Что такое звук: его громкость, кодирование и качество. Единицы измерения громкости Зарубежные и международные стандарты и определения

Силой звука называется величина, измеряемая количеством энергии, ежесекундно протекающей через площадку в 1 см 2 , перпендикулярную к направлению звуковой волны .

Силу звука измеряют в эрг /см 2 · сек или в дж /м 2 сек.

Силе звука соответствует ощущение громкости, подобно тому, как частоте колебаний – высота тона .

Сила звука и громкость – понятия неравнозначные. Сила звука характеризует физический процесс независимо от того, воспринимается ли он слушателем или нет, громкость же – субъективное качество звука.

Рассмотрим теперь, от чего зависит сила звука, а следовательно, и его громкость. Запишем для этого колебания камертона последовательно несколько раз с некоторыми промежутками во времени. Звук камертона постепенно затихает, и это сейчас же отражается на графике его колебаний.

Как видно из графиков 1, 2, 3, период колебаний камертона не менялся: гребни и впадины на всех трёх графиках одинаково часты. Но по мере ослабления звука уменьшалась амплитуда колебаний. У самого сильного звука амплитуда была наибольшей (график 1); когда звук стал почти неслышимым, амплитуда колебаний оказалась маленькой (график 3). Когда камертон перестанет колебаться, график обратится в прямую линию.

Таким образом, мы видим, что сила звука связана с амплитудой колебаний.

Чем больше амплитуда колебаний, тем сильнее звук, чем меньше амплитуда, тем звук слабее .

Когда какое-нибудь тело звучит, то оно приводит в колебание окружающие частицы среды (например, частицы воздуха) и отдаёт им при этом часть своей энергии. Запас энергии в звучащем теле уменьшается, уменьшается амплитуда его колебаний, ослабевает звук.

При распространении в среде звук ослабевает по мере удаления от источника. Вся энергия, которая сначала была сосредоточена около одного центра – источника звука, по мере удаления от него будет распределяться на всё большее и большее число частиц среды; на долю каждой частицы будет приходиться всё меньше и меньше энергии. При распространении звуковых волн в изотропной среде поверхность распространяющейся волны будет сферой с центром О, практически совпадающим с источником звука. Поверхность сферы будет возрастать пропорционально квадрату расстояния от источника. Энергия, приходящаяся на каждую единицу площади поверхности сферы, будет изменяться обратно пропорционально квадрату расстояния от источника звука. Отсюда сила звука изменяется обратно пропорционально квадрату расстояния от источника звука. Меняется при этом и связанное с этой величиной ощущение громкости, что каждому известно из опыта.

Если направить звук вдоль трубы с одним и тем же поперечным сечением, то в этом случае распространяющийся звук почти не теряет своей силы. Малое ослабление звука с расстоянием можно наблюдать и в длинных узких коридорах.

Часто для переговоров на расстоянии применяются конусообразные трубы – рупоры. Рупор не даёт звуковым волнам рассеиваться во все стороны и заставляет их идти в одном направлении. Рупором можно воспользоваться также для того, чтобы собрать рассеянные звуковые волны. Приложим рупор к уху его узкой стороной, и звуки усилятся. На ухо действует вся энергия, пришедшая к внешней, широкой стороне рупора. Во сколько раз внешнее отверстие рупора по площади больше отверстия уха, во столько раз усилится и звук.

Наше ухо снабжено собственным рупором – ушной раковиной. Иногда, чтобы улавливать слабые звуки, мы увеличиваем этот рупор, прикладывая руку к ушной раковине.

Человеческое ухо обладает исключительной чувствительностью: оно улавливает звуки, которые в миллион раз слабее человеческого голоса обычной громкости. С другой стороны, человек привыкает переносить и такие сильные звуки, как артиллерийская канонада.

Однако наше ухо оказывается неодинаково чувствительным к звукам разной частоты: наиболее чувствительно оно к тонам, лежащим в пределах 1000–3000 гц. Чтобы звук был услышан в условиях наибольшей чувствительности (около 2000 гц), звуковые волны, как показывают современные измерения, должны приносить к уху за каждую секунду энергию не менее 5 триллионных долей эрга. Амплитуда колебаний частиц воздуха при этом оказывается меньше одной десятимиллиардной миллиметра. Интересно, что чувствительность глаза к энергии света такого же порядка, как и чувствительность уха к энергии звука.

Уровень интенсивности шума, выраженный в децибелах, не учитывает такую физиологическую, особенность слуха, как различную чувствительность к звукам разной частоты. Поэтому было введено понятие уровня громкости с единицей измерения фон. Уровень громкости в фонах определяют путем сравнения оцениваемого звука со звуком такой же воспринимаемой громкости частотой 1000 Гц (эталонный тон). Иными словами, для звука частотой 1000 Гц громкость в фонах равна громкости в децибелах:

Например, если синусоидальная волна частотой 100 Гц создаёт звуковое давление уровнем 60 дБ, то, проведя прямые, соответствующие этим значениям на диаграмме, находим на их пересечении изофону, соответствующую уровню громкости 50 фон. Это значит, что данный звук имеет уровень громкости 50 фон.

Сон

Шкала сонов является шкалой субъективной оценки и разработана в результате многочисленных тестов. Полученные экспериментальным способом оценки показывают, что громкость возрастает как кубический корень из интенсивности звука, то есть зависимость психологической оценки громкости (J) от физической интенсивности (мощности) звука (I) описывается формулой:

где k - коэффициент, зависящий от частоты.

1 сон соответствует громкости чистого тона частотой 1000 Гц с уровнем 40 дБ. При увеличении уровня на каждые 10 дБ значение громкости в сонах удваивается.

