Organ sluha - znrfak.ni.ac.rs · 5. Pokretanje Rajsnerove i bazilarne membrane stimulira ćelije Kortijevog organa i stvara impulse u slušnom nervu koji se prenose do mozga. Talasi

Fiziološki koncept buke BUKA U ŽIVOTNOJ

SREDINI

MASTER

AKADEMSKE STUDIJE

Copyright

Momir Praščević

Organ sluha

Zvučni talasi udaraju na bubnu opnu i ona vibrira

1.

Slušne koščice vibriraju 2.

Uzengija se kreće u ovalnom prozoru

3.

Zvučni talasi se prenose uz skalu vestibuli preko perilimfe

4.

Zvuk visokih frekvencija deluje na početak bazilarne membrane a zvuk niskih frekvencija na vrh membrane.

5. Pokretanje Rajsnerove i bazilarne membrane stimulira ćelije Kortijevog organa i stvara impulse u slušnom nervu koji se prenose do mozga.

Talasi se prenose preko perilimfe skale timpani ka okruglom prozoru.

7. Talasi preneti kroz tečnosti izazivaju pokretanje membrane okruglog prozora u suprotnom smeru pokretima uzengije.

8.

Talasi se preko elastične bazilarne membrane prenose sa skale vestibuli na skalu timpani a kod jako dubokih tonova i preko helikotreme na vrhu puža

6.

Generisanje impulsa zavisi od

veličine pomeraja bazilarne

membrane, odnosno jačine

signala, dok frekvencija

signala određuje broj impulsa

koji generiše jedna ćelija.

Ćeliji treba 1 do 3ms da se

osposobi za novo okidanje,

tako da iznad 500Hz broj

impulsa ne raste srazmerno

frekvenciji, pa je potrebna

dodatna informacija mozgu za

zaključivanje o frekvenciji.


SREDINI

MASTER

AKADEMSKE STUDIJE

Copyright

Momir Praščević

Organ sluha

Skala vestibuli

Rajsnerova membrana

Skala media

Kortijevi organi

Bazilarna membrana

Skala timpani

Helikotrema

Uzengija


SREDINI

MASTER

AKADEMSKE STUDIJE

Copyright

Momir Praščević

Organ sluha

Rajsnerova membrana Kortijev organ

Ćelije Kortijevog organa Akustički nerv


SREDINI

MASTER

AKADEMSKE STUDIJE

Copyright

Momir Praščević

Raspodela energije na bazilarnoj membrani

bazilarna membrana scala vestibuli

scala timpani

ovalni prozor

okrugli prozor bubna opna

nakovanj uzengija

~eki}

helicoterma

rastojanje du` membrane

rastojanje du` membrane

pomeraj membrane

Bazilarna membrana je na početnom delu tanka, kruta i zategnuta, a na

kraju je debela i elastična. Zato će visoke frekvencije izazvati najveće

pomeraje na početnom, a niske na završnom delu membrane.

Na ovaj način se kompleksni

zvučni signal prostorno razlaže u

sinusne komponente (spektralni

analizator) čime se daje dodatna

informacija mozgu o frekvenciji

signala

Makismalni pomeraj bazilarne

membrane javlja se na različitim

mestima za različite frekvencije

pobudnog signala. Maksimalna

amplituda pomera se ka ovalnom

prozoru za više frekvencije.


SREDINI

MASTER

AKADEMSKE STUDIJE

Copyright

Momir Praščević

Raspodela energije na bazilarnoj membrani

Na ovaj način se kompleksni zvučni signal prostorno razlaže u sinusne

komponente (spektralni analizator) čime se daje dodatna informacija

mozgu o frekvenciji signala

Centralne frekvencije opsega za tonske grupe - barkove

Bark

Bark

Bazilarna membrana osciluje

frekvencijski selektivno. Može se

podeliti po dužini na 24 radne grupe

ćelija svaka dužine od oko 1.3mm.

Frekvencijski opseg zvuka koji

pobuđuje odgovarajuću radnu

grupu naziva se bark. Frekvencijski

opsezi imaju do oko 500 Hz

pojasnu širinu od oko 100 Hz, a

iznad 500 Hz širina im je približno

jednaka širini tercnog pojasa


SREDINI

MASTER

AKADEMSKE STUDIJE

Copyright

Momir Praščević

Frekvencijski i dinamički opseg čujnosti

Frekvencijski opseg zvučnih signala koje generišu različiti

izvori zvuka pokriva veoma široko frekvencijsko područje: infrazvuk, f<20Hz

čujni zvuk, 20Hz<f<20kHz

ultrazvuk, f>20kHz Frekvencijski opseg

čujnosti ljudskog uha

iznosi od 20Hz do

20kHz. Mlađe osobe

mogu čuti, ponekad,

frekvencije veće od

20kHz, dok osobe starije

od 50 godina retko čuju

frekvencije veće od

15kHz, a ponekad i ne

veće od 10kHz.


SREDINI

MASTER

AKADEMSKE STUDIJE

Copyright

Momir Praščević


Zahvaljujući velikom dinamičkom opsegu ljudsko uho može

da registruje zvučne signale u opsegu od praga čujnosti do

praga bola.

Prag čujnosti predstavlja najniži zvučni pritisak (intenzitet

zvuka) koji ljudsko uvo može da registruje. Prag čujnosti

zavisi od frekvencije i predstavlja se krivom praga čujnosti.

Prag čujnosti na

1000Hz ima vrednosti:

Pa20Pa102 5

0 p

212

0 W/m10I


SREDINI

MASTER

AKADEMSKE STUDIJE

Copyright

Momir Praščević


Na ostalim frekvencijama prag čujnosti zavisi od frekvencije.

Na niskim frekvencijama pobuđuje se cela bazilarna

membrana pa je potrebna veća energija za njeno

pokretanje, tako da je prag čujnosti viši.

Na višim frekvenci-

jama pobuđuje se

samo deo membra-

ne i manji deo ene-

rgije je može pokre-

nuti, tako da je prag

čujnosti niži, izuzev

na veoma visokim

frekvencijama.


SREDINI

MASTER

AKADEMSKE STUDIJE

Copyright

Momir Praščević


Prag bola predstavlja najviši zvučni pritisak (intenzitet zvuka)

koji ljudsko uvo može da registruje a da ne dođe do oštećenja

organa sluha i neprijatnog osećaja bola. Prag bola zavisi od

frekvencije i predstavlja se krivom praga bola.

Prag bola na 1000Hz

ima vrednost za zvučni

pritisak koja je za 106

puta (za intenzitet

zvuka 1012) veća od

praga čujnosti:

Pa20p

2W/m1I


SREDINI

MASTER

AKADEMSKE STUDIJE

Copyright

Momir Praščević


Dinamički opseg čujnosti ljudskog uha na 1kHz iznosi:

Pa20102 5)( p

212 W/m110 )( I


SREDINI

MASTER

AKADEMSKE STUDIJE

Copyright

Momir Praščević

RAZLOZI ZA

UVOĐENJE

POJMA NIVOA

BUKE


SREDINI

MASTER

AKADEMSKE STUDIJE

Copyright

Momir Praščević

Referentna vrednost Anehoična prostorija

Efekat Odnos intenzita zvuka (refernentna vrednost)

Tipični izvor zvuka Intenzitet zvuka [W/m2]

10-12

10-11

10-10

10-9

10-8

10-7

10-6

10-5

10-4

10-3

10-2

10-1

1

10

100 Dinamički opseg

čujnosti uva:

10-12W/m2÷1W/m2.

Linearna skala

Korišćenjem linearne

skale veliki broj

uobičajenih zvučnih

događaja bio bi između

0 i 1W/m2 a mali broj

između 1 i 10W/m2.

Otežana komparacija

različitih zvučnih

događaja.


SREDINI

MASTER

AKADEMSKE STUDIJE

Copyright

Momir Praščević

Logaritamski zakoni

Logaritamska priroda osetljivosti uha

Subjektivni osećaj jačine zvuka proporcionalna je logaritmu fizičke pobude

(zvučnom pritisku ili intenzitetu zvuka)

plog~

Veber-Fehnerov zakon:

Subjektivni osećaj promene jačine zvuka proporcionalan je procentualnoj

promeni fizičke pobude (zvučnog pritiska i intenziteta zvuka)

p

p ~

Veberov zakon:

Subjektivna jačina zvuka menja se za isti iznos, linearno, kada se zvučni

pritisak menja za isti procenat, eksponencijalno.

Pri nošenju tereta od 10kg, dodavanje 1kg predstavlja promenu težine koja se može

osetiti. Ako se, međutim, nosi teret od 100kg, dodavanje 1kg predstavljaće neosetnu

promenu. Tek promena za isti procenat, dodavanje 10kg, predstavlja približno

ekvivalentnu promenu po subjektivnom osećaju.


SREDINI

MASTER

AKADEMSKE STUDIJE

Copyright

Momir Praščević

Nivo buke

Nivo određuje relativni odnos dve veličine ali ne i apsolutnu

vrednost i u opštem slučaju određuje se kao logaritamski

odnos dve veličine:

][log Bel2

1

I

In

Imajući u vidu male promene zvuka koje uvo zapaža, a u cilju

dobijanja finije podela skale nivoa, za nivo zvuka uzeta je

deset puta manja jedinica - decibel dB:

][log dB102

1

I

In

Da bi se odredio apsolutni iznos određene veličine potrebno

je imati vrednost jedne od veličina, tzv. referentnu vrednost.


SREDINI

MASTER

AKADEMSKE STUDIJE

Copyright

Momir Praščević

Nivo buke

Za nivo zvuka usvojena je konvencija da se kao referentna

vrednost uzima vrednost koja odgovara pragu čujnosti na

1000Hz. Na decibelskoj skali referentna vrednost predstavlja

nulu i svaka druga vrednost se poredi sa njom.

][][

][][

][][

pW1W10

pW/m1W/m10

Pa20Pa102

12

0

2212

0

5

0

P

I

p

][][

][][

][][

pm1m10

nm/s1m/s10

m/s1m/s10

12

0

9

0

226

0

v

a

Nivo veličina koje definišu generisanje i prostiranje zvučnih

talasa:

000

000

202020

102010

logloglog

logloglog

Lv

vL

a

aL

P

PL

p

pL

I

IL

va

aPpI


SREDINI

MASTER

AKADEMSKE STUDIJE

Copyright

Momir Praščević

Nivo buke



Tipični izvor zvuka I [W/m2]

10-12

10-11

10-10

10-9

10-8

10-7

10-6

10-5

10-4

10-3

10-2

10-1

1

10

100

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

130

140

L [dB] Dinamički opseg

čujnosti uva:

0÷120dB.

Korišćenjem nivoa

zvuka lakše se

raspoređuje veći broj

uobičajenih zvučnih

događaja na

logaritamskoj skali.

Komparacija različitih

zvučnih događaja

sistemom brojeva sa

manje cifara.


SREDINI

MASTER

AKADEMSKE STUDIJE

Copyright

Momir Praščević

Nivo buke

Nivo zvuka se izražava ili preko nivoa zvučnog pritiska ili

nivoa intenziteta zvuka koji SAMO u uslovima slobodnog

zvučnog polja imaju istu vrednost.

][loglog dB201000 p

p

I

IL

NIVO ZVUKA JE OBJEKTIVNA VELIČINA.


SREDINI

MASTER

AKADEMSKE STUDIJE

Copyright

Momir Praščević

Nivo buke



Tipični izvor zvuka I [W/m2]

10-12

10-11

10-10

10-9

10-8

10-7

10-6

10-5

10-4

10-3

10-2

10-1

1

10

100

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

130

140

L [dB]

promena nivoa ocena

1dB neuočljivo

3dB na granici uočavanja

6dB uočljivo

10dB jasno uočljivo

Jednake promene

nivoa bilo gde na dB

skali subjektivno se

ocenjuju kao jednake

promene jačine zvuka,

tako da je nivo zvuka

mera subjektivne

jačine.


SREDINI

MASTER

AKADEMSKE STUDIJE

Copyright

Momir Praščević

Nivo buke

Konverzija:


SREDINI

MASTER

AKADEMSKE STUDIJE

Copyright

Momir Praščević

p Pa

Grafik:

Nivo buke


SREDINI

MASTER

AKADEMSKE STUDIJE

Copyright

Momir Praščević

Nivo buke

Pravila:

3dB 5dB

6dB 10dB

20dB Intenzitet zvuka


SREDINI

MASTER

AKADEMSKE STUDIJE

Copyright

Momir Praščević

Sabiranje nivoa složenog zvuka

I1 I2

0

11 10

I

IL log

0

22 10

I

IL log

1010 21 101010LL

RL log

DV

A I

ZV

OR

A

10

00

1010 L

I

I

I

IL log

0

2

0

1

0

21 1010I

I

I

I

I

IILR loglog

Za složeni zvuk:

IR = I

1 + I

2

0

10I

IL R

R log


SREDINI

MASTER

AKADEMSKE STUDIJE

Copyright

Momir Praščević


21

1010

1

1010

1010

1010

1011010110

101101010

1011010

101010

21

121

121

21

LLL

L

LL

L

LLL

LLL

LLL

LL

R

]log[]log[

]log[log

][log

)log(

//)(

/)(/

/)(/

//


SREDINI

MASTER

AKADEMSKE STUDIJE

Copyright

Momir Praščević


Pravila:

Ako je razlika nivoa veća od 10dB, rezultujući nivo

jednak je većem nivou.

