Психоакустика
Психоаку́стика — научная дисциплина, изучающая психологические и физиологические особенности восприятия звука человеком Психоакустика (wikipedia).
Содержание
Восприятие человеческим слухом звуков различных частот
В аспекте защиты от шума (в рамках строительной акустики), основной задачей психоакустики является количественная оценка субъективного восприятия шума.
Человеческий слух имеет различную чувствительность к звуку различных частот. График зависимости субъективно воспринимаемой громкости звука от его частоты (представленный на рисунке 1) называется кривыми равной громкости (изофонами).
Рисунок 1
Изофоны отображают значения звукового давления на разных частотах, при котором человек ощущает звуки одинаково громкими. Кривые равной громкости были впервые получены Флетчером и Мансоном[1].Позже более точные измерения (легшие в основу стандарта ISO 226) выполнили Робинсон и Датсон[2].
Громкость звуков чистого тона можно сравнивать непосредственно по этим кривым. Так, по рисунку 1 видно, что звук 10 дБ частотой 1000 Гц по воспринимаемой громкости соответствует звуку 30 дБ частотой 200 Гц.
Максимальный диапазон восприятия человеческого слуха: 20 Гц – 16 кГц
В строительной акустике учитывают интервал: 22,3 Гц – 11 300 кГц, разделяемый на 9 октавных полос (октава — интервал звуковых частот, в котором частота самого высокого звука в 2 раза больше частоты самого низкого). СП 51.13330.2011 «Защита от шума» учитывает 8 октав (со среднегеометрическими частотами от 63 до 8000 Гц).
Восприятие человеческим слухом звуков сложного тембра
Для учета различного вклада разных частот в звуке (шуме) в численное значение субъективно воспринимаемой громкости звука используют два подхода: по величине уровня громкости звука и по величине уровня звука (уровня звукового давления).
Уровень громкости звука
Громкость звука оценивают, сравнивая её на слух с громкостью эталонного звука (чистого тона частотой 1000 Гц).
Уровень эталонного звука (дБ), столь же громкого на слух, как и измеряемый звук, называется уровнем громкости (измеряется в фонах).
Один фон – это уровень громкости звука, для которого уровень равногромкого эталонного звука (1 кГц) – 1 дБ.
Этот подход преимущественно используют в музыкальной акустике и в научных акустических исследованиях.
Шкала субъективной громкости
Увеличение уровня громкости звука на 10 фон (дБА) (то есть уровня звука на 10 дБ) субъективно воспринимается как увеличение громкости примерно в два раза.
Для измерения уровня субъективно воспринимаемой громкости была разработана специальная условная линейная шкала громкости (в сонах).
1 сон соответствует уровню громкости 40 фон. При увеличении уровня громкости на 10 фон число сон удваивается: звук громкостью 2 сона воспринимается вдвое громче звука в 1 сон, звук в 3 сона – в полтора раза громче звука в 2 сона, звук в 6 сон – вдвое громче звука в 3 сона и т.д.
Соотношение громкости и уровня громкости
Значение уровня громкости в фонах связано с величиной субъективной громкости в сонах следующими соотношениями:
для L < 40 фон - G(сон)=(LN(фон)/40)2,86 - 0,005
для 40 < L < 120 фон - G(сон)=2((LN(фон)-40)/10)
Графически зависимость между громкостью и уровнем громкости представлена на рисунке 2.
Рисунок 2
Уровень звука (уровень звукового давления)
Громкость звука определяют шумомерами для всех полос частот в диапазоне слышимости и измеряют в дБ.
Уровень звука (уровень звукового давления) представляют в виде таблицы для всех частотных полос или в виде взвешенного уровня звука, вычисляемого с учетом поправочных коэффициентов для каждой полосы и измеряют в дБА (по названию стандартизованной таблицы поправочных коэффициентов – шкалы «А»).
Этот подход преимущественно используют на практике в строительной акустике.
Расчет взвешенного уровня звука
Для более наглядной оценки громкости (одним числом) используется взвешенный уровень звука, который определяют логарифмическим сложением уровней звука в полосах частот с поправкой по шкале "А".
Соотношение между уровнем громкости звука (фон) и взвешенным уровнем звука (дБА)
1 дБА соответствует 1 дБ эталонного звука (1 кГц)
1 фон также соответствует 1 дБ эталонного звука (1 кГц)
Однако, для звуков сложного тембра (к которым относятся и шумы): 1 дБА ≠ 1 фон.
Причина этому лежит в особенностях восприятия человеческого слуха, в том числе, в эффекте маскировки (звуки на частотах с более высоким уровнем звука "забивают" менее громкие звуки на других частотах).
Расчет громкости звука (сон) выполняется по значениям уровня звука в частотных полосах в соответствии с ISO 532
Вклад участника:
«Акустика. Методика расчета уровня громкости».
Данная методика была разработана Эберхардом Цвикером [3]
<references>- ↑ Fletcher H., Munson W. A. Loudness, its definition, measurement and calculation // J.Acoust. Soc Am.5, 82-108 (1933)
- ↑ Robinson D. W., Dadson R. S. A re-determination of the equal-loudness relations for pure tones // Br. J. Appl. Phys. 7, 166—181, 1956)
- ↑ Цвикер Э., Фельдкеллер Р. Ухо как приемник информации. Пер. с нем. под ред. Б.Г. Белкина, -М., Связь, 1971
Обратная связь Автору
