Звуковите вълни се характеризират със скорост на разпространение, звуково налягане, интензитет, спектрален състав и редица други величини.
За формиране на единици на акустиката, подобно на механиката, са достатъчни три основни единици: дължина Л, маси Ми времето T... Като правило в акустиката се използва SI системата от единици. В същото време на практика се използват и несистемни единици (децибел, фон, октава, атмосфера и др.) Ето само някои от често използваните акустични величини.
Скорост звук- Фазовата скорост на звуковите вълни в еластична среда обикновено е еднаква за всички честотни компоненти на звука. Изразено в метри в секунда ( Госпожица). Скоростта на звука във въздуха при температура 0 C и налягане от 1 атм (101325 Pa) е 331 m / s.
Звук налягане Р- променливата част от налягането, произтичаща от преминаването на звукова вълна в средата. Разпространявайки се в средата, звуковата вълна образува своето удебеляване и разреждане, което създава допълнителни промени в налягането спрямо средните й стойности в средата.
Звуковото налягане е променлива част от налягането, т.е. флуктуации на налягането около средната стойност, чиято честота съответства на честотата на звуковата вълна. Звук налягане -- основното количествен Характеристика звук.
Звуковото налягане, както всяко налягане, се измерва в паскали ( 1Pa = 1 Нютон На м 2 ) и има измерението LMT... Понякога нивото на звуковото налягане се използва за характеризиране на звука - изразен в dbсъотношението на величината на дадено звуково налягане Рдо прага на звуковото налягане Р О = 2 10 -5 n/m 2 ... В този случай броят на децибелите N = 20 lg (стр/стр о ).
Звуковото налягане във въздуха варира в широки граници – от 10 -5 n/m 2 близо до прага на слуха до 10 3 n/m 2 най-силните звуци, като реактивен самолет.
При значително звуково налягане се наблюдава феноменът на прекъсване на течността - кавитация.
Трябва да се разграничи звуковото налягане от радиация налягане звук.
Звуковото налягане е най-важната характеристика на звука, тъй като от всички акустични величини човешкото ухо възприема предимно звуковото налягане.
акустичен радиация налягане(налягане на звуковото излъчване) - постоянно налягане, което изпитва тяло в неподвижно звуково поле. Радиационно звуково налягане не трябва да се смесва с звук налягане, което е периодично променящо се налягане в средата, в която се разпространява звуковата вълна.
Звуковото налягане е пропорционално на плътността на звуковата енергия и следователно на квадрата на звуковото налягане. То малцина На сравнение с звук налягане; например в звуково поле във въздуха, в което звуковото налягане е равно на 10 2 N / m 2, при нормално падане на звукова вълна върху препятствие, което напълно отразява звука, звуковото налягане е приблизително 0,1 N / m 2 . Извършва се измерване на радиационното налягане на звука радиометър... Познавайки големината на звуковото налягане, можете да определите абсолютната стойност интензитет звукв дадена среда.
Звук енергия Уе енергията на вибрационното движение на частици от еластична среда, която запълва областта на звуковото поле. Както всяка друга енергия, звуковата енергия се изразява в джаули ( j) и има измерението LMT.
Плътност звук енергия w = dW / dVима измерението LMTи мерна единица j/m.
Поток звук енергия P = dW / dt, както и звук мощност P = dW / dt- всички тези енергийни количества се изразяват във ватове ( У) и има измерението LMT.
Интензивност звук(плътност на звуковата мощност), наричана още звукова мощност, - средната във времето енергия, пренесена от звукова вълна през единица площ, перпендикулярна на посоката на разпространение на вълната за единица време: I = dР / dS,има измерението MT
За плоска синусоидална пътуваща вълна, интензитетът на звука
аз = pv / 2 = стр 2 / 2rc,
където Р- амплитуда на звуковото налягане, v- амплитуда вибрационен скорост, rе плътността на средата, с- скоростта на звука в него. При сферична пътуваща вълна интензитетът на звука е обратно пропорционален на квадрата на разстоянието от източника. В стояща вълна аз = 0 , т.е. средно няма поток от звукова енергия.
Интензитетът на звука се измерва в SI единици в ш/м 2 ... Интензитетът на звука се оценява и от нивото на интензитета в децибелната скала; номер на децибела
н = 10 lg (аз/аз 0 ) ,
където аз- интензивността на дадения звук, аз 0 = 10 -12 ш/м 2 .
Интензивност звуки се изразява във ватове на квадратен метър ( W/m).
акустичен съпротивление- физическа величина, подобна на съпротивлението на електрическа верига. Има измерение LMTи се изразява в паскали секунди на кубичен метър.
Спектър звук- честотната характеристика на звука, описваща неговия спектрален състав по отношение на всяка акустична величина (обикновено звуково налягане, сила на звука и др.). По правило в акустичната практика трябва да се работи с непрекъснати спектри, когато енергията на звуковите вибрации се разпределя непрекъснато в определен честотен диапазон. В същото време при решаване на определени проблеми (калибриране, приемане и предаване на сигнали за калибриране и др.) се налага използването на линейно – дискретни честотни компоненти на спектъра.
Някои акустични величини, свързани с възприемането на звука от човек (интензитет на звука, звуково налягане, затихване на звуковите вълни и др.), имат експоненциален характер на промяна и в резултат на това могат да варират по големина в много широк диапазон - от няколко порядъка.
От своя страна човешкото ухо има огромен диапазон на възприемчивост: улавя най-тихото шумолене на зеленина и в същото време издържа на шокиращи гръмотевични удари. Тази способност на човешкото слухово възприятие е описана в емпиричния психофизиологичен закон на Вебер-Фехнер, както следва: усещането е пропорционално на логаритъма на дразненето.
Ако ударът се увеличи 10 пъти, неговият десетичен логаритъм се увеличава с единица и усещането също се увеличава с един. И с увеличаване на въздействието милион пъти, неговият логаритъм и в същото време усещането се увеличава само с шест от същите единици. От този факт следва важен извод: психофизиологичният закон определя промяната в амплитудата и честотата на възприеманите звуци в толкова широк диапазон, че е практически невъзможно да се използват линейни скали и е необходимо да се прибегне до логаритмична скала. Но същият закон прави използването на логаритмичните величини и техните единици в акустиката съвсем естествено.
Относителното ниво на акустичната величина с помощта на логаритмична скала се дефинира като логаритъм на съотношението на дадена стойност NSстойности до праговата (първоначална) стойност NSтази стойност. взето за произход:
ниво величини = lg X / X .
Например нивото на интензитета на звука е десетичният логаритъм на съотношението на дадена стойност на интензитета на звука аздо прага азинтензитет на звука .
Относителното ниво се обозначава с буквата Лс индекс, показващ вида на акустичната величина, например Lp- ниво на звуково налягане. Следните нива се приемат като референтни нива:
- o ниво на звуково налягане - 20 μPa;
- o ниво на звукова мощност - 10 -12 W;
- o ниво на интензитет на звука - 0,01 W / m 2.
Ако е необходимо да се посочи първоначалната стойност, нейната стойност се поставя в скоби след обозначението на логаритмичната стойност и буквите re (началните букви на думата referens). Например за нивото на звуково налягане L p (re 20 μPa) = 20 dB.
Когато се използват логаритмични величини за ниво на количеството, основата на логаритмите (десет, корен квадратен от десет, две и т.н.), праговата стойност на количеството и самият параметър (ниво на звуково налягане, ниво на интензитет на звука и т.н.) са посочени. Белите и децибелните единици се използват за количествено определяне на нивата и други логаритмични величини.
Бел има две различни значения: едното с основа равна на десет, а другото с основа равна на корен квадратен от десет. Десетичната основа на логаритъма се използва за енергийни количества, а основата е за величини на мощност.
Бел(B) има увеличение на енергийната стойност (звукова мощност Р, енергия У, интензивност азили друга енергийна стойност) 10 пъти:
1 bel = lg (P 2 / P 1) с P 2 = 10 P 1. (1.2.1)
Тъй като енергийните количества са пропорционални на квадратите на величините на мощността (звуково налягане, електрически ток и др.), bel също представлява увеличение на количеството на мощността с = 3,162 пъти.
На практика обаче най-разпространеният не е bel, а неговата дробна единица - децибел (dB): 1dB = 0,1 B.
децибелсъответства на промяна в енергийната стойност с коефициент 10 0,1 = = 1,259 пъти или стойност на мощността в = 1,121 пъти. Има и независима дефиниция за децибел: децибел - ниво на звуково налягане Р, за което е изпълнено съотношението 20 lg (p / p 0) = 1, където p 0 е праговото звуково налягане, равно на 20 μPa.
