ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 11.04.2024
Просмотров: 146
Скачиваний: 4
с.ти с некоторой средней частотой в полосе смеси тонов. |
Д е л о об |
стоит так, как если бы ухо суммировало интенсивности |
компонент |
смеси. Однако, если компоненты смеси выходят за пределы опре
деленной ширины полосы, то свойство |
|
|
|
|
||||||||||||
суммирования |
иитенсивностей |
у ж е |
не A2QQ0~ |
|
|
|
||||||||||
действует. Полоса частот, в пределах ко |
|
|
|
|
|
|||||||||||
торой еще проявляется свойство сумми |
|
|
|
|
|
|||||||||||
рования, носит название критической по |
|
|
|
|
|
|||||||||||
лосы |
слуха. Н а |
рис. 1.5 приведена |
зави |
|
|
|
|
|||||||||
симость ширины критической |
полосы |
ДД<р |
|
|
|
|
||||||||||
от средней |
частоты в |
полосе. К а к |
видно, |
|
|
|
|
|||||||||
А/кр сильно возрастает при увеличении |
|
|
|
|
||||||||||||
частоты. |
В а ж н о |
отметить, |
что |
группа |
|
|
5 |
т |
||||||||
чистых |
тонов, о |
которой идет |
речь, не |
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|||||||||||||
д о л ж н а |
создавать отчетливых |
периодиче |
Рлс. 1.6. Зависимость имгри-* |
|||||||||||||
ских |
биений, |
которые |
можно |
было |
бы |
|||||||||||
ты |
критической |
полосы |
слу |
|||||||||||||
сосчитать на слух. П о своим |
свойствам |
ха от средней частоты по |
||||||||||||||
смесь тонов в |
группе |
д о л ж н а |
соответст |
лосы |
|
|
|
|||||||||
вовать шумовому колебанию . Порог слы |
|
|
|
|
|
|||||||||||
шимости |
д л я |
шумов следует |
определять |
именно |
в критических |
по |
||||||||||
лосах слуха . Естественно предположить, |
что |
и |
уровень |
громкости |
||||||||||||
д л я |
шума |
следует определять |
относительно |
порога слышимости |
||||||||||||
в критических |
полосах. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1.10. УРОВЕНЬ ГРОМКОСТИ СЛОЖНЫХ ЗВУКОВ
Возникает вопрос, как |
ж е определить уровень |
громкости |
(или |
|||||||
громкость) |
сложного |
звука |
или |
шума, |
если |
его |
с о с т а в л я ю щ и е |
|||
выходят за |
пределы |
критической |
полосы |
или |
создают |
медленные |
||||
биения, т. е., наоборот, очень близко расположены по частоте. |
|
|||||||||
Ухо воспринимает |
медленные |
биения, когда |
чистые |
тоны, |
со |
|||||
с т а в л я ю щ и е сложный звук, разнятся менее чем |
на |
7—10 Гц, |
к а к |
|||||||
звук, периодически меняющийся |
по громкости. |
Если, |
например, |
интенсивность обоих звуков одинакова, то в момент противофаз ного сложения интенсивность суммарного тона п а д а е т до нуля и. ухо перестает с л ы ш а т ь звук, а в моменты синфазного — интен сивность учетверяется, уровень интенсивности возрастает на 6 дБ- и, пользуясь кривыми равной громкости, можно найти насколькоувеличивается в эти моменты уровень громкости по сравнению с
уровнем громкости одного из |
составляющих |
тонов. |
П р и |
частоте |
1 кГц, например, уровень громкости в приведенном |
примере будет |
|||
возрастать т а к ж е на 6 д Б . Н а |
частоте н и ж е |
300—500 Гц |
кривые |
равной громкости расположены теснее, чем на частоте 1 кГц, и