Звук	Громкость, соны	Уровень громкости, фоны
Порог слышимости	0	0
Шелест листьев	~ 0,02	10
Шепот	~ 0,15	20
Тиканье часов	~ 0,4	30
Тихая комната	~ 1	40
Тихая улица	~ 2	50
Разговор	~ 4	60
Шумная улица	~ 8	70
Опасный для здоровья уро­вень	~ 11,31	75
Пневматический молоток	~ 32	90
Поезд метро	~ 64	100
Громкая музыка	~ 128	110
Болевой порог	~ 256	120
Сирена	~ 512	130
Старт ракеты	~ 2048	150
Смертельный уровень	~ 16384	180
Шумовое оружие	~ 65536	200

Звуком называют механические колебания частиц упругой среды (воздух, вода, металл и т. п.), субъективно воспринимаемые органом слуха. Звуковые ощущения вызываются колебаниями среды, происходящими в диапазоне частот от 16 до 20 000 гц. Звуки с частотами, лежащими ниже этого диапазона, называются инфразвуком, а выше - ультразвуком.

Звуковое давление - переменное давление в среде, обусловленное распространением в ней звуковых волн. Величина звукового давления оценивается силой действия звуковой волны на единицу площади и выражается в ньютонах на квадратный метр (1 н/метр квадартный=10 бар).

Уровень звукового давления - отношение величины звукового давления к нулевому уровню, за который принято звуковое давление н/квадратный метр:

Скорость звука зависит от физических свойств среды, в которой распространяются механические колебания. Так, скорость звука в воздухе равна 344 м/сек при T=20°С, в воде 1 481 м/сек (при T=21,5°С), в дереве 3 320 м/сек и в стали 5 000 м/сек.

Сила звука (или интенсивность) - количество звуковой энергии, проходящей за единицу времени через единицу площади; измеряется в ваттах на квадратный метр (вт/м2).

Следует отметить, что звуковое давление и сила звука связаны между собой квадратичной зависимостью, т. е. при увеличении звукового давления в 2 раза сила звука возрастает в 4 раза.

Уровень силы звука - отношение силы данного звука к нулевому (стандартному) уровню, за который принята сила звука вт/м2, выраженное в децибелах:

Уровни звукового давления и силы звука, выраженные в децибелах, совпадают по величине.

Порог слышимости - наиболее тихий звук, который еще способен слышать человек на частоте 1000 гц, что соответствует звуковому давлению н/м2.

Громкость звука - интенсивность звукового ощущения, вызванная данным звуком у человека с нормальным слухом Громкость зависит от силы звука и его частоты, изменяется пропорционально логарифму силы звука и выражается количеством децибел, на которое данный звук превышает по интенсивности звук, принятый за порог слышимости. Единица измерения громкости - фон.

Порог болевого ощущения - звуковое давление или сила звука, воспринимаемые как болевое ощущение. Порог болевого ощущения мало зависит от частоты и наступает при звуковом давлении порядка 50 н/м2.

Динамический диапазон - диапазон громкостей звука, или разность уровней звукового давления самого громкого и самого тихого звуков, выраженная в децибелах.

Дифракция - отклонение от прямолинейного распространения звуковых волн.

Рефракция - изменение направления распространения звуковых волн, вызванное различиями в скорости на разных участках пути.

Интерференция - сложение волн одинаковой длины, приходящих в данную точку пространства по нескольким различным путям, вследствие чего амплитуда результирующей волны в разных точках оказывается различной, причем максимумы и минимумы этой амплитуды чередуются между собой.

Биения - интерференция двух звуковых колебаний, мало отличающихся по частоте. Амплитуда возникающих при этом колебаний периодически увеличивается или уменьшается во времени с частотой, равной разности интерферирующих колебаний.

Реверберация - остаточное «после-звучание» в закрытых помещениях. Образуется вследствие многократного отражения от поверхностей и одновременного поглощения звуковых волн. Реверберация характеризуется промежутком времени (в секундах), в течение которого сила звука уменьшается на 60 дб.

Тон - синусоидальное звуковое колебание. Высота тона определяется частотой звуковых колебаний и растет с увеличением частоты.

Основной тон - наиболее низкий тон, создаваемый источником звука.

Обертоны - все тоны, кроме основного, создаваемые источником звука. Если частоты обертонов в целое число раз больше частоты основного тона, то их называют гармоническими обертонами (гармониками).

Тембр - «окраска» звука, которая определяется количеством, частотой и интенсивностью обертонов.

Комбинационные тоны - дополнительные тоны, возникающие вследствие нелинейности амплитудной характеристики усилителей и источников звука. Комбинационные тоны появляются при воздействии на систему двух или большего числа колебаний с различными частотами. Частота комбинационных тонов равна сумме и разности частот основных тонов и их гармоник.

Интервал - отношение частот двух сравниваемых звуков. Наименьший различимый интервал между двумя соседними по частоте музыкальными звуками (каждый музыкальный звук имеет строго определенную частоту) называется полутоном, а интервал частот с отношением 2:1 - октавой (музыкальная октава состоит из 12 полутонов); интервал с отношением 10: 1 называют декадой.

Человеческий голос характеризуется двумя уникальными для живых существ формами проявления, к которым относятся пение и речь. Механизм доставки вещества голосообразования - воздуха, в общих чертах одинаков и при разговоре и при пении. При голосообразовании воздух доставляется легкими во время фазы выдоха и, поступая восходящей струей через бронхи и трахею озвучивается в гортани. Однако оформление голоса и включение его в разговорную речь или пение происходит различно, поскольку разные конечные цели этих голосовых феноменов требуют применения соответственных акустических принципов использования голосовой функции.

В случае речи на первом месте стоит задача формирования разговорных голосовых сигналов - фонем. Фонему можно рассматривать как смесь элементарных звуков различной частоты: некоторые из них хорошо слышимы, другие едва уловимы. Однако во всех случаях фонема характеризуется длительностью, силой и частотой. В момент произнесения фонема может изменяться по длительности и силе, но по частоте она остается неизменной.

Следует подчеркнуть, что движения нашего тела и сокращения наших собственных мышц генерируют звуки, которые мы можем услышать, если заткнем уши. Эти низкочастотные шумы близки к пороговым значениям для нашего слуха в диапазоне низких частот (наш слух невосприимчив ровно настолько, чтобы в обычных условиях мы этих звуков не слышали). Для человека оптимальными являются частоты от 200 до 4000 Гц. В этом диапазоне наши уши и голосовые связки исключительно приспособлены друг к другу для осуществления максимально эффективной обратной связи при помощи речи, причем полоса частот достаточно широка, чтобы мы могли использовать модуляцию частот в качестве носителя информации. Диапазон воспринимаемых ухом частот находится в пределах от 15-16 до 20 000 - 22 000 Гц. Наименее чувствительно ухо к низким частотам; например его чувствительность к тону в 100 Гц в 1000 раз ниже, чем к тону в 1000 Гц. Высокочастотная часть диапазона, доступного уху, удивительна. В детстве некоторые способны хорошо слушать частоты порядка 40 000 Гц. с. 110. Слух с участием костной проводимости играет важную роль в процессе речи. Когда вы напеваете с закрытым ртом, эти звуки в значительной степени слышны вам благодаря костной проводимости.

Если заткнуть уши пальцами, то такие звуки станут значительно слышнее. Таким образом, во время разговора и пения вы слышите два типа звуков - одни через костную проводимость, другие через воздушную. Естественно, что другой человек слышит только звуки, проводимые воздухом. В этих звуках некоторые низкочастотные компоненты колебания голосовых связок теряются. Этим объясняется, почему человек с трудом узнает свой собственный голос, когда он слышит его в магнитофонной записи.

"Принято считать, что звуки голоса образуются в следствии колебания голосовых связок. Колебания эти вызываются прохождением воздушной струи через голосовые связки на выдохе. Издавать звук на вдохе практически невозможно, немногие исключения как бы подтверждают это правило. На вдохе звук может возникать при зевании, при фокусах некоторых чревовещателей, также на вдохе звук и-и-и издает осел в своем всем известном крике << И-а, и-а, и-а! >> (звук а-а-а в этом случае издается на выдохе)" Как акустический феномен человеческий голос нельзя заменить ничем, даже самыми современными звукопродуцирующими установками. Голос человека может быть речевым, певческим, шепотным. Человек может также кричать, стонать, имитировать различные звуки. По модуляции голоса мы можем судить о психическом состоянии человека, его возможных поведенческих реакциях в различных ситуациях.

Сила звука измеряется в единицах, называемых беллами - в честь А.Г. Белла - изобретателя телефона. Однако на практике используют десятые доли белла, т.е. децибелы.

Для сравнения приведем таблицу в децибелах:

Шепот, шелест листьев - 20-30

Тихая речь 30-40

Разговорная речь 40-60

Громкая речь. Кашель 60-70

Оркестр. Шум автомобиля 70-80

Крик. Шум поезда, мотоцикла 80-90

Водопад Ниагара. Шумный заводской цех 90 - 100

Орудийный выстрел 100-120

Шум реактивного двигателя 120-140

Максимальным порогом силы звука для человека является интенсивность в 120-130 децибелл. Звук такой силы вызывает боль в ушах.

В качестве курьеза хочется привести один из мировых рекордов из знаменитой "Книги рекордов Гиннеса". 125 децибелл- такую силу голоса продемонстрировала на соревнованиях 14 -летняя шотландская школьница, перекричав взлетающий самолет Боинг. имеет и другое значение, особенно актуальное в наше время: это наше с вами мнение, которое мы высказываем на выборах, голосуя за того или иного депутата. В немецком языке от слова Stmme - голос происходит слова Stimmung - настроение. От латинского слова sonare (звучать) происходит слово persona -маска, которая в античные времена закрывала лицо актера. Ее меняли в течение спектакля в зависимости от характера персонажа. Впоследствии слово persona приобрело значение персоны - юридического лица, человеческого индивидуума.

Речь - это особая и наиболее совершенная форма общения между людьми. Когда мы говорим, мы вообще никогда не задумываемся над тем, как надо вдохнуть, как оформить рот, какое положение должен занять язык и т.п. Все происходит автоматически, бессознательно.

Произнесение звуков тесно связано с дыханием. Речь и пение это всегда - выдох. Процесс дыхания во время разговора имеет ряд достаточно существенных отличий от дыхания молчащего человека в спокойном состоянии. Эти отличия связаны прежде всего с временными изменениями во всех трех фазах дыхания: длина выдоха существенно удлиняется, пауза и возврат дыхания становятся очень короткими. Выше мы уже говорили, что логика сценической или вокальной фразы часто ведет к ликвидации паузы, а фаза выдоха, во время которой озвучивается воздушная струя, существенно удлиняется. Условия разговорной или музыкальной фразы в ораторской или сценической речи, а особенно пение может потребовать длительности выдоха в 15-25 сек. "В таких случаях, конечно, быстрый вдох не может осуществляться только через нос, а совершается одновременно и через нос и через рот, а иногда даже в основном через рот. Дыхание через рот во время пения вызвано необходимостью и не является особенным отклонением о гигиены дыхания, поскольку применяется кратковременно. В процессе речи почти в двое уменьшается число дыхательных движений, чем при обычном (без речи) дыхании. Процесс пения также ведет к сокращению общего количества числа дыхательных движений. Зато в обеих случая резко возрастает их интенсивность. В речи и пении увеличивается скорость прохождения воздушной струи, поскольку для более длительного выдоха необходим и больший запас воздуха. Поэтому в момент речи и пения объем вдыхаемого и выдыхаемого воздуха увеличивается примерно в три раза. Вдох (возврат дыхания) становится более коротким и глубоким, а выдох приобретает ещё более специфический характер. "Он становится активным, принудительным мускульным актом, поскольку особенно важную роль в нем играют мышцы брюшного пресса в сочетании с особым тонусом мышц таза и промежности. Это обеспечивает длительность выдоха и способствует увеличению давления воздушной струи, без чего невозможна ни речь ни пение.

