Co jakiś czas Forum przerabia temat słyszenia, więc pomyślałem, że poniższy tekst ponownie może być przydatny. Ogólne dane, fajnie i przystępnie przedstawione.
Oficjalnie, ludzie słyszą dźwięki z przedziału 20Hz – 20kHz (1kHz = 1000Hz). Wg. innych źródeł słyszymy nie od 20z tylko od 16Hz. Jednakże górnej granicy nikt tak dokładnie nie definiuje. Uznaje się, że 20kHz, a nie np. 16kHz. Dlaczego 4Hz robi różnicę, a 4kHz nie?
Tyle teorii. W praktyce jest inaczej…
W praktyce, “20-20″, oznacza albo osobę obdarzoną wyjątkowym słuchem, albo po prostu dziecko, którego słuch nie został jeszcze “stępiony”. Wraz z wiekiem słyszymy coraz węższy przedział. Dla przykładu (różne źródła podają oczywiście różne wartości, chodzi tylko o ukazanie pewnej skali):
Osoba w wieku “-nastu” lat słyszy dźwięki z przedziału około 30Hz – 18kHz.
Osoba w wieku “-dziestu” lat słyszy około 40Hz – 16kHz lub czasem 60Hz-14kHz.
Osoba w wieku “-dziesięciu” lat słyszy jedynie około 100Hz – 8kHz, potem zakres ten może się zawęzić nawet do 200Hz – 4kHz.
Ale co to oznacza w praktyce?
W praktyce nie oznacza to prawie nic, a przynajmniej nic tak “strasznego”, jakby to z “magii liczb” wynikało…
Najpierw należy wiedzieć, czemu właściwie odpowiadają te częstotliwości.
Dźwięk w muzyce podzielony jest na oktawy.
Warto dodać co tak na prawdę oznacza słowo “oktawa”.
Otóż jest to zakres wartości począwszy od danej liczby (częstotliwości) a skończywszy na jej dwukrotności. Czyli między 20 a 40Hz jest jedna oktawa, podobnie jak między 10 a 20kHz.
Dekada zaś, to rozpiętość od danej liczby do jej dziesięciokrotności, np. 30Hz do 300Hz to dekada.
Obie te jednostki są logarytmiczne. Oktawami “rządzi” logarytm o podstawie 2, a dekadami – o podstawie 10.
oktawa 1 – 16…32Hz – należą do niej najniższe dźwięki, jakie (teoretycznie) może słyszeć człowiek; jedyny instrument jaki wydaje tak niskie dźwięki to duże organy, a i tak są one bardziej odczuwane jako drżenie otoczenia niż jako rzeczywisty dźwięk
oktawy 2…5 – 32…512Hz – tu należą dźwięki muzyczne, w tym niski i wysoki bas oraz “dolny środek”; 32Hz uznaje się za “rozsądną granicę ludzkiego słuchu” ale typowy najniższy dźwięk w muzyce to najgrubsza struna gitary basowej, czyli 40Hz; 440Hz to “średni” ton używany do strojenia instrumentów
oktawy 6 i 7 – 512…2048Hz – w tym zakresie leży ludzka mowa a także wysokie dźwięki w muzyce (w tym perkusja), jest to niejako “górny środek”; 1kHz to pisk telewizora na tablicy kontrolnej, która się pokazuje kiedy nic nie jest nadawane
oktawy 8 i 9 – 2048…8192Hz – ten zakres odpowiada za barwę i naturalność głosu, znajdują się tu również harmoniczne odpowiadające za barwę instrumentów muzycznych; tu kończy się “wysoki środek” a zaczyna “góra” dźwięku; rozpoczyna się tu “wybrzmienie” odpowiadające m.in. za charakterystykę studia nagraniowego (o ile muzyka została nagrana w studio a nie “sztucznie uprzestrzenniona”)
oktawa 10 – 8192…16000Hz – tu znajdują się jedynie harmoniczne i wybrzmienie różnych instrumentów muzycznych, nadające dźwiękowi “blasku”, powodujące że jest czysty i wyraźny a nie “zduszony i nijaki”… jakkolwiek – w sumie – da się bez tego obejść; znajduje się tu również świszczące ludzkie “s”; niektóry słyszą “pisk lampy kineskopowej” o częstotliwości nieco poniżej 16kHz
Pierwsza uwaga – oktawa więc oktawie nie równa. Pierwsze oktawy mają “po kilka herców”, podczas gdy ostatnie mają “kilka kiloherców”. O ile w pierwszym przypadku każdy herc robi różnicę, o tyle w drugim nawet setki herców nie mają żadnego znaczenia bo wciąż jest to 7 tonów podstawowych – od jednego C do drugiego. Tak więc boje o “16 a 20kHz” są tak częściowo “walką o nic” – dla ucha to prawie żadna różnica, oktawa miała by wtedy 16…32kHz. Zwłaszcza, że większość – nawet “dobrych” – słuchawek, nie jest w stanie wydać tak wysokich (w znaczeniu “choćby do 20kHz”) dźwięków.
