8417 0

Koja god metoda istraživanja da se koristi u audiološkom istraživanju slušne funkcije, ideje o osnovnim fizičkim karakteristikama zvučnih signala su od suštinskog značaja. U nastavku ćemo predstaviti samo najosnovnije pojmove akustike i elektroakustike.

Vrijednosti brzine širenja zvučnog vala na različitim temperaturama

Zvuk se u prirodi širi u obliku vremenski promjenjivog poremećaja elastične sredine. Oscilatorna kretanja čestica takvog elastičnog medija, koja nastaju pod utjecajem zvuka, nazivaju se zvučnim vibracijama, a prostor širenja zvučnih vibracija stvara zvučno polje. Ako je medij u kojem se šire zvučne vibracije tekući ili plinoviti, tada čestice u tim medijima osciliraju duž linije širenja zvuka i stoga se obično smatraju uzdužnim vibracijama.

Kada se zvuk širi u čvrstim tijelima, uz uzdužne vibracije, uočavaju se i poprečne zvučne vibracije. Naravno, širenje vibracija u mediju mora imati neki pravac. Ovaj pravac se naziva zvučni snop, a površina koja povezuje sve susedne tačke zvučnog talasa sa istom fazom vibracije naziva se prednja strana zvučnog talasa. Osim toga, zvučni valovi putuju različitim brzinama u različitim medijima. Potrebno je uzeti u obzir da je vrijednost brzine određena gustinom medija u kojem se širi zvučni val.

Informacije o vrijednostima gustoće zvučnog medija vrlo su značajne, jer ta gustoća stvara određeni akustički otpor širenju zvučnog vala. Na brzinu širenja zvučnog talasa utiče i temperatura medija: kako temperatura medija raste, brzina širenja zvučnog talasa se povećava.

Glavne fizičke karakteristike zvuka za audiološku pretragu su njegov intenzitet i frekvencija. Zbog toga će se oni detaljnije razmotriti.

Da bismo prešli na fizičku karakteristiku intenziteta zvuka, prvo je potrebno razmotriti niz drugih parametara zvučnih signala koji se odnose na njihov intenzitet.

Zvučni pritisak - p(t) - karakterizira silu koja djeluje na područje koje se nalazi okomito na kretanje čestica. U SI sistemu, zvučni pritisak se meri u Njutnima. Njutn je sila koja daje ubrzanje od 1 m/s masi od 1 kg u 1 s i djeluje po 1 kvadratnom metru, skraćeno N/m2.

U literaturi su date i druge jedinice mjerenja zvučnog pritiska. Ispod je omjer glavnih korištenih jedinica:

1N/m2-10 dina/cm2=10 µbar (mikrobar)

Energija akustičnih vibracija (E) karakteriše energiju čestica koje se kreću pod uticajem zvučnog pritiska (mereno u džulima - J).

Energija po jedinici površine karakterizira akustičku gustoću, mjerenu u J/m2. Stvarni intenzitet zvučnih vibracija definira se kao snaga ili gustina akustičkog fluksa u jedinici vremena, tj. J/m2/s ili W/m2.

Ljudi i životinje percipiraju vrlo širok raspon zvučnih pritisaka (od 0,0002 do 200 μbar). Stoga je za praktičnost mjerenja uobičajeno koristiti relativne vrijednosti, odnosno decimalne ili prirodne logaritamske skale. Zvučni pritisak se mjeri u decibelima i belima (1B = 10 dB) kada se koriste logaritmi sa decimalnim osnovom. Ponekad (prilično retko) zvučni pritisak se meri u nenerima (1Nn = 8,67 dB); u ovom slučaju se koriste prirodni logaritmi, tj. logaritmi nisu sa decimalnim bazama (kao što je slučaj sa B i dB), već sa binarnim bazama.

Međutim, treba napomenuti da je ocjena u belima i decibelima uzeta kao logaritamska mjera omjera snaga. U međuvremenu, snaga i intenzitet su proporcionalni kvadratu zvučnog pritiska. Dakle, na dan prelaska na intenzitet zvuka uspostavljaju se sljedeći odnosi:

gde je N intenzitet ili zvučni pritisak (P) u belima (B) ili decibelima (dB), I0 i P0 su konvencionalno prihvaćeni nivoi za očitavanje intenziteta i zvučnog pritiska. Obično se očitava nivo zvučnog pritiska (u literaturi se često koristi skraćenica “USD” od početnih slova riječi “nivo zvučnog pritiska” i engleski jezik Skraćenica koja se koristi je “SPL” (od identičnog izraza “Nivo zvučnog pritiska”) i smatra se da je 2x10-5 N/m2. Odnos između ultrazvuka i drugih jedinica intenziteta zvuka je sljedeći:

2x10-5 N/m2=2x10-4din/cm2=2x10-4 µbar

Razmotrimo sada akustičke karakteristike frekvencije zvučnih signala. U većini slučajeva, harmonijski zvučni signali se koriste za ispitivanje slušne funkcije.

