Децибелы — это удобно

Диапазон силы звуков, воспринимаемых нашим ухом, очень велик. Так, едва уловимые звуки, которые еще способно расслышать самое острое ухо, имеют интенсивность в миллионные доли мквт/м2. Это так называемый минимальный порог слухового ощущения (табл. 1). Если бы наше ухо было способно слышать более слабые звуки, то это было бы для нас большим несчастьем: мы постоянно слышали бы в ушах шум броуновского движения молекул воздуха. Но наше ухо способно слышать и очень сильные звуки, превосходящие минимальный порог интенсивности более чем в 100 000 000 000 000 раз. Ни один прибор в технике не обладает таким громадным диапазоном изменения чувствительности.

Таблица 1
Диапазон интенсивности звуков при измерении разными единицами

Интенсивность звука,

мквт/м2

Звуковое давление,

н/м2

Уровень звукового давления, дб

Во сколько раз данное звуковое давление превышает нулевой уровень

Примеры источников звука (при измерении на расстоянии 1 м)

10000000

2000 160 100000000

Шум сверхмощных ракетных двигателей и сирен. Разрушительная сила звука.

100000000 200 140 10000000 Шум реактивного самолета. Болевой порог слухового ощущения.
1000000 20 120 1000000

Максимальная сила звука у певцов с голосами исключительно большой силы.

10000 2 100 100000 Обычная сила голоса певцов forte.
100 0.2 80 10000 Громкая речь. Тихое пение.
1 0.02 60 1000 Речь вполголоса.
0.01 0.002 40 100 Шепот.
0.0001 0.0002 20 10 Тиканье ручных часов.
0.000001 0.00002 0 1 Немного тише порога слышимости самого острого слуха.

Примечание. Звуковое давление в н/м2 первой значащей цифры.

Это удивительно полезное свойство нашего уха обеспечивается, как выяснили физиологи, явлениями адаптации слуха, т. е. его приспособлением к восприятию звуков различной силы. Адаптация слуха проявляется в том, что слух как бы автоматически меняет свою чувствительность в зависимости от того, какой громкости звуки ему предстоит слушать. Адаптация — это сложное физиологическое явление, проявляющееся пру участии высших отделов нервной системы (Гершуни, 1949).

Подобным свойством адаптации обладает не только слух, но и все другие наши органы чувств. Например, всем хорошо известно, что, войдя с освещенной солнцем улицы в темную комнату, мы сначала ничего не видим, но через некоторое время, как говорят, присмотревшись, начинаем хорошо видеть все предмету. Это и есть адаптация к темноте. Выйдя на солнце, мы снова плохо видим, даже щуримся, но через некоторое время глаз приспосабливается, т. е. адаптируется и к сильному свету. Подобная адаптация происходит и со слухом при действии на него сильных и слабых звуков. Опытные певцы и музыканты прекрасно используют это свойство слуха в своих целях: если они хотят произвести большое впечатление силой голоса или звуком музыкальных инструментов, то самую громкую и сильную ноту они берут обязательно после ряда предшествовавших слабых, тихих звуков Опытные же композиторы, учитывая эту же особенность слуха к адаптации, нередко применяют в музыке метод звукового контраста, всегда производящий сильное впечатление на слушателей. Так, например, построен «Марш Черномора» М. И. Глинки и многие другие произведения.

Огромный диапазон интенсивностей существующих звуков и заставил ученых применить для их измерения относительные логарифмические единицы — децибелы.

