К объективным характеристикам звука воспринимаемым человеком относятся

Объективные свойства звуков и их субъективные свойства.

При изучении речевых звуков необходимо описывать их объективные характеристики и субъективные свойства, то есть соответствующие ощущения, возникающие при их восприятии человеком. К числу объективных характеристик звуков относятся частота, интенсивность, спектр и длительность, к числу субъективных свойств – соответственно высота, громкость, тембр и долгота.

1. Частота (f) – это число колебательных движений, полных колебательных циклов в единицу времени. Одно колебательное движение в одну секунду равно одному герцу, сокращенно Гц. Особенно важны для речи частóты от 100 до 5000-8000 Гц., именно в этом диапазоне сосредоточен максимум информации о речевых звуках.
Субъективное восприятие частоты называется высотой. Единицей измерения высоты является мел.
Время, в течение которого совершается один полный колебательный цикл, называется периодом колебания (T). Период является величиной, обратной частоте колебания: f = 1/T. Если частота колебания составляет 20 Гц., то период равен 1/20 секунды.
2. Амплитудой колебаний называется величина максимального изменения звукового давления.
3. Интенсивность (i) или сила звука определяется его мощностью. Мощность звука – это энергия, которая излучается источником в единицу времени (измеряется в ваттах, Вт), а интенсивность или сила звука – это мощность звуковой волны, которая приходится на площадку 1 м 2 (перпендикулярную направлению распространения волны). Для измерения интенсивности используется логарифмическая шкала децибел.
Громкость звука (субъективное восприятие интенсивности) зависит не только от интенсивности, но и (в значительно меньшей степени) от частоты колебаний: более высокие звуки при той же интенсивности воспринимаются как более громкие.
4. Спектр звука – это относительная амплитуда всех его частотных составляющих. Субъективное восприятие спектра называется тембром.
5. Длительность речевых звуков измеряется в миллисекундах (мс.) 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.

Основные способы изучения акустических характеристик гласных.

Исследование акустических свойств речи опирается на преобразование звуковых колебаний в электрические (при помощи микрофона), а затем – в визуальное изображение (при помощи спектрографа, осциллографа или заменяющей их компьютерной программы). Основные виды визуального представления звуков перечислены в Таблице 6.

Таблица 6. Основные виды визуального представления звуков.

ось Хось У
осциллограммавремяамплитуда
мгновенная спектрограмма (спектральный срез)частотаамплитуда
динамическая спектрограмма (узкополосная или широкополосная)времячастота
(амплитуда передается степенью зачернения)

1. Осциллограмма 57 позволяет измерять, в первую очередь, длительность звуков, но не их частотные составляющие.

Звук, характеристики звука, акустический резонанс, эхо. 9 класс.


2. Спектральный анализ позволяет определить относительные амплитуды частотных составляющих звука. Основной принцип спектрографии – использование фильтров, выполняющих функцию резонаторов для тех электрических колебаний, в которые при помощи микрофона преобразованы звуковые колебания. Из всего набора фильтров на подаваемый сигнал откликаются только те, собственная частота которых близка к частоте исследуемого звука (при этом отклик тем сильнее, чем более интенсивна данная частота).
В спектрографе весь диапазон речевых частот (50 – 10000 Гц.) разбит фильтрами на определенное число шагов. В зависимости от их числа полоса одного фильтра может быть различной, поэтому спектрограммы делятся на узкополосные и широкополосные (см. рис. 23). В узкополосных спектрограммах ширина полосы составляет 30-50 Гц., и на них можно наблюдать гармоники звука и даже изменения ЧОТ, однако центр формантной области довольно трудно найти, особенно, если две форманты расположены близко друг к другу, поскольку он может не совпадать ни с одной гармоникой. В широкополосных спектрограммах ширина полосы составляет 300-500 Гц. (обычно это более двух гармоник), на них достоверно отражаются и непериодические сигналы. Поскольку широкополосные фильтры возбуждаются гораздо быстрее, чем узкополосные 58 , то на широкополосных спектрограммах можно увидеть быстрые изменения сигнала, отсутствующие на узкополосных.
спектрограмме выделена 10-я гармоника, которая воспроизводит изменения ЧОТ (КОК 3.24).
Если измерить значения частот в одной точке акустического сигнала 59 , можно получить спектральный срез (или мгновенную спектрограмму) 60 ; для анализа изменений сигнала во времени используются динамические спектрограммы (измерения производятся через определенные временные интервалы).
Интенсивность колебаний при спектральном анализе регистрируется путем последовательного измерения напряжения на всех фильтрах. В результате получается информация об относительной интенсивности всех частотных составляющих (т.е., о спектре).
В последнее время спектральный анализ осуществляется при помощи компьютера: звуковой сигнал сначала преобразуется в электрический, затем в цифровую форму (это называется «оцифровкой» – см. ниже), затем – в изображение.