уровень громкости будет |
возрастать д а ж е больше |
чем на 6 д Б . |
|
При разности частот больше 10 Гц, но меньше ширины крити |
|||
ческой полосы наступает |
случай, рассмотренный |
в |
п а р а г р а ф е 1.9: |
ухо реагирует на уровень |
суммарной интенсивности |
составляющих . |
|
В приведенном примере |
с д в у м я одинаковыми |
по |
интенсивности: |
21
•чистыми тонами |
это соответствует уровню интенсивности, |
на 3 д Б |
|
п р е в ы ш а ю щ е м у |
уровень интенсивности к а ж д о г о из |
составляющих |
|
тонов. |
|
|
|
Исследования |
показывают, что в случае, когда |
звуки |
разнятся |
по частоте более чем на одну критическую полосу, ухо суммирует громкости этих звуков . Т а к и м образом, дл я определения суммар ного уровня громкости сложного звука в этом случае следует с
помощью |
кривой S(iN) |
определить |
громкости к а ж д о г о |
из |
звуков |
|||||
Si(N\) |
и S2(N2) |
и, сложив |
их, найти |
уровень |
громкости |
iV s , |
соот |
|||
ветствующий громкости |
5 г |
— Si + S2, |
по формуле: |
|
|
|||||
|
Ns |
=331g(S , + S2 ) +40 . |
|
|
|
|
|
|||
Точно т а к ж е |
следует |
поступать и при определении уровня |
гром |
|||||||
кости |
широкополосного |
шума, |
з а х в а т ы в а ю щ е г о две или более кри |
|||||||
тические |
полосы |
слуха. |
Весь |
спектральный |
состав ш у м а следует |
разбить на частотные полосы, соответствующие критическим, и
определить |
уровни громкости |
JVi, N2 ..., |
Nh |
..., Nh в этих полосах, |
||||||
по ним найти Si, ..., |
Siy |
..., |
Sh, суммировать |
громкости |
полос шу |
|||||
ма, после чего искать уровень |
громкости по суммарной |
громкости. |
||||||||
С помощью |
приближенной |
ф-лы (1.8) |
эта |
процедура |
запишется |
|||||
т а к : |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
S£ |
= |
2 ^ - 4 0 ^ ; |
S S |
= 2 S |
" |
|
|
(1.9) |
||
|
|
|
|
|
|
і |
|
|
|
|
W s |
= |
3 |
3 1 g S s + 4 0 . |
|
|
|
|
|
(1.10) |
1.11. ВОСПРИЯТИЕ ВЫСОТЫ ТОНА. ШКАЛА ЧАСТОТ
Чистые тоны и периодические звуковые колебания |
сложной |
|
формы воспринимаются на слух ка к музыкальные звуки, |
имеющие |
|
определенную |
«высоту». Ч е м больше основная частота звука, тем |
|
выше к а ж е т с я |
нам звук. Ухо очень чувствительно к небольшим из |
менениям частоты и может р а з л и ч а т ь синусоидальные тоны, раз
нящиеся |
по частоте |
всего |
на 0,2%, на частотах от 500 до 4000 Гц. |
||||||||
Н а более |
низких, а т а к ж е |
на более высоких |
частотах |
едва |
разли |
||||||
чимое |
на |
слух изменение |
частоты |
растет. Н а |
рис. 1.6 |
и з о б р а ж е н ы |
|||||
кривые |
едва различимого |
на слух |
изменения |
частоты, |
н а з ы в а е м о |
||||||
го д и ф ф е р е н ц и а л ь н ы м |
порогом |
ощущения |
частоты. |
Т а к а я |
боль |
||||||
ш а я точность слуха |
по |
частоте |
влечет за |
собой, например, |
очень |
||||||
жесткие требования |
к точности |
хода лентопротяжных |
механизмов, |
радиовещательных а п п а р а т о в записи звука и к постоянству ско рости в р а щ е н и я г р а м м о ф о н н ы х пластинок.
О щ у щ е н и е высоты тона, |
связанное с частотой |
звука, оказы |
||||
вается та к ж е логарифмично, |
ка к и ощущение громкости. Н а |
слух |
||||
расстояния |
по |
высоте тона |
м е ж д у |
д в у м я звуками |
к а ж у т с я |
нам |
одинаковыми, |
если отношение частот |
этих звуков одинаково. |
Р а с |
|||
стояния по |
высоте' тона называются |
интервалами |
или музыкаль - |
22
ными |
интервалами . Интервал, соответствующий отношению частот |
|||
1 :2, |
называется октавой. Простейшие д л я |
слуха интервалы сле |
||
дующие: у н и с о н — 1 |
: 1 (два звука |
одинаковой частоты), октава — |
||
1:2, |
квинта — 2 : 3 , |
кварта — 3:4, |
б о л ь ш а я |
т е р ц и я — 4 : 5 , м а л а я |
терция — 5 : 6 или |
6 : 7, б о л ь ш а я секунда (или тон) |
— 7 : 8 |
или |
8 : 9,. |
|||||||
м а л а я |
секунда |
(или полутон) — 15 |
:16. |
|
|
|
|
|
|||
М у з ы к а л ь н ы е |
свойства |
интервалов |
составляют |
основу, |
на |
ко |
|||||
торой строится теория музыки. В технике используются |
понятия |
||||||||||
интервала |
октавы |
1 :2, полуоктавы |
1 :y^2, третьоктавы |
1 : у 2. |
|||||||
М у з ы к а л ь н ы й |
интервал |
д л я двух |
звуковых частот i/i и /г |
м о ж н о - |
|||||||
выразить |
к а к |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
i |
= 121g2 (/i//2 ). |
|
|
|
|
|
(1.11)- |
||||
В этом |
случае единичный интервал будет иметь отношение ча- |
||||||||||
|
12,— |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
стот |
у 2, |
что |
соответствует с хорошей |
точностью |
полутону. В |
ок |
таве будет 12 полутонов, в полуоктаве 6, в третьоктаве 4. Если
равенство |
(1.11) |
сравнить с (1.5), |
то |
видно, |
что д л я |
оценки |
||
слухового |
восприятия |
следует |
пользоваться |
логарифмическим |
||||
м а с ш т а б о м |
к а к |
по интенсивности |
звука, |
т а к и |
по частоте. Поэто |
|||
му везде, где электроакустик встречается |
с аппаратом, предназна |
|||||||
ченным д л я приема — передачи и последующего |
восприятия каких- |
|||||||
либо звуковых |
сигналов |
человеком, |
удобно и з о б р а ж а т ь |
характе - |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
2а |
ристики таких аппаратов на г р а ф и к а х в двойном логарифмическом масштабе, например: зависимость мощности сигнала, создаваемого аппаратом, от частоты; зависимость н а п р я ж е н и я , отдаваемого в
линию |
каким - либо |
микрофоном, от частоты; |
падение |
н а п р я ж е н и я |
|||||||||||||||||||||||
в линии, |
передающей |
звуковой |
сигнал, от частоты и т. п. Поэтому |
||||||||||||||||||||||||
ш к а л а |
частот |
дается |
в |
|
октавах |
или полутонах или в |
десятичных |
||||||||||||||||||||
л о г а р и ф м а х |
частоты |
( д е к а д а х ) . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
Описанные |
выше |
свойства |
восприятия |
высоты |
тона |
|
относятся |
||||||||||||||||||||
к гармонической высоте |
— ощущению, |
связанному |
с |
одновремен |
|||||||||||||||||||||||
ным звучанием нескольких музыкальных тонов. |
|
|
Человек |
т а к ж е |
|||||||||||||||||||||||
способен оценивать на слух разницу по высоте м е ж д у |
|
следующи |
|||||||||||||||||||||||||
ми друг за другом |
звуками . Если т а к а я |
|
последовательность |
не под |
|||||||||||||||||||||||
крепляется |
гармоническим |
аккомпанементом |
(сопровождающими |
||||||||||||||||||||||||
мелодию |
а к к о р д а м и ) , |
|
оценка |
оказывается |
