Относительная и абсолютная громкость

На практике нередко требуется оценить насколько один звук громче или тише другого. Оценка путем сравнения уровней громкости обоих сигналов в фонах в данном случае не подходит. Убедиться в этом несложно на простом примере. Например, известно, что уровень громкости, создаваемый шумом аплодисментов в концертном зале, составляет примерно 70 фон. Если каким-то образом умудриться удвоить число аплодирующих зрителей, то уровня в 140 дБ, характеризующего болевой порог, они все равно не создадут, как бы не старались. Приведенный пример наглядно иллюстрирует тот факт, что уровни, выраженные в децибелах или в производных от них единицах – фонах, складывать арифметически нельзя. По той же самой причине, если прослушать два звуковых сигнала с уровнями громкости 40 и 80 фон, то второй сигнал отнюдь не покажется нам громче другого в два раза. Все это доказывает, что связь уровня громкости с абсолютной оценкой громкости носит достаточно сложный характер.

Для того чтобы обеспечить возможность количественно оценивать абсолютную громкость звуковых сигналов, а также сравнивать их по громкости, была принята специальная единица - сон. Громкость эталонного звука в один сон – это громкость тонального звука с частотой 1000 Гц и с уровнем 40 дБ (1 сон = 40 фон).

Используя эталон абсолютной громкости, можно оценивать и относительные значения уровня громкости различных звуков, сравнивая их с громкостью эталонного звука. Для этого используется следующая методика. Эксперту предъявляются два звука – эталонный тон с частотой 1000 Гц и уровнем 40 дБ (т.е. громкостью в 1 сон) и звук той же частоты, громкость которого требуется оценить. Эксперту предлагается увеличивать уровень измеряемого звука до тех пор, пока его громкость по отношению к эталонному не возрастет в два раза. Поскольку громкость эталонного звука равна 1 сону, то громкость измеряемого звука с удвоенной громкостью принимается при этом равной 2 сонам. Оказывается, что это значение примерно соответствует уровню звукового давления всего в 50 дБ, а не в 80, как можно было бы ожидать, если попытаться использовать процедуру простого удвоения интенсивности исходного звука.

После этого громкость эталонного звука увеличивалась до полученного нового значения в 2 сона, и уровень измеряемого звука вновь увеличивался до двукратного увеличения его громкости. Этому уровню громкости присваивалось значение в 4 сона. Далее процедура повторялась и полученным значениям последовательно присваивались значения в 8 сон, 16 сон и т.д.

Во второй серии экспериментов, которая также начиналась с уровня 40 дБ для тона с частотой 1000 Гц, уровни громкости последовательно уменьшались в 2 раза и им присваивались значения 0,5 сон (соответствует уровню звукового давления 32 дБ или уровню громкости 32 фона), 0,25 сон и т.д.

Эксперимент показал, что на частоте 1000 Гц для уровней, превышающих 40 дБ, увеличение уровня, необходимое для удвоения громкости, остается примерно постоянным и составляет 10 дБ. При уменьшении уровня ниже значения в 40 дБ, разница в уровнях звукового давления, необходимая для уменьшения громкости в 2 раза, как видно из табл. 2.4 и из рис. 2.29, с каждым шагом уменьшается.

Таблица 2.4