Что такое звук: его скорость, смертельный уровень, частота

Содержание
  1. Что такое звук
  2. Частота дискретизации звука
  3. Смертельный уровень звука
  4. О неслышимых звуках
  5. Скорость звука в км в час и метры в секунду
  6. Звуки в жизни человека
  7. Мощность звука
  8. Примеры уровня дБ из повседневной жизни
  9. Децибел – НЕЛИНЕЙНОЕ измерение
  10. От чего зависит громкость?
  11. Другие характеристики
  12. Амплитуда
  13. Спектральный состав
  14. Интенсивность
  15. Тембр
  16. Как децибелы влияют на воспринимаемую громкость
  17. Интересные факты
  18. Как расстояние влияет на громкость
  19. Как частотный баланс влияет на громкость
  20. Как децибелы применимы к музыке и звукам
  21. Приемники звука
  22. Высота и нота
  23. Свойства и качество звука
  24. Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ)
  25. Децибел и логарифмическая шкала
  26. Логарифмическая шкала громкости с практической точки зрения
  27. Вот небольшая таблица для понимания логарифмической шкалы (децибел):
  28. Вместо вывода
  29. Формула для вычислений децибел (дБ)
  30. N=20*lg(U2/U1)
  31. Кодирование звука
  32. Опорный эталонный уровень, виды
  33. В практике измерений используют следующие опорные (эталонные) уровни:
  34. Наиболее распространённые уровни электрических сигналов:
  35. Форматы звука
  36. Чувствительность человеческого уха и громкость звука (SPL)

Что такое звук

Звук — это звуковые волны, создаваемые вибрациями и изменениями в атмосфере и окружающих нас объектах.

Даже во время разговора вы слушаете собеседника, потому что это влияет на воздух. Кроме того, когда вы играете на музыкальном инструменте, ударяете ли вы по барабану или дергаете струну, возникают вибрации определенной частоты, которые создают звуковые волны в окружающем воздухе.

Звуковые волны упорядочены и хаотичны. Когда они упорядочены и периодичны (повторяются через определенный промежуток времени), мы слышим определенную частоту или тон.

То есть мы можем определить частоту как количество повторений события в заданный период времени. Поэтому, когда звуковые волны хаотичны, мы воспринимаем их как шум.

Но когда волны упорядочены и периодически повторяются, мы можем измерить их количеством повторяющихся циклов в секунду.

Частота дискретизации звука

Частота дискретизации звука — это количество измерений уровня сигнала за 1 секунду. Герц (Гц) или Герц (Гц) — это научная единица измерения, которая определяет, сколько раз событие повторяется в секунду. Мы воспользуемся этим агрегатом!

Что такое частота дискретизации звука и единица измерения
Частота дискретизации аудио

Вы, наверное, очень часто встречали подобное сокращение: Hz или Hz, например, в плагинах эквалайзера. В них единицы измерения — герцы и килогерцы (т.е. 1000 Гц).

Обычно человек слышит звуковые волны от 20 Гц до 20 000 Гц (или 20 кГц). Все, что ниже 20 Гц, считается инфразвуком. Все, что выше 20 кГц, считается ультразвуком.

Позвольте мне открыть плагин EQ и показать вам, на что он похож. Вы, наверное, знаете эти числа.

Звуковые частоты

С помощью эквалайзера вы можете ослаблять или усиливать определенные частоты в пределах слышимого человеком диапазона.

Небольшой пример!

Здесь у меня есть запись звуковой волны, которая была сгенерирована на частоте 1000 Гц (или 1 кГц). Если мы увеличим масштаб и рассмотрим его форму, мы увидим, что он правильный и повторяющийся (периодический).

Повторяющаяся звуковая волна (периодическая

За одну секунду здесь происходят тысячи повторяющихся циклов. Для сравнения посмотрим на звуковую волну, которую мы воспринимаем как шум.

Грязный звук

Здесь нет конкретной частоты повторения. Нет даже определенного тона или тона. Звуковая волна вышла из строя. Если мы посмотрим на форму этой волны, мы увидим, что в ней нет ничего повторяющегося или периодического.

Перейдем к наиболее насыщенной части волны. Увеличиваем масштаб и видим, что он не постоянный.

Беспорядочная волна при изменении размера

Из-за отсутствия цикличности мы не можем услышать какую-либо конкретную частоту в этой волне. Поэтому мы воспринимаем это как шум.

Смертельный уровень звука

Хочу немного упомянуть о смертельном для человека уровне звука. Оно исходит от 180 дБ и выше.

Сразу нужно сказать, что согласно нормативным нормам безопасным уровнем шума считается не более 55 дБ (децибел) днем ​​и 40 дБ ночью. Даже при длительном прослушивании этот уровень не опасен.

Уровни громкости звука(дБ) Источник определения

0 Это совсем не мягкий
5 Почти незаметно
10 Почти незаметно Тихий шелест листьев
15 Едва слышно Шорох листвы
20–25 Едва слышно Шепот мужчины на расстоянии 1 метра
тридцать Спокойствие Тиканье настенных часов
35 год Довольно слышно Приглушенный разговор
40 Довольно слышно Обыкновенная речь (норма для жилых помещений днем ​​с 7 до 23 часов)
45 Довольно слышно Говорить
50 Отчетливо слышно Печатная машинка
55 Отчетливо слышно Разговор (европейский стандарт для офисов класса А)
60 Шумный (офисный стандарт)
65 Шумный Говорите вслух (1 мес)
70 Шумный Громкие разговоры (1 мес)
75 Шумный Кричать и смеяться (1 мес)
80 Очень шумно Крик, мотоцикл с глушителем
85 Очень шумно Громкий крик, приглушенное движение
90 Очень шумно Громкие крики, грузовой вагон (7м)
95 Очень шумно Вагон метро (7 метров снаружи или внутри вагона)
100 Очень шумно Оркестр, гром (по европейским стандартам это максимально допустимое звуковое давление для наушников)
105 Очень шумно В старых самолетах
110 Очень шумно Вертолет
115 Очень шумно Пескоструйный аппарат (1 м)
120–125 Почти невыносимо Отбойный молоток
130 Уровень толерантности к боли Самолет при вылете
135–140 Синяк Взлет реактивного самолета
145 Синяк Запуск ракеты
150–155 Ушиб, травма
160 Шок, травма Ударная волна от сверхзвукового самолета
165+ Сломанные барабанные перепонки и легкие
180+ Смерть

О неслышимых звуках

По восприятию человеческого уха различают ультразвук (с частотой выше 20 000 Гц) и инфразвук (ниже 16 кГц). Их называют неслышными, потому что органы слуха людей их не воспринимают. Некоторые животные слышат ультразвук и инфразвук; они записываются инструментами.

Особенностью инфразвуковой волны является способность проходить через другую среду, так как атмосфера, вода или земная кора плохо ее поглощают. Поэтому распространяется на большие расстояния. Источниками волн в природе являются землетрясения, сильные ветры, извержения вулканов. Благодаря специальным устройствам, улавливающим такие волны, можно прогнозировать появление цунами, определять эпицентр землетрясения. Есть также источники искусственного инфразвука: турбины, двигатели, подземные и наземные взрывы, выстрелы.

Ультразвуковые волны обладают уникальным свойством: они образуют направленные лучи, как свет. Они хорошо переносятся жидкостями и твердыми телами и плохо — газами. Чем выше частота ультразвуков, тем интенсивнее они распространяются. В природе он появляется во время громовых раскатов, в звуке водопада, дождя, ветра.

Некоторые животные воспроизводят его самостоятельно: летучие мыши, киты, дельфины и грызуны.

Скорость звука в км в час и метры в секунду

Скорость звука — это скорость, с которой волны проходят через среду. Ниже я привожу таблицу скоростей распространения в различных средах.