отличной от |
гармониче |
|||||||||||||||||||||
ской высоты: два звука |
|
низких |
частот |
|
(например, |
100 и |
150 Гц) |
||||||||||||||||||||
к а ж у т с я отстоящими |
|
д а л ь ш е |
друг от |
|
друга |
по |
|
высоте, |
чем два |
||||||||||||||||||
з в у к а высоких |
частот |
|
(например, 2000 и 3000 Гц) , хотя |
отношения |
|||||||||||||||||||||||
0 |
5 |
10 |
|
15 2 |
Р |
20 z |
t>( |
25 |
|
30 |
|
частот и в том и в другом слу- |
|||||||||||||||
1 |
|
чае одинаковы (в данном слу- |
|||||||||||||||||||||||||
1 У |
? |
|
'? |
|
? • |
|
|
|
• |
У і |
|||||||||||||||||
? 0 |
|
woo |
|
|
2000 |
|
|
303000 |
|
чае 2 : 3 — квинта) . |
|
|
|
|
|||||||||||||
|
ЩО |
|
Щ00 |
|
|
P° |
600 |
|
|
|
|
||||||||||||||||
о |
ЩО Ц0 |
|
зоо wo |
|
500 |
Ощущение |
|
расстояния по |
|||||||||||||||||||
3 0 |
100 |
zoo |
|
300 |
|
400 |
|
|
і |
t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
высоте, вызываемое |
последова |
||||||||||||
|
0,25 Ofi |
1 |
|
|
г |
|
|
|
|
n |
e |
w |
|||||||||||||||
-10 1 |
2 |
3 |
|
|
|
.4 |
|
|
|
i 5 |
|
l 6 |
l |
і |
тельными |
тонами, |
|
называется |
|||||||||
-10 1 |
2 |
|
|
3 |
|
1 |
|
|
|
1 |
|
1 |
і |
мелодической |
|
|
высотой |
звука. |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
f |
|
|
|
|
||||||||||||||
Рис. 1.7. Сравнительные |
шкалы: |
|
|
Д о |
|
частоты 500 Гц |
мелодичес- |
||||||||||||||||||||
|
|
кие |
и |
гармонические |
|
октавы |
|||||||||||||||||||||
1) расстояние |
(в мм) вдоль |
кортнева |
орга- |
СОВПЭДаЮТ. ОДНЭКО В |
ИНТврВа - |
||||||||||||||||||||||
на, отсчитанное от геликотермы; 2) число |
л е |
цясТОТ |
ОТ |
500 ЯО 8000 Гц |
|||||||||||||||||||||||
волосковых клеток вдоль кортнева органа, |
|
|
|
|
л |
|
4 ГарМОНИЧЄСКИХ |
||||||||||||||||||||
считая от геликотермы; 3) число градаций |
уКЛаДЫВаеТСЯ |
|
|||||||||||||||||||||||||
едва различимого на слух изменения вы- |
|
|
|
,і |
8000 |
|
|
Я |
МРЛОДИ- |
||||||||||||||||||
соты |
тона; 4) шкала |
частот |
|
в кГц, COOT- |
ОКТаВЫ |
|
=4^ |
||||||||||||||||||||
ветствующая |
местам |
максимального |
воз- |
(,1§2 ЦПП |
|
|
|
т и и д и |
|||||||||||||||||||
буждения основной мембраны; 5) шкала |
ЧЄСКИХ — ТОЛЬКО НЄМНОГО бОЛЬ- |
||||||||||||||||||||||||||
гармонической высоты |
тона, |
|
в |
гармониче- |
|||||||||||||||||||||||
ских октавах; 6) шкала мелодической вы- |
|
_ |
т г |
|
|
і т |
приведены |
||||||||||||||||||||
соты |
тона, в мелодических |
|
октавах |
|
|
ше двух, гіа рис. i.f |
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
д л я |
сравнения |
ш к а л ы : |
частот, |
||||||||
гармонической и мелодической высот. |
|
Там ж е приведен |
м а с ш т а б |
||||||||||||||||||||||||
длины кортиева органа на базилярной |
|
м е м б р а н е |
(31 мм) и |
ш к а л а |
|||||||||||||||||||||||
ступеней едва заметного на слух |
изменения частоты. Таких сту |
||||||||||||||||||||||||||
пеней |
в д и а п а з о н е |
слышимости |
частот |
приблизительно 850. |
|
1.12. МАСКИРОВКА ЗВУКА
|
О б н а р у ж и т ь на слух какой - либо звуковой сигнал, |
когда |
в это |
|||
ж е |
время на ухо слушателя действует другой, мешающий, |
звук, |
||||
труднее, чем в полной |
тишине. Это явление |
называется |
маскиров |
|||
к о й |
звука. М а с к и р о в к а |
звука оценивается по величине |
повышения |
|||
порога слышимости |
дл я маскируемого («полезного») чистого |
тона |
||||
при |
одновременном |
звучании маскирующего |
(мешающего) |
чисто |
||
го тона по сравнению |
с порогом слышимости |
полезного |
тона |
в ти- |
24
шине. М а с к и р о в к а тем |
сильнее, чем |
б л и ж е |
по |
частоте |
маскирую |
|||
щий тон к |
маскируемому . |
|
|
|
|
|
||
Эффект |
повышения |
порога слышимости |
при маскировке чистым |
|||||
тоном |
распространяется главным образом |
на |
область |
частот, |
ле |
|||
ж а щ и х |
выше частоты |
маскирующего |
чистого |
тона. В а ж н ы м |
слу |
чаем маскировки является повышение порога слышимости в при сутствии мешающего шума . Та к ка к шум обладает сплошным ча стотным спектром, то в а ж н о знать, к а к а я часть всего спектра шу ма влияет на повышение порога слышимости на данной частоте.
Исследования показывают, что маскирующее действие |
о к а з ы в а ю т |
|||
только те составляющие спектра шума, которые л е ж а т |
в сравни |
|||
тельно узкой полосе частот вблизи |
частоты маскируемого |
тона. |
||
Эти полосы практически совпадают |
с критическими полосами |
слу |
||
ха .(см. § 1.9) и составляют от 50 д о |
1500 Гц в зависимости от ча |
|||
стоты маскируемого |
тона. Б о л ь ш а я |
ширина •критических полос со |
||
ответствует большей |
частоте маскируемого тона. |
|
|
1.13. БИНАУРАЛЬНЫЙ ЭФФЕКТ
|
|
Важной особенностью слухового восприятия является способ |
|||||||||||||
ность |
определять |
направление на источник звука при слушании дву |
|||||||||||||
мя ушами . Это — та к называемый |
бинауральный эффект . |
И с с л е |
|||||||||||||
дования показывают, что восприя |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
тие азимутального направления при |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
хода звука по отношению к положе |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
нию головы человека связано с раз |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
ностью фа з или времен прихода ко |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
лебаний к правому |
и левому |
уху, а |
|
|
|
|
|
|
|||||||
т а к ж е |
с |
разностью |
|
интенсивности |
|
|
|
|
|
|
|||||
волны, |
приходящей |
к правому и ле |
|
|
|
|
|
|
|||||||
вому |
уху. К уху, |
расположенному |
|
|
|
|
|
|
|||||||
д а л ь ш е |
от |
источника |
(см. рис. 1.8), |
|
|
|
|
|
|
||||||
звуковое давление приходит с опоз |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
данием |
на время |
т: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
T = a(e-r-sinG)/C0 , |
(1.12) |
|
|
|
|
|
|
||||||
где а — величина, |
близкая к средне |
Рис. I1J8. Определение .времени за |
|||||||||||||
му |
радиусу головы |
(9 с м ) ; |
|
|
поздания |
сигнала, |
вызывающего |
||||||||
С 0 |
— с к о р о с т ь звука |
|
їв воздухе; |
|
фазовый |
бинауральный |
эффект |
||||||||
0 — азимут. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
По этой разности времени прихода человек может судить о на |
||||||||||||||
правлении |
прихода |
звука от |
источника. Если |
источник |
создает |
||||||||||
синусоидальный звук |
частоты |
выше |
700 Гц, то т может |
составить |
|||||||||||
больше |
полупериода |
|
звука Г/2, в результате чего теряется |
одно |
|||||||||||
значность соответствия т и разности |
ф а з : опоздание |
на |
величину |
||||||||||||
%>Т/2 |
|
равносильно |
упреждению |
на величину |
Т—х<Т/2 |
дл я |
непре |
||||||||
рывно |
звучащего |
источника. |
В |
этом случае, |
однако, |
помогает |
25