Сколько ггц слышит человек
Обновлено: 04.07.2024
Войти
Авторизуясь в LiveJournal с помощью стороннего сервиса вы принимаете условия Пользовательского соглашения LiveJournal
Возраст и слышать высокие частоты. Почему не слышно до 20кГц?
Статистика упорно утверждает: с годами верхняя граница слышимости у людей падает. Правда, есть нюанс: у большинства -- падает. Фактически кто-то слышал до 19кГц в 18 лет, а уже в 40-45 -- лишь до 14кГц. А у некоторых -- всё остаётся на месте. Как так?
Забавные существуют заблуждения. Все считают, что это нормально, когда человек (плавно) слышит всё хуже. С годами пропадает возможность слышать высокочастотные(ВЧ) звуки. Но, для начала стоит понять: а зачем они вообще нужны?
Для того, чтобы слышать речь -- нужно уверенно распознавать звуки до 6кГц. Это -- с учётом шепота. Чтобы уверенно слышать речь ещё и в шумных помещениях -- хорошо бы до 8кГц иметь диапазон. Музыкальные ноты заканчиваются около 11кГц толком. А самые часто используемые -- и вовсе до 5-6кГц. А люди "зачем-то" слышат с рожденья примерно до 20кГц.
Надо отметить, что кто-то с самого детства слышал максимум до 17кГц не имея проблем со слухом, а кто-то -- и 24кГц. Тут уж как повезло с генетикой, строением ушей и мозга. Нам интересно -- почему падает. А дабы понять, почему ВЧ-диапазон пропадает нужно выяснить что там.
Если запустить генератор звуков, то выяснится, что звуки, сами по себе, свыше 11-12кГц откровенно неприятны. Около 16-17кГц пропадает ощущение роста частоты как именно "утончение звука". Нет ощущения как с музыкальными звуками, которые всё выше. На самом деле все звуки свыше 10-12кГц нужны для того, чтобы слышать обертона/гармоники. Любой настоящий звук -- это не ровно 3200Гц -- а гораздо большее количество звуков.
Скажем, любой человек отличит одну и ту же ноту, которую сыграли на гитаре и на фортепиано. Тон, частота ноты -- одна и та же. Можно даже сыграть одно и то же произведение, но звук-то разный! Тут-то и приходит понимание, насколько важны детали звука. Но в этот раз не будем вдаваться в детали появления/распространения звука. Кстати, почти аналогичная причина есть и в необходимости слышать слишком низкие звуки.
В первую очередь высокие частоты позволяют слышать массу деталей. Можно легко посчитать чуть ли не 10-15 гармоник от основного звука. А это значит, что если есть звук в 1000Гц, то он будет последовательно умножаться на 1,2,3,4,5. 15. Это и есть гармоники, которые мы слышим попутно. А ещё есть отражение звука внутри помещения. Некая акустика помещения. И звуков оказывается – очень много.
Получается, что чем больше человек теряет из диапазона ВЧ -- тем хуже слышит детали. Сами по себе звуки около 15-20кГц лишены особого смысла. Хотя, безусловно, если их убрать в записи -- то будет казаться, что музыка звучит не здесь: например, очень мощно играет музыка, но через стену -- у соседа. Нет эффекта присутствия -- вот явное отсутствие высоких частот.
Мало того, в силу специфики распространения звуков в пространстве, выясняется, что чем дальше от источника звука -- тем больше слышна высокочастотная составляющая. Фактически, чтобы отлично слышать с 20 метров и со 100 метров -- нужно иметь хороший диапазон работы слуха.
Что же делают люди на практике? Очень часто не интересуются окружающими звуками. Всё им безразлично. Никакого внимания к деталям. Вместо того, чтобы точно услышать даже речь -- нередко додумываются потерянные обрывки. Мысли -- вместо реальных звуков. И такая практика идёт каждый день много лет подряд. Попыток услышать вдалеке нечто интересное или какой-то тихий звук – вообще нет.
К этому всему добавляется простой факт: среди взрослых -- уже полно глуховатых. И это -- общепринятая норма. Мало кто понимает, что всеобщий уровень громкости общения и много другого -- это примерно падение слуха первой степени. Именно с таким падением будет крайне комфортно в обществе. Не будет никаких проблем что-либо услышать.
А если вернуться к статистике -- то выяснится, что есть люди, которые слышат и в 40, и 60 -- высокие частоты почти также, как в молодости. И никуда ничего не пропадает. Но это же надо думать, а так не хочется.
