Психоакустика: как наш мозг воспринимает звук

Психоакустика — наука о том, как человек воспринимает звук. Она изучает связь между физическими параметрами звуковых волн и тем, что мы слышим в итоге. Рассказываем об особенностях слухового восприятия и о том, как их используют производители аудиотехники.

Как работает ваш слух: от уха к мозгу

Звуковая волна попадает в ухо, где мембраны улитки преобразуют колебания воздуха в нервные импульсы. Эти сигналы поступают в слуховой центр мозга, который определяет три параметра: высоту тона, громкость и тембр.

Главное, что нужно понять — мозг не просто записывает звук, он его интерпретирует. Если в музыке пропущена основная частота, мозг может ее «додумать» на основе гармоник. Поэтому маленькие динамики смартфона создают ощущение баса, которого физически нет. Разберем четыре особенности слухового восприятия.

Маскирование — когда один звук прячет другой

Громкий звук на определенных частотах «заглушает» тихий рядом с ним. Вы не слышите шепот у работающего пылесоса именно по этой причине. Маскировка работает не только одновременно, но и во времени — громкий удар барабана может скрыть тихую гитару, которая прозвучит через несколько миллисекунд после него.

Этот эффект активно используется в цифровых кодеках. MP3 анализирует музыку и убирает звуки, замаскированные другими — мозг их все равно не услышит. Результат: файл в 10 раз меньше без заметной потери качества звука.

Неравномерная чувствительность к разным частотам

Человеческое ухо слышит диапазон от 20 Гц до 20 кГц, но не все частоты воспринимаются одинаково. В области 2–5 кГц, где сосредоточена основная информация речи, мы слышим лучше всего. На краях диапазона — ниже 100 Гц и выше 10 кГц — чувствительность падает.

Именно поэтому дешевые колонки в магазине кажутся мощными — производители усиливают средние частоты, создавая иллюзию громкости при меньшей мощности. Дома, в спокойных условиях, этот трюк становится заметен.

Бинауральное восприятие — как мозг определяет направление

Два уха работают как точная измерительная система. Звук от источника справа придет в правое ухо на доли миллисекунды раньше и будет чуть громче. Мозг анализирует разность времени прихода сигнала и его уровень, определяя направление источника.

В наушниках этот механизм используют для создания объемного звучания. Технологии вроде Dolby Atmos или бинаурального аудио имитируют естественные различия между каналами, создавая иллюзию пространства.

Эффект приоритета — почему мы не путаемся в эхо

В комнате звук отражается от стен десятки раз. Но мозг воспринимает источник только там, откуда пришел первый сигнал — даже если отражения громче. Повторы, которые приходят позже 30 миллисекунд, просто игнорируются.

Это помогает понимать речь в помещениях с плохой акустикой и объясняет, почему качественные наушники звучат естественнее — они не создают лишних отражений внутри чашек.

Слуховые иллюзии: когда мозг вас обманывает

Ваш слух — не магнитофон. Мозг активно «редактирует» звуковую картину, создавая то, чего физически нет. Эти иллюзии объясняют многие загадки аудиотехники.

Тон Шепарда: звук, который растет бесконечно

Послушайте тон Шепарда — он постоянно поднимается вверх, но никогда не становится выше. Секрет в том, что играют сразу несколько октав: когда верхние частоты затухают, нижние усиливаются. Мозг фокусируется на средних тонах и создает ощущение бесконечного подъема. Этот эффект часто используют в кино и играх для нагнетания напряжения.

Фантомные источники в наушниках

В наушниках два динамика, а вы слышите звуки «в центре», «сзади» или даже «сверху». Мозг создает фантомные образы, анализируя микроразличия между каналами — разность времени, амплитуды и фазы сигнала.

На этом построены все технологии виртуального окружения. Качественные наушники правильно передают эти различия, создавая убедительное пространство. Если хотите протестировать эффект — приходите в наши магазины, где можно послушать модели с продвинутыми акустическими системами.

Ознакомьтесь с нашими популярными моделями наушников

Пропущенный бас, который мы слышим

Маленькие динамики смартфона физически не могут воспроизвести низкие частоты ниже 200 Гц. Но бас все равно ощущается. Мозг анализирует гармоники — верхние частоты, кратные основному тону, — и на их основе «восстанавливает» недостающий низ.

Производители наушников используют этот принцип в усилителях басов. Добавляют гармоники, которые мозг воспринимает как глубокий бас, хотя драйверы работают в среднем диапазоне.

Как производители используют психоакустику

Понимание работы слуха позволяет создавать лучший звук при меньших затратах. Иногда это честные технологии, иногда — маркетинговые уловки. Знание этих приёмов поможет отличить реальное улучшение от красивой упаковки.

Два динамика создают звук сзади

Dolby Atmos в наушниках имитирует, как звук отражается от ушной раковины. Мозг анализирует изменения в высоких частотах, определяя, что источник находится выше или сзади. Технология применяет HRTF-фильтры — математические модели того, как уши меняют звук в зависимости от его направления.

Бинауральные записи идут дальше — их создают микрофонами в «ушах» манекена. Такая запись полностью копирует естественное восприятие, создавая полное ощущение присутствия. Главное условие — слушать только в наушниках, иначе эффект пропадает из-за повторного наложения акустики помещения.

