О чувствительности

(по мощности и частотной)

Теперь о децибелах. Я не буду с нуля объяснять, что это такое, вкратце — аддитивная относительная логарифмическая мера громкости (мощности) звука, наиболее хорошо отражающая человеческое восприятие громкости, и в то же время достаточно просто вычисляемая.

В акустике принято измерять громкость в дБ SPL (Sound Power Level — не знаю как это звучит у нас). Ноль этой шкалы находится примерно на минимальном звуке, который слышит человек. Соответственно отсчет ведется в положительную сторону. Человек может осмысленно слышать звуки громкостью примерно до 120 дБ SPL. При 140 дБ ощущается сильная боль, при 150 дБ наступает повреждение ушей. Нормальный разговор — примерно 60 — 70 дБ SPL. Далее в этом разделе при упоминании дБ подразумевается дБ от нуля по SPL. Чувствительность уха к разным частотам очень сильно различна. Максимальна чувствительность в районе 1 — 4 кГц, основные тона человеческого голоса. Звук 3 кГц — это и есть тот звук, который слышен при 0 дБ. Чувствительность сильно падает в обе стороны — например для звука в 100 Гц нам нужно уже целых 40 дБ (в 100 раз большая амплитуда колебаний), для 10 кГц — 20 дБ. Обычно мы можем сказать, что два звука отличаются по громкости, при разнице примерно в 1 дБ. Несмотря на это, 1 дБ — это скорее много, чем мало. Просто у нас очень сильно компрессированное, выровненное восприятие громкости. Зато весь диапазон — 120 дБ — воистину огромен, по амплитуде это миллионы раз!

Кстати, увеличение амплитуды в два раза соответствует увеличению громкости на 6 дБ. Внимание! не путайте: 12 дБ — в 4 раза, но разница 18 дБ — уже 8 раз! а не 6, как могло подуматься. дБ — логарифмическая мера)

Аналогична по свойствам и спектральная чувствительность. Мы можем сказать, что два звука (простых тона) отличаются по частоте, если разница между ними составляет около 0.3% в районе 3 кГц, а в районе 100 Гц требуется различие уже на 4%! Для справки — частоты нот (если брать вместе с полутонами, то есть две соседние клавиши фортепьяно, включая черные) отличаются на примерно 6%.
В общем, в районе 1 — 4 кГц чувствительность уха по всем параметрам максимальна, и составляет не так уж и много, если брать не логарифмированные значения, с которыми приходится работать цифровой технике. Примите на заметку — многое из того, что происходит в цифровой обработке звука, может выглядеть ужасно в цифрах, и при этом звучать неотличимо от оригинала.
В цифровой обработке понятие дБ считается от нуля и вниз, в область отрицательных значений. Ноль — максимальный уровень, представимый цифровой схемой.