Исследования показали, что при пении относительно небольшое количество воздуха (1000 - 1500 см3) позволяет обеспечить выдоха, составляющую 15-20 сек. Этого вполне достаточно, чтобы исполнить самую продолжительную фразу вокального материала, длящуюся 18 сек.

"Важное значение при контроле за певческим голосообразованием имеют резонаторные ощущения. Каждый певец хорошо знает, что при пении у него начинают вибрировать грудная клетка и лицевая часть головы. Это дрожание принято называть грудным и головным резонированием. Голос считается хорошо поставленным в пении, когда он на всем протяжении диапазона << окрашивается грудным и головным резонированием>>. От ощущение резонирования звука в голове и груды получили свое название регистры голоса - головной и грудной. Голос при хорошем головном резонировании ярок, звонок, <<металличен>>, при грудном - насыщен.

Ощущение голоса << в маске >> - один из показателей правильной организации певческого звука.В системе трехфазного дыхания принято считать, что не только певческий, но и разговорный голос должен быть окрашен и грудным и головным резонированием. Вспомните, сколь "неприятно" звучит речь человека, каждый звук которой резонирует только в носу.

В оперных театрах всех стран по крайней мере в течение столетия амплуа оперных певцов определяются исполняемыми партиями: первые, вторые, третьи партии и хористы. Это разделение в известной мере связано с мощностью голоса. Действительно, все оперные залы можно разделить на несколько категорий по их кубатуре:

Голосам, мощность которых достигает только 110-120 дб, дают в подобных залах только вторые партии, но они все же могут обеспечить первые партии в залах 2-й категории. Таким образом, амплуа в оперных театрах находится в зависимости от мощности голоса и кубатуры помещения.

Вот как характеризует звук человеческого голоса Федор Иванович Шаляпин, в своей книжке "Маска и душа": "Звук должен умело и компактно опираться на дыхание, как смычек должен умело и компактно прикасаться к струне, скажем виолончели и по ней свободно двигаться. Точно так же, как смычек, задевая струну не всегда порождает только один протяжный звук, а благодаря необыкновенной своей подвижности на всех четырех струнах инструмента вызывает и подвижные звуки, - точно также и голос, соприкасаясь с умелым дыханием, должен уметь рождать разнообразные звуки в легком движении. Нота, выходящая из-под смычка или из-под пальца музыканта, будет ли она протяжной или подвижной, должна быть каждая слышна в одинаковой степени. И это же непременно для нот человеческого голоса. Так, что уметь << опирать на грудь>>, << держать голос в маске>> и т.п. - значит уметь правильно водить смычком по струне- дыханием по голосовым связкам, и это, конечно необходимо."

"Ведь все это очень хорошо - продолжает далее Шаляпин,-<< держать голос в маске>>, << упирать в зубы>> и т.п., но как овладеть этим грудным, ключичным или животным дыханием - диафрагмой, чтобы уметь звуком изобразить ту или другую музыкальную ситуацию, настроение того или другого персонажа, дать правдивую для данного чувства интонацию? Я разумею интонацию не музыкальную, т.е. содержание такой-то ноты, а окраску голоса, который ведь даже в простых разговорах приобретает различные цвета. Человек не может сказать одинаково окрашенным голосом: << я тебя люблю >> и << я тебя ненавижу>>. Будет непременно особая в каждом случае интонация, т.е. та краска, о которой я говорю." (Шаляпин с. 80 -81).

"Наиболее важная особенность окраски звука - вторит Шаляпину болгарский фониатор И.Максимов- возможность путем включения эмоциональных звуковых элементов выражать психическое состояние индивидуума в самом широком смысле этого слова. Изменения окраски голоса могут очень точно отражать настроение, эмоции и убеждения говорящего соответственно их развитию и динамике изменений. Не напрасно Сократ сказал одному из своих учеников: << Говори, чтобы тебя видеть >>

"Качество голоса является зеркалом интеллекта и динамизма личности больного,- ссылаясь на исследования американских ученых, утверждает профессор Вильсон. Плохое качество голоса создает впечатление тупости и пассивности, а хорошие качества говорят о живом уме и положительной активности

"Профессор психологии британского университета в Манчестере Джон Коэн, пишут Плужников и Рязанцев,- недавно опубликовал результаты своих исследований скорости речи женщин и мужчин. Оказалось, что за 30 секунд женщина произносит 80 слов, а мужчина 50; за 60 секунд - женщина 116, а мужчина - 112. Разница заметнее на отрезке времени в 2 минуты: женщины 214 слов, мужчины - 152 слова.

Человеческий голос обычно рассматривается по таким основным параметрам, как частота (тоновый диапазон) , сила, длительность и тембр, которые можно анализировать по отдельности. Для характеристики певческого голоса используется также такая особенность голоса как вибрато, т.е. периодическое изменение высоты и силы голоса, или иначе говоря ровную пульсацию (вибрацию).

В результате изучения вибрато акустиками было установлено, что звук голоса воспринимается нашим слухом как красивый, льющийся, в том случае, когда вибрация совершается со скоростью 6-7 раз в секунду. Если же пульсация совершается реже или чаще, то голос становится менее приятным

Однако реальный человеческий голос - это единый, неделимый комплекс. Последнее особенно проявляется в пении, где голос, переходя в тона различных регистров, изменяет также и свою окраску, что влечет за собой изменение остальных качеств, таких как интенсивность, тональность, длительность и, особенно, дополнительных гармоник, в своей совокупности, определяющих тембральную окраску голоса.