Дополнительные эффекты

Усилитель басов — часто это добавление гармоник, а не реальное усиление низких частот. Работает за счёт иллюзии восприятия, описанной выше. Динамик физически не воспроизводит 40 Гц, но добавляет обертоны на 80 и 120 Гц — мозг достраивает остальное.

Виртуальное 7.1 — может быть убедительным в хороших наушниках, но в бюджетных моделях это просто реверберация, создающая эхо вместо объёма.

Расширители стереобазы — используют фазовые сдвиги для более широкой сцены. При правильной настройке дают объём, при чрезмерном применении — неестественность и потерю центра.

Адаптивное шумоподавление

Современные ANC-наушники используют микрофоны для анализа внешнего шума и создают противофазу — звуковую волну с обратной амплитудой. Две волны встречаются и гасят друг друга. Это работает идеально на низких частотах — гул самолёта, метро.

Но есть нюанс — адаптивный алгоритм подстраивается под окружение. В офисе он убирает гул кондиционера, но пропускает человеческую речь для безопасности. В самолёте переключается в режим максимального подавления монотонных звуков.

Психоакустика здесь играет роль дважды. Первое — алгоритм знает, какие частоты мозг считает раздражающими, и приоритизирует их подавление. Второе — некоторые модели добавляют лёгкий «розовый шум», который маскирует остаточные звуки, делая тишину более естественной и комфортной.

Лучшие устройства сотрудничают с психоакустикой, а не борются с ней. Это стоит помнить при выборе техники.

В магазинах DoctorHead всю аудиотехнику можно послушать до покупки. Так вы можете оценить, как вами воспринимается звук конкретного утройства.

Как развить слух: практические упражнения

Хороший слух — не талант, а навык. Мозг можно тренировать замечать детали, которые раньше ускользали. Это поможет не переплачивать за маркетинг и лучше понимать музыку.

Упражнение 1: Различайте частоты

Найдите онлайн-генератор тонов. Начните с 440 Гц и 880 Гц — почувствуйте разницу. Постепенно сближайте частоты: 440 и 500 Гц, затем 440 и 460 Гц. Попробуйте угадывать, какой тон выше.

Усложните задачу с эквалайзером: поднимите одну полосу на 5 дБ и попробуйте угадать, какая изменилась. Через неделю практики вы начнете различать изменения в 2-3 дБ.

Упражнение 2: Слушайте послойно

Включите инструментальную музыку. Фокусируйтесь поочередно: только бас, только барабаны, только мелодия. Цель — научиться слышать все одновременно, но раздельно. Это особенно важно при выборе наушников: хорошая модель передает каждый инструмент четко.

Упражнение 3: Слепое сравнение

Попросите друга переключать между двумя наушниками, не говоря, какие сейчас играют. Слушайте один знакомый трек, фокусируясь на деталях: удар тарелки, голос певца, реверберация. Записывайте впечатления и сравнивайте с реальностью — результаты часто удивляют.

Ответы на популярные вопросы

Почему громкость в магазине обманывает?

В торговых залах наушники играют на повышенной громкости — это первый трюк. Наш слух устроен так, что при высокой громкости мы лучше слышим басы и высокие частоты (эффект Флетчера-Мэнсона). Дома, на комфортном уровне, баланс меняется — модель звучит тускло.

Второй момент — акустика помещения. В шумном магазине мозг концентрируется на музыке в наушниках, игнорируя недостатки. В тихой комнате каждый дефект становится заметен: шипение, искажения, неравномерность частот.

Совет — всегда слушайте наушники на той громкости, на которой будете использовать их дома. И желательно возьмите свой трек — знакомая композиция выявит больше нюансов.

Почему MP3 весит меньше, но звучат нормально

MP3 работает как умный редактор. Если громкий барабан маскирует тихую гитару, кодек удаляет её — мозг всё равно не услышит. Учитывается и временное маскирование: громкий звук прячет тихий, который прозвучит через миллисекунды. Алгоритм анализирует каждый фрагмент и оставляет только то, что действительно влияет на восприятие.

Качество сжатия зависит от битрейта. При 320 кбит/с разница с lossless-форматами практически неразличима даже на дорогой аппаратуре. При 128 кбит/с заметны артефакты — кодек начинает убирать слишком много данных, и музыка теряет детализацию.

«Виртуальное 7.1» в наушниках — это настоящее окружение?

Это программная имитация на базе HRTF/кроссфида. Работает по-разному: в играх/фильмах с корректным пространственным миксом даёт лучшую локализацию, в музыке эффект непредсказуем. Пробуйте на своём материале и голове: если сцена «плывёт», вернитесь к стерео.

Заключение

Психоакустика — мост между техникой и восприятием. Понимание того, как работает слух, помогает делать осознанный выбор и не попадаться на маркетинговые уловки.

Главное, что стоит запомнить — доверяйте своим ушам, а не цифрам на коробке. Когда будете выбирать наушники, принесите в магазин свои любимые треки. На знакомой музыке вы услышите все особенности звучания — то, что скроют демо-записи продавца.

Лучший звук — тот, который нравится именно вам.

Автор статьи: Саша Плейстон, эксперт Dr.Head в категории High-End Portable