Сила звуку вимірюється в. Звуковий тиск або що таке гучність. Вимірювання рівня звуку за допомогою приладів

]Зазвичай, децибелами прийнято вимірювати гучність звуку. Децибел – це десятковий логарифм. Це означає, що збільшення гучності на 10 децибел показує, що звук став удвічі гучнішим, ніж початковий. Гучність звуку в децибелах зазвичай описується формулою 10Log 10 (I/10 -12), де I - інтенсивність звуку у ватах/метр квадратний.

Кроки

Порівняльна таблиця рівнів шуму в децибелах

У наведеній нижче таблиці описані рівні децибел у порядку зростання, і відповідні приклади джерел звуку. Також надано інформацію про негативні наслідки для слуху навпроти кожного рівня шуму.

Вимірювання рівня звуку за допомогою приладів

Використовуйте комп'ютер.З спеціальними програмамита обладнанням, нескладно виміряти рівень шуму в децибелах прямо на комп'ютері. Нижче наведено лише деякі способи, як це можна зробити. Зверніть увагу, що використання якіснішого записуючого обладнання завжди дасть найкращий результат; Іншими словами, мікрофона вбудованого у ваш ноутбук може бути достатньо для деяких завдань, але високоякісний зовнішній мікрофон дасть точніший результат.

1. Використовуйте мобільний додаток.Для вимірювання рівня звуку у будь-якому місці, мобільні додаткиприйдуть якомога до речі. Мікрофон на вашому мобільному пристроїшвидше за все не дасть такої якості, як зовнішній мікрофон, підключений до комп'ютера, але він може бути напрочуд точним. Наприклад, точність зчитування на мобільному телефоніцілком може відрізнятися на 5 децибелів від професійного обладнання. Нижче наведено список програм для зчитування рівня звуку в децибелах для різних мобільних платформ:

   • Для пристроїв Apple: Decibel 10th, Decibel Meter Pro, dB Meter, Sound Level Meter
   • Для пристроїв на Android: Sound Meter, Decibel Meter, Noise Meter, deciBel
   • Для телефонів на Windows: Decibel Meter Free, Cyberx Decibel Meter, Decibel Meter Pro

2. Використовуйте професійний вимірювач децибелу.Зазвичай це недешево, але, можливо, це найпростіший спосіб отримати точні виміри рівня звуку, який вас цікавить. Також такий пристрій називають "вимірювач рівня звуку", це спеціалізований пристрій (можна купити в інтернет-магазині або спеціалізованих магазинах), який використовує чутливий мікрофон для вимірювання рівня шуму навколо та видає точне значення в децибелах. Так як подібні пристроїне користуються великим попитом, вони можуть бути досить дорогими, часто ціни на них починаються з $200 навіть за пристрої початкового класу.

   • Зауважте, що вимірювач децибел/рівня звуку може називати дещо інакше. Наприклад, інший схожий пристрій під назвою "вимірювач шуму" робить те саме, що і вимірювач рівня звуку.

   Математичне обчислення децибел

   1. Дізнайтеся інтенсивність звуку у ватах/метр квадратний.У повсякденному житті децибели застосовуються як простий захід гучності. Проте все не так просто. У фізиці децибели часто розглядають як зручний спосібвираження "інтенсивності" звукової хвилі. Чим більше амплітуда звукової хвилі, тим більше енергії вона передає, тим більше частинок повітря коливається на її шляху, і тим інтенсивнішим є сам звук. Через прямий зв'язок між інтенсивністю звукової хвилі та гучністю в децибелах, є можливість знайти значення децибел, знаючи лише інтенсивність рівня звуку (яка зазвичай вимірюється у ватах/метр квадратний)

      • Зауважте, що з звичайних звуків значення інтенсивності дуже мало. Наприклад, звук з інтенсивністю 5 ×10 -5 (або 0.00005) квадратний ват/метр відповідає приблизно 80 децибелам, що приблизно відповідає гучності блендера або кухонного комбайна.
      • Для кращого розуміння відносини між інтенсивністю та рівнем децибел, давайте вирішимо одне завдання. Наприклад візьмемо таку: давайте вважати, що ми – звукорежисери, і нам потрібно випередити рівень фонового шумув студії звукозапису, щоб поліпшити якість звуку, що записується. Після встановлення обладнання ми зафіксували фоновий шум інтенсивністю 1 × 10 -11 (0.00000000001) ват/метр квадратний. Далі, використовуючи цю інформацію, ми можемо обчислити рівень фонового шуму студії в децибелах.

   2. Поділіть на 10-12.Якщо ви знаєте інтенсивність вашого звуку, ви можете легко підставити її у формулу 10Log 10 (I/10 -12) (де "I" – інтенсивність у ватах/метр квадратний), щоб отримати значення в децибелах. Для початку поділіть 10-12 (0.000000000001). 10 -12 відображає інтенсивність звуку з оцінкою 0 на шкалі децибел, порівнюючи інтенсивність звуку з цим числом, ви знайдете його відношення до початкового значення.

      • У прикладі ми розділили значення інтенсивності 10 -11 на 10 -12 і отримали 10 -11 /10 -12 = 10 .

   3. Обчислимо Log 10 від цього числа та помножимо його на 10.Щоб закінчити рішення, вам залишилося лише взяти логарифм на підставі 10 від числа, що вийшло, і потім, нарешті, помножити його на 10. Це підтверджує, що децибели - це логарифмічне значення на підставі 10 - іншими словами, збільшення рівня шуму на 10 децибел говорить про подвоєння гучності звуку.

      • Наш приклад легко вирішити. Log 10 (10) = 1. 1 ×10 = 10. Тому значення фонового шуму в нашій студії дорівнює 10 децибел. Це досить тихо, але все ще уловлюване нашим високоякісним звукозаписним обладнанням, тому нам, ймовірно, потрібно усунути джерело шуму для досягнення більшого високої якостізапис.

   4. Розуміння логарифмічної природи децибелів.Як було сказано вище, децибели – це логарифмічні значення з основою 10. Для кожного даного значеннядецибел, шум на 10 децибел великий - гучніше початкового вдвічі, а шум більший на 20 децибел - вчетверо і таке інше. Це дає можливість позначити великий проміжок інтенсивності звуку, які можуть бути сприйняті людським вухом. Самий гучний звук, який людина може почути, не відчуваючи болю – у мільярд разів гучніший, ніж самий тихий звук, що людина може почути. Використовуючи децибели, ми уникаємо використання величезних чисел для опису звичайних звуків – натомість нам достатньо трьох цифр.

      • Подумайте, що простіше використовувати: 55 децибелів або 3 × 10 -7 ват/квадратний метр? Обидва значення рівні, але замість використання наукової форми запису (у вигляді дуже малої частки числа) набагато зручніше використовувати децибели, які є свого роду простим скороченням для легкого повсякденного використання.

Рівень інтенсивності шуму, виражений у децибелах, не враховує таку фізіологічну особливість слуху, як різну чутливість до звуків різної частоти. Тому було запроваджено поняття рівня гучності з одиницею виміру тла. Рівень гучності у фонах визначають шляхом порівняння оцінюваного звуку зі звуком такої ж гучності, що сприймається частотою 1000 Гц (еталонний тон). Іншими словами, для звуку частотою 1000 Гц гучність у фонах дорівнює гучності в децибелах:

Наприклад, якщо синусоїдальна хвиля частотою 100 Гц створює звуковий тиск рівнем 60 дБ, то, провівши прямі, відповідні цим значенням на діаграмі, знаходимо на їхньому перетині ізофону, що відповідає рівню гучності 50 фон. Це означає, що цей звук має рівень гучності 50 тл.

Сон

Шкала сонів є шкалою суб'єктивної оцінки та розроблена в результаті численних тестів. Отримані експериментальним способом оцінки показують, що гучність зростає як кубічний корінь інтенсивності звуку, тобто залежність психологічної оцінки гучності (J) від фізичної інтенсивності (потужності) звуку (I) описується формулою:

де k - Коефіцієнт, що залежить від частоти.

1 сон відповідає гучності чистого тону частотою 1000 Гц із рівнем 40 дБ. При збільшенні рівня кожні 10 дБ значення гучності в сонах подвоюється.

Силою звуку називається величина, що вимірюється кількістю енергії, щомиті протікає через майданчик в 1 см 2 перпендикулярну до напрямку звукової хвилі .

Силу звуку вимірюють в ерг / см 2 · сек або дж/м 2 сек.

Силі звуку відповідає відчуття гучності, подібно до того, як частоті коливань – висота тону.

Сила звуку та гучність – поняття нерівнозначні. Сила звуку характеризує фізичний процес незалежно від цього, сприймається слухачем чи ні, гучність ж – суб'єктивне якість звуку.

Розглянемо тепер, від чого залежить сила звуку, отже, і його гучність. Запишемо для цього коливання камертону послідовно кілька разів із деякими проміжками в часі. Звук камертону поступово затихає, і це відразу відбивається на графіку його коливань.

Як видно з графіків 1, 2, 3, період коливань камертону не змінювався: гребені та западини на всіх трьох графіках однаково часті. Але з ослаблення звуку зменшувалася амплітуда коливань. У найсильнішого звуку амплітуда була найбільшою (графік 1); коли звук став майже нечутним, амплітуда коливань виявилася невеликою (графік 3). Коли камертон перестане вагатися, графік звернеться у пряму лінію.

Отже, бачимо, що сила звуку пов'язані з амплітудою коливань.

Чим більше амплітуда коливань, тим сильніший звук, що менше амплітуда, то звук слабший.

Коли якесь тіло звучить, воно призводить до коливання навколишні частки середовища (наприклад, частинки повітря) і віддає їм у своїй частину своєї енергії. Запас енергії в тілі, що звучить, зменшується, зменшується амплітуда його коливань, слабшає звук.

При поширенні середовищі звук слабшає у міру віддалення джерела. Вся енергія, яка спочатку була зосереджена біля одного центру - джерела звуку, у міру віддалення від нього розподілятиметься на все більшу і більшу кількість частинок середовища; на частку кожної частки припадатиме все менше і менше енергії. При поширенні звукових хвиль в ізотропному середовищі поверхня хвилі, що розповсюджується, буде сферою з центром О, практично збігається з джерелом звуку. Поверхня сфери зростатиме пропорційно квадрату відстані джерела. Енергія, що припадає на кожну одиницю площі поверхні сфери, змінюватиметься обернено пропорційно квадрату відстані від джерела звуку. Звідси сила звуку змінюється обернено пропорційно квадрату відстані від джерела звуку. Змінюється при цьому пов'язане з цією величиною відчуття гучності, що кожному відомо з досвіду.

Якщо направити звук вздовж труби з одним і тим же поперечним перерізом, то в цьому випадку звук, що поширюється, майже не втрачає своєї сили. Мале ослаблення звуку з відстанню можна спостерігати й у довгих вузьких коридорах.

Часто для переговорів з відривом застосовуються конусоподібні труби – рупори. Рупор не дає звуковим хвиль розсіюватися на всі боки і змушує їх йти в одному напрямку. Рупором можна скористатися для того, щоб зібрати розсіяні звукові хвилі. Прикладемо рупор до вуха його вузькою стороною і звуки посиляться. На вухо діє вся енергія, що прийшла до зовнішнього, широкого боку рупора. У скільки разів зовнішній отвір рупора за площею більший за отвор вуха, у стільки разів посилиться і звук.

Наше вухо забезпечене власним рупором – вушною раковиною. Іноді, щоб уловлювати слабкі звуки, ми збільшуємо цей рупор, прикладаючи руку до вушної раковини.

Людське вухо має виняткову чутливість: воно вловлює звуки, які в мільйон разів слабші за людський голос звичайної гучності. З іншого боку, людина звикає переносити такі сильні звуки, як артилерійська канонада.

Однак наше вухо виявляється неоднаково чутливим до звуків різної частоти: найбільше чутливе воно до тонів, що лежать в межах 1000-3000 гц. Щоб звук був почутий в умовах найбільшої чутливості (близько 2000 гц), звукові хвилі, як показують сучасні вимірювання, повинні приносити до вуха за кожну секунду енергію не менше 5 трильйонних часток ергу. Амплітуда коливань частинок повітря при цьому виявляється менше однієї десятимільярдної міліметра. Цікаво, що чутливість ока до енергії світла такого самого порядку, як і чутливість вуха до енергії звуку.

Основні терміни та визначення

Звук- Різновид кінетичної енергії, яка називається « » і являє собою пульсацію тиску, що виникає у фізичному середовищі при проходженні звукової хвилі.

Інтенсивність звуку- сила звуку, середня за часом енергія, що переноситься звуковою хвилею через одиничний майданчик, перпендикулярний до напряму поширення хвилі в одиницю часу.

Гучність звуку- Суб'єктивна величина слухового відчуття, яка залежить від інтенсивності звуку та його частоти. При постійній частоті гучність звуку зростає зі збільшенням інтенсивності. При однаковій інтенсивності найбільшу гучність мають звуки в діапазоні частот 700-6000 Гц. Нульовий рівень гучності звуку відповідає звуковому тиску 20 мкПа та силі звуку 10-12 Вт/м2 при частоті 1 кГц.

Звуковий тиск- Звукова енергія, яка потрапляє на одиницю площі, розташовану в заданому напрямку від джерела звуку і віддалену від нього на певну відстань (як правило, на 1 м). Звуковий тиск вимірюється у паскалях (Па).

Децибел– логарифмічна одиниця рівнів, згасань та посилень, безрозмірна носійна характеристика, що дозволяє порівнювати між собою потрібні величини:

Розмір у децибелах = 10 lg (обчислювана величина/опорна (базисна) величина).

Елементарні відомості про звук

У звуку можна назвати такі визначальні елементи: висота (високий/низкий), інтенсивність (слабкий/сильний), тембр (м'який, ясний тощо.). Тембр визначається гармоніками, формує слухові відчуття, тобто дозволяє відрізняти один музичний інструмент чи голос від іншого. Швидкість, з якою поширюється звук, суворо пов'язані з характером (природою) пружних середовищ. Далі ми розглядатимемо проходження звуку лише через повітря. Швидкість звуку повітря становить приблизно 340 м/с і змінюється зі зміною температури. Для розрахунку швидкості звуку при різних температурах використовується така формула:

V - Швидкість звуку в м / с

°C - Температура повітря в градусах Цельсія

Якщо частота звукових коливань перебуває між 20 і 20000 разів на секунду (Гц), дані вібрації виробляють у людини слухове відчуття. Вважається, що людина чує звуки в діапазоні частот від 16 до 20 кГц, але практично чутний діапазон знаходиться в межах від 100 до 10 кГц (низький чоловічий голос 400Гц, жіноче сопрано (9 кГц). Відношення швидкості звуку до його частоти є відстань, пройдена звуковою хвилею за один період, інакше називається довжиною звукової хвилі:

де
λ – довжина хвилі
V - Швидкість звуку, м / с
f - Частота, Гц

Повний період коливання хвилі (звукового тиску) складається з напівперіоду стиснення (підвищення тиску) та наступного напівперіоду розрядження молекул повітря (зниження тиску). Звуки з більшою амплітудою (гучні) викликають сильніший стиск та розрядження молекул повітря, ніж звуки з меншою амплітудою (тихі).

Залежно від контексту існує безліч різних визначень звуку:

Звук– це пружні хвилі, що подовжньо розповсюджуються в середовищі та створюють у ній механічні коливання. Щоб зрозуміти, як поширюються дані хвилі, доповнимо це визначення:
Звук- Це процес послідовної передачі коливального стану в пружному середовищі.

У сучасній фізиці утвердився погляд, у якому багато процесів ототожнюють з енергією.

Звук– це різновид кінетичної енергії, яка називається «акустичною» і є пульсацією тиску, що виникає у фізичному середовищі при проходженні звукової хвилі. Звук поширюється за хвильовими законами, отже, щодо нього застосовні такі загальні фізичні поняття, як інтерференція і дифракція. Результатом інтерференції може бути як посилення, так і зменшення рівня звуку, наприклад, при складанні одного і того ж сигналу, але з різним фазуванням. При розрахунку параметрів звукового поля на відкритих просторах слід враховувати безліч різних факторів, наприклад, вологість, вітер, температуру, наприклад, за високої температури звук поширюється вгору, а за низької температури – вниз.

Частотний та динамічний діапазони

На рис. 2.3 наведено частотні та динамічні діапазони різних звукових джерел. З малюнка видно, що динамічний діапазон людської мови лежить у межах від 30 до 100 дБ. Рівень 30 дБ відповідає тихій розмові, 100 дБ сильному крику. Під порогом чутності мають на увазі мінімальні значення звукового тиску, у яких звук ще сприймається людиною. Вважають, що людина чує сигнали від 1 до 130 дБ. Рівень 1 дБ називається порогом чутності, 130 дБ це больовий поріг.

