Все процессы записи, обработки и воспроизведения звука так если иначе работают для нераздельно орган, которым мы воспринимаем звуки — ухо. Две штуки :). Без понимания того, который мы слышим, который нам непременно, а который пропали, в чем причина тех если иных музыкальных закономерностей — без этих и других мелочей невозможно спроектировать хорошую аудио аппаратуру, запрещено эффективно сжать если обработать интонация. То, который тут описано — чуть самые основы. Да всего описать и запрещено — действие звуковосприятия вторично далеко не перед конца изучен. Эти основы, всетаки, могут заболевать интересными даже тем, кто знает, который такое децибел — мы всё же пойдем немного дальше того, который описано в справках к программам обработки звука...
Немного анатомии (устройство уха — коротко и ясно):
Снаружи мы видим так называемое внешнее ухо. Ничего особенного нас тут не интересует. Затем идет канал — почти 0.5 см в диаметре и перед 3 см в длину. Далее — барабанная перепонка, к которой присоединены кости — среднее ухо. Эти косточки передают вибрацию барабанной перепонки далее — для другую перепонку, во внутреннее ухо — трубку с жидкостью, перед 0.2 мм диаметром и вторично целых 3-4 см длинной, закрученная как улитка. Смысл наличия среднего уха в порцион, который колебания воздуха больно слабы, чтобы напрямую колебать жидкость, и среднее ухо всенародный с барабанной перепонкой и перепонкой внутреннего уха составляют гидравлический усилитель — площадь барабанной перепонки во лес однажды больше перепонки внутреннего уха, поэтому давление (которое равно F/S) усиливается в десятки однажды.
Во внутреннем ухе сообразно всей его длине натянута некая штука, напоминающая струну — вторично одна вытянутая мембрана, жесткая к началу уха и мягкая к концу. Определенный участок этой мембраны колеблется в своём диапазоне, низкие частоты — в мягком участке ближе к концу, самые высокие — в самом начале. Вдоль этой мембраны расположены нервы, которые воспринимают колебания и передают их в мозг, используя два принципа:
Первый — ударный воззрение. Поскольку нервы вторично способны отдавать колебания (бинарные импульсы) с частотой перед 400-450 Герц, именно сей воззрение влоб используется в области низкочастотного слуха. Там трудно иначе — колебания мембраны больно сильны и затрагивают больно лес нервов. Ударный воззрение немного расширяется перед почти 4 кгц с помощью трюка — скольконибудь (до десяти) нервов ударяют в разных фазах, складывая свою пропускную дееспособность. Этот манера хорош тем, который мозг воспринимает информацию более полно — с одной стороны, мы всё таки имеем легкое частотное разделение, а с другой — можем вторично походить сами колебания, их форму и особенности, а не азбучный частотный спектр. Этот воззрение продлен для самую важную ради нас часть — спектр человеческого голоса. Да и всенародный, перед 4 кгц находится вся наиболее важная ради нас информация.
Ну и новоизобретенный принцип — азбучный местоположение возбуждаемого нерва, применяется ради звуков более 4 кгц. Тут уже выключая факта нас всенародный ничто не волнует — ни фаза, ни скважность.. Голый спектр.
Таким образом, в области высоких частот мы имеем чисто спектральный слух не безгранично высокого разрешения, а ради частот близких к человеческому голосу — более наполненный, основанный не только для разделении спектра, а вторично и для дополнительном анализе информации самим мозгом, давая более полную стерео — картину, предположим. Об этом — ниже.
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 сделка естественности звучания.
О чувствительности (по мощности и частотной):
Теперь о децибелах. Я не буду с нуля объяснять, который это такое, вкратце — аддитивная относительная логарифмическая мера громкости (мощности) звука, наиболее отлично отражающая человеческое восприятие громкости, и в то же период довольно азбучный вычисляемая.
В акустике принято измерять громкость в децибелл SPL (Sound Power Level — не знаю как это звучит у нас). Ноль этой шкалы находится почти для минимальном звуке, какой слышит человек. Соответственно отсчет ведется в положительную сторону. Человек может осмысленно слышать звуки громкостью почти перед 120 децибелл SPL. При 140 децибелл ощущается сильная боль, присутствие 150 децибелл наступает повреждение ушей. Нормальный разговор — почти 60 — 70 децибелл SPL. Далее в этом разделе присутствие упоминании децибелл подразумевается децибелл от нуля сообразно SPL.
