محافظت از قوه شنوایی در ساخت و پردازش موزیک

قوه شنوایی ما به عنوان یکی از ارزشمندترین دارایی های ما در هنگام کار با Audioها است. چه اقداماتی را برای محافظت از آن در نظر گرفته ایم؟
تمامی بخش های فرآیند ساخت Audioها مانند ساخت موزیک، گفتن کلمات و طراحی صداها براساس قوه شنوایی انسان برنامه ریزی شده است. این عبارت بسیار صریح و روشن بوده و مطالب زیادی را تصدیق می نماید. با این حال تعدادی از استادیوها جزء جزء استانداردهای لازم را به کار نمی بندند.

طراحی موفقیت آمیز یک آلت موسیقی مبتنی بر درک صحیح دامنه فرکانسی شنوایی ما، به همراه شناخت نحوه تأثیرگذاری میان موجودیت فیزیکی آلت تولید صدا و ایجاد اصواتی که از نظر ما به عنوان انسان (و فرهنگ ما) شنیدن آن خوشایند باشد، است. اکثر میکروفون ها در استادیوهای تولید صدا به گونه ای طراحی شده اند که بتوانند منحصراً در دامنه شنوایی انسان کار کرده و پاسخ فرکانسی یک دست و شفافی را ایجاد کنند و بدین ترتیب فرآیند ضبط صدا را بهبود بخشند.

اصوات دیجیتالی اساساً در فرکانس 44.1kHz اجرا می شوند. مبنای اصلی این اصوات در دامنه شنوایی انسان قرار دارد و با یک فرکانس نمونه که دامنه آن، دو برابر و یا بیشتر از دامنه شنوایی انسانی است همراه هستند. این امر از قرارگیری نمونه صداهای بی کیفیت و بد ساخته شده در محدوده شنوایی انسان پیشگیری می کند. فرایند فشرده سازی mp3 کاملاً بر نحوه تحلیل و ترجمه اصوات توسط مغز و تفسیر آنها به عنوان بخشی از علم صدا شناسی مبتنی است. بدون شک همه آنها باز هم به قوه شنوایی انسان باز می گردد و نهایتاً Audioها براساس مقاصد و مفاهیمی که در اثر شنیدن به ما منتقل می شود، ساخته می شوند. به همین دلیل است که شنیدن، یکی از مهمترین دارایی های ما تلقی می گردد. به خصوص وقتی از میزان حساسیت آن مطلع باشیم.

صدای 2020

شنیدن را یک فرایند دو مرحله ای در نظر بگیرید (مسیر واقعی میان این دو مرحله در پاره ای از مواقع نامشخص است). اولین مرحله شنیدن فیزیکی است. هنگامیکه تغییر در فشار هوا به ضربات الکترونیکی تبدیل می شود، مغز انسان آنها را دریافت و تحلیل می کند. مرحله دوم خود فرایند دریافت و تحلیل است. اینکه چگونه مغز استنتاج می کند و صداها را در محیط ما تفسیر و ترجمه می کند. (همان صداشناسی است)
محدوده کامل فرکانس شنوایی انسان بین 20Hz تا 20kHz بوده که این مقدار وابستگی بسیار زیادی به سن و وضعیت فیزیکی گوش ها دارد. (با افزایش سن سرعت پاسخ به فرکانس های بالاتر کمتر از میزان مورد انتظار است)
با توجه به علم دینامیک، گوش انسان تغییرات اساسی در فشار را تشخیص می دهد. اگر آستانه شنوایی روی عدد 10 تنظیم شده باشد پس (با استفاده از یک مقیاس خطی) آستانه درد 10.000.000.000.000 برابر 10 است. به همین دلیل است که صداها با مقیاس های لگاریتمی از دسیبل اندازه گیری می شوند. بدین ترتیب مدیریت اعداد نیز آسان تر می گردد.

