İşitme Bilimi -1: Teknik ve Tıbbi Bilgiler

'Rehber Konular' bölümünde cgtyguner tarafından 16 Ocak 2016 tarihinde başlatılan konu.

  1. cgtyguner
    Çevrimdışı

    cgtyguner WAV

    Katılım:
    23 Kasım 2015
    Mesajlar:
    651
    Beğenileri:
    2.207
    Merhaba arkadaşlar bu yazı tamamlanmasını ümit ettiğim bilimsel yaklaşım serisinin ilk yazısı olacaktır. Yazıda kulağın yapısı ve işitmenin fizyolojisi, işitme sağlığı ve sesin algılanması ile ilgili teknik bilgiler yer alacak. Sıkıcı ve anlaşılmaz olmaması için elimden geldiğince sade şekilde anlatmaya çalışacağım. Ekleme ve katkılar oldukça yazıyı güncelleyip genişletiriz diye düşünüyorum.

    Öncelikle işitme organımız olan kulağın yapısını hızlıca bir gözden geçirelim.

    sn-soundH.jpg

    Resimde dış kulak yolunu, kulak zarını, zara içten değen örs, çekiç ve üzengi kemiklerini, üzengi kemiğinin tutunduğu oval pencereyi, devamındaki salyangoz yapısını ve üst tarafında yarım daire kanallarını görüyoruz. Salyangoz yapısından kaynaklanan sinir lifleri yarım daire kanallarından köken alan liflerle birlikte beyinde ilgili bölgelere gider ve duyma gerçekleşir. Burda belirtilebilecek bir nokta da duymanın beyinde gerçekleşmesi mevzusu. Beyinde işitme korteksine ulaşan uyarılar pek çok diğer beyin bölgesiyle birlikte dağılıp değerlendirilir. Korku ve hatıralarla ilgili bölümler amigdala, hipotalamus ve hipokampüste bağlantılar kurar, duyulan sesin yorumlanması açısından frontal kortekse gelir ve bu çok sayıda kompleks bağlantılar sayesinde duyulan sese tepki verilir, sevilir ya da hoşlaşılmaz.

    Yapı hakkındaki diğer bilinmesi gereken noktalara gelelim:
    Gördüğünüz gibi dış kulak yolu kapalı bir boru şeklindedir ancak dümdüz bir boru değildir. Ayrıca her kapalı sistem gibi içinde belirli düzeyde bir rezonans yaratmaktadır. Kulak yolunun uzunluğu ortalama 2-3 cm dir. Bu sistem içerisinde düz bir boru olsaydı ortaya çıkacak rezonans yapılan hesaplamayla yaklaşık 3700 hz olarak bulunmuştur ancak borunun yapısı nedeniyle bu rezonans yaklaşık 2000-2500hz civarlarında gerçekleşmektedir. Bu işitilen sese artı bir değer olarak eklenmekte. Peki sesi doğal olarak apmlifikiye eden diğer sistem ne, o da kulak kepçesinin yapısı nedeniyle sesi toplayıp kanala ileten formasyonu. Kulak kepçesi yapı itibariyle öne doğru hafif açılıdır. Bu durum gelen ses ekolanırken, öndekilerin arkadan gelen seslere göre daha fazla amplifiye edilmesi sonucunu doğurur. Bu da beyinde algılama sırasında seslerin nereden geldiğini tespit etmede işe yarar.

    Bu bahsettiğim faktörler teknolojiye uygulama açısından nasıl bir önem ifade ediyor diyecek olursanız, iem ve kafa üstü arasında üretimde dikkate alınacak faktörleri belirlemesi diyebilirim. Kafaüstü kulaklık üretirken kanalın ve kulak yolunun rezonansını hesaplamak, sürücüye belirli bir açı vermek gibi yöntemler uygulamak zorundasınız.
    [​IMG]
    Amplifikasyonda ilk önemli aşama kepçe ve kulak yolu iken ikinci aşama ise orta kulaktaki kemiklerdir. Bu kemikler çook uzun ve meşakkatli bir süreçten geçerek bulundukları konuma gelmişlerdir. (Öncül türlerde ve günümüzün yılan, kertenkele vb türlerinde bu orta kulak kemikleri aslında çene kemiğidir) Bu kemikler de kulak zarından gelen titreşimleri biribirleri aracılığıyla ileterek şiddetin arttırılıp azaltılmasında rol oynar. Bunu yaparken kemikleri tutan ince kas ve bağlardan da yardım alırlar. Ayrıca orta kulakta bulunan östaki borusu bu alandaki hava basıncını ayarlayacak bir valv işlevi görmektedir. Ağız - burun ve orta kulak arasında bağlantı kurar. Uçak inerken ve kalkarken kuağınızda oluşan basınç hissi bu östakinin ani basınç değişimi nedeniyle kapanmasındandır. Yine üst solunum yolu enfeksiyonu sırasında yahut sonrasında kulağınızda hissettiğiniz dolgunluk yine bu bağlantıdandır. Orta kulaktaki hava basıncının düenlenmesi de yine sesin şiddetinin ayarlanmasında önemli faktörlerdendir.

