что такое громкость звука в физике
Громкость звука
Единицей абсолютной шкалы громкости является сон. Громкость в 1 сон — это громкость непрерывного чистого синусоидального тона частотой 1 кГц, создающего звуковое давление 2 мПа.
Уровень громкости звука — относительная величина. Она выражается в фонах и численно равна уровню звукового давления в 1 дБ, создаваемого синусоидальным тоном частотой 1 кГц такой же громкости, как и измеряемый звук (равногромким данному звуку).
На рисунке справа изображено семейство кривых равной громкости, называемых также изофонами. Они представляют собой графики стандартизированных (международный стандарт ISO 226) зависимостей уровня звукового давления от частоты при заданном уровне громкости. С помощью этой диаграммы можно определить уровень громкости чистого тона какой-либо частоты, зная уровень создаваемого им звукового давления.
Например, если синусоидальная волна частотой 100 Гц создаёт звуковое давление уровнем 60 дБ, то, проведя прямые, соответствующие этим значениям на диаграмме, находим на их пересечении изофону, соответствующую уровню громкости 50 фон. Это значит, что данный звук имеет уровень громкости 50 фон.
Изофона «0 фон», обозначенная пунктиром, характеризует порог слышимости звуков разной частоты для нормального слуха.
На практике часто представляет интерес не уровень громкости, выраженный в фонах, а величина, показывающая, во сколько данный звук громче другого. Представляет интерес также вопрос о том, как складываются громкости двух разных тонов. Так, если имеются два тона разных частот с уровнем 70 фон каждый, то это не значит, что суммарный уровень громкости будет равен 140 фон.
Зависимость громкости от уровня звукового давления (и интенсивности звука) является сугубо нелинейной кривой, она имеет логарифмический характер. При увеличении уровня звукового давления на 10 дБ громкость звука возрастёт в 2 раза. Это значит, что уровням громкости 40, 50 и 60 фон соответствуют громкости 1, 2 и 4 сона.
В РФ разработан стандарт по стандартным кривым равной громкости.
Сигналы чрезвычайно высокой интенсивности в царстве животных издаёт синий кит, 189 децибел на микропаскаль на метр и кашалот, 236 децибел на микропаскаль на метр.
ГРОМКОСТЬ ЗВУКА
Зависимость уровня звукового давления чистых тонов от частоты при заданной громкости. Каждая кривая объединяет тоны всех частот, одинаковые по громкости для слушателей в возрасте 18-20 лет с нормальным слухом (кривые взяты по рекомендациям Международной организации стандартов, принятых и в СССР).
В практич. задачах Г. з. принято характеризовать уровнем Г. з., измеряемым в фонах. Уровень Г. з. тона 1 кГц в фонах численно равен уровню звукового давления в дБ. Для произвольного звука уровень Г. з. определяется подбором равногромкого тона 1кГц с известным уровнем громкости. Для оценки уровня Г. з. синусоидальных тонов, узкополосных шумов и нек-рых созвучий удобно пользоваться кривыми равной громкости, принятыми междунар. стандартом (рис.). Кривые равной громкости используются при построении шумомеров, предназначенных для измерения уровня громкости шумов.
Лит.: Цвикер Э., Фельдкеллер Р., Ухо как приёмник информации, пер. с нем., 2 изд., M., 1971.
