2.6. ГРОМКОСТЬ И УРОВЕНЬ ГРОМКОСТИ ЗВУКА

Уровень интенсивности характеризует звук только с физической стороны. Из предыдущего следует, что звуки разных частот при одном и том же уровне интенсивности могут оказаться и слышимыми и неслышимыми. Для оценки субъективного восприятия звука по уровню введен ряд характеристик. Одной из таких

характеристик служит уровень слухового ощущения (или просто уровень ощущения), определяемый законом Вебера-Фехнера. Согласно определению (2.2) уровень ощущения

где уровень интенсивности звука на пороге слышимости.

Таким образом, уровень ощущения представляет собой уровень интенсивности звука, находящийся над уровнем порога слышимости на той же частоте. Он учитывает зависимость порога слышимости от частоты и, тем самым, более точно характеризует субъективное восприятие звука на разных частотах, чем уровень интенсивности.

При уровнях гораздо выше уровня порога слышимости этот уровень все же неточно характеризует восприятие звука. Поэтому были введены понятия громкости и уровня громкости, с помощью которых можно получить более точную оценку субъективного восприятия звука.

Человек может довольно точно установить равенство громкостей двух звуков любого частотного состава. Это свойство слуха использовали для введения понятия уровня громкости. За эталон уровня громкости принимают уровень интенсивности чистого тона с частотой 1000 Гц. Единица уровня громкости называется фоном. Итак уровень громкости в фонах на частоте 1000 Гц равен уровню его интенсивности в децибелах. За уровень громкости (в фонах) любого другого звука принимают уровень интенсивности в децибелах равногромкого с ним тона с частотой 1000 Гц, т. е. считают

где громкость звука.

Чтобы определить уровень громкости какого-либо звука, достаточно взять тон с частотой 1000 Гц и изменять его уровень до тех пор, пока его громкость не будет одинаковой с громкостью определяемого звука. Уровень интенсивности эталонного тона при этом численно будет равен уровню громкости определяемого звука.

На рис. 2.6 приведены кривые равной громкости, полученные при сравнении тонов разных частот с

эталонным. Они определены для всего диапазона слухового восприятия по частоте и уровню. Как видим, по мере повышения уровня громкости кривые равной громкости спрямляются. Например, для нулевого уровня громкости (на пороге слышимости) уровень интенсивности тона с частотой 100 Гц равен 38 (см. рис. 2.6), а тона с частотой 500 Гц —

Рис. 2.6. Кривые раенюй грюмкоюти. Цифры кривых означают уровень громкости в фонах

Для получения уровня громкости, равного 80 фон (см. рис. 2.6, кривая 80), уровень интенсивности тех же тонов должен быть взят равным соответственно 83 и 80 дБ, т. е. оба тона будут практически одинаково громки, если они будут иметь одинаковые уровни интенсивности. Следовательно, на высоких уровнях громкости слух имеет частотную характеристику чувствительности, близкую к равномерной, поэтому физическая и субъективная характеристики будут близки друг к другу. Это обстоятельство привело к двум практическим рекомендациям.

Допустим, что слушание радиопередачи идет на уровне 80 фон, при этом все частотные составляющие передачи при их одинаковой интенсивности звучат почти одинаково громко. Теперь уменьшим усиление (приемника) на тем самым уровень интенсивности звучания снизится на Вследствие этого частотные составляющие, находящиеся около частоты 1000 Гц, будут иметь уровень громкости 50 фон, а составляющие, находящиеся около частоты 100 Гц,

снизятся по уровню громкости до значения, равного 22 фон (см. крестики рис. 2.6); они будут звучать менее громко, чем средние частоты. Чтобы звучание низких частот осталось таким же, как и звучание средних, необходимо скорректировать частотную характеристику приемника путем подъема его чувствительности на низких частотах (на на частоте 100 Гц). В хороших радиоприемниках при уменьшении коэффициента усиления автоматически корректируется величина усиления на низких частотах (происходит увеличение коэффициента усиления).

При измерении высоких уровней громкости шумов чувствительность измерителей (шумомеров) должна «быть почти не зависящей от частоты, что соответствует субъективному восприятию звука по громкости. При измерении низких уровней громкости показания шумомера будут «близкими к субъективным только, если при этом будет учтено то обстоятельство, что слух слабее воспринимает низкие частоты, чем средние при низких уровнях громкости. Поэтому в шумомерах при измерении низких уровней громкости вводится коррекция путем снижения коэффициента усиления на низких частотах. Так, если измеряют уровни громкости около 30 фон, то на частоте 100 Гц по сравнению с частотой 1000 Гц должно быть снижение на (см. рис. 2.6, кривая 30). Вследствие этого в шумомерах обычно есть три коррекции низких частот: для уровней громкости 40, 70 и выше 85 фон соответственно. При этом измеренные уровни громкости более точно соответствуют субъективной оценке громкости.

Уровни громкости характеризуют субъективное восприятие звука, но их масштаб не соответствует масштабу субъективного ощущения громкости. Так, увеличение уровня громкости на 10 фон для широкого диапазона уровней соответствует субъективному увеличению громкости вдвое (человек довольно точно может определить удвоение громкости. Это свойство слуха было использовано для определения зависимости громкости от ее уровня). Для средних и высоких уровней громкость может быть приближенно определена из формулы (для

При этом громкость измеряют в сонах (1 сон соответствует громкости звука с уровнем громкости 40 фон). Более подробно это описано в [2] (§ 1.5).

Для иллюстрации в табл. 2.1 приведены уровни громкости в фонах и громкости в сонах для ряда типовых звучаний.

Таблица 2.1 (см. скан)