Mavzu: Akustik shovqin va ularning klasifikatsiyasi. Shovqin darajasi va uni o’lchash. Mundarija

2.1Chastota bo‘yicha eshitish

Yuqorida aytilganidek tovush tebranishi ta’sirida eshitish suyakchasi oval darcha membranasini harakatga keltiradi, u o‘z navbatida limfani tebratadi. Limfa asosiy membrana yuzasiga urinma, ya’ni uning tolalariga ko‘ndalang tebranadi. Limfaning tebranish chastotasiga mos holda faqat ma’lum tolalargina tebranadi. Gelikotrema yonida past chastotalarda rezonanslanadigan uzun tolalar, chanoq asosida esa yuqori chastotalarda tebranadigan qisqa tolalar joylashgan. Tarkibi murakkab bo‘lgan tovush bir necha guruh tolalarini qo‘zg‘atadi. Shunday qilib, membrana chastota tahlillagichi rolini o‘ynaydi.
Har bir tolaning rezonans chastotasi faqatgina tola parametriga bog‘liq bo‘libgina qolmay,tola bilan birga qo‘zg‘aluvchi, limfaning massasiga ham bog‘liq. Bu massa rezonanslanuvchi toladan oval darchagacha bo‘lgan masofa bilan aniqlanadi. Shuning uchun past chastotalardagi tebranishlarda limfaning katta massasi, yuqori chastotalardagi tebranishlarda esa, limfaning kichkina massasi qatnashadi. 2.1 rasmda eshitish tahlillagichining ekvivalent elektr sxemasi keltirilgan.

2.2-rasm. Chanoqning ekvivalent elektr sxemasi

Bunda, S₀ - oval va dumaloq darcha membranalari ekvivalenti; L - gelikotrema ekvivalenti; L_k - limfa massasi ekvivalenti; I_k - tolalarning tebranish tezligi.

2.1-rasmdan ko‘rinib turibdiki, chanoqning ekvivalent elektr sxemasi polosali filtr sxemasiga o‘xshash. Eshitish a’zosining chastota diapazoni chegarasi yuqorida ta’kidlab o‘tganimizdek keng bo‘lib 16÷20000 Gs ni tashkil etadi.
Bizda eshitish tahlillagichning chastota tanlovchanligi katta qiziqish uyg‘otadi, chunki elektroakustik apparaturalarga bo‘lgan talab bu parametrga ko‘p jihatdan bog‘liq.
Odam eshitish a’zosining tanlovchanlik xususiyatini qiymatli baholashda, asosiy xususiyati bo‘lmish tovush balandligi tushunchasidan foydalanamiz. Bu xususiyat atrof muhitdagi tovushlarni aynan tenglashtirish va klassifikatsiyalashda katta ahamiyatga ega, eshitish qobiliyatining bunday xususiyati musiqali intonatsiya nuqtai nazari, ya’ni, ohanglar va garmoniyalar asosida yotadi. ANSI-994 Xalqaro standarti bo‘yicha «Balandlik (Ritch) - bu tovush eshitishning o‘ziga xos xususiyati bo‘lib, unda tovushlarni chastota shkalasi bo‘yicha pastdan yuqoriga joylashtirish mumkin. Tovush balandligi asosan uning rag‘batlantirish chastotasiga , shunindek tovush bosimi va to‘lqin shakliga ham bog‘liq».
Umumiy holda havo zarrachalarining tovush tebranishi murakkab xarakterga ega. Ularning paydo bo‘lishi va yo‘qolishi vaqt bo‘yicha rivojlanadi va o‘zida qandaydir vaqt funksiyasini α (t) ifodalaydi.
Oddiy tebranish jarayoni sinusoida ko‘rinishida bo‘ladi. Uni quyidagi vaqt funksiyasi bilan ifodalash mumkin: α (t) = α_max sinωt, bunda α_max – tebranish amplitudasi; ω – burchak chastota (ω = 2πƒ); ƒ- tebranish chastotasi. Vaqt bo‘yicha tovushning bunday o‘zgarishi ton deb ataladi.
Shunday qilib, ton balandligi tovush signallarining chiziqli klassifikatsiyasi bo‘lib, ko‘p-kam deb atash mumkin bo‘lgan tovush balandligidan farqlanadi, demak bu nisbiy klassifikatsiya.
Dastlab shuni ta’kidlash lozimki, eshitish tizimi davriy signallarning tovush balandligini aniqlaydi, shuning uchun signal chastotasi ton balandligini farqlashdagi asosiy parametr bo‘lib hisoblanadi. Agarda, murakkab tovush bo‘lsa, unda eshitish tizimi tovush balandligini uning asosiy toni orqali aniqlaydi, ya’ni uning spektri garmonikalardan tashkil topgan bo‘ladi (chastotalari butun son nisbatdagi obertonlar). Agarda bu shart bajarilmasa, unda eshitish a’zosi ton balandligini aniqlay olmaydi. Masalan, tarelkasimon musiqa asboblari, bong va b.q. ma’lum ton balandligiga ega emas. Ton balandligining chastotaga bog‘liqlik grafigi 2.3- rasmda berilgan.