0 ºS / кв.м / ч

Воздух 331 1191,6
Водород 1284 4622,4
Азот 334 1202,4
Аммиак 415 1494,0
Ацетилен 327 1177,2
Гелий 965 3474,0
Железо 5950 21420,0
Золото 3240 11664,0
Кислород 316 1137,6
Литий 6000 21600,0
Метан 430 1548,0
Монооксид углерода 338 1216,8
Неон 435 1566,0
Меркурий 1383 4978,0
Стакан 4800 17280,0
Углекислый газ 259 932,4
Хлор 206 741,6

Скорость звука в воздухе намного ниже, чем в твердых средах. А скорость звука в воде намного выше, чем в воздухе. У меня 1430 м / с. В результате распространение происходит быстрее, а слышимость становится намного дальше.

Звуки в жизни человека

Человеческое ухо очень чувствительно из-за эластичности барабанной перепонки. Пик слухового восприятия людей приходится на молодые годы, когда эта особенность слухового органа еще не утрачена, и человек слышит звуки с частотой 20 кГц. В пожилом возрасте люди независимо от пола хуже воспринимают звуковые волны — слышат только частоту не выше 12-14 кГц.

Мощность звука

Звуковая мощность — это энергия, которая передается звуковой волной через интересующую поверхность за единицу времени. Измеряется в (Вт). Есть мгновенное значение и среднее значение (за период времени).

Давайте продолжим работать с определениями раздела теории музыки!

Примеры уровня дБ из повседневной жизни

Вот таблица с примерами уровней дБ и звука, который слышит человек.

Уровень децибел Звук
0 Ничего не слышно, идеальная тишина
15 Легкий шелест листвы
ветры Низкий шепот
45 Тихая беседа
60 Нормальный разговор между двумя людьми в комнате
100 Рок концерт
135 Дрель, когда сверляешь себя
160 Звук выстрелил близко к уху

ВАЖНО!

Не перегружайте уши чрезмерным звуковым давлением. Это приводит к снижению слуховой чувствительности. Что это значит? Не слушайте музыку в наушниках долгое время. Порог звукового давления для наушников по европейским стандартам составляет 100 дБ.

Децибел – НЕЛИНЕЙНОЕ измерение

Чтобы лучше понять суть децибела, необходимо понять, что это не постоянная физическая величина, а относительное математическое понятие. То же, что, например, процент.

Децибелы используются, потому что человек лучше воспринимает логарифмическое изменение уровня громкости.

Это связано с чувствительностью человеческого уха. Тишина (0 дБ) не означает, что нет звука. Это означает, что человек ее не слышит, то есть звуковая волна настолько слабая, что не имеет достаточной мощности, чтобы заставить барабанную перепонку вибрировать. Но чем мощнее становится волна, тем сильнее вибрирует мембрана и тем сильнее слышен уровень громкости.

От чего зависит громкость?

Есть ряд функций, которые в основном влияют на громкость. Это частота и амплитуда колебаний, а также индивидуальные особенности человека.

Еще один важный фактор — удаленность от источника. С уменьшением энергетической составляющей звуковой волны расстояние от источника звука увеличивается прямо пропорционально.

При частых вибрациях издается более высокий звук. Эти особенности человек использует при создании разнообразных музыкальных инструментов.

Следует сказать, что при постоянном воздействии громких звуков могут появиться симптомы заболевания. Среди них следует выделить следующие: повышенная нервная возбудимость, более быстрое утомление и повышение артериального давления.

Поэтому для защиты от громких звуков, например, в строительстве используются специальные шумоподавляющие наушники.

Надо сказать, что в твердых телах качество звуковой волны улучшается. В воде звук распространяется в пять раз быстрее, чем в воздухе.

В целом следует сказать, что соответствующий раздел физики, который изучается в курсе школы, отвечает за изучение звука, его параметров и характеристик.

Другие характеристики

Амплитуда

Это функция, которая влияет на громкость звука. Амплитуда составляет половину разницы между максимальным и минимальным значениями плотности.

Спектральный состав

Спектр — это частотное распределение звуковой волны при гармонических колебаниях. Человеческое ухо воспринимает звук в соответствии с частотами, составляющими звуковую волну. Они определяют тон: высокие частоты производят высокие тона и наоборот. Музыкальное звучание имеет несколько тонов:

  1. Фундаментальный — тон, соответствующий минимальной частоте из общей частоты, установленной для конкретного звука.
  2. Обертон — это тон, который соответствует всем остальным частотам. Есть гармоники с частотами, кратными основной частоте.

Музыкальные звуки одного основного тона различаются по тембру. Он определяется амплитудами и частотами гармоник, а также увеличением амплитуды в начале и в конце звука.

Интенсивность

Это название энергии, которая переносится звуковой волной в течение определенного периода времени по любой поверхности. Еще одна особенность напрямую зависит от интенсивности: объем. Он определяется амплитудой колебаний в звуковой волне. Что касается восприятия человеческими органами слуха, различают порог слышимости — минимальную интенсивность, доступную для человеческого восприятия. Граница, за которой ухо не может воспринимать интенсивность звуковой волны без боли, называется болевым порогом.

Это также зависит от звуковой частоты.

Тембр

В противном случае это называется цветом звука. На тембр влияют несколько факторов: устройство источника звука, материал, размер и форма. Тембр меняется из-за различных музыкальных эффектов. В музыкальной практике это свойство влияет на выразительность произведения. Тембр придает мелодии характерный звук.

Звуковой штамп

Как децибелы влияют на воспринимаемую громкость

Человек безболезненно воспринимает звук в диапазоне 10 — 100 дБ. Дальнейшее усиление звука становится невыносимым, и в районе 130 дБ начинается болевой порог, превышение которого грозит синяками и потерей слуха.

Все это связано с вышеупомянутой характеристикой человеческого уха. Барабанная перепонка устает от слишком частых вибраций, вызванных сильным давлением звуковой волны. Оптимальный уровень шума составляет от 40 до 60 дБ. Это норма для офиса.

Если вы хотите во всем разобраться более подробно, то вам понадобятся учебники по физике и 2-3 недели свободного времени. Но если вы даже больше музыкант, чем физик, то следующего примера будет достаточно, чтобы понять влияние децибела на воспринимаемую громкость:

Увеличение на 10 дБ увеличит громкость в 2 раза, на 20 дБ в 4 раза, на 40 дБ в 16 раз и т.д.

Интересные факты

  1. Если верхний порог воспринимаемых человеческим ухом частот составляет 20000 Гц, нижний — 16 Гц. Инфразвук с частотой ниже 16 Гц, а также ультразвук (выше 20000 Гц) органами слуха человека не воспринимаются.
  2. ВОЗ установила, что человек может спокойно слушать любой звук громкостью не более 85 дБ в течение 8 часов.
  3. Чтобы человеческое ухо могло воспринимать звук, он должен длиться не менее 0,015 секунды.
  4. Ультразвук нельзя услышать, но его можно почувствовать. Если руку погрузить в жидкость, проводящую ультразвук, то возникнет острая боль. Кроме того, ультразвук способен разрушать металл, очищать воздух и разрушать живые клетки.

Как расстояние влияет на громкость

Из предыдущих объяснений вы, наверное, уже догадались, что чем дальше от источника, тем тише звук. Эта особенность восприятия также связана с тем, что звук представляет собой волну и давление звуковой волны уменьшается с увеличением расстояния.

Проведем еще один эксперимент. Включите музыку через самые распространенные компьютерные колонки (или даже в телефоне) и отступите на 1 метр. Предположим, уровень звукового давления, создаваемый в этой точке пространства, составляет 40 дБ. Теперь увеличьте расстояние до динамика в 2 раза. Интенсивность слышимого звука уменьшается на 6 дБ. Если увеличить расстояние в 10 раз, интенсивность уменьшится на 20 дБ.

