Свойства звука
Сила звука зависит от величины амплитуды колебаний. Чем больше амплитуда, т. е. чем шире размах колебаний, тем звук сильнее, и, наоборот, чем меньше размах, тем меньше сила звука. Амплитуда колебаний ветвей звучащего камертона постепенно уменьшается, уменьшается размах колебаний частиц окружающей среды (воздуха) и соответственно — сила звука камертона. Сила звука определяется величиной давления, которое производит звуковая волна на единицу поверхности. Звуковое давление (как и атмосферное) измеряется в паскалях (Па), показывающих, какая сила в ньютонах (Н) действует на площадь в квадратных метрах (м 2 ). Давление в 1 Па=1Н/1м 2 . Давление в 1 атмосферу (атм.) приблизительно составляет 10 5 паскалей (Па), т. е. 100 000 Па.
На практике оказывается более удобным измерять силу звука не в абсолютных, а в относительных единицах. При этом определяют величину отношения данной силы звука к силе звука, условно принятой за нулевую, т. е. за уровень отсчета. Это отношение часто выражается огромными цифрами, поэтому пользуются его логарифмом, величина которого обозначается в белах. Обычно применяется единица в десять раз меньшая — децибел (дБ). Если, например, говорят, что сила звука равна 30 дБ, то это значит, что отношение данной силы к силе, условно принятой за нулевую, равно 10 3 , т. е. 1000, или, другими словами, данная сила звука в 1000 раз больше нулевой. Соответственно при 10 дБ это отношение будет равно 10 1 , т. е. данная сила звука в 10 раз больше нулевой, а при 50 дБ величина отношения равна 10 5 , или 100 000.
Вообще, для того чтобы, зная число децибел, определить величину отношения данной силы звука к нулевому уровню, нужно число децибел разделить на 10 и возвести в 10-ю степень, равную полученному частному. Таблица 1 дает конкретное представление об уровне интенсивности некоторых звуков в децибелах.
Высота звука зависит от частоты колебаний звучащего тела и измеряется числом полных колебаний в секунду. Звуки с малым числом колебаний в секунду (до 200-300) называют низкими, с большим числом колебаний (выше 2000) — высокими. Число колебаний в секунду обозначается сокращенно Гц <герц — по имени физика Герца).
Тембр звука. Тембром, или окраской, звука называют то его свойство, благодаря которому можно отличить друг от друга одинаковые по интенсивности и по высоте звуки, издаваемые разными источниками.
Если взять одну и ту же ноту с одной и той же силой на скрипке, на рояле, на трубе, в каждом случае получается свой характерный звук. Ни по высоте, ни по силе эти звуки не отличаются друг от друга, но они разнятся своим оттенком, своей окраской, или, как говорят, своим тембром.
В природе чистые тоны почти не встречаются. Все звуки, в том числе музыкальные, состоят из ряда простых звуков. В музыкальных звуках различают основной тон, высота которого зависит от основной частоты колебаний источника звука (струны, голосовых складок), и ряд добавочных тонов, или обертонов, число колебаний которых относится к частоте основного тона как 2:1, 3:1, 4:1 и т. д. Обертоны и придают звукам тембровую окраску.
Количество и относительная сила входящих в состав того или иного звука обертонов зависят в основном от величины и формы резонаторов, участвующих в образовании данного звука. Именно поэтому мы различаем по тембру звуки, издаваемые различными музыкальными инструментами, и голоса людей.
