СПРАВОЧНИК
ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ПОНЯТИЯ ЗВУКОТЕХНИКИ
В предыдущем номере мы познако-
мили читателя с физикой колебаний,
с явлением резонанса, некоторыми
характеристиками звуковой волны.
Продолжаем наш разговор о звуке и
его свойствах.
Самые важные органы человеческо-
го слуха
среднее и внутреннее ухо .
Из ушной раковины звуковые волны
проходят по извилистому туннелю дли-
ной 2-Зсм и, достигнув барабанной пе-
репонки, вынуждютееколебаться с час-
тотой звука. Эти колебания через сис-
тему косточек (молоточек, наковальня,
стремечко) передаются в главный отдел
внутреннего уха —
улитку и там преоб-
разуются в серии нервных импульсов,
которые по нервным волокнам посту-
пают в слуховой нерв, а по нему —
в слу-
ховые отделы головного мозга. Та часть
внутреннего уха, где происходит преоб-
разование механических колебаний в
нервные импульсы, называется орга-
ном Корти. Нижняя его часть похожа
на ленту, состоящую из огромного —
по-
рядка 30 000 —
количества тонких во-
лосков. Лента эта расширяется, а во-
лоски, соответственно, становятся все
длиннее и длиннее. В самой узкой час-
ти длина волосков около 0,1 мм, а в са-
мой широкой —
около 0,5 мм. Долгое
время считали, что волоски распозна-
ют звук на основе резонанса. Помните,
как струна-приемник реагировала на
звук, частота которого совпадала с час-
тотой ее собственных колебаний? Ес-
ли перед роялем с открытой крышкой
(правая педаль должна быть нажата,
чтобы специальная конструкция не
демпфировала струны) вы будете про-
девать разные ноты, то заметите, что
сильно откликаются именно те струны,
которые соответствуют этим нотам.
Они входят в резонанс со звуком, ко-
торый вы издаете. Предполагалось, что
наше ухо определяет сложный звук, со-
стоящий из набора разных частот, га-
ЧАСТЬ 2
ким же образом. Роль резонирующих
струп отводили волоскам: они имеют
разную длину, а значит, разные резо-
нансные частоты. Однако от такой про-
стой модели слуха пришлось отказать-
ся. Во-первых, оказалось, что волоски
не натянуты, в отличие от струн рояля,
во-вторых, разница в их длине настоль-
ко мала, что не позволила бы кортиеву
органу охватить весь частотный диапа-
зон слышимых человеком звуков, дей-
ствуй он по принципу резонанса. Зна-
чит, дело в другом. Несмотря на то, что
строение уха, казалось бы, давно изу-
чено, до сих пор точно не известно, как
звуковые колебания преобразуются в
нервный импульс.
Каков же частотный диапазон звуков,
которые способно воспринять человече-
ское ухо? У разных людей он различен.
Нижняя граница слышимых звуков
около 16 Гц.аверхняя
18000-22000 1ц
(18-22 кГц). Встречаются люди, кото-
рые слышат звуки частотой до 30 000 Гц
и даже выше, но они являются исклю-
чением. С возрастом чувствительность
слуха к высоким частотам падает. Не-
редко пожилые люди слышат лишь зву-
ки частотой до 9-10 кГц. На практике
обычно пользуются усредненным значе-
нием диапазона слышимых человече-
ским ухом частот: от 20 Гц до 20 000 Гц.
Звук, частота которого ниже 20 Гц, на-
зывают инфразвуком, а звук частотой
выше 20 000 Гц —
ультразвуком.
Что же касается диапазона восприни-
маемых ухом звуковых давлений, то он
огромен. Считается, что самый тихий
звук, который может уловить человече-
ский слух, имеет интенсивность 10'-
Вт/м2 (при частоте 1000 Гц). Эта гра-
ница восприятия называется
порогом
слышимости.
Если характеризовать его
через звуковое давление, то он будет ра-
вен 2 х 10'5Н/м2(при частоте 1000 Гц).
Если постепенно увеличивать силу зву-
ка, то при некотором ее значении воз-
никнет неприятное ощущение, а затем
боль в ушах. Максимально допустимое
значение силы звука, превышение ко-
торого вызывает болевое ощущение,
называется
болевым порогом,
при час-
тоте 1000 Гц оно равно 100 Вт/м2. Как
видим, интенсивность звука на пороге
слышимости отличается от интенсив-
ности звука болевого порога в 10" раз!
11оэтому было бы очень неудобно по-
стоянно пользоваться такими велнчина-
ми, как интенсивность звука или звуко-
вое давление. Куда практичнее пользо-
ваться
относительным сравнением
зву-
ков. Иначе говоря, мы хотим знать, на-
сколько данный звук сильнее или сла-
бее того, который нам уже знаком. По-
этому была принята единица, выражаю-
щая отношение интенсивностей или
давлений звука и названная
белом
в
честь Александра Грэхема Белла, имя ко-
торого часто упоминается в связи с изо-
бретением телефона. При увеличении
интенсивности в десять раз уровень зву-
ков в белах возрастает на одну единицу.
На практике и эта единица оказалась
слишком большой, поэтому сейчас поль-
зуются дробной единицей
децибелом
(дБ), составляющим 0,1 бела.
Единицей „децибел" пользуются и в
акустике, и во многих других областях
науки: она позволяет не оперировать
громадными числами, а применять
сравнение в логарифмическом масшта-
бе1
. К примеру, если интенсивность од-
ного звука равна I,. а другого —
12, то
считают, что один звук интенсивнее
другого на К дБ, и вычисляют это К по
формуле:
К=ЮІ£у-
12
Так как интенсивность звука пропор-
циональна квадрату звукового давле-
ния, то число децибел К, на которое от-
личаются величины звукового давле-
ния первого звука Рі и второго звука
Р2, определяется формулой:
К=1018| Н 2 0 ^
І
Іапрнмер, если интенсивность одно-
го звука в 1000 раз больше другого (за-
1
Напомним, что десятичный логарифм (1^) ка-
кого-либо числа
это показатель степени, в кото-
рую надо возвести 10. чтобы получить данное чис-
ло. Например, математическое выражение 1цІОО^'І
означает, что если возвести 10 в квадрат (но вторую
степені»), то как раз получится 100. Поэтому значе-
ние логарифма увеличивается всего на 2 единицы,
скажем с 2 до 1. если само число увеличивается и
100 раз (1)4100“2: Ід 10000*4). Следовательно, боль-
шое изменение логарифмируемого числа приводит
к сравнительно небольшому изменению логариф-
ма. Такая зависимость пазывается.
ю/ирифмичсскои
зависимостью.
1
Ісио.тзовать логарифмическую
шкалу удобно еще и потому, что изменение чувст-
вительности слуха подчипаяется зависимости,
близкой к логарифмической.
6 2
АУДИО МАГАЗИН 4/1995
предыдущая страница 63 АудиоМагазин 1995 4 читать онлайн следующая страница 65 АудиоМагазин 1995 4 читать онлайн Домой Выключить/включить текст