:
:
:
:
...Loading...

פסיכואקוסטיקה

האוזן האנושית והתנהגותה


האוזן היא מתמר רגיש המגיב לשנויי הלחץ (תנודות הקול) באוויר. כאשר גלי הקול קרבים אל המאזין , הם נקלטים לתוך תעלת השמע, דרך הפתח החיצוני של האוזן, האפרכסת   (Pinna), ואז זורמים לעבר עור התוף (Ear Drum).
מבנה עור התוף
עור התוף מתוח כמו ממבראנה. גלי הקול מומרים לתנועה מכאנית שעוברת לחלק הפנימי של האוזן דרך שלוש עצמות הקרויות משוורת, פטיש וסדן (stirrup, anvil, hammer). עצמות אלה מתנהגות כמנחת (הן מחלישות את התנודות המתקבלות מעור התוף), וכמו כן כאמצעי להגבלה והגנה על האוזן הפנימית.
החלל שבו נמצאות שלוש העצמות הוא אטום ושינויים בלחץ האוויר החיצוני עלולים לגרום לתחושת לחץ באוזניים (למשל בזמן שינויי גובה: צלילה, המראה, מעלית בבניין גבוה וכולי). לכן, אם האף סתום הלחצים לא יתאזנו וייתכנו כאבים חזקים מאוד.

בהמשך התנודות מועברות לאוזן הפנימית, השבלול (cochlea). השבלול ממולא בנוזל ולכל אורכו מסודרות שערות זעירות. כל שערה מגיבה לתדר מסוים בהתאם למיקומה לאורך השבלול. השערות מחוברת לסיבים עצביים והן שולחות אותות חשמליים למרכז השמיעה במוח.

ניתן לראות שבאוזן מתחוללת התמרה כפולה. מאות אקוסטי לתנועה על ידי עור התוף ומתנועה לאות חשמלי על ידי השערות בשבלול.
אבדן שמיעה יכול לקרות גם עקב נזק לשערות או ירידה במספרן עם הגיל.
משני התרשימים הראשונים ניתן לראות כיצד חלה ירידה טבעית בשמיעה בכלל האוכלוסייה עם הגיל. ניתן לראות שאצל גברים הירידה בשמיעה עם הגיל היא יותר משמעותית.

בתרשים השלישי ניתן לראות את הפגיעה בשמיעה בהתאם לתחום העיסוק בתחום הסאונד. ניתן לראות שאצל אנשים מתחום ההגברה הפגיעה היא הרבה יותר משמעותית לעומת אנשים מתחום התכנון וההנדסה.

 

 

 

 


בטבלה הבאה נראה במשך כמה זמן מותר להיחשף לרעש בעוצמות שונות לפני שנגרמת פגיעה בשמיעה.

 

 

 

 

סף השמיעה Threshold of Hearing
סף השמיעה ,הוא עוצמת הצליל המינימאלית שנוכל לשמוע. כפי שלמדנו ,סף השמיעה מוגדר כ- 0dB SPL. אם האוזן הייתה רגישה קצת יותר ,היינו חשים אף בתנועת החום של מולקולות האוויר. סף השמיעה קשור גם ליכולתנו לשמוע רק בתדרים מסוימים.

סף התחושה Threshold of feeling
סף התחושה ,הוא הנקודה בה חמישים אחוזים מהאנשים יחושו בחוסר נוחות. סף זה מוגדר      כ-118dB SPL  בתדירויות של 200-10000Hz.

סף הכאב  Threshold of pain
סף הכאב ,הוא הנקודה בה חמישים אחוזים מהאנשים יחושו בכאב. סף זה מוגדר
כ-140dB SPL בתדירויות של 200-10000Hz

בתרשים משמאל ניתן לראות שבפועל סף השמיעה וסף התחושה משתנים בהתאם לתדר.

תפישת השמיעה (Hearing Perception)
האוזן ומערכת השמיעה אינם ליניאריים. כלומר ,מה שאנחנו שומעים אינו תואם במדויק את התופעות הפיזיקאליות שימדדו מכשירי מדידה בחדר.

האוזן איננה ליניארית ביחס למשרעת, תגובת התדר של האוזן ( כלומר תפישתה לגבי גוון של צליל) משתנה בהתאם לעוצמת הקול של האות הנקלט. כפתור ה-loudness  ,הנפוץ במערכות ביתיות למשל, נועד לפצות על העדר תחושת תדר נמוך וגבוה כ,אשר אנו מאזינים למוזיקה בעוצמות נמוכות.

הטבלה של פלטשר ומונסון:
הטבלה של פלטשר ומונסון מראה לנו את העצמה בה המוח האנושי קולט תדרים שונים בעוצמות שונות ,בהתאם לשינויים בלחץ האוויר בחלל. אנו יכולים לראות כיצד האוזן קולטת תדרים גבוהים או נמוכים ,ביחס לעוצמה בה הם מושמעים.

ובכן, בכדי להשוות את העצמה של צליל בתדירות של 1kHz בעצמה של 110dB SPL, צליל בתדירות של 40Hz צריך להיות חזק יותר ב10dB. ב-10kHz צליל שישתווה לעצמה של אלה צריך להיות חזק יותר ב 8dB.
דוגמה נוספת:  בעצמה של 50dB SPL העצמה של צליל בתדירות של 30Hz צריך להיות חזק יותר ב-28dB , וצליל בתדירות של 10kHz צריך להיות חזק יותר ב-5dB על מנת להשתוות בעצמתם לצליל בתדירות של 1kHz.

אם נעשה מיקס ברמת לחץ קול של 110dB SPL, כאשר ננגן אותו שוב בעצמה של 50dB SPL גם התדר הנמוך וגם התדר הגבוה ישמעו לקויים, חסרים.
במילים אחרות: אם רמת ההשמעה היא 120dbSPL ואתה מרוצה מן האיזון המוסיקאלי, תבחין כי כאשר תוריד את עוצמת ההשמעה, התדר הנמוך והגבוהה ייעלמו בהדרגה, והאיזון ישתבש.

ניתן ללמוד מכך, שצריך להשמיע הקלטות באותה עצמה בה הן הוקלטו, אחרת יהיה פער בין מה שנשמע כאשר אנו מקלטים לבין שלב עבודה מאוחר יותר כגון שלב המיקס.

מהי עוצמת העבודה הטובה ביותר?

85dB SPL היא עצמת השמע הממוצעת הטובה ביותר .

זאת משום שבאזור זה, האוזן מגיבה באופן המאוזן ביותר לתחומי תדרים שונים (flat). כאשר תגביר או תפחית את עוצמת המוזיקה ,השינויים בהיענות התדרים יהיו קטנים ביותר, והמיקס שתיצור ישמע מדויק אף בעוצמות השמעה נמוכות וגבוהות כאחד.
בטווח עוצמות זה ,ניתן להפחית ולהגביר את עוצמת המוזיקה בכ- 20-40dB כמעט ללא שינוי בגוון הצליל. כמו כן ברמת האזנה זאת נוכל לעבוד כ-8 שעות ללא נזק לשמיעה.
לסיכום: עוצמת השמע בבית, היא בדרך כלל בטווח עוצמות של 70-85dbSPL. טווח עוצמות זה יכול להיחשב לרמת ההפעלה הטובה ביותר לעבודה במיקס.

במכשירים למדידת עוצמת קול ,קיימת אפשרות לסנן את האות הנמדד ,כך שיידמה את העצמה שאנו שומעים בפועל. סינון מסוג A, משמש למדידה בעצמה נמוכה והוא לא רגיש לעוצמות נמוכות. מדידה מסוג C ,מתאימה למדידה בעוצמה גבוהה.

 

תופעות פסיכו-אקוסטיות

עצמה כנגד פיץ' (Pitch)

עוצמת הצליל יכולה אף להשפיע על האופן בו אנו חשים בפי'ץ (גובה הצליל).
לדוגמה: אם עצמתו של צליל בתדירות של 100Hz מוגברת מ-40dB ל-100dB SPL האוזן  חשה בירידה של 10 אחוז בפי'ץ. בעבור אותו שינוי עצמה בתדירות של 500Hz האוזן תחוש רק בשינוי של 2 אחוז בפי'ץ. זאת הסיבה שמוזיקאים מתקשים לעתים לכוון את כלי הנגינה שלהם דרך אזניות. זאת משום שאזניות עשויות ליצור עצמה גבוהה מן הממוצע שאנו רגילים לשמוע.

כתוצאה מחוסר הליניאריות של האוזן,  צלילים עלולים להתערבב אחד עם השני במקום שישמעו כצלילים נפרדים. ישנם שלושה סוגי הפרעות:
Beats, Combination tones ,Masking.

פעימות Beats
שני טונים ,הנבדלים זה מזה במעט בתדירות ובעלי משרעת דומה ייצרו פעימות. הפעימות הן תנועות חוזרות ונשנות של שינויים בעוצמת הקול, שתדירותן שווה להפרש בין שתי התדירויות. תופעת הפעימות ,יכולה לשמש כעזרה לכיוון כלי נגינה, מכיוון שהפעימות מאטות את קצבן, ככל ששני מיתרים הולכים ומתקרבים זה לזה בתדירות.


טונים מורכבים Combination tones
טונים מורכבים הם תוצאה של שני טונים חזקים ,אשר שונים זה מזה ביותר מ-50Hz.
האוזן מייצרת סדרה נוספת של טונים ,אשר שווים לחיבורם וחיסורם של הטונים המקוריים 
ולחיבור וחיסור ההרמוניות שלהם.
הפרש הטונים המקוריים יכול להישמע בקלות כאשר הוא נמוך בערכו מכל אחד מהתדרים המקוריים. דוגמה: צלילים בתדר של 2000Hz ו-2500Hz ייצרו תדר של 500Hz.

Masking מיסוך
מיסוך ,היא תופעה בה אותות חזקים מונעים מהאוזן לשמוע קולות רכים יותר, המגיעים מאותו כיוון. תופעת המיסוך הגדולה ביותר מתרחשת כאשר התדר של הקול המרכזי והתדר של המיסוך קרובים אחד לשני.
לדוגמא: טון של 4KHz ימסך טון רך יותר בתדירות של 3.5KHz, טון זה יהיה בעל השפעה נמוכה יותר על טון בתדירות של 1KHz.

מיסוך עשוי להיגרם  גם על ידי הרמוניות של הטון הממוסך, כך שטון בתדירות של 1KHz המכיל הרמוניות ב-2KHz עשוי למסך טון בתדירות של1.9KHz  .

תופעת המיסוך היא אחת הסיבות העיקריות לכך שהתמונה הסטריאופונית ואיזון התדרים (EQ) כל כך חשובים במהלך מיקס. כלי שנשמע טוב לבד, יכול להישמע שונה לחלוטין כאשר כלי נגינה נוספים בעלי גוון דומה מנגנים אתו בו זמנית. EQ יידרש בכדי להפוך את גוון הכלי לשונה מספיק על מנת להתגבר על תופעת המיסוך.

תפישה של כיוון


אוזן אחת אינה יכולה להבחין בכיוון ממנו מגיע הקול כאשר שתי אוזניים יכולות. יכולת זו ,נקראת שמיעה מרחבית Spatial Hearing.
תופעה זו מתרחשת בעקבות שלוש תופעות:
• הבדלי עוצמה בין שמיעתיים  Inter aural intensity differences
• הבדלי זמן ההגעה של צליל אל האוזן Inter aural arrival-time differences
• ההשפעה של אפרכסת האוזן The effect of the outer ears

גלי קול, בתדר בינוני וגבוה המגיעים מן הצד הימני, מגיעים לאוזן ימין בעצמה גבוהה יותר מאשר לאוזן שמאל. זאת משום שהראש מתנהג כמחיצה אקוסטית. גלי קול ,המגיעים לאוזן ימין מגיעים באופן ישיר אל האוזן בעוד שאותם גלי קול המוצאים דרכם אל אוזן שמאל ,עוברים דרך ארוכה יותר ומגיעים לאוזן דרך משטחים מחזירים ולכן מאבדים אנרגיה ומגיעים בעצמה חלשה יותר ,מאשר אלה המגיעים לאוזן ימין.
אפקט זה איננו משמעותי בתדירויות נמוכות ,כאשר אורך הגל הוא ארוך ביחס לקוטר הראש שלנו, וכך הגל מתעקם ועוקף את הראש בקלות ומגיע באותה עצמה אל האוזן השמאלית.

הבדלי זמן הגעה של צליל אל האוזן ,מתרחשים יותר כאשר התדר יורד. כאשר אוזן אחת קרובה יותר למקור הצליל, היא פוגשת את הצליל מוקדם יותר. כך נוצרים הפרשי זמן ,בהגעת הצליל אל האוזניים. לחץ הקול מורגש על ידי האוזניים בזמנים שונים. לפי הפרש זמן זה ,אנו יודעים להבחין באיזו זווית מאתנו נמצא מקור הצליל. ( אין אנו יודעים אם מקור הצליל מגיע מאחור או מלפנים, או אם הוא מגיע מעלינו או מתחתינו).

• האוזן החיצונית (האפרכסת), עושה שימוש בשני רכסים באוזן ,כאשר בכל צליל המגיע ממיקום שונה, עושה האוזן שימוש ברכסים אחרים. חשוב לציין ,שבזווית של קול הגדולה מ 130 מעלות ממרכז הראש, ייתכן שלא יהיו החזרים מרכסים אלו, מכיוון שהם יחסמו על ידי האפרכסת עצמה.

אם אין הבדל בין מה שהאוזן הימנית והשמאלית שומעות, המוח מניח שהמקור נמצא במרחק שווה מכל אוזן. תופעה זו מאפשרת לנו לכוון קול במרכז התמונה הסטריאופונית במקום שאין בו כלל רמקול (רמקול מרכזי דמיוני Phantom Center Speaker). על ידי השמעת אות זהה משני רמקולים, המוח קולט את הצליל באופן זהה בשתי האוזניים ומסיק שהמקור חייב להיות במיקום בין שני הרמקולים. על ידי שינוי של מיקום הרמקול אנו משנים את הבדלי העצמה בין הרמקולים ויוצרים את האשליה שמקור הצליל נמצא בנקודה שונה בין שני הרמקולים. ניתן אף לגרום למקור צליל לנוע מנקודה לנקודה בין שני רמקולים. טכניקה זו ידועה בשם "panning" (מהמילה מרחב panorama). למרות שזו השיטה הנפוצה ביותר היא איננה היעילה ביותר מכיוון שרק מאזין שנמצא במרחק שווה בין הרמקולים יחוש באשליה זו. מאזין הנמצא קרוב לרמקול השמאלי למשל יחוש כאילו הצליל בכל מקרה מגיע מן הרמקול השמאלי. בכדי ליצור הדמיה של צלילים ,הנמצאים במקומות שונים במיקס יש להשתמש באמצעים המאפשרים ליצור הפרשי זמן וגוון בנוסף להפרשי העצמה המגיעים מבין הרמקולים. לדוגמת אפקט דיליי או ריוורב.

תפישה של מרחב


האוזן והמוח ,משתפים פעולה בכדי לקבל תחושת מרחב ומרחק לגבי החלל האקוסטי בו הצליל מתרחש. קול מופץ מהמקור בכל הכיוונים. זווית ההפצה נקבעת על ידי אופי המקור.
חלק ממקור הקול מגיע אל המאזין ישירות, בלי להיתקל במכשולים. לעומת זאת, חלק גדול יותר מגיע למשטחים רבים בסביבה האקוסטית (קירות, תקרה,  חפצים ואנשים אחרים בחדר). גלי הקול הפוגעים במשטחים אלה חוזרים חזרה אל החלל, וחלקם חוזר חזרה אל האוזן. במידה והמשטחים הללו סופגים, אזי רק חלק מהאנרגיה תמשיך אל המאזין.

