 |
АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция
Акустический спектр тона – это совокупность всех его частот с указанием их относительных интенсивностей или амплитуд
Шум – это звук, имеющий сложную, неповторяющуюся временную зависимость, и представляет собой сочетание беспорядочно изменяющихся сложных тонов. Акустический спектр шума – сплошной (шорох, скрип).
Физические характеристики звука:
а) Скорость (v). Звук распространяется в любой среде, кроме вакуума. Скорость его распространения зависит от упругости, плотности и температуры среды, но не зависит от частоты колебаний. Скорость звука в воздухе при нормальных условиях равна примерно 330 м/с (» 1200 км/ч). Скорость звука в воде равна 1500 м/с; близкое значение имеет скорость звука и в мягких тканях организма.
б) Интенсивность (I) – энергетическая характеристика звука – это плотность потока энергии звуковой волны. Для уха человека важны два значения интенсивности (на частоте 1 кГц):
порог слышимости – I 0 = 10–12 Вт/м2; такой порог выбран на основе объективных показателей – это минимальный порог восприятия звука нормальным человеческим ухом; встречаются люди у которых интенсивность I 0 может составлять 10–13 или 10–9 Вт/м2;
порог болевого ощущения – I max – 10 Вт/м2; звук такой интенсивности человек перестает слышать и воспринимает его как ощущение давления или боли.
в) Звуковое давление (Р). Распространение звуковой волны сопровождается изменением давления.
Звуковое давление (Р) – это давление, дополнительно возникающее при прохождении звуковой волны в среде; оно является избыточным над средним давлением среды.
Физиологически звуковое давление проявляется как давление на барабанную перепонку. Для человека важны два значения этого параметра:
– звуковое давление на пороге слышимости – P 0 = 2×10–5 Па;
– звуковое давление на пороге болевого ощущения – Р mах =
= 60 Па.
Между интенсивностью (I) и звуковым давлением (Р) существует связь:
I = P 2/2 rv,
где r – плотность среды, v – скорость звука в среде.
г) Волновое сопротивление среды (R a) – это произведение плотности среды (r)на скорость распространения звука (v):
R a = rv.
Коэффициент отражения (r) – величина, равная отношению интенсивностей отраженной и падающей волн:
r = I отр/ I пад.
При нормальном падении коэффициент r рассчитывается по формуле:
r = [(R a2 – R a1)/(R a2 + R a1)]2.
Интенсивность преломленной волны зависит от коэффициента пропускания.
Коэффициент пропускания (b) – величина, равная отношению интенсивностей прошедшей (преломленной) и падающей волн:
b = I прош/ I пад.
При нормальном падении коэффициент b рассчитывается по формуле
b = 4(R a1/ R a2)/(R a1/ R a1 + 1)2.
Отметим, что сумма коэффициентов отражения и преломления равна единице, а их значения не зависят от того порядка, в котором звук проходит данные среды. Например, для перехода звука из воздуха в воду значения коэффициентов такие же, как для перехода в обратном направлении.
д) Уровень интенсивности. При сравнении интенсивности звука удобно пользоваться логарифмической шкалой, то есть сравнивать не сами величины, а их логарифмы. Для этого используется специальная величина – уровень интенсивности (L):
L = lg (I / I 0); L = 2 lg (P / P 0). (1.3.79)
Единицей измерения уровня интенсивности является – бел, [Б].
Логарифмический характер зависимости уровня интенсивности от самой интенсивности означает, что при увеличении интенсивности в 10 раз уровень интенсивности возрастает на 1 Б.
Один бел большая величина, поэтому на практике используют более мелкую единицу уровня интенсивности – децибел [дБ]: 1 дБ = 0,1 Б. Уровень интенсивности в децибелах выражается следующими формулами:
L ДБ = 10 lg (I / I 0); L ДБ = 20 lg (P / P 0).
Если в данную точку приходят звуковые волны от нескольких некогерентных источников, то интенсивность звука равна сумме интенсивностей всех волн:
I = I 1 + I 2 +...
Для нахождения уровня интенсивности результирующего сигнала используется следующая формула:
L = lg (10 L l+10 L l +...).
Здесь интенсивности должны быть выражены в белах. Формула для перехода имеет вид
L = 0,l× L ДБ.
Характеристики слухового ощущения:
Высота тона обусловлена, прежде всего, частотой основного тона (чем больше частота, тем более высоким воспринимается звук). В меньшей степени высота зависит от интенсивности волны (звук большей интенсивности воспринимается более низким).
Тембр звука определяется его гармоническим спектром. Различные акустические спектры соответствуют разному тембру, даже в том случае, когда основной тон у них одинаков. Тембр – это качественная характеристика звука.
Громкость звука – это субъективная оценка уровня его интенсивности.
Закон Вебера-Фехнера:
Если увеличивать раздражение в геометрической прогрессии (то есть в одинаковое число раз), то ощущение этого раздражения возрастает в арифметической прогрессии (то есть на одинаковую величину).
Для звука с частотой 1 кГц вводят единицу уровня громкости – фон, которая соответствует уровню интенсивности 1 дБ. Для других частот уровень громкости также выражают в фонах по следующему правилу:
Поиск по сайту: