Журнал "Радуга звуков" №1 за 2020 год

© «Радуга звуков» • № 1 (76) • Июнь 2020 | 33 Как уровень звука (в просторечии именуемый громкостью), так и потери слуха измеряются в децибелах (дБ). Однако далеко не каждый пациент осмелится спросить, что это означает. Да и не все специалисты по подбору и настройке слуховых аппаратов смогут в случае необходимости просто и доступно объяснить эти физические понятия. Одни, например, скажут, что определенное значение уровня звука в дБ является в два раза больше или в два раза меньше другого уровня, или же в 10, 100 или 1000 раз меньше или больше. Другие скажут, что в два раза меньше или в два раза больше становится громкость звука. Каждый ответ отчасти является правильным, но при этом все ответы сильно отличаются друг от друга, и остается только удивляться – знает хоть кто-нибудь правильный ответ или нет? Попробуем с помощью небольшого количества математики разобрать некоторые основополагающие понятия. «К сожалению», децибел является логарифмической величиной. Слово «к сожалению» взято в кавычки потому, что, согласно так называемому закону Вебера-Фехнера, оно является правильным и неизбежным. Дело в том, что человек воспринимает любое изменение стимула не абсолютно, а лишь относительно, по отношению к силе уже имеющегося стимула. Он ощущает новый стимул вдвое светлее, вдвое громче, наполовину тише, или же ощущает один звук вдвое более высоким, чем другой (разница в одну октаву). С точки зрения математики при этом действует логарифмический закон. Две величины (например, две сравниваемые интенсивности звука, каждая измеряется в Вт/кв. м) соотносятся друг с другом, логарифмируются, а затем их значения выражают в Белах (названных в честь Александра Грэхема Белла, сурдопедагога и изобретателя телефона). Разница интенсивности, которую может воспринять человек с хорошим слухом, составляет примерно 0,1 Бел. Много лет назад одному умному человеку пришла в голову хорошая идея (в то время измерители уровня звука не отличались особой точностью), и он разделил 1 Бел на 10 децибелов. Точно так же, как 0,1 метра равняется одному дециметру, 0,1 Бел равняется одному децибелу. Это позволило сурдоакустикам начать оперировать целыми числами, без запятой. Современные измерители уровня звука осуществляют настолько точные измерения, что могут показать одну сотую децибела, что соответствует 1 мБ (одному миллибелу). Поскольку самостоятельно рассчитать соответствующие логарифмы могут далеко не все, в Таблице 1 для начала перечислены логарифмы для целых чисел: Таблица 1 Мы видим, что соотношение интенсивности равно 10-кратному значению в Белах. В Таблице 2 приведены некоторые дополнительные характерные значения, а в промежутке между 50 и 60 дБ и некоторые не круглые значения. Слабослышащий человек, имеющий потерю слуха, к примеру, 55 дБ, сможет воспринимать звуковой сигнал только тогда, когда (физически измеренная) интенсивность звука в 300 000 раз превышает порог слышимости хорошо слышащего человека. Порог слышимости (уровень звука, начиная с которого воспринимается звук) зависит от степени потери слуха. Таблица 2 Уровень звука и громкость – разные вещи Субъективное ощущение громкости не следует этим физическим законам. Когда уровень звука повышается на 3 дБ, отчего интенсивность этого сигнала становится вдвое больше, чем громкость сравнительного сигнала, то это еще не значит, что данный сигнал будет восприниматься в два раза громче. У хорошо слышащих людей удвоенное восприятие громкости наблюдается лишь тогда, когда разница уровня звука между обоими сигналами составляет примерно 10 дБ. Точнее говоря, разные испытуемые могут воспринимать разницу уровней величиной от 8 до 12 дБ примерно как удвоение громкости или уменьшение ее наполовину. Слуховые эксперименты, в которых в свое время приняли участие 70 нормально слышащих студентов не старше 25 лет, позволили получить статистическое значение 10 дБ для удвоения громкости или уменьшения ее наполовину. Таким образом, даже во время слуховых тестов каждый человек проявляет себя индивидуально. В 1960-е годы ученые установили, что выше примерно 40 дБ любое увеличение уровня звука на 10 дБ нормально слышащий человек воспринимает как удвоение громкости (Рисунок 1). Поэтому они произвольно приравняли 40 дБ к одному сону (от sonare – звучать), 50 дБ – к двум сонам, 60 дБ – к четырем сонам, 70 дБ – к восьми сонам и так далее. Благодаря этим числовым значениям можно очень хорошо увидеть удвоение «громкости». Ученые использовали исключительно термин «громкость», потому что «громкость» часто приравнивается к «уровню звука». Вывод: с точки зрения физики возрастание на 3 дБ представляет собой удвоенную интенсивность, а при субъективном восприятии лишь возрастание на 10 дБ представляет собой удвоение громкости. Для тех, кто хотел бы разобраться в этом подробнее, предложим немного математики. Предположим, что одна интенсивность вдвое больше другой, то есть, А = 2В. Тогда мы сможем рассчитать: Δ L = 10 lg (A/B) = 10 lg (2B/B) = 10 lg 2 ≈ 10 x 0,3010 дБ ≈ 3 дБ. Это означает, что соотношение интенсивностей 2:1 соответствует разнице уровней 3 дБ (и наоборот, 1:2 = ½ соответствует 3 дБ). То есть, с точки зрения физики увеличение или уменьшение на 3 дБ

Журнал "Радуга звуков" №1 за 2020 год | Page 33