"После мутации естественное проявление мужского и женского голосов имеют разновидности, акустически зависимые от основных качеств голоса: тонового диапазона, силы и тембра. Если сила голоса и тембр до известной степени являются взаимозависимыми и в основе своей связаны с одним и тем же анатомо-физиологическим механизмом, то тоновый диапазон зависит от быстроты нервно-мышечных реакций, реализующихся в быстрых колебательных движениях голосовых складок.

Высота издаваемого звука, как известно, зависит от числа колебаний в 1 секунду (струны, мембраны, голосовых складки и т.п.) и измеряется в герцах (герц - одно колебание в секунду). Голосовые складки человека способны приходить в колебательные движения не только сразу всей массой, а также и по частям, именно поэтому голосовые складки могут колебаться с различной частотой: примерно от 80 до 10 000 Гц и даже больше.

Тоновый диапазон т.е. пределы между самым низким и самым высоким звуком, который способен издать человеческий голос, определяется, обычно от 64 до 2700 Гц. При этом разговорный голос составляет лишь 1/10 от общего диапазона голоса.

W[ В американском городе Карсно-Сити уже свыше ста лет проводятся ежегодные конкурсы мастеров художественного свиста. На недавних соревнованиях победителем в разделе современных мелодий стал Джоэл Брендон. Его техника свиста не имеет себе аналогов в мире: если обычные люди свистят на выдохе, то Джоэл только на вдохе. Диапазон его возможностей составляет три октавы, а высвистываемые им ноты, удивительно чисты и благозвучны. Единственной его проблемой является полное отсутствие конкурентов, поскольку за более чем тридцать лет занятий свистом ему не встретился еще ни один человек, выступающий в его манере.

Мужские певческие голоса достигают тонового диапазона порядка 2,5 октавы, а женские нередко превышают 3 октавы. Наибольший тоновый диапазон для мужских голосов - 35 полутонов (черных и белых клавиш фортепьяно), а женских - 38 полутонов. Если учитывать также и крайне низкие тоны басовых голосов (43,2 Гц - "фа" контроктавы) и высокие свистящие тоны детских голосов (4000 Гц), то получится, что человеческие голоса охватывают 6 октав.

Тенор- альтино, обладающий особенно высокими нотами, звучит легко и прозрачно;

На втором месте среди мужских голосов стоит баритон, рабочий диапазон которого от << ля>> большой октавы до << ля >> первой октавы. Лирический баритон- голос, звучащий легко, лирично, близок по характеру к теноровому тембру, но все же иногда имеет типичный баритональный оттенок. Лирико-драматический баритон, обладающий светлым, ярким тембром и значительной силой, способен к исполнению как лирических так и драматических партий. Драматический баритон - это голос более темного звучания, большой силы, способный к мощному звучанию на центральном и верхнем участках диапазона. Партии драматического баритона более низки по тесситуре.

Бас- наиболее низкий и мощный мужской голос - имеет рабочий диапазон от << фа>> большой до << фа>> первой октавы. Высокий бас - певучий голос светлого и яркого звучания, напоминает баритоновый тембр. Такие голоса называют баритональными басами. Центральный бас обладает более широкими возможностями диапазона и носит ярко выраженный басовый характер тембра. Низкий (глубокий, профундовый) бас, кроме густого басового колорита и более короткого в верхнем участке диапазона голоса, обладает глубокими, мощными и низкими нотами.

Различают также ряд типов поставленных женских голосов. Сопрано- наиболее высокий женский голос, имеет рабочий диапазон от << до>> первой до << до >> третьей октавы. Колоратурное сопрано характеризуется легким, прозрачным звучанием, выраженной подвижностью. Голос колоратурного сопрано не достигает большой мощности, но обладает способностью нестись в зал, с исключительной чистотой и прозрачностью звучания. Лирико-колоратурное сопрано - голос более плотного, широкого звучания, по подвижности способный к исполнению как колоратурных так и лирических партий. Лирическое сопрано не обладает такой степенью колоратуры, но мощнее и шире по звучанию, звучит светло и серебристо.

Лирико- драматическое сопрано - широкий лирический голос более насыщенного грудного тембра. Драматическое сопрано отличается мощностью звучания и насыщенным драматическим тембром.

Сто лет назад слава Алисы Шоу, или как ее еще называли Маленькой Свистуньи была практически безгранична, каждая ее гастроль была сенсацией. Музыкальные критики захлебывались от восторга: "Неслыханно! Алиса Шоу свистит в пределах двух октав! Она владеет стаккато и трелями, тремоло и плавными переходами! Это не свист, а игра на невидимой волшебной флейте!".

Репертуар Алисы Шоу был безграничным: она исполняла все- от старинных баллад и народных песен до опер и инструментальных пьес; специально для нее писались музыкальные произведения.

Лондонские медики придирчиво исследовали ее голосовой аппарат и обнаружили, что секрет ее уникального дара таился в необычно высоком и узком небе, а также в искусном владении амбюшуром - умением правильно управлять мышцами рта.

Контральто - самый низкий и редко встречающийся женский голос, насыщенный грудным тембром на всем диапазоне от << фа >> малой до << фа >> второй октавы.

Наиболее распространенный разговорный голос у мужчин - баритон, у женщин обыкновенно голос октавой выше. В классической музыке басы обычно используют наиболее низкий звук "ре" большой октавы - 72,6 Гц., а в церковной музыке встречаются и более низкие ноты. Известно, что самым высоким тоном колоратурного сопрано является "фа" третьей октавы (1354 Гц) из знаменитой арии "Царицы ночи" в "Волшебной флейте " Вольфганга Амадея Моцарта при исполнении стаккато.

Некоторые всемирно известные певицы, такие как, Лукреция Агуяри, Дженни Линд, Има Сумак, Жозе Дрла и другие, перешагнули за обычные пределы высоты женского голоса и достигли тонов << а3>>, <<с4>> (2069 Гц), а Эрна Зак и Мадо Робен - <> (2300 Гц), при этом их исполнение отвечало всем требованиям, предъявляемым к оперному голосу. Подчеркнем, что Имма Сумак поет до сих пор, и поет прекрасно, а ей уже далеко за 80 лет.

