Спектральная чувствительность уха
Чувствительность человеческих органов слуха неодинакова для различных частотных диапазонов. Поэтому существует спектральная чувствительность уха: звуки одной и тоже интенсивности (силы) I, но разной частоты ухо человека воспринимает по-разному.
Наглядно спектральную чувствительность изображают с помощью кривых чувствительности – графиков зависимостей силы звука I(), уровня силы звука LI () и давления звука p() от частоты звука, представленных в логарифмическом масштабе (рис. 13).
Верхняя кривая соответствует механическим воздействиям на слух человека, граничащим с болевым восприятием интенсивности звуков соответствующей частоты. Нижняя кривая соответствует порогу слышимости при указанных частотах. Видно, что чувствительность селективно меняется в зависимости от частоты звука в пределах от порога слышимости до порога болевого ощущения звука. Для каждой частоты существует определённые значения порога слышимости I0 и болевого порога IБ .
1. Для звука частотой 100 Гц порог слышимости, его уровень и минимальное звуковое давление составляют
,
,
,
а болевой порог, его уровень и максимальное звуковое давление –
,
,
;
Динамический диапазоном слуха на такой частоте равен
.
2. Частота звука 1000 Гц в физиологической акустике принимается как стандартная частота. Порог слышимости на стандартной частоте называют стандартным порогом слышимости. Стандартный порог слышимости, его уровень и минимальное звуковое давление соответственно равны
,
,
.
Для звуков со стандартной частотой порог болевого ощущения, его уровень и максимальное звуковое давление имеют значения:
,
,
.
Динамический диапазоном слуха для стандартной частоты составляет
.
Примеры разности уровней силы звука стандартной частоты приведены в табл. 7.
Таблица 7.
|
Звуковой объект |
Разность уровней звука, дБ |
|
Слуховой порог |
0 (=L0 ) |
|
Шепот на расстоянии 1 м |
20 |
|
Шум в квартире |
40 |
|
Шепот на расстоянии 10 см |
50 |
|
Тихий разговор на расстоянии 1 м |
50 |
|
Аплодисменты |
60 |
|
Обычный разговор |
60-70 |
|
Игра на гитаре пальцами (на расстоянии 40 см) |
70 |
|
Тихая игра на фортепиано |
70 |
|
Игра на гитаре медиатором (на расстоянии 40 см) |
80 |
|
Шум в метро во время движения |
90 |
|
Громкий голос на расстоянии 15 см |
100 |
|
Фортиссимо оркестра |
100 |
|
Реактивный самолет на расстоянии 5 м |
120 (=LД ) |
|
Барабанный бой на расстоянии 3 см |
140 (>LД, I > IБ ) |
При 140 дБ ощущается сильная боль, при 150 дБ наступает повреждение ушей. В целом желательно, чтобы рабочий диапазон уровня громкости, охватывающий все частоты, не превышал 100 - 110 дБ.
3. Чтобы услышать звук частотой 10 кГц потребуется источник звука, обеспечивающий порог слышимости, его уровень и минимальное звуковое давление:
,
,
,
Уши на этой частоте звука начнут болеть при значениях болевого порога, его уровня и максимальном звуковом давлении
,
,
.
Динамическим диапазоном слуха для такой частоты составляет
.
Замечание: Равным интервалам уровня громкости (звукового давления) соответствуют разные уровни силы звука (интенсивности). Поэтому для характеристики уровней громкости вводится единица – фон. Фон – разность уровней громкости двух звуков данной частоты, для которых звуки с частотой 1000 Гц , имеющие такую же громкость, отличаются по интенсивности на 10 дБ. Фоны отсчитываются от нуля, равного интенсивности порога слышимости. Для звуковых волн с частотой 1000 Гц уровень громкости звука совпадает с уровнем его интенсивности.
Более подробно кривые чувствительности I() и LI () даны на рис. 14.
