Пред.
След.
Макеты страниц
Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике ДЛЯ СТУДЕНТОВ И ШКОЛЬНИКОВ ЕСТЬ
ZADANIA.TO
2.3. ВОСПРИЯТИЕ ПО АМПЛИТУДЕПорог слышимости. Если волокно основной мембраны при своих колебаниях не достает до ближайшего к нему нервного окончания, то человек такой звук не слышит. Но как только при увеличении амплитуды колебаний волокна оно коснется нервного окончания, произойдет это раздражение. Нервное окончание сразу же начнет посылать электрические импульсы в слуховой центр мозга, и звук будет услышан. Этот скачкообразный переход из слышимого состояния в неслышимое и обратно называют порогом слышимости. Абсолютное значение слухового ощущения на пороге слышимости мало, но все же имеет вполне конечное значение. Порог слышимости зависит от частоты. На рис. 2.8 приведены эти зависимости, причем по оси ординат для удобства отложены уровни звукового давления. Часто приходится иметь дело с различными зависимостями порога слышимости от частоты (см. рис. 2.8). Разница между ними обусловлена различием в условиях измерений порога. Так, например, кривая 2 на рис. 2.8 дана, для случая измерения уровня тона в точке звукового поля до размещений в ней головы человека и при слушании двумя ушами (этот порог называется бинауральным порогом по полю). Кривая 1 дает порог слышимости для уровней звука, измеренных около ушной раковины при слушании через телефон (моноуральный порог по давлению). Кривая 2 представляет порог для фронтального падения звуковой волны (фронтальный порог), кривая 3 — для всестороннего (диффузный порог). На рис. 2.9 приведена частотная зависимость разности уровней звукового давления в свободном поле, измеренном в точке, соответствующей центру головы, и в слуховом канале. На рис. 2.10 приведена частотная зависимость разности уровней порога слышимости при бинауральном и моноуральном слушании. Пороги слышимости имеют значительный разброс в первую очередь из-за возрастных изменений, а также из-за условий работы. Статистическое исследование порогов слышимости Уровень ощущения. При плавном увеличении интенсивности звука выше пороговой слуховое ощущение нарастает скачками по мере увеличения числа возбужденных нервных окончаний.
Рис. 2.8. Частотная зависимость уровней порога слышимости: 1 — для бинаурального слушания, когда давление создается множеством источников звука, беспорядочно расположенных в горизонтальной плоскости вокруг головы (диффузный порог); 2 — для бинаурального слушания, когда давление создается источником звука, расположенным на некотором расстоянии перед слушателем (фронтальный порог); 3 — для моноурального слушания, когда давление в ушной раковине создается с помощью телефона (порог по давлению) Значения скачков
Рис. 2.9. Частотная зависимость уровней звукового давления у входа в слуховой канал и звукового давления в свободном поле, измеренного в точке, соответствующей центру головы под разными углами прихода звуковой волны: 1 — кривая разности уровней звукового давления у барабанной перепонки и звукового давления в поле для
Рис. 2.10. Частотная зависимость разности уровней порога слышимости при монауральном и биноуральном слушании
Рис. 2.11. Статистическая частотная зависимость порога слышимости при бинауральном слушании в свободном поле для случая фронтального падения звуковой волны (параметр кривых — процент лиц, пороги которых лежат ниже величины параметра)
Рис. 2.12. Частотная зависимость порога за метности относительно изменения интенсивности тона ощущения эти значения значительно больше: для уровня Увеличение уровня интенсивности тона в конце концов приводит к появлению ощущения боли, наступает болевой порог, который на максимуме составляет по интенсивности около Между болевым порогом и порогом слышимости несколько сотен элементарных скачков ощущения, причем на низких и высоких частотах их значительно меньше, чем на средних. Дискретность восприятия слуха по частоте и амплитуде дает около 22 000 элементарных градаций во всей области слухового восприятия, ограниченных снизу порогом слышимости, сверху — болевым порогом и охватывающей диапазон частот Вебер и Фехнер сформулировали следующий закон ощущения звука: одинаковые относительные изменения раздражающей силы вызывают одинаковые приращения слухового ощущения, т. е. слуховое ощущение попорционально логарифму раздражающей силы: Величину Громкость и уровень громкости. Уровень ощущения неточно характеризует субъективное ощущение. Введено понятие уровня громкости. Условились за уровень громкости любого звука (или шума) принимать уровень в децибелах равногромкого с ним чистого тона 1000 Гц. За единицу уровня громкости принят фон, поэтому