Человек – это действительно самое умное из животных, населяющих планету. Однако наш ум нередко лишает нас превосходства в таких способностях, как восприятие окружающего посредством обоняния, слуха и других сенсорных ощущений.
Так, большинство животных намного опережают нас, если речь идет о слуховом диапазоне. Диапазон слуха человека – это ряд частот, которые может воспринимать человеческое ухо. Попробуем понять, как работает ухо человека в отношении восприятия звука.
Человеческое ухо – это сложный орган, который состоит из множества мелких косточек и хрящей. Звуковые волны проходят через внешнее ухо и далее через ушной канал, воздействуя на барабанную перепонку. Это заставляет барабанную перепонку колебаться, провоцируя попеременно компрессию и разряжение, а также приводя в движение другие структуры уха, такие как слуховые косточки, молоточек среднего уха, ото наковальня и стремя. Частота колебания этих косточек в секунду и измеряется. Единицей измерения этой частоты является герц. Обычно 1 Гц = 1 цикл/сек. Кстати, узнайте и о других интересных фактах о теле человека.
Диапазон слуха человека в нормальных условиях
В среднем человеческое ухо может улавливать и различать звуковые волны в диапазоне от 20 Гц до 20 кГц (20000 Гц). Однако по мере старения слуховой диапазон человека уменьшается, в частности понижается его верхняя граница. У пожилых людей она обычно намного ниже, чем у молодых, при этом максимально высокими слуховыми способностями обладают младенцы и дети. Слуховое восприятие высоких частот начинает ухудшаться с восьмилетнего возраста.
Человеческий слух в идеальных условиях
В лаборатории диапазон слуха человека определяется при помощи аудиометра, который испускает звуковые волны различной частоты, и настроенных соответствующим образом наушников. В таких идеальных условиях человеческое ухо может распознавать частоты в диапазоне от 12 Гц до 20 кГц.
Диапазон слуха у мужчин и женщин
Между слуховым диапазоном мужчин и женщин существует значительная разница. Обнаружено, что женщины по сравнению с мужчинами более чувствительны к высоким частотам. Восприятие низких частот находится у мужчин и женщин на более или менее одинаковом уровне.
Различные шкалы для указания диапазона слуха
Хотя частотная шкала является наиболее распространенной шкалой для измерения диапазона слуха человека, его также нередко измеряют в паскалях (Па) и децибелах (дБ). Однако измерение в паскалях считается неудобным, так как эта единица предполагает работу с очень крупными цифрами. Один мкПа – это расстояние, преодолеваемое звуковой волной во время колебания, которое равно одной десятой диаметра атома водорода. Звуковые волны в человеческом ухе преодолевают намного большее расстояние, что делает указание диапазона слуха человека в паскалях затруднительным.
Самый мягкий звук, который может быть распознан ухом человека, равняется примерно 20 мкПа. Шкала децибел более проста в использовании, так как она представляет собой логарифмическую шкалу, которая напрямую ссылается на шкалу Па. Она принимает 0 дБ (20 мкПа) как точку отсчета и далее продолжает сжимать эту шкалу давления. Таким образом, 20 миллионов мкПа равняются всего 120 дБ. Так получается, что диапазон человеческого уха составляет 0-120 дБ.
Слуховой диапазон значительно разнится от человека к человеку. Поэтому для выявления потери слуха лучше всего измерять диапазон слышимых звуков по отношению к опорной шкале, а не по отношению к обычной стандартизированной шкале. Тесты могут проводиться при помощи сложных инструментов для диагностики слуха, которые позволяют точно определять степень и диагностировать причины потери слуха.
В продолжениe тематики аудио стоит рассказать о человеческом слухе несколько подробнее. Насколько субъективно наше восприятие? Можно ли протестировать свой слух? Сегодня вы узнаете самый простой способ выяснить, полностью ли ваш слух соответствует табличным значениям.
Известно, что среднестатистический человек способен воспринимать органами слуха акустические волны в диапазоне от 16 до 20 000 Гц (в зависимости от источника — 16 000 Гц). Этот диапазон и называется слышимым диапазоном.
Эти цифры приблизительные. Дело в том, что в процессе взросления, а впоследствии и старения органы слуха претерпевают изменения. Результатом этих процессов является не только сокращение слышимого диапазона. Иногда человек может не воспринимать не только пограничные частоты, но и отдельные частоты, находящиеся внутри стандартного воспринимаемого диапазона. Кроме этого, частоты ниже 100 Гц могут восприниматься не слухом, а осязанием или в результате преломления звука в ушном канале. Эти явления могут привести к восприятию звуков, которые не входят в слышимый человеком диапазон.