Связь между объективными и субъективными характеристиками звука

— простой (или музыкальный) тон – звуковая волна одной определённой частоты. Такой звук представляет собой гармоническое колебание. Источниками простого тона является камертон, генератор звуковых колебаний.

— сложный тон – звук, который характеризуется основным тоном и набором обертонов. Основной тон имеет самую низкую частоту, а обертоны – частоты, кратные частоте основного тона. Такой звук представляет собой негармоническое колебание. С помощью спектрального анализа его можно разложить на несколько гармонических колебаний. Таким образом, получают акустический спектр сложного тона – диаграмму, отражающую частоты основного тона и обертонов и соответствующие им интенсивности. Примерами сложного тона является звучание ноты музыкальных инструментов, гласные звуки человеческой речи.

— шум – звук, в состав которого включены механические волны звукового частотного диапазона, не связанные определённой временной зависимостью. Акустический спектр шума сплошной, т.е. в нём невозможно выделить отдельные частоты и соответствующие им интенсивности. Согласные звуки речи – шум.

Отдельно выделяют звуковой удар – кратковременное звуковое воздействие (хлопок, звук взрыва, аплодисменты).

Область слышимости, или область слуховых ощущений – это диапазон частот и интенсивностей упругих механических продольных волн, которые могут вызвать слуховые ощущения у человека.

Такие волны являются слышимыми, если их частота составляет от 16 Гц до 20000 Гц. Если частота волн составляет менее 16 Гц, их называют инфразвуком, а более 20000 Гц – ультразвуком.

Минимальная интенсивность звуковой волны, при которой возникает слуховое ощущение, называется порогом слышимости, или порогом слухового ощущения.

Ограничивает область слышимости по интенсивности болевой порог – минимальная интенсивность звуковой волны, которая вызывает болевые ощущения.

Инфразвук и ультразвук неслышимы при любых интенсивностях.

Объективные характеристики звука – это параметры звуковой волны, которые задаёт источник звука (частота, интенсивность, акустический спектр).

Субъективные характеристики звука – это параметры звукового ощущения, которое возникает у человека при воздействии звуковых волн.

Объективные параметры волныСубъективные характеристики звука
1. ЧастотаВысота тона (чем больше частота, тем выше тон).
2. ИнтенсивностьГромкость звука.
3. Акустический спектрТембр – специфическая окраска звука.

Любая из субъективных характеристик звука зависит от всех объективных. Так, высота тона в какой-то мере определяется интенсивностью и акустическим спектром звука.

Громкость звука в основном определяется интенсивностью волны, причём эти две величины находятся не в прямой, а логарифмической зависимости. Здесь действует психофизиологический закон Вебера-Фехнера: если величина какого-либо раздражителя изменяется в геометрической прогрессии (в некоторое число раз – А, …), то соответствующее ему ощущение будет изменяться в арифметической прогрессии (на некоторое число раз – В, 2 В, 3 В…).

Это означает, что громкость звука (ощущение) связана с интенсивностью волны (раздражитель) через десятичный логарифм: Здесь L — уровень интенсивности звука, соответствующего интенсивности звуковой волны І, измеренной в . Интенсивность I0 является константой и соответствует порогу слышимости (10 -12 ).

Уровень громкости измеряется в Белах. 1 Белл – это уровень громкости звука, интенсивность которого возрастает в 10 раз по сравнению с пороговой интенсивностью. Это большая величина и чаще уровень громкости измеряют в децибелах.

Однако ощущение громкости звука также зависит от его частоты. Это учитывают, введя в уравнение для уровня громкости коэффициент пропорциональности к:

Условно приняли, что к =1 для звука частотой 1000 Гц. Единицей громкости является Фон – такая громкость звука, при которой интенсивность звуковой волны частотой 1000 Гц в 10 раз превышает пороговую интенсивность. Для звуков других частот находят такую интенсивность, которая бы вывала такое же ощущение громкости, как звук частотой 1000 Гц, после чего строят кривые равной громкости (Рис 2).

