De Fysiske Elementene I Lyd

vår evne til å høre er avgjørende for å gi informasjon om verden rundt oss. Lyd produseres når et objekt vibrerer luften rundt det, og denne vibrasjonen kan representeres som en bølge som beveger seg gjennom rommet. For eksempel, hvis en gren faller av et tre og treffer bakken, endres lufttrykket rundt grenen når det treffer jorden, og som et resultat gir vibrasjonen av luften en lyd som kommer fra kollisjonen. En ting som mange ikke vet er at lydbølger har fysiske egenskaper og er derfor påvirket av miljøet der de oppstår. I vakuum i rommet, for eksempel, kan lyder ikke oppstå fordi det i et ekte vakuum ikke er noe å vibrere og forårsake en lydbølge. De to viktigste fysiske egenskapene til lyd er frekvens og amplitude. Frekvens er hastigheten som en lydbølge vibrerer, og den bestemmer tonehøyden til en støy. Høyere frekvens lyder har en høyere tonehøyde, som en fløyte eller en fugl kvitrende, mens lavere frekvens lyder har en lavere tonehøyde, som en tuba eller en stor hund bjeffer. Amplituden til en lydbølge kan betraktes som styrken av vibrasjonene når de beveger seg gjennom luften, og det bestemmer lydens oppfattede lydstyrke. Som Du kan se I Figur 1, når toppen av lydbølgen er mindre, blir lyden oppfattet som roligere. Hvis toppen er større, vil lyden virke høyere. Det kan også hjelpe å tenke på lydbølger som bølger i et hav. Hvis du står i stille vann og slipper en stein nær bena, vil det føre til en liten krusning (en liten bølge) som ikke påvirker deg mye. Men hvis du står i havet under stormfullt vær, kan de store innkommende bølgene være sterke nok til å slå deg ned! Akkurat som størrelsen og styrken på vannbølger, kan størrelsen og styrken på lydbølger ha stor effekt på det du hører.

Lydbølger samhandler på fascinerende måter med miljøet rundt oss. Har du noen gang lagt merke til hvordan en ambulans sirene høres annerledes ut når den er i avstand sammenlignet med når ambulansen nærmer seg og passerer deg? Dette er fordi det tar tid for lyd å reise fra ett punkt til et annet, og bevegelsen av lydkilden samvirker med frekvensen av bølgene som de når personen høre det. Når ambulansen er langt unna, er frekvensen av sirenen lav, men frekvensen øker når ambulansen nærmer deg, noe som er et fenomen kjent som Doppler-effekten (Se Figur 2).

Lyd påvirkes ikke bare av avstand, men også av andre objekter. Tenk tilbake til en tid da noen ringte etter deg fra et annet rom. Du har sikkert lagt merke til at det var vanskeligere å høre dem fra et annet rom enn når han eller hun var rett ved siden av deg. Avstanden mellom deg er ikke den eneste grunnen til at en person er vanskeligere å høre når han eller hun er i et annet rom. Personen er også vanskeligere å høre fordi lydbølgene blir absorbert av objekter i miljøet; jo lenger unna personen som ringer deg er, jo flere objekter er det mellom dere to, så mindre av lydbølgene når til slutt ørene dine. Som et resultat kan lydene virke stille og dempet, selv når personen roper høyt.

Ørets Struktur

ørene våre er komplekse anatomiske strukturer som er delt inn i tre hoveddeler, kalt det ytre øret, mellomøret og det indre øret. Det ytre øret er den eneste synlige delen av øret og brukes primært til å lede lyd fra miljøet inn i øregangen. Derfra går lyden inn i mellomøret, hvor den vibrerer trommehinnen og tre små bein, kalt ossiklene, som overfører lydenergi til det indre øret. Energien fortsetter å reise til det indre øret, hvor det mottas av cochlea. Cochlea er en struktur i øret som er formet som et snegleskall, og det inneholder Organet Corti, hvor sensoriske «hårceller» er tilstede som kan fornemme lydenergien. Når cochlea mottar lyden, forsterker den signalet som oppdages av disse hårcellene og overfører signalet gjennom hørselsnerven til hjernen.

Lyd Og Hjernen

mens ørene er ansvarlige for å motta lyd fra miljøet, er det hjernen som oppfatter og gir mening av disse lydene. Den auditive cortex av hjernen ligger innenfor en region som kalles temporal lobe og er spesialisert for behandling og tolkning av lyder (Se Figur 3). Den auditive cortex tillater mennesker å behandle og forstå tale, så vel som andre lyder i miljøet. Hva ville skje hvis signaler fra hørselsnerven aldri nådde den hørbare cortexen? Når en persons auditive cortex er skadet på grunn av hjerneskade, blir personen noen ganger ikke i stand til å forstå lyder; for eksempel kan de ikke forstå betydningen av ord som blir talt, eller de kan kanskje ikke fortelle to forskjellige musikkinstrumenter fra hverandre. Siden mange andre områder av hjernen også er aktive under lydoppfattelsen, kan personer med skade på hørbar cortex ofte reagere på lyd. I disse tilfellene, selv om hjernen behandler lyden, er det ikke i stand til å gi mening fra disse signalene.

Høre Lyd Herfra, Eller Der borte?

en viktig funksjon av menneskelige ører, så vel som ørene til andre dyr, er deres evne til å trekke lyder fra miljøet inn i øregangen. Selv om det ytre øret trakter lyd inn i øret, er dette mest effektivt bare når lyden kommer fra siden av hodet(i stedet for direkte foran eller bak det). Når du hører en lyd fra en ukjent kilde, slår mennesker vanligvis hodet for å peke øret mot hvor lyden kan være plassert. Folk gjør ofte dette uten å innse det, som når du er i en bil og hører en ambulanse, så flytt hodet rundt for å prøve å finne hvor sirenen kommer fra. Noen dyr, som hunder, er mer effektive til å finne lyd enn mennesker er. Noen ganger kan dyr (som noen hunder og mange katter) til og med fysisk bevege ørene i retning av lyden!

Mennesker bruker to viktige signaler for å avgjøre hvor en lyd kommer fra. Disse signalene er: (1) hvilket øre lyden treffer først (kjent som interaurale tidsforskjeller), og (2) hvor høy lyden er når den når hvert øre (kjent som interaurale intensitetsforskjeller). Hvis en hund skulle bjeffe på høyre side av kroppen din, ville du ikke ha noe problem å snu og se i den retningen. Dette skyldes at lydbølgene som produseres av bjeffingen, treffer høyre øre før du treffer venstre øre, noe som resulterer i at lyden blir høyere i høyre øre. Hvorfor er det at lyden er høyere i høyre øre når lyden kommer fra høyre? Fordi, som objekter i huset ditt som blokkerer eller absorberer lyden av noen som ringer deg, er ditt eget hode et solidt objekt som blokkerer lydbølger som reiser mot deg. Når lyden kommer fra høyre side, vil hodet blokkere noen av lydbølgene før de treffer venstre øre. Dette resulterer i lyden blir oppfattet som høyere fra høyre, og dermed signaliserer at det er der lyden kom fra.

du kan utforske dette gjennom en morsom aktivitet. Lukk øynene og be en forelder eller venn til å jingle et sett med nøkler et sted rundt hodet ditt. Gjør dette flere ganger, og hver gang, prøv å peke på plasseringen av nøkler, åpne øynene dine og se hvor nøyaktig du var. Sjansen er, dette er enkelt for deg. Dekk til det ene øret og prøv igjen. Med bare ett øre tilgjengelig, kan du oppleve at oppgaven er vanskeligere, eller at du er mindre presis i å peke på riktig sted. Dette er fordi du har dempet en av ørene, og derfor svekket din evne til å bruke signaler om timing eller intensiteten av lydene når hvert øre.

Oppslukende Lyd I Spill Og Filmer

når lydingeniører lager tredimensjonal lyd (3D-lyd), må de ta hensyn til alle signalene som hjelper oss med å finne lyd, og de må bruke disse signalene til å lure oss til å oppfatte lyd som kommer fra et bestemt sted. SELV OM DET med 3D-lyd er et begrenset antall fysiske lydkilder som sender via hodetelefoner og høyttalere (for eksempel bare to med hodetelefoner), kan lyden virke som om den kommer fra mange flere steder. 3d lydteknikere kan oppnå dette ved å regne for hvordan lydbølger nå deg, basert på formen på hodet og plasseringen av ørene. For eksempel, hvis en lydtekniker ønsker å lage en lyd som virker som om den kommer fra foran deg og litt til høyre, vil ingeniøren nøye designe lyden for først å begynne å spille i høyre hodetelefon og være litt høyere i denne hodetelefonen sammenlignet med venstre.

Videospill og filmer blir mer oppslukende og livaktige når de kobles sammen med disse triksene MED 3D-lyd. Når du for eksempel ser på en film, kan sett med høyttalere i kinoen fokusere lydretningen for å tillate en kamp mellom det du ser og det du hører. For eksempel, tenk at du ser på en film og en skuespillerinne har en telefonsamtale på høyre side av skjermen. Hennes tale begynner å spille mest gjennom høyre høyttalere, men når hun beveger seg på skjermen fra høyre til venstre, følger lyden henne gradvis og jevnt. Denne effekten er et resultat av mange høyttalere som arbeider i tett synkronisering, for Å gjøre 3d-lydeffekten mulig.

Virtual reality (VR) tar denne oppslukende opplevelsen til et høyere nivå ved å endre retningen på lyden basert på hvor du ser eller er plassert i virtuelle rom. I VR, per definisjon, er du nesten plassert i en scene, og både de visuelle og auditive opplevelsene skal speile din opplevelse av den virkelige verden. I EN VELLYKKET VR-simulering bestemmer retningen av hodebevegelsene dine og hvor du ser hvor du oppfatter lyden som stammer fra. Se direkte på et romskip og lyden av motorene kommer fra rett foran deg, men sving til venstre og nå kommer lyden på deg fra høyre. Flytt bak et stort objekt, og nå treffer de virtuelle lydbølgene objektet direkte og treffer deg indirekte, demper lyden og gjør det mer til å virke dempet og roligere.

Konklusjon

Forskere og fagfolk i film-og videospillbransjen har brukt simulerte lyder for å lære mer om hørsel, og for å forbedre våre underholdningsopplevelser. Noen forskere fokuserer på hvordan hjernen behandler lyder, mens andre analyserer de fysiske egenskapene til lydbølger selv, for eksempel hvordan de spretter eller på annen måte forstyrres. Noen undersøker selv hvordan andre dyr hører og sammenligner deres evner med våre egne. I sin tur har fagfolk i film-og videospillindustrien brukt denne undersøkelsen for å gjøre opplevelsen av filmgjengere og spillere mer nedsenkende. I virtuelle miljøer kan designere få virtuelle lydbølger til å oppføre seg som lydbølger gjør i det virkelige liv. Når du spiller et videospill eller ser på en film, er det lett å ta for gitt forskningen og tiden som gikk inn i å skape denne opplevelsen. Kanskje neste fremskritt i immersive sound technology vil starte med deg og din egen nysgjerrighet om lydbølger og hvordan lydsystemet fungerer!

Ordliste

Amplitude: størrelsen på lydbølgen; attributtet til en lyd som påvirker lydens oppfattede lydstyrke.

Pitch: kvaliteten på lyden som oppleves som en funksjon av frekvensen eller hastigheten på vibrasjonene; den oppfattede graden av høyhet eller lavhet av en tone eller lyd.

Dopplereffekt: en økning eller reduksjon i frekvensen av en lydbølge som kilden til støy og observatør bevege seg mot eller bort fra hverandre.

Cochlea: et (for det meste) hulrør i det indre øret som vanligvis vikles som et snegleskall og som inneholder hørselsorganene.

Auditiv Cortex: området av hjernen som ligger i temporal lobe som behandler informasjon mottatt gjennom hørsel.

Interaural Tidsforskjell: Forskjellen i ankomsttid for lyd mottatt av de to ørene.

Interaural Intensitetsforskjell: forskjellen i lydstyrke og frekvens av en lyd mottatt av de to ørene.

Tredimensjonal Lyd: en gruppe lydeffekter som brukes til å manipulere det som produseres av stereohøyttalere eller hodetelefoner, som involverer oppfattet plassering av lydkilder hvor som helst i et tredimensjonalt rom.

Interessekonflikt

forfatterne erklærer at forskningen ble utført i fravær av kommersielle eller økonomiske forhold som kan tolkes som en potensiell interessekonflikt.