Полезное
Смотреть что такое «ГРОМКОСТЬ ЗВУКА» в других словарях:
ГРОМКОСТЬ ЗВУКА — величина слухового ощущения, зависящая от интенсивности звука и его частоты. При неизменной частоте громкость звука растет с увеличением интенсивности. При одинаковой интенсивности наибольшей громкостью обладают звуки в диапазоне частот 700 6000… … Большой Энциклопедический словарь
громкость звука — Величина слухового ощущения, зависящая от интенсивности звука и его частоты [Терминологический словарь по строительству на 12 языках (ВНИИИС Госстроя СССР)] Тематики шум, звук EN sound loudnesssound volume DE Lautstärke FR intensité de sonvolume… … Справочник технического переводчика
Громкость звука — Громкость звука субъективное восприятие силы звука (абсолютная величина слухового ощущения). Громкость главным образом зависит от звукового давления, амплитуды и частоты звуковых колебаний. Также на громкость звука влияют его спектральный… … Википедия
громкость звука — величина слухового ощущения, зависящая от интенсивности звука и его частоты. При неизменной частоте громкость звука растёт с увеличением интенсивности. При одинаковой интенсивности наибольшей громкостью обладают звуки в диапазоне частот 700… … Энциклопедический словарь
ГРОМКОСТЬ ЗВУКА — мера силы слухового ощущения, вызываемого звуком. Г. з. зависит от эффективного звукового давления и частоты звука (см. рис.). Для сравнения Г. з. пользуются величиной LN, к рая наз. уровнем Г. з. и равна: LN = 20 lg(p*эфф /р*0), где р*0 = 20… … Большой энциклопедический политехнический словарь
громкость звука — garsumas statusas T sritis radioelektronika atitikmenys: angl. volume of sound vok. Lautheit, f; Lautstärke, f; Tonstärke, f rus. громкость звука, f pranc. volume sonore, m … Radioelektronikos terminų žodynas
Громкость звука — величина, характеризующая слуховое ощущение для данного звука. Г. з. сложным образом зависит от звукового давления (См. Звуковое давление) (или интенсивности звука (См. Интенсивность звука)), частоты и формы колебаний. При неизменной… … Большая советская энциклопедия
громкость звука — rus интенсивность (ж) (сила) звука, громкость (ж) звука eng sound intensity fra intensité (f) acoustique, intensité (f) sonore, intensité (f) du son deu Schallintensität (f), Schallstärke (f) spa intensidad (f) sonora, intensidad (f) acústica … Безопасность и гигиена труда. Перевод на английский, французский, немецкий, испанский языки
ГРОМКОСТЬ ЗВУКА — величина слухового ощущения, зависящая от интенсивности звука и его частоты. При неизменной частоте Г. з. растёт с увеличением интенсивности. При одинаковой интенсивности наиб. громкостью обладают звуки в диапазоне частот 700 6000 Гц. Нулевой… … Естествознание. Энциклопедический словарь
ГРОМКОСТЬ ЗВУКА — величина слухового ощущения, зависящая от интенсивности звука и его частоты (Болгарский язык; Български) сила на звука (Чешский язык; Čeština) hlasitost zvuku (Немецкий язык; Deutsch) Lautstärke (Венгерский язык; Magyar) hangosság (Монгольский… … Строительный словарь
Звук (звуковые волны). Громкость звука.
Громкость звука — это субъективное качество слухового ощущения, позволяющее располагать звуки по шкале от тихих до громких.
Слуховые ощущения, которые у нас вызывают различные звуки, во многом зависят от амплитуды звуковой волны и ее частоты, которые являются физическими характеристиками звуковой волны. Этим физическим характеристикам соответствуют определенные физиологические характеристики, связанные с нашим восприятием звука.
Громкость звука определяется амплитудой: чем больше амплитуда колебаний в звуковой волне, тем больше громкость.
Так, когда колебания звучащего камертона затухают, вместе с амплитудой уменьшается и громкость звука. И наоборот, ударив по камертону сильнее и тем самым увеличив амплитуду его колебаний, мы вызовем и более громкий звук.
Громкость звука зависит также от того, насколько чувствительно наше ухо к данному звуку. Наибольшей чувствительностью человеческое ухо обладает к звуковым волнам с частотой 1-5 кГц. Поэтому, например, высокий женский голос с частотой 1000 Гц будет восприниматься нашим ухом как более громкий, чем низкий мужской голос с частотой 200 Гц, даже если амплитуды колебаний голосовых связок у них одинаковы.
Громкость звука зависит также от его длительности, интенсивности и от индивидуальных особенностей слушателя.
Единицу громкости называют соном. Громкостью в 1 сон обладает приглушенный разговор. Тиканье часов характеризуется громкостью около 0,1 сона, обычный разговор — 2 сона, стук пишущей машинки — 4 сона, громкий уличный шум — 8 сон. В кузнечном цехе громкость достигает 64 сон, а на расстоянии 4 м от работающего двигателя реактивного самолета — 264 сон. Звуки еще большей громкости начинают вызывать болевые ощущения.
Громкость звука
Громкость звука — это субъективное качество слухового ощущения, позволяющее располагать звуки по шкале от тихих до громких.
Слуховые ощущения, которые у нас вызывают различные звуки, во многом зависят от амплитуды звуковой волны и ее частоты, которые являются физическими характеристиками звуковой волны. Этим физическим характеристикам соответствуют определенные физиологические характеристики, связанные с нашим восприятием звука.
