Характеристики слухового ощущения. Понятие об аудиометрии

В § 6.1 рассматривались объективные характеристики звука, которые могли быть оценены соответствующими приборами неза­висимо от человека. Однако звук является объектом слуховых ощущений, поэтому оценивается человеком также и субъективно.

Воспринимая тоны, человек различает их по высоте.

Высота тона — субъективная характеристика, обусловлен­ная прежде всего частотой основного тона.

В значительно меньшей степени высота зависит от сложности тона и его интенсивности: звук большей интенсивности восприни­мается как звук более низкого тона.

Тембр звука почти исключительно определяется спектраль­ным составом.

На рис. 6.1, а, б разные акустические спектры соответствуют разному тембру, хотя основной тон и, следовательно, высота тона одинаковы.

Громкость — еще одна субъективная оценка звука, которая характеризует уровень слухового ощущения.

Несмотря на субъективность, громкость может быть оценена количественно путем сравнения слухового ощущения от двух ис­точников.

В основе создания шкалы уровней громкости лежит важный психофизический закон Вебера—Фехнера: если раздражение увеличивается в геометрической прогрессии (т. е. в одинаковое число раз), то ощущение этого раздражения возрастает в ариф­метической прогрессии (т. е. на одинаковую величину).Математически это означает, что громкость звука пропорци­ональна логарифму интенсивности звука. Если действуют два зву­ковых раздражения с интенсивностями / и 1₀, причем 1₀ — порог слышимости, то на основании закона Вебера—Фехнера громкость

-относительно /₀ связана с интенсивностью следующим образом:

Где k — некоторый коэффициент пропорциональности, завися-щий от частоты и интенсивности.

Для отличия от шкалы интенсивности звука в шкале громкос­ти децибелы называют фонами (фон), поэтому введено обозначе­ние .

Громкость на других частотах можно измерить, сравнивая ис­следуемый звук со звуком частотой 1 кГц. Для этого с помощью Швукового генератора создают звук частотой 1 кГц. Изменяют (нтенсивность звука до тех пор, пока не возникнет слуховое ощу­щение, аналогичное ощущению громкости исследуемого звука. Интенсивность звука частотой 1 кГц в децибелах, измеренная по прибору, равна громкости этого звука в фонах. Для того чтобы найти соответствие между громкостью и интен­сивностью звука на разных частотах, пользуются кривыми рав
ной громкости (рис. 6.4). Эти кривые построены на основании средних данных, которые были получены у людей с нормальным слухом при измерениях, проводимых по описанному выше ме­тоду.

Нижняя кривая соответствует интенсивностям самых слабых слышимых звуков — порогу слышимости: для всех частот ω = О, для 1 кГц соответствующая интенсивность звука /₀ = 10~¹²Вт/м². Из приведенных кривых видно, что среднее человеческое ухо наи­более чувствительно к частотам 2500—3000 Гц. Каждая промежу­точная кривая отвечает одинаковой громкости, но разной интен­сивности звука для разных частот. По отдельной кривой равной громкости можно найти интенсивности, которые при определен­ных частотах вызывают ощущение этой громкости. Используя со­вокупность кривых равной громкости, можно найти для разных частот громкости, соответствующие определенной интенсивнос­ти. Например, пусть интенсивности звука частотой 100Гц соот­ветствует L = 60 дБ. Какова громкость этого звука? На рис. 6.4 на­ходим точку с координатами 100 Гц, 60 дБ. Она лежит на кривой, соответствующей уровню громкости 30 фон, что и является отве­том.