Z powyższych informacji wynika, że człowiek tony rozróżnia w sposób logarytmiczny, czyli 40 a 80Hz to duża różnica, podczas gdy 10000Hz i 10040Hz to żadna różnica dla ucha.
Poziom ciśnienia dźwięku (ogólnikowo):
0dB – próg czułości słuchu (ciśnienie 20uPa przy 2kHz)
10dB – szelest liści na wietrze, cichy oddech
30dB – poziom głośności w spokojnym pokoju, w ciągu dnia
40dB – poziom głośności spokojnej rozmowy z odległości 1 metra
60dB – typowy telewizor z odległości 1 metra
80dB – komunikacja miejska
90dB – ruchliwa ulica z odległości 10 metrów
100dB – młot pneumatyczny z odległości 1 metra
120dB – startujący odrzutowiec, próg bólu
Najmniejsza różnica głośności, rozróżniana przez ludzkie ucho, to około 1…2dB. W praktyce uznaje się że dopiero skok o 3dB daje “zauważalną zmianę głośności”. Kolejno 6dB to podwojenie głośności, a 20dB to dziesięciokrotna zmiana głośności.
Jak to się ma do uszkodzenia słuchu?
Długotrwała ekspozycja na 85dB i więcej powoduje nieodwracalne uszkodzenie słuchu. Oznacza to, że przebywając na codzień na ulicy – stopniowo – głuchniemy. Smutne, ale prawdziwe.Zaś przekroczenie progu bólu (definiowanego na poziomie 100…140dB) powoduje najczęściej natychmiastowe uszkodzenie słuchu – w różnym stopniu oczywiście. Można oczywiście mieć szczęście i nie ogłuchnąć.
Jako ciekawostkę podam, że najgłośniejszy dźwięk jaki może się rozlegać w atmosferze to 194dB. Najgłośniejszym dotychczas “naturalnym” dźwiękiem, jaki mieli okazję słyszeć ludzie, był wybuch wulkanu Krakatau. Z odległości 100 kilometrów miał on miażdżące 180dB, a słyszalny był z odległości ponad 3000 kilometrów.
Trzecia uwaga – odtwarzacze, słuchawki, equalizer mają dlatego odpowiednio podbite “górę i dół” (czyli “kontur”) a nie są “płaskie”. Jest tak aby zrekompensować różnicę odczuwalnej głośności dla niskich, średnich i wysokich częstotliwości. Oczywiście w różnych przypadkach zrobione jest to tak albo inaczej. Dlatego też jedne słuchawki uznawane są za “zbasowane”, inne za “dobrze zbalansowane”, a jeszcze inne za “płaskie”.
Dynamika
Z głośnością nieodłącznie łączy się dynamika. Dynamika to różnica głośności dźwięku najgłośniejszego i najcichszego. Dla ludzkiego słuchu wynosi ona 120dB (od progu słyszalności do progu bólu). Nie oznacza to oczywiście, że w jednym momencie można słuchać oddechu (10dB) i młota pneumatycznego (100dB). W jednym momencie człowiek “ogarnia” około 40…60dB.
Teoretyczna dynamika “typowej” muzyki, zapisanej z rozdzielczością 16-bit (np. CD-Audio) to około 96dB. Niestety – ponownie – tyle jeśli chodzi o teorię. W praktyce jest zupełnie inaczej.
