Matthias Scholz
Designer de Interface do Usuário
PhD Acústica Aplicada
Brüel & Kjær
O ouvido externo coleta o som, o ouvido interno transfere essas vibrações para sinais neurológicos que podem ser processados pelo cérebro, e o ouvido médio fornece o acoplamento entre eles. Nesta edição, acompanhamos o som através do ouvido até as pontas das células ciliadas, onde as vibrações se transformam em sinais neurológicos. O que acontece então é o material para um capítulo futuro.
O Ouvido Externo
O ouvido externo consiste no pavilhão auricular e no canal auditivo. Como já discutido em 'Ouvindo em 3D' (Waves, outubro de 2017), o pino desempenha um papel importante na localização da fonte auditiva. Além disso, sua forma de chifre fornece uma transição suave do espaço "infinito" ao redor da cabeça, canalizando o som para o canal auditivo estreito. O canal então guia o som em direção ao tímpano, uma fina membrana que separa a parte externa da orelha média.
Orelha Média
O ouvido médio é uma pequena câmara cheia de ar entre o ouvido externo e interno. O objetivo desta câmara é duplo. Primeiro, ele contém um mecanismo de três ossos, chamados ossículos auditivos, conectando o tímpano e o ouvido interno. Esse mecanismo semelhante a uma caixa de engrenagens é necessário, pois o ouvido interno é preenchido com um fluido, tornando a excitação direta pelo tímpano ineficiente.
Em segundo lugar, o ouvido médio é necessário para equalizar a pressão no tímpano. Um tímpano saudável é completamente hermético, impedindo o fluxo de ar do ouvido externo para o ouvido médio. A diferença de pressão entre as duas câmaras move a membrana para dentro e para fora, exatamente o que é necessário para captar as rápidas flutuações de pressão do som.
O ouvido externo é especialmente sensível a frequências entre 1 e 5 kHz. Não por coincidência, esse alcance é importante para a comunicação, com 3 kHz sendo a frequência em torno da qual nossa audição é mais sensível. Acusticamente, o ouvido externo funciona como um ressonador de tubo, com a primeira ressonância mais forte em torno de 3 kHz, onde um quarto de comprimento de onda do som no ar (10 cm / 4 = 2,5 cm) se ajusta ao comprimento do canal auditivo. Por outro lado, a sensibilidade cai significativamente em frequências mais baixas, onde os comprimentos de onda são grandes em comparação com o tamanho da orelha.
Cóclea com membrana basilar
Mesmo quando excitado pelo som de um tom puro, toda a membrana basilar será acionada. No entanto, a área associada à frequência reagirá mais; isto é, as oscilações laterais atingem o pico em torno desta seção
No entanto, um problema pode surgir quando a pressão atmosférica (estática) no ouvido externo difere da pressão dentro do ouvido médio.
Esse mecanismo não é tão evidente na vida cotidiana, mas é facilmente experimentado durante a decolagem e o pouso em um avião, onde a pressão ambiente muda significativamente devido à mudança de altitude. A pressão no ouvido externo segue a pressão ambiente no avião, enquanto a pressão no interior do tímpano permanece inalterada. A diferença de pressão constante aplica uma pré-tensão à membrana, empurrando-a para dentro ou para fora, o que dá uma sensação desagradável e faz com que o som seja percebido mais sombrio.
A trompa de Eustáquio, que conecta o ouvido médio à garganta, ajuda a equalizar essa pressão. Quando engolimos, o tubo se abre brevemente, fazendo com que a pressão estática no interior do tímpano se iguale à do ouvido externo, redefinindo o tímpano para sua posição neutra. O tímpano terá sua sensibilidade normal e o som voltará a brilhar.
O Ouvido Interno
O ouvido interno é o elemento mais complexo da cadeia. É uma câmara cheia de líquido e consiste em duas partes: o labirinto vestibular, que funciona como parte do mecanismo de equilíbrio do corpo, e a cóclea, contendo a membrana basilar e o órgão de Corti, um elemento sensorial que converte o som em impulsos nervosos para que nosso cérebro possa processar as informações.
O som que foi canalizado para o canal auditivo colocará o tímpano em movimento. Os ossículos auditivos no ouvido médio captam essas oscilações e as transferem para o líquido através da janela oval, uma das duas superfícies flexíveis entre a cóclea e a orelha média. A excitação dessa membrana gera ondas no ouvido interno cheio de líquido que viajam ao longo da membrana basilar, colocando assim em movimento o órgão de Corti.
Equalização de pressão estática em microfones de condensadorPara converter a pressão sonora em um sinal elétrico, os microfones de condensador da Brüel & Kjær usam um delicado diafragma esticado sobre uma placa traseira com um espaço muito estreito entre eles, formando um capacitor. O som estridente desvia o diafragma e a variação na distância da placa traseira produz um sinal elétrico proporcional à pressão do som.
O diafragma veda o microfone na parte superior, de modo que uma variação na pressão estática e ambiente mude a posição neutra do diafragma em relação à placa traseira. O ouvido resolve esse problema com a trompa de Eustáquio e os microfones condensadores usam um design semelhante. Um canal de ar estreito na lateral ou na parte traseira do microfone garante que a pressão estática da cavidade interna seja igual à do ambiente.
Este órgão contém milhares de pequenas células ciliadas, que estão conectadas ao nervo acústico. O padrão de oscilação da membrana basilar é bastante complexo, com diferentes áreas sendo estimuladas mais ou menos por diferentes frequências. Para cada uma dessas áreas, um grupo diferente de células ciliadas será ativado e enviará impulsos pelos nervos para o cérebro. Assim, o órgão de Corti divide o som em seus componentes espectrais, semelhante às gotas de chuva que dividem a luz do sol em cores individuais.
Bem, pelo menos esta é a versão curta. A versão longa é muito mais complexa, mas também emocionante, explicando muitos dos fenômenos em nossa percepção do som. Merece um capítulo separado, portanto, fique atento...
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