Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Тема 4. Основи запису і відтворення звуку.
Лекція 4.1 Основні відомості про цифровий звук.
2. Поріг чутності і больовий поріг.
Якщо волокно основної мембрани при своїх коливаннях не дістає до найближчої волоскові клітини, то людина не сприймає звук. При збільшенні амплітуди коливань волокна, як тільки воно торкнеться найближчої клітини, відбудеться подразнення нервового закінчення, яке відразу ж почне посилати електричні імпульси в слуховий центр мозку; звук буде почутий. Для того щоб у повній тиші звук з частотою 1000 Гц був почутий, амплітуда тиску поблизу людського вуха повинна досягати всього лише 2,84·10-5 Н/м2 (ефективне значення - 2·10-5 Н/м2), що складає всього лише 2·10-10 атмосферного тиску.
Інтенсивність відповідної плоскої хвилі в повітрі при цьому складе 10 Вт/м. Цікаво зауважити, що амплітуда зміщення частинок повітря при цьому менше десятої частки радіуса молекули. Величина випадкових флуктуацій сили тиску на барабанну перетинку, пов'язана з тепловим молекулярним рухом, всього в 5-10 разів менше сили тиску звуку, помітного в повній тиші. Величина звукового тиску, яка ледь помітна на слух при відсутності всяких інших заважаючих шумів і звуків, називається пороговою величиною звукового тиску, або, скорочено, порогом чутності.
Визначення порога чутності робилося дослідниками неодноразово. Було з'ясовано, що пороги чутності, визначені у ряда людей, можуть сильно відрізнятися. Ці відмінності мають випадковий характер для групи людей однакового віку, які мають нормальний здоровий слуховий орган. Поріг чутності може змінюватися в одній й тієї ж людини залежно від стану організму в даний момент: збудження, втоми і т. п. Тому надійні відомості про поріг чутності можна отримати тільки статистичним шляхом, вимірявши його в певних умовах у великої кількості людей. Такі статистичні дослідження проводилися в США (1938-1939 рр..), В Англії (1956-1957 рр..), СРСР (1958 р.). На підставі міжнародної угоди як стандарт прийнята крива залежності порога чутності від частоти для чистого синусоїдальної звуку, наведена на рис. 2.2.
3. Рівень гучності. Гучність.
Звуковий тиск і інтенсивність тонального звуку, виміряні приладами, не дають уявлення про відчуття гучності. Тим часом людина може досить точно встановити рівність гучності двох звуків будь-якого частотного складу. Це властивість слуху було використано для введення поняття рівня гучності, що дозволяє визначити гучність одного звуку щодо іншого, прийнятого в якості опорного.
За одиницю рівня гучності взяли величину рівня інтенсивності чистого тону з частотою 1000 Гц. Одиниця рівня гучності зветься фон. Чисельно рівень гучності у фонах дорівнює рівню інтенсивності звуку в децибелах на частоті 1000 Гц. Визначення рівня гучності тонів інших частот проводиться за графіком кривих рівного рівня гучності. Ці графіки називаються ізофонами (рис. 2.4). Кожна крива отримана шляхом суб'єктивного порівняння звуку довільної частоти з гучністю звука з частотою 1 кГц. Якщо звук з частотою 100 Гц має рівень 50 дБ, а рівногучний йому звук з частотою 1 кГц має рівень 40 дБ, то рівень гучності звуку з частотою 100 Гц дорівнює 40 фон.
Для всіх ізофон характерне невелике зниження в області частот 3-4 кГц і рівномірний підйом при зниженні частоти нижче 500 Гц. Величина підйому на різних рівнях неоднакова. При підвищенні рівня ізофони спрямляються, і підйом стає менш крутим. Це означає, що частотна характеристика слуху при великих рівнях звукового тиску більш рівномірне, ніж при малих. При малих рівнях гучності форма ізофон наближається до кривої абсолютного порога чутності,
якої відповідає рівень гучності 3 фони.
Щоб отримати уявлення про рівень гучності звуків, з якими ми постійно стикаємося в житті, наведемо ряд прикладів. Голосна розмова на відстані 1 метр - 65-70 фон, рівень гучності в поїзді метро - 85-90 фон, звичайна розмова - 55-60 фон, рівень гучності в читальному залі бібліотеки - 25-30 фон.
Гучністю називається суб'єктивне відчуття, що дозволяє слуховий системі розташовувати звуки за шкалою від тихих до гучних звуків. Гучність звуку пов'язана, насамперед, із звуковим тиском. Зазвичай, чим більше звуковий тиск, тим голосніше звучить акустична система. Однак це не завжди так. Гучність також залежить від частоти, спектрального складу, тривалості звуку і його локалізації в просторі. Термін гучність іноді замінюють абсолютної гучністю, відносною чи суб'єктивної гучністю - це все одне і теж.
Необхідність введення поняття гучності пов'язана з тим, що на практиці зазвичай представляє інтерес не рівень гучності, виражений у фонах, а величина, що показує в скільки разів даний звук голосніше іншого. Представляє інтерес також питання про те, як складаються гучності двох різних тонів. Так, якщо є два тони різних частот з рівнем 70 фон, це не означає, що сумарний рівень гучності дорівнює 140 фон.
Для оцінки гучності прийнята спеціальна одиниця - сон. Гучність 1 сон - це гучність тонального звуку з частотою 1 кГц з рівнем 40 дБ. Залежність гучності від рівня звукового тиску є суто нелінійної, у неї логарифмічний характер. При збільшенні рівня тиску звуку на 10 дБ його гучність зростає в 2 рази. Це означає, що рівнями гучності 40, 50 і 60 фон відповідають гучності 1, 2 і 4 сона. Графік, показаний на рис. 2.5, дозволяє обчислити рівень гучності складного звуку з дискретним спектром. Нехай ми маємо 3 тони: 100, 500 і 3500 Гц з рівнями звукового тиску відповідно 84, 77 і 71 дБ. Потрібно визначити рівень гучності складного звуку. По кривих рівного рівня гучності (рис. 2.4) визначаємо рівень гучності кожної складової. Вони всі потрапляють на одну криву, тому у всіх один рівень гучності 80 фон. За графіком на рис. 2.5 визначаємо гучність кожної складової - 21,5 сон. Загальна гучність дорівнює сумі - 64,5 сон. За цим же графіком знаходимо загальний рівень гучності - 93 фони.