В этой статье рассказывается об объеме и обо всем, что связано с этим понятием. Следует сказать, что именно колебания воздуха (точнее, молекул, из которых он состоит) порождают звуковые волны. Эти волны перемещаются в определенных пространственных координатах и направлениях. При этом молекулы не перемещаются относительно своего положения.
Что это такое?
Громкость — это субъективное свойство человеческого восприятия интенсивности различных звуков, классифицирующее звуки по определенной шкале, от самых тихих до самых громких.
Звук — это природное явление, и существуют процессы, благодаря которым колебания распространяются в различных средах. Другими словами, это ряд областей, где давление повышается и понижается.
Стоит отметить, что мы можем слышать по следующим причинам Ухо, благодаря своей сложной структуре, преобразует звуковые колебания в сигналы. Они усиливают колебания и преобразуют их в нервные импульсы. Эти нервные импульсы распознаются нашим мозгом как звук.
Громкость звука и наше субъективное восприятие его зависят от амплитуды и частоты, которые являются естественными свойствами звука. Чем выше амплитуда, тем громче звук. В настоящее время громкость обычно измеряется в децибелах.
Отчасти это связано с тем, что на практике громкость представляет собой сравнение двух различных метрик и основывается на некотором пороговом значении.
В этом случае используется логарифмическая шкала. Эта шкала определяет, во сколько раз максимальное звуковое давление превышает порог слышимости человеческого уха. Для воздуха это 20 микропаскалей, а для воды — 1 микропаскаль.
Громкость звука зависит от среды, через которую он распространяется, и ее плотности. Чем выше плотность среды, тем быстрее распространяется звук. Именно поэтому звук не может существовать в вакууме.
Интенсивность измеряется в единицах, названных в честь ученого Александра Белла — белых. Однако, поскольку белый — очень большая величина, принято измерять звук в кратных ей единицах, то есть в децибелах. Для этого были придуманы специальные объемные весы.
Например, спектр звуковых частот — это своеобразный график, показывающий зависимость относительной энергии звуковых колебаний от частоты.
Существуют различные характеристики, которые влияют на его звучание и интенсивность. Это прежде всего спектральный состав, пространственное направление источника и звука.
Приведем основные единицы измерения звуковых характеристик. В ее рамках можно выделить два параметра: абсолютный и относительный. Шкала динамики, которая измеряется в абсолютном выражении, содержит единицу измерения, называемую сон. Единица фона — это более крупный параметр относительного характера.
Величина, показывающая, выше или ниже один конкретный звук по сравнению с другим, измеряется в децибелах. Следует отметить, что бел и децибел являются несистемными единицами и не входят в единую систему измерения.
Например, степень интенсивности инструмента зависит от его размера или размера части инструмента, отвечающей за производство звука.
Для иллюстрации характеристик звука приводится типичный пример. Для этого проведем следующий простой эксперимент, для которого понадобятся пластиковый стакан и кольцеобразная резина.
Чтобы начать эксперимент, положите резиновое кольцо на стакан. Затем приложите дно стакана к уху и прислушайтесь к звуку шин.
Звуки являются результатом вибраций, воздействующих на воздух или другой объект. Затем они распространяются в центре. В результате раздается звук.
Давайте поговорим о диапазоне звуков вокруг нас. Наш диапазон находится в границах от низкой частоты 20 Гц до высокой частоты 20 000 Гц. Однако комфортным для слуха является диапазон от 2000 до 5000 Гц.
Следует отметить, что звуки с уровнем SPL выше 85 дБ могут быть вредны для слуха при длительном воздействии.
От чего зависит громкость?
Существует ряд функций, которые в первую очередь зависят от громкости. Это частота и ширина колебаний, а также индивидуальные особенности человека.
Еще один важный фактор — расстояние от источника. По мере уменьшения энергетической составляющей звуковой волны расстояние от источника прямо пропорционально увеличивается.
Частые вибрации производят более высокий звук. Эти особенности используются человеком для создания различных инструментов.
Следует сказать, что если человек постоянно подвергается воздействию громкого шума, у него могут появиться симптомы заболевания. К ним относятся повышенная нейровозбудимость, ускоренная утомляемость и повышение артериального давления.
Поэтому для защиты от громких звуков, например на строительных площадках, используются специальные шумоподавляющие наушники.
Надо сказать, что в твердых телах качество звуковых волн улучшается. Под водой звук распространяется в пять раз быстрее, чем в воздухе.
В целом следует сказать, что за изучение звука и его параметров и свойств отвечает соответствующий раздел физики, изучаемый в школьных курсах.
Как его можно измерить?
Поскольку восприятие звука у разных людей разное, для его измерения создается специальное оборудование.
Наиболее распространенным способом измерения уровня шума является использование датчиков. Датчики уровня шума измеряют энергию звуковых волн, приходящих на единицу площади в единицу времени на приемник. Эта величина называется интенсивностью звука или шума и измеряется в мВт/м2 (микроваттах на квадратный метр).
Узнайте, как определяются децибелы и фактический уровень сигнала. На каждые 6 дБ уровень сигнала изменяется в два раза.
Почему мы получаем эти значения? Децибелы — это логарифм отношения двух одинаковых значений энергии, умноженный на 10. Амплитуда, с другой стороны, не является энергетической величиной и должна быть преобразована в подходящее значение.
Для измерения уровня шума в разных местах часто используются специальные приборы, называемые измерителями уровня звука.
Человеческое ухо — сложнейший биологический сенсор и детектор звука, способный воспринимать звуки, отличающиеся друг от друга в миллионы раз.
В России существуют специальные стандарты для установления кривых равной громкости. Это ГОСТ Р ИСО 226-2009. Он называется «Аудио. Стандартная кривая равной громкости».
Существует как минимум три способа измерения громкости. В одном случае используется максимальное пиковое значение, в другом — среднее значение уровней сигнала, а в третьем — метрика ReplayGain. Из всех этих методов ReplayGain является лучшим. Она передает воспринимаемый уровень громкости и учитывает физиологические и психические особенности восприятия звука.
В настоящее время в разных областях используются различные методы физического представления амплитуды звуковых колебаний.