Harmonični zvučni signal (inače sinusoidni signal ili čisti ton), koji ima i početnu fazu uključivanja tonskog signala, osim zvučnog pritiska, karakterizira tako važna fizička karakteristika kao što je valna dužina. Svi harmonijski audio signali (ili čisti tonovi) imaju periodičnost (tj. period T). U ovom slučaju, talasna dužina zvuka je definisana kao udaljenost između susednih frontova talasa sa istom fazom oscilovanja i izračunava se po formuli:

J = c x T

Gdje je c brzina prostiranja zvučnih vibracija (obično m/s), I je njihova periodičnost. U ovom slučaju, frekvencija zvučnih vibracija (f) odgovara formuli:

f = J/T

Frekvencija tona se procjenjuje brojem zvučnih vibracija u sekundi i izražava se u hercima (skraćeno Hz). Na osnovu opsega frekvencija zvučnih vibracija koje percipiraju ljudi, frekvencije u rasponu od 20 - 20.000 Hz nazivaju se zvučne frekvencije, niže frekvencije (f< 20 Гц) называют инфразвуками, а более высокие (f >20000 Hz) - ultrazvuk.

Zauzvrat, čisto iz praktičnih razloga, raspon audio frekvencije ponekad se konvencionalno dijele na niske - ispod 500 Hz, srednje - 500-4000 Hz i visoke - 4000 Hz i više. Imajte na umu da se za označavanje zvučnih vibracija od 1000 Hz i više često koristi oznaka kiloherca, skraćeno kHz.

Šematski prikaz oblika i spektra niza zvučnih signala koji se koriste u audiološkim istraživanjima:

1 - ton; 2 - kratak zvučni puls (klik); 3 - signal šuma; 4 - kratki ton; 5 - amplitudno modulirani signal (T - period amplitudske modulacije); 6 - frekvencijski modulirani signal.

Ako zvučni signal sadrži mnogo različitih frekvencija (idealno sve frekvencije zvučnog spektra), tada se pojavljuje takozvani šumni signal.

Jedna od metoda audiološkog pregleda pacijenata je mjerenje akustične impedanse. Stoga, razmotrimo detaljnije još jednu fizičku karakteristiku zvučnih signala.

Poznato je da prilikom širenja u medijima različite vrste energije nailaze na određeni otpor. Gore je naznačeno da na isti otpor nailazi akustična energija kada se zvučni valovi šire u sistemi zvučnika Oh. Iz sljedećeg izlaganja će postati očigledno da periferni dijelovi slušnog sistema, tj. Spoljno i srednje uho su, sa fizičke tačke gledišta, tipični akustični sistemi, odnosno akustični prijemnici zvuka. Stoga je potrebno razmotriti suštinu i karakteristike akustičkog otpora, uzimajući u obzir prolaz zvučnih signala kroz periferne dijelove slušnog sistema.

Kompleksna akustična impedansa ili akustična impedansa se definiše kao ukupni otpor prolasku akustične energije u sistemima zvučnika. Akustična impedancija je omjer složenih amplituda zvučnog pritiska i zapreminske brzine vibracije i opisuje se formulom:

Za = ReZa + ilmZa

U ovoj jednačini ReZa predstavlja aktivnu akustičnu impedanciju (inače poznatu kao prava ili otporna impedancija), koja je povezana sa disipacijom energije u samom akustičkom sistemu. Disipacija energije se shvata kao njeno rasipanje u prelazak energije uređenih procesa (kao što je kinetička energija zvučnih talasa) u energiju neuređenih procesa (konačno u toplotu). Drugi dio ilmZa jednadžbe (njezin imaginarni dio) naziva se akustična reaktanca, koja je uzrokovana inercijskim silama ili silama elastičnosti, popuštanja ili fleksibilnosti.

U nastavku ćemo detaljno opisati proceduru proučavanja akustične impedanse srednjeg uva uz niz mjerenja bitnih za audiološki pregled (timpanometrija, mjerenje impedance).

Ya.A. Altman, G. A. Tavartkiladze

U ovom članku ćemo još dublje zaroniti u strukturu slušnog aparata i, takoreći, povezati na „fizičkom“ nivou ono o čemu sam pisao u prethodna tri članka. Danas ćemo se dotaknuti teme „ograničenja glasnoće“ u naredna dva članka. Zvučni signal bilo koje prirode može se opisati određenim skupom fizičkih karakteristika: frekvencijom, intenzitetom, trajanjem, vremenskom strukturom, spektrom itd. Oni odgovaraju određenim subjektivnim senzacijama koje nastaju kada slušni sistem percipira zvukove: jačina, visina, tembar , taktovi, konsonancije-disonance, kamuflaža, lokalizacija-stereo-efekat, itd. Kao što znamo, slušni osjećaji nisu linearni u percepciji! Obično je to uvijek kompleks fizičkih parametara. Na primjer, glasnoća je osjećaj koji proizlazi iz kombinacije frekvencija, o jedinstvenosti spektra i intenzitetu samog zvuka.

Osnovana je u antičko dobaodnoso nelinearnoj percepciji sluha. Ovo se pretvorilo u zakonWeber - Fechner - empirijski psihofiziološki zakon, koji se sastoji u tome da se intenzitetOsjećati proporcionalanlogaritam intenzitet stimulusa.