Рис. 2.3 Частотний та динамічний діапазони
різних звукових джерел

Рівень шуму

Одним із найважливіших параметрів при розрахунку рівня звукового тиску є рівень шуму. Встановлено, що людина здатна (чути) уловлювати звуки з рівнем 1 дБ (20 мкПа, 10-12 Вт/м2), що називається порогом чутності. Але це можливо тільки при хорошому слуху і без шуму. Так як в реальних умовах шум завжди присутній, то розрізнити корисну (звукову) інформацію на тлі шуму можна за умови, що рівень звуку перевищує рівень шуму, як мінімум на 3 дБ (в 2 рази). Для хорошої розбірливості дана різниця повинна становити мінімум 6 дБ (в 4 рази). У нормативній документації цей запас становить 15 дБ.

Рис. 2.4 Рівні шуму для різних просторів

Аналіз довкілля

Навколишнє середовище, в якому функціонує СОУЕ, має розглядатися як компонент системи. Ретельний аналіз цього середовища є визначальним фактором у виборі елементів формованого ланцюга. Для аналізу навколишнього середовища найчастіше використовуються два інструменти: вимірювач рівня звуку, яким оцінюється навколишній рівень шуму, та вимірювач нелінійності, який показує рівень спотворення та деградації, якій підданий звуковий сигнал. Останній має передавач і приймач, які працюють із шифрованими сигналами (RASTI метод) для забезпечення величини розбірливості за кілька секунд з урахуванням реверберації навколишнього середовища. Ця величина характеризується " індексом розбірливості " (між 0 і 1). Для об'єктів, специфіка яких не критична з точки зору акустики (торговельні центри, офіси, будинки), необхідність застосування більш складних вимірювачів відсутня.

Реверберація

В акустиці присутня безліч різних факторів, які необхідно враховувати при виборі та розстановці звукового обладнання та . Одним із таких факторів є реверберація. Звук у закритих або відкритих просторах поширюється по-різному. Стіни кімнати відбивають звукові хвилі, тоді як на відкритому майданчику хвилі проходять практично без зіткнень із якими-небудь перешкодами. У закритому просторі за рахунок відображення рівень звуку вищий. У відкритому просторі звук поширюється практично прямою. Прямий звук ідентичний оригіналу за якістю та формою. Відбитий звук, навпаки, сильно залежить від здатності місця, що відбиває (після невизначеної кількості відбитків, досягає слухача з усіх боків, і слухач не може точно встановити точку його походження). Поширення звуку у разі відбувається через первинні і вторинні відображення вихідного звуку від горизонтальних і вертикальних поверхонь приміщення. Рівень відображення великою мірою залежить від характеру стін, типу матеріалу, з якого вони зроблені, їх гладкості, поглинаючих властивостей та зміни поглинання на різних частотах. Меблі також можуть відігравати вирішальну роль у розповсюдженні звуку – в залежності від її розстановки та поглинаючої здатності. Слухачеві доводиться сприймати як прямий, і відбитий звук. Час, з моменту, коли звуковий джерело припиняє випромінювати досі, коли звук більше сприймається, визначається як час реверберації. Помічено, що будь-яке середовище характеризується власним "музичним забарвленням", пов'язаним з поширенням відбитих звуків і часом реверберації, яке і характеризує це середовище. Єдиною змінною у вже існуючій структурі залишається меблі. Найкращі результатиможуть бути отримані, коли береться до уваги конструкція меблів, матеріал, з якого вона зроблена і її розміщення в приміщенні.

Реверберація- Це явище, яке виникає, коли чути не прямий звук від джерела, а відбитий від перешкод, що зустрічаються на шляху звукової хвилі або перешкод різного характеру. Для запобігання небажаному впливу відбитого звуку на прямий необхідно, щоб останній, при затримці більш ніж на 50 мс, досягав слухача зменшеним не більше ніж на 10 дБ. Час реверберації пропорційно обсягу навколишнього простору і обернено пропорційно сумарному поглинанню поверхонь, що її складають. Відбитий звук, що досягає вуха слухача через 40-50 мс після прямого, розцінюється як посилення, забарвлення початкового звуку. Відбиті звуки, які доходять із затримкою 50-80 мс, навпаки, спотворюють початковий сигнал і можуть спричинити втрату розбірливості.

Загальні відомостіпро звуковий тиск

Звуковий тиск - звукова енергія, яка потрапляє на одиницю площі, розташовану в заданому напрямку від джерела звуку та віддалену від нього на певну відстань (як правило, на 1 м). Звуковий тиск вимірюється у паскалях (Па).

Рівень звукового тиску(англ. SPL, Sound Pressure Level) – значення звукового тиску, виміряне за відносною шкалою, віднесене до опорного тиску Рspl = 20 мкПа, що відповідає порогу чутності синусоїдальної звукової хвилі частотою 1 кГц. SPL вимірюється у децибелах (дБ). Децибели, на відміну паскалів, частіше застосовуються практично через більшої зручності. Вважається, що людина чує в діапазоні 0-120 дБ (20 – 20000000 мкПа). У таблиці 2.2 наведена залежність між звуковим тиском в мкПа і рівнем звуку в дБ.

Таблиця 2.2

Залежність рівня звукового тиску від потужності, що підводиться

Слух, як та інші людські відчуття, сприймає вплив за логарифмічним законом (див. рис. 2.6). Щоб подвоїти звуковий тиск, мало подвоювати кількість джерел звуку чи електричну потужність гучномовців, а необхідно вдесятеро. Збільшення акустичного тиску може бути отримано установкою кількох гучномовців, розташованих близько один до одного і орієнтованих в одному напрямку або при кожному подвоєнні потужності гучномовців, у будь-якому випадку збільшення (або зменшення) акустичного тиску буде ±3 дБ (надалі ми сформуємо точніше правило ). Для побудови залежності рівня звукового тиску від потужності, що підводиться, звернемося до теорії. Миттєве значення звукового тиску в точці середовища змінюється як з часом, так і при переході до інших точок середовища, тому практичний інтерес представляє середньоквадратичне значення цієї величини, що називається інтенсивністю звуку.

Інтенсивність- Це потік енергії в будь-якій точці середовища в одиницю часу, що пройшов через одиницю поверхні (1 м2), що є нормаллю до напряму поширення звукової хвилі (вимірюється в Вт/м2). Інтенсивність інакше називають силою звуку. Інтенсивність визначає гучність звуку, що ми чуємо. Ми не можемо поміряти її безпосередньо (особливо у закритих приміщеннях), тому на практиці цю величину пов'язують із потужністю джерела логарифмічним співвідношенням.

У статті ви дізнаєтеся, що таке звук, який його смертельний рівень гучності, а також швидкість повітря та інших середовищах. Також поговоримо про частоту, кодування та якість звуку.

Ще розглянемо дискретизацію, формати та потужність звуку. Але спочатку дамо визначення музики як впорядкованого звуку — протилежність невпорядкованому хаотичному, який ми сприймаємо як шум.

— це звукові хвилі, що утворюються внаслідок коливань та зміни атмосфери, а також об'єктів навколо нас.

Навіть під час розмови ви чуєте свого співрозмовника тому, що він впливає на повітря. Також, коли ви граєте на музичному інструментіЧи б'єте ви по барабану або смикаєте струну, ви робите цим коливання певної частоти, якою в навколишньому повітрі виробляє звукові хвилі.

Звукові хвилі бувають упорядкованіі хаотичні. Коли вони впорядковані та періодичні (повторюються через якийсь проміжок часу), ми чуємо певну частоту чи висоту звуку.

Тобто ми можемо визначити частоту як кількість повторення події в заданий проміжок часу. Таким чином, коли звукові хвилі хаотичні, ми сприймаємо їх як шум.

Але коли хвилі впорядковані і періодично повторюються, то ми можемо виміряти їх кількістю циклів, що повторюються в секунду.

Частота дискретизації звуку

Частота дискретизації звуку – це кількість вимірювань рівня сигналу за 1 секунду. Герц (Гц) або Hertz (Hz) - це наукова одиниця виміру, що визначає кількість повторень якоїсь події на секунду. Цю одиницю ми використовуватимемо!

Напевно, ви часто бачили таку абревіатуру — Гц або Hz. Наприклад, у плагінах еквалайзерів. Вони одиницями виміру є герці і кілогерці (тобто 1000 Гц).

Зазвичай, людина чує звукові хвилі від 20 Гц до 20 000 Гц (або 20 кГц). Все, що менше 20 Гц – це інфразвук. Все, що більше 20 кГц – це ультразвук.

Давайте відкрию плагін еквалайзера і покажу вам як це виглядає. Вам, мабуть, знайомі ці цифри.

За допомогою еквалайзера ви можете послаблювати або посилювати певні частоти в межах діапазону, що чує людина.