Громкость звука определяется амплитудой: чем больше амплитуда колебаний в звуковой волне, тем больше громкость.
Так, когда колебания звучащего камертона затухают, вместе с амплитудой уменьшается и громкость звука. И наоборот, ударив по камертону сильнее и тем самым увеличив амплитуду его колебаний, мы вызовем и более громкий звук.
Громкость звука зависит также от того, насколько чувствительно наше ухо к данному звуку. Наибольшей чувствительностью человеческое ухо обладает к звуковым волнам с частотой 1-5 кГц. Поэтому, например, высокий женский голос с частотой 1000 Гц будет восприниматься нашим ухом как более громкий, чем низкий мужской голос с частотой 200 Гц, даже если амплитуды колебаний голосовых связок у них одинаковы.
Громкость звука зависит также от его длительности, интенсивности и от индивидуальных особенностей слушателя.
Интенсивностью звука называется энергия, переносимая звуковой волной за 1 с через поверхность площадью 1 м2. Оказалось, что интенсивность самых громких звуков (при которых возникает ощущение боли) превышает интенсивность самых слабых звуков, доступных восприятию человека, в 10 триллионов раз! В этом смысле человеческое ухо оказывается намного более совершенным устройством, чем любой из обычных измерительных приборов. Ни одним из них столь широкий диапазон значений измерить невозможно (у приборов диапазон измерений редко превосходит 100).
Единицу громкости называют соном. Громкостью в 1 сон обладает приглушенный разговор. Тиканье часов характеризуется громкостью около 0,1 сона, обычный разговор — 2 сона, стук пишущей машинки — 4 сона, громкий уличный шум — 8 сон. В кузнечном цехе громкость достигает 64 сон, а на расстоянии 4 м от работающего двигателя реактивного самолета — 264 сон. Звуки еще большей громкости начинают вызывать болевые ощущения.
Звуковое давление или что такое громкость
Звук – разновидность кинетической энергии, которая называется «акустической» и представляет собой пульсацию давления, возникающую в физической среде при прохождении звуковой волны.
Интенсивность звука – сила звука, средняя по времени энергия, переносимая звуковой волной через единичную площадку, перпендикулярную к направлению распространения волны в единицу времени.
Громкость звука – субъективная величина слухового ощущения, которая зависит от интенсивности звука и его частоты. При неизменной частоте громкость звука растет с увеличением интенсивности. При одинаковой интенсивности наибольшей громкостью обладают звуки в диапазоне частот 700-6000 Гц. Ну- левой уровень громкости звука соответствует звуковому давлению 20 мкПа и силе звука 10-12 Вт/м2 при частоте 1 кГц.
Звуковое давление – звуковая энергия, которая попадает на единицу площади, расположенную в заданном направлении от источника звука и удаленную от него на определенное расстояние (как правило, на 1 м). Звуковое давление измеряется в паскалях (Па).
Децибел – логарифмическая единица уровней, затуханий и усилений, безразмерная носительная характеристика, позволяющая сравнивать между собой нужные величины:
Полный период колебания волны (звукового давления) состоит из полупериода сжатия (повышения давления) и последующего полупериода разряжения молекул воздуха (понижения давления). Звуки с большей амплитудой (громкие) вызывают более сильное сжатие и разряжение молекул воздуха, чем звуки с меньшей амплитудой (тихие).
В зависимости от контекста существует множество различных определений звука:
Звук – это упругие волны, продольно распространяющиеся в среде и создающие в ней механические колебания. Чтобы понять, как распространяются данные волны, дополним это определение:
Звук – это процесс последовательной передачи колебательного состояния в упругой среде.
В современной физике утвердился взгляд, при котором многие процессы отождествляют с энергией.
Звук – это разновидность кинетической энергии, которая называется «акустической» и представляет собой пульсацию давления, возникающую в физической среде при прохождении звуковой волны. Звук распространяется по волновым законам, следовательно, к нему применимы такие общие физические понятия, как интерференция и дифракция. Результатом интерференции может быть как усиление, так и уменьшение уровня звука, например, при сложении одного и того же сигнала, но с различной фазировкой. При расчете параметров звукового поля на открытых пространствах следует учитывать множество различных факторов, например, влажность, ветер, температуру, например, при высокой температуре звук распространяется вверх, а при низкой температуре – вниз.