IN 1834 E. Weber proveo niz eksperimenata i došao do zaključka: da bi se novi stimulans razlikovao po senzacijama od prethodnog, mora se razlikovati od originalnog za količinu proporcionalnu izvornom stimulusu. Na osnovu ovih zapažanjaG. Fechner V 1860 formulisao “osnovni psihofizički zakon”, prema kojem je snaga osjetaproporcionalno logaritmu intenziteta stimulusa. Kao primjer: luster sa 8 sijalica čini nam se toliko svjetlijim od lustera sa 4 sijalice kao što je luster sa 4 sijalice svjetliji od lustera sa 2 sijalice. Odnosno, broj sijalica bi se trebao povećati za isti broj puta, tako da nam se čini da je povećanje svjetline konstantno. I obrnuto, ako je apsolutno povećanje svjetline (razlika u svjetlini "poslije" i "prije") konstantno, tada će nam se činiti da se apsolutno povećanje smanjuje kako se sama vrijednost svjetline povećava. Na primjer, ako dodate jednu sijalicu lusteru od dvije sijalice, očigledno povećanje svjetline će biti značajno. Ako lusteru od 12 sijalica dodamo jednu sijalicu, teško da ćemo primijetiti povećanje svjetline.

Iz ovog primjera (iako ne opisuje u potpunosti strukturu „percepcije glasno”) vidimo direktnu i očiglednu transformaciju „frekvencijskih grupa” (kritičnih opsega) slušnog aparata. Njihovo punjenje, poput "sijalica", dovodi do subjektivnog povećanja osjećaja volumena. Stepen "ispunjenosti" naziva se "intenzitet" zvuka.

Ali prije nego što detaljnije govorimo ne samo o percepciji glasnoće, već i o takvoj mogućnosti slušnog aparata kao što je uspostavljanje tona, moramo detaljnije zaroniti u strukturu "uha" i jasno razumjeti rad svih ovih "čips." O tome ću govoriti u sljedećem članku.

Psihoakustika, oblast nauke koja se graniči između fizike i psihologije, proučava podatke o slušnom osećaju osobe kada se fizički stimulans - zvuk - primeni na uho. Sakupljena je velika količina podataka o ljudskim reakcijama na slušne podražaje. Bez ovih podataka, teško je dobiti ispravno razumevanje rada sistema za audio prenos. Razmotrimo najvažnije karakteristike ljudske percepcije zvuka.
Osoba osjeća promjene zvučnog pritiska koje se javljaju na frekvenciji od 20-20.000 Hz. Zvuci sa frekvencijama ispod 40 Hz su relativno rijetki u muzici i ne postoje u govornom jeziku. Na vrlo visokim frekvencijama muzička percepcija nestaje i javlja se određeni nejasan zvučni osjećaj, ovisno o individualnosti slušatelja i njegovoj dobi. S godinama se slušna osjetljivost osobe smanjuje, prvenstveno u gornjim frekvencijama zvučnog opsega.
Ali bilo bi pogrešno zaključiti na osnovu toga da je prijenos širokog frekventnog opsega pomoću instalacije za reprodukciju zvuka nevažan za starije ljude. Eksperimenti su pokazali da ljudi, čak i ako jedva percipiraju signale iznad 12 kHz, vrlo lako prepoznaju nedostatak visokih frekvencija u muzičkom prijenosu.

Frekventne karakteristike slušnih senzacija

Raspon zvukova koji ljudi čuju u rasponu od 20-20.000 Hz ograničen je po intenzitetu pragovima: ispod - čujnost i iznad - bol.
Prag čujnosti se procjenjuje minimalnim pritiskom, tačnije, minimalno povećanje pritiska u odnosu na granicu je osjetljivo na frekvencije od 1000-5000 Hz - ovdje je prag čujnosti najniži (zvučni pritisak oko 2-10 Pa). Prema nižim i višim frekvencijama zvuka, osjetljivost sluha naglo opada.
Prag boli određuje gornju granicu percepcije zvučne energije i približno odgovara intenzitetu zvuka od 10 W/m ili 130 dB (za referentni signal frekvencije 1000 Hz).
Kako se zvučni pritisak povećava, povećava se i intenzitet zvuka, a slušni osjećaj se povećava skokovima, što se naziva prag diskriminacije intenziteta. Broj ovih skokova na srednjim frekvencijama je oko 250, na niskim i visokim frekvencijama opada i u prosjeku u rasponu frekvencija je oko 150.

Budući da je raspon promjene intenziteta 130 dB, elementarni skok osjeta u prosjeku preko raspona amplitude iznosi 0,8 dB, što odgovara promjeni intenziteta zvuka za 1,2 puta. Na niskim nivoima sluha ovi skokovi dostižu 2-3 dB, na visokim se smanjuju na 0,5 dB (1,1 puta). Ljudsko uho praktično ne detektuje povećanje snage putanje pojačanja za manje od 1,44 puta. Uz niži zvučni pritisak koji razvija zvučnik, čak i udvostručenje snage izlaznog stepena možda neće dati primjetan rezultat.

Subjektivne karakteristike zvuka

Kvalitet prijenosa zvuka ocjenjuje se na osnovu slušne percepcije. Stoga je ispravno odrediti tehnički zahtjevi na put prijenosa zvuka ili njegove pojedinačne veze moguće je samo proučavanjem obrazaca koji povezuju subjektivno percipirani osjećaj zvuka i objektivne karakteristike zvuka su visina, jačina i tembar.
Koncept visine tona podrazumijeva subjektivnu procjenu percepcije zvuka u frekventnom opsegu. Zvuk se obično ne karakteriše frekvencijom, već tonom.
Ton je signal određene visine koji ima diskretni spektar (muzički zvuci, samoglasnici govora). Signal koji ima široki kontinuirani spektar, čije sve frekvencijske komponente imaju istu prosječnu snagu, naziva se bijeli šum.

Postepeno povećanje frekvencije zvučnih vibracija od 20 do 20.000 Hz percipira se kao postepena promjena tona od najnižeg (bas) prema najvišem.
Stepen tačnosti sa kojim osoba određuje visinu zvuka po sluhu zavisi od oštrine, muzikalnosti i obučenosti njegovog uha. Treba napomenuti da visina zvuka u određenoj mjeri ovisi o intenzitetu zvuka (na visokim nivoima, zvuci većeg intenziteta izgledaju niži od slabijih.
Ljudsko uho može jasno razlikovati dva tona koji su bliski po visini. Na primjer, u frekvencijskom rasponu od približno 2000 Hz, osoba može razlikovati dva tona koja se međusobno razlikuju po frekvenciji za 3-6 Hz.
Subjektivna skala percepcije zvuka u frekvenciji je bliska logaritamskom zakonu. Stoga se udvostručavanje frekvencije vibracije (bez obzira na početnu frekvenciju) uvijek doživljava kao ista promjena visine tona. Interval visine koji odgovara 2-strukoj promjeni frekvencije naziva se oktava. Opseg frekvencija koji ljudi percipiraju je 20-20.000 Hz, što pokriva otprilike deset oktava.
Oktava je prilično veliki interval promjene tona; osoba razlikuje znatno manje intervale. Tako se u deset oktava koje sluhom percipira više od hiljadu gradacija visine tona. Muzika koristi manje intervale zvane polutonovi, koji odgovaraju promjeni frekvencije od približno 1.054 puta.
Oktava je podijeljena na pola oktave i trećinu oktave. Za potonje je standardiziran sljedeći raspon frekvencija: 1; 1.25; 1.6; 2; 2.5; 3; 3.15; 4; 5; 6.3:8; 10, koje su granice jedne trećine oktava. Ako su ove frekvencije smještene na jednakim udaljenostima duž ose frekvencije, dobićete logaritamsku skalu. Na osnovu ovoga sve frekvencijske karakteristike Uređaji za prenos zvuka su izgrađeni na logaritamskoj skali.
Jačina prenosa zavisi ne samo od intenziteta zvuka, već i od spektralnog sastava, uslova percepcije i trajanja ekspozicije. Dakle, dva zvučna tona, srednji i niske frekvencije, koji imaju isti intenzitet (ili isti zvučni pritisak), osoba ne percipira kao jednako glasne. Stoga je uveden koncept nivoa glasnoće u pozadini kako bi se označili zvukovi iste glasnoće. Za nivo jačine zvuka u pozadini uzima se nivo zvučnog pritiska u decibelima iste jačine čistog tona sa frekvencijom od 1000 Hz, odnosno za frekvenciju od 1000 Hz nivoi jačine zvuka u pozadini i decibelima su isti. Na drugim frekvencijama, zvuci mogu izgledati glasniji ili tiši pri istom zvučnom pritisku.
Iskustvo tonskih inženjera u snimanju i montaži muzičkih dela pokazuje da u cilju što boljeg otkrivanja zvučnih nedostataka koji mogu nastati tokom rada, nivo jačine zvuka tokom kontrolnog slušanja treba održavati na visokom nivou, približno koji odgovara jačini zvuka u sali.
Uz produženo izlaganje intenzivnom zvuku, osjetljivost sluha se postepeno smanjuje, a što je više, to je jačina zvuka veća. Otkriveno smanjenje osjetljivosti povezano je s reakcijom sluha na preopterećenje, tj. sa svojom prirodnom adaptacijom.Posle pauze u slušanju, slušna osetljivost se vraća. Ovome treba dodati da slušni aparat, kada percipira signale visokog nivoa, unosi sopstvena, tzv. subjektivna izobličenja (što ukazuje na nelinearnost sluha). Dakle, na nivou signala od 100 dB, prvi i drugi subjektivni harmonik dostižu nivoe od 85 i 70 dB.
Značajan nivo volumena i trajanje njegovog izlaganja uzrokuju nepovratne pojave u slušnom organu. Primijećeno je da mladi ljudi poslednjih godina pragovi sluha su se naglo povećali. Razlog tome bila je strast za pop muzikom, koju karakteriše visoka jačina zvuka.
Nivo jačine zvuka se mjeri pomoću elektroakustičkog uređaja - mjerača zvuka. Zvuk koji se mjeri najprije se mikrofonom pretvara u električne vibracije. Nakon pojačanja posebnim pojačivačem napona, ove oscilacije se mjere instrumentom pokazivača podešenim u decibelima. Kako bi očitanja uređaja što preciznije odgovarala subjektivnoj percepciji glasnoće, uređaj je opremljen posebnim filterima koji mijenjaju njegovu osjetljivost na percepciju zvuka različitih frekvencija u skladu sa karakteristikama osjetljivosti sluha.
Važna karakteristika zvuk je tembar. Sposobnost sluha da ga razlikuje omogućava vam da percipirate signale sa širokim spektrom nijansi. Zvuk svakog od instrumenata i glasova, zahvaljujući njihovim karakterističnim nijansama, postaje višebojan i dobro prepoznatljiv.
Timbar, kao subjektivni odraz složenosti opaženog zvuka, nema kvantitativnu ocjenu i karakteriziraju ga kvalitativni pojmovi (lijep, mekan, sočan itd.). Prilikom odašiljanja signala duž elektroakustičke staze, rezultirajuća izobličenja prvenstveno utječu na tembar reprodukovanog zvuka. Uslov za ispravan prenos tembra muzičkih zvukova je neiskrivljeni prenos spektra signala. Spektar signala je skup sinusoidnih komponenti složenog zvuka.
Najjednostavniji spektar je takozvani čisti ton, koji sadrži samo jednu frekvenciju. Zvuk muzičkog instrumenta je interesantniji: njegov spektar se sastoji od frekvencije osnovnog tona i nekoliko „nečistoćih“ frekvencija koje se nazivaju pretonovi (viši tonovi). Overtonovi su višestruki od frekvencije osnovnog tona i obično su manje amplitude. .
Timbar zvuka ovisi o raspodjeli intenziteta preko tonova. Zvukovi različitih muzičkih instrumenata razlikuju se po tembru.
Složeniji je spektar kombinacija muzičkih zvukova koji se nazivaju akord. U takvom spektru postoji nekoliko osnovnih frekvencija zajedno sa odgovarajućim prizvucima
Razlike u tembru uglavnom su posljedica nisko-srednjofrekventnih komponenti signala, stoga je velika raznolikost boja povezana sa signalima koji leže u donjem dijelu frekvencijskog opsega. Signali koji pripadaju njegovom gornjem dijelu, kako se povećavaju, sve više gube boju boje, što je posljedica postepenog odlaska njihovih harmonijskih komponenti izvan granica čujnih frekvencija. To se može objasniti činjenicom da je do 20 ili više harmonika aktivno uključeno u formiranje tembra niskih zvukova, srednjih 8 - 10, visokih 2 - 3, jer su ostali ili slabi ili su izvan dometa čujnog frekvencije. Stoga su visoki zvukovi, po pravilu, siromašniji u boji.
Gotovo svi prirodni izvori zvuka, uključujući i izvore muzičkih zvukova, imaju specifičnu zavisnost tembra od nivoa jačine zvuka. Sluh je takođe prilagođen ovoj zavisnosti – prirodno je da odredi intenzitet izvora po boji zvuka. Glasniji zvuci su obično oštriji.