Невеликий приклад!

Тут маю запис звукової хвилі, яка була згенерована на частоті 1000 Гц (або 1 кГц). Якщо збільшити масштаб і подивитися на її форму, ми побачимо, що вона правильна і повторювані (періодична).

В одній секунді тут відбувається тисяча циклів, що повторюються. Для порівняння, погляньмо на звукову хвилю, яку ми сприймаємо як шум.

Тут немає якоїсь конкретної частоти, що повторюється. Також немає певного тону чи висоти. Звукова хвиля не впорядкована. Якщо ми поглянемо на форму цієї хвилі, то побачимо, що в ній немає нічого повторюваного чи періодичного.

Давайте перейдемо у більш насичену частину хвилі. Ми збільшуємо масштаб і бачимо, що вона не є постійною.

Через відсутність циклічності ми можемо почути якусь певну частоту у цій хвилі. Тому ми сприймаємо її як галас.

Смертельний рівень звуку

Хочу трохи згадати про смертельний рівень звуку для людини. Він бере свій початок від 180 дБі вище.

Варто відразу сказати, що за нормативними нормами, безпечним рівнем гучності шуму вважається не більше 55 дБ (децибел) вдень та 40 дБ уночі. Навіть при тривалому впливі на слух цей рівень не завдасть шкоди.

Швидкість звуку в км на годину та метри на секунду

Швидкість звуку – це швидкість поширення хвиль у середовищі. Нижче даю таблицю швидкостей поширення у різних середовищах.

Швидкість звуку в повітрі набагато менша ніж у твердих середовищах. А швидкість звуку у воді набагато вища, ніж у повітрі. Складає вона 1430 м/с. У результаті, поширення йде швидше та чутність набагато далі.

Потужність звуку - це енергія, яка передається звуковою хвилею через поверхню, що розглядається за одиницю часу. Вимірюється (Вт). Буває миттєве значення та середнє (за період часу).

Давайте продовжимо працювати з визначеннями розділу теорія музики!

Висота та нота

Висота- це музичний термін, Що означає майже те ж саме, що і частота. Виняток становить те, що вона не має одиниці виміру. Замість визначати звук кількістю циклів на секунду в діапазоні 20 - 20 000 Гц, ми позначаємо певні значення частот латинськими літерами.

Музичні інструменти виробляють періодичні звукові хвилі правильної форми, які ми називаємо тонами чи нотами.

Тобто іншими словами, це своєрідний моментальний знімок періодичної звукової хвилі певної частоти. Висота цієї ноти говорить про те, наскільки нота висока чи низька за своїм звучанням. При цьому нижчі ноти мають більш довгі хвилі. А високі, коротші.

Погляньмо на звукову хвилю в 1 кГц. Зараз я збільшу масштаб, і ви побачите, яка відстань між циклами.

Тепер погляньмо на хвилю в 500 Гц. Тут частота вдвічі менша і відстань між циклами більша.

Тепер візьмемо хвилю 80 Гц. Тут буде ще ширше і висота набагато нижча.

Ми бачимо взаємозв'язок між висотою звуку та формою його хвилі.

Кожна музична нота заснована на одній основній частоті (основному тоні). Але крім тону в музиці складається з додаткових резонансних частот або обертонів.

Давайте покажу вам ще один приклад!

Нижче хвиля 440 Гц. Це стандарт у світі музики для настроювання інструментів. Відповідає він ноте ля.

Ми чуємо лише основний тон (чисту звукову хвилю). Якщо збільшити масштаб, побачимо, що вона періодична.

А тепер давайте подивимося на хвилю тієї самої частоти, але зіграну на піаніно.

Подивіться, вона також періодична. Але в ній є невеликі доповненнята нюанси. Всі вони разом і дають нам поняття про те, як звучить піаніно. Але крім цього, обертона зумовлюють і той факт, що одні ноти матимуть більшу спорідненість до цієї ноти, ніж інші.

Для прикладу можна зіграти тугіше ноту, але на октаву вище. За звучанням буде зовсім інакше. Однак вона буде спорідненою до попередньої ноти. Тобто це та сама нота, тільки зіграна на октаву вище.

Такий споріднений зв'язок двох нот у різних октавах обумовлений наявністю обертонів. Вони постійно присутні і визначають, наскільки близько або віддалено певні ноти пов'язані один з одним.