Nagrania muzyki klasycznej czy dobrze nagrany jazz faktycznie mogą się poszczycić dynamiką 40dB i więcej. Oznacza to że wykorzystują pełen zakres głośności, na jaką pozwala nam w danym momencie typowe ucho bez groźby ogłuszenia.
Jednakże nagrania muzyki “popularnej” (pop, rock) mają ostatnio tendencję do maksymalnego wykorzystania “typowych warunków odsłuchu”. Objawia się to maksymalnym wysterowaniem dźwięku, na jakie pozwala standard CD-Audio, oraz kompresją dynamiki dźwięku. W takim przypdku zakres cichy-głośny zmniejsza się z 40dB (100-krotna różnica głośności) do nieraz zaledwie 12…6dB (2-4 krotna różnica głośności).
W praktyce oznacza to, że np. “uderzenie gitar i perkusji” wcale nie jest zadowalająco głośniejsze niż mające miejsce tuż wcześniej “cichutkie granie”, a wokalista “krzyczący” i “szepczący” brzmi właściwie tak samo. Tylko słychać że raz się drze a raz mówi spokojnie.
Ale o jakie warunki chodzi?
Typowe warunki to np. zwyczajne słuchawki nie będące w ogóle w stanie zapewnić takiej dynamiki, hałas otoczenia jak komunikacja miejska, ulica, samochód etc. oraz typowy słuchacz, który nie siedzi każdego wieczoru w “prywatnej kapliczce dźwięku” słuchając jedynie płyt Chesky Records.
Wszystko to składa się na sytuację, kiedy typowy słuchacz wciska przycisk “zwiększ głośność”, gdyż nie jest w stanie usłyszeć cichszych partii utworu. A to, że gdy tylko skończy się “cicha partia” – boli, to już inna sprawa.
Zwykle głośność ustawia się tak, żeby muzyka była równie głośna lub nieco głośniejsza niż szum otoczenia. Weźmy pod uwagę ulicę, czyli około 80dB.
W takich warunkach poziom muzyki ma zwykle 83dB (różnica co najmniej 3dB jest konieczna, żeby można było powiedzieć że “muzyka jest głośniejsza niż szum otoczenia”). Ale to jest załóżmy najcichszy dźwięk. A co zgłośnym? 83dB + 40dB (dynamika) daje 123dB. Przekroczony został próg bólu.
To jest nie do przyjęcia z dwóch powodów.
Po pierwsze, to jest za głośno a ludzie zwykle wychodzą z założenia iż “co nie jest zabronione to jest dozwolone” (w znaczeniu: skoro producent odtwarzacza pozwala na tak głośne słuchanie, to nie może być to szkodliwe dla uszu). Z tego samego powodu do młota pneumatycznego dostaje się – w standardzie – mocno tłumiące nauszniki.
Po drugie, najczęściej odtwarzcz nie pozwala na tak wysoki poziom głośności. Zwłaszcza ostatnio w Europie… Co wcale nie oznacza, że jest to niemożliwe. I to – często – oznacza, że “cicha muzyka jest zbyt cicha”, nawet mimo tego, że “głośna jest wystarczająco głośna”. Czyli mamy tu na uwadze osoby słuchające jednocześnie muzyki jazz i pop.
Między innymi dlatego, dynamika w nagraniach muzyki popularnej zostaje ograniczona – ułatwia to odbiór muzyki poza “cichym otoczeniem”…
… utrudniając jednocześnie pełne jej docenienie w “odpowiednich warunkach”, gdzie tak wspaniale brzmi wyżej wymieniona klasyka czy jazz.
Częściowo przychodzą tu z pomocą słuchawki zamknięte – np. słuchawki dokanałowe. Częściowo tłumią one szum otoczenia (nawet o 20dB, czyli w naszym przykładzie z 83dB na 63dB), jednocześnie obniżając o tyle “wymagany poziom komfortowego słuchania”, ratując jednocześnie nasz słuch od niepotrzebnej ekspozycji na zbyt głośne dźwięki. Ale to wszystko nie zmienia faktu, że obecnie muzyka “brzmi jak brzmi” i raczej nic tego nie zmieni. Oraz tego, że muzyki – przynajmniej tej dobrej – należy słuchać w odpowiednich warunkach. Na ulicy nie docenimy nagrań ani Patrycji Barber ani tych pod batutą von Karajana.
Parker's Mood