"...У низких частот [прямотока] есть неприятная особенность — невозможно понять, откуда исходит звук.
Стандартная ситуация, которая возникала и со мной, и с моими друзьями: один мотоцикл спокойно без прямотока едет в междурядье там, где его ждут (между крайними двумя левыми полосами), второй гонщик с прямотоком не хочет ждать и пытается обогнать по соседнему междурядью. Он рычит прямотоком, водитель впереди идущей машины, услышав звук, начинает смотреть по зеркалам, сразу же замечает мотоциклиста и немного двигается, чтобы тому было проще проехать. Тут то гонщик с прямотоком в него и влетает! Ведь уступил водитель тому, кто едет в правильном месте, а не гонщику!
А все потому, что человеческое ухо не может с точностью определить направление низких частот, а в оба зеркала сразу водители не всегда смотрят."
Действительно, водитель автомобиля на слух напрочь не может определить направление звука прямотока?
Еще более структурирую и усложню вопрос:
Действительно, водитель автомобиля на слух не может определить звук прямотока:
-по направлению? (т.е. с какой стороны находится источник звука),
-дистанцию до него? (т.е. мах точно локализовать источник звука в пространстве).
Заявляю тезисно:
1. Автомобилист имеет возможности успешно определять на слух направление звука от прямотока мотоцикла;
2. Автомобилист скорее ошибется при определении на слух дистанции до мотоцикла с прямотоком, пока мотоцикл не окажется в непосредственной близости от автомобиля;
3. При наличии в голове автомобилиста "базы данных" примерных тембров звуков, издаваемых прямотоками, определение на слух расстояния до мотоцикла с прямотоком возможно с достаточно высокой точностью.
Давайте подробнее.
I. О звуке:
- Спойлер
- Наш слух способен воспринимать звук в диапазоне частот от 16-20 Гц до 15-20 кГц.
Мы знаем о существовании в звуке частотных диапазонов:
- "Низов" (которые "сочно качают". Ассоциации: бас-гитара, барабан, басовые ноты обычной гитары),
- "Середины" (дающей основную информацию о звуке. Ассоциации: гитара, клавишные, вокал),
- "Верхов" (дающих "прозрачную звонкость". Ассоциации: верхние тона смычковых, искаженный пронзительный "скрип" звука при настройке аппаратуры).
Если точнее:
-Низкие частоты (НЧ): 20 – 150 (160*) Гц;
-Средние частоты (СЧ): 150 (160*) – 5 000 Гц;
-Высокие частоты (ВЧ): 5 – 20 кГц.
*В источниках встречаются оба варианта верхней границы НЧ-диапазона.
Звуки с частотой ниже 20 Гц (инфразвук) мы не слышим, но воспринимаем осязанием, например, через вибрацию поверхностей (в т.ч. собственных внутренних органов).
В низкочастотном (НЧ) диапазоне ритмическую составляющую мы воспринимаем эмоциональнее всего. Именно НЧ отвечают за увесистость, сочность, ударность и плотность звука.
Наше ухо не может локализовать источник звука очень низкой частоты (менее 150 Гц).
(Не зря же производители рекомендуют размещать сабвуферы в домашнем кинотеатре в любом, наиболее удобном для нас месте.)
Диапазон средних частот (СЧ) является самым важным. В нем содержится основная звуковая информация.
Среднечастотный диапазон условно можно разделить на две части: нижний СЧ-диапазон и верхний СЧ-диапазон.
-Нижний СЧ-диапазоне (примерно от 200 Гц до 500 - 600 Гц) отвечает за натуральность, наполненность, естественность звуков.
-Верхний СЧ-диапазон (от 500 – 600 Гц до 3 – 5 кГц) играет основную роль в формировании объемного восприятия.
В СЧ-диапазоне наш слух точнее всего определяет направление источника звука.
Высокие частоты (ВЧ) – это все, что выше 3 – 5 кГц.
На этих частотах очень много обертонов, придающих звуку легкость, воздушность, прозрачность. Именно этот диапазон отвечает звонкость или, наоборот, глухость.
II. О том, как мы слышим:
- Спойлер
- Возможность определения места расположения звукового источника в пространстве - основная особенность нашего слуха.
Эта способность строится на принципе бинаурального слуха (лат. bini — "два", auricula — "ухо").
Алгоритм восприятия звука:
1). Звук, исходящий от источника звука, попадает в ушную раковину, где конфигурация ушной раковины передает в слуховой канал уже частотно обработанный сигнал,
2). Звук взаимодействует с барабанной перепонкой,
3). Звуковая информация с барабанной перепонки в виде нервного импульса передается в головной мозг, где на основе анализа сравнения сигналов, поступивших с каждой стороны, делаются выводы о звуке и его расположении.
Человеческий мозг сравнивает информацию, пришедшую с барабанных перепонок, с той информацией, которая уже хранится в памяти.
Механизмы слухового восприятия делятся на основные и вспомогательные:
1. Основные механизмы:
А). Локализация по временной разнице,
Б). Локализация по уровню интенсивности,
В). Локализация по разнице амплитудно-частотного спектра.
2. Вспомогательные механизмы:
Это отражения звука от туловища и плеч, реверберация, окклюзии (звук, прошедший через препятствие), обструкции (звук, отфильтрованный препятствием), эффект Доплера, эффект Хааса (эффект предшествования), а также эффект психологического восприятия, приводящий слышимое расположение звукового источника в соответствие с его расположением, которое мы видим глазами.
III. О том, как мы на слух локализуем звук в пространстве:
Быстро разберемся в основных механизмах локализации звука нами.
(Не смотря на сложные слова, суть очень проста.
)- Спойлер
- 1. Локализация по временной разнице:
Механизм работает в низкочастотном и нижне-среднем диапазоне частот (на частотах от 300 Гц до 1,5 кГц).
За счет разницы между положением левого и правого уха, звук, приходящий от источника, расположенного под углом к фронтальному направлению, затрачивает различное время для достижения барабанных перепонок.
Благодаря этому механизму мы на слух можем определить направление источника низкочастотного и нижне-среднего диапазона частот звука с точностью до 10 - 15 градусов.
2. Локализация по уровню интенсивности:
Механизм работает в диапазоне звуковых частот от 1,6 кГц.
При излучении звука источником, расположенным под определенным углом к фронтальному направлению, уровень звукового давления на барабанные перепонки в разных ушах будет различным. Это связано с тем, что одно ухо будет находиться как бы «в тени», которую создает голова, а также с тем, что звуковые волны выше 1 кГц сравнительно быстро затухают в пространстве.
Данный механизм служит для определения расстояния до источника звука. Однако уровень звука от слабого, но близко расположенного источника может быть таким же, как от мощного, но удаленного на значительное расстояние. Здесь включается следующий механизм.
3. Локализация по разнице амплитудно-частотного (АЧ) спектра:
Механизм основывается на анализе мозгом АЧ провалов и подъемов частот (иначе - тембра) сложного звука.
Звук, приходящий на ближнее ухо, содержит как низкочастотные, так и высокочастотные составляющие, а в спектре звука, действующего на дальнее ухо, высокочастотных составляющих будет меньше вследствие экранирующего действия головы. Помимо этого, звуковой сигнал по-разному отражается от участков ушной раковины, происходит усиление и ослабление различных участков звукового спектра.
Благодаря этому механизму, мы не можем локализовать источники звука низкой частоты (менее 150 Гц) и тона свыше 8000 Гц - мозгу не хватает тембральной окраски.
Чистые или монотона, которые практически не встречаются в природе, наш слух локализует сложно, и разрешающая способность человеческого слуха здесь невелика. Звуки смешанной тембральной окраски ("поличастотные"), которых абсолютное большинство в природе, мы локализуем успешно.
Важно понимать:
1). Наш мозг может на слух определить направление источника звука с точностью отклонения до 10 - 15 градусов. Однако:
2). Для определении расстояния до источника звука, мозг не содержит в себе некой шкалы в метрах. Он сравнивает информацию, полученную от ушей, с той информацией, которая уже хранится в его памяти - как звучат те или иные источники звука в разных точках пространства. Когда мы слышим звук, то наш мозг сравнивает поступающую информацию с той, что хранится в памяти, выбирает наиболее подходящую и на основании этого делает вывод о дистанции до источника.
Как мы локализуем звук, перемещающийся в пространстве?
Мы можем достаточно легко локализовать в пространстве даже очень короткий неподвижный звук (например, щелчок длительностью порядка 0,001 с.).
Чтобы мы поняли, что звук перемещается в пространстве, нам необходимо определенное время — временное окно, составляющее от 0,08 до 0,12 с. Т.е. очень короткое время.
Когда источник звука неподвижен, то для его локализации мы подсознательно совершаем микроперемещения головы, на порядок повышающие точность определения положения источника в пространстве.
Основные выводы по восприятию нами звука (в аспекте звучания прямотока):
1). Наш мозг не может локализовать источник звука низкой частоты (менее 150 Гц);
2). Звуки, имеющие тембральную окраску (это абсолютное большинство звуков), наш мозг локализует мгновенно;
3). Точность локализации звука на слух по направлению составляет 10-15 градусов;
4). Точность расстояния до звука определяется и зависит от накопленной "базы данных" звучаний звуков в разных точках пространства, хранящейся в памяти мозга;
5). Локализация звуков в пространстве мозгом производится мгновенно. Неподвижный звук локализуется за 0,001 с, подвижный - за период от 0,08 до 0,12 с.
IV. О "прямотоке":
- Спойлер
- Если исключить сугубо технические аспекты (важные в спорте), то аудио разница между стандартной выхлопной системой и "прямоточной" в том, что "прямоток" громче и звучит он с выраженной низкочастотной составляющей звука.
Но только ли низкочастотный звук у прямотока?
Я не нашел измеренного частотного спектра прямотока мотоцикла. Но я нашел измеренный частотный спектр автомобильных прямотоков.
Считаю возможным сделать послабление и провести аналогию по частотному спектру между автомобильным и мотоциклетным прямотоками, с учетом сказанного далее.
Также прошу обратить внимание, что говоря о мотоциклетных "прямотоках", всегда идет их обобщение, как будто, есть некий один прямоток с единым частотным диапазоном для всех типов мотоциклов. Надеюсь, все согласны с тем, что прямоток спорта, и прямоток Харлея звучат сильно по разному?
Так что такое низкочастотный диапазон до 150 Гц, который наш мозг не может локализовать в пространстве?
-Частота большого барабана (в который барабанщик лупит ногой на концерте) - 90-120 Гц,
-Самую низкую частоту дает нота Си пятиструнной бас-гитары - 30,94 Гц,
-От 350 Гц уже звучит абсолютное большинство музыкальных инструментов.
Кто слышал прямоток, дающий диапазон исключительно до 150 Гц? Это диапазон, который ощущаешь диафрагмой. (Вспоминайте любой живой концерт, где был большой барабан и бас-гитара.)
Частотный спектр прямотоков мотоциклов значительно выше и шире, частоты большого барабана. Если же про спорт, то звук его прямотока очень широк - это реально полнотембральный звук, с присутствием "низов", "середины" и порой "верхов" (при увеличении оборотов двигателя.
Да, что-то увлекся ...
Частотный диапазон издаваемых звуков автомобильными прямотоками на 4,5 тыс. оборотов:
Основной частотный диапазон автомобильных прямотоков - от 180 Гц до 2,5 кГц.
Данный диапазон локализуется в пространстве на слух.
1). Я сделал допущение положения о похожести тембральных окрасов звуков, издаваемых автомобильными и мотоциклетными прямотоками;
2). Основной частотный диапазон автомобильных прямотоков на 4,5 тыс. об. находится в пределах от 180 Гц до 2,5 кГц;
3). Звук автомобильных прямотоков локализуется на слух в пространстве.
V. Общий вывод:
Звук прямотока локализуется на слух в пространстве.
Предлагаю всем, когда находимся в автомобиле, попробовать определить направление звука прямотока мотоцикла и расстояние до него. И проголосовать.
P.S. Чуть не забыл: да будет срачь обсуждение!
.