Звук мощносте количеството звукова енергия, излъчвана за единица време във ватове.
Ниво звук мощносте логаритъмът на съотношението на дадената звукова мощност към оригиналната звукова мощност. Нивото на звукова мощност в децибели е равно на десет пъти логаритъма с основа, равна на десет от това съотношение:
L стр = 10 lg (P / P 0),
където P е звуковата мощност, W, P 0 е праговата звукова мощност, P 0 = 10 -12 W = 1 pW, освен ако не е посочено друго.
Тъй като мощността на акустичния сигнал е пропорционална на квадрата на неговата амплитуда (мощността на звука е пропорционална на квадрата на амплитудата на звуковото налягане), тогава усилването на амплитудата на сигнала с един бел съответства на стойността
Един децибел, съответстващ на промяна в амплитудата в при 10 пъти, представлява относително малка стойност. Следователно, в децибели
Ако А(u) беше съотношението на мощността, тогава логаритъмът от дясната страна на (1.2.2) трябваше да бъде предшестван от коефициент 10. Тъй като А(u) представлява съотношението не на мощностите, а на изходните и входните величини (премествания, скорости, напрежения, токове и т.н.), тогава увеличение на това съотношение с десет пъти ще съответства на увеличаване на съотношението на мощността със сто пъти, което съответства на два бела или двадесет децибела. Следователно от дясната страна на (1.2.2) има коефициент 20.
Ниво интензитет звук(ниво на плътност на потока на звуковото налягане) е логаритъмът на съотношението на даден интензитет на звука в определена посока към първоначалния интензитет. Нивото на интензитет в децибели е равно на десет пъти логаритъма с основа, равна на десет от това съотношение. Освен ако не е посочено друго, 1 pW / m 2 се приема за начален интензитет на звука.
Ниво звук наляганее логаритъмът на съотношението на даденото звуково налягане към първоначалното звуково налягане. Нивото на звуковото налягане в децибели е равно на двадесет логаритма от това съотношение с основа, равна на десет. Освен ако не е посочено друго, първоначалното звуково налягане във въздуха се приема като 20 µPa и 1 µPa в други среди и се приема, че звуковото налягане се изразява чрез средноквадратични стойности.
В допълнение към обективните акустични характеристики има и субективни звукови характеристики, които характеризират слуховото възприемане на звуци от човек. Те включват: сила на звука, праг на слуха, праг на болка и други.
Сила на звука звук- стойност, характеризираща нивото на слуховото усещане за звук. Силата на звука зависи по сложен начин от звуковото налягане (интензитета на звука), от честотата и формата на звуковите вибрации. При постоянна честота и форма на вибрация силата на звука се увеличава с увеличаване на звуковото налягане. Човек има най-голяма чувствителност към звуци в честотния диапазон от 1 - 5 kHz.
Силата на звука на дадена честота се оценява като се сравнява със силата на чист тон с честота 1000 Hz, като се въвежда логаритмична стойност за това „ниво на силата на звука“. Нивото на силата на звука се оценява във фонове.
Заден планима ниво на силата на звука, за което нивото на звуковото налягане на звука, равно на него на стандартен чист тон с честота 1000 Hz, е равно на 1 dB. За стандартен тон фоновата сила на звука е същата като нивото на звуковото налягане в децибели.
Праг чуваемост- звуковото налягане, при което се чуват най-слабите звуци от дадена честота. Най-малкият праг на чуваемост съответства на честоти в диапазона от 1 - 5 G kHz.
Праг болезнено Усещам- звуково налягане, при което нормалното слухово усещане се превръща в болезнено дразнене на органите на слуха. В честотния диапазон 1 - 5 kHz прагът на болка е около 120 dB.
Ключ думите : скорост звук, звук налягане, плътност звук енергия, поток звук енергия, интензитет звук, акустичен съпротивление, спектър звук, психофизиологични закон, ниво акустичен количества, логаритмичен стойност, логаритъм, бяло, децибел, сила на звука, праг чуваемост, праг болезнено Усещам.
Контролни въпроси
- 1. Моля посочете обхват звук вълни.
- 2. Списък акустичен величини и посочват мерна единица измервания.
- 3. Какво такъв спектър звук?
- 4. V как състои се психофизиологични закон Вебер-Фехнер?
- 5. Защо v акустика целесъобразно използване логаритмичен величина?
- 6. Какво такъв роднина ниво акустичен величина?
- 7. Какво такъв бяло?
- 8. Какво такъв децибел и как той обвързани с бяло?
- 9. Дай определение ниво звук мощност, ниво интензитет звук, ниво звук налягане.
- 10. Какво такъв сила на звука звук?
- 11. Какво такъв праг чуваемост?
- 12. Какво такъв праг болезнено Усещам?
В тази статия ще научите какво представлява звукът, какъв е неговият смъртоносен обем, както и скоростта му във въздуха и други среди. Ще говорим също за честота, кодиране и качество на звука.
Нека също така да разгледаме семплирането, форматите и аудиомощността. Но първо, нека дефинираме музиката като подреден звук – обратното на нередовния хаотичен звук, който възприемаме като шум.
- това са звукови вълни, които се образуват в резултат на вибрации и промени в атмосферата, както и на обекти около нас.
Дори по време на разговор чувате събеседника си, защото той влияе на ефира. Също така, когато свирите на музикален инструмент, независимо дали удряте барабан или скубате струна, вие произвеждате вибрации с определена честота, което произвежда звукови вълни в околния въздух.
Звуковите вълни са поръчаи хаотично... Когато са подредени и периодични (повтарящи се след определен период от време), ние чуваме определена честота или височина.
Тоест, можем да определим честотата като броя на повторенията на дадено събитие за даден период от време. Така, когато звуковите вълни са хаотични, ние ги възприемаме като шум.
Но когато вълните са подредени и периодично се повтарят, тогава можем да ги измерим с броя на повтарящите се цикли в секунда.
Честота на семплиране на аудио
Честотата на аудио семплиране е броят измервания на нивото на сигнала за 1 секунда. Херц (Hz) или Херц (Hz) е научна мерна единица, която определя броя на повторенията на събитие в секунда. Ще използваме това устройство!
Честота на семплиране на аудио Сигурно много често сте виждали подобно съкращение - Hz или Hz. Например в плъгините за еквалайзер. В тях мерните единици са херц и килохерц (тоест 1000 Hz).
Обикновено човек чува звукови вълни от 20 Hz до 20 000 Hz (или 20 kHz). Всичко по-малко от 20 Hz е инфразвук... Всичко над 20 kHz е ултразвук.
Позволете ми да отворя плъгина EQ и да ви покажа как изглежда. Вероятно сте запознати с тези числа.
Звукови честоти С еквалайзера можете да отслабвате или усилвате определени честоти в диапазона, който човек може да чуе.
Малък пример!
Тук имам запис на звукова вълна, която е генерирана при 1000 Hz (или 1 kHz). Ако приближим и погледнем формата му, ще видим, че е правилна и повтаряща се (периодична).
Повтаряща се (периодична) звукова вълна За една секунда тук се случват хиляди повтарящи се цикъла. За сравнение нека разгледаме звуковата вълна, която възприемаме като шум.
Нарушен звук Тук няма конкретна повтаряща се честота. Също така няма специфичен тон или височина. Звуковата вълна не работи. Ако погледнем формата на тази вълна, ще видим, че в нея няма нищо повтарящо се или периодично.
Да преминем към по-наситената част на вълната. Увеличаваме и виждаме, че не е постоянно.
Нарушена вълна при мащабиране Поради липсата на цикличност, ние не можем да чуем никаква конкретна честота в тази вълна. Следователно ние го възприемаме като шум.
Смъртоносно ниво на звука
Искам да спомена малко за смъртоносното ниво на звука за хората. Произхожда от 180 dBAи по-високо.
Веднага трябва да се каже, че според регулаторните стандарти безопасното ниво на шум се счита за не повече от 55 dB (децибела) през деня и 40 dB през нощта. Дори и при продължително излагане на слуха, това ниво не е вредно.
| Нива на силата на звука | ||
|---|---|---|
| (dB) | Определение | Източник |
| 0 | Изобщо не е пухкава | |
| 5 | Почти не се чува | |
| 10 | Почти не се чува | Тихо шумолене на листата |
| 15 | Едва се чува | Шумоля на зеленина |
| 20 — 25 | Едва се чува | Шепот на човек на разстояние 1 метър |
| 30 | Тихо | тиктакането на стенния часовник ( допустим максимум според нормите за жилищни помещения през нощта от 23 до 7 часа) |
| 35 | Доста чуваемо | Приглушен разговор |
| 40 | Доста звучно | Обикновена реч ( нормата за жилищни помещения през деня от 7 до 23 часа) |
| 45 | Доста чуваемо | Говоря |
| 50 | Ясно се чува | Пишеща машина |
| 55 | Ясно се чува | Говоря ( Европейска норма за офис помещения клас А) |
| 60 | (офис норма) | |
| 65 | Силен разговор (1 м) | |
| 70 | Силни разговори (1 м) | |
| 75 | крещи и се смей (1м) | |
| 80 | Много шумен | Scream, мотоциклет с ауспух |
| 85 | Много шумен | Силен писък, приглушен мотоциклет |
| 90 | Много шумен | Силни писъци, товарен железопътен вагон (7м) |
| 95 | Много шумен | Метро вагон (7 метра отвън или вътре в вагона) |
| 100 | Изключително шумно | оркестър, гръм ( според европейските стандарти това е максималното допустимо звуково налягане за слушалки) |
| 105 | Изключително шумно | В стари самолети |
| 110 | Изключително шумно | хеликоптер |
| 115 | Изключително шумно | Пясъкоструйна машина (1м) |
| 120-125 | Почти непоносимо | чук |
| 130 | Праг на болка | Самолет в началото |
| 135 — 140 | Контузия | Излитане на реактивен самолет |
| 145 | Контузия | Изстрелване на ракета |
| 150 — 155 | Контузия, травма | |
| 160 | Шок, травма | Ударна вълна от свръхзвуков самолет |
| 165+ | Разкъсани тъпанчета и бели дробове | |
| 180+ | Смърт | |
Скорост на звука в км в час и метри в секунда
Скоростта на звука е скоростта, с която вълните преминават през средата. По-долу давам таблица на скоростите на разпространение в различни среди.
Скоростта на звука във въздуха е много по-ниска, отколкото в твърди носители. И скоростта на звука във водата е много по-висока, отколкото във въздуха. Това е 1430 m/s. В резултат на това разпространението е по-бързо и чуваемостта е много по-далеч.
Звуковата мощност е енергията, която се предава от звукова вълна през интересуващата ни повърхност за единица време. Измерено в (W). Има моментна стойност и средна стойност (за определен период от време).
Нека продължим да работим с дефинициите от раздела за теория на музиката!
Тон и нотка
ВисочинаТова е музикален термин, който означава почти същото като честотата. Изключението е, че няма мерна единица. Вместо да дефинираме звука по броя на циклите в секунда в диапазона от 20 - 20 000 Hz, ние обозначаваме определени честотни стойности с латински букви.
Музикалните инструменти произвеждат периодични звукови вълни с правилни форми, които ние наричаме тонове или ноти.
Тоест, с други думи, това е един вид моментна снимка на периодична звукова вълна с определена честота. Височината на тази нота ни казва колко високо или ниско звучи нотата. В този случай по-ниските ноти имат по-дълги вълни. А високите са по-ниски.
Нека да разгледаме звукова вълна от 1 kHz. Сега ще приближа и ще видите какво е разстоянието между циклите.
Звукова вълна при 1 kHz Сега нека да разгледаме формата на вълната от 500 Hz. Тук честотата е 2 пъти по-малка и разстоянието между циклите е по-голямо.
Звукова вълна при 500 Hz Сега нека вземем форма на вълната от 80 Hz. Тя ще бъде още по-широка и много по-ниска на височина.
Звук при 80 Hz Виждаме връзката между височината и формата на вълната.
Всяка музикална нота се основава на една основна честота (висока височина). Но освен тон в музиката, той се състои и от допълнителни резонансни честоти или обертони.
Нека ви покажа още един пример!
По-долу има вълна от 440 Hz. Това е световният стандарт за настройка на инструменти. Съответства на бележка а.
Чиста звукова вълна при 440 Hz Чуваме само основния тон (чиста звукова вълна). Ако увеличим мащаба, ще видим, че е периодичен.
Сега нека разгледаме вълна със същата честота, свирена на пианото.
Периодичен звук на пиано Вижте, също е периодично. Но има малки допълнения и нюанси. Всичко това заедно ни дава представа за това как звучи пианото. Но в допълнение, обертоновете също причиняват факта, че някои ноти ще имат по-голям афинитет към дадена нота от други.
Например, можете да свирите същата нота, но с една октава по-високо. Звукът ще бъде напълно различен. Това обаче ще бъде свързано с предишната бележка. Тоест, това е една и съща нота, изсвирена само с октава по-високо.
Тази родствена връзка между две ноти в различни октави се дължи на наличието на обертонове. Те присъстват постоянно и определят колко тясно или отдалечено са свързани определени ноти една с друга.
По звуксе наричат механични вибрации на частици от еластична среда (въздух, вода, метал и др.), субективно възприемани от органа на слуха. Звуковите усещания се причиняват от вибрации на околната среда, възникващи в честотния диапазон от 16 до 20 000 Hz. Звуците с честоти под този диапазон се наричат инфразвук, а над тях - ултразвук.
Звуково налягане- променливо налягане в средата поради разпространението на звукови вълни в нея. Големината на звуковото налягане се оценява от силата на действието на звуковата вълна на единица площ и се изразява в нютони на квадратен метър (1 N / квадратен метър = 10 бара).
Ниво на звуково налягане- съотношението на стойността на звуковото налягане към нулевото ниво, за което се взема звуковото налягане n / квадратен метър:
Скорост на звуказависи от физичните свойства на средата, в която се разпространяват механичните вибрации. Така скоростта на звука във въздуха е 344 m / s при T = 20 ° C, във вода 1 481 m / s (при T = 21,5 ° C), в дърво 3 320 m / s и в стомана 5 000 m / s. .
Интензитет на звука (или интензитет)- количеството звукова енергия, преминаваща за единица време през единица площ; измерено във ватове на квадратен метър (w / m2).
Трябва да се отбележи, че звуковото налягане и силата на звука са свързани помежду си чрез квадратична връзка, т.е., когато звуковото налягане се увеличи 2 пъти, звуковата мощност се увеличава с 4 пъти.
Ниво на звукова мощност- съотношението на силата на даден звук към нулевото (стандартно) ниво, което се приема като сила на звука W / m2, изразена в децибели:
Нивата на звуковото налягане и интензитета на звука, изразени в децибели, са еднакви по величина.
Праг на слуха- най-тихият звук, който човек все още може да чуе при честота от 1000 Hz, което съответства на звуковото налягане N / m2.
Сила на звука- интензивността на звуковото усещане, причинено от даден звук при човек с нормален слух Силата на звука зависи от силата на звука и неговата честота, променя се пропорционално на логаритъма на силата на звука и се изразява с броя децибели, с които звукът надвишава интензитета на звука, приет като праг на чуване. Мерната единица за силата на звука е фонът.
Праг на болка- звуково налягане или интензитет на звука, възприемани като болезнено усещане. Прагът на болка е малко зависим от честотата и се появява при звуково налягане от около 50 N / m2.
Динамичен обхват- диапазонът на силата на звука или разликата в нивата на звуковото налягане между най-силните и най-тихите звуци, изразени в децибели.
Дифракция- отклонение от праволинейното разпространение на звуковите вълни.
Пречупване- промяна в посоката на разпространение на звуковите вълни, причинена от разликите в скоростта на различните части на пътя.
Интерференция- добавяне на вълни с еднаква дължина, пристигащи в дадена точка от пространството по няколко различни пътя, в резултат на което амплитудата на получената вълна в различни точки се оказва различна, а максимумите и минимумите на тази амплитуда се редуват с взаимно.
Битове- интерференция на две звукови вибрации, които се различават малко по честота. Амплитудата на получените трептения периодично се увеличава или намалява във времето с честота, равна на разликата между интерфериращите трептения.
Реверберация- остатъчен "последващ звук" в затворени помещения. Образува се поради множество отражения от повърхности и едновременното поглъщане на звукови вълни. Реверберацията се характеризира с период от време (в секунди), през който интензитетът на звука намалява с 60 dB.
Тон- синусоидална звукова вибрация. Височината се определя от честотата на звуковата вибрация и се увеличава с увеличаване на честотата.
Основен тоне най-ниският тон, произведен от източника на звук.
Обертонове- всички тонове, с изключение на основния, създадени от източника на звук. Ако честотите на обертоновете са цял брой пъти по-големи от честотата на основния тон, тогава те се наричат хармонични обертони (хармоници).
Тембър- "цвят" на звука, който се определя от броя, честотата и интензивността на обертоновете.
Комбинирани тонове- допълнителни тонове, произтичащи от нелинейността на амплитудните характеристики на усилвателите и източниците на звук. Комбинирани тонове се появяват, когато системата е изложена на две или повече вибрации с различни честоти. Честотата на комбинираните тонове е равна на сбора и разликата от честотите на основните тонове и техните хармоници.
Интервал- съотношението на честотите на двата сравнявани звука. Най-малкият забележим интервал между два съседни музикални звука (всеки музикален звук има строго определена честота) се нарича полутон, а честотен интервал със съотношение 2: 1 е октава (музикалната октава се състои от 12 полутона); интервал със съотношение 10: 1 се нарича декада.
] Обикновено децибелите се използват за измерване на силата на звука. Децибелът е десетичният логаритъм. Това означава, че увеличаването на силата на звука с 10 децибела показва, че звукът е станал два пъти по-силен от оригинала. Силата на звука в децибели обикновено се описва с формулата 10Дневник 10 (I / 10 -12)където I е интензитетът на звука във ватове / квадратен метър.
Стъпки
Таблица за сравнение на нивата на шума в децибели
Таблицата по-долу описва нивата на децибелите във възходящ ред и съответните им примери за източници на звук. Той също така предоставя информация за негативните ефекти върху слуха пред всяко ниво на шум.
| децибели | Пример за източник | Въздействие върху здравето |
|---|---|---|
| 0 | Мълчание | Отсъстващ |
| 10 | Дъх | Отсъстващ |
| 20 | Шепот | Отсъстващ |
| 30 | Тих фонов шум в природата | Отсъстващ |
| 40 | Звуци в библиотеката, тих фонов шум в града | Отсъстващ |
| 50 | Спокоен разговор, нормален предградски фонов шум | Отсъстващ |
| 60 | Шум в офиса или ресторанта, силен разговор | Отсъстващ |
| 70 | Телевизор, шум от магистрала от 15,2 метра (50 фута) | Бележката; някои са неприятни |
| 80 | Шум от фабрика, кухненски робот, автомивка от разстояние 6,1 метра (20 фута) | Потенциално увреждане на слуха при продължителна експозиция |
| 90 | Косачка за трева, мотоциклет от 7,62 м (25 фута) | Голяма вероятност от увреждане на слуха при продължителна експозиция |
| 100 | Извънбордов мотор, чук | При продължителна експозиция е много вероятно сериозно увреждане на слуха |
| 110 | Силен рок концерт, стоманодобивна фабрика | Може да боли веднага; много вероятно да причини сериозно увреждане на слуха при продължителна експозиция |
| 120 | Верижен трион, гръм | Обикновено има моментна болка |
| 130-150 | Излитане на изтребител от самолетоносач | Възможна е незабавна загуба на слуха или разкъсване на тъпанчето. |
Измерване на нивото на звука с инструменти
-
Използвайте мобилно приложение.За измерване на нивото на звука навсякъде, мобилните приложения ще бъдат полезни. Микрофонът на вашето мобилно устройство може да не е толкова добър, колкото външен микрофон, свързан към вашия компютър, но може да бъде изненадващо точен. Например, точността на четене на мобилен телефон може да се различава с 5 децибела от професионалното оборудване. По-долу е даден списък с програми за отчитане на нивото на звука в децибели за различни мобилни платформи:
- За устройства на Apple: Decibel 10th, Decibel Meter Pro, dB Meter, Sound Level Meter
- За устройства с Android: Sound Meter, Decibel Meter, Noise Meter, deciBel
- За телефони с Windows: Decibel Meter Free, Cyberx Decibel Meter, Decibel Meter Pro
-
Използвайте професионален децибеломер.Това обикновено не е евтино, но може да е най-лесният начин да получите точни измервания на нивото на звука, което ви интересува. Наричано още "шумомер", това е специализирано устройство (достъпно от онлайн магазин или специализиран магазин), което използва чувствителен микрофон за измерване на нивото на шума около него и дава точно отчитане на децибелите. Тъй като такива устройства не са много търсени, те могат да бъдат доста скъпи, често започващи от 200 долара, дори за устройства от начален клас.
- Моля, имайте предвид, че измервателят на децибелите / нивото на звука може да го нарече малко по-различно. Например, друго подобно устройство, наречено "шумомер", прави същото като шумомер.
