Jak odbieramy dźwięki?

Muzyka to następujące po sobie dźwięki wytwarzane przez muzyków grających na różnych instrumentach muzycznych. Większość instrumentów ma skalę węższą niż fortepian. Ilustruje to rysunek powyżej. Instrumenty brzmią inaczej (mają inną barwę dźwięku) ponieważ poza tonem podstawowym (danej nuty) emitują wyższe składowe harmoniczne, będące wielokrotnościami częstotliwości tonu podstawowego.

Jak to się dzieje, że potrafimy odbierać całe bogactwo i piękno muzyki???

rys. 1  Narząd słuchu

rys. 2  Zakresy dynamiki słyszalnych dźwięków

Jak człowiek słyszy? 

Słyszenie, co oczywiste zawdzięczamy zmysłowi słuchu, czyli temu jak nasz mózg interpretuje sygnały docierające do niego z narządu słuchu (rys. 1) poprzez nerw słuchowy. Fala akustyczna oddziałuje poprzez zmieniające się ciśnienie cząstek powietrza na błonę bębenkową, której drgania przenoszone są przez najmniejsze ludzkie kosteczki (młoteczek, kowadełko i strzemiączko) do wypełnionego pynem kanału ślimakowego, wyścielonego rzęskami komórek receptorowych. W drgających rzęskach powstają impulsy elektryczne, które poprzez nerw słuchowy doprowadzone zostają do ośrodków słuchowych mózgu w płatach skroniowych. Tak naprawdę słyszymy więc nie tyle uszami co mózgiem. Dlatego warto słuchać z zamkniętymi oczyma, żeby "odciążyć" mózg od innej roboty i żeby mógł się poświęcić interpretacji i wspomagać nas w zachwycie nad bogactwem dźwięków muzyki.  

rys. 3  Słyszenie dwuuszne  

rys. 4   Lokalizacja źródła dźwięku w pomieszczeniu

Słyszenie dwuuszne

Źródła dźwięków znajdują się w różnych miejscach przestrzeni dookoła nas, i co oczywiste, w różnej odległości. Droga fal dźwiękowych, bezpośrednich i odbitych, docierających do lewego i prawego ucha ma różną długość (rys. 3). Czyli bodźce odbierane przez lewe i prawe ucho w danym momencie czasu różnią się zawsze trochę. Mózg analizując różnice tych sygnałów pozwala nam zinterpretować miejsce z którego emitowany jest dźwięk.

W zamkniętych przestrzeniach (rys. 4) duży wpływ na odbiór dźwięku ze źródła mają fale odbite od ścian pomieszczenia, które nakładają się na fale docierające wprost ze źródła dźwięku. Dlatego gdy słuchamy muzyki stereofonicznej (z dwóch głośników), abyśmy mogli precyzyjnie lokalizować pozorne źródła dźwięku (położenie instrumentów) powinniśmy ograniczyć ilość i wpływ dźwięków odbitych. Dlatego w odpowiednich miejscach należy umieścić materiały i/lub przedmioty tłumiące i rozpraszające fale odbijające się od bocznych ścian, podłogi pomiędzy nami a głośnikami oraz ścianę za głośnikami (artykuł o słuchaniu muzyki).

rys. 5  Słyszymy inaczej dźwięki o różnych częstotliwościach 

rys. 6   Krzywe jednakowej głośności

Głośno czy cicho - oto jest pytanie???

Czułość ludzkiego słuchu jest ogromna. Różnica pomiędzy natężeniem najcichszego, a najgłośniejszego dźwięku słyszalnego przez człowieka wynosi 1 do 10 000 000 000 000, czyli 1 do 10 bilonów (tysięcy miliardów). Aby można było tak wielką rozpiętość pokazać na wykresach wykorzystuje się skalę logarytmiczną. Wzrost o 10 decybeli odpowiada 10-krotnemu zwiększeniu natężenia dźwięku, ale człowiek odbiera go jako dwukrotnie głośniejszy.

Natężenie dźwięku to energia fali akustycznej przepływającej w ciągu 1s przez powierzchnię 1m2. Na rysunku 5 widzisz porównanie natężenia dźwięku w W/m2 i głośności odbieranej przez człowieka wyrażonej w decybelach (dB), czyli w skali logarytmicznej. (Jeśli jeszcze nie wiesz czym jest logarytm to przeczytaj ten artykuł.) Próg bólu oznacza, że przy natężeniu powyżej 120dB nie słyszymy już dźwięków  tylko odczuwamy ból. Dłuższe "odbieranie" bardzo głośnych dźwięków może znacznie uszkodzić zmysł słuchu. 

Czym innym jest jednak to, jaka jest rzeczywista energia fali akustycznej, a tym jak głośność odbierają ludzkie uszy. Okazuje się, że czułość zmysłu słuchu jest największa dla częstotliwości rzędu 1 - 5kHz. Abyśmy odbierali jako równie głośne dźwięki o częstotliwościach niskich i bardzo wysokich ich natężenie rzeczywiste musi być znacznie większe niż dla dźwięków ze środka pasma częstotliwości.

Linie na rysunku 6 pokazują jakie dla poszczególnych częstotliwości (oś x) musi być rzeczywiste natężenie dźwięku (na osi y) abyśmy odbierali dźwięki jako jednakowo głośne. Widzimy, że dźwięki o niskich i bardzo wysokich częstotliwościach muszą być znacznie głośniejsze, abyśmy odbierali je jako tak samo głośne co dźwięki o częstotliwościach, dla których nasz słuch ma największą czułość. 

Podsumowanie

Warto wiedzieć jak słyszymy, gdy słuchamy muzyki. Wtedy rozumiemy dlaczego przy ciszej słuchanej muzyce nie słyszymy niskich dźwięków kontrabasu lub dużego bębna perkusji oraz wysokich dźwięków talerzy perkusyjnych. Jeśli zaś zwiększymy wzmocnienie to zarówno niskie jak i wysokie częstotliwości staną się znacznie lepiej słyszalne. 

Zadanie:

Spróbuj przeprowadzić następujące doświadczenie: z zawiązanymi oczyma usiądź na środku pokoju, a druga osoba niech z różnych miejsc pokoju mówi do Ciebie. Spróbuj na podstawie dźwięków określić i opisać gdzie ona się znajduje.

Możesz także zaproponować zabawę w ciuciubabkę, w której lokalizujesz osobę właśnie po odgłosach jakie wydaje przemieszczając się w pokoju.

Spróbuj posłuchać uważnie muzyki z różnymi poziomami głośności zwracając uwagę na to jak głośno słyszysz poszczególne instrumenty i jak głośność wpływa na to jak odbierasz muzykę.

Napisz mi proszę o wnioskach ze swoich doświadczeń. z obu zadań.  

tel.: 505 377 726     e-mail: kontakt@terazrozumiem.pl

NOTA PRAWNA: Zgodnie z art. 25 ust. 1 pkt 1 b) Ustawy o prawach autorskich i prawach pokrewnych (z 4 lutego 1994 r, z późn. zmianami) zastrzegam, że wszystkie materiały zamieszczone na terazrozumiem.pl są objęte prawami autorskimi, a ich dalsze rozpowszechnianie bez mojej zgody jest zabronione