Слуховой анализатор человека, в целом наиболее чувствителен к звукам частотой от 2500 до 3000 Гц.

Рис 2 Кривые равной громкости

Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:

Интенсивность звука

Для сравнения интенсивности L звука или звукового давления используют уровень интенсивности. Уровнем интенсивности называют умноженный на 10 логарифм отношений двух интенсивностей звука. ВеличинаL измеряется в децибелах. Для указания абсолютного уровня интенсивности вводят стандартный порог слышимости І0 человеческого уха на частоте 1000 Гц, по отношению к которому указывается интенсивность. Порог слышимости равен: В таблице 1 представлены интенсивности различных природных и техногенных звуков и их интенсивности.

Любое тело, которое находится в упругой среде и колеблеться со звуковой частотой, является источником звука. Источника звука можно поделить на две группы: источники, которые работают на собственной частоте, и источники, которые работают на вынужденных частотах. К первой группе принадлежат источники, звуки в которых создаются колебаниями струн, камертонов, воздушных столбов в трубах. Ко второй группе источников звука принадлежат телефоны. Способность тел излучать звук зависит от размера их поверхности. Чем большая площадь поверхности тела, тем лучше оно излучает звук. Так, натянутая между двумя точками струна или камертон создают звук довольно малой интенсивности. Для усиления интенсивности звука струн и камертонов их объединяют с резонаторными ящиками, которым присущий ряд резонансных частот. Звучание струнных и духовых музыкальных инструментов основано на образовании стоящих волн в струнах и воздушных столбах.

Интенсивность звука, который создается источником, зависит не только от его характеристик, а и от помещения, в котором находится этот источник. После прекращения действия источника звука рассеянный звук не исчезает внезапно. Это объясняется отбиванием звуковых волн от стен помещения. Время, на протяжении которого после прекращения действия источника звук полностью исчезает, называют временами реверберации. Условно считают, что время реверберации равняется промежутку времени, на протяжении которого интенсивность звука уменьшится в миллион раз.

Время реверберации — это важная характеристика акустических свойств концертных залов, кинозалов, аудиторий и др. При большом времени реверберации музыка звучат довольно громко, но невыразительно. При малом времени реверберации музыка звучат слабо и глухо. Поэтому в каждом конкретном случае добиваются наиболее оптимальных акустических характеристик помещений.

Субъективные характеристики звука

Человек ощущает звуки, которые лежат в диапазоне частот от 16 Гц до 20 кГц. Чувствительность органов слуха человека до разных частот неодинаковая. Для того, чтобы человек реагировал на звук, необходимо, чтобы его интенсивность была не меньше минимальной величины, которая носит название порога слышимости. Порог слышимости для разных частот неодинаковый. Людское ухо имеет наибольшую чувствительность к колебаниям частотой от 1 до 3 кГц. Порог слышимости для этих частот составляет около Дж/м2с. При значительном возрастании интенсивности звука ухо перестает воспринимать колебания как звук. Такие колебания вызывают ощущение боли. Наибольшую интенсивность звука, при которой человек воспринимает колебания как звук, называют порогом болевого ощущения. Порог болевых ощущений при указанных частотах отвечает интенсивности звука 1 Дж/м2с.

Звук как физическое явление характеризируют частотой, интенсивностью или звуковым давлением, набором частот. Это объективные характеристики звука. Органы слуха человека воспринимают звукза громкостью, высотой тона, тембром. Эти характеристики имеют субъективный характер.

Диаграмма на которой представлены области частот и интенсивности,воспринимаемые человеческим ухом, называют диаграммой слуха.

Физическому понятию интенсивности звука отвечает громкость звука. Субъективную громкость звука нельзя точно количественно измерить.

Высота звука определяется его частотой, чем больше частота, тем большим будет высота звука. Органы слуха человека довольно точно ощущают изменение частоты. В области частот 2 кГц может воспринимать два тона, частота которых отличается на 3 — 6 Гц.

Тембр звука определяется его спектральных составом. Тембр — это оттенок сложного звука, которым отличаются два звука одинаковой силы и высоты.

Объективные свойства звуков и их субъективные корреляты

§ 52. При изучении речевых звуков необходимо описывать их объективные характеристики и субъективные свойства, то есть соответствующие ощущения, возникающие при их восприятии человеком. К числу объективных характеристик звуков относятся частота, интенсивность, спектр и длительность; к числу субъективных свойств — соответственно, высота, громкость, тембр и долгота.