Рис. 2.13. Кривые равной громкости для бинаурального (а) и моноурального (б) слушания. Параметр кривых — уровень громкости определенные для чистых тонов при слушании двумя ушами. Пример. Задан чистый тон с частотой 100 Гц и уровнем звукового давления, равным 60 дБ. Найти его уровень громкости при слушании в свободном поле, Линии, соответствующие абсциссе 100 Гц и ординате 60 дБ, на рис. 2.13, а пересекаются между кривыми с параметрами 30 и 40 фон. Следовательно, уровень громкости определяемого тона равен 35 фон. По мере повышения уровня кривые равной громкости приближаются к прямой линий, параллельной оси частот, т. е. уровни громкости и звукового давления сближаются. Если слушание радиопередачи ведется в среднем на уровне громкости 80 фон, то при этом почти все частотные составляющие звучат одинаково громко независимо от их Положения В частотном диапазоне. При умень шении усиления приемника на 30 дБ, если хотим, чтобы громкость низкочастотных составляющих около 100 Гц осталась в Том же соотношении с громкостью средних частот, необходимо поднять их уровень на 17 дБ (см. рис. 2.13, а). Поэтому в радиоприемниках высшего класса для слушания на низких уровнях вводится соответствующая коррекция на низких частотах. Когда измеряют высокие уровни громкости шумов, то частотная характеристика измерителя шумов (шумомера) берется близкой к равномерной, что соответствует субъективному восприятие на высоких уровнях громкости (см. рис. 2.13, а, кривые от 80 фон и зыше). Но когда измеряют уровни громкости шумов низкого уровня, то показания шумомера близки к субъективному ощущению громкости только в случае, если в шумомере введена коррекция, учитывающая то, что при этом слух воспринимает низкие частоты хуже, чем средние. Поэтому в шумомерах при измерении низких уровней громкости шумов вводятся коррекции на низких частотах в виде снижения усиления в сторону низких частот. Так, если измерение проводится на уровне громкости около 50 фон, то на частоте 100 Гц усиление должно быть снижено по сравнению с частотой 1000 Гц на 17 дБ (см. рис. 2.13, а, кривая 50 фон). Вследствие этого в шумомерах имеются три вида частотных характеристик: шкала А — для уровней громкости около 40 фон (пользуются для измерения уровней в пределах 30 ... 55 фон); шкала В — для уровня громкости около 70 фон (пользуются для измерения уровней в пределах 55 ... 85 фон) и шкала С — для уровней громкости выше 85 фон. Однако шумомеры дают правильные показания уровня громкости только для чистых тонов или узкополосных шумов, а для спектров, состоящих из нескольких составляющих, и для широкополосных спектров их показания соответствуют уровню звукового давления с поправкой по кривой равной громкости без учета взаимодействия составляющих (см. § 2.3). Поэтому, чтобы не смешивать показания с действительным уровнем громкости, такие показания шумомера указывают не в фонах, а в децибелах (т. е. для шкалы А). Соответствующий уровень называют уровнем звука в децибелах. Уровень громкости, хотя и характеризует субъективное восприятие звука по уровню, но масштаб уровней не соответствует действительному субъективному масштабу. Например, увеличение уровня громкости на 10 фон в диапазоне уровней выше 40 фон соответствует субъективному ощущению увеличения громкости вдвое. Кстати, каждая градация громкости в музыке больше или меньше соседней вдвое (форте-фортиссимо, пиано-пианиссимо и т. п.). На рис. 2.14 приведена зависимость между уровнем громкости в фонах и громкостью в сонах, измерения для чистых тонов. Сон — единица громкости, равная громкости тона с уровнем громкости 40 фон. В табл. 2.3 приведены измеренные
Рис. 2.14. Зависимость громкости тона (в со-нах) от уровня громкости (в фонах): 1 — экспериментальная; 2 — нормализованная уровни громкости и громкость для наиболее типовых звучаний. Для Заметим, что по этой формуле и табл. 2.3 получаются несколько заниженные значения громкости, особенно для ее больших значений, по сравнению с экспериментальными данными рис. 2.14. Введено понятие кривых равной неприятности. Они представляют собой частотную зависимость уровней интенсивности тона или узкополосного шума, субъективно ощущаемых с одинаковой неприятностью. Эти уровни определяют путем подбора такого уровня чистого тона 1000 Гц, который будет слышаться одинаково неприятно с заданным уровнем тона (или шума) на заданной частоте. На рис 2.15 приведены кривые неприятности для различных уровней (параметром кривых служит уровень тона 1000 Гц). Для широкополосных шумов кривые равной неприятности соответствуют уровням шума в полосах частотных групп. Для удобства эти кривые пересчитывают в октавные уровни и относят к средней частоте октавы.
