Громкость различных источников звука

	Наименование источника звука		Громкость (дБ)		Наименование источника звука		Громкость (дБ)
Шелест листьев		10		Мотоцикл, мотоблок		90
Тихая библиотека		30		Дрель		100
Обычная беседа		50		Концерт рок музыки, удар грома		120
Громкий разговор, пылесос		70		Орудийный выстрел, реактивный самолет		140
Шум на транспортной магистрали		80		Старт ракеты		180

Таблица 1.3.

Соотношение между децибелами и "разами"

Децибелы	1	2	3	5	10	30	60	100
Отношение (в разах)	1,11	1,26	1,41	1,78	3,16	31,6	1000	106

Звук с громкостью в 120 дБ принят за порог болевого ощущения органов слуха. Плоскость, заключенная между порогом слышимости уха на разных частотах и болевым порогом обычно называют плоскостью слышимости. Плоскость слышимости характеризуется следующими данными: по частоте колебаний – 20-20000 Гц, по звуковому давлению – 0-140 дБ.

На рис 2.1. пунктирной линией показан болевой предел, сплошной линией – пороговая кривая слышимости уха. Горизонтальной штриховкой обозначена область разговорной речи, вертикальной – негромкой музыки.

Рис.1.2.1. Плоскость слышимости.

Из рисунка видно, что чувствительность уха резко уменьшается на краях диапазона звуковых частот и максимальная в области 500 – 5000 Гц.

По мере уменьшения громкости слышимость низких и высоких частот снижается настолько, что вызывает снижение эмоционального восприятия музыки. Поэтому нередко в звуковоспроизводящую аппаратуру вводят систему тонкомпенсации (коррекции), которая поднимает усиление звука на низких и высоких частотах по мере уменьшения громкости.

Тембр звука. Звуки, одинаковой высоты, воспроизведенные разными музыкальными инструментами, имеют различную окраску или тембр. Тембр определяется сочетанием обертонов, или гармоник, которые сопровождают основной звук.

Обертоны – это колебания отдельных участков звучащего тела. Например, струна рояля, колеблясь как единое целое, издает основной звук определенной высоты. Одновременно половина струны совершает колебания с частотой в два раза превышающей основной тон, четвертая часть струны совершает колебания с частотой превышающей основной тон в 4 раза и т. д. Эти дополнительные колебания называют первой, второй, третьей и т.д. гармониками или обертонами. В зависимости от резонаторных свойств различных музыкальных инструментов и их деталей интенсивность отдельных гармоник одного и того же тона будет различной. Так одновременно с колебанием струны гитары, колеблется дека, днище, обечайка, гриф и других деталей. Все эти колебания формируют обертоновую структуру тембра или, как говорят, окраску звука.

Структура тембра, кроме обертонового спектра, включает скорость и форму атаки (начала) звука, скорость и форму затухания звука, а также способ возбуждения звука. Тембр может быть ярким, звонким, тусклым, мягким и певучим. Благодаря разнице в тембрах мы отличаем звучание отдельных инструментов друг от друга.

Самые высокие звуки, используемые в музыке, редко превышают частоту 5000 Гц, например, у самого высокого тона рояля частота равна 4186 Гц. Однако, если проанализировать спектр звучания, например, скрипки на частоте 440 Гц (нота "ля" первой октавы), то можно обнаружить, что четвертая гармоника этого тона имеет частоту более 14000 Гц. Таким образом, чтобы отличить звуки скрипки от звуков, скажем, рояля необходимо, кроме основного тона, слышать их обертоновый спектр, состоящий хотя бы из 4 – 5 гармоник, а это значит, что высококачественная аудиотехника должна воспроизводить весь спектр звуковых частот, начиная от 16 – 40 Гц до 16 –20 кГц и более. Чем шире полоса звуковых частот, которые способна воспроизводить аппаратура, тем выше её потребительские свойства и конкурентоспособность.

Бинауральный эффект. Одно из основных свойств слуха – возможность определения направления звука в горизонтальной и вертикальной плоскости и оценки расстояния до источника звука. Достигается это благодаря бинауральному эффекту (слушание двумя ушами). Эффект заключается в том, что звуки от одного и того же источника приходят к правому и левому уху не одинаковыми. Они могут отличаться по интенсивности, по времени прихода и по фазе колебаний. По этим различиям центральная нервная система вырабатывает суждение о местонахождении источника звука.

Точность локализации направления звука зависит от частоты колебаний. Например, для звука с частотой ниже 300 Гц определить направление к источнику звука невозможно. Главную роль в процессе локализации играют частоты от 1000 до 3200 Гц.

Виды звучания. Различают звучание монофоническое, стереофоническое, квадрафоническое и псевдоквадрафоническое.

Монофоническое звучание характерно для одноканальной системы передачи звуковой информации через микрофон, усилитель и громкоговоритель. Недостатком ее является то, что записанная микрофоном реальная звуковая панорама, состоящая из нескольких источников звука, воспроизводится как бы из одной точки. Здесь нет ясности о расположении источников звука в пространстве, отсутствует реальная картина звучания.

Стереофоническое звучание предполагает двухканальную систему распространения звуков. Для её реализации нужны два микрофона, сдвоенный (двухканальный) усилитель и две акустические колонки. При этом микрофоны при записи должны располагаться в разных точках звукового пространства. Записанные сигналы поступают раздельно на два входа усилителя и воспроизводятся через две акустические колонки, соединенные каждая с одним из выходов усилителя. Колонки при этом располагаются на некотором расстоянии друг от друга. Это расстояние называется стереобазой.

Стереофоническое звучание создает эффект присутствия. Слушатель может легко определить направление в сторону отдельных источников звука, проследить за их перемещением по "фронту" слева направо и наоборот. Полной звуковой картины стереофоническое звучание передать не в состоянии, так как необходима ещё ориентация в направлении "фронт–тыл".

Квадрафоническое звучание предполагает четырехканальную запись информации через четыре микрофона, расставленных вокруг источников звука, усиление через четырехканальный усилитель и воспроизведение через четыре звуковые колонки, расставленные по углам комнаты. Квадрафоническое звучание создает эффект полного присутствия в центре звуковой картины.

Псевдоквадрафоническое звучание, как и стереофоническое, основано на двухканальной системе звукопередачи. При этом к каждому выходу стереофонического усилителя подключаются по две колонки. Две передние колонки воспроизводят обыкновенный стереофонический сигнал, а две задние воспроизводят фантомные (призрачные) сигналы, искусственно созданные методом фазовой модуляции сигналов правого и левого каналов.