Громкость звука. В то время как сила звука является его физическим свойством, громкостью звука обозначают интенсивность слухового ощущения. Будучи, как и всякое ощущение, отражением внешней реальности, в данном случае отражением объективной силы звука, громкость нарастает с увеличением силы звука и, наоборот, убывает с ее уменьшением. Однако здесь нужно учесть некоторые важные особенности, характеризующие соотношение силы и громкости звуков. Во-первых, громкость, как и всякое другое ощущение, нарастает и падает значительно слабее, чем интенсивность раздражителя, т. е. в данном случае слабее, чем интенсивность звука. Так, например, установлено, что увеличение интенсивности звука на 10 дБ, т. е. в 10 раз, сопровождается увеличением громкости лишь в 2 раза. Во-вторых, чувствительность нашего слуха к звукам разной высоты неодинакова, вследствие чего звуки одинаковой интенсивности, но разной высоты ощущаются нами с разной громкостью. Наконец, в-третьих, необходимо отметить, что ощущение громкости зависит от состояния слухового анализатора и от общего состояния нервной системы. Звуки, которые в нормальных условиях воспринимаются как средние по громкости, при повышенной возбудимости нервной системы могут стать чрезвычайно громкими.
Человек обладает способностью непосредственно оценивать громкость звуков. Примером практического измерения громкости являются известные музыкальные обозначения (латинскими буквами): пиано-пианиссимо (ррр), пианиссимо (рр), пиано (р), меццо-пиано (mр), меццо-форте (mf), форте (f), фортиссимо (ff) и форте-фортиссимо (fff).
Каждая последующая ступень оценивается приблизительно в два раза громче, чем предыдущая. Большинство людей могут довольно точно определять удвоение громкости звука и уменьшение громкости в два раза. Исследование этой способности используется для характеристики состояния функции коркового отдела слухового анализатора.
Интенсивность (сила звука)
Интенсивностью (или силой звука) называется амплитуда звуковой волны, достигающей уха слушателя. Она измеряется в единицах громкости, которые носят название "децибел”. Соотношение между различными уровнями громкости называется динамикой.
Как ваш голос формирует силу звука (интенсивность)
Интенсивность определяется силой проходящего через ваши связки звукового потока, который в свою очередь зависит от того, насколько долго могут связки сдерживать возрастающее давление воздуха, перед тем как опять закрыться. Чем громче звук, тем большее давление воздуха и большее сопротивление связок требуется для его получения.
При слабом звуке ваши голосовые связки (меньше сопротивляясь) быстро открываются и достаточно долго остаются открытыми. При сильном звуке (сопротивляясь больше) ваши связки открываются медленнее, но затем мгновенно закрываются.
При громком пении вам не требуется больше воздуха, вам просто нужно большее давление воздуха. В этом случае связки остаются закрытыми более длительное время, поэтому воздух из легких практически не выходит. Это позволяет воздуху создать такое давление, которое в конце концов раздвинет связки и высвободит воздух, чтобы он прошел через связки с большей силой. Высота звука также связана с его интенсивностью, поскольку ухо более чувствительно к верхним частотам.
Хотя ваши голосовые связки с каждой пропеваемой нотой постоянно приспосабливаются к высоте звука и динамике (уровню громкости), мы упрощенно рассматриваем этот процесс с точки зрения физических ощущений, которые испытывает при этом певец. Ваш грудной голос или грудной резонатор отвечает за нижнюю часть вашего диапазона, в то время как головной резонатор — за верхнюю. Часть вашего диапазона, в котором смешиваются свойства как грудного, так и головного резонаторов, называется средним резонатором или средним голосом. Ощущения, которые вы испытываете при пении не имеют отношения к колебаниям связок — они являются результатом резонанса.
Резонанс — это фактор, определяющий уникальность вашего голоса
Возникнув на связках, звук проходит определенные трансформации. Связанные друг с другом полости, которые лежат кверху от гортани (включая и состояние их стенок), усиливают волны одних частот и подавляют волны других. Этот процесс называется резонансом.
ВАША РЕЗОНАНСНАЯ СИСТЕМА
ФИЗИЧЕСКИЕ ОЩУЩЕНИЯ
Как мы уже отмечали, побочным продуктом резонанса являются испытываемые певцом физические ощущения. Низкие звуки ощущаются так, как будто они звучат во рту и горле, а иногда и в груди — поэтому и возник термин “грудной голос”. Когда вы поете выше, то ваш голос (конечно, если вы поете правильно) как бы уходит изо рта и движется все дальше и дальше за мягкое небо, пока, наконец, вы не почувствуете, что он исходит из задней части головы — отсюда термин "головной голос”.