Очень слабые звуки, которые не можег расслышать даже самое острое ухо, акустики решили принять за нуль звука, т. е. за нуль децибел. По общему соглашению, за такой нулевой уровень звука условно был принят звук интенсивностью 10-6 мквт/м2, производящий давление в 0.0000204 ньютона на 1 м2. Все же остальные, более сильные звуки стали уже характеризоваться тем, во сколько раз они превышают этот условный нулевой уровень (табл. 1). Чтобы, однако, сократить число единиц измерения, а также по некоторым другим практическим соображениям (в частности, вытекающим из закона изменения чувствительности самого слуха), решили для измерения интенсивности звука пользоваться не самим отношением интенсивности данного звука к условному нулевому уровню, а десятичным логарифмом этого отношения, т. е. lg Wx/W0 , где W0 — интенсивность звука условного нулевого уровня (10-6мквт/м2); Wx — интенсивность измеряемого звука, За единицу измерения интенсивности при подобном методе отсчета было принято такое изменение звука по отношению к условному нулю, при котором lg Wx/W0 = 1, Эта относительная логарифмическая единица была названа белом в честь изобретателя телефона Грахема Бела, Однако бел слишком крупная единица: как легко видеть, 1 бел соответствует изменению интенсивности звука в 10 раз, 2 бела — в 100 раз, 3 бела — в 1000 раз и т. д. Поэтому было решено ввести в употребление в 10 раз более мелкую единицу — децибел, определяемую по формуле: 1/10 бела = 1 дб = 10 lg Wx/W0 Учитывая, однако, что интенсивность звука (Wx) прямо пропорциональна квадрату звукового давления (Px), т.е. Wx = kP2x, где k — постоянная величина, окончательную формулу для измерения звука в децибелах представляем так: Xдб = 20 lg Px/P0 , где Xдб — уровень звукового давления в децибелах, Px — измеряемое звуковое давление в н/м2 , P0 — условный нулевой уровень звукового давления, равный 0 0000204 н/м2. Исходя из этой формулы, за 1 децибел принимается такой уровень звукового давления, двадцать десятичных логарифмов отношения которого к условному нулевому уровню равно единице. Если же оценивать децибел па слух, то это едва-едва различимая градация силы звука, Разница в силе звука на 3 дб уже вполне четко отмечается слухом, а увеличение на 10 дб воспринимается примерно как удвоение громкости звука.

Примеры   регистрации    уровня  силы    голоса   на   раз­личных   гласных   при  помощи    самописца   Н-110.
Примеры регистрации уровня силы голоса на различных гласных при помощи самописца Н-110. 1 — неодинаковые по силе гласные неопытного певца; 11 — ровные вокальные гласные квалифицированного певца.

Уровень среднего разговорного голоса равен примерно 70 дб (табл. 1). Как видно из этой же формулы, децибелы не имеют размерности, т. е. они, как и все относительные единицы, показывают, не сколько, а во сколько раз. Так, напри мер, если мы в просторечии говорим «звук силой 80 дб», то это значит: «звук, производящий такое давление, двадцать десятичных логарифмов отношения которого к условному нулевому давлению равно 80».

Соотношения децибел с единицами звукового давления и интенсивности звука показаны в табл. 1. Здесь же приведены примеры источников звука соответствующих уровней (при измерении на расстоянии 1м).

Как видно из таблицы, для измерения всего огромного по силе диапазона звуков, с которыми человеку приходится иметь дело, децибелы наиболее удобны уже хотя бы потому, что при их применении для обозначения интенсивности звука требуется наименьшее количество цифр.

А это уже немалое преимущество, особенно при необходимости быстрой записи при акустических измерениях, производстве всевозможных расчетов и т. д. Кроме того, оказалось, что наш слух измеряет громкость звука по шкале, в известной мере сходной со шкалой децибел, подчиняясь так называемому психофизиологическому закону Вебера—Фехнера. Все эти соображения и делают шкалу децибел весьма удобной для применения.

Измерения показали, что уровень силы голоса большинства профессиональных певцов колеблется в пределах 90—110 дб. «Микрофонные» певцы имеют силу звука всего 80—90 дб, но зато некоторые сверхмогучие голоса оперных певцов — современных «громобоев» развивают звук невероятной силы — более 120 дб! Такой голос, по-видимому, был и у знаменитого Таманьо.

Итак, применяя «звуковые весы» (шумомеры, самописцы, измерительные микрофоны и т. д.), мы можем «взвесить» любую ноту голоса певца. Посмотрим, однако, что дает нам это «взвешивание» для понимания некоторых секретов вокального мастерства.

Загрузить главу
.doc .pdf

Сайт поиска работы для регентов и певчих