Кроме того, если вы заметили, высокие частоты стали тише. Баланс сместился вниз.

Кстати, эта функция объясняет, почему мы слышим басы только тогда, когда один из соседей слушает громкую музыку.

Как частотный баланс влияет на громкость

Воспринимаемая громкость зависит не только от звукового давления, но и от частоты звука. Например, средние частоты субъективно воспринимаются сильнее, чем низкие и высокие частоты. Даже при тех же значениях дБ. Лучше всего то, что наш слух воспринимает диапазон частот в диапазоне 1 — 4 кГц.

Вы можете убедиться в этом сами. Включите любую песню, откройте эквалайзер в медиаплеере и увеличьте количество децибел до 2000 Гц. Песня стала громче. Теперь верните все как было и увеличьте число дБ до частоты 70 — 100 Гц.Песня не стала особенно громкой, но звук стал более нечетким и размытым.

Как децибелы применимы к музыке и звукам

Опять же: изменение звука происходит не на определенное количество единиц, а на определенное количество раз. Это очень важно для правильного понимания природы звуков и музыки.

Например, частота двух нот, различающихся на 1 октаву, отличается в 2 раза или на 6 дБ.

В музыке децибелы используются для измерения динамического диапазона играемых инструментов. Или, другими словами, создаваемое ими звуковое давление. Это очень важно для создания сбалансированного звукового ландшафта.

Благодаря этому принципу гитарное соло, играемое на высоких нотах, даже не теряется в плотном сочетании множества инструментов, а бас и барабаны создают тот восхитительный грув, за который все любят рок-музыку.

Приемники звука

микрофоны
Так называемые устройства, которые воспринимают звуковую энергию, измеряют характеристики звуковой волны (давление, интенсивность, скорость и т.д.) и преобразуют ее в другую энергию. Для приема звука в различных помещениях используются:

  • микрофоны — для воздушного пространства;
  • геофоны — для восприятия звуков земной коры;
  • гидрофоны — для улавливания звука в воде.

Есть приемники естественного звука — слуховые аппараты для людей и животных — и техники. Когда упругое тело вибрирует, возникающие волны через некоторое время достигают слуховых органов. Барабанная перепонка вибрирует с частотой, соответствующей частоте источника звука. Эти колебания передаются в слуховой нерв, который посылает импульсы в мозг для дальнейшей обработки. Таким образом, у человека и животного возникают определенные звуковые ощущения.

Технические звуковые приемники преобразуют акустический сигнал в электрический. Благодаря этому звук передается на разные расстояния, может быть записан, усилен, проанализирован и т.д.

Высота и нота

Высота звука — это музыкальный термин, который означает почти то же самое, что и частота. Исключение составляет отсутствие единиц измерения. Вместо того, чтобы определять звук по количеству циклов в секунду в диапазоне 20 — 20 000 Гц, мы указываем определенные значения частоты латинскими буквами.

Музыкальные инструменты издают периодические звуковые волны правильной формы, которые мы называем тонами или нотами.

Другими словами, нота — это своего рода снимок периодической звуковой волны определенной частоты. Высота этой ноты говорит нам, насколько высоко или низко звучит нота. В этом случае нижние ноты имеют более длинные волны. А высокие короче.

Давайте посмотрим на звуковую волну 1 кГц. Теперь я увеличу масштаб, и вы увидите, какое расстояние между петлями.

Звуковая волна 1 кГц

Теперь посмотрим на сигнал 500 Гц, здесь частота в 2 раза ниже, а расстояние между циклами больше.

Звуковая волна 500 Гц

Теперь возьмем сигнал частотой 80 Гц, здесь он будет еще шире и намного ниже по высоте.

Звук при 80 Гц

Давайте посмотрим на взаимосвязь между высотой и формой волны.

Каждая музыкальная нота основана на основной частоте (высоте тона). Но помимо тона в музыке он также состоит из дополнительных резонансных частот или нюансов.