یکسان سازی

آستانه شنوایی تنها یک شاخص برای "صدای بلند" نیست. گوش انسان نیز چیزی فراتر از یک تابع انتقال خطی است. قوه شنوایی انسان میلیون ها سال را برای دستیابی به حساسیت های لازم در نواحی خاص در دامنه فراکانسی خود طی کرده است. نتیجه آنکه ممکن است یک صدای 1kHz در آستانه شنوایی قرار گیرد در حالیکه یک صدا با 50Hz با همان درجه صدا غیرقابل شنیدن باشد.
این امر از پدیده ای با نام "EqualLoudness Contours" یا معیار بلندی یکسان صدا (معیاری است برای اندازه گیری فشار صدا در طیف فرکانسی) مشتق شده است. اکثر مراجع موجود در این رابطه توسط دو دانشمند با نام های Fletcher و Musnson تدوین شده است. صحیح ترین و پیشرفته ترین مرجع موجود توسط Robinson و Dadson تهیه شده است که در قالب استاندارد ISO 226:2003 نیز تدوین شده است. گراف های طراحی شده در این استاندارد بیانگر منحنی های "ادراک بلندی یکسان صدا" در دامنه فرکانسی شنوایی ما هستند. این مسئله همان ضرورت داشتن شدت صدا در فرکانس های مختلف به منظور قابل شنیده شدن آن در درجات بلندی صدای ثابت، را نشان می دهد. هر یک از خطوط گراف بیانگر یک خط از "ادراک بلندی یکسان صدا" بوده و منحنی ها نشان دهنده سطح واقعی فشار صدا هستند که باید به نوسانات فرکانسی تبدیل شوند. مشکل اصلی در این نوع آزمایشات از این مسئله ناشی می شود که نتایج حاصل از هر بخش بسیار کیفی بوده و وابستگی بسیار زیادی به دفعات تکرار آزمایش و نیز آماره هایی دارند که منحنی های میانگین از آنها استنتاج شده اند.
شکل [1]
دستگاه های Elacin ER-20 که به گوش متصل می شوند و عموماً با اندازه گوش انسان متناسب هستند. این دستگاه میزان 20dB از نویزهای موجود را کاهش می دهد.
شکل [2]
استاندارد ISO 226:2003 خطوط دریافت شده از صدای بلند را در طول دامنه فرکانسی نشان می دهند.
شکل [3]
وسیله قابل نصب در گوش، تولید کننده پاسخ فرکانسی یکنواخت بوده و به منظور نصب آسان در بخش خارجی گوش انسان طراحی شده اند.
شکل [4]
قوه شنوایی انسان از دو بخش فیزیولوژیکی و روانشناختی تشکیل شده است. بخشهای داخلی و خارجی گوش نشان دهنده جنبه فیزیکی آن است و عصب شنیداری نیز مسئول اتصال بخش داخلی گوش به مغز است.
شکل [5]
برخی از Headphoneها دارای محافظ های داخلی برای گوش انسان هستند. این محافظ ها برای کاربرد در محیط مملو از صداهای بلند بسیار مناسب هستند.
شکل [6]
توصیه می شود به صدایی گوش دهید که حداکثر به مدت 8 ساعت و به درجه بلندی 85db SPL باشد. این جدول ارتباط میان تغییر در بلندی صدا و مدت زمان مجاز برای گوش دادن را نشان می دهد.

حداکثر زمان	بلندی صدای db SPLA
8 ساعت	85
4 ساعت	88
2 ساعت	91
1 ساعت	94
30 دقیقه	97
15 دقیقه	100
7/5 دقیقه	103
25/3 دقیقه	106

گوش و شنوایی

گوش انسان به گونه ای ساخته شده که به طور طبیعی در پاسخ به تحولات محیطی عمل بارگذاری را انجام می دهد. بنابراین افزایش حساسیت نواحی مختلف طیف شنوایی ما ارتباط مستقیمی با زندگی ما دارد. (به عنوان مثال گریه یک کودک در حساس ترین ناحیه فرود می آید) این مراحل تنها براساس نحوه پردازش اصوات توسط مغز ساخته نمی شوند. عناصر فیزیکی لایه های داخلی و بیرونی گوش نیز تأثیرگذار هستند. غشاء پرده صماخ (پرده شبیه به طبل در داخل گوش) ارتباط میان هوا و مایع داخلی گوش را شکل می دهند و به وسیله گروهی از استخوانچه های ریز که با دو ماهیچه بسیار کوچک نگهداری می شوند، ساختار حلزونی گوش (بخش داخلی گوش) را از صداهای یکباره و نامناسب محافظت می کنند. هزاران تار موی بسیار ریز در داخل بخش حلزونی گوش قرار گرفته است که با نشستن داخل مایع درونی گوش، ارتعاشات داخلی و نوسانات اصوات را به صورت دو جانبه کنترل می نمایند. با توجه به دامنه عظیمی از صداهای دینامیک که سیستم گوش و ساختار شنوایی ما قادر به احساس آن هستند، این بخش حساس ترین ناحیه از گوش انسان بوده و محافظت از آن در برابر صداهای بسیار بلند و یا گوش دادن طولانی مدت به صداها از اهمیت فوق العاده زیادی برخوردار است.

