- •Глава 4.
- •4,1. Восприятие интенсивности сигналов
- •4.2. Восприятие частоты сигнала
- •4.3. Временные характеристики , слухового восприятия
- •4.4. Пространственное восприятие сигналов
- •Глава 5.
- •5.1. Влияние изменений уровня громкости
- •5.2. Влияние ограничения динамического диапазона передачи
- •5.3. Заметность ограничения частотного диапазона при передаче речи и пения
- •5.4. Заметность ограничения частотного диапазона при передаче инструментальной музыки
- •5.5. Влияние крутизны подъема и спада частотной характеристики на ее краях
- •5.6. Заметность искажений, обусловленных пиками и провалами на частотной характеристике звуколередачи
- •5.7. Заметность нелинейных искажений
- •Глава 6.
- •6.1. Общая характеристика звукопередающих систем
- •6.2. Требования, предъявляемые к монофоническим системам передачи
- •6.3. Определение числа каналов, используемых при монофонических передачах
- •6.4. Условия применения группы микрофонов
- •6.5. Сравнительная оценка микрофонов, применяемых для звукопередач
- •6.6. Выбор микрофонов для речевых передач
- •6.7. Выбор микрофонов для музыкальных передач
- •6.8. Общие рекомендации по выбору расстояния между микрофоном и источником звука ,
- •6.9. Влияние вида звуковой информации на выбор расстояния между источником звука и микрофоном
- •6.10. Размещение микрофонов при записи или передаче речевых сигналов
- •6.11. Размещение микрофонов при передаче музыкальных сигналов
- •Глава 7. --
- •7.1. Управление уровнями сигналов при их записи или передаче .
- •7.2. Управление уровнями сигналов в процессе перезаписи звука
- •7.3. Ручное управление динамикой передаваемых звучаний
- •7.4. Автоматическое управление динамическим диапазоном
- •7.5. Управление шириной частотного диапазона
- •7.6. Управление формой частотной характеристики на ее краях
- •7.7. Управление частотной характеристикой в ее центральной области
- •Глава 8.
- •8.1. Факторы, определяющие акустические , •
- •8.2. Связь субъективного восприятия звучания с объективными акустическими параметрами помещения
- •8.3. Выбор ателье для речевых передач
- •8.4. Выбор ателье для музыкальных передач
- •8.5. Методы управления акустическими условиями в помещении
- •8.6. Управление временем реверберации
- •8.7. Управление временем реверберации с помощью микрофонов переменной направленности
- •8.8. Управление временем реверберации с помощью специального размещения звукопоглощающего материала
- •8.9. Управление временем реверберации при помощи переменного звукопоглощения
- •8.10. Управление временем реверберации ' с использованием системы акустической обратной связи ,
- •8.11. Субъективная оценка влияния акустики помещения на качество звукопередачи
- •8.12. Об управлении временем прихода . Первых отражений
- •Глава 9.
- •9.1. Классификация систем искусственной реверберации
- •9J2. Общие свойства систем
- •9.3. Гулкие камеры
- •9.4. Листовые ревербераторы
- •9.5. Пружинные ревербераторы
- •9.6. Магнитные ревербераторы
Глава 4.
СЛУХОВОЕ ВОСПРИЯТИЕ
И ЕГО СВЯЗЬ С АКУСТИЧЕСКИМИ
ХАРАКТЕРИСТИКАМИ СИГНАЛОВ
4,1. Восприятие интенсивности сигналов
Как известно, основные параметры ощущения (громкость звука, высота тона и др.), будучи нелинейно связанными с соответствую- щими параметрами раздражения, зависят еще и от других его па- раметров. Так, громкость звука нарастает непропорционально уве- личению интенсивности сигнала, и на эту связь дополнительно вли- яет частота и длительность последнего.
Трансформирующее действие системы восприятия показывает, что информация, которую несут с собой сигналы, создаваемые на- туральными источниками звука, заметно видоизменяется и может быть избыточной. По степени же избыточности, можно найти опти- мальные технические характеристики электроакустического тракта. Кроме того, выявление тех акустических параметров слухового вос- приятия, которые повышают семантическую и эстетическую инфор- мативность, позволяет творчески использовать систему, управления сигналами в процессе звукопередачи.
Слуховой аппарат воспринимает уровни^ силы звукам диапазоне до 120-7-130 дБ. В эти пределы вполне укладываются сигналы,всех реальных источников звука. Однако для правильного суждения tf связи ощущения звука — его громкости с раздражением, т. е. с уровнем силы звука, нужно помнить, что изменение чувствительнос- ти слухового аппарата далеко не точно подчиняется логарифмиче- скому закону, принятому при построении кривых одинаковых уров- ней громкости (пунктирные линии на'рис. 4.1). Фактически субъ- ективно воспринимаемая громкость (в сонах)1, как видно по кривым,
п оказанным сплошными линия- ми, при малых уровнях силы звука изменяется медленнее, а при больших — быстрее, чем уровень громкости, измеряемой в фонах. Мелким пунктиром показаны изменения кривых уровней громкости для случая диффузного звукового поля, т. е, для звукопередач, веду- щихся из помещений.
Ряс. 4.1. Сравнение кривых равного уровня громкости (в фонах) и субъек- тивной громкости (в сонах)
Как видно по рис. 4.1, для мощных источников различие между субъективной гром- костью и ее уровнем невелико,
тогда как для источников малой мощности это различие становится очень большим.. Непропорциональное увеличение громкости вместе повышением уройня заметно сказывается на натуральных сигна- лах в том, что слух как бы подчеркивает усиленные по уровню фор- мантные области,- делая речь более четкой, увеличивая носкость.го- лоса, выделяя характерные особенности каждого из музыкальных инструментов.- Очевидно, это свойство слуха может быть использо- вано при управлении -сигналами в процессе звукопередачи.
Кривые рис. 4.1 показывают, что соотношение между объектив-- ным акустическим стимулом и Субъективно воспринимаемой гром- костью не является постоянным при различных частотах сигнала^ Сигнал натуральных источников представляется в виде некоторого набора чистых тонов. Поэтому важно установить, какие изменения претерпевают эти сигналы при изменении их общей интенсивности. -При высоких уровнях силы звука (80—-90 дБ) кривые равной громкости почти параллельны оси частот и частотные составляющие сложных сигналов претерпевают наименьшие изменения громкости. Воспроизведение таких сигналов с пониженным уровнем усиления, как это бывает при слушании радиопередач в домашних условиях, вызывает потери низко- и высокочастотных составляющих. Более слабые сигналы с уровнями ЗО-т-60 дБ слуховой аппарат восприни- мает с ослаблением низких и высоких частот. Увеличение же гром- кости за счет общего усиления, как это практикуется при звукопе- редаче в кинематографе, нарушает естественные для таких сигналов соотношения, обнаруживаемые слухом как подчеркивание низких и высоких частот. Следовательно, и усиление и ослабление нату- ральных сигналов при записи или воспроизведении звука требует соответствующей частотной коррекции.
Рис. 4.2. Зависимость критической по- лосы слуха Д/ от частоты сигнала при слушании одним U) и двумя (а) ушами.
С убъективно воспринимаемая громкость нескольких тонов, а сле- довательно, и сложных сигналов зависит от их когерентности. Если они некогерентны, что наблюдается, когда частоты одновременно звучащих тонов отличаются не менее чем в четыре раза (на две ок- тавы), то субъективная громкость их будет арифметически склгГ- дываться (39}.*'Это соответствует таким натуральным источникам, которые имеют только нечетные гармонические составляющие (на- пример, кларнет), или двойным созвучиям, взятым, ^например,, на фортепиано. Когда же разли- чие в частотах невелико и оба тона..лежат в пределах одной критической полосы слуха А/, значение которой можно Опре- делить по рис. 4.2, складывают- ся уже не. громкости, а только соответствующие им звуковые давления, что дает максималь- ное увеличение уровня громко- сти только на .6 фон. И в этом случае реальные сигналы по сравнению с чистыми тонами
52
Таким образом, реальные сигналы имеют громкость большую, .чем^близкие к ним чистые тоны, что подтверждается эксперимен- тальными кривыми зависимости громкости чистого тона (7), равно- мерно воздействующего (2) и белого (3} шума от уровня звукового давления (рис. 4.3),
Очевидно, и для групповых источников будут сохраняться те же закономерности, которые существуют для одиночных или для труп-
Рис. 4.3. Зависимость громкости чистого тона (1) и сложных сигналов (2, з) от уровня звукового давления
Рис. 4.4. Кривые порога слышимости то- на при маскировке белым шумом (В) узкополосными шумами (А, Б) и звука- ми скрипки (195 и 1500 Гц)
пы чистых тонов. Следовательно, каждое удвоение числа одинако- вых источников (например, в унисон играющих скрипок) будет приводить к увеличению их уровня громкости не более чем на 6 фон. Если же источники неодинаковы и их звучания заметно от- личаются по частоте {например, скрипка и контрабас), то при одно- временной игре громкости таких инструментов могут складываться.
В практике телевидения и кинематографа встречаются передачи, в которых одиночные или групповые источники должны звучать на фоне шумов и других мешающих звуков, чаще всего негармониче- ского характера, В этом случае фоновые сигналы будут полностью или частично маскировать основной сигнал. Степень маскировки зависит от уровня маскирующего "сигнала и его характера. По сво- ему характеру маскирующие звуки могут быть близкими к белому или узкополосному шумуг представляться созвучиями или чистыми тонами. Граница, у которой полезный сигнал начинает прослуши- ваться . на фоне мешающего, называется порогом слышимости при маскировке- Он лежит на несколько децибел выше уровня полезного сигнала.
На рис. 4.4 показаны кривые порога слышимости тона при мас- кировке белым и узкополосным шумом при средних частотах по- следнего — 250 (А) и 1000.Гц (Б) — и уровнях 40, 60 и 80 дБ. По- роговые кривые для белого шума (В} параллельны, имея подъем
54 :
иа 10 дБ в пределах частот от 1000 до 10.000 Гц. Это указывает на большее маскирующее действие высокочастотных составляющих бе- лого шума по сравнению с низкочастотными. Маскирующее дейст- вие низкочастотных шумовых пблос шириной 160 Гц и уровнем 60 дБ охватывает частоты в пределах от 80 до 1000 Гц, тогда как полосы высокочастотных шумов с теми же параметрами оказывают маскирующее действие в более узком диапазоне частот — от 500 Гц до 2000 Гц. Увеличение уровня маскирующего сигнала заметно рас- ширяет зону маскирующего действия в сторону высоких частот,
Волнистыми линиями на рис. 4.4 показаны пороги слышимости для случаев, когда маскирующими сигналами являются тоны скрип- ки с основными частотами 195 Гц и 1500 Гц. Судя по этим кри- вым, эффект маскировки сказывается на частотном спектре полез- ного сигнала, начиная с основной, частоты маскирующего тона. От- сюда следует, что .ширина полосы маскировки будет возрастать по мере понижения этого тона. Расширение маскирующего действия низкочастотных сигналов в известной мере учитывается при уста- новлении численности отдельных групп исполнителей. Так, в сим- фоническом оркестре число виолончелей уменьшают по сравнению со скрипками. Так же поступают и при определении количества низкочастотных ударных инструментов в оркестре и соотношения мужских и женских голосов в хоре. Эту особенность маскировки следует принимать во внимание и при повышении уровня усиле- * ния воспроизводимой музыки, так как уровень низкочастотных сиг- налов при этом заметно увеличивается. При наложении узкополос- ного шума на формаптные области музыкальные сигналы будут те- рять свою узнаваемость, а речевые — понятность отдельных звуков.. Как показывает опыт, отношение уровня шума Nm, к уровню по- лезного сигнала N для хорошего или удовлетворительного восприя- тия речи должно быть не больше 0,5-7-0,7.
Нужно отметить, что слуховой аппарат при восприятии сигна*- лов высокого уровня привносит свои, так называемые субъектив- ные искажения. Так, при уровне сигнала 100 дБ первая и вто- рая субъективные гармоники достигают уровня соответственно 85 ж 70 дБ.
В заключение можно сделать следующие общие выводы.
Диапазон уровней интенсивности звука, воспринимаемого''слу- хом, равен 120-7-130 дБ, что достаточно для приема полного дина- мического диапазона любого реального источника звука,
Резкое повышение громкости при увеличении уровня силы звука способствует подчеркиванию формант, что улучшает четкость речи и делает звучание каждого натурального источника более ха- рактерным.
Уменьшение или увеличение уровня усиления при передаче сложных сигналов вызывает соответственно потери или подчерки-' вание их низко- и высокочастотных составляющих.
< 4. Субъективная громкость натуральных сигналов выше, чем у чистых тонов той же интенсивности, и так же, как для групповых источников, или несколько увеличивается при близком расположе-
55
нии _их частотных составляющих, или складывается, если они раз- мещаются далеко.
5. Увеличение уровня шумовых сигналов повышает их маски- рующее действие. Наиболее ойасными являются низкочастотные шу- мы или тоны, имеющие широкую полосу маскировки.