В акустике громкость — это субъективное восприятие звукового давления . Более формально это определяется как «атрибут слухового ощущения, с точки зрения которого звуки можно упорядочить по шкале от тихого до громкого». [1] Связь физических свойств звука с воспринимаемой громкостью состоит из физических, физиологических и психологических компонентов. Исследование кажущейся громкости входит в раздел психоакустики и проводится методами психофизики .
В разных отраслях громкость может иметь разные значения и разные стандарты измерения. Некоторые определения, такие как ITU-R BS.1770, относятся к относительной громкости различных сегментов звуков, воспроизводимых электронным способом, например, для радиовещания и кино. Другие, такие как ISO 532A (громкость Стивенса, измеряемая в сонах ), ISO 532B ( громкость Цвиккера ), DIN 45631 и ASA/ANSI S3.4, имеют более общую область применения и часто используются для характеристики громкости шума окружающей среды. Более современные стандарты, такие как Nordtest ACOU112 и ISO/AWI 532-3 (в разработке), учитывают другие компоненты громкости, такие как скорость начала, изменение во времени и спектральная маскировка.
Громкость, субъективную меру, часто путают с физическими показателями силы звука, такими как звуковое давление, уровень звукового давления (в децибелах ), интенсивность звука или звуковая мощность . Взвешивающие фильтры , такие как A-взвешивание и LKFS, пытаются компенсировать измерения, чтобы они соответствовали громкости, воспринимаемой обычным человеком.
Восприятие громкости связано с уровнем звукового давления (SPL), частотным составом и продолжительностью звука. [2] Взаимосвязь между уровнем звукового давления и громкостью одного тона можно аппроксимировать степенным законом Стивенса, в котором показатель звукового давления равен 0,67. [a] Более точная модель, известная как функция «Измененная экспонента» , [3] показывает, что громкость увеличивается с более высоким показателем степени на низких и высоких уровнях и с более низким показателем степени на средних уровнях. [4]
Чувствительность человеческого уха изменяется в зависимости от частоты, как показано на графике равной громкости . Каждая линия на этом графике показывает уровень звукового давления, необходимый для того, чтобы частоты воспринимались как одинаково громкие, а разные кривые относятся к разным уровням звукового давления. Это также показывает, что люди с нормальным слухом наиболее чувствительны к звукам в диапазоне 2–4 кГц, причем чувствительность снижается по обе стороны от этой области. Полная модель восприятия громкости будет включать интеграцию SPL по частоте. [5]
Исторически громкость измерялась с помощью аудиометра «баланса ушей» , в котором пользователь регулировал амплитуду синусоидальной волны так, чтобы она равнялась воспринимаемой громкости оцениваемого звука. Современные стандарты измерения громкости основаны на суммировании энергии в критических полосах . [6]
При наличии нейросенсорной тугоухости ( повреждения улитки или головного мозга) восприятие громкости изменяется. Звуки низкой громкости (часто воспринимаемые людьми без потери слуха как относительно тихие) больше не слышны людям с нарушениями слуха, но звуки высокой громкости часто воспринимаются как имеющие ту же громкость, что и для слушателя без нарушений слуха. Это явление можно объяснить двумя теориями: набором громкости и невосприятием мягкости .
Рекрутинг громкости утверждает, что громкость растет быстрее для определенных слушателей, чем для обычных слушателей, с изменением уровня. Эта теория была принята в качестве классического объяснения.
Невосприятие мягкости, термин, придуманный Мэри Флорентайн примерно в 2002 году, [7] предполагает, что некоторые слушатели с нейросенсорной тугоухостью могут демонстрировать нормальную скорость роста громкости, но вместо этого имеют повышенную громкость на пороге. То есть самый тихий звук, слышимый этими слушателями, громче, чем самый тихий звук, слышимый обычными слушателями.
Регулировка громкости , связанная с функцией компенсации громкости на некоторых потребительских стереосистемах, изменяет кривую частотной характеристики , чтобы она примерно соответствовала характеристике равной громкости уха. [8] Компенсация громкости предназначена для того, чтобы записанная музыка звучала более естественно при воспроизведении на более низких уровнях за счет усиления низких частот, к которым ухо менее чувствительно при более низких уровнях звукового давления.
Нормализация громкости — это особый тип нормализации звука , который выравнивает воспринимаемый уровень, так что, например, рекламные ролики не звучат громче, чем телевизионные программы. Схемы нормализации громкости существуют для ряда аудиоприложений.
Исторически для измерения громкости использовались единицы Соне (громкость N ) и Фон ( уровень громкости LN ). [10]
А-взвешивание учитывает человеческую чувствительность к звуку и описывает относительную воспринимаемую громкость для тихого и умеренного уровня речи, около 40 фонов .
Относительная громкость мониторинга на производстве измеряется в соответствии со стандартом ITU-R BS.1770 в единицах LKFS. [11] Работа над ITU-R BS.1770 началась в 2001 году после того, как стали очевидны искажения уровня 0 dBFS+ в преобразователях и кодеках с потерями; а первоначальный показатель громкости Leq(RLB) [ необходимы разъяснения ] был предложен Гилбертом Сулодром в 2003 году. [12] На основании данных субъективных тестов на прослушивание, Leq(RLB) выгодно отличается от многих других алгоритмов. CBC , Dolby и TC Electronic , а также многочисленные вещательные компании участвовали в тестах на прослушивание. Уровни громкости, измеренные в соответствии с Leq(RLB), указанным в ITU-R BS.1770, выражаются в единицах LKFS .
Измерительная система ITU-R BS.1770 была улучшена для создания многоканальных приложений ( от монофонического до объемного звука 5.1 ). Чтобы сделать метрику громкости доступной для разных жанров, был добавлен относительный элемент измерения . Эта работа была проведена в 2008 году EBU. Улучшения были возвращены в BS.1770-2. Впоследствии МСЭ обновил показатель истинного пика (BS.1770-3) и добавил положения для еще большего количества аудиоканалов, например объемного звука 22,2 (BS.1770-4).
СМИ, связанные с громкостью, на Викискладе?