באוויר, צליל נע במהירות של כ-330 מטר בשנייה, כך שגל הנע בקו ישר ומגיע אל המאזין ,מגיע בדרך הקצרה ביותר. גל זה נקרא: קול ישיר- direct sound. גלים אשר מוחזרים ממשטחים הסובבים את המאזין ,נעים מרחק רב יותר עד אשר מגיעים אל אוזנו של המאזין. גלים אלה נקראים: גלים מוחזרים - reflected sound. גלים מוחזרים י,כולים להגיע מכיוונים שונים מזה של הקול הישיר, ולפעמים בחדר גדול, האוזן שומעת את הצליל אפילו אחרי שמקור הצליל הפסיק לפלוט צליל.
את האופן בו צליל פוגש את האוזן בחלל ניתן לחלק לשלושה חלקים:
1. קול ישיר Direct sound
2. החזר מוקדם Early Reflection
3. הדהוד Reverberation

קול ישיר ,קובע את התפישה לגבי מיקום מקור הקול וצורתו, וכן את הגוון האמיתי של הצליל (גוון הצליל של הקול המוחזר משתנה על ידי המאפיינים של המשטח בו הוא פוגש).

החזרים מוקדמים ,מגיעים אל האוזן בטווח של עד כ-50 אלפיות השנייה לאחר הקול הישיר. החזרים אלה, הם תוצאה של הגלים הנתקלים רק בכמה מחסומים, לפני שהם מגיעים אל המאזין, ויכולים להגיע מכיוונים שונים. הזמן החולף בין הקול הישיר להחזרים המוקדמים, מספק למאזין מידע על גודל החלל. ככל שהחדר יותר גדול, כך משך הזמן בין הקול הישיר לקול המוחזר יגדל.

תופעה פסיכו-אקוסטית הנקראת אפקט האס (Haas Effect) מתארת מצב בו החזר המגיע בעצמה יותר חזקה מן המקור עדיין יתורגם על ידי המוח כהחזר בלבד.
אם נשדר למשל סיגנל בשני רמקולים כאשר האות שיוצא מהרמקולים הוא בהפרש של כמה אלפיות שנייה, המוח יתרגם את האות שמגיע ראשון כמיקום האות. זאת גם עם האות המעוכב הוא חזק יותר אפילו ב-10dB מן הסיגנל הראשון שפגש את האוזן.
תופעה נוספת נקראת "התמזגות חולפת – Temporal fusion" . החזרים מוקדמים ,המגיעים למאזין בתוך 30 אלפיות שנייה מהסיגנל הישיר, נשמעים חלשים וכן מתמזגים עם הקול הישיר. האוזן איננה יכולה להבחין בנפרד ,בקולות המתרחשים בסמוך, ומחשיבה את ההחזרים כחלק מהקול הישיר. הטווח של 30 אלפיות שנייה איננו מוחלט. נושא זה תלוי במעטפת הצליל. במקרה של צלילים בעלי מעטפת ארוכה עם דעיכה איטית, טווח הזמן עשוי לעבור את80  אלפיות שנייה.

גלי קול המגיעים אל המאזין באיחור של יותר מ-50ms (אלפיות שנייה) מן האות המקורי, מגיעים כאשר הם מוחזרים ממשטחים שונים במרחב בזמן קצר עד לכדי זרימה של החזרים מכל כיוון ובכל זמן. החזרים צפופי מיקום אלה נקראים: "הדהוד – Reverberation"
הדהוד מאופיין על ידי דעיכה הדרגתית במשרעת (עוצמת ההדהוד). גוון הצליל של התהודה ,נבדל מזה של הצליל הישיר בכך שבהדהוד ישנה הפחתה של תדרים גבוהים ,תוך כדי הדגשה של תדרים נמוכים.
משך הזמן בו צליל המכיל הן צליל ישיר, החזרים מוקדמים, והן הדהוד עד לדעיכה של60dB מהצליל המקורי, נקרא "זמן דעיכה  - Decay time" או לחלופין "זמן תהודה – Reverberation time". המשטחים האקוסטיים בחלל מסוים (משטח סופג או משטח מחזיר) יקבעו את זמן התהודה של החלל וכן את גוון התהודה.

האוזן שומעת את הצליל הישיר בעצמה גבוהה יותר מזו של הצליל העקיף ,ככל שהמאזין מתקרב יותר אל מקור הצליל. לעומת זאת, עוצמת הצליל של ההדהוד נשארת זהה, מכיוון שהיא מפעפעת בתוך החדר.
ההבדלים בין עוצמת הצליל הישיר לבין עוצמת הצליל המוחזר, כפי שהאוזן תופשת אותם, מאפשרת למאזין לקבוע את המרחק בינו לבין מקור הצליל.

לסיכום:
1. צליל ישיר מספק את המידע לגבי מיקום מקור הצליל, גודלו וגוונו.
2. היחס בין הצליל הישיר לבין ההחזרים המוקדמים קובע את ההתרשמות שלנו לגבי גודל החדר בו הוא מופיע.
3. זמן ההדהוד- מספק מידע על משטח החדר.
4. היחס בין ההדהודים לבין הקול הישיר קובע את תפישתנו לגבי המרחק שלנו ממקור הצליל.

דרך השימוש בהדהודים מלאכותיים וביחידות עיקוב צליל (Delay), אנו יכולים ליצור צלילים המדמים למוחנו סביבה אקוסטית שונה. כך ניתן לשכנע את המוח שהקלטה שבוצעה בחדר קטן תישמע כאילו הוקלטה באולם גדול. כדי לעשות זאת יש  לפצל את האות המוקלט לשני אותות. אות אחד ,יצא אל הרמקולים באופן מידי. אות שני יעבור דרך מעבד צליל המעכב ומכפיל את האותות הנכנסים אליו. שילוב של האות המקורי (היבש – Dry Signal) והאות המעובד (רטוב – Wet Signal) תוך שליטה על מאפייני האות המעובד ,מאפשר הדמיה של חללים שונים. באמצעות שליטה בעוצמת הצליל הישיר ניתן להטעות את המאזין כך שיחשוב שמקור הצליל נמצא קרוב או רחוק ממנו.

 

 יחידות עיקוב יכולות לשמש אותנו על מנת לדמות סביבה חיצונית של הופעה חיה או הכפלה של נגנים. דבר זה אפשרי מכיוון שהאופן בו אנו שומעים יותר מכלי נגינה אחד תלויה בסנכרון בין אותות שונים. לא משנה כמה נגנים יהיו טובים, לעולם לא יוכלו לנגן ביחד בסנכרון מושלם. כמו כן, לעולם שני כלי נגינה לא ימוקמו באותו מקום במרחב, ושני כלי נגינה לא יהיו זהים. כל זה מבטיח חוסר סנכרון בין שני כלי הנגינה. באמצעות חזרה על אות פעם נוספת בהפרש של 4ms  (אלפיות שנייה), מספר כלי הנגינה שנשמע באות זה יוכפל. תהליך עיבוד זה נקרא הכפלה – doubling or automatic double tracking. לעתים נעשה הכפלה אקוסטית כאשר נקליט את אותו נגן מנגן את אותו תפקיד מספר פעמים.

 

 רוצים לדעת עוד על קורס מבוא לסאונד? צרו קשר באמצעות האתר או בטלפון : 1-700-500-881 וצוות יועצי הלימודים של מכללת BPM ישמחו לענות לכם על כל שאלה ולתת לך את המידע הדרוש

 

 


:
:
:
:
...Loading...


סאונד והקלטות - כבלים ומחברים

כיצד ליצור סאונד מושלם על ידי חיבור נכון של כבלים ומחברים? קיראו במאמר שלפניכם

אקוסטיקה

סקירה על כל מה שאתם צריכים לדעת מתחום האקוסטיקה, כשאתם מתכננים את האולפן הביתי שלכם. מבוא קצר, כמו גם הסברים לגבי ספיגה, בידוד, איזון תדרים ועוד.
בחר סוג חיפושselect
בחר קטגוריהselect
בחר תת קטגוריהselect