Muzički izvori zvuka

Brojni faktori koji karakterišu primarne izvore zvuka imaju veliki uticaj na kvalitet zvuka elektroakustičkih sistema.
Akustički parametri muzičkih izvora zavise od sastava izvođača (orkestar, ansambl, grupa, solista i vrste muzike: simfonijska, narodna, pop, itd.).

Nastanak i formiranje zvuka na svakom muzičkom instrumentu ima svoje specifičnosti povezane sa akustičkim karakteristikama proizvodnje zvuka na pojedinom muzičkom instrumentu.
Važan element muzičkog zvuka je napad. Ovo je specifičan prelazni proces tokom kojeg se uspostavljaju stabilne karakteristike zvuka: jačina, tembar, visina. Svaki muzički zvuk prolazi kroz tri faze - početak, srednji i kraj, a i početna i završna faza imaju određeno trajanje. Početna faza se zove napad. Traje drugačije: za trkačke instrumente, udaraljke i neke duvačke instrumente traje 0-20 ms, za fagot 20-60 ms. Napad nije samo povećanje jačine zvuka od nule do neke stabilne vrijednosti, već može biti praćeno istom promjenom visine zvuka i njegovog tembra. Štaviše, napadne karakteristike instrumenta nisu iste u različitim dijelovima njegovog raspona s različitim stilovima sviranja: violina je najsavršeniji instrument u smislu bogatstva mogućih izražajnih metoda napada.
Jedna od karakteristika svakog muzičkog instrumenta je frekvencijski opseg zvuk. Uz osnovne frekvencije, svaki instrument karakteriziraju dodatne visokokvalitetne komponente - tonovi (ili, kako je to uobičajeno u elektroakustici, viši harmonici), koji određuju njegov specifični tembar.
Poznato je da je zvučna energija neravnomjerno raspoređena po cijelom spektru zvučnih frekvencija koje emituje izvor.
Većinu instrumenata karakteriše pojačanje osnovnih frekvencija, kao i pojedinačnih tonova, u određenim (jednom ili više) relativno uskim frekvencijskim opsezima (formanti), različitim za svaki instrument. Rezonantne frekvencije (u hercima) formantnog područja su: za trubu 100-200, hornu 200-400, trombon 300-900, trubu 800-1750, saksofon 350-900, obou 800-1500 klaonu 200-1500, -600 .
Još jedno karakteristično svojstvo muzičkih instrumenata je jačina njihovog zvuka, koja je određena većom ili manjom amplitudom (rasponom) njihovog zvučnog tijela ili stupca zraka (veća amplituda odgovara jačem zvuku i obrnuto). Vršne vrijednosti akustične snage (u vatima) su: za veliki orkestar 70, bas bubanj 25, timpane 20, mali bubanj 12, trombon 6, klavir 0,4, trubu i saksofon 0,3, trubu 0,2, kontrabas 0.( mala flauta 0,08, klarinet, rog i trokut 0,05.
Odnos snage zvuka izvučene iz instrumenta kada se svira "fortisimo" i snage zvuka kada se svira "pianissimo" obično se naziva dinamičkim opsegom zvuka muzičkih instrumenata.
Dinamički opseg izvora muzičkog zvuka zavisi od vrste izvođačke grupe i prirode izvođenja.
Razmotrimo dinamički raspon pojedinačnih izvora zvuka. Dinamički raspon pojedinih muzičkih instrumenata i ansambala (orkestara i horova različitih sastava), kao i glasova, podrazumijeva se kao odnos maksimalnog zvučnog pritiska koji stvara dati izvor i minimalnog, izraženog u decibelima.
U praksi, prilikom određivanja dinamičkog opsega izvora zvuka, obično se radi samo na nivoima zvučnog pritiska, računajući ili mereći njihovu odgovarajuću razliku. Na primjer, ako je maksimalni nivo zvuka orkestra 90, a minimalni 50 dB, tada se kaže da je dinamički raspon 90 - 50 = 40 dB. U ovom slučaju, 90 i 50 dB su nivoi zvučnog pritiska u odnosu na nulti nivo akustike.
Dinamički raspon za ovaj izvor zvuk je promenljiva veličina. Zavisi od prirode posla koji se izvodi i od akustičkih uslova prostorije u kojoj se izvođenje odvija. Reverberacija proširuje dinamički raspon, koji obično dostiže svoj maksimum u prostorijama s velikom jačinom zvuka i minimalnom apsorpcijom zvuka. Gotovo svi instrumenti i ljudski glasovi imaju neujednačen dinamički raspon u zvučnim registrima. Na primjer, nivo jačine najnižeg zvuka na forteu za vokalistu je jednak nivou najvišeg zvuka na klaviru.

Dinamički opseg određenog muzičkog programa izražava se na isti način kao i kod pojedinačnih izvora zvuka, ali se maksimalni zvučni pritisak beleži dinamičkim ff (fortisimo) tonom, a minimalni pp (pianissimo).

Najveća jačina, naznačena u notama fff (forte, fortissimo), odgovara nivou zvučnog pritiska od približno 110 dB, a najniža jačina, naznačena u notama ppr (piano-pianissimo), približno 40 dB.
Treba napomenuti da su dinamičke nijanse izvođenja u muzici relativne i da je njihov odnos sa odgovarajućim nivoima zvučnog pritiska donekle uslovljen. Dinamički opseg određenog muzičkog programa zavisi od prirode kompozicije. Dakle, dinamički raspon klasičnih djela Haydna, Mozarta, Vivaldija rijetko prelazi 30-35 dB. Dinamički opseg pop muzike obično ne prelazi 40 dB, dok je kod plesne i džez muzike samo oko 20 dB. Većina djela za orkestar ruskih narodnih instrumenata također ima mali dinamički raspon (25-30 dB). Ovo važi i za limeni orkestar. Međutim, maksimalni nivo zvuka limenog orkestra u prostoriji može dostići prilično visok nivo (do 110 dB).

Efekt maskiranja

Subjektivna procjena glasnoće zavisi od uslova u kojima slušalac percipira zvuk. U realnim uslovima, zvučni signal ne postoji u apsolutnoj tišini. U isto vrijeme, strana buka utječe na sluh, otežava percepciju zvuka, maskirajući u određenoj mjeri glavni signal. Efekat maskiranja čistog sinusnog talasa stranim šumom se meri prikazanom vrednošću. za koliko decibela se prag čujnosti maskiranog signala povećava iznad praga njegove percepcije u tišini.
Eksperimenti za određivanje stepena maskiranja jednog zvučnog signala drugim pokazuju da je ton bilo koje frekvencije mnogo efikasnije maskiran nižim tonovima nego višim. Na primjer, ako dvije melodije (1200 i 440 Hz) emituju zvukove istog intenziteta, tada prestajemo da čujemo prvi ton, on se maskira drugim (gašenjem vibracije druge viljuške, čućemo prvi ponovo).
Ako dva kompleksa zvučni signali, koji se sastoji od određenih spektra zvučnih frekvencija, tada dolazi do efekta međusobnog maskiranja. Štaviše, ako se glavna energija oba signala nalazi u istoj oblasti audio frekvencijskog opsega, tada će efekat maskiranja biti najjači.Tako, pri prenošenju orkestarskog komada, usled maskiranja uz pratnju, deo solista može postati lošiji. razumljivo i nečujno.
Postizanje jasnoće ili, kako se kaže, „transparentnosti” zvuka u prenosu zvuka orkestara ili pop ansambala postaje veoma teško ako instrument ili pojedinačne grupe orkestarskih instrumenata sviraju u jednom ili sličnim registrima istovremeno.
Reditelj prilikom snimanja orkestra mora uzeti u obzir karakteristike kamuflaže. Na probama, uz pomoć dirigenta, uspostavlja ravnotežu između jačine zvuka instrumenata jedne grupe, kao i između grupa čitavog orkestra. Jasnoća glavnih melodijskih linija i pojedinih muzičkih delova postiže se u ovim slučajevima bliskim postavljanjem mikrofona izvođačima, namernim isticanjem od strane tonskog inženjera najvažnijih ovo mjesto djela instrumenata i drugih specijalnih zvučnih tehnika.
Fenomenu maskiranja suprotstavlja psihofiziološka sposobnost organa sluha da iz opšte mase zvukova izdvoji jedan ili više zvukova koji najviše nose. važna informacija. Na primjer, kada orkestar svira, dirigent primjećuje i najmanju nepreciznost u izvođenju dionice na bilo kojem instrumentu.
Maskiranje može značajno uticati na kvalitet prenosa signala. Jasna percepcija primljenog zvuka je moguća ako njegov intenzitet značajno premašuje nivo komponenti interferencije koje se nalaze u istom opsegu kao i primljeni zvuk. Uz ujednačene smetnje, višak signala bi trebao biti 10-15 dB. Ova karakteristika slušne percepcije je praktična upotreba, na primjer, prilikom procjene elektroakustičkih karakteristika medija. Dakle, ako je omjer signal-šum analognog zapisa 60 dB, tada dinamički raspon snimljenog programa ne može biti veći od 45-48 dB.

