1. Что такое психоакустика ?
  2. Диапазон слуха человека: особенности и пределы восприятия звука
  3. Эффект частотной маскировки, фантомы
  4. Особенности панорамирования звуковых дорожек
  5. Роль психоакустики в области программного обеспечения

 

Психоакустика в музыке: как мы воспринимаем звуки вокруг нас?

 

Органы слуха человека — совершеннейшая система, состоящая из множества взаимосвязанных элементов, благодаря которой мы все можем слышать окружающий мир! Наши уши являются точными слуховыми анализаторами, которые способны воспринимать и различать звуки разной громкости, высоты, продолжительности, определять их пространственную локализацию. 

Что человек слышит? На этот вопрос можно ответить, как с точки зрения физиологии, так и оперируя сведениями из области психологии восприятия. В этом материале нашего блога мы поговорим о психоакустике, а также о роли, которую она отыгрывает в мире музыки, о применении психоакустических приемов в звукозаписи, при создании программного обеспечения и мн. др. 

Но для начала нужно разобраться что собой представляет эта научная дисциплина, и чем она может быть полезна музыкантам и исполнителям, создателям программ для записи, обработки музыкальных файлов.  

 

Что такое психоакустика?

 

Психоакустика это научная дисциплина, под прицел которой попадают физиологические и психологические особенности восприятия слуховыми анализаторами человека различных звуков. 

Стремительное развитие научной и технической мысли открыло перед нами возможность точного измерения физических характеристик любого звука или набора звуков. К сожалению, понять как звуки принимает и воспринимает головной мозг слушателей оказалось сложнее, но и здесь современным ученым удалось достичь значительного прогресса. 

Безусловно, это положительный момент, ведь при разработке новых видов акустического оборудования, создании программ для обработки звуковых сигналов важно понимать «что человек слышит» и уметь применить эти сведения на практике. 

Знания из области психоакустики и применение психоакустических приемов может потребоваться в различных сферах человеческой жизни. Особая роль отведена психоакустике в музыке

  • Возможность понять каким образом конкретные звуковые образы воспринимаются и расшифровываются органами слуха, соответствующими отделами головного мозга. 
  • Прослеживание связей и установка соответствий между физическими стимуляторами и слуховыми ощущениями. 
  • Выявление ключевых параметров звуковых сигналов, которые отыгрывают важную роль в процессе передачи информации. 

Чтобы прийти к пониманию психоакустики как научной дисциплины, разобраться какие психоакустические приемы могут пригодиться на практике, важно понять как работает слуховой анализатор, и что подразумевается под слуховым (звуковым) диапазоном. 

 

Диапазон слуха человека: особенности и пределы восприятия звука

 

Диапазон слуха человека

За восприятие звуковых импульсов в нашем организме отвечает парный вестибулярно-слуховой орган — уши. Звуковые волны поступают во внешний слуховой проход, под давлением подаются на барабанную перепонку, проходят сквозь нее и косточки среднего уха.

Так звук попадает в жидкую среду, которой заполнено внутреннее ухо. Под воздействием волны жидкость начинает колебаться и ударять о мембрану, поверхность которой покрыта микроскопичными «ресничками», возбуждающими определенные нервные волокна. В возникающих импульсах как бы «закодированы» частота и амплитуда звуковых волн. Далее собранные слуховым анализатором сведения передаются к ответственным за их обработку отделам головного мозга электрохимическим способом.   

Органы слуха человека способны воспринимать и расшифровывать лишь ограниченное количество звуков окружающей среды, поскольку частота последних может находиться за пределами чувствительности анализатора или они слишком быстро рассеиваются в пространстве, не достигая наших ушей. Звуковая волна является временным явлением, после которого вновь наступает равновесие. 

Ухо человека способно различать звуковые волны длиной от 1,6 сантиметров до 20 метров, то есть от 16 герц до 20 килогерц.  С возрастом способность различать звуки в диапазоне высоких частот постепенно ухудшается. При этом нижний предел остается неизменным. Для наглядного понимания сути таких возрастных изменений предлагаем ознакомиться с таблицей:

 

Возраст  Диапазон слуха
20 лет 20 Гц —18 кГц
30 лет 20 Гц —16 кГц
40 лет 20 Гц —14 кГц
50 лет 20 Гц —12 кГц
60 лет 20 Гц —10 кГц
70 лет 20 Гц — 8 кГц
80 лет 20 Гц —6 кГц

 

Организм каждого человека индивидуален, и выше приведены лишь ориентировочные цифры. Но то, что в 20 лет и в 60 лет человек слышит окружающий мир по-разному, является неоспоримым фактом.

Динамический диапазон слуха человека —это интервал между нижним и верхним порогом слышимости. Человеческое ухо способно воспринимать звуки с громкостью от 0 дБ (20 микропаскаль) до 120-140 дБ. По сути, верхний предел можно считать весьма условным, но даже при краткосрочном воздействии на слуховые анализаторы звуков громче 120-140 дБ велика вероятность различных нарушений слуха, контузий и даже наступления полной необратимой глухоты. 

Минимальный порог слышимости зависит не только от громкости, но и от частоты звучания. Так, звуки с одинаковым энергетическим потенциалом воспринимаемые в диапазоне средних частот как громкие, на низких частотах могут быть едва слышны или вообще не будут восприниматься слуховым анализатором. Наиболее благоприятным считается звуковой фон в диапазоне 45-50 Дб.

Любопытным психоневрологическим феноменом, который встречается довольно редко, можно считать слуховую синестезию. При наличии такой психоневрологической особенности восприятия звука человек может «услышать» звуки, бросив беглый взгляд на вспышку света, движущиеся предметы и т. п. 

 

Эффект частотной маскировки, фантомы

 

В разговоре об основах психоакустики стоит упомянуть и эффект частотной маскировки, возникающий тогда, когда одна частотная составляющая «маскирует» собой другую, которая появляется в спектре сигнала одновременно или с небольшой задержкой во времени (пост-маскировка, пре-маскировка).
График зависимости уровня маскировки от частоты и уровня маскирующего тона

В некоторых случаях один звук способен полностью «перекрывать» другой. Так, к примеру, происходит на концертах, массовых мероприятиях, когда звуки музыки маскируют речь присутствующих. Эффект маскировки становится более выраженным при сокращении разницы между амплитудно-частотной характеристикой звуков (маскируемого и маскирующего), и наоборот. Высокочастотные звуки не способны маскировать низкочастотные. Человеческую речь, например, одинаково легко замаскировать чистым тоном и монотонным шумом.

Иногда человек способен слышать низкочастотные звуки, которых в реальности не существовало. Так называемый эффект фантома возникает при нелинейных колебаниях базилярной мембраны. Фантомный эффект часто используется в условиях, когда нет возможности корректно воспроизводить низкие частоты (наушники-вкладыши, недорогие акустические системы). Но частое прослушивание звуковых файлов с использованием гаджетов, в основе функционирования которых заложен эффект фантома, способно стать причиной серьезных проблем со слухом. 

 

Особенности панорамирования звуковых дорожек

 

В этой теме также хотелось бы мельком затронуть вопрос о правильном панорамировании звуковых дорожек с учетом особенностей восприятия звуков человеком. Как уже говорилось ранее, звук возникает в результате колебаний воздуха с разной частотой и амплитудой, а его основными характеристиками являются частота и громкость. Слуховые анализаторы (уши) наилучшим образом воспринимают звуки в пределах 45-60 дБ на частотах от 1-4 кГц. Этот диапазон не является гранично возможным, но наиболее близок к человеческой речи.

Слышимость звуков на низких и высоких частотах значительно хуже, поэтому если слушать музыкальный трек на минимальной громкости, то расслышать характерные «басы» бывает сложно. И ситуацию не могут исправить даже самые «модные» колонки. Так что если хотите обустроить в квартире полноценную зону прослушивания, позаботьтесь об акустической коррекции и звукоизоляции проблемных мест. Это избавит Вас от необходимости каждый раз выслушивать закономерные жалобы соседей на громкую музыку. В нашем каталоге представлены современные акустические и звукоизоляционные материалы, готовые элементы из акустического поролона, прочие товары для шумоизоляции, коррекции акустики.  

