Все о громкости звука

В данной статье мы поговорим о громкости звука и всем, что связано с данным понятием. Следует сказать, что именно колебания воздуха (если быть точнее, его составляющих молекул) создают звуковые волны. Эти волны движутся в определенной координате пространства и направлении. При этом молекулы не двигаются относительно своего местонахождения.

Что это такое?

Громкость звука — это субъективная характеристика человеческого восприятия силы различных звуков, которая распола­гает их по определенной шкале: от самых тихих и выше.

А звук – это физическое явление, при котором происходит процесс распространения колебаний в самых разнообразных средах. По-другому говоря, это бегущая последовательность областей с повышенным и пониженным давлением.

Следует отметить тот факт, что мы можем слышать по следующим причинам: уши превращают звуковые вибрации в сигналы благодаря своему сложному устройству. Они усиливают вибрации, которые становятся нервными импульсами. Затем данные нервные импульсы наш мозг воспринимает как звук.

Громкость и наше субъективное восприятие его имеют зависимость от ампли­туды и частоты, которые являются физическими характеристиками звука. При более высокой амплитуде он слышится громче. В настоящее время громкость принято измерять в децибелах.

Это также связано и с тем, что, по сути, громкость – это сравнение двух различных показателей, где за основу взято некое пороговое значение.

При этом используется логарифмическая шкала. Именно она определяет, во сколько раз максимальное давление звука больше порога слышимости человеческого уха. Для воздуха это 20 микропаскаль, для воды – 1 микропаскаль.

Звуковая громкость зависит от среды, в которой распространяется, и от ее плотности. Чем выше плотность среды, тем быстрее в ней может распределяться звук. Именно поэтому в вакууме звучания просто-напросто быть не может.

Громкость измеряется в единицах, которые носят имя ученого Александра Белла, а именно в белах. Но так как бел – это очень большая величина, принято измерять звук в кратной ей величине – децибелах. Для этого была изобретена специальная шкала интенсивности звука.

Например, частотный спектр звука – это некий график, который показывает зависимость относительной энергии звуковых колебаний от ее частоты.

Существует несколько характеристик, которые оказывают влияние на звук и его громкость. Это прежде всего спектральный состав, пространственная ориентация источника, а также тембр.

Давайте перечислим основные единицы измерения характеристик звука. Среди них можно выделить два параметра: абсолютный и относительный. К шкале громкости, которая измеряется в абсолютных величинах, относится единица измерения, называемая сон. Единица измерения фон – параметр уровня громкости, который имеет относительный характер.

Величина, показывающая, во сколько тот или иной звук выше или ниже другого, измеряется в децибелах. Следует отметить, что белы и децибелы являются внесистемными единицами и не входят в единую систему измерения.

Например, степень уровня громкости музыкального инструмента зависит от его размеров или от размеров частей музыкального инструмента, отвечающих за звукоизвлечение.

Приведем стандартный пример, показывающий свойства звука. Для этого воспользуемся следующим простым экспериментом, в котором нам понадобится пластмассовый стакан и резинка в форме колечка.

Для начала опыта наденем на стакан резиновое кольцо. Затем дно стакана прислоним к нашему уху и послушаем, как будет звучать натянутая резинка.

Звук является результатом колебаний, которые воздействуют на воздух или другой предмет. Затем они распространяются в среде. В результате мы слышим звук.

Давайте поговорим о диапазоне окружающих нас звуков. Наш диапазон находится в следующих границах – от 20 Гц низкой частоты до 20000 Гц самой высокой частоты. Однако комфортный диапазон для нашего слуха находится в пределах от 2000 до 5000 Гц.

Следует отметить, что звуки выше 85 дБ УЗД могут представлять вред для слуха, если оказывают долгое воздействие.

От чего зависит громкость?

Существует целый ряд характеристик, от которых главным образом зависит громкость. Это частота и амплитуда колебаний, а также индивидуальные особенности человека.

Еще одним важным фактором является расстояние до источника. При уменьшении энергетической составляющей звуковой волны расстояние до источника звука увеличивается прямо пропорционально.

При частых колебаниях издается более высокий звук. Эти особенности человек использует при создании разнообразных музыкальных инструментов.

Следует сказать, что при постоянном воздействии на человека громкого шума могут появиться симптомы болезни. Среди них следует выделить следующие: повышенная нервная возбудимость, более быстрая утомляемость, а также увеличенное артериальное давление.

Поэтому, чтобы защититься от громких звуков, например, в строительстве, используются специальные шумоподавляющие наушники.

Следует сказать, что в твердых телах качество звуковой волны усиливается. В воде звук распространяется в пять раз быстрее, чем в воздухе.

Вообще, следует сказать, что за изучение звука, его параметров и характеристик отвечает соответствующий раздел физики, которую изучают в школьном курсе.

Как можно измерить?

Необходимо отметить, что звук все люди воспринимают по-разному, именно поэтому создаются специальные приборы для его измерения.

Наиболее часто определение уровня звука осуществляется с помощью датчика. Датчик уровня звука измеряет энергию звуковых волн, которая приходит за единицу времени на единицу площади поверхности приемника. Эта величина носит название интенсивности звука или шума и измеряется в мВт/м2 (микроватты на квадратный метр).

Давайте выясним, как между собой определяются децибелы и действительный уровень сигнала. Каждые 6 dB происходит изменение уровня сигнала в два раза.

Почему берется именно такое значение? Децибелом называется логарифм между отношением двух одинаковых энергетических величин, который затем умножается на 10. Амплитуда же не является энергетической величиной, поэтому её нужно перевести в подходящую величину.

Также для измерения интенсивности шума в различных местах зачастую используют специальный прибор, который называется шумомер.

Человеческое ухо – это весьма совершенный биологический датчик и звукоуловитель, который может воспринимать звуки, различающиеся в миллионы раз друг от друга.

В России есть определенный стандарт по установленным кривым равной громкости. Это ГОСТ Р ИСО 226—2009. Он имеет следующее название – «Акустика. Стандартные кривые равной громкости».

Существует как минимум три способа измерения громкости: по максимальному пиковому значению, по усреднённому значению уровня сигнала и по метрике ReplayGain. Из всех этих методик самой лучшей можно назвать ReplayGain. Он передает воспринимаемый уровень громкости и берет во внимание физиологические и психические особенности при звуковом восприятии.

В настоящее время есть разнообразные методы физического выражения амплитуды звуковых колебаний, которые используются в разных областях.

Ссылка на основную публикацию