Динамический диапазон, пик-фактор и уровни

Вследствие логарифмического закона восприятия и ши­рокого диапазона интенсивностей слышимых звуков для объективной оценки введено понятие уровня интен­сивности

За нулевой уровень условились принимать интенсив­ность Iо, близкую к пороговой интенсивности для нор­мального слуха на частоте 1000 Гц. Эта интенсивность приблизительно равна 10^-12 Вт/м².

В соответствии с квадратичным соотношением меж­ду интенсивностью звука и звуковым давлением (уровень звукового давления

где p_о — звуковое давление на нулевом уровне, опре­деляемое равенством для ρс=400 кг/с*м²; 10^-12 = р ₀²/400, т. е. р ₀=2-10^-5 Па.

Уровень акустического сигнала непрерывно изменяется во времени. Интервал таких изменений может быть довольно широким.

Разность между максимальным и минимальным уровнями называют динамическим диапазоном. Обычно единицей измерения динамических диапазонов является децибел, дБ. Следует помнить, что динамические диапазоны разных акустических сигналов существенно различны, некоторые из них приведены в табл.1.

Таблица №1. Типичные значения динамического диапазона

Вид сигнала	Динамический диапазон, дБ
Речь	25-35
Фортепиано	45-55
Симфонический оркестр	65-75
Поп-рок группа	90-110

Следует различать динамический диапазон первичного акустического сигнала и динамический диапазон электроакустического тракта.

Разность между максимальным и средним уровнями называют пик-фактором. Динамический диапазон и пик-фактор относятся к интегральным характеристикам и определяются на временном интервале 15 сек. для речевых сигналов и не менее 30 сек. – для музыкальных.

С помощью меню «анализ» звукового редактора Adobe Audition в окне «статистика» можно получить численные значения максимальных, средних и минимальных уровней исследуемых сигналов и рассчитать динамический диапазон и пик-фактор. Необходимо помнить, что ширина окна анализа должна соответствовать длительности звуков. Ниже, на рис. 2 приведены данные меню «статистика» с шириной окна временного анализа 50 мс и численными значениями: L _max =-5.9 дБ; L _min =-49.61 дБ; L _средн =-15.7 дБ.

Рис. 2. Данные меню «статистика» звукового редактора Adobe Audition

Динамический диапазон D = L _max – L _min= 43.71 дБ.

Пик-фактор П= L _max – L _средн= 9.8 дБ.