Распространение звука, громкость и особенности восприятия

Многие люди оказываются удивлены необычному и даже странному, по их мнению, поведению звуковых волн в помещении и на открытом пространстве. Например, находясь сбоку от акустической системы, часто жалуются, что в звуке преобладают низкие частоты, а средних, и особенно высоких сильно не хватает. Между тем, звуковые колебания распространяются по вполне определённым законам.

Схема распространения звуковых частот

Схему распространения высоких частот можно представить в виде конуса, вершина (остриё) которого располагается у излучателя сигнала. Чем выше частота звуковых колебаний, тем уже конус.
направление звуковых волн

Низкие частоты не имеют направленности, т.е. распространяются практически одинаково хорошо во все стороны. По этой причине, сабфуферы (низкочастотные акустические системы) можно располагать в любом месте помещения. В этой статье мы рассматривали вопросы оптимальной установки акустических систем. Что же касается средних частот, то здесь громкость уменьшается при удалении от оси, однако не так заметно.

Раз уж мы затронули тему расстояний, то давайте немного поговорим о том, насколько уменьшается громкость звука при удалении от источника звукового сигнала.
Но прежде, необходимо уточнить два наиважнейших параметра: громкость и интенсивность звука.

Громкость, мощность, звуковое давление

Интенсивность, или если выражаться более привычным термином - мощность звука, это плотность потока энергии, переносимой звуковой волной. Однако наше ухо воспринимает не интенсивность, а звуковое давление (или громкость) на нашу барабанную перепонку. Эти два параметра связаны между собой квадратичной зависимостью.

Как следствие из этого, можно привести любопытный пример из жизни, с которым может столкнуться любой. Представим себе, у нас есть в качестве источника звука акустическая система (колонка), звучащая на определённой мощности. Насколько изменится громкость, если подключить и поставить рядом вторую такую же колонку? В 2 раза? В 2 раза возрастёт мощность, а громкость всего лишь в 1,41 раза. Но вернёмся к зависимости громкости звука от расстояния.

Зависимость звукового давления от расстояния

С увеличением расстояния от источника звука, громкость падает прямо пропорционально этому расстоянию. Например, при увеличении расстояния в 2 раза, звуковое давление падает вдвое. При удалении в 4 раза - вчетверо. Иными словами, с каждым удвоением расстояния, давление уменьшается вдвое, или на 6дБ. Однако эта формула справедлива лишь "в чистом поле", поскольку в помещении, мы наблюдаем картину многократных отражений звука от поверхностей.

Особенности восприятия человеком

Человеческое ухо - сложный прибор, который способен усиливать одни частоты, и ослаблять другие. Известно, что низкочастотные звуки (до 500Гц) и высокочасттные (выше 8 кГц) ослабляются, но первые ослабляются гораздо сильнее. С возрастом верхний порог "слышимых" частот снижается. Пару слов хочется упомянуть о так называемом "эффекте маскировки". При одновременном воспроизведении звука из 2-х и более источников, более громкий заглушает те, что слабее. В результате, ухо воспринимает один, более громкий звук.

Что ещё можно почитать?

Понятие мощности акустических систем

Оптимальное расположение акустических систем в помещении

Активные и пассивные акустические системы

Выставки, посвящённые аудио технике, которые стоит посетить