Z kapitoly 8 vyplývá, že zvukem rozumíme mechanické vlnění, které je ve slyšitelném pásmu kmitočtů (zpravidla 16 Hz až 16 kHz). Sluchovým orgánem člověka je lidské ucho (viz obr. 84), které tvoří:
Obr. 84. Řez lidským uchem
- Vnější ucho
- Střední ucho
Poznámka
V případě, kdy mozek vyhodnotí, že je intenzita zvuku příliš vysoká, dochází k samočinné změně impedančního poměru středního ucha zatažením bubínku hlouběji do ucha nebo omezením pohybu třmínku. Obě zmíněné činnosti provádějí malé kosterní svaly (tzv. napínač bubínku a třmínkový sval) a slouží k prevenci poškození sluchového ústrojí vlivem vysokých akustických intenzit. Tento proces se nazývá středoušní reflex nebo adaptace sluchu.
- Vnitřní ucho – vlastní smyslový orgán
Zajímavost
Na tomto principu fungují kochleární implantáty. Ty elektricky dráždí přímo ta místa v hlemýždi, která odpovídají vnímaným kmitočtům.
Sluchová teorie, zejména převod mechanických vibrací na nervové vzruchy smyslovými buňkami je stále předmětem zkoumání, kterému se věnuje obor psychoakustika. Z předchozích definic vyplývá, že lidské ucho je citlivé na akustický tlak p. Citlivost sluchu je silně kmitočtově závislá. Vlastnosti sluchu jsou individuální a s věkem se mění.
Hlasitost zvuku je veličinou udávající subjektivní vjem akustické intenzity. Z kapitoly 8 již víme, že vjem hlasitosti je úměrný logaritmické změně akustické intenzity podnětu (tzv. Fechner-Weberův zákon), proto i pro tuto veličinu používáme výhodnější hladinové vyjádření, tedy hladinu hlasitosti s jednotkou 1 Ph (fón). Vztah hladiny akustické intenzity a hladiny hlasitosti popisují křivky stejné hlasitosti, které jsou standardizovány normou ISO 226:2003. Jednotlivé křivky udávají, při jaké intenzitě musí podnět na daném kmitočtu působit, aby vyvolal stejný vjem hlasitosti (viz obr. 85). Z grafu je vidět, že ucho je nejcitlivější na oblast kmitočtů v rozsahu kmitočtů okolo 2–5 kHz, kde se nachází zejména oblast lidské řeči (s kmitočtovým rozsahem okolo 150 Hz až 5 kHz). S rostoucím věkem dochází k postupnému odumírání smyslových buněk a postupné ztrátě vnímání vyšších kmitočtů.
Obr. 85. Křivky stejné hlasitosti
U slyšení rozeznáváme tyto časové prahy:
- mezní časový práh – doba, po které sluchový orgán zaznamená změnu zvukové scény, odpovídá přibližně 2 ms,
- uvědomění si zvuku – doba, kdy vědomě zaznamenáme působení zdroje zvuku na sluchový orgán, odpovídá přibližně 20 ms,
- plné uvědomění si zvuku – doba, po které si již plně uvědomujeme působení zvuku ze zdroje, odpovídá přibližně 50 ms,
- práh vjemu hlasitosti – doba, po které vnímáme hlasitost jako ustálenou (během této doby se hlasitost postupně zvyšuje), odpovídá přibližně 100 ms.
Efekt pomíjivosti nastává při opakování zvuku, kdy nejcitlivěji vnímáme vždy první výskyt daného zvuku.
Haasův jev se týká vnímání dvou různě zpožděných zvuků tak, aby byl vnímán jako zvuk jeden. Zvuk, který je zpožděný o 30 ms, musí nabývat úrovně o 10 dB vyšší oproti prvnímu zvuku.
Směšování se týká vnímání opakovaných zvuků. Při opakování zvuků v rozsahu 50–100 ms nejsou zvuky vnímány odděleně ani společně, ale splývají. Po době opakování 100 ms jsou zvuky již vnímány odděleně a vzniká ozvěna (echo). Třepotavá ozvěna je ozvěna, ke které dochází vícenásobnými odrazy od různě vzdálených ploch.
K únavě sluchu dochází při vystavení sluchového orgánu hladinám hlasitosti vyšším než zhruba 80 Ph po dobu zhruba 10 minut. Doba odeznívání únavy je mnohonásobně pomalejší než doba jejího vzniku. Při vystavení sluchu únavě po delší dobu nebo jejímu častému opakování dochází k trvalému poškození smyslových buněk.
Slyšení pomocí dvojice smyslových orgánů (uší) se nazývá binaurální slyšení. Pomocí něj je možné provádět lokalizaci umístění zdroje zvuku v prostoru a odhadovat jeho vzdálenost (zhruba do 3 m). Odhad umístění zdroje zvuku v prostoru je možné provést pomocí:
- časového zpoždění příchodu vlny k jednomu a druhému uchu – sluch je schopen rozeznat časové rozdíly zhruba od 6 μs (zpoždění šíření zvuku mezi ušima je 618 μs),
- rozdílu hlasitostí mezi ušima – hlava, která tvoří pro šíření zvuku překážku, má útlum v kmitočtovém pásmu 3 kHz zhruba 8 dB, v kmitočtovém pásmu 5 kHz zhruba 25 dB a v kmitočtovém pásmu 10 kHz zhruba 30 dB,
- fázového rozdílu u trvale znějícího zvuku.
Zajímavost
Je důležité si uvědomit, že lokalizace zvuku bez nutnosti pohybu hlavy funguje pouze v horizontální rovině. Jenom zde se uplatňují meziušní rozdíly v hlasitosti a čase. Pro získání informací o působení zvuku ve vertikální rovinu nebo získání dalších informací o působení zvuku v horizontální rovině je nutné provést pohyb hlavy, spojit si sluchový vjem s vizuální informací nebo vycházet ze zkušeností.
Směrová charakteristika popisuje citlivost ucha na zvukové podněty z různých úhlů. Směrová charakteristika je závislá na kmitočtu. Směrová charakteristika pravého ucha je znázorněna na obr. 86:
Obr. 86. Směrová charakteristika lidského ucha
Binaurální sumace popisuje dvojnásobné zvýšení hlasitosti při zapojení dvou uší do procesu slyšení. Tím se zvyšuje hladina hlasitosti o 10 Ph. Jedná se tedy o významné zvýšení citlivosti slyšení.
Odhad vzdálenosti lze uplatnit pro zdroje zvuku vzdálené do 3 m. Je založen na vyšším útlumem vyšších kmitočtů při šíření zvuku prostorem a závisí na zkušenostech posluchače.
Díky binaurálnímu slyšení je ucho v prostoru schopné vnímat citlivěji přímou vlnu než vlny odražené tvořící ozvěnu. Mozek je schopen psychologicky potlačovat působení odražených vln v prostoru a zlepšuje tak srozumitelnost řeči v prostoru. S tím je spojený také tzv. fenomén koktejlové párty (coctail party efekt), kdy je mozek v hlučné místnosti schopen filtrovat pouze ty zdroje zvuku, na které se soustředí a ostatní zdroje zvuku jsou psychologicky potlačovány.