В социальных сетях и на сайтах, распространяющих различный музыкальный контент, можно встретить специальные тестовые файлы. Изначально они предназначены для тонкой настройки многоканальных акустических систем. Их воспроизводят для поиска конфликтующих частот и последующего отрезания при помощи аппаратных или программных средств, входящих в акустическую систему (кроссоверов и эквалайзеров). Подобные аудиофайлы содержат запись звука на одной частоте или последовательность подобных записей, созданных генератором звуковой частоты.
Отдельные тестовые сборники содержат также дополнительную информацию об исходной амплитуде волны, что позволяет выровнять громкость элементов многоканальной акустики в помещении. Обычно подобные файлы отредактированы специальным образом: дополнительно меняется модуляция сигнала, добавляется шум, варьируется амплитуда. В нашем случае будет достаточно самой простой подборки.
»
Этого теста достаточно для приблизительной оценки, но если вы не слышите звуки выше 15 кГц, то стоит обратиться к врачу.
Обратите внимание, что проблема слышимости низких частот, скорее всего, связана с аудиосистемой.
Чаще всего надпись на коробке в стиле «Воспроизводимый диапазон: 1–25 000 Гц» — это даже не маркетинг, а откровенная ложь со стороны производителя.
К сожалению, компании обязаны сертифицировать не все аудиосистемы, поэтому доказать, что это враньё, практически невозможно. Колонки или наушники, может быть, и воспроизводят граничные частоты… Вопрос в том, как и на какой громкости.
Проблемы со спектром выше 15 кГц — вполне обычное возрастное явление, с которым пользователи, скорее всего, столкнутся. А вот 20 кГц (те самые, за которые так борются аудиофилы) обычно слышат только дети до 8–10 лет.
Достаточно последовательно прослушать все файлы. Для более подробного исследования можно воспроизводить семплы, начиная с минимальной громкости, постепенно увеличивая её. Это позволит получить более корректный результат в том случае, если слух уже немного испорчен (напомним, что для восприятия некоторых частот необходимо превышение определённого порогового значения, которое как бы открывает, помогает слуховому аппарату слышать её).
Известно, что 90% информации об окружающем мире человек получает со зрением. Казалось бы, что на долю слуха остаётся не так много, но на самом деле, человеческий орган слуха — это не только высокоспециализированный анализатор звуковых колебаний, но и очень мощное средство коммуникации. Врачей и физиков давно волновал вопрос: можно ли точно определить диапазон слуха человека в разных условиях, различается ли слух у мужчин и у женщин, есть ли «особо выдающиеся» рекордсмены, которые слышат недоступные звуки, или могут производить их? Попробуем подробнее ответить на эти и некоторые другие смежные вопросы.
Но перед тем, как понять, сколько герц слышит человеческое ухо, нужно разобраться с таким фундаментальным понятием как звук, и вообще, понять что именно измеряют в герцах.
Основные звуковые характеристики
Звуковые колебания — это уникальный способ передачи энергии без передачи материи, они представляют собой упругие колебания в какой-либо среде. Когда речь идет об обычной жизни человека, такой средой является воздух. Он содержат молекулы газов, которые могут передавать акустическую энергию. Эта энергия представляет чередование полос сжатия и растяжения плотности акустической среды. В абсолютном вакууме звуковые колебания передать невозможно.
Любой звук является физической волной, и содержит все необходимые волновые характеристики. Это частота, амплитуда, время затухания, если речь идет о затухающем свободном колебании. Рассмотрим это на простых примерах. Представим себе, например, звук открытой струны соль на скрипке при извлечении его смычком. Мы можем определить следующие характеристики:
- тихий звук или громкий. Это не что иное, как амплитуда, или сила звука. Более громкому звуку соответствует большая амплитуда колебаний, а тихому звуку — меньшая. Звук, имеющий большую силу, можно услышать на более далеком расстоянии от места возникновения;
- длительность звука. Это всем понятно, и каждый способен отличить раскаты барабанной дроби от протяженного звучания хоральной органной мелодии;
- высота звука, или частота звукового колебания. Именно эта основополагающая характеристика и помогает нам отличать «пищащие» звуки от басового регистра. Если бы не было частоты звука, музыка было бы возможна только в виде ритма. Частота измеряется в герцах, а 1 герц равен одному колебанию в секунду;
- тембр звука. Он зависит от примешивания акустических дополнительных колебаний – формант, но объяснить его простыми словами очень легко: даже с закрытыми глазами мы понимаем, что звучит именно скрипка, а не тромбон, даже если у них будут совершенно одинаковые вышеперечисленные характеристики.
