Чистые тоны, т.е. синусоидальные акустические сигналы, лишены тембральных признаков, поэтому слуховой анализатор можно уподобить преобразователю, где со стороны входа параметрами сигнала являются только звуковое давление и частота, а со стороны выхода – громкость и высота тона. Экспериментально получены характеристики передачи чистых тонов слуховой системой человека а установившемся режиме, т.е. при достаточно продолжительном слушании измерительного сигнала.
Связь между высотой тона Н и частотой F установлена немецкими акустиками Э. Цвикером и Р. Фельдкеллером. Исходной точкой для построения зависимости H(F) послужил тон «до малой октавы» и было принято, что основной частоте этого тона 131 Гц соответствует высота 131 мел. Кривая адекватно отражает восприятие высоты тона в основном частотном диапазоне музыкальных звуков и хорошо согласуется со способом кодирования частоты сигнала в слуховой системе.
На рисунке (найдите его сами в инете по следующим ключевым словам) изображены стандартные кривые равной громкости (изофоны) для прослушивания чистых тонов через громкоговоритель двумя ушами. Звуковое давление измерено в свободном поле, т.е. при отсутствии головы слушателя в точке приема.
На оси ординат отложены уровни звукового давления в децибелах или равные им уровни интенсивности звука N = 20 lg (p зв/p o) = 10 lg (I/Iо). За ноль децибел на графике изофон принято звуковое давление p o = 2*10 (в -5 степени) Па (действующее значение), которому соответствует интенсивность звука Io = 10 (в -12 степени) Вт/кв. м.
Каждая изофона представляет собой множество точек с координатами Ni, Fi, удовлетворяющими условию равной громкости с опорным тоном 1000 Гц. Кривая 1 (самая нижняя) соответствует порогу слышимости, кривая 2 (самая верхняя) порогу осязания (болевому порогу). Параметром семейства изофон служит психоакустическая (не физическая!) величина – уровень громкости. Единица уровня громкости носит название фон. Принято считать, что уровень громкости в фонах численно равен уровню интенсивности равногромкого тона 1000 Гц в децибелах: L фон = N 1000 дБ.
Закон Стивенса. Из этого закона следует, что в средней части звукового диапазона частот громкость пропорциональна звуковому давлению или напряжению в электрической части звукового тракта в степени 0,6 (или электрической мощности сигнала на входе громкоговорителя) в степени 0,3. Для приближенной оценки считают, что громкость пропорциональна кубичному корню из мощности.
Семейство изофон рассматривают как совокупность частотных характеристик слуховой системы, измеренных «по выходу». При подобных измерениях величину выходного сигнала (в данном случае громкость) поддерживают постоянной и регистрируют частотную зависимость величины входного сигнала. Из кривых равной громкости видно, что частотные характеристики слуха неравномерны, и эта неравномерность тем больше, чем меньше уровень громкости. Наибольшая чувствительность слуха отмечается в окрестности частоты 3000 Гц: там находится резонанс слухового прохода.
Процитировано по кн. «Радиовещание и электроакустика» под ред. Ю.А. Ковалгина, М, 2002.
Дополнение В. Сидорова:
Иными словами, с уменьшением громкости звука чувствительность уха к низким и высоким частотам снижается. Особенно сильно это явление проявляется на НЧ. Именно поэтому звукорежиссер прослушивает контрольные системы на значительной громкости (с нормированным уровнем), в связи с чем его рабочий день сокращен.
Это нехитрое явление и породило «аудифильские» легенды о какой-то минимальной мощности, подводимой к акустике, и о том, что усилитель «не раскачивает» акустику. На самом деле это не так, и объясняется указанной выше особенностью человеческого слуха.
Связь между высотой тона Н и частотой F установлена немецкими акустиками Э. Цвикером и Р. Фельдкеллером. Исходной точкой для построения зависимости H(F) послужил тон «до малой октавы» и было принято, что основной частоте этого тона 131 Гц соответствует высота 131 мел. Кривая адекватно отражает восприятие высоты тона в основном частотном диапазоне музыкальных звуков и хорошо согласуется со способом кодирования частоты сигнала в слуховой системе.
На рисунке (найдите его сами в инете по следующим ключевым словам) изображены стандартные кривые равной громкости (изофоны) для прослушивания чистых тонов через громкоговоритель двумя ушами. Звуковое давление измерено в свободном поле, т.е. при отсутствии головы слушателя в точке приема.
На оси ординат отложены уровни звукового давления в децибелах или равные им уровни интенсивности звука N = 20 lg (p зв/p o) = 10 lg (I/Iо). За ноль децибел на графике изофон принято звуковое давление p o = 2*10 (в -5 степени) Па (действующее значение), которому соответствует интенсивность звука Io = 10 (в -12 степени) Вт/кв. м.
Каждая изофона представляет собой множество точек с координатами Ni, Fi, удовлетворяющими условию равной громкости с опорным тоном 1000 Гц. Кривая 1 (самая нижняя) соответствует порогу слышимости, кривая 2 (самая верхняя) порогу осязания (болевому порогу). Параметром семейства изофон служит психоакустическая (не физическая!) величина – уровень громкости. Единица уровня громкости носит название фон. Принято считать, что уровень громкости в фонах численно равен уровню интенсивности равногромкого тона 1000 Гц в децибелах: L фон = N 1000 дБ.
Закон Стивенса. Из этого закона следует, что в средней части звукового диапазона частот громкость пропорциональна звуковому давлению или напряжению в электрической части звукового тракта в степени 0,6 (или электрической мощности сигнала на входе громкоговорителя) в степени 0,3. Для приближенной оценки считают, что громкость пропорциональна кубичному корню из мощности.
Семейство изофон рассматривают как совокупность частотных характеристик слуховой системы, измеренных «по выходу». При подобных измерениях величину выходного сигнала (в данном случае громкость) поддерживают постоянной и регистрируют частотную зависимость величины входного сигнала. Из кривых равной громкости видно, что частотные характеристики слуха неравномерны, и эта неравномерность тем больше, чем меньше уровень громкости. Наибольшая чувствительность слуха отмечается в окрестности частоты 3000 Гц: там находится резонанс слухового прохода.
Процитировано по кн. «Радиовещание и электроакустика» под ред. Ю.А. Ковалгина, М, 2002.
Дополнение В. Сидорова:
Иными словами, с уменьшением громкости звука чувствительность уха к низким и высоким частотам снижается. Особенно сильно это явление проявляется на НЧ. Именно поэтому звукорежиссер прослушивает контрольные системы на значительной громкости (с нормированным уровнем), в связи с чем его рабочий день сокращен.
Это нехитрое явление и породило «аудифильские» легенды о какой-то минимальной мощности, подводимой к акустике, и о том, что усилитель «не раскачивает» акустику. На самом деле это не так, и объясняется указанной выше особенностью человеческого слуха.