Позвольте показать вам еще один пример!

Ниже представлена ​​волна 440 Гц — это мировой стандарт настройки инструментов. Соответствует примечанию a.

Чистая звуковая волна на частоте 440 Гц

Мы слышим только основной тон (чистую звуковую волну). Если мы увеличим масштаб, то увидим, что он периодический.

Теперь давайте посмотрим на волну той же частоты, воспроизводимую на фортепиано.

Периодический звук фортепиано

Послушайте, это тоже периодично. Но есть небольшие дополнения и нюансы. Все это вместе дает нам представление о том, как звучит фортепиано. Но кроме того, гармоники также определяют, что одни ноты будут иметь большее сродство к данной ноте, чем другие.

Например, вы можете сыграть ту же ноту, но на октаву выше. Звук будет совсем другим. Однако это будет похоже на предыдущую заметку. То есть это та же нота, сыгранная только на октаву выше.

Это аффинное отношение между двумя нотами в разных октавах связано с наличием гармоник. Они постоянно присутствуют и определяют, насколько близко или далеко определенные заметки связаны друг с другом.

Теперь я покажу вам использование музыкального редактора. Здесь мы видим, как написано примечание A.

Размещение записки на посохе

Чем выше нота на нотоносце, тем выше ее высота. Чем ниже нота, тем ниже ее высота.

Помимо традиционного представления нот на нотном стане, в современных музыкальных редакторах можно найти другую систему записи и редактирования нот. Чаще всего это гриль или стол для фортепиано.

Слева видим клавиатуру пианино. А справа у каждой ноты прямоугольники.

В принципе, такая система ничем не отличается от классической, описанной выше. Просто способ представления высоты нот реализован по-другому. Точно так же, когда мы говорим 440 Гц или А, у нас одинаковая высота или частота звука.

Свойства и качество звука

Свойства звука — это физические свойства, которые можно измерить. Сюда входит частота колебаний, их продолжительность и амплитуда. Также применяется композиция вибраций. То есть сочетание простейших колебаний в сложное.

Но отражение физических свойств в наших ощущениях (том, что мы чувствуем) называется качеством звука. Это включает высоту и продолжительность звука. А также объем и тембр.

Высота звука зависит от частоты вибрации. Чем гуще вибрация, тем выше звук. Чем реже вибрации, тем тише звук.

Продолжительность зависит от продолжительности колебаний.

Громкость зависит от амплитуды вибрации. Например, после удара по гитарной струне вы можете увидеть, что она начнет вибрировать в разных направлениях. Чем шире эти колебания, тем громче звук. Амплитуда этого колебания называется амплитудой колебаний.

Если сильно ударить по струне, амплитуда будет большой. В результате мы услышим громкий звук. Если слегка коснуться струны пальцем, амплитуда будет небольшой. В этом случае звук будет беззвучным.

Тембр — это гармоническая окраска звука. Это позволяет нам различать звуки одной и той же высоты, но играемые разными инструментами или голосами.

Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ)

Что такое частотная характеристика? Это график, показывающий зависимость разницы между амплитудами колебаний выходного и входного сигналов (вертикальная ось) от частоты (горизонтальная ось). Амплитуда колебаний на частоте 1 кГц принята равной 0 дБ. Идеальная частотная характеристика — прямая линия, встретить которую, к сожалению, нереально. Следовательно, чем плавнее кривая, тем больше ожидается частотное искажение звука.

Что означают цифры в описании неустойчивой частотной характеристики устройства? Возьмем пример. Если, например, указано 50 Гц — 16 кГц (± 3 дБ), это следует читать так: акустическая система имеет надежное звучание в этом диапазоне, а на частотах вне указанного диапазона неравномерность резко увеличивается и частота отклик имеет «блокировку» (резкое падение характеристик).

Неравномерность частотной характеристики может быть выражена подъемами и спадами кривой. Тогда понижение уровня низких частот приводит к потере насыщенного звучания басов, а повышение вызывает гудение. Если говорить о высоких частотах, то с их блоками звук невнятный, а на подъеме будет раздражать свистом и шипением.

