4.4. Одиниці вимірювання інтенсивності звуку.

Наростання інтенсивності у вигляді степеневої функції сприймається на слух як лінійне збільшення голосності, тому при вимірюванні інтенсивності звуку зручніше користуватись логаріфмічними, а не лінійними одиницями. Саме тому інтенсивність звуку (потужності, амплітуди, напруги або струму сигналу, підсилення/ослаблення та ін.) прийнято вимірювати в логарифмічних одиницях. Десятковий логарифм відношення деякої величини до її еталонного значення - lg (X/X_Е) - називається белом (Б), а його десята частина - lg (X/X_Е) / 10 - децибелом (дБ). Вимірювання в децибелах зручне ще й тим, що людське вухо розрізняє відносну зміну інтенсивності приблизно на 1 дБ.

При вимірюваннях абсолютної інтенсивності звуку за еталонне значення приймається рівень порогу чутності для синусоїдального сигналу з частотою 1 кГц - 10^-12 Вт/м². При цьому поріг чутності визначається інтенсивністю 0 дБ, а інтенсивність, при якій починаються больові відчуття (больовий поріг) - біля 140 дБ. Інтенсивність тихого шепоту - біля 35 дБ, голосного голосу - біля 95 дБ, forte fortissimo (ff) оркестру - біля 100 дБ, оркестрового тутті (звучання всіх інструментів) - біля 120 дБ.

При вимірюваннях величин, з якими інтенсивність пов’язана квадратичною залежністю - напруги, струму та звукового тиску - у виразі для децибела множник 10 замінюється на 20 (двійка виноситься з логарифма відношення квадратів).

При вимірюваннях відносних величин за еталонний рівень приймається деяке значення величини. Наприклад, при оцінці підсилення за нього приймається одиничне підсилення (пропускання сигналу без зміни), рівне 0 дБ. При цьому 60 дБ відповідає підсиленню в 1000 разів (60 = 20 lg 1000), а -20 дБ - ослабленню в 10 разів. Для опису характеристик підсилювачів та фільтрів приймається також одиниця “децибел на октаву” (дБ/окт), що показує зміну підсилення при зміні частоти в 2 рази.

4.5. Параметри, що характеризують звуковий тракт

Звуковим трактом називають довільний пристрій, що здійснює передачу і/або перетворення звуку. Звуковий тракт характеризується наступними параметрами:

• номінальний вхідний та вихідний рівень (Input/Output Level) - величина сигналу на вході та виході тракту, до якого він зберігає вказані параметри; вказується в вольтах і звичайно приймається за 0 дБ; отже, робочі рівні сигналу мають від’ємний або нульовий рівень;

• максимальний вхідний та вихідний рівень - величина сигналу, до якої тракт зберігає працездатність; рівні сигналів від номінального до максимального завжди мають ненульовий додатній рівень;

• коефіцієнт підсилення - відношення величини вихідного сигналу до вхідного; вказується в разах, процентах або децибелах;

• діапазон частот (Frequency Response) - частотний інтервал, в якому тракт зберігає свої основні характеристики; 0 означає постійний струм;

• форма амплітудно-частотної характеристики (АЧХ) - графік залежності амплітуди сигналу на виході від його частоти при незмінній амплітуді сигналу на вході; тракти з горизонтальною всередині частотнго діапазону АЧХ називають частотно-незалежними;

• нерівномірність АЧХ - відхилення графіка від заданої форми; вказується в процентах або децибелах;

• рівень шуму (Noise Level) - величина шуму відносно номінального рівня сигналу; вказується в децибелах і завжди має від’ємне значення; інша назва - співвідношення сигнал/шум (Signal to Noise Ratio, SNR), що має таке ж додатнє значення; деколи вказується рівень шуму, приведений до входу - в припущенні, що весь шум надходить тільки на вхід, а сам тракт власного шуму не має;

• коефіцієнт гармонік (Total Harmonic Distortion, THD) - величина побічних гармонічних складових, що вносяться нелінійністю тракту; вказується в процентах від величини сигналу, в ряді випадків вказується для різних гармонік (на слух найбільші спотворення вносять непарні гармоніки вищих порядків);

• рівень інтермодуляційних спотворень (InterModulation Distortion, IMD) - відносний рівень паразитних частотних компонент, породжених взаємною модуляцією корисних компонентів сигналу; вказується в процентах від величини сигналу;

• перехідне затухання перехресне проникнення (Stereo Crosstalk) - показник ослаблення сигналу при його проникненні в сусідній стереоканал; вказується в децибелах;

• динамічний діапазон (Dynamic Range) - діапазон найбільшого та найменшого рівнів сигналу, всередині яких зберігаються основні характеристики тракту; знизу, як правило, обмежений рівнем шуму, а зверху - номінальним рівнем, тому часто рівний співвідношенню сигнал/шум, однак нелінійність тракту в ряді випадків не дозволяє витримати параметри в цих областях, а це звужує динамічний діапазон.