آسیب های گوش

رایجترین دلیل آسیب رسیدن به گوش ناشی از گوش دادن طولانی مدت به صداهای بسیار بلند است. (منظور تنها بلند بودن صدا نیست. بلکه طولانی بودن آن نیز مد نظر است). چنانچه اشاره شد در بخش داخلی گوش دو دسته تار مو وجود دارد که مسئول پاسخگویی و کنترل ارتعاشات هوا هستند. هنگامیکه برای مدتها در حال شنیدن هستید، دسته خارجی موها با توجه به خستگی متابولیسمی، بی حس شده و پاسخگویی به محرک ها را متوقف می سازند. نتیجتاً یک "تغییر موقت آستانه حساسیت" وقوع می دهد که معمولاً تا روز بعد هم ادامه خواهد داشت. این موهای خارجی به دلیل وقوع "تغییر دائمی آستانه حساسیت" کاملاً خسته و آسیب دیده شده و در نتیجه در حدود 4 تا 6kHz از حساسیت خود را از دست می دهند. این امر معمولاً به از دست دادن شنوایی منجر نمی شود و در واقع نوع فقدان در تفسیر و تشخیص صداها تلقی می شود. به عنوان مثال در اثر آن ممکن است تشخیص صحبت های دیگران در محیط های شلوغ برای فرد مشکل گردد. از سوی دیگر مغز خروجی سلولهای آسیب دیده را قالب سیگنال هایی دریافت می کند و این مسئله سبب ایجاد صدایی شبیه به صدای زنگ زدن مداوم در گوش انسان می شود.

عملکرد ایمن

خستگی گوش، شنوایی ما را خدشه دار می کند. بنابراین اختصاص زمان استراحت برای گوش انتخاب مناسبی خواهد بود. بهترین شرایط، گوش دادن به صداهای به بلندی 85dB SPL آنهم حداکثر برای 8 ساعت است. اگر میزان بلندی صدا دو برابر شود، زمان گوش دادن به آن نیز باید نصف شود. گوش دادن به صداهای با کیفیت مناسب و اطمینان از استاندارد بودن و کافی بودن صدای Headphoneها و یا IEMها باعث کاهش اثرات نامطلوب می شود. تحقیقات نشان می دهند که پوشش های محافظتی مناسب برای گوش ها در هنگام گوش دادن به موسیقی، سطح کیفیت Audio را با جابجایی آن در نواحی حساس تر گوش بالا می برد. امروزه رنج زیادی از محافظ های گوش به شکل Headphone وجود دارند که به صورت نسبتاً مناسبی کیفیت صداهای رسیده به گوش را تنظیم می نمایند. همچنین دستگاه های دیگری نیز وجود دارند که کاملاً در گوش متصل می شوند و شرایطی را به وجود می آورند که امواج رسیده در تمامی فرکانس ها بصورت خطی تعدیل یابند. بدین معنا که می توانید هر گونه صدایی را با کیفیت مناسب ولی با صدای کمتر تجربه کنید.

اصطلاحات علمی

* سطح فشار صدا: معیاریست نسبی برای اندازه گیری فشار هوای تولید شده توسط یک صدا. فشار مرجع یا همان آستانه شنوایی انسان برابر 20 میکروپاسکال می باشد.
* وزن دهی: روشی است برای انتقال فشار یک صدا که ممکن است در دامنه فرکانسی به صورت خطی باشد به فشاری که اعوجاج های شنوایی انسان را در سطح تقریبی آن صدا، به صورت صحیح تری نشان می دهد.
* فون: بخشی از صدای بلند دریافت شده است که به طور دقیق قابل اندازه گیری نیست. یک فون تقریباً برابر با 1ds SPL در 1kHz می باشد. اما میزان درجه بلندی قابل دریافت از یک صدای بلند بسته به نوع صدا، ناپایداری آن، سن انسان و میزان خستگی و فرسودگی گوش متفاوت است.
* صداشناسی: علم ادراک اصوات بوده و تلفیقی از کارکردهای بخش های فیزیکی گوش و روان شناختی مغز را دربر می گیرد. این علم درک بهتری از نحوه دریافت و تحلیل صدا توسط مغز انسان را فراهم می کند.
* متراکم سازی: تکنیکی است به منظور کاهش سایز فایل های Audio با استفاده از روش کاهش داده. این فرایند شدیداً به علم صداشناسی مبتنی بوده و عبارتست از حذف عناصر و یا بخش هایی از یک صدا که قوه شنوایی ما کمتر به آنها حساس است.

سایر اطلاعات

* برای کسب اطلاعات بیشتر درباره استاندارد ISO226 برای معیار بلندی یکسان صدا به این آدرس مراجعه نمایید.
http://tinyurl.com/3erojxr
* برای افراد علاقه مند به ساخت و پردازش موزیک و نیز کسب اطلاعات بیشتر درباره صدمات وارده به قوه شنوایی انسان ناشی از گوش دادن به صداهای بسیار بلند به این آدرس مراجعه نمایید.
www.dontlosethemusic.com
* Tinnitus یکی از رایج ترین مشکلات شنوایی است. برای کسب اطلاعات ارزشمند در این باره و نیز کسب اطلاعات سودمند برای افراد علاقه مند به موسیقی و موسیقیدانان به این آدرس مراجعه نمایید.
www.tinnitus.org.uk/documents/46
* برای کسب اطلاعات درباره انواع محصولات شنیداری جدید، از تولید انبوه گرفته تا محصولات سفارشی به این آدرس مراجعه نمایید.
www.puretonemsic.net/noise-protection.html
منبع: نشریه بزرگراه رایانه شماره 143