Физические характеристики звука.

Физическими (объективными) характеристиками звука являются: частота (период, длина волны), амплитуда, акустический (гармонический) спектр, скорость распространения, интенсивность, звуковое давление, удельное акустическое сопротивление.

Скорость звука - расстояние, которое звуковая волна проходит за 1 секунду.

Акустический (гармонический) спектр характеризует сложный тон. Сложный тон можно разложить на простые тоны с помощью теоремы Фурье.

Интенсивность звука - плотность потока энергии звуковой волны, т.е. средняя энергия, переносимая волной за 1 секунду через единичную площадку, перпендикулярную направлению распространения волны. Человек воспринимает звуки интенсивностью от Вт/м² до Вт/м².

Звуковое (акустическое) давление . Если в отсутствии звуковых волн среднее давление в газе было равно Р, то при прохождении волн через среду общее давление определяется , где Р называется звуковым давлением –это давление, добавочное к среднему давлению, периодически изменяющееся, образующееся в участках сгущения и разряжения частиц в звуковой волне. Между звуковым давлением и интенсивностью волны существует связь, определяемая формулами: или ,

где - амплитудное, а - эффективное значение давления, - акустическое сопротивление среды и является основной характеристикой ее акустических свойств.

Характеристики слухового ощущения (Физиологические характеристики).

К характеристикам слухового ощущения относятся высота звука, тембр и громкость.

Высота звука – это оценка ухом частоты колебаний. Чем больше частота колебаний, тем более высоким воспринимается звук.

Тембр - окраска звука, позволяет различать звуки одной и той же высоты, издаваемые разными источниками. Сложные тоны одинаковой основной частоты могут отличаться по форме и соответственно по гармоническому спектру. Это различие воспринимается ухом как тембр звука.

Громкость звука характеризует уровень слухового ощущения над порогом слышимости (определение порога слышимости дадим позже). Громкость звука зависит, прежде всего, от его интенсивности.

Порогом слышимости , называется наименьшая интенсивность звука, при которой возникает едва различимое слуховое ощущение. Вт/м² на частоте 1000 Гц. Порогом болевого ощущения (порогом боли), , называется наименьшая интенсивность звука, при которой в ухе возникают болевые ощущения. Вт/м² на частоте 1000 Гц.

Закон Вебера-Фехнера.

Закон Вебера – Фехнера: если увеличивать раздражение в геометрической прогрессии (т.е. в одинаковое число раз), то ощущение этого раздражения возрастает в арифметической прогрессии (т.е. на одинаковую величину).

Если применить этот закон к звуку, то если интенсивность звук принимает ряд последовательных значений: , , , и т.д. ( ), соответствующие им ощущения громкости звука будут иметь значения и т.д.

Опытным путем установлено, что вследствие адаптации наименьшее ощутимое изменение громкости , которое возникает при изменении интенсивности на величину , зависит от исходной интенсивности так, что отношение остается постоянным во всем диапазоне частот.

Закон Вебера - Фехнера выражает связь между громкостью и интенсивностью: ,

где – коэффициент пропорциональности, зависящий от частоты и интенсивности.

Звуковые измерения. Шкала уровней интенсивности.