Głośność dźwięku
Głośność dźwięku jest to cecha subiektywna dźwięku umożliwiająca uporządkowanie dźwięków na skali pomiędzy „cichy-głośny”. Na postrzeganą głośność ma wpływ wiele czynników, m.in. średnie natężenie dźwięku, jego wysokość, czułość ucha ludzkiego i historia bodźców.
Natężenie dźwięku to stosunek mocy akustycznej (energii przenoszonej w jednostce czasu) do pola powierzchni ustawionej prostopadle do kierunku rozchodzenia się fali dźwiękowej. Jest ono związane także z akustycznym ciśnieniem skutecznym, które jest miarą amplitudy fali dźwiękowej.
Zakres natężeń słyszalnych zmienia się wraz z częstotliwością tonu. Obszar słyszalności na wykresie natężenie-częstotliwość przedstawia poniższy rysunek.
Rysunek 1‑2 Obszar słyszalności wszystkich możliwych dźwięków, dźwięków muzycznych i dźwięków mowy na płaszczyźnie „poziom ciśnienia akustycznego-częstotliwość”
(1.2)
Jednostką poziomu natężenia jest bel, lecz częściej używa się jednostki „decybel” (czyli 0,1 bela) ze względu na to, że człowiek wyraźnie słyszy różnicę głośności wielkości 0,3 bela , natomiast ułamki decybeli nie są zauważalne, więc wielkości poziomu natężenia w decybelach mogą być zaokrąglane do liczb całkowitych [22]. Wzór na poziom natężenia dźwięku w decybelach ma postać:
(1.3)
Zgodnie z prawem Webera-Fechnera zależność między intensywnością bodźca a postrzeganą głośnością jest logarytmiczna [16], więc korzystanie ze skali logarytmicznej do określania wielkości związanej z głośnością ma też wytłumaczenie psychofizyczne.
Inną miarą fizyczną związaną z postrzeganą głośnością dźwięku jest poziom ciśnienia SPL (od angielskiego terminu Sound Pressure Level)
gdzie prms to ciśnienie skuteczne, a p0=2*10-5 Pa to ciśnienie odniesienia. Ciśnienie skuteczne to stałe ciśnienie, które przenosi taką samą energię jak ciśnienie zmieniające się okresowo. Na wartość poziomu ciśnienia ma wpływ zjawisko interferencji, odbicia, refrakcji i rozpraszania oraz zjawisko unoszenia. Poziom natężenia i poziom ciśnienia umożliwiają szeregowanie dźwięków o różnej głośności i tej samej częstotliwości na skali „cichy-głośny”, jednak nie umożliwiają określenia wartości głośności.
Rysunek 1‑3 Krzywe izofoniczne [9]
Pewien obraz odbieranej głośności dla dźwięków o różnych częstotliwościach dają krzywe jednakowej głośności (krzywe izofoniczne, izofony). Zostały one wyznaczone doświadczalnie na podstawie wrażeń subiektywnych przez porównywanie głośności badanego tonu i głośności tonu o częstotliwości tonu o częstotliwości 1 kHz. Jednostką poziomu głośności jest fon. Każda z krzywych jest opisana przez tzw. poziom głośności, czyli wartość poziomu ciśnienia akustycznego dźwięku o częstotliwości 1 kHz dla tej krzywej. Jeden fon odpowiada głośności dźwięku o poziomie natężenia jednego decybela i częstotliwości 1kHz. Poziom głośności jest terminem fizycznym i jest przydatny w określaniu głośności dźwięku wyrażonej w sonach. Badania na słuchaczach wskazują, że wzrost poziomu ciśnienia akustycznego o 10dB jest odbierany jako dwukrotny wzrost głośności, natomiast spadek o 10dB – jako spadek głośności o połowę (zależy to również od częstotliwości i od intensywności dźwięku odniesienia). Głośność jednego sonu ma ton o częstotliwości 1000 Hz i poziomie ciśnienia akustycznego o 40 dB przekraczającego próg słyszalności.
Długość trwania dźwięku również wpływa na odbieraną głośność – dźwięk trwający bardzo krótko (mniej niż 100 ms) brzmi ciszej niż dźwięk o tym samym poziomie ciśnienia, ale trwający dłużej. W przypadku hałasu dodatkowo duże znaczenie odgrywa szerokość pasma.
Bezwzględną miarą głośności jest tzw. „głośność Zwickera”, która uwzględnia progi słyszalności oraz zjawisko wzajemnego maskowania składowych.
Brak komentarzy:
Prześlij komentarz