Уровень громкости. Кривые равной громкости

Для того чтобы можно было как-то оценить количественно такую субъективную характеристику как громкость, т.е. придать ей характер объективного параметра, необходимо понять от каких объективных, т.е. измеряемых, характеристик звука она зависит. Очевидно, что, прежде всего громкость зависит от такого физического параметра звука, как его интенсивность. Интенсивность, в свою очередь, зависит от звукового давления, создаваемого источником звука в точке прослушивания. Звуковое давление измерить можно, разместив в нужном месте измерительный микрофон.

Интенсивность I и звуковое давление р связаны соотношением:

,

где ρ – плотность воздуха, равная 1,2 кГ/м³;

С – скорость распространения звуковых колебаний в воздухе, равная при температуре 20°С 343 м/с.

Из практики хорошо известно, что чем больший уровень звукового давления создаёт источник звука, тем громче он звучит. Однако одного только уровня звукового давления для характеристики громкости звучания недостаточно. Например, если создать три тональных звуковых сигнала с одним и тем же уровнем звукового давления N = 40 дБ – один с частотой 50 Гц, другой с частотой 100 Гц, третий с частотой 4 кГц и попытаться сравнить их громкости, то окажется, что сигнал с частотой 4 кГц будет звучать достаточно громко, сигнал с частотой 100 Гц – едва слышно, а вот сигнала с частотой 50 Гц не удастся услышать вовсе. Если обратиться к рис. 2.10, то причина будет ясна – сигнал с частотой 50 Гц при уровне звукового давления 40 дБ будет находиться ниже кривой абсолютного порога слышимости, сигнал с частотой 100 Гц лишь немного выше нее, и только сигнал с частотой 4 кГц будет более чем на 40 дБ превышать абсолютный порог слышимости. Этот эксперимент доказывает, что громкость зависит не только от интенсивности звука, но и от его частоты. На краях диапазона слышимых частот можно сформировать звуковые сигналы очень высокой интенсивности, но никакого ощущения громкости при этом не возникнет, хотя слуховая система при этом может быть даже повреждена.

Кроме того, ощущение громкости зависит еще и от длительности звука – если звуковые сигналы будут слишком короткими (менее 35 мс), то будет слышен просто короткий щелчок, громкость которого зависит от длительности сигнала – чем короче сигнал, тем громкость его будет меньше.

Поскольку громкость звука - это его субъективная характеристика, то оценки ощущения громкости при изменении различных параметров звукового сигнала получают, разумеется, методом субъективных экспертиз. Такие экспертизы очень трудоемки, и для накопления необходимого количества статистических данных требуют проведения большого количества экспериментов. Однако, как уже упоминалось выше, в будущем оценку громкости можно будет выполнять с помощью компьютерных моделей слуховой системы, работы над которыми сейчас активно ведутся во многих странах мира.