Объективные свойства звуков и их субъективные корреляты

При изучении звуков существенно описывать их объективные характеристики (частота, интенсивность, спектральный состав) и субъективные свойства, т.е. соответствующие ощущения, возникающие при их восприятии человеком (соответственно - высота, громкость, тембр), а также длительность.

Частота (F) - это число колебательных движений, полных колебательных циклов в единицу времени (одно движение в одну секунду = 1 Герц). Молодой человек в состоянии различать частоты от 16 до 18000-20000 Гц. (впрочем, верхний предел все время снижается с возрастом, а также при большой нагрузке на слух), а например, летучие мыши используют диапазон от 20000 до 100000 Гц. Особенно важны для речи частоты от 100 до 5000-8000 Гц., именно в этом диапазоне сосредоточен максимум информации о речевых звуках (например, мы практически без потерь можем воспринимать речь по телефону, который пропускает сигнал в диапазоне до 3500 Гц.). Частота звука и его высота (субъективное восприятие частоты) тесно взаимосвязаны, хотя и не линейно. Линейная зависимость наблюдается только до 1000 Гц., потом необходимо большее изменение частоты для такого же эффекта (рис. 6.3). Единицей измерения высоты звука является мел.

Время, в течение которого совершается один полный колебательный цикл, называется периодом колебания (T). Частота колебания является величиной, обратной периоду (F=1/T). Если частота колебания составляет 20 Гц., то период - 1/20 секунды, т.е. 50 мс.

Сила (интенсивность) звуков зависит от амплитуды колебаний, т.е. от изменений звукового давления (от того, насколько далеко смещаются молекулы из нейтрального состояния при последовательных сгущениях и разрежениях воздуха); апмлитудой называется величина максимального изменения давления. Давление - это сила, действующая на единицу площади, максимальная величина этой силы, воспринимаемая человеком, (порог болевого ощущения) в 10¹⁴ раз больше минимальной (порога слышимости) - разница слишком велика, поэтому для измерения интенсивности используется логарифмическая шкала - от 0 до 130 децибел соответственно при частоте 1000Гц (изменению давления в 10 раз соответствует изменение на 10 Дб, в 100 раз - на 20 Дб, в 1000 раз - на 30 и т.д.). На расстоянии 1 метра от источника звука значение интенсивности в 20 дб. приблизительно соответствует шуршанию листьев, 30 - шепоту, 45 - шуму пишущей машинки, 60 - обычному разговору, 75 - пению или крику, 100 - шуму движущегося поезда метро, 120 - шуму взлетающего самолета.

Громкость звука зависит и от частоты колебаний (рис. 6.7) - более высокие звуки воспринимаются как более громкие.

Интенсивность - количество энергии, переносимое через единицу площади за единицу времени (через 1 м² за 1 сек. - 1 ватт). Так, для того, чтобы прокричать что-нибудь очень громко, необходимо выдохнуть больше воздуха, чем при нормальном произнесении, за тот же промежуток времени.

Спектр звука ‑ это относительная амплитуда (или интенсивность) всех его частотных составляющих (подробнее о спектре см. ниже). Субъективное восприятие спектра - тембр.

Длительность речевых звуков измеряется в миллисекундах и составляет обычно не менее 25 мс. В среднем же длительность звуков речи находится в пределах 40-200 мс. Субъективно звуки могут восприниматься как долгие и краткие.