Частота (f) — это число колебательных движений, полных колебательных циклов в единицу времени. Одно колебательное движение в одну секунду равно одному герцу (сокращенно — Гц). Молодой человек в состоянии различать частоты от 16 до 18 000— 20 000 Гц, а, например, летучие мыши используют диапазон от 20 000 до 100 000 Гц. Особенно важны для речи частоты от 100 до 5000—8000 Гц, именно в этом диапазоне сосредоточен максимум информации о речевых звуках — так, например, мы практически без потерь можем воспринимать речь даже по телефону, который пропускает сигнал в диапазоне от 300 до 3500 Гц.

Субъективное восприятие частоты называется высотой. Единицей измерения высоты является мел.

Время, в течение которого совершается один полный колебательный цикл, называется периодом колебания (Т). Период является величиной, обратной частоте колебания: f = 1/Т. Если частота колебания составляет 20 Гц, то период равен у2о секунды.

Амплитудой колебаний называется величина максимального изменения звукового давления.

Интенсивность (i) или сила звука определяется его мощностью. Мощность звука — это энергия, которая излучается источником в единицу времени (измеряется в ваттах — Вт), а интенсивность или сила звука — это мощность звуковой волны, которая приходится на площадку 1 м [1] (перпендикулярную направлению распространения волны). Интенсивность измеряется в Вт/м [1] , но в этих абсолютных физических величинах ее представляют редко, так как диапазон звуковой интенсивности, доступной восприятию человека, чрезвычайно велик: интенсивность самых сильных звуков, воспринимаемых человеком (порог болевого ощущения), в 10 14 раз больше интенсивности самых слабых (порога слышимости). Эта разница очень велика, поэтому для измерения интенсивности используется логарифмическая шкала децибел. В соответствии с этой шкалой изменению силы звука в 10 раз соответствует изменение на 10 дБ, в 100 раз — на 20 дБ, в 1000 раз — на 30 дБ и т.д. На расстоянии одного 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 (субъективное восприятие интенсивности) зависит не только от интенсивности, но и (в значительно меньшей степени) от частоты колебаний: более высокие звуки при той же интенсивности воспринимаются как более громкие.

Спектр звука — это относительная амплитуда всех его частотных составляющих (подробнее о спектре см. ниже § 55—57). Субъективное восприятие спектра называется тембром.

Длительность речевых звуков измеряется в миллисекундах (мс) 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.

Волновое движение. Звук и его характеристики. Ультразвук. Переменное электромагнитное поле. Шкала электромагнитных волн , страница 13

Наш слух обладает и исключительной избирательной способностью. В большой толпе разговаривающих людей мы способны выделить негромкую речь одного человека. Дирижер большого симфонического оркестра слышит звуки отдельных инструментов.

Ухо реагирует на частоту и амплитуды гармонических составляющих сложного звука, но не на фазовые соотношения. В справедливости этого убеждает простой факт: меняя свое место в театре, мы продолжаем слышать мелодию без искажений. Между тем очевидно, что изменение положения слушателя относительно оркестра приводит к изменению фазовых соотношений между составляющими гармоническими колебаниями сложного звука, достигающими уха слушателя (а изменение фазовых соотношений ведет к сильному изменению формы кривой колебаний звукового давления).

Одним из технических приемников звуковых волн является микрофон. Микрофон преобразует звуковые колебания в электрические. Микрофоны, как и ухо, также характеризуются определенной чувствительностью. Чувствительностью микрофона называется отношение напряжения, развиваемого микрофоном на нагрузке, к значению звукового давления, действующего на мембрану микрофона.

Чувствительность микрофона выражается в милливольтах на паскаль.

Чувствительность микрофона зависит от частоты. Графическое изображение этой зависимости называется частотной характеристикой микрофона.

5 Объективные и субъективные характеристики звука

Звуковые ощущения определяются взаимодействием звуковых волн с органом слуха и далее с центральной нервной системой человека. В связи с этим следует различать характеристики звуковой волны и характеристики восприятия звука. Последние зависят не только от параметров звуковой волны, но и от свойств организма; они в значительной мере являются субъективными.

1 Объективные характеристики звука. Объективными характеристиками звука являются характеристики звуковой волны. Звуковая волна обладает определенной энергией, которую она получила от источника звука. энергия, переносимая звуковой волной за 1 с сквозь площадку 1 м 2 , расположенную перпендикулярно направлению движения волны,` называется интенсивностью звука, или силой звука.

Если I — сила звука, S — площадь площадки, перпендикулярной направлению распространения звуковой волны, W — энергия, проносимая звуковой волной через эту площадку за время t, то

Так как отношение выражает мощность Р звуковой волны, проходящей через площадку площадью S, то

За единицу интенсивности звука в Международной системе единиц принята такая интенсивность звука, при которой через площадку 1 поставленную перпендикулярно к направлению распространения волны, звуковая волна переносит 1 Дж энергии за 1с, т. е.

Объективной характеристикой, звука является также давление звуковой волны – звуковое давление.

В большинстве случаев тела, являющиеся источниками звука, совершают негармонические колебания. Такие колебания являются более или менее сложной суммой гармонических колебаний с определенным набором частот. Спектр звука – объективная его характеристика.

2 Субъективные характеристики звука. Субъективной оценкой звука является его громкость. Громкость звука зависит не только от интенсивности звуковой волны, но и от чувствительности уха. Одна и та же звуковая волна воспринимается человеком с нормальным слухом как громкий звук, а человеком с пониженным слухом — как тихий. Кроме того, ввиду зависимости чувствительности слуха от частоты колебаний звуковым волнам, имеющим одинаковые амплитуды, но различную частоту колебаний, соответствует восприятие звуков различной громкости.

Громкость звука пропорциональна логарифму от интенсивности звука:

Если Iесть порог чувствительности уха, то громкость, соответствующая этой интенсивности звуковой волны, равна нулю.

Пороговое значение интенсивности звуковой волны зависит от частоты колебаний и индивидуальных особенностей слуха. В среднем при частоте 1000 Гц

Единица громкости называется белом (Б) в честь физика Генриха Бела. Однако на практике пользуются дольной единицей — децибелом (дБ). Если уровень громкости выражать в децибелах, то

Практикум по общей, экспериментальной и прикладной психологии серия «Практикум по психологии»

Документ

. поликлинического типа АП-02, . задании использован метод идентификации по эталону памяти. В качестве тестового . занятиям по литературе б) опытам по физике, химии . Л., 1975; Лабораторный практикум по основам инженерной психологии/Под ред. Б. .

  • Правообладателям
  • Написать нам

Звук. Акустика

Звуковые колебания и волны – частный случай механических колебаний и волн.

К звуковым волнам относят продольные волны, частоты которых лежит в пределах восприятия органами слуха. Человек воспринимает звуки тогда, когда на его органы слуха действуют волны с частотами от 16 до 20 000 Гц. Упругие волны, частота которых меньше 16 Гц, называют инфразвуковыми, а волны, частота которых лежит в интервале от до Гц – ультразвуковыми.

Раздел физики, в котором изучаются звуковые волны (их возбуждение, распространение, восприятие и взаимодействие их с препятствиями и веществом среды) называют акустикой.

Любой колебательный процесс описывается уравнением. Выведено оно и для звуковых колебаний:

Развитие техники позволило проводить и визуальное наблюдение звука. Для этого используют специальные датчики и микрофоны и наблюдают звуковые колебания на экране осциллографа.

Принято различать следующие звуки: 1) тоны или музыкальные звуки, 2) шумы, 3) звуковые удары.

Тоном называется звук, являющийся периодическим процессом. Если этот процесс гармонический, то звук называется чистым или простым тоном и описывается уравнением:

Основной физической характеристикой простого тона является частота. Такой звук издает камертон. Ангармоническому колебанию соответствует сложный тон. Его издает любой музыкальный инструмент. Сложный тон можно разложить на простые. Наименьшая частота такого разложения называется основным тоном, остальные гармоники (обертоны) имеют частоты, кратные частоте основного тона. Набор частот с указанием их относительной интенсивности называется акустическим спектром.

Шумом называется звук, отличающийся сложной, неповторяющейся временной зависимостью.

Звуковой удар – кратковременное звуковое воздействие.

Глава 2. Основные характеристики звуковых волн.

К основным характеристикам звуковых волн относят скорость звука, частоту и его интенсивность – это объективные характеристики звуковых волн, высоту тона, громкость и тембр относят к субъективным характеристикам. Субъективные характеристики зависят в большой мере от восприятия звука конкретным человеком, а не от физических характеристик звука.