    Peki neden sesi amplifiye etmek şiddetini ayarlamak için bu kadar uğraşıyor vücudumuz? Cevabı basittir. Salyangoz içerisindeki tüycükler salgılanan ve düzenli olarak dolaşımı yapılan bir sıvı içerisinde yüzmektedir ve ses dışarıda hava ortamından bu sıvı ortama aktarılacaktır. Amplifiye etmeden yeterli duymayı sağlamak mümkün değildir.
    [​IMG]
    Bu resimde scala diye bahsedilen yapılar salyangozun içindeki sıvı dolu bölmeciklerdir. Alttaki apex-base duran şekil ise salyangozunbsarmalı açılmış halidir.

    Salyangoz içerisindeki tüycükler her yerde aynı yoğunlukta değildir bazı yerlerde daha öbeklenmis daha kalabalık bazı yerlerde daha seyrektirler. Başlangıçta daha uzun ve esnek sonda daha kısa ve küttürler. Bu durum ilerde bahsi geçecek olan bazı sonuçlara yol açar.

    Kulağa sesler dalga formatında yani "time domin"de gelir ancak salyangoz yapısı sayesinde MEKANİK olarak gelen dalganın tüm sinüs bileşenleri ayrılır yani mekanik fourier trasnform meydana gelir. Basitçe diyecek olusak bir bilgisayar veya DSP nin yapacağı uç bir işlemi salyangoz kendiliğinden yapar.

    Diğer bir bahsedilesi olay da kemik iletimi. İşitme kulak yolu ve kulak zarı aracılığıyla olabildiği gibi kafa kemikleri aracılığıyla da olabilmektedir. doğrudan kemik içerisinde yer alan salyangoz kemikler aracılığıyla iletine titreşimlerin sıvıda ve tüycüklerde hareket oluşturması yoluyla sinirsel bir ileti oluşturur bu da duymaya yol açar. Bu şekilde duyma özellikle düşük frekanslarda yani baslarda gerçekleşir. Dip baslar özellikle daha çok ses duyma şeklinde değil titreşimi hissetme şeklinde meydana gelir bu yüzden. Bu hissetme formatı düşük frekansların doğası gereği bu şekilde olmaktadır ve aslında bu frekansların duyulması ile hissedilmesi aynı şeydir.

    Kemik iletimi yine kafaüstüler için ayrı bir önem taşımaktadır, üretim sırasında dikkate alınması gereken faktörler arasında bas sunumunu belirleyen etmenlerden biri kemik iletiminin etkisi ve miktarı olacaktır.

    Kendi sesimizin de yaklaşık yarısını kemik iletimiyle duyduğumuzdan, dışardan kendi sesimizi duymak bizi şaşırtmaktadır.

    İşitebildiğimiz frekans aralığı genişçe 20-20000Hz, daha da daraltırsak 31-18000Hz olarak ortaya çıkmaktadır. Daraltılmış aralığın sebebi ise 30 hz ve altının çok büyük kesim tarafından duyulamıyor oluşu. Yaş da bu aralıkta önemli br belirleyici. 55 yaşında bir erkek ortalama 6000hz'in, kadın ise 10000-12000 hz'in üzerini duyamıyor. İkinci faktör de ortaya çıkmış oldu, cinsiyet açısından kadınlar daha şanslı. Erkeklerin kulağı daha çabuk gidiyor.

    Frekanstan devam edelim;

    Ortalama olarak erkeklerin konuşma sesi frekansı 85-100Hz, kadınların konuşma sesi frekansı ise 165-255Hz'dir. Ortalama konuşma sesi şiddeti ise 60db'dir.