Vremenske karakteristike slušne percepcije

Slušni aparat, kao i svaki drugi oscilatorni sistem, je inercijalan. Kada zvuk nestane, slušni osjećaj ne nestaje odmah, već postepeno, smanjujući se na nulu. Vrijeme tokom kojeg se nivo buke smanjuje za 8-10 pozadina naziva se vremenska konstanta sluha. Ova konstanta zavisi od niza okolnosti, kao i od parametara percipiranog zvuka. Ako do slušaoca stignu dva kratka zvučna impulsa, identične po frekventnom sastavu i nivou, ali jedan od njih kasni, tada će se oni percipirati zajedno sa kašnjenjem ne većim od 50 ms. U velikim intervalima kašnjenja, oba impulsa se percipiraju odvojeno i javlja se eho.
Ova osobina sluha uzima se u obzir pri dizajniranju nekih uređaja za obradu signala, na primjer, elektronskih linija za kašnjenje, reverberacije itd.
Treba napomenuti da, zbog posebne osobine sluha, osjećaj jačine kratkotrajnog zvučnog pulsa ovisi ne samo o njegovom nivou, već i o trajanju udara pulsa na uho. Dakle, kratkotrajni zvuk, koji traje samo 10-12 ms, uho percipira tiše od zvuka istog nivoa, ali utiče na sluh, na primjer, 150-400 ms. Stoga, kada slušate emisiju, glasnoća je rezultat usrednjavanja energije zvučnog talasa u određenom intervalu. Osim toga, ljudski sluh ima inerciju, posebno kada percipira nelinearna izobličenja, ne osjeća ih ako je trajanje zvučnog pulsa manje od 10-20 ms. Zbog toga se u indikatorima nivoa kućne radioelektronske opreme za snimanje zvuka, trenutne vrijednosti signala usrednjavaju u periodu odabranom u skladu s vremenskim karakteristikama organa sluha.

Prostorni prikaz zvuka

Jedna od važnih ljudskih sposobnosti je sposobnost određivanja smjera izvora zvuka. Ova sposobnost se naziva binauralnim efektom i objašnjava se činjenicom da osoba ima dva uha. Eksperimentalni podaci pokazuju odakle dolazi zvuk: jedan za tonove visoke frekvencije, jedan za niskofrekventne tonove.

