K A Sluh ^ ^ ^ JANEZ STRNAD • Od petih čutov sta dva povezana z valovanjem; z njima spoznavamo okolico in prenašamo sporočila na srednjih in velikih razdaljah. Zvok in svetloba pa se tudi močno razlikujeta. Zvok potuje samo po snovi in to z veliko manjšo hitrostjo od svetlobe in ima veliko manjšo frekvenco. Na drugi strani pa imamo ljudje poleg sprejemnika tudi izvor zvoka, a nimamo izvora sveüobe. Zajnsa o merjenju zvoka in hrupu v drugi številki Preselca lahko izkoristimo za nekaj dodatnili ugotovitev o sluhu. Poleg podatka o tem, katere frekvence so zastopane v zvoku, je pomembna jakost zvoka. Frekvenca meri število nihajev v sekundi, jakost pa gostoto energijskega toka, to je energijo, ki jo zvok v sekundi prenese skozi okvir s ploščino kvadratnega metra, pravokotnega na smer potovanja zvoka. Jakost je odvisna od gostote snovi, po kateri potuje zvok, od frekvence in od amplitude odmika, to je največjega odmika delov snovi od ravnovesne lege. Namesto amplitude odmika lahko podamo amplitudo tlaka, to je največji odmik tlaka v zvoku od ravnovesnega tlaka. S tem smo opredelili zvok po fizikalni strani. Pomemben pa je tudi občutek, ki ga izzove zvok, kar opredeljuje zvok po fiziološki strani. Zveza med občutkom in jakostjo je zapletena. Predvsem je odvisna od frekvenče, saj zvoka z manjšo frekvenčo od 16 Hz in z večjo od 20 000 Hz sploh ne slišimo. 1 hertz, Hz ali 1 s-1 je enota za merjenje frekvenče. Iskanje zveze si olajšamo, če se omejimo na zvok z določeno frekvenčo, ki mu v fiziki pravimo ton. V prvem koraku vpeljemo glasnost prek razmerja med dano jakostjo zvoka in najmanjšo jakostjo, ki jo uho še zazna. Pri tem se odločimo, da upoštevamo neodvisno od frekvenče slišni prag j0 = 10-12 W/m2. Zvoku z jakostjo j0 priredimo glasnost 0 dB (deci- presek 40 (2012/2013) 6 9 F i Z i K A 10 100 1000 10000 250 500 1000 2000 3000 Orekvenca He 4000 E000 8000 100000 frekvenca Ho SLIKA1. ObrisienakeglasnostiizISOStandarda 226:2003. Nanav-pičnoosnanesemoglasnostvdecibelih,navodoravnoospa frekvenco. Črtkane dele so dobili z oceno. Glasnost v fonih je navedena kot parameter. Diagram je dvojno logaritmičen, naobeh osehenakiodseki ustrezajoenakimrazmerjem, ne enakimrazlikam,kakornavadno.Tudivangleščinišenieno-tnega poimenovanja. ISOpriporočaza merilniksound level meterSLM,za glasnostvdB soundpressurelevelSPL,za glasnost v fonih, kot kaže, niposebnega imena. V slovenščini še ni ustaljenih izrazov.Za zdajjesmiselnogovoriti oglasnostiinizenotrazbrati,aligrezalestvico zdecibeli ali zalestvicos foni.Lestvicossoniuporabljajo leporedko. http://en.wikipedia.org/wiki/Fletcher-Munson_curves belov), z jakostjo 10 j0 glasnost 10 dB, z jakostjo 100 j0 glasnost 20 dB, z jakostjo 1000 j0 glasnost 30 dB, ...z jakostjo 1012j0 = 1 W/m2 glasnost 120 dB. S tem smo upoštevali, da uho zazna zvok na zelo širokem območju jakosti: „glasnosti seštevamo, ko jakosti množimo". Nismo pa še upoštevali, daje občutek odvisen od frekvence. Občutka ni migičo naravnost izmeriti z merilnikom, vsak čiivok dijamo zvik nekoliki pi svijo. Zati jo treba vključiti v piskus veliki ljudi in so nazadnje digiviriti za pivprečje. Lota 1933 si v Bel-livih labiratirijih v ZDA izvedli ibsežne piskuse to vrsto. Pri tem si udeleženci piskusa primerjali gla- SLIKA 2. Občutljivost ušesa se s starostjo zmanjša. Na navpično os nanesemo zmanjšanje glasnosti v decibelih, na vodoravno pafrekvenco. Starost je navedena kot parameter na desni strani. Spomnimo se, kako smo vpeljali glasnost. Iz podatka v decibelih dobimo ustrezno razmerje jakosti: 0 dB ustreza razmerju f 1 dB razmerje 1 0,rdB razmerje' 00..... 