Но не будем отвлекаться от темы. Итак, при прослушивании любой музыкальной композиции мы «слышим» набор частот от 20 Гц до 20 кГц, громкость которых меняется на разных временных интервалах. Слуховые анализаторы «поглощают» звуковые волны, а мозг «вычленяет» из общей массы и «распознает» звуки, издаваемые конкретными инструментами, определяет тем, оценивает мелодичность композиции и т. п. Основная задача звукорежиссера заключается в том, чтобы сделать трек максимально легким для слухового восприятия. 

Особенности панорамирования звуковых дорожек

Для правильного панорамирования с учетом основ психоакустики оптимально: 

  • Отстраивать громкость инструментов на начальном этапе в «моно режиме», то есть, сдвинув их в центр стерео панорамы и отключив спецэффекты. Начинать лучше с отстройки звучания басов и ударных. 
  • При необходимости изменения субъективной громкости использовать приемы тембральной окраски. Например, если отодвинуть на второй план (понизить) высокие и низкие частоты, звучание будет казаться более тихим. 
  • Поместить в центр стерео панорамы инструменты в нижнем регистре и те, что несут основную смысловую нагрузку, а также голос солиста. 
  • Соблюдать баланс каналов, важно добиться примерно равной суммарной громкости слева и справа. 
  • Недопустимо смещать 100% инструментов на края панорамы, поскольку ее центр обязательно должен быть заполнен (минимум 30% от общего объема). При достаточно широкой стерео панораме звук становится более объемным, «живым». 
  • Объемность и плотность ритм-партиям можно придать с помощью приема «дабл-трек», когда партия записывается в две разные дорожки и затем разводится на стереопанораме в разные стороны. Как вариант, можно использовать во время записи 2 микрофона, или установить минимальную задержку между каналами одной дорожки.
  • Чтобы «отшлифовать» звучание на финальном этапе, дополнительно расширить стерео панораму применяются различные эффекты — reverb, echo и др.

 

Роль психоакустики в области программного обеспечения

 

Психоакустические модели слуха, пожалуй, одно из главных достижений психоакустики как научной дисциплины. Использование специальными программами психоакустических моделей слуха позволяет выполнять компрессию звукового сигнала, в процессе «теряя» определенную часть информации без заметного ухудшения качества звучания. 

Исходный объем музыкального файла можно легко сократить в 10-12 раз. Наиболее популярными форматами сжатия звуков с потерями до сегодня остаются всем известный МР3 и более «продвинутый» Musicam (MPEG-1 Layer 3). Разницу между качеством звучания исходного «тяжелого» звукового файла и «легкого» сжатого посредством использования специальной программы практически невозможно отличить на слух.

Планируете всерьез заняться звукозаписью? Тогда Вам не обойтись без знания основ психоакустики, ведь от того, насколько правильно преподнесен тот или иной набор звуков, зависит качество его восприятия слушателем. По сути, использование психоакустических приемов можно считать «25-м кадром» в музыке. Качественная динамическая и пространственная обработка звуков, использование удачных комбинаций обертонов, частотных созвучий позволяет вызвать у слушателей самые разные эмоции, обеспечить ощущение абсолютной гармонии или погрузить в состояние эйфории. 

Экспериментируйте, используйте в своей работе достижения научно-технической мысли, и не забывайте заглядывать в интернет-магазин «UA Acoustics», чтобы выгодно и удобно заказать все для оформления интерьера домашней или профессиональной студии звукозаписи, комнаты прослушиваний, репетиционной базы, пр. Чтобы задать вопросы по акустической коррекции, звукоизоляции опытному инженеру-акустику, воспользуйтесь контактным номером телефона, онлайн-чатом, удобной опцией «обратный звонок»!