Громкость и уровень громкости звука

Уровень интенсивности характеризует звук только с физической стороны. Из предыдущего следует, что зву­ки разных частот при одном и том же уровне интенсив­ности могут оказаться и слышимыми и неслышимыми. Для оценки субъективного восприятия звука по уров­ню введен ряд характеристик. Одной из таких характеристик служит уровень слухового ощущения (или просто уровень ощущения), определяемый законом Вебера-Фехнера. Согласно определению уровень ощущения

где Lпc — уровень интенсивности звука на пороге слы­шимости.

Все измерители уровня обычно градуируют по звуковому давлению, и поэтому результаты измерений выражают в величи­нах уровней звукового давления

Таким образом, уровень ощущения представляет со­бой уровень интенсивности звука, находящийся над уровнем порога слышимости на той же частоте. Он учи­тывает зависимость порога слышимости от частоты и, тем самым, более точно характеризует субъективное восприятие звука на разных частотах, чем уровень ин­тенсивности.

При уровнях гораздо выше уровня порога слыши­мости этот уровень все же неточно характеризует вос­приятие звука. Поэтому были введены понятия громко­сти и уровня громкости, с помощью которых можно получить более точную оценку субъективного восприя­тия звука.

Человек может довольно точно установить равенст­во громкостей двух звуков любого частотного состава. Это свойство слуха использовали для введения поня­тия уровня громкости. За эталон уровня громкости принимают уровень интенсивности чистого тона с ча­стотой 1000 Гц. Единица уровня громкости называется фоном. Итак уровень громкости в фонах на частоте 1000 Гц равен уровню его интенсивности в децибелах. За уровень громкости (в фонах) любого другого звука принимают уровень интенсивности в децибелах равногромкого с ним тона с частотой 1000 Гц, т. е. считают

где G — громкость звука.

Чтобы определить уровень громкости какого-либо звука, достаточно взять с частотой 1000 Гц и изме­нять его уровень до тех пор, пока его громкость не бу­дет одинаковой с громкостью определяемого звука. Уро­вень интенсивности эталонного тона при этом численно будет равен уровню громкости определяемого звука.

На рис. 2.6 приведены кривые равной громкости, полученные при сравнении тонов разных частот с эталонным. Они определены для всего диапазона слухово­го восприятия по частоте и уровню. Как видим, по ме­ре повышения уровня громкости кривые равной гром­кости спрямляются. Например, для нулевого уровня громкости (на пороге слышимости) уровень интенсив­ности тона с частотой 100 Гц равен 38 (см. рис. 2.6).

а тона с частотой 500 Гц — 7 дБ. Для получения уров­ня громкости, равного 80 фон (см. рис. 2.6, кривая 80), уровень интенсивности тех же тонов должен быть взят равным соответственно 83 и 80 дБ, т. е. оба тона будут практически одинаково громки, если они будут иметь одинаковые уровни интенсивности.

Следователь­но, на высоких уровнях громкости слух имеет частот­ную характеристику чувствительности, близкую к рав­номерной, поэтому физическая и субъективная харак­теристики будут близки друг к другу. Это обстоятель­ство привело к двум практическим рекомендациям.

Допустим, что слушание радиопередачи идет на уровне 80 фон, при этом все частотные составляющие передачи при их одинаковой интенсивности звучат поч­ти одинаково громко. Теперь уменьшим усиление (приемника) на 30 дБ, тем самым уровень интенсивно­сти звучания снизится на 30 дБ. Вследствие этого ча­стотные составляющие, находящиеся около частоты 1000 Гц, будут иметь уровень громкости 50 фон, а со­ставляющие, находящиеся около частоты 100 Гц, снизятся по уровню громкости до значения, равного 22 фон (см. крестики рис. 2.6); они будут звучать менее громко, чем средние частоты. Чтобы звучание низких частот осталось таким же, как и звучание средних, не обходимо скорректировать частотную характеристик приемника путем подъема его чувствительности на низких частотах (на 17—20 дБ на частоте 100 Гц). В хо- роших радиоприемниках при уменьшении коэффициента усиления автоматически корректируется величин усиления на низких частотах (происходит увеличение коэффициента усиления).

При измерении высоких уровней громкости шумочувствительность измерителей (шумомеров) должен быть почти не зависящей от частоты, что соответствует субъективному восприятию звука по громкости. При измерении низких уровней громкости показания шумомера будут близкими к субъективным только, если при этом будет учтено то обстоятельство, что слух слабее воспринимает низкие частоты, чем средние при низких уровнях громкости.

Для иллюстрации в табл. 2.1 приведены уровни громкости в фонах и громкости в сонах для ряда типо­вых звучаний.

Таблица 2.1

Источник звука	LG, фон	G, сон
Улица с интенсивным движением	75...80	11.40...17.10
Шумная улица без трамвая	60...75	4.35...11.40
Обычный средний шум на улице	55...60	3.08...4.35
Комната шумная	40...50	0.98...2.20
Комната тихая	25...30	0.20...0.36
Разговор трех человек в комнате	45...50	1.50...2.20
Оркестр	80...100	17.10...88.00
Зал при массовых сценах	75...90	11.40...59.00
Аплодисменты	60...75	4.35...11.40
Исполнение соло в студии	40...50	0.98...2.20
Форте фортиссимо		88.00
Фортиссимо		38.00
Форте		17.10
Меццо-форте		7.95
Меццо пиано		4.35
Пиано		2.20
Пианиссимо		0.98
Пиано пианиссимо		0.36
Порог слухового ощущения