresentato da tre sezioni: l'orecchio esterno, medio e interno, ciascuna delle quali svolge le sue funzioni specifiche.

L'orecchio esterno è costituito dal padiglione auricolare e dal meato uditivo esterno. padiglione auricolare - forma complessa cartilagine elastica, ricoperta di pelle, la sua parte inferiore, chiamata lobo, è una piega cutanea, costituita da pelle e tessuto adiposo.
Il padiglione auricolare negli organismi viventi funziona come un ricevitore di onde sonore, che vengono poi trasmesse all'interno dell'apparecchio acustico. Il valore del padiglione auricolare nell'uomo è molto inferiore a quello degli animali, quindi nell'uomo è praticamente immobile. Ma molti animali, muovendo le orecchie, sono in grado di determinare la posizione della sorgente sonora in modo molto più accurato rispetto agli umani.

Le pieghe del padiglione auricolare umano introducono piccole distorsioni di frequenza nel suono che entra nel condotto uditivo, a seconda della localizzazione orizzontale e verticale del suono. Pertanto, il cervello riceve informazioni aggiuntive per chiarire la posizione della sorgente sonora. Questo effetto viene talvolta utilizzato in acustica, anche per creare un senso di suono surround quando si utilizzano cuffie o apparecchi acustici.
La funzione del padiglione auricolare è captare i suoni; la sua continuazione è la cartilagine del canale uditivo esterno, la cui lunghezza media è di 25-30 mm. La parte cartilaginea del canale uditivo passa nell'osso e l'intero canale uditivo esterno è rivestito di pelle contenente ghiandole sebacee e solforiche, che sono ghiandole sudoripare modificate. Questo passaggio termina alla cieca: è separato dall'orecchio medio dalla membrana timpanica. Le onde sonore captate dal padiglione auricolare colpiscono il timpano e lo fanno vibrare.

A loro volta, le vibrazioni della membrana timpanica vengono trasmesse all'orecchio medio.

Orecchio medio
La parte principale dell'orecchio medio è cavità timpanica- un piccolo spazio con un volume di circa 1 cm³, situato in osso temporale. Ci sono tre ossicini uditivi qui: il martello, l'incudine e la staffa: trasmettono vibrazioni sonore dall'orecchio esterno a quello interno, mentre le amplificano.

Gli ossicini uditivi - come i più piccoli frammenti dello scheletro umano, rappresentano una catena che trasmette vibrazioni. L'ansa del martello è strettamente fusa con la membrana timpanica, la testa del martello è collegata all'incudine, e questa, a sua volta, con la sua lungo processo- con una staffa. La base della staffa chiude la finestra del vestibolo, collegandosi così con l'orecchio interno.
La cavità dell'orecchio medio è collegata al rinofaringe per mezzo della tromba di Eustachio, attraverso la quale la pressione media dell'aria all'interno e all'esterno della membrana timpanica si equalizza. Quando la pressione esterna cambia, a volte le orecchie "si adagiano", il che di solito è risolto dal fatto che lo sbadiglio è causato in modo riflessivo. L'esperienza mostra che ancora più efficacemente le orecchie chiuse si risolvono deglutendo i movimenti o se in questo momento soffi in un naso schiacciato.

orecchio interno
Delle tre parti dell'organo dell'udito e dell'equilibrio, la più complessa è orecchio interno, che per la sua forma intricata è chiamato labirinto. Il labirinto osseo è costituito dal vestibolo, dalla coclea e dai canali semicircolari, ma solo dalla coclea, che è piena di fluidi linfatici. All'interno della coclea è presente un canale membranoso, anch'esso pieno di liquido, sulla cui parete inferiore si trova l'apparato recettore dell'analizzatore uditivo, ricoperto di cellule ciliate. Le cellule ciliate raccolgono le fluttuazioni nel fluido che riempie il canale. Ogni cellula ciliata è sintonizzata su una specifica frequenza sonora, con le cellule sintonizzate sulle basse frequenze situate nella parte superiore della coclea e le alte frequenze vengono captate dalle cellule nella parte inferiore della coclea. Quando le cellule ciliate muoiono per età o per altri motivi, una persona perde la capacità di percepire i suoni delle frequenze corrispondenti.

Limiti della percezione

L'orecchio umano sente nominalmente suoni nella gamma da 16 a 20.000 Hz. Il limite superiore tende a diminuire con l'età. La maggior parte degli adulti non riesce a sentire il suono sopra i 16 kHz. L'orecchio stesso non risponde a frequenze inferiori a 20 Hz, ma possono essere percepite attraverso il senso del tatto.

La gamma di suoni percepiti è enorme. Ma il timpano nell'orecchio è sensibile solo ai cambiamenti di pressione. Il livello di pressione sonora viene solitamente misurato in decibel (dB). Il limite inferiore di udibilità è definito come 0 dB (20 micropascal), e la definizione del limite superiore di udibilità si riferisce più alla soglia del disagio che quindi a perdita dell'udito, contusione, ecc. Questo limite dipende da quanto tempo ascoltiamo il suono. L'orecchio può tollerare aumenti di volume a breve termine fino a 120 dB senza conseguenze, ma l'esposizione a lungo termine a suoni superiori a 80 dB può causare la perdita dell'udito.

Studi più accurati sul limite inferiore dell'udito hanno dimostrato che la soglia minima alla quale il suono rimane udibile dipende dalla frequenza. Questo grafico è chiamato la soglia assoluta dell'udito. In media, ha una regione di massima sensibilità nell'intervallo da 1 kHz a 5 kHz, sebbene la sensibilità diminuisca con l'età nell'intervallo superiore a 2 kHz.
Esiste anche un modo per percepire il suono senza la partecipazione del timpano: il cosiddetto effetto uditivo a microonde, quando la radiazione modulata nella gamma delle microonde (da 1 a 300 GHz) colpisce i tessuti attorno alla coclea, inducendo una persona a percepire vari suoni.
A volte una persona può sentire suoni nella regione a bassa frequenza, anche se in realtà non c'erano suoni di tale frequenza. Ciò è dovuto al fatto che le oscillazioni della membrana basilare nell'orecchio non sono lineari e in essa possono verificarsi oscillazioni con una frequenza diversa tra due frequenze più alte.

Sinestesia

Uno dei fenomeni neuropsichiatrici più insoliti, in cui il tipo di stimolo e il tipo di sensazioni che una persona prova non corrispondono. La percezione sinestetica si esprime nel fatto che oltre alle solite qualità possono verificarsi sensazioni aggiuntive, più semplici o impressioni "elementari" persistenti - ad esempio colori, odori, suoni, sapori, qualità di una superficie strutturata, trasparenza, volume e forma , posizione nello spazio e altre qualità. , non ricevuto con l'aiuto dei sensi, ma esistente solo sotto forma di reazioni. Tali qualità aggiuntive possono sorgere come impressioni sensoriali isolate o anche manifestarsi fisicamente.

C'è, ad esempio, la sinestesia uditiva. Questa è la capacità di alcune persone di "sentire" i suoni quando osservano oggetti in movimento o lampi, anche se non sono accompagnati da fenomeni sonori reali.
Va tenuto presente che la sinestesia è piuttosto una caratteristica neuropsichiatrica di una persona e non è un disturbo mentale. Una tale percezione del mondo circostante può essere avvertita da una persona comune attraverso l'uso di determinate droghe.

Non esiste ancora una teoria generale della sinestesia (scientificamente provata, idea universale al riguardo). Al momento ci sono molte ipotesi e molte ricerche sono in corso in questo settore. Sono già apparse classificazioni e confronti originali e sono emersi alcuni modelli rigorosi. Ad esempio, noi scienziati abbiamo già scoperto che i sinesteti hanno una speciale natura di attenzione - come se "preconscia" - a quei fenomeni che causano loro la sinestesia. I sinesteti hanno un'anatomia cerebrale leggermente diversa e una sua attivazione radicalmente diversa rispetto agli "stimoli" sinestetici. E i ricercatori dell'Università di Oxford (Regno Unito) hanno organizzato una serie di esperimenti durante i quali hanno scoperto che i neuroni ipereccitabili possono essere la causa della sinestesia. L'unica cosa che si può dire con certezza è che tale percezione si ottiene a livello del cervello, e non a livello della percezione primaria delle informazioni.

Conclusione

Le onde di pressione viaggiano attraverso l'orecchio esterno, la membrana timpanica e gli ossicini dell'orecchio medio per raggiungere l'orecchio interno a forma di chiocciola pieno di liquido. Il liquido, oscillando, colpisce una membrana ricoperta di minuscoli peli, ciglia. Le componenti sinusoidali di un suono complesso provocano vibrazioni in varie parti della membrana. Le ciglia che vibrano insieme alla membrana eccitano l'associato fibre nervose; in esse sono presenti serie di impulsi in cui sono “codificate” la frequenza e l'ampiezza di ogni componente di un'onda complessa; questi dati vengono trasmessi elettrochimicamente al cervello.

Dall'intero spettro dei suoni, prima di tutto, si distingue la gamma udibile: da 20 a 20.000 hertz, infrasuoni (fino a 20 hertz) e ultrasuoni - da 20.000 hertz e oltre. Una persona non sente gli infrasuoni e gli ultrasuoni, ma questo non significa che non lo influenzino. È noto che gli infrasuoni, specialmente al di sotto dei 10 hertz, possono influenzare la psiche umana, causare stati depressivi. Gli ultrasuoni possono causare sindromi asteno-vegetative, ecc.
La parte udibile della gamma di suoni è suddivisa in suoni a bassa frequenza - fino a 500 hertz, suoni a media frequenza - 500-10000 hertz e suoni ad alta frequenza - oltre 10000 hertz.

Questa divisione è molto importante, poiché l'orecchio umano non è altrettanto sensibile suoni diversi. L'orecchio è più sensibile a una gamma relativamente ristretta di suoni a media frequenza da 1000 a 5000 hertz. Per i suoni di frequenza più bassa e più alta, la sensibilità diminuisce bruscamente. Ciò porta al fatto che una persona è in grado di sentire suoni con un'energia di circa 0 decibel nella gamma delle frequenze medie e non sentire suoni a bassa frequenza di 20-40-60 decibel. Cioè, i suoni con la stessa energia nella gamma delle frequenze medie possono essere percepiti come forti e nella gamma delle basse frequenze come bassi o non essere affatto uditi.

Questa caratteristica del suono è formata dalla natura non per caso. I suoni necessari alla sua esistenza: la parola, i suoni della natura, sono principalmente nella gamma delle frequenze medie.
La percezione dei suoni è notevolmente compromessa se altri suoni suonano contemporaneamente, rumori simili per frequenza o composizione delle armoniche. Ciò significa che, da un lato, l'orecchio umano non percepisce bene i suoni a bassa frequenza e, dall'altro, se nella stanza sono presenti rumori estranei, la percezione di tali suoni può essere ancora più disturbata e distorta .