Что определяет количество уровней громкости

Что определяет количество уровней громкости

Уревень интенсивности характеризует звук только с физической стороны. Из предыдущего следует, что зву­ки разных частот при одном и том же уровне интенсив­ности могут оказаться и слышимыми и неслышимыми. Для оценки субъективного восприятия звука по уров­ню введен ряд характеристик. Одной из таких характеристик служит уровень слухового ощущения (или просто уровень ощущения), определяемый законом Вебера-Фехнера. Согласно определению (2.2) уровень ощущения

где Lnc — уровень интенсивности звука на пороге слы­шимости.

Все измерители уровня обычно градуируют по звуковому давлению, и поэтому результаты измерений выражают в величи­нах уровней звукового давления

Таким образом, уровень ощущения представляет со­бой уровень интенсивности звука, находящийся над уровнем порога слышимости на той же частоте. Он учи­тывает зависимость порога слышимости от частоты и, тем самым, более точно характеризует субъективное восприятие звука на разных частотах, чем уровень ин­тенсивности.

При уровнях гораздо выше уровня порога слыши­мости этот уровень все же неточно характеризует вос­приятие звука. Поэтому были введены понятия громко­сти и уровня громкости, с помощью которых можно получить более точную оценку субъективного восприя­тия звука.

Человек может довольно точно установить равенст­во громкостей двух звуков любого частотного состава. Это свойство слуха использовали для введения поня­тия уровня громкости. За эталон уровня громкости принимают уровень интенсивности чистого тона с ча­стотой 1000 Гц. Единица уровня громкости называется фоном. Итак уровень громкости в фонах на частоте 1000 Гц равен уровню его интенсивности в децибелах. За уровень громкости (в фонах) любого другого звука принимают уровень интенсивности в децибелах равногромкого с ним тона с частотой 1000 Гц, т. е. считают

где G — громкость звука.

Чтобы определить уровень громкости какого-либо звука, достаточно взять с частотой 1000 Гц и изме­нять его уровень до тех пор, пока его громкость не бу­дет одинаковой с громкостью определяемого звука. Уро­вень интенсивности эталонного тона при этом численно будет равен уровню громкости определяемого звука.

На рис. 2.6 приведены кривые равной громкости, полученные при сравнении тонов разных частот с эта-

лонным. Они определены для всего диапазона слухово­го восприятия по частоте и уровню. Как видим, по ме­ре повышения уровня громкости кривые равной гром­кости спрямляются. Например, для нулевого уровня громкости (на пороге слышимости) уровень интенсив­ности тона с частотой 100 Гц равен 38 (см. рис. 2.6).

а тона с частотой 500 Гц — 7 дБ. Для получения уров­ня громкости, равного 80 фон (см. рис. 2.6, кривая 80), уровень интенсивности тех же тонов должен быть взят равным соответственно 83 и 80 дБ, т. е. оба тона будут практически одинаково громки, если они будут иметь одинаковые уровни интенсивности. Следователь­но, на высоких уровнях громкости слух имеет частот­ную характеристику чувствительности, близкую к рав­номерной, поэтому физическая и субъективная харак­теристики будут близки друг к другу. Это обстоятель­ство привело к двум практическим рекомендациям.

Допустим, что слушание радиопередачи идет на уровне 80 фон, при этом все частотные составляющие передачи при их одинаковой интенсивности звучат поч­ти одинаково громко. Теперь уменьшим усиление (приемника) на 30 дБ, тем самым уровень интенсивно­сти звучания снизится на 30 дБ. Вследствие этого ча­стотные составляющие, находящиеся около частоты 1000 Гц, будут иметь уровень громкости 50 фон, а со­ставляющие, находящиеся около частоты 100 Гц, снизятся по уровню громкости до значения, равного 22 фон (см. крестики рис. 2.6); они будут звучать менее громко, чем средние частоты. Чтобы звучание низких частот осталось таким же, как и звучание средних, не обходимо скорректировать частотную характеристик приемника путем подъема его чувствительности на низких частотах (на 17—20 дБ на частоте 100 Гц). В хо- роших радиоприемниках при уменьшении коэффициента усиления автоматически корректируется величин усиления на низких частотах (происходит увеличение коэффициента усиления).

Читайте также:  Пробная страница печати напечатана неправильно rdp

При измерении высоких уровней громкости шумочувствительность измерителей (шумомеров) должен быть почти не зависящей от частоты, что соответствует субъективному восприятию звука по громкости. При измерении низких уровней громкости показания шумомера будут близкими к субъективным только, если при этом будет учтено то обстоятельство, что слух слабее воспринимает низкие частоты, чем средние при низки уровнях громкости.

Для иллюстрации в табл. 2.1 приведены уровни громкости в фонах и громкости в сонах для ряда типо­вых звучаний.

Источник (место) шума или звука Громкость, сон Уровень громкости , фон
Кабина самолета 600—800 125—130
Котельный цех 100—150 100—105
Фортиссимо оркестра 50—100 " 90—100
Поезд метро 30—45 85—90
Зал при массовых сценах 22—45 80—90
Телеграфный зал 16—22 75—80
Оратор на расстоянии 1 м 10—22 70—80
Шумное собрание 7—10 65-70
Обычный разговор на расстоянии 1 м 3-5 55—60
Театральный зал 1—2 40—50
Пианиссимо оркестра 0,6-1 35—40
Библиотека 0,2—0,4 25—30

ЭФФЕКТ МАСКИРОВКИ

Известно, что в тишине можно отлично слышать писк комара и жужжание мухи, тикание часов и т. п., а в шуме и при помехах можно не услышать даже гром­кий звонок, т. е. при шуме и помехах порог слышимо­сти для слабого звука увеличивается. Это повышение порога слышимости называют маскировкой. Величина маскировки определяется по формуле

где Lп.c.ш и Lп.с.т — уровни порогов слышимости в тиши­не и в шумах.

При увеличении порога слышимости соответственно изменяется и уровень ощущения Е. При интенсивности I в условиях приема в шумах [см. (2.2)] для уровня ощущения звука имеем

где Iп.с.ш — интенсивность на пороге слышимости при наличии помех и шумов; Ет — уровень ощущения того же звука в тишине.

Таким образом, при изменении уровня помех даже при неизменном уровне интенсивности звука уровень ощущения изменяется.

Это явление объясняется тем, что при действии поме­хи, имеющей частотные составлющие в той же области, что и принимаемый звук, а по уровню интенсивности значительно превышающей уровень принимаемого зву­ка, нервные окончания уже возбуждены и посылают импульсы в слуховой центр, соответствующие помехе. Из-за дискретности восприятия слабый принимаемый звук ничего не может добавить к этому восприятию, и поэтому мы его не слышим. Если бы помеха была убрана, то он смог бы возбудить нервные окончания соответст­венно своему уровню и частотным составляющим. Не­ясное ощущение принимаемого звука получается тогда, когда интенсивность слабого звука, добавляясь к ин­тенсивности помехи в этой же критической полоске слуха, создает суммарную интенсивность, достаточную для скачка на следующую градацию уровня [т. е. при увеличении интенсивности в среднем на 20% (см. § 2.4)]. Четкое же ощущение принимаемого звука по­лучается только тогда, когда уровень принимаемого звука превышает уровень составляющих помехи, нахо­дящихся в той же критической полоске слуха, что и принимаемый звук.

Низкочастотные тоны сильнее маскируют высоко­частотные. Объясняется это тем, что волокна улитки, резонирующие на низких частотах, находятся далеко от овального окна (см. рис. 2.1), поэтому лимфа, ко­леблющаяся в каналах улитки в той или иной степени, возбуждает все волокна, находящиеся ближе их к овальному окну, т. е. высокочастотные волокна. На вы­соких частотах резонирующие волокна находятся близ­ко от овального окна и колебания лимфы замыкаются, не доходя до более удаленных низкочастотных волокон. Если помеха широкополосная, то даже при боль­шом превышении общего ее уровня над уровнем при­нимаемого тона последний может быть услышан, по­скольку уровень помех, находящихся в пределах крити­ческой полоски (в которой находится и принимаемый тон), может быть довольно малым. Для равномерной помехи в диапазоне частот 100—5000 Гц это превыше­ние достигает 15 дБ.

Читайте также:  Наушники бьют током в ухо что делать

Для низких уровней частотный диапазон маскиров­ки мал, для высоких — он простирается на широкую область частот, лежащих выше частоты маскирующего тона. При этом можно отметить повышение маскиров­ки на частотах, кратных частоте маскирующего тона (см. рис. 2.7а, на частотах 2000 Гц). Этот эффект бу­дет объяснен ниже (>см. § 2.10). Снижение маскировки

(провалы) при небольшой разности частот маскирующе­го и маскируемого тонов (см. рис. 2.7а, на частотах 1000 и 2000 Гц) объясняются попаданием их в одну и ту же критическую полоску слуха (появляются слыши­мые биения частот).

Шумовая маскировка имеет плавный спад к высо­ким частотам и крутой к низким (рис. 2.76).

На рис. 2.7а и б приведены кривые маскировки, иллюстрирующие сказанное.

Кроме маскировки, шумы и помехи при их значительном уров­не и длительном воздействии вызывают необратимые явления в слуховом органе: наиболее чувствительные клетки органа Корти изнашиваются, и порог слышимости повышается (человек глохнет). Это наблюдается у клепальщиков, машинисток и людей другая профессий, связанных с пребыванием в шумах. По той же причине городские жители имеют пороги [слышимости выше, чем сельские Порог слышимости повышается и у детей, которых регулярно «убаюкивает» громкая радиопередача. Отмечено, что у молодежи за последние годы резко возросли пороги слышимости. Причиной этого явилось увлечение поп-музыкой, отличающейся высокими уров­нями громкости звучания.

Уже отмечалось, что объективная физическая характеристика звуковой волны — интенсивность определяет субъективную физиологическую характеристику — громкость. Количественная связь между ними устанавливается на основе закона Вебера-Фехнера, связывающего степень ощущения и интенсивность вызвавшего его раздражителя:ощущение растет в арифметической прогрессии, если интенсивность раздражителя увеличивается в геометрической прогрессии.

Другими словами: физиологическая реакция(в рассматриваемом случае громкость)на раздражитель(интенсивность звука)не прямо пропорциональна интенсивности раздражителя,а возрастает с ее увеличениемсущественно слабее– пропорционально логарифму интенсивности раздражителя.

Для пояснения физиологической значимости этого закона вспомним график логарифмической функции y = lgI (см. рис. 4).

При малых аргументах I функция y = lgI растет довольно быстро с увеличением аргумента. Это означает, что небольшое увеличение малой интенсивности (на величину I )приводит к значительному увеличению громкости (на величину y1 ) – как только интенсивность звука немного превысила пороговое значение, уже возникает слуховое ощущение. Если же интенсивность велика, то ее дальнейшее увеличение на ту же величину I дает малый прирост громкости (на величину y2 )- при большой интенсивности звук хорошо слышен и дальнейшее увеличение интенсивности звука на возрастание ощущения громкости сказывается существенно слабее.

Для установления количественной связи между интенсивностью и громкостью звука введем уровень интенсивности звука(L)— величину, пропорциональную десятичному логарифму отношения интенсивности звукаI к интенсивности на пороге слышимости I= 10 -12 Вт/м 2 :

. (3)

Коэффициент n в формуле (3) определяет единицу измерения уровня интенсивности звука. Обычно принимают n=10, тогда величина Lизмеряется вдецибелах (дБ). На пороге слышимости (I = I) уровень интенсивности звукаL=0, а на пороге болевого ощущения (I= 10 Вт/м 2 )L= 130 дБ. Если, например, интенсивность звука составляет 10 -7 Вт/м 2 (что соответствует нормальному разговору), то из формулы (3) следует, что уровень его интенсивности составляет 50 дБ.

Уровень громкости звука(часто его называют простогромкостью)Е связан с уровнем интенсивностиLсоотношением:

где k— некоторый коэффициент пропорциональности, зависящий от частоты и интенсивности звука.

Если бы коэффициент kв формуле (4) был постоянным, то уровень громкости совпадал бы с уровнем интенсивности и мог бы измеряться в децибелах.

Однако, из-за зависимости порога слышимости от частоты уровень громкости также изменяется с частотой. Например, звук с уровнем интенсивности 20 дБ и частотой 1000 Гц будет восприниматься существенно более громким, чем звук с тем же уровнем интенсивности, но частотой 100 Гц. Одинаковый уровень громкости на этих частотах будет достигнут, если для 1000 Гц уровень интенсивности составляет 20 дБ, а для 100 Гц — 50 дБ. По этим причинам для измерения уровня громкости вводится особая единица, называемаяфоном.

Читайте также:  Согласно вашего желания мы освободили

Для частоты 1000 Гц считается, что уровень интенсивности в децибелах и уровень громкости в фонах совпадают (коэффициент в формуле (4) k= 1). При других частотах из области слышимости для перехода от децибел к фонам необходимо вводить соответствующие поправки. Этот переход можно осуществить с помощью кривых равной громкости (см. рис.3), полученных на основании физиологических экспериментов. Например, пусть для частоты 200 Гц уровень интенсивности звука составляет 40 дБ. Чему равен уровень громкости этого звука? На рис.3 находим точку с координатами 200 Гц и 40 дБ. Она лежит на кривой, соответствующей уровню громкости 20 фон, следовательно, для данной частоты 20 фон соответствует 40 дБ.

Определение порога слышимости на разных частотах составляет основу аудиометрии— методов измерения остроты слуха. Сравниваяаудиограммы (кривые, аналогичные представленным на рис 3), полученные для конкретных пациентов, с усредненной нормой судят о характере и степени развития нарушений слухового аппарата.

Уровень громкости — Громкость звука субъективное восприятие силы звука (абсолютная величина слухового ощущения). Громкость главным образом зависит от звукового давления и частоты звуковых колебаний. Также на громкость звука влияют его тембр, длительность воздействия … Википедия

уровень громкости — Интенсивность звука обычно оценивается относительно условного нулевого уровня, соответствующего звуковому давлению 20 мкПа (сила звука 10 12 Вт/м2) на частоте 1000 Гц. [Л.М. Невдяев. Телекоммуникационные технологии. Англо русский толковый словарь … Справочник технического переводчика

уровень громкости — 3.3 уровень громкости (loudness level): Величина в фонах, численно равная УЗД опорного звука в децибелах, созданного фронтально падающей плоской бегущей синусоидальной волной частотой 1000 Гц, громкость которого равна громкости оцениваемого звука … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

ЗВУКА ВОСПРОИЗВЕДЕНИЕ И ЗАПИСЬ — воспроизведение натуральных звучаний электромеханическими средствами и сохранение их в форме, позволяющей восстанавливать их с максимальной верностью оригиналу. Более подробная информация о физических принципах, лежащих в основе затрагиваемых… … Энциклопедия Кольера

уровень объективной громкости при передаче — Показатель усиления акустической системы, который характеризуется отношением давления звука в микрофоне к напряжению (обычно i мВт) в эталонном усилителе. [Л.М. Невдяев. Телекоммуникационные технологии. Англо русский толковый словарь справочник.… … Справочник технического переводчика

Уровень звукового давления — Звуковое давление не следует путать с давлением звука. Звуковое давление переменное избыточное давление, возникающее в упругой среде при прохождении через неё звуковой волны. Единица измерения паскаль (Па). Мгновенное значение звукового… … Википедия

Громкость звука — Громкость звука субъективное восприятие силы звука (абсолютная величина слухового ощущения). Громкость главным образом зависит от звукового давления, амплитуды и частоты звуковых колебаний. Также на громкость звука влияют его спектральный… … Википедия

громкость звука — величина слухового ощущения, зависящая от интенсивности звука и его частоты. При неизменной частоте громкость звука растёт с увеличением интенсивности. При одинаковой интенсивности наибольшей громкостью обладают звуки в диапазоне частот 700… … Энциклопедический словарь

Сила звука — (относительная) устаревший термин, описывающий величину, подобную интенсивности звука, но не идентичную ей. Примерно такую же ситуацию мы наблюдаем для силы света (единица кандела) величины, подобной силе излучения… … Википедия

ГРОМКОСТЬ ЗВУКА — величина слухового ощущения, зависящая от интенсивности звука и его частоты. При неизменной частоте громкость звука растет с увеличением интенсивности. При одинаковой интенсивности наибольшей громкостью обладают звуки в диапазоне частот 700 6000… … Большой Энциклопедический словарь

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector