Шкала громкости в децибелах

Шкала громкости в децибелах

You are here

Амплитуда колебаний в нашем восприятии соответствует громкости звука:

Единицы измерения громкости

Существуют различные способы количественного описания звуковых колебаний, использующиеся в разных областях.

Обычно используются следующие основные единицы измерения:

  • Интенсивность звука — скалярная физическая величина, характеризующая мощность, переносимую звуковой волной в направлении распространения. Единица измерения — ватт на квадратный метр (Вт/м2).
  • Звуковое давление — переменное избыточное давление, возникающее в упругой среде при прохождении через неё звуковой волны. Единица измерения — паскаль (Па).
  • Громкость звука (Уровень звукового давления, SPL или sound pressure level) — субъективное восприятие силы звука. Громкость главным образом зависит от звукового давления и частоты звуковых колебаний. Также на громкость звука влияют его спектральный состав, локализация в пространстве, тембр, длительность воздействия звуковых колебаний и другие факторы.

Интенсивность звука и Звуковое давление находятся в квадратичной зависимости, точнее:

где I — интенсивность звука, Вт/м 2 ; p — звуковое давление, Па; Zs — удельное акустическое сопротивление среды; <>t — усреднение по времени.

Громкость звука является относительной величиной и определяется как измеренное по относительной шкале значение звукового давления, отнесённое к опорному давлению PSPL = 20 мкПа, соответствующему порогу слышимости синусоидальной звуковой волны частотой 1 кГц.

Единицей измерения громкости является децибел (дБ, dB) — относительная единица, подобная кратности («трёхкратное отличие») или, например, процентам.

Величина, выраженная в децибелах, равна десятичному логарифму отношения физической величины к одноимённой физической величине, принимаемой за исходную, умноженному на десять (умножение на 10 переводит белы в децибелы):

где AdB — величина в децибелах, A — измеренная физическая величина, A — величина, принятая за точку отсчета.

В приведенной формуле дБ используется для оценки отношения интенсивности звука, однако, чаще для этого используется звуковое давление.

Таким образом, когда мы говорим о громкости звука в децибелах, мы имеем в виду отношение значения его звукового давления к "нулевой" или "опорной" величине (условный 0 дБ), которая составляет 20 мкПа и соответствует стандартному порогу слышимости (порогу слышимости синусоидальной звуковой волны частотой 1 кГц).
В этом случае используется формула:

В основном формула аналогична приведенной выше, только в качества точки отсчета указано 20 мкПа, а вместо 10 логарифм умножен на 20 (т.е. на 10 и на 2). Это отражает уже упомянутую выше квадратичную зависимость силы звука и звукового давления1.

Приведем некоторые соответствия значений в децибелах увеличению звукового давления относительно порога слышимости:

6 дБ → в 2 раза (lg(2) = 0,30102999566),
9,5 дБ → в 3 раза (lg(3)= 0,47712125472),
12 дБ → в 4 раза (lg(4)= 0,60205999132),
20 дБ → в 10 раз (lg(10)= 1).

Любое удвоение величины звукового давления выражается в увеличении его уровня на 6 дБ, как видно из следующей таблицы:

Отношение силы звука или электрической мощности
("энергетические" величины)

Отношение звукового давления, напряжения или тока
("амплитудные" величины)

См. также: Сравнительные шкалы для расчёта уровня цифрового звука 2

Следует иметь в виду, что в децибелах может выражаться не только SPL, но и, например, напряжение, а также, что могут использоваться различные опорные уровни или "точки отсчета", на что указывает соответствующая аббревиатура после dB: dBSPL, dBFS и т.д. Так например, часто используются:

  • dBFS (от англ. Full Scale — «полная шкала») — опорное напряжение соответствует полной шкале прибора; например, «уровень записи составляет −6 dBFS». При этом максимально возможный уровень записи равен 0 dBFS.
  • dBSPL (от англ. Sound Pressure Level — «уровень звукового давления») — опорное звуковое давление 20 мкПа, соответствующее порогу слышимости; например, «громкость 100 dBSPL».
  • dBPa — опорное звуковое давление 1 Па, или 94 дБ звуковой шкалы громкости dBSPL; например, «для громкости 6 dBPa микшером установили +4 dBu, а регулятором записи −3 dBFS, искажения при этом составили −70 dBc»
    и т.д.

Зачем такие сложности?

Для применения децибелов и есть ряд причин:

    Характер отображения в органах чувств человека и животных изменений течения многих физических и биологических процессов пропорционален не амплитуде входного воздействия, а логарифму входного воздействия ("живая природа живёт по логарифму", см. Закон Вебера-Фехнера3). Поэтому вполне естественно шкалы приборов и вообще шкалы единиц устанавливать именно в логарифмические, в том числе, используя децибелы.

  • Удобство отображения и анализа величин, изменяющейся в очень широких пределах (например, графическое отображение уровней сигнала звукозаписывающих и звуковоспроизводящих устройств)
  • Удобство согласования электрических и акустических величин (т.е. напряжений и SPL) и шкал их значений в звукозаписывающих и звуковоспроизводящих устройствах:
  • (https://ru.wikipedia.org/wiki/Децибел)

    На звуковом оборудовании за точку отсчета обычно берется максимальный уровень громкости. Значения отображаются по отношению к максимальному уровню громкости, на который способно оборудование и это должны быть отрицательные величины, любое положительное значение означает "перегрузку" и искажения при воспроизведении или записи. В цифровой и аналоговой технике используются шкалы dBFS и dBu соответственно.4

    Представьте, что вы находитесь в очень тихом помещении и определили, что уровень звукового давления, создаваемого жужжанием мухи, составляет 40 дБ SPL. Из табл. 1 мы видим, что 40 дБ соответствует отношению звукового давления 100, то есть жужжание мухи создает звуковое давление в 100 раз большее, нежели 0 дБ SPL, соответствующих порогу слышимости. Величина порога слышимости, представленная относительным уровнем 0 дБ SPL, соответствует давлению 0,0002 дин на квадратный сантиметр (дин/см2) или 20 мкПа (1 дин/см2 = 0,1 Па). Дин есть единица измерения силы. Буквенное обозначение "SPL" после выражения в децибелах говорит о том, что уровень 0,0002 дин/см2 является референсным уровнем. Зная это, мы можем вычислить давление, создаваемое звуком жужжания мухи: оно составляет 0,02 дин/см2 (100×0,0002).

    Две жужжащие мухи создают звуковое давление 46 дБ, то есть давление удваивается и уровень повышается на 6 дБ по сравнению с уровнем в 40 дБ, создаваемым одной мухой. Поскольку 40 дБ соответствуют давлению 0,02 дин/см2, то для 46 дБ уровень давления составит 0,04 дин/см2. В настоящем примере мы предполагаем, что мухи производят одинаковое звуковое давление и создаваемые ими звуки абсолютно синфазны. Фактически фазовый сдвиг между двумя звуками является произвольным, что приводит к увеличению уровня мощности звука на 3 децибела.

    Теперь давайте рассмотрим другой пример. Предположим, что взлетающий реактивный самолет создает звуковое давление (SPL) 120 дБ. Обратившись к таблице 1, мы увидим, что 120 децибел соответствуют отношению давления, равному 1000000. Иными словами, самолет создает такое давление звука на наши барабанные перепонки, которое в миллион раз превышает порог слышимости. Умножив 1000000 на референсное давление (0,0002 дин/см2), мы узнаем, что уровень давления составляет 200 дин/см2 (0,002 х 1000000).

    Если же добавить еще один взлетающий самолет, то, как мы уже знаем, количество децибел SPL увеличится со 120 дБ до 126 дБ, а давление — с 200 дин/см2 до 400 дин/см2 (при том условии, что оба самолета создают синфазные звуки равной громкости).

    Разумеется, звук второго взлетающего самолета намного сильнее жужжания второй мухи. И тем не менее, в обоих случаях возрастание уровня звукового давления выражается одним и тем же значением — 6 дБ.

    Сравнительная таблица громкости в дБ

    Уровни звукового давления от различных источников 5

    См. также:
    http://audiophilesoft.ru/publ/my/digital_loudness/11-1-0-86
    http://soundex.ru/index.php?showtopic=25838

    • 1. Важнейшая особенность белов состоит в том, что они относятся только к отношению двух мощностей или двух энергий. Если же есть необходимость описания отношения двух амплитудных сигналов, например, напряжений, то возможно лишь опираться на отношение мощностей, ассоциированных с этими напряжениями. Мощность пропорциональна квадрату напряжения или тока, а, например, сила звука — звукового давления. Порой неочевидно, что считать амплитудной величиной, а что энергетической. Напряжение, ток, импеданс, напряженности электрического или магнитного полей и размахи любых волновых процессов считаются амплитудными величинами. Когда происходит измерение в децибелах, то вычисляется логарифм отношения квадратов этих величин. Энергия, мощность и интенсивность являются энергетическими величинами, и в отношении логарифма они используются непосредственно.
    • 2.

    Сравнительные шкалы для расчёта уровня цифрового звука

    120
    115
    110
    105
    100 1.584
    1.214
    0.828
    0.424
    95
    90
    85
    80
    75
    70
    65
    60
    55
    50
    45
    40
    35
    30
    25
    20
    15
    10
    5 -0.446
    -0.915
    -1.412
    -1.938
    -2.499
    -3.098
    -3.742
    -4.437
    -5.193
    -6.021
    -6.936
    -7.959
    -9.119
    -10.458
    -12.041
    -13.979
    -16.478
    -20
    -26.021
    1.6
    1.5
    1.25
    1
    0.75
    0.5
    0.25
    120.23
    118.85
    115.48
    112.2
    109.02
    105.93
    102.92
    100
    -0.25
    -0.5
    -0.75
    -1
    -1.25
    -1.5
    -1.75
    -2
    -2.25
    -2.5
    -3
    -3.5
    -4
    -4.5
    -5
    -5.5
    -6
    -6.5
    -7
    -7.5
    -8
    -8.5
    -9
    -9.5
    -10.5
    -11
    -11.5
    -12
    -15
    -18
    -21
    -24
    -30
    -33
    -35
    -40
    97.16
    94.41
    91.73
    89.13
    86.6
    84.14
    81.75
    79.43
    77.18
    74.99
    70.79
    66.83
    63.1
    59.57
    56.23
    53.09
    50.12
    47.32
    44.67
    42.17
    39.81
    37.58
    35.48
    33.5
    29.85
    28.18
    26.61
    25.12
    17.78
    12.59
    8.91
    6.31
    3.16
    2.24
    1.78
    1

    (http://maximals.ru/articles/percentdecibels/percent_decibels_MaximAL.html)

    Закон Вебера-Фехнера — эмпирический психофизиологический закон, заключающийся в том, что интенсивность ощущения пропорциональна логарифму интенсивности раздражителя.

    В ряде экспериментов, начиная с 1834 года, Э. Вебер показал, что новый раздражитель, чтобы отличаться по ощущениям от предыдущего, должен отличаться от исходного на величину, пропорциональную исходному раздражителю.

    Читайте также:  Start в bat файле

    Так, люстра, в которой 8 лампочек, кажется нам настолько же ярче люстры из 4 лампочек, насколько люстра из 4 лампочек ярче люстры из 2 лампочек. То есть количество лампочек должно увеличиваться в одинаковое число раз, чтобы нам казалось, что прирост яркости постоянен.
    И наоборот, если абсолютный прирост яркости (разница в яркости «после» и «до») постоянен, то нам будет казаться, что абсолютный прирост уменьшается по мере роста самого значения яркости. Например, если добавить одну лампочку к люстре из двух лампочек, то кажущийся прирост в яркости будет значительным. Если же добавить одну лампочку к люстре из 12 лампочек, то мы практически не заметим прироста яркости.

    Можно сказать и так: отношение минимального приращения силы раздражителя, впервые вызывающего новые ощущения, к исходной величине раздражителя есть величина постоянная.

    В XX веке Стивенсом была доказана ограниченность закона Вебера—Фехнера, справедливого лишь для некоторых типов ощущений.

    1. dBFs – это единицы шкалы для цифрового представления звукового сигнала (цифровая шкала);
    2. dBu – это единицы шкалы для аналогового представления сигнала. Согласно этой шкале 0 dBu ВСЕГДА = 0,775 V;
    3. 0 dBu = 0,775 V – это уровень широко используемого в Европейской практике сигнала Line-Up. В литературе на русском языке, как правило, его называют "установочный уровень аналогового звукового сигнала". Иногда этот уровень называют Reference или Test. Распространенная ошибка — принимать этот уровень за номинальный;
    4. + 6 dBu = 1,55 V – это стандартный (до сих пор его ни кто не отменял) номинальный уровень аналогового звукового сигнала. На шкале DIN соответствует 0, на шкале Nordic соответствует +6 (Test на этой шкале отмечен 0);
    5. -18 dBFs – рекомендованный EBU установочный уровень для цифрового сигнала. На цифро-аналоговых преобразователях для целей вещания в Европе по умолчанию, как правило, установлено соотношение 0 dBu(0,775 V) соответствует -18 dBFs;
    6. -20 dBFS – рекомендованный SMPTE (США) установочный уровень цифрового сигнала. SMPTE рекомендует -20 dBFs = +4 dBu и пусть Вас это не смущает, ведь в США и расстояния в милях;
    7. 0 dBFs – максимально возможное значение цифрового звукового сигнала. Clipping Level – английское название говорит само за себя. При 0 dBFS все биты сигнала принимают значение "1". Грамотный звукорежиссер всегда работает в безопасном "удалении" от этого уровня;
    8. -9 dBFs – рекомендованный EBU максимально допустимый уровень цифрового сигнала. Очень важный и проблемный параметр. Этот уровень обеспечивает практический запас по перегрузке – Practical Headroom (см. следующий пункт);
    9. Рекомендуется полагать, что промежуток от -18 dBFs до -9 dBFs это и есть Headroom, хотя теоретически Headroom может быть и от -18 dBFs до 0 dBFs, но рекомендовано ограничится -9 dBFs.

    Уровни звукового давления от различных источников

    • 0 дБ SPL — специальная измерительная камера;
    • 5 дБ SPL — почти ничего не слышно;
    • 10 дБ SPL — почти не слышно — шёпот, тиканье часов, тихий шелест листьев;
    • 15 дБ SPL — едва слышно — шелест листьев;
    • 20 дБ SPL — едва слышно — уровень естественного фона на открытой местности при отсутствии ветра, норма шума в жилых помещениях;
    • 25 дБ SPL — тихо — сельская местность вдали от дорог;
    • 30 дБ SPL — тихо — настенные часы;
    • 35 дБ SPL — хорошо слышно — приглушённый разговор;
    • 40 дБ SPL — хорошо слышно — тихий разговор, учреждение (офис) без источников шума, уровень звукового фона днём в городском помещении с закрытыми окнами выходящими во двор;
    • 50 дБ SPL — отчётливо слышно — разговор средней громкости, тихая улица, стиральная машина;
    • 60 дБ SPL — шумно — обычный разговор, норма для контор;
    • 65 дБ SPL — шумно — громкий разговор на расстоянии 1 м;
    • 70 дБ SPL — шумно — громкие разговоры на расстоянии 1 м, шум пишущей машинки, шумная улица, пылесос на расстоянии 3 м;
    • 75 дБ SPL — шумно — крик, смех с расстояния 1м; шум в железнодорожном вагоне;
    • 80 дБ SPL — очень шумно — громкий будильник на расстоянии 1 м; крик; мотоцикл с глушителем; шум работающего двигателя грузового автомобиля;
    • 85 дБ SPL — очень шумно — громкий крик, мотоцикл с глушителем;
    • 90 дБ SPL — очень шумно — громкие крики, пневматический отбойный молоток, тяжёлый дизельный грузовик на расстоянии 7 м, грузовой вагон на расстоянии 7 м;
    • 95 дБ SPL — очень шумно — вагон метро на расстоянии 7 м;
    • 100 дБ SPL — крайне шумно — громкий автомобильный сигнал на расстоянии 5—7 м, кузнечный цех, очень шумный завод;
    • 110 дБ SPL — крайне шумно — шум работающего трактора на расстоянии 1 м, громкая музыка, вертолёт;
    • 115 дБ SPL — крайне шумно — пескоструйный аппарат на расстоянии 1 м, мощный автомобильный сабвуфер;
    • 120 дБ SPL — почти невыносимо — болевой порог, гром (иногда до 120 дБ), отбойный молоток, вувузела на расстоянии 1 м;
    • 130 дБ SPL — боль — сирена, шум клёпки котлов;
    • 140 дБ SPL — травма внутреннего уха — взлёт реактивного самолёта на расстоянии 25 м, максимальная громкость на рок-концерте;
    • 150 дБ SPL — контузия, травмы — взлёт ракеты на Луну с экипажем, на расстоянии 100 м, реактивный двигатель на расстоянии 30 м, соревнования по автомобильным звуковым системам;
    • 160 дБ SPL — шок, травмы, возможен разрыв барабанной перепонки — выстрел из ружья близко от уха; ударная волна от сверхзвукового самолёта или взрыва давлением 0,002 МПа;
    • 168 дБ SPL — шок, травмы, возможен разрыв барабанной перепонки — выстрел из винтовки M1 Garand на расстоянии 1 м;
    • 170 дБ SPL — светошумовая граната, воздушная ударная волна давлением 0,0063 МПа;
    • 180 дБ SPL — светошумовая граната, воздушная ударная волна давлением 0,02 МПа, длительный звук с таким давлением вызывает смерть;
    • 190 дБ SPL — воздушная ударная волна давлением 0,063 МПа;
    • 194 дБ SPL — воздушная ударная волна давлением 0,1 МПа, равным атмосферному давлению, возможен разрыв лёгких;
    • 200 дБ SPL — воздушная ударная волна давлением 0,2 МПа, возможна смерть;
    • 210 дБ SPL — воздушная ударная волна давлением 0,63 МПа;
    • 220 дБ SPL — воздушная ударная волна давлением 2 МПа;
    • 230 дБ SPL — воздушная ударная волна давлением 6,3 МПа;
    • 240 дБ SPL — воздушная ударная волна давлением 20 МПа;
    • 249,7 дБ SPL — максимальное давление 61 МПа воздушной ударной волны при взрыве тринитротолуола[1]. Давление ударных волн при обычном взрыве может быть больше (максимальное — давление детонации), но это будет ещё не воздушная, а начальная взрывная ударная волна, образованная разлётом продуктов детонации;
    • 260 дБ SPL — ударная волна давлением 200 МПа;
    • 270 дБ SPL — ударная волна давлением 632 МПа;
    • 280 дБ SPL — ударная волна давлением 2000 МПа;
    • 282 дБ SPL — 2500 МПа — максимальное давление воздушной ударной волны при ядерном взрыве[2]. Максимальное давление продуктов реакции в момент ядерного взрыва гораздо больше — до 100 млн. МПа.
    • 300 дБ SPL — 20 000 МПа — среднее давление детонации обычных взрывчатых веществ;
    • 374 дБ SPL — 100 млн МПа — давление в ядерном заряде в момент ядерного взрыва;
    • 467 дБ SPL — 4,63309 × 10113 Па — планковское давление

    Давление свыше 140 дБ SPL может вызвать разрыв барабанной перепонки, баротравмы и даже смерть.

    Порог слышимости и «болевой порог»

    Величина звукового давления, которая едва заметна на слух при отсутствии всяких других мешающих шумов и звуков, называется пороговой величиной звукового давления, или — порогом слышимости.

    Пороги слышимости, определенные у ряда людей, могут сильно различаться. Различия эти имеют в общем случайный характер для группы людей одинакового возраста, имеющих нормальный здоровый слуховой орган. Порог слышимости может различаться и у каждого отдельного человека в зависимости от состояния организма в определенный момент: возбуждения, утомления и т. п. Поэтому эта величина является условной и статистической. Исследования на эту тему проводились в США (1938-39 гг.), Англии (1956-57 гг.) и СССР (1958 г.).

    Учёные Флетчер и Мэнсон в своём эксперименте давали слушать группе испытуемых различные тона, меняя громкость до тех пор, пока группа не подтверждала, что эти тона звучат как определённый эталонный тон. Естественно, подобное восприятие очень субъективно. Однако, статистически, полученные данные можно считать объективными.

    На основании международного соглашения в качестве стандарта принята кривая зависимости порога слышимости от частоты для чистого синусоидального звука (стандартный порог, а также границы порога слышимости для 10% и 90% испытуемых):

    Кривая слышимости (кривая Флетчера-Мэнсона)

    Области слышимости слуха (Вологдин Э.И. Динамический диапазон цифровых аудио трактов)

    Динамический диапазон слуха человека составляет около 130 дБ – от порога слышимости до т.н. «болевого порога»:

    Сравнительная таблица громкости в дБ

    • 0 дБ SPL — специальная измерительная камера;
    • 5 дБ SPL — почти ничего не слышно;
    • 10 дБ SPL — почти не слышно — шёпот, тиканье часов, тихий шелест листьев;
    • 15 дБ SPL — едва слышно — шелест листьев;
    • 20 дБ SPL — едва слышно — уровень естественного фона на открытой местности при отсутствии ветра, норма шума в жилых помещениях;
    • 25 дБ SPL — тихо — сельская местность вдали от дорог;
    • 30 дБ SPL — тихо — настенные часы;
    • 35 дБ SPL — хорошо слышно — приглушённый разговор;
    • 40 дБ SPL — хорошо слышно — тихий разговор, учреждение (офис) без источников шума, уровень звукового фона днём в городском помещении с закрытыми окнами выходящими во двор;
    • 50 дБ SPL — отчётливо слышно — разговор средней громкости, тихая улица, стиральная машина;
    • 60 дБ SPL — шумно — обычный разговор, норма для контор;
    • 65 дБ SPL — шумно — громкий разговор на расстоянии 1 м;
    • 70 дБ SPL — шумно — громкие разговоры на расстоянии 1 м, шум пишущей машинки, шумная улица, пылесос на расстоянии 3 м;
    • 75 дБ SPL — шумно — крик, смех с расстояния 1м; шум в железнодорожном вагоне;
    • 80 дБ SPL — очень шумно — громкий будильник на расстоянии 1 м; крик; мотоцикл с глушителем; шум работающего двигателя грузового автомобиля;
    • 85 дБ SPL — очень шумно — громкий крик, мотоцикл с глушителем;
    • 90 дБ SPL — очень шумно — громкие крики, пневматический отбойный молоток, тяжёлый дизельный грузовик на расстоянии 7 м, грузовой вагон на расстоянии 7 м;
    • 95 дБ SPL — очень шумно — вагон метро на расстоянии 7 м;
    • 100 дБ SPL — крайне шумно — громкий автомобильный сигнал на расстоянии 5—7 м, кузнечный цех, очень шумный завод;
    • 110 дБ SPL — крайне шумно — шум работающего трактора на расстоянии 1 м, громкая музыка, вертолёт;
    • 115 дБ SPL — крайне шумно — пескоструйный аппарат на расстоянии 1 м, мощный автомобильный сабвуфер;
    • 120 дБ SPL — почти невыносимо — болевой порог, гром (иногда до 120 дБ), отбойный молоток, вувузела на расстоянии 1 м;
    • 130 дБ SPL — боль — сирена, шум клёпки котлов;
    • 140 дБ SPL — травма внутреннего уха — взлёт реактивного самолёта на расстоянии 25 м, максимальная громкость на рок-концерте;
    • 150 дБ SPL — контузия, травмы — взлёт ракеты на Луну с экипажем, на расстоянии 100 м, реактивный двигатель на расстоянии 30 м, соревнования по автомобильным звуковым системам;
    • 160 дБ SPL — шок, травмы, возможен разрыв барабанной перепонки — выстрел из ружья близко от уха; ударная волна от сверхзвукового самолёта или взрыва давлением 0,002 МПа;
    • 168 дБ SPL — шок, травмы, возможен разрыв барабанной перепонки — выстрел из винтовки M1 Garand на расстоянии 1 м;
    • 170 дБ SPL — светошумовая граната, воздушная ударная волна давлением 0,0063 МПа;
    • 180 дБ SPL — светошумовая граната, воздушная ударная волна давлением 0,02 МПа, длительный звук с таким давлением вызывает смерть;
    • 190 дБ SPL — воздушная ударная волна давлением 0,063 МПа;
    • 194 дБ SPL — воздушная ударная волна давлением 0,1 МПа, равным атмосферному давлению, возможен разрыв лёгких;
    • 200 дБ SPL — воздушная ударная волна давлением 0,2 МПа, возможна смерть;
    • 210 дБ SPL — воздушная ударная волна давлением 0,63 МПа;
    • 220 дБ SPL — воздушная ударная волна давлением 2 МПа;
    • 230 дБ SPL — воздушная ударная волна давлением 6,3 МПа;
    • 240 дБ SPL — воздушная ударная волна давлением 20 МПа;
    • 249,7 дБ SPL — максимальное давление 61 МПа воздушной ударной волны при взрыве тринитротолуола[1]. Давление ударных волн при обычном взрыве может быть больше (максимальное — давление детонации), но это будет ещё не воздушная, а начальная взрывная ударная волна, образованная разлётом продуктов детонации;
    • 260 дБ SPL — ударная волна давлением 200 МПа;
    • 270 дБ SPL — ударная волна давлением 632 МПа;
    • 280 дБ SPL — ударная волна давлением 2000 МПа;
    • 282 дБ SPL — 2500 МПа — максимальное давление воздушной ударной волны при ядерном взрыве[2]. Максимальное давление продуктов реакции в момент ядерного взрыва гораздо больше — до 100 млн. МПа.
    • 300 дБ SPL — 20 000 МПа — среднее давление детонации обычных взрывчатых веществ;
    • 374 дБ SPL — 100 млн МПа — давление в ядерном заряде в момент ядерного взрыва;
    Читайте также:  Как пользоваться видеозвонком на мтс

    Давление свыше 140 дБ SPL может вызвать разрыв барабанной перепонки, баротравмы и даже смерть.

    В области наилучшей слышимости ухо способно различить около 370 градаций по громкости, а на частоте 60 Гц число градаций только 34. Эти данные соответствуют условиям тонкого опыта при полной тишине. Практически человек с нормальным слухом начинает замечать прирост уровня звука на 1 дБ, то есть на 26% по интенсивности звука.

    Шумовое загрязнение, нежелательные или чрезмерные уровни звука могут оказывать вредное воздействие на здоровье человека и качество окружающей среды. Оно обычно возникает во многих промышленных объектах и на некоторых других рабочих местах. А также шумовое загрязнение связано с автомобильным, железнодорожным и воздушным движением и с работами на открытом воздухе.

    Измерение и восприятие громкости

    Вам будет интересно: Подстрочник — это важно для любого книжника!

    Звуковые волны — это колебания молекул воздуха, переносимые от источника шума к уху. Это обычно описывается, с точки зрения громкости (амплитуды) и высот (частоты) волны. Уровень звукового давления, или SPL, измеряется в логарифмических единицах, называемых децибел (дБ). Нормальное человеческое ухо может обнаруживать тон в диапазоне от 0 дБ (порог слуха) до 140 дБ. При этом звуки от 120 дБ до 140 дБ вызывают боль.

    Какой уровень звука, например, в библиотеке? Он составляет около 35 дБ, а внутри движущегося автобуса или поезда метро — около 85. Строительные работы здания могут генерировать SPL до 105 дБ в источнике. SPL уменьшаются с удалением от предмета.

    Вам будет интересно: Язык кечуа: история, распространение, письменность

    Скорость, с которой передается звуковая энергия, называется интенсивностью, пропорциональна квадрату УЗД. Из-за логарифмического характера шкалы децибел, увеличение на 10 пунктов представляет 10-кратное увеличение интенсивности звука. На 20 передает больше в 100 раз. А на 30 дБ представляет 1000-кратное увеличение интенсивности.

    И с другой стороны, когда напряженность удваивается, уровень громкости звука усиливается только на 3 пункта. Например, если строительное сверло вызывает шум на 90 дБ, то два одинаковых инструмента, работающие рядом, создадут 93 дБ. А когда два звука, которые отличаются на SPL более чем на 15 пунктов, объединяются, слабые тона маскируются (или заглушаются) громким звучанием. Например, если на строительной площадке работает дрель на 80 дБ рядом с бульдозером на 95, совокупный уровень давления этих двух источников будет измеряться как 95. Менее интенсивный тон от компрессора не будет заметен.

    Частота звуковой волны выражается в циклах в секунду, но чаще используется герц (1 cps = 1 Гц). Барабанная перепонка человека — это очень чувствительный орган с большим динамическим диапазоном, способный обнаруживать звуки на частотах от 20 Гц (низкая высота) до примерно 20000 Гц (высокий уровень звука). Тональность человеческого голоса в обычном разговоре происходит на частотах от 250 Гц до 2000 Гц.

    Вам будет интересно: Солидный — это что такое: толкование и синонимы

    Точное измерение уровня звука и научное описание отличаются от большинства субъективных человеческих представлений и мнений о нем. Индивидуальные реакции человека на шум зависят как от высоты, так и от громкости. Люди с нормальным слухом обычно воспринимают высокочастотные звуки громче, чем низкочастотные той же амплитуды. По этой причине электронные измерители уровня шума учитывают изменения воспринимаемой громкости в зависимости от высоты тона.

    Частотные фильтры в измерителях служат для согласования показаний с чувствительностью человеческого уха и относительной громкостью различных звуков. Так называемый A-взвешенный фильтр, например, обычно используется для диагностирования окружающего сообщества. Измерения SPL, сделанные с помощью этого фильтра, выражаются в A-взвешенных децибелах или дБА.

    Большинство людей воспринимают и описывают увеличение значения SPL на 6–10 дБА, как удвоение «громкости». Другая система, C-взвешенная (дБС) шкала, иногда используется для уровней ударного шума, таких как стрельба, и имеет тенденцию быть более точным, чем дБА, для воспринимаемой громкости звуков с низкочастотными компонентами.

    Уровни шума, как правило, меняются со временем, поэтому данные измерения представляются в виде усредненных значений для выражения общих уровней звука. Есть несколько способов сделать это. Например, результаты серии повторных измерений уровня звука могут быть представлены как L 90 = 75 дБА, что означает, что величины были равны или выше 75 дБА в течение 90 процентов времени.

    Еще один блок под названием эквивалентные степени звука (L eq) могут использоваться для выражения среднего SPL за любой интересующий период, например, восьмичасовой рабочий день. (L eq — это логарифмическое, а не арифметическое значение, поэтому в общем результате преобладают громкие события.)

    Читайте также:  Как настроить уведомление о прочтении в gmail

    Единица уровня звука, называемая величиной шума "день-ночь" (DNL или L дп) учитывает тот факт, что люди более чувствительны к тону в ночное время. Так что, 10-дБА добавляется к SPL значениям, измеренных в пределах от 10 часов до 7 утра. Например, измерения DNL очень полезны для описания общей подверженности шуму самолетов.

    Работа с эффектами

    Вам будет интересно: Николай Иванович Рысаков: биография

    Шум — это больше, чем просто неприятность. При определенных уровнях и продолжительности воздействия, это может вызвать физическое повреждение барабанной перепонки и чувствительных волосковых клеток внутреннего уха, и привести к временной или постоянной потере слуха.

    Она обычно не возникает при SPL ниже 80 дБА (восьмичасовые уровни влияния лучше поддерживать не больше 85). Но у большинства людей, повторно подвергающихся воздействию более 105 дБА, в некоторой степени будет постоянная потеря слуха. В дополнение к ней чрезмерное влияние шума может также повысить артериальное давление и частоту пульса, вызвать раздражительность, беспокойство и умственную усталость, а также нарушить сон, отдых и личное общение.

    Контроль шумового загрязнения

    Поэтому важно на рабочем месте и в обществе сохранять предельную тишину. Постановления и законы по борьбе с шумом, принятые на местном, региональном и национальном уровнях, могут быть эффективными для смягчения негативных последствий шумового загрязнения.

    Экологический и промышленный гул регулируется в соответствии с законом о безопасности и гигиене труда и законом о борьбе с ним. В соответствии с этими актами Администрация по безопасности и гигиене труда установила критерии промышленного шума, чтобы ввести ограничения на интенсивность звукового воздействия и продолжительность, в течение которой эта напряженность может быть разрешена.

    Если человек подвергается воздействию различных уровней шума в разных временных интервалах в течение дня, общее влияние или доза (D) шума получается из соотношения,

    где C — фактическое время, а T — допустимое на любом уровне. При использовании этой формулы наиболее возможная суточная доза шума будет равна 1, а любое воздействие свыше непозволительно.

    Максимальный уровень звука

    Критерии для шума в помещении обобщены в трех наборах спецификаций, которые были получены путем сбора субъективных суждений из большой выборки людей в различных конкретных ситуациях. Они превратились в критерии шума (NC) и кривые предпочтительных тонов (PNC), которые устанавливают пределы уровня, вносимого в окружающую среду. Кривые NC, разработанные в 1957 году, направлены на обеспечение комфортной рабочей или жилой сферы путем определения максимально допустимого уровня звука в октавных полосах по всему аудиоспектру.

    Полный набор из 11 кривых определяет критерии шума для широкого объема ситуаций. Графики PNC, разработанные в 1971 году, добавляют ограничения на низкочастотный гул и высокочастотное шипение. Следовательно, они предпочтительнее более старого стандарта NC. Суммированные на кривых, эти критерии обеспечивают цели проектирования уровней шума для различных идей. Частью спецификации работы или среды обитания является соответствующая кривая PNC. В случае, если уровень превышает пределы PNC, звукопоглощающие материалы могут быть введены в окружающую среду по мере необходимости для соответствия стандартам.

    Низкий уровень шума может быть преодолен с помощью дополнительного поглощающего материала, такого как тяжелые драпировки или плитки в закрытых помещениях. Где низкий уровень идентифицируемого шума может отвлекать или где конфиденциальность разговоров в смежных офисах и приемные могут быть важны, нежелательные звуки могут быть замаскированы. Небольшой источник белого шума, такой как статический воздух, размещенный в комнате, может маскировать разговор из соседних кабинетов, не будучи смертельным уровнем звука для ушей людей, работающих поблизости.

    Этот тип устройства часто используется в кабинетах врачей и других специалистов. Иной метод снижения уровня шума — использование средств защиты органов слуха, которые надеваются на уши так же, как наушники. Применяя имеющиеся в продаже защитные приспособления, можно добиться снижения уровня тона в диапазоне обычно от 10 дБ при 100 Гц до более 30 дБ для частот выше 1 тыс. Гц.

    Определить уровень звука

    Ограничения наружного шума также важны для комфорта человека. Строительство здания обеспечит некоторую защиту от внешних звуков, если дом соответствует минимальным стандартам и если уровень шума находится в допустимых пределах.

    Эти ограничения обычно указываются для определенных периодов дня, например, в светлое время суток, в вечерние часы и ночью во время сна. Из-за преломления в атмосфере, вызванного инверсией температуры в ночное время, относительно громкие звуки могут издаваться от довольно отдаленного шоссе, аэропорта или железной дороги.

    Одним из интересных методов контроля шума является возведение шумовых барьеров вдоль трассы, отделяющих ее от прилегающих жилых районов. Эффективность таких сооружений ограничена дифракцией звука больше на низких частотах, которые преобладают на дорогах и присущи большим транспортным средствам. Чтобы быть эффективными, они должны находиться как можно ближе к источнику или наблюдателю шума, тем самым максимизируя дифракцию, необходимую для того, чтобы звук достиг наблюдателя. Другое требование для этого типа барьера состоит в том, что он также должен ограничивать количество уровней звука, чтобы добиться значительного снижения шума.

    Определение и примеры

    Вам будет интересно: Маневрировать — это. Толкование и синонимы

    Децибел (дБ) используется для измерения уровня звука, но он также широко применяется в электронике, сигналах и связи. ДБ — логарифмический способ описания касательства. Отношение может проявляться, как мощность, звуковое давление, напряжение или интенсивность, или несколько других вещей. Позже мы связываем дБ с телефоном и звуком (в связи с громкостью). Но сначала, чтобы получить представление о логарифмических выражениях, давайте посмотрим на некоторые цифры.

    Например, можно предположить, что есть два динамика, первый из которых воспроизводит звук с силой P 1, а другой — более громкую версию того же тона с мощностью P 2, но все остальное (как далеко, частота) остается неизменным.

    Разница в децибелах между ними определяется как

    10 log (P 2 / P 1) дБ, где log для базы 10.

    Если второе производит в два раза больше энергии, чем первое, разница в дБ

    10 log (P 2 / P 1) = 10 log 2 = 3 дБ,

    как показано на графике, который отображает 10 log (P 2 / P 1) против P 2 / P 1. Для продолжения примера, если у второго в 10 раз больше мощности первого, разница в дБ будет:

    10 log (P 2 / P 1) = 10 log 10 = 10 дБ.

    Если второе имело такую же силу в миллион раз, разница в дБ была бы

    10 log (P 2 / P 1) = 10 log 1 000 000 = 60 дБ.

    В этом примере показана одна особенность шкал децибел, которая полезна при обсуждении звука. Они могут описывать очень большие отношения, используя числа скромного размера. Но необходимо обратить внимание, что децибел изображает соотношение. То есть не будет сказано, какую мощность излучает какой-либо из динамиков, только из разности. И также стоит обратить внимание на коэффициент 10 в определении, который обозначает деци в децибелах.

    Акустическое давление и дБ

    Частота обычно измеряется с помощью микрофонов, и они реагируют (приблизительно) пропорционально давлению, с. Теперь мощность звуковой волны при прочих одинаковых условиях равна квадрату напора. Точно так же, электрическая мощность в резисторе идет как перемноженное напряжение. Логарифм квадрата равен всего 2 log x, поэтому при преобразовании давления в децибелы вводится коэффициент 2. Следовательно, разница в степени акустического напора между двумя уровнями звуков с p 1 и p 2 составляет:

    20 log (p 2 / p 1) дБ = 10 log (p 2 2 / p 1 2) дБ = 10 log (P 2 / P 1) дБ.

    Что происходит, когда происходит уменьшение мощности звука вдвое?

    Логарифм 2 равен 0,3, поэтому 1/2 — 0,3. Таким образом, если мощность будет уменьшена в 2 раза, то уровень звука сократится на 3 дБ. И если еще раз сделать такую операцию, то акустика еще на 3 дБ понизится.

    Размер децибела

    Выше можно заметить, что уменьшение мощности вдвое снижает давление на корень 2 и уровень громкости звука на 3 дБ.

    Первый образец — это белый шум (смесь всех слышимых частот). Второй образец — это тот же тон с напряжением, уменьшенным на коэффициент корня квадратного из 2. Его обратное значение составляет примерно 0,7, поэтому 3 дБ соответствует снижению напряжения или давления до 70%. Зеленая линия показывает насадку, как функцию времени. Красная же очерчивает непрерывный экспоненциальный спад. Стоит обратить внимание, что напряжение падает на 50% для каждого второго образца.

    Звуковые файлы и флеш-анимация Джона Танна и Джорджа Хацидимитриса.

    Насколько велик децибел?

    В следующих сериях последовательные выборки уменьшаются всего на один пункт.

    Что делать, если разница меньше, чем децибел?

    Уровни звука редко даются с десятичными знаками. Причина в том, что те, что отличаются менее чем на 1 дБ, трудно различить.

    И также можно заметить, что последний пример тише первого, но трудно увидеть разницу между последовательными парами. 10 * log 10 (1,07) = 0,3. Поэтому для увеличения уровня звука на 0,3 дБ необходимо усилить мощность на 7% или напряжение на 3,5%.

    Ссылка на основную публикацию
    Что такое экранное время в ios
    Экранное время – одна из лучших функций iOS 12, позволяющая следить за тем, как часто вы берёте в руки свой...
    Что делать если отключился звук на компьютере
    Мы зарегистрировали подозрительный трафик, исходящий из вашей сети. С помощью этой страницы мы сможем определить, что запросы отправляете именно вы,...
    Что делать если полетели драйвера видеокарты
    Распространенная ошибка в Windows 7 и реже в Windows 10 и 8 — сообщение «Видеодрайвер перестал отвечать и был успешно...
    Что такое эмодзи клавиатура на телефоне
    Современное общение сложно представить без мессенджеров, чатов и социальных сетей, но только текстом бывает сложно передать все эмоции. В этом...
    Adblock detector