Hangtan - a hallható világ¹⁶

Hangnak nevezzük a rugalmas közegben terjedő, hangérzetet kiváltó longitudinális hullámokat. A hallás adekvát ingere a levegő molekuláinak rezgése.

Az ember által hallható hang frekvenciatartománya 20 Hz és 20 kHz közé esik. Az ennél nagyobb frekvenciájú hangot nevezzük ultrahangnak, a kisebb frekvenciák esetén infrahangról beszélünk. Egyes állatok az embernél jóval tágabb frekvenciatartományban képesek a hanghullámok érzékelésére. A hang terjedési sebessége levegőben 0˚C hőmérsékleten 1 atm nyomáson: c₀= 331,5 m/s.

A hang terjedésének lényege az, hogy a közeg részecskéi egy hangforrás hatására kimozdulnak nyugalmi állapotukból, és ezt a kimozdulást a környező részecskék is átveszik, ilyen módon az eredeti elmozdulás hullámszerűen továbbterjed. A fül mint a hallás szerve az akusztikus környezet információit veszi fel és továbbítja a központi idegrendszer felé. A hallószerv a levegőmolekulák vibrációjával, az ún. hanghullámokkal kapcsolatos mechanikai energiát elektromos impulzussorozattá alakítja át: az ily módon frekvenciakódban továbbított információ a hallási neuronláncon keresztül a hallókéregbe kerül, ahol a dekódolás történik. A hangmagasság, hangerősség, valamint a hangszínezet alapján jellemezhető hangérzéklet jön létre.

A λ hullámhossz és az f frekvencia segítségével határozható meg. A hanghullám terjedési sebessége C. Nagyságát a közeg anyaga, illetve annak fizikai állapota (nyomása, hőmérséklete stb.) határozza meg:

c = f*λ

Emberi hallás terjedelme: 0-120 dB

• suttogó beszéd: 35 dB
• normális beszéd: 60 dB
• zajos utca: 80 dB
• metró: 100 dB
• diszkomfort érzés: 120 dB
• fájdalomérzet: 120-130 dB
• repülő: 160-180 dB

- az emberi beszédtartomány:1500-4000 Hz

Az emberi érzékelési modell szerint az érzéki ingerek először egy olyan szakaszba kerülnek, ahol az érzéki ingerek regisztrálása történik. Mindez nagyon rövid ideig tart: néhány tized másodperc alatt lezajlik.

Az összegyűjtött információnak csak egy kis része jut el a következő szakaszba, ahol az észlelet keletkezik. Ezután az észleletek kiegészülnek nyelvi jelekkel vagy fogalmakkal a gyors emlékezetben. A gyors emlékezet működési ideje 10-20 másodperc (rövid távú emlékezetnek is nevezik). Kapacitása korlátozott, hiszen egy időben kb. 7 észleleti egységet képes tárolni. A következő szakasz a tartós emlékezet, amelynek működési ideje és kapacitása szinte korlátlan. Általában a gyors emlékezet dönti el, hogy mi kerüljön a tartós emlékezetbe.¹⁷

Gondoljunk arra, hogy a mechanikus rezgés formájában megjelenő hangot a fülünkkel, mint információszerző eszközzel érzékeljük, amit az átalakít az agyunk számára értelmezhető formára. Általában elmondhatjuk, hogy az információszerzés során az érzékelőből és átalakítóból álló információszerző eszközök lépnek kapcsolatba először az információt hordozó energia- vagy állapotváltozással.

Ezeknek az eszközöknek az a feladata, hogy a környezetből érkező jeleket az ember vagy valamilyen másik eszköz számára feldolgozhatóvá, illetve továbbításra alkalmassá tegye. Tekintettel arra, hogy az általunk vizsgált folyamatokban az audiovizuális közlés a domináns - így a hallási és a látási információk játszanak többnyire szerepet -, a következőkben csak a kép- és hangátalakítás eszközeivel foglalkozunk. Azonban ne feledjük: az információt másfajta állapotváltozás is hordozhatja. Az interaktív multimédiumokban már ezeket az állapotváltozásokat is alkalmazzák.

Tekintsük át a következőkben az ember információfeldolgozó rendszerét, melyet az alábbi ábra szemléltet!

Az idegrendszer alapegységei az idegsejtek, melyek kisülése révén - függetlenül az azt kiváltó inger, energia (mechanikai, vegyi, hő) típusától - elektromos impulzus keletkezik. Ez az impulzus neuronok (idegsejtek) hálózatán keresztül továbbítódik. Ezt az impulzust viszont csak más érzéksejt vagy idegsejt segítségével továbbítja. Tehát az idegsejtek hálózatot alkotnak az idegrendszerben. Az érzékelés folyamatában a környezet a közlő, míg az ember a vevő szerepében van. Az érzékelés folyamatában a külső jelet (ingert) a vevőrendszer természetének megfelelően érzékelhetővé, majd továbbításra alkalmassá kell tenni, ill. megfelelő csatornán továbbítani kell, majd az ember számára közvetlenül érthetővé kell tenni. A teljes központi idegrendszer jelfeldolgozását vizsgálva az alábbi becsült értékekre következtettek:

- A szervezet a környezetéből 10¹⁰ bit/sec számú ingert fogad.

- A feldolgozásra kerülő információmennyiség 25-100 bit. (Ez azt jelenti, hogy ennyi az idegrendszerünk másodpercenkénti terhelhetősége. Ennek maximált értéke például az űrhajósoknál 150 bit/sec, míg egy zongoraművésznél 90 bit/sec.)

A kiadott információmennyiség 10³-10⁷ tartományok között mozog.

Érzékelhető tehát, hogy a környezetünkből és saját testünkből érkező különböző ingerekből nagyon keveset dolgozunk fel. Mi lehet ennek az oka? Több tényező közül az egyik legfontosabb az, hogy a receptorok eltérő mértékben fogják fel, és kisszámú idegpályán továbbítják a különböző ingereket. Ennek eltérő volta miatt éljük át a világot szubjektíven. A másik szempont, hogy a receptorok által felvett ingerek ún. szűrő rendszereken keresztül jutnak el a nagyagykéregbe. Ezek a szűrő mechanizmusok elsősorban a lényeges információk továbbjutását biztosítják, és egyéni színezettel telítik, ezért éljük meg a körülöttünk lévő  világot szubjektíven.

A külvilág jelenségei iránti érzéktelenséget jól „érzékelteti" a nem látó, halló és nem beszélő három majom (Mizaru, Kikazaru Iwazaru) szimbólumegyüttese - a templom őrzői -, mely egy 17. századi japán templom oszlopcsarnoka felett található faragásból ered.