2.1. Скорость звука.

Измерение скорости звука в твердых телах, жидкостях и газах указывает на то, что скорость не зависит от частоты колебаний или длины звуковой волны, т.е. для звуковых волн не характерна дисперсия. В твердых телах могут распространяться продольные и поперечные волны, скорость распространения которых находят с помощью формул:

где Е – модуль Юнга, G – модуль сдвига в твердых телах. В твердых телах скорость распространения продольных волн почти в два раза больше чем скорость распространения поперечных волн.

В жидкостях и газах могут распространяться лишь продольные волны. Скорость звука в воде находят за формулой:

где K- модуль объемного сжатия вещества.

В жидкостях при возрастании температуры скорость звука возрастает, что связано с уменьшением коэффициента объемного сжатия жидкости.

Для газов выведена формула, учитывающая, что распространение звука в воздухе происходит адиабатно. Звуковые волны в газах распространяются так быстро, что, что созданные локальные изменения объема и давления в газовой среде происходят без теплообмена с окружающей средой. Лаплас вывел уравнение для нахождения скорости звука в газах:

2.2. Распространение звуковых волн.

В процессе распространения звуковых волн в среде происходит их затухание. Амплитуда колебаний частиц среды постепенно уменьшается при возрастании расстояния от источника звука. Одной из основных причин затухания волн есть действие сил внутреннего трения на частицы среды. На преодоление этих сил непрерывно используется механическая энергия колебательного движения, что переносится волной. Эта энергия превращается в энергию хаотического теплового движения молекул и атомов среды. Поскольку энергия волны пропорциональна квадрату амплитуды колебаний, то при распространении волн от источника звука вместе с уменьшением запаса энергии колебательного движения уменьшается и амплитуда колебаний.

На распространение звуков в атмосфере влияет много факторов: температура на разных высотам, потоки воздуха. Эхо – это отраженный от поверхности звук. Звуковые волны могут отражаться от твердых поверхностей, от слоев воздуха в которых температура отличается от температуры соседних слоев.

2.3. Интенсивность звука

Для сравнения интенсивности звука или звукового давления используют уровень интенсивности. Уровнем интенсивности называют умноженный на 10 логарифм отношений двух интенсивностей звука.

Величина L измеряется в децибелах. Для указания абсолютного уровня интенсивности вводят стандартный порог слышимости человеческого уха на частоте 1000 Гц, по отношению к которому указывается интенсивность. Порог слышимости равен: В таблице 1 представлены интенсивности различных природных и техногенных звуков и их интенсивности.

    1. Объективные характеристики звука.

    К объективным характеристикам звука относят величины, описывающие звук как механическую волну, распространяющуюся в упругой среде:

      • Частота звука ν показывает, какое количество колебаний в секунду совершают частицы среды.
      • Интенсивность звука I численно равна энергии, переносимой волной за 1 секунду через площадку в 1 квадратный метр, расположенную перпендикулярно переносимой волне.

      Любое тело, которое находится в упругой среде и колеблется со звуковой частотой, является источником звука. Источника звука можно поделить на две группы: источники, которые работают на собственной частоте, и источники, которые работают на вынужденных частотах. К первой группе принадлежат источники, звуки в которых создаются колебаниями струн, камертонов, воздушных столбов в трубах. Ко второй группе источников звука принадлежат телефоны. Способность тел излучать звук зависит от размера их поверхности. Чем большая площадь поверхности тела, тем лучше оно излучает звук. Так, натянутая между двумя точками струна или камертон создают звук довольно малой интенсивности. Для усиления интенсивности звука струн и камертонов их объединяют с резонаторными ящиками, которым присущий ряд резонансных частот. Звучание струнных и духовых музыкальных инструментов основано на образовании стоящих волн в струнах и воздушных столбах.

      Интенсивность звука, который создается источником, зависит не только от его характеристик, а и от помещения, в котором находится этот источник. После прекращения действия источника звука рассеянный звук не исчезает внезапно. Это объясняется отбиванием звуковых волн от стен помещения. Время, на протяжении которого после прекращения действия источника звук полностью исчезает, называют временами реверберации. Условно считают, что время реверберации равняется промежутку времени, на протяжении которого интенсивность звука уменьшится в миллион раз.