Сила голоса имеет очень большое практическое значение для словесного общения между людьми, особенно на расстоянии. Сила певческого голоса весьма существенна для исполнения произведений классического репертуара без микрофона. Разговорный голос имеет довольно ограниченную силу с небольшим интервалом между <<пиано>> и <<форте>>. При интимном разговоре сила голоса равна приблизительно 30 Дб. При обычном разговоре в помещении площадью около 100 м2 сила голоса не превышает 40 Дб. Слабые голоса достигают уровня 25 Дб, а при вспышке гнева эта сила возрастает до 60 Дб. В помещении объемом 1000 м2 голос оратора должен обладать силой в 55 Дб, а на открытом воздухе - 80 Дб.

У певцов сила голоса сила голоса достигает значительных величин, возрастая от 30 до 110 и даже 130 Дб на расстоянии метра от поющего.Величина силы голоса в 130 Дб на расстоянии 1 м от ротового отверстия, с учетом поглощения звуковой энергии в глотке и полости рта, соответствует фактической силе 160-170 Дб, развиваемой на уровне гортани. Подобные огромные величины силы с соответствующими интервалами интенсивности не могут быть достигнуты ни какими музыкальными инструментами с вибрирующими частями, из каких бы материалов ни был изготовлен механизм, имитирующий голосовые складки. Во время кашля скорость воздуха в трахее достигает скорости звука (около 320 м/сек), на уровне гортани, она снижается до скорости урагана (около 45 м/сек), на уровне губ - примерно 7 м/сек. При крике голос усиливается до 100 ДБ, а высота тона возрастает до 173-254 гц.

Голосовые мышцы - самые быстрые мышцы человеческого организма. Они обладают большой выносливостью и исключительной устойчивостью к значительно повышенному потреблению кислорода мышечной тканью. Подобно миокарду, с которым они имеют общее происхождение, грудным мышцам некоторых перелетных птиц голосовые мышцы в значительной степени способны к анаэробному метаболизму.

Речь понятна в том случае, если она громе окружающего шума на 6 ДБ. Расстояние между разговаривающими особенно важно на улице, где воспринимаемая громкость речи уменьшается на 6 ДБ при удвоении расстояния. Расстояние не столь важно при разговоре в помещении. При уровне шума ниже 48 ДБ люди говорят с громкостью в 55 ДБ при расстоянии между ними около 1 м. Когда уровень фонового шума равен 48-70 ДБ, громкость голоса увеличивается до 67 ДБ. При возрастании уровня шума на 1 ДБ (расстояние между собеседниками 1 м) громкость голоса повышается на 0,6 дб.

Наиболее целесообразным для речи является нижнереберный тип дыхания с активным участием диафрагмы, поскольку при этом создаются самые благоприятные условия для работы голосового аппарата. Во время речи необходимо не только обеспечить организм достаточным количеством воздуха, но и экономно его расходовать и поддерживать необходимое подскладочное давление. Искусство дыхания состоит в том, чтобы во время речи не расходовать воздух без надобности. Отсутствие достаточного для речи количества воздуха в дыхательных путях вредно отражается на работе мышц голосовых складок. Слабость струи выдыхаемого воздуха компенсируется повышением напряжения этих мышц, что в дальнейшем приводит к их утомлению и слабости, в результате чего ухудшается качество голоса.

Основная окраска детского голоса - его "серебристость". Каждые 2-3 года голос меняет свои качества. Из "серебристого" с диапазоном звучания 5-6 нот он становится насыщенным, обретает полноту звучания, "металлический" оттенок, диапазон увеличивается до 11-12 нот, а на 6 -м году он равен септиме. Примерный диапазон голоса для мальчиков и девочек таков: в возрасте от 7 до 10 лет от << фа>> первой до << до >> второй октавы, т.е. равен почти одной октаве, у детей от 10 до 14 лет от <<до>> первой до << ре>> второй октавы. В возрасте от 10 до 15 лет диапазон голоса значительно расширяется - от <<си>> малой до << фа>> второй октавы. Следует отметить, что у подростков этого возраста он нередко выходит за пределы указанных границ и может быть равен двум октавам.

Исследования показали, что пение оказывает благоприятное воздействие на организм ребенка и его интеллект. При соблюдении правил охраны голоса пение является своеобразной гимнастикой, которая способствует развитию грудной клетки, регулирует функцию сердечно-сосудистой системы и прививает ребенку художественно-эстетические навыки.

Очень важно подчеркнуть, что одном из условий развития правильного, нормального голоса у детей является непродолжительное, негромкое пение в рамках возрастного диапазона. Поскольку в последнее время все больше и больше становится профессий, использующих голос в качестве основного инструмента (лекторы, ораторы, педагоги, воспитатели детских учреждений, вокалисты, артисты, дикторы и др.), то существенное значение приобретает профилактика заболеваний голосового аппарата. Система трехфазного дыхания, являясь, по - преимуществу, профилактической системой, ориентируется на комплексное, всестороннее укрепление всего дыхательного аппарата человека, в том числе и речевого аппарата, как составной части первого, на основе правильного, естественного, трехфазного дыхания.

Именно поэтому, первая часть книги, посвященная тренировке правильного дыхания построена таким образом, что, овладев первоначальными навыками правильного дыхания, т.е. начав укреплять собственно дыхательную мускулатуру, читатель постепенно переходит к тренировке речевого аппарата и диафрагмы.