120 dB fazmerjelO12. Ziagramjedelo J.Zf Laafaiz medicinskega centra aniverre vLLSni in dzposaejpoZianLmL.F. J- Her-mansagtazaziesrv EurodZysks aawsjanukrja20az. snost tona s frekvenco, ki so jo po potrebi naravnali, z glasnostjo tona s frekvenco 1000 Hz pri različnih glasnostih. Ni lahko ugotoviti, kdaj se zdita tona z različnima frekvencama enako glasna. Povprečja, ki so jih dobili, so ponazorili s krivuljami enake glasnosti. Vrsto poskusov so ponovili leta 1956 v Angliji in dobili so nekoliko drugačne krivulje. Leta 2003 je Mednarodna organizacija za standardizacijo ISO merjenja obnovila in izdala ISO Standard 226: 2003 (slika 1) z obrisi enake glasnosti (Equal Loudness Contours). Novo ime poudari, da gre za primerjavo občutkov, ki vključuje povprečje in v podrobnosti ni nujno uporabna za posamičnega opa-zovalča. Dobljene podatke za glasnost izrazimo z novo enoto fon in jih tako razločimo od podatkov na podlagi enotnega slišnega praga v dečibelih. Ker izhajajo od frekvenče 1000 Hz, se pri tej frekvenči podatki za glasnost v fonih ujemajo s podatki v dečibelih. Obris pri 0 fonih kaže, da je uho najobčutljivejše pri frekvenči na pasu med 2000 in 4500 Hz. To povezujejo z resonančo zvočne poti v ušesu. Pri frekvenči 1000 10 PRESEK 40 (2012/2013) 6 F i Z i K A Hz komaj zaznamo ton z glasnostjo štiri fone, kar pomeni, daje pri tej frekvenci slišni prag 2!,5 ■ 10-12 W/m2 vecji kot j0. Na pasu od 500 do 1000 Hz je odvisnost od frekvence šibka in so obrisi pribliono vodoravni. Pri monjših frekvencoh kot 500 Hz in večjih kot 5000 Hz pa je uho precej manj občutljivo. Slednje so pokaže predvnem pri majhni glasnosti in mashni Orekvenci. Ton s frekvenco 100 Hz se npr. pri glasnosti 30 dB zdi enako glasen 0ot ton s freOvenco 1000 Hz pri glnsnosti 10 dB. Ton s frekvenco 20 Hz se pri glasnosti 75 dB zdi enako glasen kot ton s frekvenco 1000 Hz pri glasnosti 10 dB. Zaradi tega pri poslušanju glasbe z majhno glasnostjo basi ne pri-deScj do izraza. Radijski sprejemniki imajo poseben gumb, s katerim lahko v takem primeru base dodatno ojacimo. Glasnost v ionih pogaja slišni občuteS, SoliSos je to mogoče. Venlas messSo število ni sosaemesno e občutSom. V ta namen so leta V936 vpeljali še gsugo lestvico e enoto son. Ugotovili so, ga glasnost oske-stsov leži meg 40 in 100 ioni in ga mosa v koncestni gvosani nasasti glasnost ea V0 fonov, ga se evok egi gvaksat glasnejši. Zato so glasnosti 40 ionov emse-gili en son, glasnosti 50 ionov gva sona, glasnosti go fonov štisi sone, .. .in glasnosti V00 ionov 64 sonov. Tako nps. glasbeni oenaki ff (fostissimo, eelo glasno) dribližno psisegijo 64 sonov, oenaki i (foste, glasnoi d6 sonov, ognaSi p (piano, tiho) štisi sone, oznaki dp (pianimimo, eelo tiho) en son. Tugi psa eaenava-nju svetlobe je vigni občutek v očesu ogvisen og isv Tvence. Tugi psi očesu je gostota najmanjšega enes-pijskega tpka, ki ga še ea^anzi psi valovni golžim 565 nm, psi katesi je oko najho-j občutljivo, enaka pp-12 W/m2. Toga uho je v nekem poglegu emo-gljiverše og očesa: v večji mesi saeloči sestavine e eaeličnimi fsePvencsmi. Oko eaenn belo, če so v svetlobi eastopane vge spektsalne basve ali samo sgeča in zelena a_li samo modro in rumena ... Uho pa loci zvena, t/ me mešanici honov, ce se ne ujemsSa po deležu sestovin z razlicnimi frekvencarüii. Pri svetlobi povezava med fizikalnim merilom in fiziološkim merilom ni odvisna od jakosti in jo podamo z mno samo krivuljo, relativno občutljivostjo ocesa. Pri zvoku pa moramo navesti obrise enake glasnosti za vec glasnosti. To je najbrž tudi razlog, da so fiziološko merilo pri svetlobi vpeljali drugace kot pri zvoku. Fiziološko enoto za svetilnost, kandelo, so celo uvrstili med osnovne enote mednarodnega sistema enot. Pri zvenih je smiselno za vsak ton uporabiti na- +5 o -5 -10 i -15 -20 -25 -30 -35 -40 -45 -50 ; i a C /b a 20 50 100 200 500 1000 2000 5000 10000 20000 SLIKA3. Podatkev merilnikuza glasnostv odvisnosti od frekvence pomnožimospopravkomA,dadobimoglasnostvdB(A), ki jeblizu glasnostiv fonih. Krivuljapribližnoustrezaobratni vrednosti obrisaenake glasnosti za40fonov.Tuditadia-gram jedvojno logaritmičen. Pomnožimo tako,dalogaritem prištejemo,delimopatako,dalogaritemodštejemo.Popra-vekCje boljravenindaglasnost vdB(C),karjeblizuglasno-stivdecibelih.PopravekBseredkouporablja.http://www. sfu.ca/sonicstudio/handbook/Sound_Level_Meter.html ved ene ugotovitve in prispevke sešteti po vseh zastopanih frekvencah. Podobno ravnamo pri šumih, ki imajo zvezni spekier. Veliko je še dodatnih zapletov. Udeleženci poskusov, pri katerih primerjajo glasnost za različne frekvence, pred poskusom ne-Zaj casa ne smejo biti izpostavljeni hrupu. Zvoki, ki jih primerjajo, morago trabati vsaj sekundo ali nekaj sekund. Zvok, ki traja mani casa, npr. 0,1 sekunde, se zdi manj gCasen, Enako velja za zvok, ki traja precej vec, npr. pet minut. Izidi se spreminjajo tudi iz dežele v deželo, za Japonce so npr. nekoliko drugačni kot za Evropejce. Obrise so dobili z udeleženci starimi od 18 do 25 let. Obcutljivost z leti namrec precej izrazito pojema. Te pejrmapjr z lrt- pestaja ser -zeaz-trjšr -p er pezpa pcerbpc pe- vrgj- ferksrpg- (el-ka 2). Pe- fer-kvepg- 2000 Hz pe- 50--h lrt-h -zgub-me 15 ZB, kot Za b- er jakoet pe-bl-spe te-Zrertkeat zmapjšala, pe-75--h lrt-h 30 ZB, kot Za b- er jakoet t-eegaeat zmapjšala. Pe- ferlcvrpg- 88000 Hz pe- 50--h lrt-h -zgub-mo 2o ZB, kot Za b- er jakoet stokrat zmapjš2la, pe- 70--h lrt-h pa grlo 60 Z B, kot da b- er jakoet m-l-jopaeat zmapjšala. PoZatrk, Zla el-šimo zvoIi Zo feravrngr 20 000 He, jr potrmtaarm tetbil eperjrt- e pe-djSaom. Vr^a pe-bbl-šno za mlaOr ljuZ-. Z lrt- er moja, ki jr PRESEK4O(2012/20 13) I- 11 F i Z i K A dokaj zabrisana, premika k vse nižjim frekvencam in se po 70-em letu premakne tudi pod 8000 Hz. To pri poslušanju radia ne moti veliko, ker lahko povečamo jakost. Bolj moti pri pogovoru dveh v množici ljudi. Soglasnike p, t, k, f, s prepoznamo predvsem po njihovih sestavinah z veliko frekvenco. Zato jih v starosti slabše slišimo, posebno ko se pogovarjamo v množici, in slabše razločimo. Pri pogovoru s sogovornikom se osredotocimo na zvok, ki prihaja iz dolocene smeri. To lahko dolo-cimo v smeri naprej celo na eno do dve stopinji na-tancno. Pri tem izkoristimo dva pojava. Prvi je zakasnitev, s katero odmik delov zraka doseže levo in desno uho. Pri tem mora biti valovna dolžina vecja od razdalje med ušesoma. V ta namen so uporabne frekvence, manjše od 1500 Hz. Toda v dvoranah pogosto prevladuje hrup z