Характеристика оценки звука по уровню интенсивности относительно порога слухового восприятия

Характеристика звука	Интенсивность, Вт/м2	Уровень интенсивности относительно порога слухового восприятия, дБ
Порог слухового восприятия	10–12	0
Тоны сердца, генерируемые через стетоскоп	10–11	10
Шепот	10–10–10–9	20–30
Речевые звуки при спокойной беседе	10–7–10–6	50–60
Шум, связанный с интенсивным движением транспорта	10–5–10–4	70–80
Шум, создаваемый концертом рок-музыки	10–3–10–2	90–100
Шум вблизи работающего двигателя самолета	0,1–1,0	110–120
Порог болевого ощущения	10	130

Представим связь между децибелами и обычными относительными единицами измерения отмеченных параметров (данные приведены для К = 20) (табл. 11).

Таблица 11

Взаимосвязь логарифмических и относительных единиц измерения

Децибелы
–20	–6	–3	0	3	6	20	40	60	80
Относительные единицы
0,01	0,5	0,707	1	1,414	2	10	100	1000	10000

Децибелы удобны тем, что выражаются меньшими числами, чем обычные единицы измерений. Кроме того, в некоторых случаях значения параметров ряда устройств перемножаются. Например, коэффициент усиления многокаскадного усилителя равен произведению коэффициентов усиления его каскадов. Большие числа перемножать неудобно, но будучи заданными в децибелах, они складываются, а не перемножаются.

Г ромкость звука – величина, характеризующая слуховое ощущение для данного звука. Громкость звука сложным образом зависит от звукового давления (или интенсивности звука), частоты и формы колебаний. При неизменной частоте и форме колебаний громкость звука растет с увеличением звукового давления (рис. 125). Для оценки этого пользуются кривыми равной громкости, показанными на рисунке 125. Эти кривые описывают зависимость силы звуков, которые наше ухо субъективно воспринимает как звуки с равной громкостью от частоты f. Громкость звука данной частоты оценивают сравнивая ее с громкостью простого тона частотой 1000 Гц. Уровень звукового давления (в дБ) чистого тона с частотой 1000 Гц, столь же громкого (сравнением на слух), как и измеряемый звук, называется уровнем громкости данного звука (в фонах) (рис. 125).

Спектр звука

Характер восприятия звука органами слуха зависит от его спектра частот и амплитуд.

Шумы обладают сплошным спектром, т. е. частоты содержащихся в них простых синусоидальных колебаний образуют непрерывный ряд значений, целиком заполняющих некоторый интервал.

Музыкальные (тональные) звуки обладают линейчатым спектром частот. Частоты входящих в их состав простых гармонических колебаний образуют ряд дискретных значений.

Периодические и даже непериодические сигналы можно представить совокупностью, или рядом (ряд Фурье), гармонических сигналов с кратными основной частоте частотами – гармониками. Итак, в любом периодическом сигнале есть составляющая с основной частотой – основная, или первая, гармоника, а есть и набор высших гармоник (называемых также кратными). Этот набор называется спектром колебаний.

Каждое гармоническое колебание называется тоном (простым тоном). Высота тона зависит от частоты: чем больше частота, тем выше тон. Ощущение высоты звука определяется его частотой. Плавное изменение частоты звуковых колебаний от 16 до 20 000 Гц воспринимается вначале как низкочастотное гудение, затем как свист, постепенно переходящий в писк.

Основным тоном сложного музыкального звука называется тон, соответствующий наименьшей частоте в его спектре. Тоны, соответствующие остальным частотам спектра, называются обертонами. Если частоты обертонов кратны частоте f_о основного тона, то обертоны называются гармоническими, причем основной тон с частотой f_о называется первой гармоникой, обертон со следующей по величине частотой 2·f_о – второй гармоникой и т. д.

Музыкальные звуки с одним и тем же основным тоном могут различаться тембром. Тембр определяется составом обертонов – их частотами и амплитудами, а также характером нарастания амплитуд в начале звучания и их спада в конце звучания.

Параметры звуковых волн определяют наше слуховое восприятие. В общем, характерна следующая связь между этими параметрами и нашим восприятием (табл. 12).

Таблица 12