Звук
Звук - это волны повышения и снижения плотности, передающиеся в воздухе или другой упругой среде, например в воде. В воздухе звук распространяется со скоростью около 335 м/с. Амплитуда звуковых волн соответствует звуковому давлению. Оно измеряется в Н/м2, но чаще его выражают через уровень звукового давления (УЗД). Единицей УЗД служит децибел (дБ) :
УЗД = 20log(Р/РR),
где Р - давление звука; PR - эталонное давление (либо 0,0002 дин/см2 - абсолютный порог слышимости для человека, либо 1 дин/см2).
Частота звука выражается в колебаниях в секунду, или герцах (Гц). Однако реальный звук - это смесь чистых тонов. Каждый чистый тон образован одной частотой синусоидальных волн и характеризуется помимо частоты амплитудой и периодом ( рис. 36.1 ). Поскольку большинство звуков образовано наложением нескольких частот, такой звук можно представить с помощью анализа Фурье в виде набора чистых тонов. Обратный процесс, синтез Фурье, позволяет конструировать звуки, смешивая чистые тоны. Рис. 36.2 показывает, как можно путем анализа Фурье разложить звук на частотные компоненты.
В конкретном случае наибольшей энергией обладает звуковая составляющая с частотой чуть выше 100 Гц; это основная частота. Кроме нее присутствуют еще несколько частот (примерно до 3000 Гц). Звук, состоящий из набора не связанных между собой частот, называется шумом, а если это смесь всех частот в диапазоне слышимости - то белым шумом .
Ухо человека чувствительно к чистым тонам в диапазоне частот примерно от 20 до 20000 Гц. Порог различения чистого тона зависит от частоты звука ( рис. 36.3 ). Наиболее низкими порогами для человеческого уха обладают чистые тоны в диапазоне частот примерно 1000-3000 Гц ( рис. 36.3 ). По определению, порог для этих частот приблизительно равен 0 дБ (эталонное давление, т.е. 0,0002 дин/см2). Звуковое давление, в 10 раз более интенсивное, равно 20 дБ, а в 100 раз - 40 дБ.
В соответствии с этой шкалой интенсивность речи составляет примерно 65 дБ. Основные частоты речевых звуков находятся в диапазоне 300-3500 Гц. Звуковое давление выше 100 дБ может повредить периферический слуховой аппарат , а выше 120 - вызвать боль. С возрастом у человека снижается способность различать звуки высокой частоты ( пресбиакузис ).