    Kulağımız her frekansı aynı hassasiyette algılamaz. Belirli frekanstaki sesleri daha şiddetli, belirli frekansları ise daha zayıf kayda geçiririz. Bunu desibel-frekans grafiğine dökmek istersek ortaya şöyle birşey çıkar:

    ISO226.png

    Bu grafikten öenmli çıkarımlar yapabiliriz ama çok da gözümüzde büyütmeyelim. Göreceğiniz üzere 1000-2000hz ve 8000-10000hz'de iki adet pik ve bunların arasında 4000-5000'lere denk gelen bir çukur bulunuyor. Bu çukura 6khz çukuru dendiğini de duydum ama dip noktası tam 6khz'ye denk gelmemekte. Peki bu diplerin ve çukurların manası nedir? İletimde kayırılan ve baskılanan frekansları ifade etmektedir. Tamamen yaşamsal adaptasyonlardan dolayıdır. İletimde oluşan rezonanslara, günlük hayatta en sık karşılaştığımız seslere ve harmoniklerine göre belirlenmektedir. Örneğin korolarda oluşturulan frekansların 3000 ve 8000 gibi iki ana noktada gruplaştığı şeklinde bir bilgi var, verilerimizle paralellik gösteriyor. Salyangoz içinde yer alan tüycüklerin öbeklendikleri-seyreldikleri yerler işte bu tümsek ve çukurlara tekabül etmektedir.

    Diğer önemli nokta da bu 8-10khz civarındaki tümsektir. Özellike bu aralıkta sivri pikleri olan kulaklıkların tizleri sibilansa düşmeye, fazla parlayıp rahatsız edici olmaya yatkın olabilmektedir.

    En hassas işitebildiğimiz frekans aralığı 2000-5000 arası olarak geçmektedir ve günlük yaşantımızda karşılaştığımız, duyduğumuz seslerin pek çoğu bu aralıkta yer almaktadır. Yaşla birlikte giderek darala darala elimizde kalan yegane aralık da burası olmaktadır. Nam-ı diğer üst midler.

    Sub bas ve basların işitilebilmesi için gerekli desibel şiddeti mid ve tizlere göre daha yüksektir. Bu da seslerin yapısı gereği ortaya çıkan bir durum. Salyangozda yer alan tüycükler başlangıç kısmında tizleri sona doğru ise basları algılamaktadır ve sona doğtu ilerlerken sesin şiddeti giderek azalmakta ve sönümlenmektedir. O yüzden basları duyurmak için gerekli desibel değerleri diğer frekanslardan daha yukarıdadır. Ayrıca, sağlık açısından oluşturduğu bir riske dikkat çekmek gerekiyor bu noktada. Basa abanmak ve özellikle hasar verici ses şiddeti noktasına erişmek, diğer frekanslara göre daha kolaydır. Yine de bu şekilde yüksek desibellere çıkmak basları değil ilk önce basınca ilk maruz kalacak olan tiz algılayan tüycükleri öldürecektir. Tiz detaylarını uzun yıllar boyunca iyi duymak istiyorsanız siz siz olun müziğin sesini çok açmayın :)

    Dikkat ederseniz en alttaki eğri işitilebilir alt sınırı, en üstteki ise yazılmamış olsa da duymayı aşıp olayın acı vermeye başladığı sınırı ifade ediyor. 60hz için 110db ve üstü hasar yaratacak, 30-35db altı ise duyulamayacaktır. 110 db çok kolay ulaşılabilecek bir seviye olduğundan bu konuda bilgi sahibi olmak da önemli. Örneğin yoğun bir trafik 85db, hunharca ağlayan bir bebek 115db'e kadar çıkabilmekte, gittiğiniz bir metal konseri ise 120'leri görmektedir. İlla hasar vermek için 100Db'i görmeniz gerekmiyor. 85-90 üstünden itibaren uzun süreli maruz kalımlar, yine uzun vadede olmak üzere normalden daha fazla işitme kaybına yol açar şeklinde bir kitabi bilgi vardır.
    [​IMG]
    Resimde görebileceğiniz maruziyetlere ek olarak bir şey daha eklemek gerekebilir, sesin şiddetini belirleyen tek şey desibel değildir işin içinde basınç(pa) ve intensity de vardır. Desibel 70'den 90'a çıktığında şiddet yüzde 30 artmaz, 2 (iki) katına çıkar.