Чувствительность уха к разным частотам безгранично мощно различна. Максимальна восприимчивость в районе 1 — 4 кгц, основные тона человеческого голоса. Звук 3 кГц — это и уплетать тот интонация, какой слышен присутствие 0 децибелл. Чувствительность мощно падает в обе стороны — предположим ради звука в 100 Герц нам нуждаться уже целых 40 децибелл (в 100 однажды большая амплитуда колебаний), ради 10 кГц — 20 децибелл. Обычно мы можем сказать, который два звука отличаются сообразно громкости, присутствие разнице почти в 1 децибелл. Несмотря для это, 1 дБ — это скорее лес, чем мало. Просто у нас безгранично мощно компрессированное, выровненное восприятие громкости. Зато вконец диапазон — 120 дБ — воистину огромен, сообразно амплитуде это миллионы однажды!
Кстати, удвоение амплитуды в два раза соответствует увеличению громкости для 6 децибелл. Внимание! не путайте: двенадцать дБ — в 4 раза, только различие 18 дБ — уже 8 однажды! а не 6, как могло подуматься. дБ — логарифмическая мера)
Аналогична сообразно свойствам и спектральная восприимчивость. Мы можем сказать, который два звука (простых тона) отличаются сообразно частоте, присутствие различие промеж ними составляет перед 0.3% в районе 3 кгц, а в районе 100 Герц требуется различие уже для 4%! Для справки — диапазоны частот нот (если брать всенародный с полутонами, то уплетать две соседние клавиши фортепьяно, включая черные) отличаются для почти 6%. В общем, в районе 1 — 4 кгц восприимчивость уха сообразно всем параметрам максимальна, и составляет не так быстро и лес, присутствие брать не логарифмированные значения, с которыми приходится делать цифровой технике. Примите для заметку — многое из того, который происходит в цифровой обработке звука, может выглядеть ужасно в цифрах, и присутствие этом звучать неотличимо от оригинала.
В цифровой обработке понятие децибелл считается от нуля и вниз, в страна отрицательных значений. Ноль — максимальный уровень, представимый цифровой схемой.
О фазовой чувствительности:
Если бараб относительный ухе в целом — природа создала их такими, какими создала, руководствуясь вовремя всего соображениями целесообразности. Фаза частот нам не важна абсолютно, так как совершенно не несет полезной информации. Фазовое соотношение отдельных частот кардинально меняется от перемещений головы, окружающей обстановки, эха, резонансов — да чего угодно. Эта информация никак не используется мозгом, и поэтому мы не восприимчивы к фазам частот. Надо, всетаки, отличать перемены фазы в малых пределах (до нескольких сот градусов) от серьезных фазовых искажений, которые могут изменить временные свойства сигналов, если рацея уже идет не о изменениях фаз, а скорее о частотных задержках — если фазы отдельных компонент настолько варьируются, который сигнал распадается во времени, изменяет свою длительность. Ну, предположим, присутствие мы слышим только отраженный интонация, echo с другого конца в огромном зале — в некотором роде это чуть вариация фаз сигналов, только настолько сильная, который вполне воспринимается сообразно косвенным (временным) признакам. И всенародный это уже глупо называть это изменениями фаз — грамотнее так и называть это задержками.
В общем, к незначительным вариациям фаз (хотя как сказать — незначительным.. в общем, перед противофазы :) наше ухо абсолютно не чувствительно. Но всё это касается чуть одинаковых фазовых изменений в обоих каналах! Несимметричные фазовые сдвиги безгранично важны, относительный этом — ниже.
Об объемном восприятии:
Человек может проникаться пространственное размещение источника звука. Кстати, вокабула 'стерео' для языке оригинала, к сожалению не помню для каком, означает что-то вроде 'полный'. Есть два принципа стерео — восприятия, которые соответствуют двум принципам передачи звуковой информации из уха в мозг (об этом смотри выше).
Первый принцип — ради частот ниже 1 кгц, которых слабо волнуют препятствия в виде человеческой головы — они азбучный огибают её. Эти диапазоны частот воспринимаются ударным способом, передавая в мозг информацию относительный отдельных звуковых импульсах. Временное одномыслие передачи нервных импульсов позволяет извлекать эту информацию ради определения направления звука — присутствие интонация в одно ухо приходит раньше другого (разница порядка десятков микросекунд), мы можем засечь его расположение в пространстве — ведь запаздывание происходит из-за того, который звуку пришлось пройти вторично дополнительно дистанция перед второго уха, затратив для это какое-то период. Этот фазовый смещение звука одного уха относительно другого и воспринимается как информация, позиционирующая звуки.
