АМПЛИТУДА

Звуки отличаются друг от друга не только по высоте, но и по амплитуде — количеству изменения звукового давления, т. е. степени смещения (компрессии или декомпрессии) относительно положения покоя (рис. 12.2). При низком давлении амплитуда звука мала и звук слабый, при высоком давлении воздуха амплитуда звука велика и слышен интенсивный звук. (Характеризующие звук термины амплитуда и интенсивность — взаимозаменяемые.)

Будучи физическим параметром, амплитуда, или интенсивность, звука зависит от давления или силы, воздействующих на его источник. Основной единицей измерения давления является сила на единицу площади. Несмотря на то что давление звука может быть выражено во многих других единицах, для удобства в акустике (разделе физики, занимающемся изучением упругих волн) давление измеряется в динах на квадратный сантиметр (дин/см2). Иногда давление звука оценивается в эквивалентной единице — в микробарах, сокращенно мбар. Сравнительно недавно изменение давления стали выражать в ньютонах на квадратный метр, Н/м2, и микропаскалях, мкПа.

CD

CD

Децибел (дБ). Интервал амплитуд, к которым чувствительно ухо, чрезвычайно широк. Сила самого громкого звука в миллиарды раз превышает интенсивность самого слабого звука, улавливаемого человеческим ухом. Поскольку этот интервал огромен, удобно пользоваться логарифмической шкалой давлений, названной в честь Александра Грэма Белла децибельной (дБ) шкалой. Преимущество логарифмической шкалы децибелов для оценки интенсивности звука заключается в том, что она сокращает огромный интервал возможных значений амплитуд и превращает все их значения, доступные человеку, в значительно более узкую и удобную для практического использования шкалу, изменяющуюся от 0 до приблизительно 160.

Сила звука в децибелах равна:

ЫдБ = 20 log Ре/Р\

где: Nds — число децибел, Ре — звуковое давление, которое нужно выразить в децибелах; Рг — эталонное давление, равное 0,0002 дин/см2.

Звуковое давление, которое нужно выразить в децибелах (Ре), соотносится именно с таким эталонным давлением потому, что по своему абсолютному значению оно близко к среднему слуховому порогу человека (для звука с частотой 1000 Гц).

Децибелы — не такие абсолютные, фиксированные единицы, как граммы, метры или ватты. Выражая интенсивность звука в децибелах, мы показываем, во сколько раз он более интенсивен или менее интенсивен, чем звук, соответствующий эталонному звуковому давлению Рг. Децибельная шкала, построенная относительно эталонного давления, равного 0,0002 дин/см2 и принятого в качестве порогового значения, обычно называется уровнем звукового давления (УЗД). Это название введено в обиход в связи с тем, что для практических целей при определении децибел нередко используются и другие эталонные давления.

В табл. 12.1 представлены децибелы, рассчитанные по вышеприведенной формуле для интервала давлений (Ре), создаваемых некоторыми знакомыми нам источниками звуков. Для наглядности отобраны такие значения давлений, которые отличаются друг от друга на порядки (например, давление, равное 200 дин/см2, в десять раз больше давления, равного 20 дин/см2, которое, в свою очередь, в 10 раз больше давления, равного 2 дин/см2 и т. д.).

Приведенные в таблице данные свидетельствуют о том, что изменения звукового давления и децибелы связаны между собой не линейной, а скорее логарифмической зависимостью. Сравнение данных, приведенных в первых двух графах, показывает, что при десятикратном увеличении звукового давления (Ре) чй#$) децибел увеличивается на 20.

Например, если интенсивность одного звука равна 80 дБ, а интенсивность второго — 60 дБ, то в первом случае звуковое давление В 10 раз выше, чем во втором (разница в силе звуков равна 20 дБ). Обратите внимание на то, что интенсивность шепота на 20 дБ превышает интенсивность звука, соответствующего слуховому порогу и имеющего интенсивность (в дБ), равную нулю. В данном случае тоже имеет место десятикратное увеличение звукового давления. Для сравнения: амплитуда звуковой волны, соответствующей обычному разговору, на 60 дБ больше, чем эталонный уровень, что соответствует тысячекратному увеличению звукового давления.

Таблица 12.Связь между звуковым давлением и децибелами (УЗД) для некоторых хорошо известных источников звуков

Давление, Ре, дин/см2 ДБ Источник звука
2000 140 Реактивный самолет в момент взлета Может вызвать боль и стать причиной травмы
200 120 Раскат грома, сопровождаемый ударом молнии, рок-музыка передаваемая через усилитель
20 100 Интенсивный транспортный поток, шум метро, пневматическая дрель
2,0 80 Заводской шум, фен для сушки волос, пылесос
0,2 60 Обычный разговор
0,02 40 Офис, в котором занимаются канцелярской работой, или жилое помещение
0,002 20 Шепот, шелест листьев
0,0002 0 Слуховой порог

Нелинейный характер зависимости между изменениями звукового давления и выражениями этих изменений в децибелах требует осторожности при интерпретации численных значений последних. Выше уже отмечалось, что увеличение звукового давления на порядок одновременно означает и его увеличение на 20 дБ. Кроме того, двукратное увеличение звукового давления приводит к его увеличению на 6 дБ. (Аналогично и уменьшение звукового давления вдвое уменьшает количество децибел на 6 единиц.) Это значит, что если амплитуда давления звука равна 20 дБ УЗД, то после двукратного увеличения давления повышения деци- бельного уровня вдвое не произойдет. Скорее всего, амплитуда изменится от 20 до 26 дБ. Аналогичным образом, при уменьшении вдвое звукового давления, соответствующего 40 дБ УЗД, мы получим звук, интенсивность которого равна 34 дБ УЗД.

Громкость — слуховое ощущение, или психологический параметр, определяемый величиной амплитуды. Звуковые волны с большими амплитудами, соответствующими болыдйм изменениям звукового давления, воспринимаются как громкие звуки, а волны с небольшими амплитудами, соответствующие незначительным изменениям звукового давления, воспринимаются как звуки малой интенсивности. Амплитуда звуковой волны важнейший, но не единственный фактор, определяющий громкость звука. Ощущение громкости звука может зависеть также и от его частоты. Кроме того, между амплитудой и громкостью нет линейной зависимости. Как уже отмечалось выше, амплитуда звука, создающего звуковое давление, равное 26 дБ, в два раза больше амплитуды звука, создающего давление, равное 20 дБ; однако сказать, что первый звук в два раза громче второго, нельзя. В следующей главе этот вопрос будет рассмотрен более подробно.

Январь 24, 2019 Общая психология, психология личности, история психологии
Еще по теме
Влияние амплитуды синусоидального сигнала. Скорость и
6.6.3. ПОЛУЧЕНИЕ ОТВЕТА
Лукина М.Г. Электроэнцефалографические корреляты эмоции стыда
ЛУКИНА М.Г. ЭЛЕКТРОЭНЦЕФАЛОГРАФИЧЕСКИЕ КОРРЕЛЯТЫ ЭМОЦИИ СТЫДА
МОЗГОВЫЕ ВОЛНЫ И СОН
ЗАВИСИМОСТЬ СТРАТЕГИИ ПРИВЯЗКИ К ЦЕЛИ ОТ ЧАСТОТЫ ВХОДНОГО СИГНАЛА.
ЭМОЦИОНАЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ АКТЕРОВ.
СТИЛИ ОБЩЕНИЯ ТРЕНЕРОВ СО СПОРТСМЕНАМИ.
МОЗГОВЫЕ ВОЛНЫ (BRAIN WAVES)
Качество сигнала
АУДИОМЕТРИЯ (AUDIOMETRY)
Водлозеров В.М., Тарасов С.Г. К ХАРАКТЕРИСТИКЕ ДИНАМИЧЕСКИХ ЗРИТЕЛЬНО-ДВИГАТЕЛЬНЫХ КООРДИНАЦИЙ В УСЛОВИЯХ СЛЕЖЕНИЯ
СЛУХОВОЕ ВОСПРИЯТИЕ (AUDITORY PERCEPTION)
Две стратегии ответов при отслеживании единичного скачка.
ГЛАВА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ФУНКЦИИ СЛУХА И СВЯЗАННЫЕ С НИМИ ЯВЛЕНИЯ
11.4.1. ВЫБОРКА И КВАНТОВАНИЕ АНАЛОГОВОГО СИГНАЛА
ГРОМКОСТЬ
ВЫСОТА И ИНТЕНСИВНОСТЬ
III. ОСНОВНОЙ ЭКСПЕРИМЕНТ.
Добавить комментарий