2.

Za dva ista nivoa rezultujući nivo je za 3 dB veći. 1.

dB dB dB


SREDINI

MASTER

AKADEMSKE STUDIJE

Copyright

Momir Praščević


VIŠE IZVORA

n

i

L

R

LLL

R

i

n

L

L

1

10

101010

1010

10101010 21

log

log

0

1

0

1010I

I

I

IL

n

i

i

RR

loglog

2

0

1

2

2

0

2

1010p

p

p

pL

n

i

i

RR

loglog


SREDINI

MASTER

AKADEMSKE STUDIJE

Copyright

Momir Praščević


NLLR log101

nLLLL 321

VIŠE IDENTIČNIH IZVORA


SREDINI

MASTER

AKADEMSKE STUDIJE

Copyright

Momir Praščević

Oduzimanje nivoa složenog zvuka

Postupak oduzimanja nivoa zvuka primenjuje se u slučaju

kada se određuje nivo zvuka u prisustvu pozadinskog zvuka

(drugih izvora – koji se ne mogu isključiti).


SREDINI

MASTER

AKADEMSKE STUDIJE

Copyright

Momir Praščević


)log()log(

)log(log

)(log

)log(log

)

,

.

,

,

,

,

,

,

/

/

//

//

,

1010

1010

1010

1010

0

10

0

10

0

1011010110

101101010

1011010

10101010

1010

LLL

NS

LLL

S

LL

L

S

LLSS

LL

NNSS

NNS

NNS

NS

NNS

NS

NNS

NNS

L

LLL

L

I

IL

IIIII

SNS LLL ,


SREDINI

MASTER

AKADEMSKE STUDIJE

Copyright

Momir Praščević


Ako je L manje od 3dB, pozadinska buka je prevelika za

tačno merenje i mora se smanjiti.

Pravila:

Ako je L veće od 10dB pozadinska buka se može

ignorisati.

U ostalim slučajevima

izmereni ukupni nivo

buke treba korigovati

za uticaj pozadinske

buke opisanim postu-

pkom.


SREDINI

MASTER

AKADEMSKE STUDIJE

Copyright

Momir Praščević

Subjektivna jačina zvuka

Promene objektivnog nivoa zvuka odgovaraju subjektivnom

osećaju promene jačine zvuka.

Objektivni nivo zvuka ne daje potpunu informaciju o

subjektivnom osećaju jačine zvuka, odnosno ljudskoj reakciji

na utvrđeni nivo.

Postoji izvesno neslaganje između objektivnih vrednosti i

subjektivnog doživljaja zvučnog nadražaja.

IPAK ...

TAKO DA ...


SREDINI

MASTER

AKADEMSKE STUDIJE

Copyright

Momir Praščević


Subjektivni osećaj jačine zvuka zavisi od:

Razlog: Prag čujnosti kao i

druge krive jednakih nivoa

su frekvencijske zavisne.

nivoa zvuka

frekvencije

Dva zvuka istog nivoa, a

različitih frekvencija, nemaju

isti subjektivni osećaj.

TAKO DA ...


SREDINI

MASTER

AKADEMSKE STUDIJE

Copyright

Momir Praščević


Objektivni nivo zvuka od 30dB neće se čuti ispod 80Hz, dok

je iznad te frekvencije znatno iznad krive praga čujnosti.

Prag čujnosti na

30Hz je za 60dB veći

od praga čujnosti na

2kHz.

Posledice:


SREDINI

MASTER

AKADEMSKE STUDIJE

Copyright

Momir Praščević


Za izražavanje subjektivnog osećaja jačine zvuka uvedena

je nova veličina - subjektivna jačina zvuka fon.

OSOBINA: Subjektivna jačina dva zvuka sa istim brojem

fona identična za ljudsko uho.

USVOJENO: Na 1000Hz subjektivna jačina zvuka ima istu

vrednost kao objektivna jačina zvuka.

LdB=fon


SREDINI

MASTER

AKADEMSKE STUDIJE

Copyright

Momir Praščević


Subjektivna jačina zvuka u fonima određuje se

eksperimentalno, promenom nivoa zvuka odgovarajućeg

tona sve dok subjektivna ocena njegove jačine ne bude ista

sa subjektivnom jačinom tona na 1000Hz.

Izofonske linije po Flečeru i Mansonu

Za frekvencije iznad i ispod 1000Hz, fonska i decibelska

skala nisu ekvivalentne.

Na taj način dobijene su

izofonske linije - linije sa

istim brojem fona bez

obzira na frekvenciju.

Pomoću izofonskih linija

se može naći veza izme-

đu objektivne i subjekti-

vne jačine, odnosno fona

i decibela i obrnuto.


SREDINI

MASTER

AKADEMSKE STUDIJE

Copyright

Momir Praščević


Izofonske linije po Flečeru i Mansonu

Primeri:

L=50dB, f=400Hz:

=46fona

=50fona, f=200Hz:

L=60dB

Izofonske linije su u većem delu frekvencijskog opsega

ekvidistantne (međusobno rastojanje krivih jednako) što

ukazuje na logaritamski karakter jedinice fon. Pojačanje za

jednak broj fona uvek se ocenjuje jednako, kao što je slučaj i

kod dB skale.


SREDINI

MASTER

AKADEMSKE STUDIJE

Copyright

Momir Praščević


granica bola

f [Hz]

Lp [dB]

ISO izofonske linije

Međunarodna organizacija za

standardizaciju korigovala je

izofonske linije po Flečeru i

Mansonu i preporučuje nešto

drugačije krive prikazane na

slici.

normaln

o

0 - 40 fona

50 - 70 fona

80 - 90 fona

100 - 120 fona

Subjektivna jačina se može

gradirati prema sledećoj skali:

mirno

bučno

vrlo bučno


SREDINI

MASTER

AKADEMSKE STUDIJE

Copyright

Momir Praščević

Glasnost zvuka

Primena fonske skale i veličine subjektivne jačine zvuka ne

omogućuje da se izvrši subjektivna gradacija jačine zvuka

tako da nam ne može ilustrovati kako ljudsko uho razlikuje

različite jačine zvuka.

Da li je promena subjektivne jačine od X fona mala ili

velika?

Koliko puta se subjektivno povećala jačina zvuka?

70fona 80fona 14%?

TRAGANJE ZA ODGOVORIMA NA PITANJA


SREDINI

MASTER

AKADEMSKE STUDIJE

Copyright

Momir Praščević

Glasnost zvuka

Primena fonske skale i veličine subjektivne jačine zvuka ne

omogućuje da se izvrši subjektivna gradacija jačine zvuka

tako da nam ne može ilustrovati kako ljudsko uho razlikuje

različite jačine zvuka.

Da li je promena subjektivne jačine od X fona mala ili

velika?

Koliko puta se subjektivno povećala jačina zvuka?

70fona 80fona 14%?

TRAGANJE ZA ODGOVORIMA NA PITANJA


SREDINI

MASTER

AKADEMSKE STUDIJE

Copyright

Momir Praščević

Glasnost zvuka

Odgovore na postavljena pitanja daje sonska skala,

odnosno veličina glasnost zvuka, sa jedinicom son.

subjektivna jačina fon

Glasnost zvuka definiše

koliko je neki zvuk glasniji

od zvuka čija je glasnost

1son.

Pomoću sonske skale

može se izvršiti gradacija

glasnosti zvuka:

Zvuk koji ima 8sona je

dvostruko glasniji od

zvuka čija je glasnost

4sona.


SREDINI

MASTER

AKADEMSKE STUDIJE

Copyright

Momir Praščević

Glasnost zvuka


Svako povećanje subjektivne

jačine od 10 fona udvostručuje

glasnost.

Subjektivnoj jačini od 40

fona odgovara glasnost od

1 sona.

10

40

2

S

SS logloglog

33402

1040

NIVO GLASNOSTI


SREDINI

MASTER

AKADEMSKE STUDIJE

Copyright

Momir Praščević

Glasnost zvuka


Primer: Ako motocikl proizvodi zvuk u srednje frekventnom

opsegu subjektivne jačine 80fona, četiri takva

motocikla stvaraće subjektivnu jačinu od 86fona.

Porast jačine iznosi 7.5%.

Analiza preko glasnosti

pokazuje da je glasnost

u prvom slučaju 16 sona

a u drugom 24 sona,

tako da porast jačine

stvarno iznosi 50%.

Documents

Organ sluha - znrfak.ni.ac.rs · 5. Pokretanje Rajsnerove i bazilarne membrane stimulira ćelije Kortijevog organa i stvara impulse u slušnom nervu koji se prenose do mozga. Talasi