Veličiny pro hodnocení zvuku

1. Veličiny pro hodnocení zvuku Nela Havrdová

2. Mezi základní veličiny užívané při hodnocení zvuku patří: • akustická intenzita • hladina akustické intenzity • akustický tlak • hladina akustického tlaku • akustický výkon • hladina hlasitosti • hlasitost

3. AKUSTICKÁ INTENZITA ZVUKU • Zvuková vlna představuje periodické stlačování a rozpínání pružného prostředí, v němž se šíří (vzduch, voda, …). Ve vzduchu např. dochází k periodickým změnám atmosférického tlaku, které uchem vnímáme jako zvuk určité hlasitosti. Hlasitost je veličina subjektivní a závisí na citlivosti sluchu. Pro objektivní hodnocení zvuku byla zavedena intenzita zvuku I: • INTENZITA ZVUKU JE DEFINOVÁNA PODÍLEM VÝKONU ZVUKOVÉHO VLNĚNÍ A PLOCHY , KTEROU VLNĚNÍ PROCHÁZÍ. I=P/S; [I]=W.m-2

4. AKUSTICKÁ INTENZITA ZVUKU • Intenzita zvuku je přímo úměrná energii kmitání, které zvukové vlnění v daném bodě vzbuzuje. Tato energie pak závisí na druhé mocnině amplitudy výchylky a na druhé mocnině frekvence. Intenzitu zvuku tedy určují nejen změny tlaku vzduchu v daném místě, ale také výška tónu. • Citlivost lidského ucha je největší při frekvencích zvuku 700 až 6 000 Hz.

5. V souvislosti s tím se zavádějí dvě hranice intenzity zvuku: • 1. práh slyšení - charakterizován intenzitou zvuku (resp. akustickým tlakem ), která je nejmenší intenzitou, od níž zvuk vnímáme • 2. práh bolesti - charakterizovaný intenzitou zvuku (resp. akustickým tlakem 130 Pa); zvuky větších intenzit než je práh bolesti mohou v uchu vyvolat bolestivý pocit

6. HLADINA AKUSTICKÉ INTENZITY • Poměr nejmenší a největší intenzity zvuku v oblasti největší citlivosti ucha je 1012. Hladinu intenzity (hlasitost) zvuku je proto vhodné vyjadřovat pomocí logaritmické stupnice; jednotkou hlasitosti zvuku je bel (značka B). Tato jednotka byla nazvána podle vynálezce telefonu, Američana Alexandra Grahama Bella (1847 - 1922). Jedná se o jednotku velkou, proto se v praxi používají jednotky nižší - decibel dB. Rozlišovací schopnost lidského ucha je řádově právě 1 dB. • Použití funkce logaritmus je velmi vhodné: tato funkce totiž „výrazným způsobem snižuje řády“. Pokud bychom chtěli rozsah prahových intenzit zobrazit v grafu, bylo by nutné stupnici rozdělit na 1012 dílků. S využitím funkce logaritmus stačí dílů 12 resp. 120 při vyjádření v decibelech.

7. HLADINA AKUSTICKÉ INTENZITY • MÁ-LI ZVUK INTENZITU I, PAK V LOGARITMICKÉ STUPNICI LZE VYJÁDŘIT HLADINU INTENZITY (HLASITOST) ZVUKU L VZTAHEM L=10log*(I/I0), KDE I0 JE INTENZITA PRAHU SLYŠENÍ; [L]= dB. • Analogicky lze vyjádřit tuto veličinu vztahem , kde p je akustický tlak daného zvuku a je akustický tlak odpovídající prahu slyšení.)

8. Tabulka některých intenzit zvuku: • Decibelypříklad • 0hranice slyšitelnosti • 10 šelest listí, ticho na venkově • 20 šum listí, knihovna, tikot hodinek • 30 pouliční hluk v tichém předměstí • 40 tlumený rozhovor • 50 normální pouliční hluk, ruch v kanceláři • 60 hlasitý (normální) rozhovor, ruch v davu • 70 hluk na silně frekventovaných ulicích velkoměsta, vysavač • 80 hluk v tunelech podzemních železnic, křik, symfonický orchestr • 90 hluk motorových vozidel • 100 maximální hluk motorky, pneumatická vrtačka • 110 hlasité obráběcí stroje, rocková kapela • 120 startující letadlo (z 1 m) • 130 hluk působící bolest

9. AKUSTICKÝ TLAK • Akustický tlak LP (Intenzita zvuku, tedy jak to řve) se měří buď v Pascalech nebo v decibelech, poměrové veličině vztažené k akustickému tlaku 2.10-5 Pa při 1 kHz. Práh slyšitelnosti je přibližně 0 dB, 0 dB přitom odpovídá minimálnímu výkonu Po = 1.10-12 W/m2. Intenzita hluku v tiché místnosti je asi 35 dB, 80 dB v obýváku již může vydráždit sousedy k bušení do ústředního topení a na koncertech a diskotékách je dosaženo 100 až 110 dB. 130 dB je práh bolestivosti. Citlivost reproduktoru SL se udává také v dB a vyjadřuje akustický tlak zvuku v ose reproduktoru ve vzdálenosti 1 metr při vybuzení reproduktoru elektrickým výkonem 1 W. Intenzita zvuku ve volném prostoru klesá se čtvercem vzdálenosti. • Akustický tlak LP ve vzdálenosti l pro dodaný výkon P , vzdálenost l a citlivost reproduktoru S spočítáme: • LP = SL + 10log(P/l2) [dB; dB/VA/m, W, m]

10. HLADINA AKUSTICKÉHO TLAKU Hladina akustického tlaku je Hodnota p0ef je referenční (vztažná) hodnota, které odpovídá průměrnému prahu slyšení lidského ucha pro kmitočet 1 kHz.To je p0ef = 2.10-5 Pa.

11. AKUSTICKÝ VÝKON • [jednotka: Watt (W)] • Množství zvukové energie, kterou vyzáří akustický zdroj za jednu sekundu.

12. HLADINA HLASITOSTI • [jednotka: fon (Ph)] • Odpovídá hladině akustického tlaku vyjádřené v dB pouze na referenčním kmitočtu 1 kHz, bere však v úvahu různou citlivost sluchu v celém akustickém pásmu

13. HLASITOST • [jednotka: son; 1 son = 40 Ph] • Umožňuje, na rozdíl od hladiny hlasitosti, jednoduše určit hlasitost několika zvuků najednou a tudíž lépe vystihnout míru subjektivního hodnocení zvuku.