majhno frekvenco, ker se zvok pri odboju tem manj oslabi, cim manjša je frekvenca. Zato opisani pojav ni posebno uporaben. Uporabnejša je zakasnitev, s katero jakost zvoka doseže levo in desno uho. Pri tem ne moti uklon le, ce je valovna dolžina manjša kot razdalja med ušesoma. Uporaben je tedaj le zvok s frekvenco nad 3000 Hz. Ker ta zvok stari ljudje slabše zaznavajo, ne morejo izkoristiti tudi drugega pojava. Pomagajo si lahko tako kot naglušni ljudje, ki opazujejo ustnice govo-recega. Ali se vam ni zdela zgodba o decibelih, fonih in sonih precej zapletena? Pri tem niste osamljeni. Podobnega mnenja so tudi strokovnjaki, ki zato opu-šcajo glasnost v fonih. Pri tem jim pomaga dejstvo, da sodobni merilniki zvok mimogrede razstavijo na sestavine z različnimi frekvencami. Tako je mogoče z elektronskim vezjem upoštevati, da je uho za sestavine pri manjši frekvenci od 2000 Hz in pri vecji frekvenci od 4500 Hz manj obcutljivo (slika 3). Merilnik potem pokaže glasnost v dB(A), ki približno ustreza glasnosti v fonih. V tem primeru je bolje, da podatki niso zelo natancni. Tako smo na koncu bolje spoznali pomen kolicine, s katero smo zaceli prispevek o hrupu. Jakost zvoka j = |cp(2nvs0)2 = 2p0>/(cp). c je hitrost zvoka, p gostota snovi, v frekvenca, s0 ampli-tuda odmika, p0 = 2nvcps0 amplituda tlaka. Na slišnem pragu je pri frekcvenci 1000 Hz v zraku v navadnih okolišcinah s0 -1,1 ■ 106-11 m in p0 = 2,8 ■ 10-5 N/m2. Glasnost v decibelih je g = 10log(j/j0), log pomeni desetiški logaritem. XXX Uho og g ANDREJLIKAR - "V dolgem razvoju živih bitij so se čutila zelo izpopolnila. Za pgeživetje se pomembna, oaj bitju zmzgzčijz, da zazna nevarnzoi in najde hranz. Tz-krat oi v grzbem zglejmz, kakz kz^noM oeoalri zaznavajo zvzkm. UsOroj in delovanje ušes ota °ri njih ^eoenetšjjva ^dzltna. Nakratere arste ao raat vte ohjh dz neverjeenrili meja. Tako se netz°irji e ozshišanjem odmevov lastnega glasu zelo titancS no oaienthrojo in iščejo žužšlke, sovo v heiu ae vodt v pltnu njšgovo šnrebljanjb v tiave ah pod snegum. Oe merjenje in prenoa zvokt uporabljamo mikro-ion. V ossm v ritmu zvočnih vatov niha tanka jeklene npna. Njeno nihanje st spremeni v nihanje električot napetosti meO izhodnima žičkama, ki sta zvezani na Oelovni upor R. Zaradi nihanja opne se spreminja kaperitela ploščatega kondenzatorja, pri katerem je mpna ena plošča, druga pa je debela kovinokt plošča z luVnjičami, ki primerno dušijo nihanja membrane (slika 1). Napetost ie mikrofona lah ko v pr ikijuče-nih eleOtronskih napravah podrabneje obdelujemo. Naipogosteja jo le ojatimo in prenesemo do botj ali manj oddaljenega tvodnika, ki šo spel spremeni v zvok. Tedi eho gjtstjtze zaoit z degttn Vožico, imeoo-tevo bobnič, oe Vettji lt gjitjjtoe djokoeVošojce -iledivca liliVe 2). Te gjčVo oeirotelca in stjemeoce pjtdtsč diheojt boboičs a ootjaoje eho. Ogoi s Vo-šhicemi gjeaijo v mtdiciai sjtdnjt erho, aeoeojt eho ge ehlie in šlehovode do bobniče. Uho j e gjve sto-goja gji jezgozoeveoje zvoke, Vi se ogjevi v veliki meji v mojgenih. Neieej gosle v tej smeri ge ogjevi je nosjenje eho s tem, de jezstevi zvok go fjeisveo-ceh in teko obdelenege neto gjeoese v mojgeoe go slušnem živce. Tojšenje uhio tvorn rluzd- jtolž;, ia- ge ner-j r aorti. Intolaged ge z jeloš-ao, h- oe po fizileln-a lertaorjiji neio podobm vod-. Ze op-r delovenje ge precej po- 12 šresev 4e ievlt/l0š3) v