Многим иногда приходилось задумываться, что же именно обозначает мощность, в том или ином виде приводимая в паспортах акустических систем и звукоусилительной аппаратуры. Материалов на эту тему в сети и печатных изданиях встречается на удивление мало, внятных ответов на вопросы тоже. Попытаюсь хоть как-то уменьшить число белых пятен в этой области. Некоторые более точные описания определений возникли у меня в диалоге, при попытке лучше объяснить собеседнику их смысл.

Многообразие применяемых стандартов измерения выходной мощности усилителей и мощности колонок может сбить с толку любого. Вот блочный усилитель солидной фирмы 35 Вт на канал, а вот дешевенький музыкальный центр с наклейкой 1000 Вт. Такое сравнение вызовет явное недоумение у потенциального покупателя. Самое время обратиться к стандартам...

Зарубежные и международные стандарты и определения

SPL (Sound Pressure Level) — это уровень звукового давления, развиваемого АС. SPL есть произведение относительной чувствительности АС (акустической системы) на подводимую электрическую мощность.

Следует иметь в виду, что слух является нелинейным инструментом, и для оценки субъективной громкости следует делать поправки на кривые равной слышимости (weighting curve), которые на практике различаются не только для разных уровней сигнала, но и для каждого индивидуума в отдельности.

A-weighting (weighting curve) — это взвешивающая кривая.

Зависимость, описывающая уровни звукового давления на различных частотах, воспринимаемые слухом, как одинаково громкие. Амплитудно-частотная характеристика взвешивающего фильтра, используемого при измерениях уровня звукового давления и учитывающего частотные свойства человеческого слуха.

RMS (Root Mean Squared) — это среднеквадратичное значение электрической мощности, ограниченной заданными нелинейными искажениями.

Или по другому — максимальная (предельная) синусоидальная мощность — мощность, при которой усилитель или колонка может работать в течение одного часа с реальным музыкальным сигналом без физического повреждения. Обычно на 20-25 процентов выше DIN.

Мощность замеряется синусоидальным сигналом на частоте 1 кГц при достижении 10 % THD. Она вычисляется, как произведение среднеквадратичных значений напряжения и тока при эквивалентном количестве теплоты, создаваемой постоянным током.

Для синусоидального сигнала среднеквадратичное значение меньше амплитудного в V2 раз (x 0,707). Вообще же, это виртуальная величина, термин «среднеквадратичный», строго говоря, может быть применен к напряжению или силе тока, но не к мощности. Известный аналог — действующее значение (все знают его для сети электропитания переменным током — это те самые 220 V для России).

Попробую объяснить, почему это понятие для описания звуковых характеристик малоинформативно. Среднеквадратичная мощность — это производящая работу. То есть, имеет смысл в электротехнике. И относится не обязательно к синусоиде. В случае музыкальных сигналов громкие звуки мы слышим лучше, чем слабые. И на органы слуха воздействуют больше амплитудные значения, а не среднеквадратичные.

То есть громкость не эквивалентна мощности. Поэтому среднеквадратичные значения имеют смысл в электросчетчике, а вот амплитудные в музыке. Еще более популистский пример - АЧХ. Провалы АЧХ заметны меньше, чем пики. То есть громкие звуки более информативны, чем тихие, а усредненное значение будет мало о чем говорить.

Таким образом, стандарт RMS был одной попыток описать электрические параметры звуковой аппаратуры, как потребителя электроэнергии.

В усилителях и акустике этот параметр тоже, по сути, имеет весьма ограниченное применение — усилитель, который выдает 10% искажений не на максимальной мощности (когда возникает клиппинг — ограничение амплитуды усиливаемого сигнала с возникающими специфическими динамическими искажениями), еще поискать.

До достижения максимальной мощности искажения транзисторных усилителей, например, не превышают зачастую сотых долей процента, а уже выше резко возрастают (нештатный режим). Многие акустические системы при длительной работе с таким уровнем искажений уже способны выйти из строя.

Для совсем уж дешевой техники указывается другая величина — PMPO, совсем уж бессмысленный и никем не нормированный параметр, а значит, друзья-китайцы измеряют его так, как бог на душу положит. Если точнее, в попугаях, причем каждый в своих. Значения PMPO часто превышают номинальные вплоть до коэффициента 20.

PMPO (Peak Music Power Output) — это пиковая кратковременная музыкальная мощность, величина, которая означает максимально достижимое пиковое значение сигнала независимо от искажений вообще за минимальный промежуток времени (обычно за 10 mS, но, вообще, не нормировано), мощность, которую динамик колонки может выдержать в течение 1-2 секунд на сигнале низкой частоты (около 200 Гц) без физического повреждения.

Обычно в 10-20 раз выше DIN.

Как следует из описания, параметр еще более виртуальный и бессмысленный в практическом применении. Посоветую эти значения не воспринимать всерьез и на них не ориентироваться. Если вас угораздило покупать аппаратуру с параметрами мощности, указанными только, как PMPO, то единственный совет Ч послушать самостоятельно и определить, подходит это вам или нет.

100 W (PMPO) = 2 x 3 W (DIN)

DIN — это аббревиатура от Deutsches Institut fur Normung.

Немецкая неправительственная организация, занимающаяся стандартизацией для лучшей интеграции рынка товаров и услуг в Германии и на международном рынке. Продуктами этой организации являются самые различные стандарты, касающиеся самых различных сфер применения, в том числе и относящиеся к области звуковоспроизведения, которые нас здесь и интересуют.

К DIN 45500, где описываются требования к аппаратуре высокой верности звучания (иначе Hi-Fi — High Fidelity), относятся:

• DIN 45500-1 High fidelity audio equipment and systems; minimum performance requirements.
• DIN 45500-10 High fidelity audio equipment and systems; minimum performance requirements for headphones.
• DIN 45500-2 Hi-Fi technics; requirements for tuner equipments.
• DIN 45500-3 Hi-Fi technics; requirements for disk record reproducing equipments.
• DIN 45500-4 High fidelity audio equipment and systems; minimum performance requirements for magnetic recording and reproducing equipment.
• DIN 45500-5 High fidelity audio equipment and systems; minimum performance requirements for microphones.
• DIN 45500-6 High fidelity audio equipment and systems; minimum performance requirements for amplifiers.
• DIN 45500-7 Hi-Fi-technics; requirements for loudspeakers.
• DIN 45500-8 Hi-Fi technics; requirements for sets and systems.

DIN POWER — значение выдаваемой на реальной нагрузке (для усилителя) или подводимой (к АС) мощности, ограниченной указанными нелинейными искажениями. Измеряется подачей сигнала с частотой 1 кГц на вход устройства в течение 10 минут. Мощность замеряется при достижении 1 % THD (нелинейных искажений).

Есть и другие виды измерений, например, DIN MUSIC POWER, описывающая мощность музыкального (шумового) сигнала. Обычно указываемая величина DIN music выше, чем приводимая, как DIN. Примерно соответствует синусоидальной мощности - мощность, при которой усилитель или колонка может работать в течение длительного времени с сигналом «розового шума» без физического повреждения.

Отечественные стандарты

В России используется два параметра мощности — номинальная и синусоидальная. Это нашло свое отражение в названиях акустических систем и обозначениях динамиков. Причем, если раньше в основном использовалась номинальная мощность, то теперь чаще — синусоидальная. Например, колонки 35АС впоследствии получили обозначение S-90 (номинальная мощность 35 Вт, синусоидальная мощность 90 Вт)

Номинальная мощность (ГОСТ 23262-88) — это величина искусственная, она оставляет свободу выбора изготовителю. Разработчик волен указать значение номинальной мощности, соответствующее наиболее выгодному значению нелинейных искажений.

Обычно указанная мощность подгонялась под требования ГОСТ к классу сложности исполнения при наилучшем сочетании измеряемых характеристик. Указывается как у АС, так и у усилителей. Иногда это приводило к парадоксам — при искажениях типа «ступенька», возникающих в усилителях класса АВ на малых уровнях громкости, уровень искажений мог снижаться при увеличении выходной мощности сигнала до номинальной.

Таким образом достигались рекордные номинальные характеристики в паспортах усилителей, с крайне низким уровнем искажений при высокой номинальной мощности усилителя. Тогда как наивысшая статистическая плотность музыкального сигнала лежит в диапазоне амплитуд 5-15% от максимальной мощности усилителя.

Вероятно, поэтому российские усилители заметно проигрывали на слух западным, у которых оптимум искажений мог быть на средних уровнях громкости, тогда как в СССР шла гонка за минимумом гармонических и иногда интермодуляционных искажений любой ценой на одном, номинальном (почти максимальном) уровне мощности.

Паспортная шумовая мощность — это электрическая мощность, ограниченная исключительно тепловыми и механическими повреждениями (например: сползание витков звуковой катушки от перегрева, выгорание проводников в местах перегиба или спайки, обрыв гибких проводов и т.п.) при подведении розового шума через корректирующую цепь в течение 100 часов.

Синусоидальная мощность — мощность, при которой усилитель или колонка может работать в течение длительного времени с реальным музыкальным сигналом без физического повреждения.

Обычно в 2-3 раза выше номинальной.

Максимальная кратковременная мощность — это электрическая мощность, которую громкоговорители АС выдерживают без повреждений (проверяется по отсутствию дребезжаний) в течение короткого промежутка времени.

В качестве испытательного сигнала используется розовый шум. Сигнал подается на АС в течение 2 сек. Испытания проводятся 60 раз с интервалом в 1 минуту. Данный вид мощности дает возможность судить о кратковременных перегрузках, которые может выдержать громкоговоритель АС в ситуациях, возникающих в процессе эксплуатации.

Максимальная долговременная мощность — это электрическая мощность, которую выдерживают громкоговорители АС без повреждений в течение 1 мин.

Испытания повторяют 10 раз с интервалом 2 минуты. Испытательный сигнал тот же.

Максимальная долговременная мощность определяется нарушением тепловой прочности громкоговорителей АС (сползанием витков звуковой катушки и др.).

Розовый шум (используемый в этих испытаниях) — группа сигналов со случайным характером и равномерной спектральной плотностью распределения по частотам, убывающей с увеличением частоты со спадом 3 дБ на октаву во всем диапазоне измерений, с зависимостью среднего уровня от частоты в виде 1/f.

Розовый шум имеет постоянную (по времени) энергию на любом из участков частотной полосы.

Белый шум — это группа сигналов со случайным характером и равномерной и постоянной спектральной плотностью распределения по частотам.

Белый шум имеет одинаковую энергию на любом из участков частот.

Октава — это музыкальная полоса частот, соотношение крайних частот которой равно 2.

Электрическая мощность — это мощность, рассеиваемая на омическом эквивалентном сопротивлении, равном по величине номинальному электрическому сопротивлению АС, при напряжении, равном напряжению на зажимах АС.

То есть, на сопротивлении, эмулирующем реальную нагрузку в тех же условиях.

Не стоит забывать и о сопротивлении колонок. В основном на рынке присутствуют колонки сопротивлением 4, 6, 8 Ом, реже встречаются 2 и 16 ом. Мощность усилителя будет различаться при подключении колонок разного сопротивления.

В инструкции усилителя обычно указано, на какое сопротивление колонок он рассчитан, или мощность для различного сопротивления колонок. Если усилитель допускает работу с колонками различного сопротивления, то его мощность растет с понижением сопротивления.

Если Вы будете использовать колонки сопротивлением ниже указанного для усилителя, это может вызвать его перегрев и выход из строя, если выше — то указанная выходная мощность достигнута не будет. Конечно, на громкость акустики влияет не только выходная мощность усилителя, но и чувствительность колонок, но об этом в следующий раз.

Главное — не забывать, что мощность — это только один из параметров, далеко не самый главный для получения хорошего звука.