    Günlük maruz kalınabilecek ses şiddeti üst limiti 85db olarak önerilmektedir. 115db sese ise 30'dkdan fazla maruz kalınması işitme kaybı yaratabilecek düzeyde zararlı olarak bildirilmiştir. Yine 110db bir sese 2 saat boyunca maruz kalan kişinin en az 16 saat boyunca yüksek sesten kaçınması ve kulağının kendine gelmesi için bir boş periyod yaratması önerilmektedir. 130 db civarı ise acı duyma eşiğidir.

    Kulağımız gelen ses göre kendini adapte etme kapasitesine sahiptir. Bir nevi salyangoz içerisinde bir oto-ekolayzır ve volüm ayar mekanizması bulunmaktadır. Örneğin 40db'den bir anda 100'e çıkarsanız kulağınız onu 100 olarak değil 80-90 olarak algılayacak şekilde anlık bir reaksiyon verir. Hızlı adaptasyon daha çok üç küçük kemik ve kulak zarının hareketini belirleyen iki adet küçük kas aracılığıyla olur. Bu kaslar ani değişikliklere yanıt olarak kasılıp gevşeyerek sesin şiddetini ayarlayabilmektedir. Daha yavaş gelişen mekanizma ise salyangoz içindeki sıvılarda ortaya çıkan değişikliklerle olur. Sıvının hareket ve basıncı kompartmanlar arasında dolanımı tüycüklerin hareket kabiliyetini etkileyerek sesin frekans ve şiddetinin nasıl algılandığını değiştirir.

    Ek bilgi: 2014'te Science dergisinde yayınlanan bir çalışmada gösterilmiş ki duyulabilir frekans aralığı dışında kalan seslerin kulağımıza yarar ya da zarar getirmeyeceği yönündeki kanı yanlış. 30hz'de bir sesin 90 saniye boyunca dinletildiği 21 gönüllü denek ile yapılan çalışmada deneklerde spontan otoakustik emisyon ölçümü yapılmış. Bu ölçüm, iletimde yer alan yapılarda ses geldikten sonra yavaşça sönümlenen titreşimlerin ölçümü şeklinde basitçe açıklanabilir. Kulağın yapısıyla alakalı bir durumdur ve sesin şiddetine göre pek de değişmeyen bir veri olduğundan ölçümde dikkate alınmıştır. uygulanan sesin ardından yapılan ölçümlerde emisyonda ciddi dalgalanmalar saptanmıştır. Bu dalgalanma doğrudan hasarı işaret etmese de hasara yatkın hassas bir durum oluşturmakta diye yorumlanmaktadır.

    Bu gibi çalışmalar duyulabilir frekans aralığını alttan ve üstten çok fazla aşan kayıt ve dinleme materyallerinin durumuyla ilgili tartışmalar oluşturuyor. Daha fazla veri elde ettikçe bu konuda daha detaylı bilgiler vereceğim.

    Ek bilgi 2: kulak temizleme ile ilgili de bir iki bilgi vereyim. Serümen de denen kulak kiri ölü epitel hücreleri, dışardan gelen atık ve tozlar ile dış kulak yolunun dış yarısında yer alan salgı hücrelerinin salgısı tarafından oluşturulur. Olması gereken bir şeydir. Oradaki havanın yumuşatılması, artıkların uzaklaştırılması gibi işlevleri vardır. Pamuk ve çubukla kulak temizlemek sağlık açısından önerilen bir davranış değildir. Temizlik yapılacaksa da sadece görünen dış kısım yapılmalı içeri çubuk sokulmamalıdır. Çok içeri sokmak zaten dış yarıda yer alan ve kendiliğinden atılacak olan salgıları içeri itecektir. Buna da dikkat ediniz.

    Katkı ve sorular için çekinmeden görüşlerinizi/bildiklerini yazın lütfen.

    Sabredip okuduğunuz için teşekkürler...

    Çağatay
     
    #1
    Son düzenleme: 30 Ocak 2016
    prostheticwhim, DrWhite, Sechtdamon ve diğer 20 kişi bunu beğendi.
  2. tsn141
    Çevrimdışı

    tsn141 DSD

    Katılım:
    28 Şubat 2010
    Mesajlar:
    1.498
    Beğenileri:
    1.463
    Elinize sağlık, rahat okunan teknik bir yazı olmuş takdir ettim.

    Yaznın içine koyabileceğiniz bir kaç ilginç bilgi de ben yazayım :)

    Kulak kemikleri(çekiç, örs, üzengi), kulak zarı ve oval pencere tam rakamı hatırlamıyorum ama ya 20dB yada 20 kat ses miktarını arttıran MEKANİK bir amfi.

    Geçen, sanırım cuma günü, ofiste bir arkadaşla tartışmıştık çok ilginicne gitti onun; Kulağa sesler dalga formatında yani "time domin" de geliyor ancak salyangoz yapısı sayesinde yine MEKANİK olarak gelen dalganın tüm sinüs bileşenlerini ayırıyor, yani mekanik fourier trasnform yapıyor. Dediğim biraz uç mühendislik bilgisi. Basitçe diyecek olusak bir bilgisayar veya DSP nin yapacağı uç bir işlemi salyangoz mekanik olarak yapıyor kendiliğinden. Hatta şu munson-flatcher diyagramındaki eğriliklerin önemli bir kısmı salyangozun yine MEKANİK EQ yapması. Olaylar şok edici :p

    Bizim bass sesleri sevmemiz ve daha çok istmemizin sebebi de salyangozdaki sinir hücrelerinin konumlarından dolayı. Salyangozun oval pencereye yakın olan yeri tiz seslere duyarlı uca yakın olan yeri bass seslere, dolayısı ile basslar daha güçlü olmak durumunda. Diğer dalgalanmanın sebebi de salyangozun üzerinde hücreler öbek öbek. yığılma olan yerlere kulak daha duyarlı. Hatta bu sebepten hücre ölümleri, dolayısı ile işitme kayıpları oval pencereye en yakın yerden yani tizlerden başlıyor.

    Şu gürültü ile ilgili bir bilgi güzel olmuş, ona internette bulunan ne kaç dB sese denk(uçak motoru 140, gürültülü sınf 70 yazan tarzı resimler vardı) eklersen foruma büyük fayda olur, millet dinlediği şeyin kaç dB ye denk geldiğini kestirebilir.

    Şu araştırma da ilginç geldi, zamanında ultrasonik köpek kovucu almıştım, onu kulağıma dayadığımda ses duymamama rağmen ağırmıştı kulağım. hücreler hariç tüm mekanik yapı böyle durumlarda yüke maruz kalıyor aslında çok da mantıksız sayılmaz.

    Benim de aklıma gelen şeyleri ilave ederim, ilk yazıya da sen ilave edersen güzel bir kaynak olur :ok
    --- Arka arkaya atılan mesajlar 25 Ocak 2016 otomatik olarak birleştirildi ---
    Bir tane daha aklıma gelen:
    Kulak kepçesi sesin geldiği açıya göre sesi değiştirmektedir(eko gibi bir şey oluyor). Akabinde beyin bu değişimleri işleyerek, ses kaynağının açısını hesaplıyor. Bu hile aynı zamanda kafa üstü kulaklıklarda sürücülerin açılı yerleştirilmesinin de sebebi. Hatta ultrasone S-Logic teknolojisi açı ve sesin kepçede belli bölgelere yönlendirilmesi esasına dayanıyor.
     
    #2
    Son düzenleme: 25 Ocak 2016
    I LOVE SONY, Aras, Mikrobiyolog ve diğer 7 kişi bunu beğendi.
  3. Aras
    Çevrimdışı

    Aras FLAC

    Katılım:
    15 Mart 2015
    Mesajlar:
    400
    Beğenileri:
    519
    Hocam, o köpek kovuculardan bende de var. Kulağıma dayayınca çok ince, iğrenç ve rahatsız edici bir tiz ses duyuyorum. Tam yaşınızı bilmiyorum ama bildiğim kadarıyla bana(20) oranla bayağı büyüksünüz. Bu da bir örnek olabilir. :)
     
    #3
    tsn141 bunu beğendi.
  4. cgtyguner
    Çevrimdışı

    cgtyguner WAV

    Katılım:
    23 Kasım 2015
    Mesajlar:
    651
    Beğenileri:
    2.207
    Yazı eklemeler yapılarak güncellenmiştir

    Sent from my Nexus 5 using Tapatalk
     
    #4

Sayfayı Paylaş