Тембр звука можно сравнить с многочисленными вкусовыми оттенками. Всего у нас есть горький, сладкий, кислый и соленый вкус, но этими четырьмя характеристиками далеко не исчерпываются всевозможные вкусовые ощущения. То же самое происходит и с тембром.
Остановимся подробнее на высоте звука, поскольку именно от этой характеристики и зависит в наибольшей степени острота слуха и диапазон воспринимаемых акустических колебаний. Что же такое диапазон звуковых частот?
Диапазон слуха в идеальных условиях
Частоты, воспринимаемые человеческим ухом в лабораторных, или идеальных условиях, находятся в сравнительно широкой полосе от 16 Герц до 20000 Герц (20 кГц). Всё, что ниже и выше — человеческое ухо слышать не может. Речь идет об инфразвуке и ультразвуке. Что это такое?
Инфразвук
Его слышать нельзя, но тело может ощущать его, как работу большой басовой колонки – сабвуфера. Это —инфразвуковые колебания. Все прекрасно знают, если постоянно ослаблять басовую струну на гитаре, то, несмотря на продолжающиеся вибрации, звук исчезает. Но эти колебания можно по-прежнему ощущать кончиками пальцев, прикоснувшись к струне.
В инфразвуковом диапазоне работают многие внутренние органы человека: происходит сокращение кишечника, расширение и сужение сосудов, многие биохимические реакции. Очень сильный инфразвук может вызвать серьезное болезненное состояние, даже волны панического ужаса, на этом основано действие инфразвукового оружия.
Ультразвук
На противоположном участке спектра находятся очень высокие звуки. Если звук имеет частоту выше 20 килогерц, то он перестает «пищать» и становится неслышным для уха человека в принципе. Он становится ультразвуком. Ультразвук имеет большое применение в народном хозяйстве, на нём основана ультразвуковая диагностика. С помощью ультразвука ориентируются корабли в море, обходя айсберги и избегая мелководья. Благодаря ультразвуку специалисты находят пустоты в цельнометаллических конструкциях, например, в рельсах. Все видели, как по рельсам рабочие катят специальную дефектоскопическую тележку, генерирующую и принимающую высокочастотные акустические колебания. Ультразвуком пользуются летучие мыши, чтобы находить в темноте безошибочно дорогу, не натыкаясь на стенки пещер, киты и дельфины.
Известно, что с возрастом снижается способность к различению именно высоких звуков, и лучше всего слышать их могут дети. Современные исследования показывают, что уже в возрасте 9-10 лет у детей начинает постепенно уменьшаться диапазон слуха, а у пожилых людей слышимость высоких частот значительно хуже.
Чтобы услышать, как пожилые люди воспринимают музыку, нужно просто на многополосном эквалайзере в плеере вашего сотового телефона убавить один или два ряда высоких частот. Получившееся некомфортное «бубнение, как из бочки», и будет прекрасной иллюстрацией того, как вы сами будете слышать в возрасте после 70 лет.
Диапазон слуха в обычных условиях
Диапазон слуха у мужчин и женщин
В настоящее время не приветствуется половая сегрегация, но мужчины и женщины действительно различно воспринимают звук: женщины способны слышать лучше в высоком диапазоне, и возрастная инволюция звука в области высоких частот у них более медленная, а мужчины воспринимают высокие звуки несколько хуже. Логично, казалось бы, предположить, что мужчины лучше слышат в басовом регистре, но это не так. Восприятие басовых звуков, как у мужчин, так и у женщин практически одинаковое.
Различные шкалы для указания диапазона слуха
Вначале мы говорили о том, что высота не является единственной характеристикой звука. Поэтому существуют различные шкалы, в соответствии с различными диапазонами. Звук, слышимый человеческим ухом, может быть, например, тихим и громким. Наиболее простая и приемлемая в клинической практике шкала громкости звука — та, которая измеряет звуковое давление, воспринимаемое барабанной перепонкой.
В основу этой шкалы положена наименьшая энергия колебания звука, которая способна трансформироваться в нервный импульс, и вызвать звуковое ощущение. Это — порог слухового восприятия. Чем порог восприятия ниже, чем чувствительность выше, и наоборот. Специалисты различают интенсивность звука, которая является физическим параметром, и громкость, который является субъективной величиной. Известно, что звук строго одной и той же интенсивности здоровый человек, и человек с тугоухостью воспримут как два разных звука, громче и тише.
Читайте также: