Przedmiot badań akustyki
Akustyka bada, najogólniej rzecz biorąc, dźwięk (źródła dźwięku, ośrodek rozchodzenia się fali akustycznej, aparat odbiorczy, czyli ucho). Szeroki zakres tej dyscypliny spowodował konieczność podziału akustyki ze względu na jej praktyczne wykorzystanie. Do najważniejszych działów należą: akustyka fizyczna, otoczenia i wnętrz, hydroakustyka, elektroakustyka muzyczna, psychoakustyka i fizjoakustyka.
W szczególności dwie ostatnie specjalizacje mają powiązanie z ludzkim uchem.
Drgania ciała sprężystego przekazywane w ośrodku stałym, ciekłym lub gazowym, o ile są dostatecznie silne i zawarte w odpowiednim zakresie, przekładane są przez nasze ucho na odczucia akustyczne, zwane dźwiękami. Dźwięk nie rozchodzi się w przestrzeni zbyt rozrzedzonej. Drgania takie nazywane są falami mechanicznymi, które przenoszą energię, ale nie przenoszą masy. Oprócz drgań mechanicznych występują także fale elektromagnetyczne. Mają one inną postać fizyczną, lecz są istotne dla życia ludzkiego, a występują w postaci światła, koloru odbieranego przez ludzkie oko, promieni podczerwonych odbieranych przez skórę, promieni rentgenowskich, radaru czy fal radiowych.
DŹWIĘK
Dźwięk powstaje na skutek działania impulsów sensorycznych, w tym przypadku akustycznych, które docierają do uszu dzięki zmianom ciśnienia powietrza wytwarzanym przez źródło dźwięku. Te zmiany ciśnienia przekształcają się w impulsy nerwowe, które w końcu wywołują szczególną percepcję pochodzącą z przetworzenia odczuć.
Tak więc dźwięki to przetworzona percepcja impulsów nerwowych. Inne przykłady percepcyjnego przetwarzania dokonywanego przez zmysły obejmują obrazy, kolory, smaki, zapachy oraz odbieranie kształtów za pomocą dotyku. Najbardziej bezpośrednim efektem przetwarzania percepcyjnego wydaje się być zrozumienie przyczyny (lub przyczyn) powstawania impulsu, tj. fizycznego źródła lub działania, bądź też mechanicznego wydarzenia czy ruchu powodującego powstanie dźwięku. Przykładem może być struna skrzypiec, pocieranie smyczkiem, membrana bębna i uderzanie ręką w bęben.
Percepcja słuchowa jest binauralna, gdyż istnieje różnica w odbiorze przez każde ucho (efekt stereo), pomagająca w lokalizacji źródła dźwięku i kojarząca się niejako z pojęciem percepcji wzrokowej. Na przykład, czytanie z ust pomaga lepiej zrozumieć tekst wypowiadany przez naszego rozmówcę.
Liczne zmiany ciśnienia atmosferycznego, które mogą być spowodowane jedną lub kilkoma przyczynami oraz pochodzić z jednego lub kilku miejsc, oddziałują na błonę bębenkową (zwaną też membraną tympani), powodując zakłócenie, które jest potem przetwarzane w trakcie percepcji słuchowej w celu wydzielenia i zrekonstruowania otaczającego nas świata dźwięków.
Istnieją liczne badania analizujące zasady organizacji percepcji słuchowej. Wśród badań tych można wymienić prowadzone przez McGill Auditory Research Laboratory, które to laboratorium udostępnia na swojej stronie internetowej nagrania w formacie mp3, zawierające wiele przykładów odbioru słuchowego. Zachęcamy do korzystania z linku:
http://webpages.mcgill.ca/staff/Group2/abregm1/web/downloadsdl.htm
ŹRÓDŁO DŹWIĘKU
Źródło dźwięku musi posiadać zdolność przesyłania energii za pomocą wzbudnika drgań do powietrza lub innego ośrodka sprężystego w postaci szybkich zakłóceń podobnych do fal. Najbardziej popularne źródła dźwięku obejmują:
- drgające ciała stałe, np. stalowy drut (lub inne ciało sprężyste), rozciągnięte pomiędzy dwoma punktami stałymi, wprawione w drgania przez uderzanie, pocieranie lub szarpanie (np. fortepian, skrzypce czy klawesyn) czy też uderzana membrana bębna lub membrana głośnika, wprawiana w drgania przemiennymi impulsami elektrycznymi;
- słupy powietrza wprawiane w drgania za pomocą różnych wzbudników drgań (instrumenty dęte i organy);
- głos ludzki, który stanowi połączenie dwóch wyżej wymienionych mechanizmów;
- ciała stałe w szybkim ruchu (śmigła, baty);
- gwałtowne wycieki ciała gazowego lub ciekłego albo gwałtowne zmiany ciśnienia (fale uderzeniowe, świsty i gwizdy rakiet, eksplozje, grzmoty w czasie burzy itd.).