Громкость звука

Громкость звука является субъективной характеристикой слухового воспрития. Громкость звука — это слуховое ощущение, наиболее близко связанное с изменением звукового давления. Кроме того, громкость звука зависит от частоты звуковых колебаний, длительности х действия и от условий восприятия.

Громкость звука весьма приближенно связана с интенсивностью звука логарифмической зависимостью. Эта зависимость укладывается в общий для всех органов чувств психофизической закон Вебера —_: Фехнера, согласно которому последовательное увеличение интенсивности звука в одно и то же число раз вызывает рост слухового ощущения на соответствующее число ступеней. Таким образом, можно построить логарифмическую шкалу изменений интенсивности звука. За основную ступень шкалы обычно принимают изменение интенсивности звука в десять раз. Если сила звука последовательно изменяется в десять раз, то получим:

Получается некоторая единичная ступень шкалы. Такая логарифмическая единица, называется бел. На практике в большинстве случаев применяется в десять раз меньшая логарифмическая единица —децибел, т. е.:

Так как интенсивность звука пропорциональна квадрату звуково- го давления, то:

Эти рассматриваемые логарифмические величины являются относительной мерой изменения физической величины, характеризующей звуковое колебание.

Если взять 10-кратный логарифм отношения какого-либо значения интенсивности звука / к интенсивности звука на пороге слышимости /₀ при частоте 1000 Гц, то получим величину уровня интенсивности звука:

где I₀ —стандартный порог слышимости, равный 10 ¹² Вт1м^%.

При изменении интенсивности звука на 26% получается разница уровней в 1 дБ.

Для характеристики слухового восприятия тонов определенной частоты вводится понятие уровня ощущения. Если взять 10-кратный логарифм отношения интенсивности звука I_f на частоте f к интенсивности звука на пороге слышимости на той же частоте I_of , то получим уровень ощущения:

Уровень ощущения любого звука на пороге слышимости равен 0. На болевом пороге при разных частотах уровни ощущения различны. Для количественной оценки громкости любого звука данный звук на слух сравнивается по громкости с эталонным тоном (синусоидальный тон с частотой, равной 1000 Гц), интенсивность звука которого меняется.

Когда оба сравниваемых звука на слух окажутся одинаково громкими, то уровень интенсивности звука эталонного тона считается равным уровню громкости исследуемого звука.

Т аким образом, мерой громкости данного звука считается уровень интенсивности звука, создаваемого равногромким эталонным тоном. Полученная величина называется уровнем громкости. Под уровнем громкости данного звука понимают уровень интенсив- ности эталонного звука с частой 1000 Гц, имеющего равную с данным звуком громкость. Уровень громкости измеряется в фонах.

Уровень интенсивности звука равногромких чистых тонов на различных частотах обычно приводится в виде семейства кривых равной громкости, или изофон. Каждая из кривых является геометрическим местом точек, которые соответствуют тонам разных частот, имеющим одинаковую громкость (рис. III.5). Нижняя кривая соответствует порогу слышимости. Ранее считалось, что уровень громкости на ней , в настоящее время по более уточненным данным считают уровень громкости на пороге слышимости равным 3 фонам. Другие кривые равной громкости соответствуют уровням громкости, кратным 20 фонам. Для тона частотой f = 1000 Гц понятия уровня интенсивности, уровня ощущения, уровня громкости совпадают. Для других частот имеется разница в уровнях интенсивности звука и уровнях громкости. Например, для кривой 60 фон видно, что тон с частотой 80 Гц, имеющий уровень интенсивности звука 70 дБ, равен по громкости тону 1000 Гц с уровнем интенсивности звука 60 дБ.

Следовательно, чтобы громкость тонов 80 и 1000 Гц была одинакова, на частоте 80 Гц необходима большая энергия, чем на f= 1000 Гц. Из кривых видно, что при одинаковом увеличении интенсивности звука громкость нарастает быстрее при низких частотах и медленнее при высоких.

Для количественной оценки слухового ощущения введено понятие громкости. Человеческое ухо способно отмечать изменение громкости вдвое, когда уровень громкости изменяется на ±10 фон. Это позволяет судить о соотношении громкостей различных звуков. Единица громкости называется сон.

Для количественной оценки слухового ощущения введено понятие громкости. Человеческое ухо способно отмечать изменение громкости вдвое, когда уровень громкости изменяется на ±10 фон. Это позволяет судить о соотношении громкостей различных звуков. Единица измерения громкости называется сон. Громкость в 1 сон имеет звук с уровнем громкости 40 фон. Соотношение между громкостью в сонах и уровнем громкости в фонах дано на графике При уровнях выше 40 фон эта кривая может быть выражена зависимостью:

где S -громкость (сон), L - уровень громкости (фон). В табл. 3.1 приведены уровень громкости и громкость различных звуков или шумов по отношению к порогу слышимости.

2. Рис. 3.7 Соотношение между громкостью и уровнем громкости

в 1 сон имеет звук с уровнем громкости 40 фон. Соотношение между громкостью в сонах и уровнем громкости в фонах дано на графике рис. 3.7. В табл. приведен уровень громкости и громкость различных звуков или шумов по отношению к порогу слышимости.

Источник звука или шума	Уровень громкости, фон	Громкость, сон
Шум в кабине самолета	128…130	875…1400
Средний шум на улице	55…60	3,08…4,35
Шум на улице с интенсивным движением транспорта	75…80	11,4…17,1
Звук оркестра	80…100	17,1….88
Шум аплодисментов	60…75	4,35…11,4
Разговор на расстоянии 1м:
громкий	65…70	5,87…7,95
обычный	55…60	3,08…4,35
Шум в тихой комнате	25…30	0,2…0,36
Шепот на 1 м	20	0,1
Звук в радиостудии при исполнении соло	40…50	0,98…2,2
Шумное собрание	65…70	5,87…7,95

В музыкальной практике приняты, как известно, другие градации громкости. Их соответствие приведенным выше количественным оценкам громкости и уровням громкости приблизительно следующее:

Обозначение	Наименование	Уровень громкости,фон	Громкость, сон
fff	Форте-фортиссимо - самое громкое	100	88
ff	Фортиссимо - очень громкое	90	38
f	Форте - громкое	80	17,1
p	Пиано - тихое	50	2,2
pp	Пианиссимо - очень тихое	40	0,98
ppp	Пиано-пианиссимо - самое тихое	30	0,36