«Как мы слышим?»



«Все-таки жаль немого кино. Какое удовольствие было видеть, как женщина открывает рот, а голоса не слышно». Чарльз Чаплин


Познакомившись с физической природой звука, рассмотрим теперь, каким путём он воспринимается нами. Для улавливания звука у человека и животных есть специальный орган — ухо. Это — необычайно тонкий аппарат. Мы не знаем другого такого механизма, который отзывался бы с такой поразительной точностью на ничтожно малые изменения давления в воздухе. Ухо преобразует колебательное движение звуковой волны в определённое ощущение, которое и воспринимается нашим сознанием как звук.

3D-модель уха

Орган слуха делится на три части - наружное, среднее и внутреннее ухо

Наружное ухо, или ушная раковина, у разных животных бывает самой различной формы и величины. У большинства из них ушная раковина подвижна. У человека это свойство почти полностью потеряно. Встречаются, правда, люди, способные двигать ушами, но это — редкое исключение, напоминающее об общности всего живого на земле.

От ушной раковины идёт слуховой проход, заканчивающийся барабанной перепонкой. Она служит границей между наружным и средним ухом. Перепонка имеет овальную форму и немного вытянута внутрь. Площадь её — около 0, 65 квадратного сантиметра.

Для свободного колебания барабанной перепонки необходимо, чтобы давление воздуха с обеих сторон её было одинаковым. Тогда при малейших изменениях давления наружного воздуха перепонка, не встречая противодействия с другой стороны, легко приходит в колебательное движение.

Звуковые волны, проникая в слуховой канал, приводят в колебание барабанную перепонку. Через цепь косточек среднего уха колебательное движение перепонки передаётся жидкости улитки. Волнообразное движение этой жидкости, в свою очередь, передаётся основной мембране. Движение последней влечёт за собой раздражение окончаний слухового нерва. Таков главный путь звука от его источника до нашего сознания.

Передача звука от барабанной перепонки до улитки уха

Однако этот путь не единственный. Звуковые колебания могут передаваться и прямо во внутреннее ухо, минуя наружное и среднее. Каким же путём? Костями самого черепа! Они являются хорошими проводниками звука. Если камертон поднести к темени или к лежащему сзади уха сосцевидному отростку, или к зубам, то можно отчётливо слышать звук, хотя по воздуху слышимых колебаний не доносится. Это происходит потому, что кости черепа, получив колебания от камертона, передают их прямо внутреннему уху, в котором возникают те же самые процессы раздражения слуховых нервов, как и от колебаний, переданных барабанной перепонкой.

Если колебания барабанной перепонки медленные — число их меньше шестнадцати в одну секунду, — то основная мембрана колебаний не получит. Поэтому-то мы не слышим звука, когда тело колеблется с частотой меньше шестнадцати.

Колебания с частотой больше двадцати тысяч, как мы уже говорили, также не воспринимаются нашим слуховым аппаратом как звук.

Прием звука ухом и преобразование его в электроимпульсы

В среднем ухе находится ряд особых косточек: молоточек, наковальня и стремя. Свои названия эти косточки получили благодаря внешнему сходству с соответствующими предметами. Они очень малы по размерам и все вместе весят около 0,05 грамма. Расположены эти косточки так, что образуют рычаг, который одновременно передаёт колебания барабанной перепонки во внутреннее ухо и преобразует эти колебания в колебания с меньшим размахом, но большим давлением. Молоточек, наковальня и стремя передают всю энергию колебания барабанной перепонки на очень маленькое овальное окно внутреннего уха; таким образом внутреннее ухо получает давление раз в 50—60 больше того, которое испытывает барабанная перепонка.


Устройство внутреннего уха весьма сложно. Основное назначение этого уха — воспринимать только те колебания, которые посылает барабанная перепонка. Никакие другие сотрясения на него не должны действовать. Поэтому оно окружено очень крепкими костями. 

Основное восприятие звука происходит в диапазоне 1–4 кГц, в этом же диапазоне заключено человеческий голос (да и звуки, издаваемые большинством важных нам процессов в природе). Корректная передача этого частотного отрезка – первое условие естественности звучания. 

Наше ухо очень чувствительно, у нижней границы музыкального диапазона оно замечает изменение частоты колебаний всего на один герц, в середине диапазона — на два-три герца, в верхней его части — на пять герц. Другими словами, если частота возрастет, например, с 50 до 51 герца, с 800 до 803 герц, с 3000 до 3005, мы заметим, что звук стал выше.

Вспомним, что границы музыкального диапазона простираются от 16 до 4700 герц. Нетрудно подсчитать, что человек в этом диапазоне может различить по высоте около полутора тысяч музыкальных звуков. Естественно предполо­жить, что и в музыке должно использоваться столько же. Между тем их не набирается и сотни. Фортепиано, охватывающее чуть ли не весь диапа­зон, насчитывает лишь 88 звуков, и это почти все, что мы имеем. Можно добавить несколько самых высоких и самых низких звуков органа, но это не выручает: все равно число используемых в музыке звуков остается в полтора десятка раз меньше того количества, которое наше ухо способно воспринять и различить по высоте.

Такова главная загадка: почему человек выбрал меньше ста звуков из полутора тысяч возможных, а остальные оставил вне музыки вообще? 

В следующей главе мы это узнаем!



(в статье использован материал с сайта http://zvuk-i-sluh.ru/ustrojstvo-uxa.html)



<<вернуться к теме "Что такое звук?" перейти к теме "Арифметика музыки">>








Comments