Что касается наушников, то АЧХ показывает их тональный баланс. Именно из-за частотной характеристики наушники стоит выбирать для определенных целей (бас, вокал, классическая музыка и так далее). Частотная характеристика наушников зависит от их импеданса и импеданса усилителя.

Децибел и логарифмическая шкала

Чтобы мы могли слышать звук, звуковые волны воздействуют на диафрагму уха, вызывая колебания волос и возбуждение клеток. Чем больше амплитуда звуковых колебаний, тем сильнее ощущение громкости звука.

Но само увеличение громкости происходит не по линейному закону, пропорциональному амплитуде колебаний, а по логарифмическому закону, поэтому для определения параметров звука используются логарифмические шкалы, а при измерении — логарифмические единицы — децибелы (дБ).

Логарифмическая шкала означает, что двукратное увеличение громкости соответствует 100-кратному увеличению интенсивности звука (звуковое давление — 10 раз), трехкратное увеличение громкости соответствует увеличению громкости звука уже в 10000 раз (звуковое давление — в 100 раз), а увеличение громкости в 4 раза соответствует изменению интенсивности звука в 100000000 раз (звуковое давление — в 10000 раз)! Эта зависимость называется логарифмической, и именно из-за этой особенности нашего восприятия изменение уровня (интенсивности) звука обычно измеряется в логарифмических единицах — белах (Б).

Логарифмическая шкала громкости с практической точки зрения

Если мы рассмотрим логарифмическую шкалу громкости с практической точки зрения, то она примерно отражает закономерности различения изменений громкости сигнала, присущие человеческому слуху. Увеличение громкости на 3 дБ соответствует двойному увеличению звукового давления или интенсивности звука, уменьшение громкости на 3 дБ соответствует двойному уменьшению, но изменение громкости звука будет едва заметно на слух. Изменение громкости на 1-2 дБ, как правило, не отличается. Для субъективного, то есть на слух, восприятия необходимо увеличить громкость вдвое, как правило, увеличить уровень громкости примерно на 20-30 дБ.

Поэтому, если мы, например, возьмем два одинаковых источника звука, то есть мощность удвоим, громкость увеличится на 3 дБ. Например, если к певцу (голосу) добавить другого певца равной громкости, уровень звука увеличится на 3 дБ, то есть разница будет намного больше минимально воспринимаемого ухом 1 дБ. Увеличение громкости еще на 3 дБ потребует удвоения количества певцов и т.д. Кстати, так можно создать мощный голос в саундтреке (продублируйте вокал еще для нескольких треков, и он станет более мощным).

Вот небольшая таблица для понимания логарифмической шкалы (децибел):

логарифмическая таблица децибел

Половина максимального уровня по логарифмической шкале составляет 6 дБ, треть — минус 10 дБ, четверть — минус 12 дБ, десятая часть — минус 20 дБ и т.д. Увеличение уровня сигнала по сравнению с предыдущим значением отмечается как увеличение на определенное количество положительных децибел.

Вместо вывода

Звук — основа любого музыкального произведения. Звуковые свойства, его характеристики позволяют создавать различные композиции. Существуют разные звуки в зависимости от высоты тона, продолжительности, громкости, амплитуды или тембра. Для создания произведений используются в основном музыкальные звуки, имеющие определенный тон.

Формула для вычислений децибел (дБ)

N=20*lg(U2/U1)

где U1 — опорное напряжение; U2 — измеренное напряжение; N — их отношение в децибелах.

При измерении мощности в этой формуле меняется только одна цифра — первый множитель заменяется на 10, а напряжения заменяются на мощность. Если после расчета результат «N» получен со знаком «минус», это означает, что измеренное значение ниже эталонного (эталонного) значения).

Кодирование звука

Звуковое кодирование — это процесс преобразования колебаний воздуха в колебания электрического тока и, таким образом, дискретизации аналогового сигнала. То есть такая кодировка нам нужна для дальнейшей работы со звуком уже на компьютере.

А поскольку мы не можем работать с аналоговым сигналом на ПК, в этом случае нам приходится преобразовывать его в цифровой. Так мы можем, например, использовать специальные компьютерные программы для создания звуков, работы с самим сигналом.

Для преобразования сигнала используются специальные аналого-цифровые преобразователи (АЦП). В компьютере это обычно звуковые карты.

Опорный эталонный уровень, виды

Децибел — это относительное значение. Ведь уровень электрического сигнала измеряется в нескольких единицах: дБм (дБмВт); дБу; дБВ (дБВ); дБф.

Не бойтесь, когда вы микшируете проект, вам вряд ли понадобятся эти необычные блоки и нет необходимости разбираться в их различиях. Эти блоки встречаются в характеристиках звукового оборудования и представляют интерес, в первую очередь, для инженеров, которым нужны эти данные для согласования с оборудованием.

Если существует так много вариантов измерения, то как мы можем правильно измерить реальные физические значения вольт, ватт и т.д. Вот для чего нужен эталонный уровень (ссылка.

Возьмем пример. Исторически сложилось так, что за эталонный уровень принималось значение мощности 1 милливатт при нагрузке 600 Ом. А значение напряжения составляет:

U = 0,001 * 600 = 0,6 = 0,775 В, где

P = 1 мВт — мощность;

R = 600 Ом — сопротивление.

В практике измерений используют следующие опорные (эталонные) уровни:

  • dBu — это опорное напряжение 0,775 В, соответствующее мощности 1 мВт при нагрузке 600 Ом. Например, стандартизованный уровень сигнала для профессионального звукового оборудования составляет +4 дБн, что составляет 1,23 В;
  • дБВ (российское обозначение дБВ; также существует обозначение дБм (дБм) — эталонное напряжение 1 В при номинальной нагрузке (для бытовой техники обычно 47 кОм). Например, стандартизованный уровень сигнала для домашней аудиоаппаратуры составляет -10 дБВ;
  • dBfs — опорное напряжение соответствует полной шкале прибора. Например: «уровень ведения журнала –6dBfs»; при аналого-цифровом преобразовании в линейный цифровой код каждая цифра соответствует 6 дБ, а максимально возможный уровень записи составляет 0 дБфс;
  • dBA, dBB, dBC, dBD — опорные уровни выбираются на основе частотных характеристик «весовых фильтров» согласно «кривым равной громкости».

Наиболее распространённые уровни электрических сигналов:

  • Стандартный «нулевой» уровень 0 дБ = 0,775 В;
  • Другой часто встречающийся уровень — + 4 дБ = 1,23 В;
  • В профессиональном оборудовании + 6дБ = ​​1,55В;
  • В бытовой технике -10 дБ = 0,25 В (250 милливольт)

Форматы звука

Звуковые форматы предназначены для представления аудиоданных с последующим хранением на электронных носителях. Выделяют три основные группы:

  1. сжатый аудиоформат и аудио с потерями (MP3, Ogg)
  2. сжатие без потерь (APE, Flac)
  3. несжатый (WAW, AIFF)

это все!

Теперь вы знаете, что такое звук и каковы его характеристики. Мы также рассмотрели такие понятия, как частота, высота звука и нота. А также как они относятся друг к другу.

Чувствительность человеческого уха и громкость звука (SPL)

Чувствительность человеческого слуха к громкости звука характеризует уровень звукового давления по шкале децибел (SPL — Sound Pressure Level). В этом случае порог слышимости принимается за точку отсчета на уровне 0 дБ. Это самый низкий уровень звукового давления, при котором большинство людей все еще может слышать звук. Даже если этот порог субъективен. Некоторые люди с очень острым слухом могут слышать звуки с уровнем звукового давления даже ниже 0 дБ.

Оцените статью
Блог об игре на гитаре