Изчисляване на децибели
-
Разберете интензитета на звука във ватове / квадратен метър.В ежедневието децибелите се използват като проста мярка за силата на звука. Нещата обаче не са толкова прости. Във физиката децибелите често се разглеждат като удобен начин за изразяване на "интензивността" на звуковата вълна. Колкото по-голяма е амплитудата на звуковата вълна, толкова повече енергия пренася, толкова повече въздушни частици вибрират по пътя й и толкова по-интензивен е самият звук. Поради пряката връзка между интензитета на звуковата вълна и силата на звука в децибели, е възможно да се намери стойността на децибелите, като се знае само интензитета на нивото на звука (което обикновено се измерва във ватове/квадратен метър)
- Имайте предвид, че стойността на интензитета е много ниска за нормални звуци. Например, звук с интензитет от 5 × 10 -5 (или 0,00005) вата / квадратен метър съответства на приблизително 80 децибела, което приблизително съответства на силата на звука на блендер или кухненски робот.
- За по-добро разбиране на връзката между интензитета и нивото на децибелите, нека решим един проблем. Например, да вземем това: да приемем, че сме звукорежисьори и трябва да изпреварим нивото на фоновия шум в звукозаписното студио, за да подобрим качеството на записания звук. След инсталирането на оборудването записахме интензитета на фоновия шум 1 × 10 -11 (0,00000000001) ват / квадратен метър... След това, използвайки тази информация, можем да изчислим нивото на фоновия шум на студиото в децибели.
-
Разделете на 10-12.Ако знаете интензитета на вашия звук, можете лесно да го включите във формулата 10Log 10 (I / 10 -12) (където "I" е интензитетът във ватове / квадратен метър), за да получите стойността на децибелите. Първо, разделете 10 -12 (0,000000000001). 10 -12 показва интензитета на звук с резултат 0 по децибелната скала, като сравнявате интензитета на вашия звук с това число, ще намерите неговото съотношение към първоначалната стойност.
- В нашия пример разделихме стойността на интензитета 10 -11 на 10 -12 и получихме 10 -11 / 10 -12 = 10 .
-
Нека да изчислим Log 10 на това число и да го умножим по 10.За да завършите решението, всичко, което трябва да направите, е да вземете основния 10 логаритъм на полученото число и след това накрая да го умножите по 10. Това потвърждава, че децибелите са логаритмичната стойност на база 10 - с други думи, повишаване на нивото на шума с 10 децибелите показват удвояване на силата на звука.
- Нашият пример е лесен за решаване. Log 10 (10) = 1,1 × 10 = 10. Следователно стойността на фоновия шум в нашето студио е равна на 10 децибела... Той е достатъчно тих, но все пак се улавя от нашето висококачествено оборудване за запис, така че вероятно трябва да елиминираме източника на шум, за да постигнем по-високо качество на записа.
-
Разбиране на логаритмичната природа на децибелите.Както бе споменато по-горе, децибелите са логаритмични стойности с основа 10. За всяка дадена стойност на децибела шумът от 10 децибела е два пъти по-силен от оригинала, а шумът от 20 децибела е четири пъти по-висок и т.н. Това дава възможност за обозначаване на широк диапазон от интензитети на звука, които могат да бъдат възприети от човешкото ухо. Най-силният звук, който човек може да чуе, без да изпитва болка, е милиард пъти по-силен от най-тихия звук, който човек може да чуе. Използвайки децибели, избягваме да използваме огромни числа, за да опишем обикновени звуци - вместо това се нуждаем само от три цифри.
- Помислете кое е по-лесно за използване: 55 децибела или 3 × 10 -7 вата / квадратен метър? И двете стойности са равни, но вместо да се използва научната нотация (като много малка част от числото), е много по-удобно да се използват децибели, които са нещо като просто съкращение за лесна ежедневна употреба.
Използвайте компютъра си.Със специален софтуер и хардуер е лесно да се измери нивото на шума в децибели направо на вашия компютър. По-долу са само някои от начините, по които можете да направите това. Имайте предвид, че използването на по-качествено записващо оборудване винаги ще даде по-добри резултати; с други думи, микрофонът, вграден във вашия лаптоп, може да е достатъчен за някои задачи, но висококачествен външен микрофон ще даде по-точни резултати.