В акустике присутствует множество различных факторов, которые необходимо учитывать при выборе и расстановке звукового оборудования и микшерного пульта. Одним из таких факторов является реверберация. Звук в закрытых или открытых пространствах распространяется по разному. Стены комнаты отражают звуковые волны, тогда как на открытой площадке волны проходят практически без столкновений с какими-либо препятствиями. В закрытом пространстве за счет отражений уровень звука выше. В открытом пространстве звук распространяется практически по прямой. Прямой звук идентичен оригиналу по качеству и форме. Отраженный звук, наоборот, сильно зависит от отражающей способности места (после неопределенного числа отражений, достигает слушателя со всех сторон, и слушатель не может точно установить точку его происхождения). Распространение звука в этом случае происходит через первичные и вторичные отражения исходного звука от горизонтальных и вертикальных поверхностей помещения. Уровень отражения в большой степени зависит от характера стен, типа материала, из которого они сделаны, их гладкости, поглощающих свойств и изменения поглощения на раз-личных частотах. Мебель также может играть решающую роль в распространении звука – в зависимости от ее расстановки и поглощающей способности. Слушателю приходится воспринимать как прямой, так и отраженный звук. Время, с момента, в который звуковой источник прекращает излучать до момента, в который звук больше не воспринимается, определяется как время реверберации. Замечено, что любая среда характеризуется собственной «музыкальной окраской», связанной с распространением отраженных звуков и временем реверберации, которое и характеризует эту среду. Единственной переменной в уже существующей структуре остается мебель. Наилучшие результаты могут быть получены, когда принимается во внимание конструкция мебели, материал, из которого она сделана и ее расстановка в помещении.
Реверберация – это явление, которое возникает, когда слышен не прямой звук от источника, а отраженный от встречающихся на пути звуковой волны препятствий или помех различного характера. Для предотвращения нежелательного воздействия отраженного звука на прямой необходимо, чтобы последний, при задержке более чем на 50 мс, достигал слушателя уменьшенным не более чем на 10 дБ. Время реверберации пропорционально объему окружающего пространства и обратно пропорционально суммарному поглощению поверхностей, составляющих ее. Отраженный звук, который достигает уха слушателя через 40-50 мс после прямого, расценивается как усиление, окраска первоначального звука. Отраженные звуки, которые доходят с задержкой 50-80 мс, наоборот, искажают первоначальный сигнал и могут стать причиной потери разборчивости.
Звуковое давление – звуковая энергия, которая попадает на единицу площади, расположенную в заданном направлении от источника звука и удаленную от него на определенное расстояние (как правило, на 1 м). Звуковое давление измеряется в паскалях (Па).
| Звуковое давление (мкПа) | Уровень звука (дБ) |
| 20 | 0 |
| 60 | 10 |
| 200 | 20 |
| 600 | 30 |
| 2.000 | 40 |
| 6.000 | 50 |
| 20.000 | 60 |
| 60.000 | 70 |
| 200.000 | 80 |
| 600.000 | 90 |
| 2.000.000 | 100 |
| 6.000.000 | 110 |
| 20.000.000 | 120 |
Зависимость уровня звукового давления от подводимой мощности
Слух, как и другие человеческие ощущения, воспринимает воздействие по логарифмическому закону (см. рис. 2.6). Для того чтобы удвоить звуковое давление, не достаточно удваивать число источников звука или электрическую мощность громкоговорителей, а необходимо удесятерять. Увеличение акустического давления может быть получено установкой нескольких громкоговорителей, расположенных близко друг к другу и ориентированных в одном направлении или при каждом удвоении мощности громкоговорителей, в любом случае, увеличение (или уменьшение) акустического давления будет ±3 дБ (в дальнейшем мы сформируем более точное правило). Для построения зависимости уровня звукового давления от подводимой мощности обратимся к теории. Мгновенное значение звукового давления в точке среды изменяется как со временем, так и при переходе к другим точкам среды, поэтому практический интерес представляет среднеквадратичное значение данной величины, называемое интенсивностью звука.
Интенсивность – это поток энергии в какой-либо точке среды в единицу времени, прошедший через единицу поверхности (1 м2), являющейся нормалью к направлению распространения звуковой волны (измеряется в Вт/м2). Интенсивность иначе называют силой звука. Интенсивность определяет громкость звука, которую мы слышим. Мы не можем померить ее непосредственно (особенно в закрытых помещениях), поэтому на практике данную величину связывают с мощностью источника логарифмическим соотношением: