«Сильно» — еще не значит «громко»

Причина совершенства органического мира
заключается в его скрытом несовершенстве.
К.А.Тимирязев.

Иногда мы говорим: «Какой сильный голос у этого певца!». Но далеко не всем известно, что сильный звук не обязательно должен быть громким. Даже вблизи от источника он может быть тихим и даже вовсе не слышным! Что же это за парадокс: сильный звук — и вдруг не слышен? Парадокса здесь нет. Дело в том, что понятия «сила звука» и «громкость» — совершенно разные. Сила звука — это объективная величина, характеризующая реальную энергию звука, в то время как громкость — отражение в нашем сознании этой реальной силы звука, т. е. понятие субъективное. Почему же в нашем сознании сила звука отражается не пропорционально своей действительной величине? Все объясняется строгими законами природы.

Частотный диапазон звуков в природе так же велик, как и динамический: он простирается от нескольких долей герца (2) до сотен тысяч герц. Слух же человека из этого огромного диапазона частот воспринимает сравнительно узкую полосу от 16 до 15 000—20 000 гц. Более низкие звуки — инфразвуки — мы уже не воспринимаем слухом, так же как не слышим и более высокие — ультразвуки, Ультразвуки мы не услышим, если даже их интенсивность будет доведена до колоссальной разрушительной силы — многих тысяч ватт на 1 см2. Эта огромная сила ультразвуков часто используется по воле человека не как разрушительная, а скорее как созидательная: ультразвуки применяются для холодной сварки металлов, пайки, лужения, очистки материалов и т. д. Вот уж поистине здесь сильно еще совсем не значит громко! Не слышим мы также и могучие «вздохи» моря («голос моря»), а также инфразвуки другого происхождения. Но это ограничение слуха — скорее его достоинство, чем недостаток. Ведь если бы мы вдруг каким-то чудом приобрели способность воспринимать ультра- и инфразвуки, которыми всегда полна природа, то мы навсегда лишились бы тишины.

Но даже в полосе звуков, отведенной природой человеку для его слухового восприятия, чувствительность нашего уха далеко не одинакова: звуки, граничащие с областью инфра- или ультразвуков воспринимаются значительно хуже, чем звуки средней части диапазона слышимости. Здесь, в области 2000—3000 ГЦ, лежит зона максимальной чувствительности слуха, максимальной его остроты, а по краям ее — зоны пониженной остроты. Эту зону повышенной чувствительности слуха профессор Ленинградского университета П. О. Макаров (1956) называет адекватностью, или адекватой (т. е- физиологическим соответствием). Подобные зоны адекватности обнаружены профессором Макаровым не только для слуха, но и для, всех Других органов чувств. Явление это носит характер биологической закономерности.

Со слухом можно проделать простой опыт: подавать на репродуктор со звукогенератора тоны различной частоты, но одинаковой силы. Мы убедимся, что тон частотой 100 гц будет звучать значительно тише, чем тон 1000 или 2000 гц такой же силы. Так вот где таится разгадка несоответствия силы и громкости звуков — в неодинаковой чувствительности нашего слуха к тонам различной высоты, хотя и равной силы.

Ученые высчитали чувствительность уха к тонам различной высоты, изобразив эти данные на графике в виде кривых равной громкости (рис. 7). По вертикальной оси здесь отложен реальный уровень силы звука, точнее — уровень звукового давления (в децибелах), по горизонтальной — частота тона (в герцах). Проследим, например, ход пятой снизу кривой. При частоте тона 1000 гц уровень силы звука, как видно по вертикальной шкале, равен 40 дб. Если теперь мы уменьшим частоту тона, например до 100 гц, то, для того чтобы субъективная громкость этого 100-герцного тона была точно такой же, как и громкость 1000-герцного звука, уровень силы первого (т. е. 100-герцного) сигнала должен быть увеличен до 60 дб, т. е. установлен на 20 децибел больше, чем уровень силы тона частотой в 1000 гц. Значит, звук частотой 100 гц и силой 60 дб звучит для нашего уха ничуть не громче, чем тон частотой 1000 гц, но силой всего лишь 40 дб.

Таким образом, для слуха важна не только сила, но и частота звуковых колебаний. Обнаружив это, ученые решили: нельзя ли громкость любого по частоте звука приравнять к громкости какого-либо одного, например 1000-герцного тона, с целью характеризовать громкость любого по частоте звука уровнем звукового давления этого одного основного или стандартного звука? Звук частотой 1000 гц был утвержден в качестве стандартного сигнала сравнения, а громкость всех остальных по частоте звуков стала измеряться в децибелах уровнем звукового давления этого основного 1000-герцного тона, равногромкого с измеряемым звуком. Так родилась новая единица, служащая для измерения уровня громкости — фон.(3) Таким образом, уровень громкости в фонах любого звука всегда численно равен уровню звукового давления в децибелах равногромкого с этим звуком стандартного тона частотой 1000 гц. Фоны и децибелы — самые ближайшие «родственники», и роднит их число 1000 гц: при частоте 1000 гц фоны и децибелы всегда совпадают.

Для измерения уровня громкости сложных звуков, например шумов или звуков голоса, также применяются фоны. В связи с этим «звуковые весы» — стандартные шумомеры бывают снабжены двумя шкалами: шкалой децибел, показывающей уровень звукового давления, и шкалой фонов, измеряющей уровень громкости. Если в первом случае шумомер обладает одинаковой чувствительностью к звукам разной высоты, то во втором чувствительность шумомера при помощи специальных корректирующих электронных цепей искусственно подгоняется под чувствительность слуха: шумомер как бы копирует ухо человека.


Итак, важнейшая особенность нашего слуха — неодинаковая чувствительность к звукам разной частоты — раскроет нам в дальнейшем многие загадки вокального искусства, в частности поможет понять значение высокой певческой форманты и природу звонкости и полетности певческого голоса. Сложный звук, как нам известно, состоит из суммы простых колебаний — обертонов. Теперь нам легко понять, что если в сложном звуке будут преобладать высокие обертоны, частота которых будет соответствовать максимальной чувствительности слуха (примерно 1000—3000 гц), то этот звук даже при одинаковой силе со звуком, в котором преобладают низкие обертоны (например, в области 100—300 гц), будет восприниматься как более громкий. Для слуха важны фоны, а не децибелы, и это требование слуха, как мы увидим, лежит в основе многих удивительных приспособлений нашего голосового аппарата, а также музыкальных инструментов.

Герц,— единица измерения частоты колебаний;1 гц — это такая частота, при которой тело совершает 1 колебание в 1 сек.

Были попытки создания и других единиц для измерения громкости, основанные на несколько иных принципах, например сон. Однако сон как единица громкости не нашел всеобщего признания ввиду большой зависимости от индувидуальных особенностей слуха людей.

Загрузить главу
.doc .pdf

Сайт поиска работы для регентов и певчих