Амплитудно-частотная характеристика

Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) - Выходной уровень микрофона по всему рабочему спектра частот и чувствительность к ним.

Микрофон, выход которого одинаков для всех частот имеет пологую АЧХ. Микрофоны с пологой АЧХ обычно имеют расширенный диапазон. Они воспроизводят сигналы от различных источников звука без изменения или окраски оригинального звука.
Микрофон, чья АЧХ имеет пики или провалы в определенных частотах имеет рельефную АЧХ.

Рельефная АЧХ обычно используется в конкретных приложениях. Например, микрофон может иметь пик в области 1-2 кГц, чтобы улучшить разборчивость вокала. Такой профиль называется подъемом. Микрофон может также иметь меньшую чувствительность к некоторым частотам. Примером тому может быть уменьшенная отдача на низких частотах (срез низа), с целью минимизирования не нужного бум-бум.

Выбор микрофона с пологой или же рельефной АЧХ опять-таки зависит от источника звука, аппаратуры, и окружающей среды. Микрофоны с пологой АЧХ обычно желательны при воспроизведении звука таких инструментов, как акустическая гитара или фортепиано, особенно при высококачественной аппаратуре. Они также обычно применяются при стерео расстановке микрофонов и при удаленной, более метра от источника звука, установке: отсутствие пиков отдачи минимизирует обратную связь и дает более естественный звук.

С другой стороны, микрофоны с рельефной АЧХ предпочтительнее для вокалистов, и некоторых инструментов, таких как ударные или гитарные усилители, которые выиграют от усиления отдачи, сильнее проявляясь в общей картине. Также они полезны, когда надо ослабить прием нежелательных звуков и шумов за пределами диапазона инструмента.

ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗВУКА

Звуковой сигналможно представить, как совокупность различных синусоидальных составляющих. Каждая составляющая характеризуется рядом параметров.

• Высота звука- определяется частотой звуковой волны (или, периодом волны). Чем выше частота, тем выше звучание:

увеличить слайд в новом окне >>>

Высота звука измеряется в герцах (Гц, Hz) или килогерцах (КГц, KHz). 1 Гц = 1/С. То есть колебание в 1 Гц соответствует волне с периодом в 1 секунду.

• Громкость звука- определяется амплитудой сигнала. Чем выше амплитуда звуковой волны, тем громче сигнал.

увеличить слайд в новом окне >>>

Громкость звука измеряется децибеллах и обозначается дБ. Единица измерения, названная в честь Александра Грэма Белла. Приставка деци применяется для обозначения единиц в долях, равных 1/10. Соответственно, децибел — это 1/10 Бела. Белл определяется, как логарифм отношения электрических, акустических или других мощностей:

Бел = log(P1/P0)
дБ = 10 х log(P1/P0)

Чувствительность человеческого уха к громкости звука носит логарифмической характер, поэтому их мощность, выраженная в децибелах, точнее отражает наше восприятие звуков.

Покажем чему равно в децибелах отношение мощностей 2 Вти 1 Вт:

дБ = 10 х log(P1/P0) = 10 х log(2/1) = 10 х log 2 = 3.01 = 3

Увеличение мощности в 2 разасоответствет увеличению на 3 дБ.

Покажем чему равно в децибелах отношение мощностей 100 Вти 10 Вт:

дБ = 10 x log(P1/P0) = 10 x log(100/10) = 10 x log 10 = 10 x 1 = 10

Увеличение или уменьшение мощности в 10 разсоответствует 10 дБ.

Оратите внимание, что шкала дБ - относительная.

Громкость— это уровень мощности, которая пропорциональна амплитуде звукового сигнала. Громкость определяют в дБm — относительно стандартного значения 1 мВт. Тогда шкала приобртает абсолютное значение.

Субъектино ухо воспринимает не мощность, а звуковое давление на барабанную перепонку. Чем же отличается уровень звука от мощности? Мощность звука — это совокупная звуковая энергия, которую излучает источник звука, например громкоговоритель. Звуковое давление — это звуковая энергия, которая попадает на единицу площади, удаленную от источника звука на расстояние 1м.

Для характеристики уровней звукового давления используется уравнение

дБ SPL = 20 x log(P1/P0)

где P0 и P1 звуковое давление.

Двухкратное увеличениезвукового давления соответствует 6 дБ, а десятикратное— 20 дБ.

Звуки, которые различаются на 3 дБ, ухом воспринимаются одинаковыми по громкости!

Звук, давление которого на 10 дБвыше, для уха будут звучать в два раза громче.

Следует отметить, что громкость — субъективная характеристика, которая зависит от частоты. Лучше всего ухо воспринимает звук в диапазоне от 1 до 4 кГц. За 0 дБ принят уровень звукового давления, соответствующий порогу слышимости здорового молодого человека в этом диапазоне частот.

Уровни звукового давления, характерные для различных источников

Пистолетный выстрел на расстоянии нескольких шагов - 140 дБ.

• Болевой порог - 130 дБ.
• Реактивный двигатель (в салоне самолета) - 80 дБ.
• Негромкий разговор - 70 дБ.
• Шорох в тихой комнате - 40 дБ.
• Шумы в студии звукозаписи - 30 дБ.
• Порог слышимости - 0 дБ.

Отметим, что ухо человека воспринимает одинаковую громкость на разных частотах, как звуки разной громкости.

ЗВУКИ ОДИНАКОВОЙ МОЩНОСТИ, НА РАЗНЫХ ЧАСТОТ:

Увеличить слай в новом окне>>>

Для компенсации этого явления используют зазличные фильтры (тонкомпенсация), которые уменшают амплитуду средних частот и повышают амплитуду крайних частот.

Допустимые нормы шума

По санитарным нормам, допустимым уровнем шума, который не наносит вреда слуху даже при длительном воздействии на слуховой аппарат, принято считать: 55 децибел (дБ) в дневное время и 40 децибел (дБ) ночью. Такие величины нормальны для нашего уха, но, к сожалению, они очень часто нарушаются, особенно в пределах больших городов.

Уровень шума в децибелах (дБ)

Действительно, часто нормальный уровень шума бывает существенно превышен. Вот примеры лишь некоторых звуков, с которыми мы сталкиваемся в нашей жизни и то, сколько децибел (дБ) в действительности эти звуки содержат:

§ Разговорная речь колеблется от 45 децибел (дБ) до 60 децибел (дБ), в зависимости от громкости голоса;

§ Автомобильный гудок достигает 120 децибел (дБ);

§ Шум интенсивного уличного движения – до 80 децибел (дБ);

§ Детский плач – 80 децибел (дБ);

§ Шум работы разнообразного офисного оборудования, пылесоса – 80 децибел (дБ);

§ Шум работающего мотоцикла, поезда — 90 децибел (дБ);

§ Звук танцевальной музыки в ночном клубе — 110 децибел (дБ);

§ Шум пролетающего самолета – 140 децибел (дБ);

§ Шум ремонтных работ – до 100 децибел (дБ);

§ Приготовление пищи на плите – 40 децибел (дБ);

§ Шум леса от 10 до 24 децибел (дБ);

§ Смертельный для человека уровень шума, звук взрыва — 200 децибел (дБ).

Как можно видеть, большинство из шумов, с которыми мы сталкиваемся буквально каждый день, существенно превышают допустимый порог нормы. И это лишь естественные шумы, с которыми мы не можем ничего поделать. А ведь есть еще шум от телевизора, громкой музыки, которым мы сами подвергаем свой слуховой аппарат. И собственноручно наносим нашему слуху огромный вред.