Основы акустики и психоакустики

Тема 1.1 Физическая природа звука. Что такое звук.3 элемента, создающие звук. Барабанная перепонка. Частота. Длина волны. Пример маятника.

 

Барабанная перепонка это преобразователь воздушных колебаний в механические. Если мы находимся на поверхности земли, на перепонку всегда с двух сторон воздействуют воздушное давление. Представим что давление с той и с другой стороны одинаково. Это означает, что перепонка находится в состоянии покоя, в реале это возможно в полностью заглушенном помещении, такое помещение называется сурдокамера. Если с одной стороны перепонки находится давление, отличное от того что с другой стороны, то перепонка смещается, приводя слуховой аппарат в действие. Любой звук это колебание молекул, они соударяются и образуют области их сгущение и разрежение. Там где сгущение давление поднимается, там где разрежение давление понижается. Звук есть там где находится большое количество молекул. Звук возникает только в плотных средах таких как воздух вода твердое вещество. Звук перемещается посредством соударений молекул. Звуковая волна переносит энергию без переноса вещества. Звук это движение воздуха вызываемые вибрирующим телом. Чтобы создать звук необходимо три основные элементы: вибрирующее тела, среда, приёмник, чтобы преобразовать колебания в приемлемую для нашего восприятия формы.

 

 

Пример. Маятник, видно, что когда запускают часы, маятник отклоняется в одном направлении, а затем возвращается к центру и отклоняется в другую сторону. Прежде чем опять вернуться в середину. Пока часы будут работать, схема будет повторяться. Каждое из завершенных действий называется циклом. Видно, что один цикл занимает во времени 1/50 секунды, пройденное расстояние равно 6,6 м. Под частотой звука понимают количество полных циклов за 1 секунд. Разделить одну секунду на время одного цикла мы получим количество циклов в секунде в данном случае 50. (Герц).Физическое понятие длины по отношению к данному циклу также важно. Так как она говорит о полной длины звуковой волны. λ (лямбда) –длина волны. v=f/λ Давление производимое на воздух колеблющимся телом это величина говорящая громкость звука и о том как далеко звук распространяется. Давление или громкость звука измеряется в децибелах. 0 децибел - это не есть Абсолютный ноль и обыкновенно определяется как самый низкий звук который может уловить человеческое ухо. Есть уровни громкости ниже нуля, так животные могут слышать очень тихие звуки недоступные нашему слуху.

 

Чувствительность органа слуха. Порог слухового ощущения. Болевой порог. Частотный, динамический диапазоны слуховой системы человека.

 

Нош слуховой орган отличается очень высокой чувствительностью. При нормальном слухе, мы способны различать звуки вызывающие ничтожно малые колебания барабанной перепонки. Чувствительность слухового аппарата звукам различной высоты неодинакова. Человеческое ухо наиболее чувствительно к звукам  от 1000 до 3000 Герц. по мере понижения и повышения частоты колебаний чувствительность падает. Особенно резкое падение чувствительности отмечаются в области самых низких и самых высоких звуков. С возрастом слуховая чувствительность изменяется. Наибольшая острота слуха наблюдается в возрасте от 15 до 20 лет, затем она постепенно падает. Зона наибольшей чувствительности для сорокалетнего возраста находится в области 3000 герц. От 40 до 60 лет в области 2000 год, старше 60 в области 1000 Герц.

Минимальная сила звука, способная вызвать ощущение едва слышимого звука называется порогом слухового ощущения. Чем ниже порог слухового ощущения, тем выше чувствительность уха к данному звуку. При нормальном слухе величина порога слухового ощущения равна нулю децибел. При увеличении силы звука, ощущения громкости звука усиливается, но при достижении силы звука определенной величины нарастание громкости прекращает, появляется ощущение давления, даже боли в ухе. Сила звука, при котором появляется ощущение давления или более называется болевым порогом.. Область слухового восприятия у нормального слуха человека ограничивается по частоте и  силе звука. По чистоте это область от 16 Герц и 20000 герц. По силе - от 0 децибел до 130 децибел. Частотный и динамический диапазон соответственно. Частотный диапазон -  отношения с самого низкого звука к самому высокому. Динамической диапазон - отношение самого тихого звука к самому громкому.

 

 

Тема 1.2 Психоакустика. Слуховая адаптация. Маскировка слуха. Бинауральный слух.

 

При воздействии звуковым раздражителем, происходит временное понижение чувствительности органов слуха, так например выйти на шумную улицу человек, обладающий нормальным слухом, ощущает шум улицы как очень громкий, в соответствии с его действительной интенсивностью. Однако через некоторое время уличный шум ощущается как менее громкий, хотя фактически интенсивность слуха не изменилась. Это снижение ощущения громкости является следствием понижение чувствительности слухового анализатора, в результате воздействия сильного звукового раздражителя. После прекращения воздействия шума, на пример, когда человек входит с шумной улицы в тихо помещение, чувствительность слухового аппарата быстро восстанавливается и выйдя на улицу, человека опять будет ощущать уличный шум, какочень громкий. Такое временное снижение чувствительности называется адаптацией.

Если какой-либо звук воспринимается на фоне действия другого звука то первый будет ощущаться менее громким, чем в тишине. Он как бы заглушается другим звуком. Так например в шумном цехе, в поезде или в метро отмечается значительное ухудшение восприятия речи. Некоторые слабые звуки в условиях шумного фона совсем не воспринимают. Это явление называется маскировкой звука. Для звуков разной высоты маскировка выражено неодинаково. Высокие звуки сильно маскируются низкими, и наоборот, сами оказывают очень небольшое маскирующая действие на низкие звуки. Наиболее сильно выражено маскирующее влияние звуков близких по высоте к маскируемому звуку. На практике часто приходится иметь дело с маскирующим действием разных шумов. Так например шум городской улицы оказывает заглушающие действия, достигающая днем 50-60 децибел.

 

 Наличие двух ушей обуславливает способность определять направление источника звука. Способность получила название бинаурального слуха. Слуховой анализатор обладает способностью не только различать направление звука но и определять местонахождение его источника, то есть оценивать расстояние на котором находится источник звука. Бинауральный слух дает также возможность воспринимать сложные звуковые комплексы. Когда звук нам приходит одновременно с разной стороны, и определять при этом положение источника звука в пространстве стереофония.

 

Тема 1.3 Звук в закрытом помещении. Распространение звуковых волн, прямых и отраженных. Реверберация. Диффузность. Дифф. поле. Интерференция. Дифракция.

 

Акустические свойства помещения существенно влияют на характер звучания исполняемой в нем музыки и речи. В помещениях акустическое поле формируется не только прямой волной, идущей от исполнителя по кратчайшему пути, но и после отражений от стен, потолка, пола и находящихся в помещении предметов. При каждом новом отражении часть звуковой энергии звуковой волны поглощается отражающими поверхностями и воздушной средой, а часть ее, в виде частых и убывающих по величине повторений, воздействует на слух, накладываясь на основной (прямой) звук и придавая ему привычную для слушателей протяженность и окраску.

 

 

Таким образом, в помещении, где расположен источник звука, поле звуковых волн формируется из прямой и отраженных волн, образующих так называемое диффузное (рассеянное) звуковое поле. Причем, первые отраженные волны следуют друг за другом дискретно (прерывно), хотя и с малыми задержками, но с ростом времени в формировании звукового поля начинают принимать участие волны, претерпевшие разное число отражений и имеющих самые различные фазовые соотношения. При этом затухание звука теряет дискретный характер и становится непрерывным, слитным, что поясняется рисунок. Диффузность – равномерность распределения энергии отраженных волн по всему помещению.

 

 

 

Именно звуковые отражения, когда источник звука выключен, поддерживают поле и звук не пропадает мгновенно, а замирает в течение какого-то определенного для данного помещения времени. Такое постепенное замирание звука в помещении, иначе - послезвучание, называется реверберацией. От скорости замирания звука зависит время существования отзвука в помещении, так называемое время реверберации. Это время тем больше, чем меньше звуковой энергии при отражениях поглощается ограничивающими помещение поверхностями и расположенными в нем предметами.

Естественно, что поглощение звука зависит от размеров помещения, свойств материалов, покрывающих стены, потолок и пол, а также от степени заполнения помещения различными предметами. Например, гладкие крашеные маслом стены, застекленные окна, паркет, полированная мебель - хорошие отражатели звука. Энергия звуковых волн при отражении от таких поверхностей теряется небольших количествах. Наоборот, ковры, мягкая мебель, тяжелые матерчатые драпировки – хорошие поглотители; наличие их в помещении резко сокращает время реверберации.

Гулкие помещения имеют большое время реверберации, в них энергия звуковой волны спадает медленно. В таких помещениях речь теряет разборчивость, музыка звучит более пространственно, расплывчато. В сильно заглушенных помещениях, где поглощение звуковой энергии отражающими поверхностями идет быстро и время реверберации мало, речь и музыка звучат глухо, звук лишается сочности и естественной окраски.

Для сравнения помещений по их акустическим свойствам введено понятие времени стандартной реверберации. Временем стандартной реверберации Т называется время, которое необходимо для того, чтобы плотность звуковой энергии в помещении после выключения источника звука снизилась до одной миллионной части своей начальной величины, т.е. уменьшилась бы на 60 дБ. Это - первая и основная характеристика акустических свойств помещения

Опыт звукозаписи показал, что лучшее звучание или оптимальное (наиболее выгодное) время реверберации не одинаково для студий разных размеров и различного назначения. Ориентировочно, оптимальное время реверберации студии малого объема – 0,35-0,5с и доходит дл 2с для больших концертных студий.

 

 

Раздел 2

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: