Связь между объективными и субъективными характеристиками звука

ОБЛАСТЬ СЛЫШИМОСТИ.

КЛАССИФИКАЦИЯ ЗВУКОВ

Различают следующие виды звука:

- простой (или музыкальный) тон – звуковая волна одной определённой частоты. Такой звук представляет собой гармоническое колебание. Источниками простого тона является камертон, генератор звуковых колебаний.

- сложный тон – звук, который характеризуется основным тоном и набором обертонов. Основной тон имеет самую низкую частоту, а обертоны – частоты, кратные частоте основного тона. Такой звук представляет собой негармоническое колебание. С помощью спектрального анализа его можно разложить на несколько гармонических колебаний. Таким образом, получают акустический спектр сложного тона – диаграмму, отражающую частоты основного тона и обертонов и соответствующие им интенсивности. Примерами сложного тона является звучание ноты музыкальных инструментов, гласные звуки человеческой речи.

- шум – звук, в состав которого включены механические волны звукового частотного диапазона, не связанные определённой временной зависимостью. Акустический спектр шума сплошной, т.е. в нём невозможно выделить отдельные частоты и соответствующие им интенсивности. Согласные звуки речи – шум.

Отдельно выделяют звуковой удар – кратковременное звуковое воздействие (хлопок, звук взрыва, аплодисменты).

Область слышимости, или область слуховых ощущений – это диапазон частот и интенсивностей упругих механических продольных волн, которые могут вызвать слуховые ощущения у человека.

Такие волны являются слышимыми, если их частота составляет от 16 Гц до 20000 Гц. Если частота волн составляет менее 16 Гц, их называют инфразвуком, а более 20000 Гц – ультразвуком.

Минимальная интенсивность звуковой волны, при которой возникает слуховое ощущение, называется порогом слышимости, или порогом слухового ощущения.

Ограничивает область слышимости по интенсивности болевой порог – минимальная интенсивность звуковой волны, которая вызывает болевые ощущения.

Инфразвук и ультразвук неслышимы при любых интенсивностях.

Объективные характеристики звука – это параметры звуковой волны, которые задаёт источник звука (частота, интенсивность, акустический спектр).

Субъективные характеристики звука – это параметры звукового ощущения, которое возникает у человека при воздействии звуковых волн.

Объективные параметры волны	Субъективные характеристики звука
1. Частота	Высота тона (чем больше частота, тем выше тон).
2. Интенсивность	Громкость звука.
3. Акустический спектр	Тембр – специфическая окраска звука.

Любая из субъективных характеристик звука зависит от всех объективных. Так, высота тона в какой-то мере определяется интенсивностью и акустическим спектром звука.

Громкость звука в основном определяется интенсивностью волны, причём эти две величины находятся не в прямой, а логарифмической зависимости. Здесь действует психофизиологический закон Вебера-Фехнера: если величина какого-либо раздражителя изменяется в геометрической прогрессии (в некоторое число раз – А, …), то соответствующее ему ощущение будет изменяться в арифметической прогрессии (на некоторое число раз – В, 2 В, 3 В…).

Это означает, что громкость звука (ощущение) связана с интенсивностью волны (раздражитель) через десятичный логарифм: Здесь L - уровень интенсивности звука, соответствующего интенсивности звуковой волны І, измеренной в . Интенсивность I₀ является константой и соответствует порогу слышимости (10^-12).

Уровень громкости измеряется в Белах. 1 Белл – это уровень громкости звука, интенсивность которого возрастает в 10 раз по сравнению с пороговой интенсивностью. Это большая величина и чаще уровень громкости измеряют в децибелах.

Однако ощущение громкости звука также зависит от его частоты. Это учитывают, введя в уравнение для уровня громкости коэффициент пропорциональности к:

Условно приняли, что к =1 для звука частотой 1000 Гц. Единицей громкости является Фон – такая громкость звука, при которой интенсивность звуковой волны частотой 1000 Гц в 10 раз превышает пороговую интенсивность. Для звуков других частот находят такую интенсивность, которая бы вывала такое же ощущение громкости, как звук частотой 1000 Гц, после чего строят кривые равной громкости (Рис 2).

Слуховой анализатор человека, в целом наиболее чувствителен к звукам частотой от 2500 до 3000 Гц.