Субъективные характеристики звука, их связь с объективными.
Первый подход основан на исследовании так называемых объективных (не зависящих от восприятия звука человеком) характеристик при помощи физических приборов. Объективные характеристики – это частота и интенсивность звука. Второй подход базируется на восприятии звука слуховым аппаратом человека – ухом (субъективные характеристики). При рассмотрении энергии волнового движения была получена форму-ла, определяющая количество энергии, которая переносится за одну секунду через площадку в один квадратный метр, размещенную перпендикулярно направлению распространения волны. Эту величину в акустике называют интенсивностью звука или силой звука. Интенсивность звука связана с давлением звукового излучения (звуковым давлением). Давление звукового излучения представляет среднее по времени избыточное давление на препятствие, помещенное в звуковое поле. Это давление определяется импульсом, который передается волной в единицу времени на единицу площади препятствия. Таким образом, интенсивность звука прямо пропорциональна квадрату амплитуды звукового давления и обратно пропорциональна акустическому сопротивлению. Интенсивность звука в СИ измеряется в Вт/м2. Таким образом, звуковое давление равно произведению акустического сопротивления и акустической скорости частиц этой среды. Изменение звукового давления и акустической скорости частиц происходит в одинаковых фазах. Интенсивность звука обычно измеряется косвенным методом. Вначале измеряют звуковое давление и акустическую скорость частиц среды, а затем находят интенсивность. Среди механических приборов, которые служат для этой цели, наиболее часто используется диск Релея, представляющий собой легкий диск, подвешенный на тонкой кварцевой нити и снабженный зеркальцем для измерения его поворота вокруг вертикальной оси. Этот диск помещается в звуковое поле под углом 45° к направлению распространения волны. Поворот диска Релея в звуковой волне вызывается действием аэродинамических сил при обтекании потоком, которые стремятся поставить его перпендикулярно скорости потока. Другая объективная характеристика звуковой волны – частота – определяет спектральный состав звука. Линейчатые спектры имеют периодические колебания, сплошные – колебания, которые не имеют периода. К первым относятся музыкальные звуки, ко вторым – разного рода шумы. По субъективному восприятию звуки отличаются высотой, тембром и громкостью. Высота звука определяется частотой колебаний: чем больше частота колебаний, тем выше звук. Слуховой аппарат человека наиболее чувствителен к звукам средней частоты (около 1 кГц). Субъективная оценка спектрального состава звука определяет его тембр, или окраску. Тембр зависит от набора частот и отношений амплитуд составляющих колебаний. Один и тот же музыкальный тон, взятый на разных инструментах, будет иметь одинаковую основную частоту, но разный тембр. Для оценки тембра звука имеет значение, как количество, так и размещение составляющих частот в акустическом спектре. Тембровая окраска звука определяется распределением интенсивностей обертонов. Чем более сложный спектр, тем более богат тембр звука. Громкость является субъективной оценкой интенсивности звука. Для того чтобы вызвать звуковое ощущение, волна должна обладать некоторой минимальной интенсивностью, которая называется порогом слышимости. Порог слышимости для разных людей несколько разный и зависит от час-тоты звука. Самый низкий порог слышимости по интенсивности равен при-мерно 10 в -16 Вт/см2, а по звуковому давлению 10 в -5 Па в пределах 1-5 КГц. Максимальная интенсивность, превышение которой вызывает в ухе боле-вые ощущения, называется порогом болевого ощущения. Максимальное его значение составляет приближенно 10в -4 Вт/см2. Возможность оценивать направление распространения звуковых волн слуховым аппаратом человека обусловлена главным образом одновременным воздействием звуковой волны на оба уха. Ощущение направления звуковых волн возникает благодаря способности мозга человека учитывать разность фаз колебаний, достигающих ушей. Влияние сдвига фаз волны, которая действует на оба уха, называется бинауральным эффектом.
Закон Вебера-Фехнера.
Основной психофизический закон, определяет связь между интенсивностью ощущения и силой раздражения, действующего на какой-либо орган чувств, воспринимается не абсолютный, а относительный прирост силы раздражителя (света, звука, груза, давящего на кожу, и т.п.). В. — Ф. з. сохраняется только при средних интенсивностях раздражителя, сильно искажаясь при пороговых или очень больших интенсивностях его.
Для того чтобы вызвать звуковое ощущение, волна должна обладать некоторой минимальной интенсивностью, которая называется порогом слышимости. Порог слышимости для разных людей несколько разный и зависит от частоты звука. Самый низкий порог слышимости по интенсивности равен примерно 10 в -16 Вт/см2, а по звуковому давлению 10 в -5 Па в пределах 1-5 КГц. Максимальная интенсивность, превышение которой вызывает в ухе болевые ощущения, называется порогом болевого ощущения. Максимальное его значение составляет приближенно 10в -4 Вт/см2. Возможность оценивать направление распространения звуковых волн слуховым аппаратом человека обусловлена главным образом одновременным воздействием звуковой волны на оба уха. Ощущение направления звуковых волн возникает благодаря способности мозга человека учитывать разность фаз колебаний, достигающих ушей. Влияние сдвига фаз волны, которая действует на оба уха, называется бинауральным эффектом.
Аудиограмма. Аудиометрия. Графики, пояснения, применение в медицине.
Тональная аудиометрия – определение слуховой чувствительности на звуки различной частоты. На частотах от 125 до 8000 Гц определяется самая тихая громкость, с которой Вы слышите звуки, а также громкость, предельная для Ваших ушей, так называемый порог дискомфорта. Для полной проверки слуха, во всём диапазоне частот, применяется тестирование в расширенном частотном диапазоне (от 125 до 20 000 Гц). Порог слышимости для разных людей несколько разный и зависит от частоты звука. Самый низкий порог слышимости по интенсивности равен примерно 10 в -16 Вт/см2, а по звуковому давлению 10 в -5 Па в пределах 1-5 КГц. Максимальная интенсивность, превышение которой вызывает в ухе болевые ощущения, называется порогом болевого ощущения. Максимальное его значение составляет приближенно 10в -4 Вт/см2. Совокупность точек, соответствующих по-рогу слышимости, и точек, соответствующих порогу болевого ощущения, создает на диаграмме две кривые (I;V), которые ограничивают область, называемую областью слышимости.
Из диаграммы видно, что интенсивности звуков, воспринимаемые человеческим ухом, отличаются в 10 в 12 раз.
Как показывает опыт, субъективно оцениваемая громкость увеличивается намного медленней, чем интенсивность звуковых волн. При возрастании интенсивности в геометрической прогрессии громкость увеличивается приблизительно линейно.