Рис. 2.15. Частотные зависимости уровня звукового давления тона одинаково неприятного с тоном 1000 Гц заданного уровня (параметр кривых — уровень тона 1000 Гц) Соответствующие кривые названы предельными спектрами. Для каждого предельного спектра определяют общий уровень громкости, измеренный шумомером по шкале А. В табл. 2.4 приведены предельные спектры В табл. 2.5 даны санитарные нормы для ряда учреждений и территорий. Пример. Найти уровень шума для октавных полос со средними частотами 125 и 8000 Гц, одинаково неприятные со звучанием полосы частот Пример. Найти уровни тонов 125 и 8000 Гц, звучащих одинаково неприятно с тоном 1000 Гц, имеющим уровень Эффект маскировки. В условиях тишины слышны писк комара, жужжание мухи, тикание часов и другие звуки, а в условиях шума и помех можно не услышать даже громкий разговор. Другими словами, в условиях шума и помех порог слышимости для приема слабого звука возрастает. Это повышение порога слышимости называют маскировкой, Величина маскировки определяется величиной повышения порога слышимости для принимаемого звукового сигнала При повышении порога слышимости соответственно изменяется и уровень ощущения. В этом случае уровень ощущения — Низкочастотные тоны сильнее маскируют высокочастотные, чем наоборот. На рис. 2.16 приведены кривые маскировки для ряда частот и уровней тонов. При разности частот около нескольких десятков герц величина маскировки начинает уменьшаться (из-за биений), и при равенстве частот она имеет минимум. Точно такие же минимумы наблюдаются и на частотах, кратных частоте маскирующего тона. (Это вызывается появлением биений между маскируемым тоном и субъективными гармониками маскирующего тона.) Пример. Мешающий тон имеет частоту 400 Гц и уровень (см. скан) (см. скан) Таблица 2.5. (см. скан) Санитарные нормы по уровню шумов для учреждений связи частоты 1200 Гц порог слышимости в тишине (см. кривую 2 на рис. 2.8) равен На рис. 2.17, а приведены кривые маскировки узкополосной шумовой помехи. Кривые отличаются от тональных только отсутствием провала из-за биений. На рис. 2.17, б приведены кривые маскировки для широкополосного шума флуктуационного типа. В этом случае величина маскировки чистого тона определяется интенсивностью шумов, попадающих в одну и ту же критическую полоску слуха: порог слышимости для тона численно равен интенсивности этих шумов. Для шума с достаточно равномерным спектром и уровнем выше Если взять белый шум, то его общая интенсивность будет превышать интенсивность в каждой из критических полосок. Например, для равномерного (белого) шума со спектральной плотностью, равной 10 единицам, в диапазоне до 4000 Гц общая интенсивность будет составлять Громкость сложных звуков. Если тональные или шумовые составляющие попадают в одну и ту же частотную группу, то их суммирование происходит по интенсивности. Громкость такого сложного звука определяется суммарной интенсивностью, т. е. суммарный уровень для двух составляющих с одинаковым уровнем будет на 3 дБ выше и на столько же увеличится уровень громкости, если уровень составляющих выше Пример. Заданы два узкополосных шума, находящихся в частотной группе Рис. 2.16. (см. скан) Кривые маскировки для ряда частот тонов и их уровней. По оси абсцисс отложена частота маскируемого тона, по оси ординат — величина маскировки (параметр кривых — уровень ощущения маскирующего тона; вверху каждого графика указана частота маскирующего тона)
Рис. 2.17. Кривые порога слышимости тона при маскировке узкополосным (а) и белым (б) шумами (параметр кривых — уровень интенсивности, дБ) табл. 2.3). Если бы шумы находились в полосе около 1000 Гц, то соответственно табл. 2.3 уровня громкости их были бы равны 60 фон, громкости 4 сон, суммарные уровни интенсивности и громкости 63 фон и суммарная громкость 4,92 сон. Если несколько тонов или узкополосных шумов расположены по частоте так далеко друг от друга, что их взаимной маскировкой можно пренебречь, то их суммарная громкость будет равна сумме громкостей каждой из составляющих. Так, например, если взять два тона с частотами 200 и 2000 Гц с громкостью 8 сон каждый, т. е. имеющих уровни громкости по 70 фон (см. табл. 2.3), то суммарная громкость этих тонов будет равна 16 сон, т. е. суммарный уровень громкости такого сложного звука будет равен 80 фон (см. табл. 2.3), а не 73 фон, как это следовало бы из простого сложения интёнсивностей. Если состявляющие сложного звука расположены по частоте близко друг к другу и наблюдается взаимная маскировка между ними (см. рис. 2.16), то громкость такого сложного звука будет меньше суммы громкостей всех составляющих. Если расширять спектр шумов, оставляя спектральную плотность постоянной, то в пределах частотной группы громкость будет определяться суммарной интенсивностью, так как в этих пределах интегрирует интенсивность. Если расширить спектр вдвое, то суммарная интенсивность увеличится вдвое (уровень интенсивности увеличится на При сложении основного и запаздывающего (например, отраженного) речевых сигналов наблюдается приращение уровня громкости речи. При этом для слабых, сигналов
Рис. 2.18. Зависимости громкости тона 1 кГц, белого шума (БШ) и равномерно воздействующего шума (РШВ) от уровня звукового давления
Рис. 2.19. Приращение уровня громкости в зависимости от величины запаздывания при сложении речевого сигнала с его запаздывающим повторением: сигналов. На рис. 2.19 показаны кривые приращения уровня громкости речи от величины запаздывания отраженного звука.
|
1 |
Оглавление
|