1.4- rasm. Ton balandligining chastotaga bog‘liqligi

Ton balandligining o‘lchov birligi-mel. Bir mel 1000 Gs sath bo‘yicha seziladigan tovush balandligining 40 dB teng. Rasmdan ko‘rinib turibdiki, bu bog‘lanish chiziqli emas - masalan, chastota uch marta (1000 dan 3000 Gs gacha), oshganda tovush balandligi faqat ikki martaga (1000 dan 2000 mel gacha) oshadi. Nochiziqli bog‘liqlik past va yuqori chastotalarda yaqqol ko‘zga tashlanadi.

Chastota diapazonining o‘rta qismida ton balandligining melda o‘zgarishi chastota logarifmiga proporsional.
Tovush tinglanganda ton balandligi oraliqlari intervallar yoki musiqa intervallari deb ataladi. Eshitish a’zosi uchun qabul qilingan oddiy intervallar quyidagilar:

• 
  unison (ohangdoshlik) – 1:1 (ikkita bir xil chastotali tovush);
  
• 
  oktava-1:2;
  
• 
  kvinta-2:3;
  
• 
  kvarta-3:4;
  
• 
  katta tersiya – 4:5;
  
• 
  kichik tersiya – 5:6 yoki 6: 7;
  
• 
  katta sekunda (ton) – 7:8 yoki 8:9;
  
• 
  kichik sekunda (yarim ton) -15:16;
  

