.::Noise Pollution ::. | Θεωρία | Ανθρώπινη ακοή

Η απόκριση του ανθρωπίνου αυτιού είναι μη γραμμική στα χαρακτηριστικά του ήχου στάθμη και συχνότητα. Το ανθρώπινο όργανο μπορεί να διακρίνει 280 διαφορετικές στάθμες και 1400 συχνότητες. Μάλιστα είναι πιο ευαίσθητο σε συχνότητες της ανθρώπινης ομιλίας και λιγότερο σε άλλες. Η συμπεριφορά της ανθρώπινης ακοής σε σχέση με τη συχνότητα είναι ένας κεντρικός παράγοντας σε αυτή την έρευνα. Στα διεθνή πρότυπα μετρήσεων η συχνότητα λαμβάνεται υπ' όψιν σε σχέση με την ένταση του ήχου. Ο συνδυασμός συχνοτήτων και χρονικής διάρκειας αυτών σε σχέση με την υποκειμενική ενόχληση του ατόμου ή την απώλεια ακοής δεν έχει μελετηθεί επαρκώς, κυρίως λόγω της πολυπλοκότητας των υπολογισμών, ενώ υπάρχουν αρκετές εμπειρικές ενδείξεις ότι είναι ένας πολύ σημαντικός παράγοντας. Οι πρόσφατες εξελίξεις στην τεχνολογία των υπολογιστών αλλά και των οργάνων μετρήσεων εφιστούν δυνατή τέτοιου είδους ανάλυση. Το επόμενο στάδιο είναι η ενσωμάτωση του παράγοντα αυτού στους κανονισμούς και η εξαγωγή των αντιστοίχων δεικτών όχλησης.

Η φυσιολογία του ανθρώπινου αυτιού φαίνεται στο διπλανό σχήμα όπου διακρίνεται το εξωτερικό αυτί, το τύμπανο (μεμβράνη) και το εσωτερικό αυτί που αποτελείται από τρία οστά τα οποία μεταφέρουν μηχανικά τη διέγερση στον κοχλία. Εκεί γίνεται η μετατροπή της μηχανικής διέγερσης σε νευρικό ερεθισμό μέσω των τριχιδίων πού καλύπτουν το εσωτερικό του κοχλία.

Μεγέθυνση της εσωτερικής επιφάνειας φυσιολογικού κοχλία φαίνεται στο παρακάτω σχήμα αριστερά ενώ δεξιά διακρίνεται η απώλεια των τριχιδίων λόγω γήρατος. Κάθε ένα από τα τριχίδια αυτά ευαισθητοποιείται από ένα στενό φάσμα συχνοτήτων και κατά συνέπεια το σύστημα της ακοής λειτουργεί σαν ένας μη γραμμικός αναλυτής συχνοτήτων.

Στην πράξη για να προσομοιώσουμε την λειτουργία του αυτιού χρησιμοποιούμε 24 διαφορετικές

Το ανθρώπινο αυτί

ζώνες συχνοτήτων. Τα τριχίδια αισθητήρες είναι ευαίσθητα σε δυνατές εντάσεις ήχου και είναι πιθανό να καταστραφούν με αποτέλεσμα την απώλεια ακοής. Ένας άλλος καταστρεπτικός παράγοντας των αισθητήρων αυτών είναι το γήρας.

Μια άλλη σημαντική ιδιότητα του αυτιού είναι η ικανότητά του να προσδιορίζει την κατεύθυνση από την οποία προέρχεται ο ήχος. Λόγω του ότι ο ήχος φτάνει στο κάθε αυτί με μία μικρή χρονική διαφορά ο προσδιορισμός της θέσης της ηχητικής πηγής είναι εφικτός αφού τα δύο ηχητικά σήματα προσπίπτουν στους ακουστικούς πόρους με διαφορά φάσης.

Μεγένθυνση της εσωτερικής επιφάνειας του κοχλία για φυσιολογική ακοή (Α) και για ελλατωματική (Δ)

Τα υποκειμενικά χαρακτηριστικά του ήχους

Ύψος είναι η υποκειμενική απόκριση του αυτιού στην συχνότητα. Μονάδα του είναι το Mel, μια μονάδα η οποία προκύπτει από στατιστική επεξεργασία των απαντήσεων ενός μεγάλου πλήθους ατόμων στους οποίους ζητείται να χαρακτηρισθούν ως προς το ύψος τους ορισμένοι ήχοι. Ήχος συχνότητας 1 ΚΗz και στάθμης 60 dB έχει ύψος 1000 Mel. Ο ήχος που υποκειμενικά έχει διπλάσιο ύψος, ανεξάρτητα από τη συχνότητά του, έχει ύψος 2000 Mel κοκ. Η ικανότητα του αυτιού να ξεχωρίζει ήχους όσον αφορά την έντασή τους εξαρτάται από την συχνότητα που έχουν. Αυτό απεικονίζεται στο σχήμα δεξιά το οποίο δίνει τις καμπύλες ίσης στάθμης ακουστότητας για τόνους κατά ISO R 226-1987. Κάθε καμπύλη παριστάνει την υποκειμενική κρίση ενός μέσου ακροατή δηλαδή ότι η ένταση φαίνεται να είναι σταθερή καθώς μεταβάλλεται η συχνότητα. Η στάθμη αναφοράς για κάθε καμπύλη είναι η πραγματική ένταση ενός ηχητικού κύματος συχνότητας 1000 Hz μετρημένη σε decibels πάνω από το κατώφλι ακουστότητας. Σύμφωνα με αυτές τις καμπύλες ένας τόνος 100 Hz και Lp 40 dB είναι το ίδιο ακουστός όσο και ο τόνος των 1000 Hz με στάθμη Lp 20 dB και συνεπώς στάθμης ακουστότητας 20 Phon.

Η χροιά σχετίζεται με το είδος της ηχητικής πηγής. Χροιά ονομάζουμε τα υποκειμενικά χαρακτηριστικά του ήχου τα οποία κάνουν δυνατό τον διαχωρισμό δύο τόνων της ίδιας έντασης και θεμελιώδους συχνότητας αλλά διαφορετικών κυματομορφών. Η αντίστοιχη φυσική ποσότητα είναι το φάσμα. Ο κάθε άνθρωπος έχει ξεχωριστή χροιά που καθιστά δυνατή την διάκριση της φωνής του έναντι κάποιου άλλου. Διαφορετικά μουσικά όργανα έχουν επίσης διαφορετική χροιά. Μπορούμε λοιπόν να εικάσουμε ότι η χροιά είναι η «υπογραφή» της μουσικής πηγής.

Καμπύλες ίσης ακουστότητας σε Phon για τόνους

Η ακουστότητα είναι το τελευταίο υποκειμενικό χαρακτηριστικό του ήχου και σχετίζεται με το πόσο έντονα ακούγεται ο ήχος. Είναι η απόκριση του αυτιού στη στάθμη του ήχου. Η καμπύλη που αντιστοιχεί στην χαμηλότερη στάθμη πίεσης του ήχου σε συνάρτηση με την συχνότητα που μπορεί να ακούσει ο άνθρωπος ονομάζεται κατώφλι ακουστότητας ενώ η καμπύλη μου αντιστοιχεί στην υψηλότερη στάθμη του ήχου πάνω από την οποία επέρχεται πόνος ονομάζεται κατώφλι πόνου. Οι καμπύλες αυτές διακρίνονται στο σχήμα δεξιά και είναι αντίστοιχα η κατώτερη και η ανώτερη καμπύλη. Η περιοχή που περιορίζεται από τις παραπάνω καμπύλες περιλαμβάνει όλους τους ακουστούς ήχους από το ανθρώπινο όργανο. Τέλος, η περιοχή ακουστότητας των διαφόρων οργανισμών είναι διαφορετική με αυτή του ανθρώπου.

Πεδίο και όρια ακοής

Top