      Время реверберации – это важная характеристика акустических свойств концертных залов, кинозалов, аудиторий и др. При большом времени реверберации музыка звучат довольно громко, но невыразительно. При малом времени реверберации музыка звучат слабо и глухо. Поэтому в каждом конкретном случае добиваются наиболее оптимальных акустических характеристик помещений.

        1. Субъективные характеристики звука.

        Человек ощущает звуки, которые лежат в диапазоне частот от 16 Гц до 20 кГц. Чувствительность органов слуха человека до разных частот неодинаковая. Для того, чтобы человек реагировал на звук, необходимо, чтобы его интенсивность была не меньше минимальной величины, которая носит название порога слышимости. Порог слышимости для разных частот неодинаковый. Наше ухо имеет наибольшую чувствительность к колебаниям частотой от 1 до 3 кГц. Порог слышимости для этих частот составляет около Вт/м 2 . При значительном возрастании интенсивности звука ухо перестает воспринимать колебания как звук. Такие колебания вызывают ощущение боли. Наибольшую интенсивность звука, при которой человек воспринимает колебания как звук, называют порогом болевого ощущения. Порог болевых ощущений при указанных частотах отвечает интенсивности звука 1 Вт/м 2 .

        Звук как физическое явление характеризируют частотой, интенсивностью или звуковым давлением, набором частот. Это объективные характеристики звука. Органы слуха человека воспринимают звук громкостью, высотой тона, тембром. Эти характеристики имеют субъективный характер.

        Таким образом, к субъективным характеристикам звука относятся:

        Высота – субъективная оценка частоты звукового сигнала: чем больше частота звука, тем выше мы его воспринимаем.

        Громкость – субъективная характеристика интенсивности звука. Однако восприятие интенсивности зависит и от частоты. Звук большей интенсивности одной частоты сможет восприниматься как менее громкий, чем звук меньшей интенсивности другой частоты.

        В основе создания шкалы уровня громкости лежит важный психофизический закон Вебера-Фехнера: если раздражение увеличивается в геометрической прогрессии (т.е. в одинаковое число раз), то ощущение этого раздражения возрастает в арифметической прогрессии (т.е. на одинаковую величину).

        Уровень громкости измеряют в фонах и вычисляют по формуле:

        Где – порог слышимости, – интенсивность звука, громкость которого определяется, – коэффициент пропорциональности, зависящий от частоты и интенсивности звука.

        Сильная зависимость коэффициента от частоты и интенсивности звука не позволяет свести измерение громкости звука к простому использованию формулы. Условно считают, что на частоте 1 кГц громкости и интенсивности звука полностью совпадают, т.е. . Громкость на других частотах измеряют, сравнивая исследуемый звук со звуком, частота которого 1 кГц. Звук частотой в 1 кГц создают при помощи звукового генератора, а его интенсивность изменяют до тех пор, пока не возникнет слуховое ощущение, аналогичное от восприятия громкости исследуемого звука. Интенсивность звука частотой 1 кГц в децибелах, измеренная по прибору, равна громкости исследуемого звука в фонах.

        Для того, чтобы найти соответствие между громкостью и интенсивностью звука на разных частотах, пользуются кривыми равной громкости.

        Нижняя кривая соответствует интенсивностям самых слабых слышимых звуков – порогу слышимости. Из приведенных кривых видно, что среднее человеческое ухо наиболее чувствительно к частотам 2500-3000 Гц.

        Диаграмма на которой представлены области частот и интенсивности, воспринимаемые человеческим ухом, называют диаграммой слуха.

        Тембр звука определяется его спектральным составом. Тембр – это оттенок сложного звука, которым отличаются два звука одинаковой силы и высоты.

        Глава 3. Эффект Доплера для звука

        Скорость распространения звуковых волн в среде не зависит от движения источника и приемника звука. Опыт показывает, что когда источник и приемник звука, неподвижны относительно среды, в которой распространяются звуковые волны, то частота звука, которую генерирует источник, равняется частоте, которую регистрирует приемник. Совсем другая картина, когда источник звука и приемник находятся в движении относительно среды, в которой распространяется звук. При этом частота звука, которую регистрирует приемник, отличается от частоты звука, которую генерирует источник. Изменение частоты звука, который воспринимается при относительном движении источника и приемника звука, называется эффектом или явлением Доплера. Примером эффекта Доплера будет изменение частоты гудка тепловоза во время движения и в состоянии покоя.

        Оцените статью
        TutShema
        Добавить комментарий