Intervallarning musiqaviy xususiyatlari musiqa nazariyasining asosi hisoblanadi.
Texnikada oktava 1:2, yarim oktava ^1: uchdan bir oktava
^1: tushunchalari qo‘llaniladi
Odam eshitishi mumkin bo‘lgan tovush tebranishlari chastotasi taxminan sekundiga 16 tebranishdan iborat. Tovushning bundan kichik chastota tebranishlarini biz eshitmaymiz. Bu odam eshitish a’zosining pastki chegarasi. Eshitishning yuqori chegarasi esa sekundiga taxminan 20000 tebranishni tashkil etadi.
Chastotasi sekundiga 16 dan 20000 gacha bo‘lgan chastotali tebranishlar tovush deb ataladi. Ammo bundan tebranishlar chastotasi sekin-asta o‘zgarib tovush chastotasi chegarasidan chiqqanda tovush butunlay eshitilmaydi degani emas. Chastotaning pastki va yuqori chegaralariga yaqinlashgan sari tovush asta-sekin pasayib, butunlay eshitilmaydi. Har qanday tovush tebranishlarini biz eshitavermaymiz. Energiyasi juda kichik tebranishlarni qabul qilamiz, ammo tovushni eshitmaymiz.Tovush manbai energiyasini sekin-asta oshirsak, qandaydar qiymatga yetganda juda past tovush eshita boshlaymiz.
Bunday holda tovush energiyasi eshitilish bo‘sag‘asiga yetdi deyiladi.
Eshitilish bo‘sag‘asi barcha odamlar uchun bir xil emas. Ammo eshitish a’zosi sog‘lom bo‘lgan odamlarda eshitilish bo‘sag‘asining u yoki bu tomonga o‘rtacha og‘ishi unchalik katta emas.
Sof ton balandligini sezish faqat chastotaga bog‘liq bo‘libgina qolmay, tovush jadalligiga va uning davomiyligiga ham bog‘liq.
Qisqa tovushlar kuruq chertmadek eshitiladi, ammo tovush uzaytirilgan sari chertma ton balandligi hissini bera boshlaydi, Chertmadan tonga o‘tish vaqti chastotaga bog‘liq: past chastotalarda ton balandligini aniqlash uchun impuls davomiyligi taxminan 60 ms: 1 kGs dan 2 kGs gacha bo‘lgan chastotalarda 15 ms ni tashkil etadi. Murakkab tovushlar uchun bu vaqt ortib boradi, nutq tovushlari uchun esa, bu ko‘rsatgich 20-30 ms ga teng.
Ta’kidlash zarurki, eshitish a’zosining keltirilgan yuqori chastota tanlovchanlik ma’lumotlari sof tonlarni qabul etish hollariga mos. Haqiqatda esa, sof tonlar juda kam uchraydi. Shuning uchun murakkab tovushlar ta’sir etganda inson butun chastota diapazonida 250 ga yaqin gradatsiyani aniqlay oladi, bu gradatsiyalar tovush jadalligi kamayishi bilan qisqarib, 150 ga yaqinlashadi. Shunday qilib, qo‘shni gradatsiyalar o‘rtacha bir-biridan chastota bo‘yicha 4% ga farq qiladi. Shuning uchun sekundiga 24 kadrli kino-filmlarni televidenieda sekundiga 25 kadr bilan namoyish etish mumkin. Bu holda absolyut eshitish qobiliyatiga ega bo‘lgan musiqachilar ham ovozdagi farqni anglay olmaydilar, chunki, tebranishlar chastotasi farqi 4% dan oshmaydi. Bu farq sekundiga ikkita kadrni tashkil etsagina ovozdagi farqni anglay oladilar.
Keng polosali spektrga ega bo‘lgan tovushlar, masalan shovqinlar eshitish a’zosi asosiy membranasining barcha tolalarini qo‘zg‘atadi. Eshitish a’zosining kuchsiz tanlovchanligi hisobiga eshitishning har bir kritik polosasida spektr integratsiyalanadi, eshitish a’zosi uzluksiz spektrni diskretlaydi, ya’ni u shovqin chastota spektriga teng kritik polosalar soniga aylantiradi.
Eshitiladigan chastota diapazoni bo‘yicha tovushni sub’ektiv baholash uchun tovush balandligi tushunchasi kiritilgan. Eshitishning kritik polosasi kengligi o‘rta va yuqori chastotalarda taxminan chastotaga proporsional bo‘lganligi uchun, eshitishning chastota bo‘yicha sub’ektiv masshtabi logarifmik qonunga yaqinroq. Shuning uchun tovush balandligining ob’ektiv birligi sifatida sub’ektiv eshitishni taxminiy aks ettiradigan chastotalarning ikki karralik nisbati - oktava qabul qilingan (1; 2; 4; 8; 16 va h.k). Oktavalarni bo‘laklarga bo‘ladilar: yarim oktava, uchdan bir oktava. Uchdan bir oktava uchun ularning quyidagi chegara chastotalari standartlashtirilgan: 1; 1,25; 1,6; 2; 2,5; 3,15; 4; 5; 6,3; 8; 10. Agarda, bu chastotalarni chastota o‘qida bir- biridan bir xil masofada joylashtirilsa, logarifmik masshtab hosil bo‘ladi. Shulardan kelib chiqqan holda, barcha o‘lchovlarni sub’ektiv masshtabga yaqinlashtirish maqsadida, tovush uzatish qurilmalarining chastota tavsiflari logarifmik masshtabda chiziladi. Tovushlarni chastota bo‘yicha eshitish hissiga mos bo‘lishi maqsadida, eshitish tavsiflari uchun alohida sub’ektiv-1000 Gs chastotagacha deyarli chiziqli masshtab va undan yuqori chastotalar uchun logarifmik masshtab qabul qilingan. Tovush balandligining o‘lchov birligi sifatida «mel» va «bark» (100 mel = 1 bark) qabul qilingan. Umumiy holda murakkab tovush balandligini aniq hisoblab bo‘lmaydi.