Но испытываемые вами физические ощущения не имеют ничего общего с тем, что слышит ваш слушатель. Однако эти ощущения могут помочь вам управлять вашим, собственным голосом. Более подробно об этом вы узнаете непосредственно в самой методике.
Вибрация голосовых связок определяет начальное качество вашего звука, а резонанс формирует его конечные характеристики, благодаря которым ваш голос отличается от множества других голосов. Причина этого отличия кроется в уникальной форме и размере вашей резонансной системы.
Колебания голосовых связок и резонанс должны происходить независимо друг от друга. Тем не менее, проблемы с одним из этих явлений сказываются на действии другого. К счастью, эти проблемы решаются при помощи хорошей техники пения.
О чём нужно помнить
Два фактора участвующие в создании голосового звука:
1. Колебания голосовых связок
Выдыхаемый из легких воздух взаимодействует с голосовыми связками и создается звук определенной высоты и интенсивности. Дыхание во время пения — это очень расслабленный процесс, при котором для получения хорошего звука не требуется большое количество воздуха.
При прохождении через лежащие над связками полости исходный звук изменяется и усиливается. Резонансные системы разных людей отличаются друг от друга, поэтому каждый человек обладает уникальным голосом. Сопровождающие резонанс физические ощущения помогают вам управлять своим голосом. Оптимальный для вашего голоса способ функционирования: естественная техника пения в речевой позиции.
Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:
Сила звука
Сила звука — (относительная) устаревший термин, описывающий величину, подобную интенсивности звука, но не идентичную ей. Примерно такую же ситуацию мы наблюдаем для силы света (единица кандела) величины, подобной силе излучения… … Википедия
СИЛА ЗВУКА — то же, что (см. ИНТЕНСИВНОСТЬ ЗВУКА) . Физический энциклопедический словарь. М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1983. СИЛА ЗВУКА … Физическая энциклопедия
сила звука — интенсивность звука — [Л.Г.Суменко. Англо русский словарь по информационным технологиям. М.: ГП ЦНИИС, 2003.] Тематики информационные технологии в целом Синонимы интенсивность звука EN sound intensity … Справочник технического переводчика
СИЛА ЗВУКА — то же, что интенсивность звука … Большой Энциклопедический словарь
сила звука — то же, что интенсивность волны. * * * СИЛА ЗВУКА СИЛА ЗВУКА, то же, что интенсивность звука (см. ИНТЕНСИВНОСТЬ ЗВУКА) … Энциклопедический словарь
сила звука — Громкость звука, определяемая размахом (амплитудой) колебания, напряжением волны, а также и высотой: звуки одинаковой силы, но различной высоты воспринимаются как звуки различной громкости. Сила звука имеет большое значение для ясности в передаче … Словарь лингвистических терминов Т.В. Жеребило
сила звука — rus интенсивность (ж) (сила) звука, громкость (ж) звука eng sound intensity fra intensité (f) acoustique, intensité (f) sonore, intensité (f) du son deu Schallintensität (f), Schallstärke (f) spa intensidad (f) sonora, intensidad (f) acústica … Безопасность и гигиена труда. Перевод на английский, французский, немецкий, испанский языки
сила звука — garso stipris statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Vienkrypčio garso, pereinančio per paviršių, statmeną sklidimo krypčiai, galia, padalyta iš to paviršiaus ploto. atitikmenys: angl. sound intensity vok. Schallstärke, f rus … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas
сила звука — garso stipris statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. sound intensity vok. Schallstärke, f rus. сила звука, f pranc. intensité du son, f; intensité sonore, f … Fizikos terminų žodynas
сила звука — garso galia statusas T sritis ekologija ir aplinkotyra apibrėžtis Garso bangų energija, per laiko vienetą praeinanti per visą bangų fronto paviršių. atitikmenys: angl. sound power vok. Schallkraft, f rus. звуковая волна, f; сила звука, f … Ekologijos terminų aiškinamasis žodynas
Сила и громкость звука
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
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.