Zvuk putuje kraću udaljenost do uha koje je okrenuto prema izvoru nego do drugog uha. Kao rezultat toga, pritisak zvučnih talasa u ušnim kanalima varira u fazi i amplitudi. Razlike u amplitudi su značajne samo na visokim frekvencijama, kada talasna dužina zvuka postaje uporediva sa veličinom glave. Kada razlika u amplitudi prijeđe graničnu vrijednost od 1 dB, čini se da je izvor zvuka na strani gdje je amplituda veća. Ugao odstupanja izvora zvuka od središnje linije (linije simetrije) je približno proporcionalan logaritmu omjera amplituda.
Za određivanje smjera izvora zvuka s frekvencijama ispod 1500-2000 Hz, razlike u fazama su značajne. Čovjeku se čini da zvuk dolazi sa strane sa koje talas, koji je u fazi ispred, dopire do uha. Ugao odstupanja zvuka od srednje linije proporcionalan je razlici u vremenu dolaska zvučnih talasa u oba uha. Obučena osoba može uočiti faznu razliku sa vremenskom razlikom od 100 ms.
Sposobnost određivanja pravca zvuka u vertikalnoj ravni je mnogo manje razvijena (oko 10 puta). Ova fiziološka karakteristika povezana je s orijentacijom slušnih organa u horizontalnoj ravni.
Specifična karakteristika prostorna percepcija zvuk osobe se očituje u činjenici da su slušni organi u stanju osjetiti potpunu, integralnu lokalizaciju stvorenu uz pomoć umjetnih sredstava utjecaja. Na primjer, u prostoriji su dva zvučnika postavljena duž prednje strane na udaljenosti od 2-3 m jedan od drugog. Slušalac se nalazi na istoj udaljenosti od ose sistema povezivanja, strogo u sredini. U prostoriji se kroz zvučnike emituju dva zvuka jednake faze, frekvencije i intenziteta. Kao rezultat identičnosti zvukova koji prolaze u organ sluha, osoba ih ne može razdvojiti; njegovi osjećaji daju ideje o jednom, prividnom (virtuelnom) izvoru zvuka, koji se nalazi strogo u središtu na osi simetrije.
Ako sada smanjimo glasnoću jednog zvučnika, prividni izvor će se pomjeriti prema glasnijem zvučniku. Iluzija pokreta zvuka može se postići ne samo promjenom nivoa signala, već i umjetnim odlaganjem jednog zvuka u odnosu na drugi; u ovom slučaju, prividni izvor će se pomjeriti prema zvučniku koji emituje signal unaprijed.
Da bismo ilustrirali integralnu lokalizaciju, dajemo primjer. Udaljenost između zvučnika je 2 m, udaljenost od prednje linije do slušaoca je 2 m; da bi se izvor pomjerio 40 cm lijevo ili desno potrebno je dostaviti dva signala sa razlikom u nivou intenziteta od 5 dB ili sa vremenskim kašnjenjem od 0,3 ms. Sa razlikom nivoa od 10 dB ili vremenskim kašnjenjem od 0,6 ms, izvor će se „pomeriti“ 70 cm od centra.
Dakle, ako promijenite zvučni pritisak koji stvara zvučnik, nastaje iluzija pomjeranja izvora zvuka. Ovaj fenomen se naziva sumarna lokalizacija. Za kreiranje sažete lokalizacije koristi se dvokanalni stereofonski sistem za prijenos zvuka.
U primarnoj prostoriji su postavljena dva mikrofona, od kojih svaki radi na svom kanalu. Sekundarni ima dva zvučnika. Mikrofoni se nalaze na određenoj udaljenosti jedan od drugog duž linije koja je paralelna sa postavljanjem emitera zvuka. Prilikom pomicanja emitera zvuka, na mikrofon će djelovati različiti zvučni tlak i vrijeme dolaska zvučnog vala će biti različito zbog nejednake udaljenosti između emitera zvuka i mikrofona. Ova razlika stvara efekat totalne lokalizacije u sekundarnoj prostoriji, usled čega je prividni izvor lokalizovan na određenoj tački u prostoru koja se nalazi između dva zvučnika.
Treba reći o binauralnom sistemu za prenos zvuka. Sa ovim sistemom, koji se zove sistem veštačke glave, dva odvojena mikrofona se postavljaju u primarnu prostoriju, međusobno razmaknuti na udaljenosti koja je jednaka udaljenosti između ušiju osobe. Svaki od mikrofona ima nezavisni kanal za prenos zvuka, čiji izlaz u sekundarnoj prostoriji uključuje telefone za lijevo i desno uvo. Ako su kanali za prenos zvuka identični, takav sistem precizno prenosi binauralni efekat koji se stvara u blizini ušiju "vještačke glave" u primarnoj prostoriji. Nedostatak je posjedovanje slušalica i njihovo dugo korištenje.
Organ sluha određuje udaljenost do izvora zvuka pomoću niza indirektnih znakova i sa određenim greškama. U zavisnosti od toga da li je udaljenost do izvora signala mala ili velika, njegova subjektivna procena se menja pod uticajem različitih faktora. Utvrđeno je da ako su utvrđene udaljenosti male (do 3 m), onda je njihova subjektivna procjena gotovo linearno povezana s promjenom jačine izvora zvuka koji se kreće po dubini. Dodatni faktor za složeni signal je njegov tembar, koji postaje sve „teži“ kako se izvor približava slušaocu.To je zbog sve većeg pojačanja niskih prizvuka u odnosu na visoke tonove, uzrokovanog rezultirajućim povećanjem nivoa jačine zvuka.
Za prosječne udaljenosti od 3-10 m, udaljavanje izvora od slušaoca će biti praćeno proporcionalnim smanjenjem jačine zvuka, a ova promjena će se podjednako odnositi na osnovnu frekvenciju i harmonijske komponente. Kao rezultat, dolazi do relativnog jačanja visokofrekventnog dijela spektra i tembar postaje svjetliji.
Kako se udaljenost povećava, gubici energije u zraku će se povećati proporcionalno kvadratu frekvencije. Povećani gubitak prizvuka visokog registra će rezultirati smanjenom tembralnom svjetlinom. Dakle, subjektivna procjena udaljenosti povezana je s promjenama u njenom volumenu i tembru.
U zatvorenoj prostoriji, signale prvih refleksija, odložene u odnosu na direktnu refleksiju za 20-40 ms, organ sluha percipira kao da dolaze iz različitih smjerova. Istovremeno, njihovo sve veće kašnjenje stvara utisak značajne udaljenosti od tačaka iz kojih dolazi do ovih refleksija. Dakle, po vremenu kašnjenja može se suditi o relativnoj udaljenosti sekundarnih izvora ili, što je isto, o veličini prostorije.

Neke karakteristike subjektivne percepcije stereofonskih emisija.

Stereofonski sistem za prenos zvuka ima niz značajnih karakteristika u poređenju sa konvencionalnim monofonim sistemom.
Kvalitet koji razlikuje stereofoni zvuk, jačinu, tj. prirodna akustička perspektiva može se procijeniti korištenjem nekih dodatnih indikatora koji nemaju smisla s monofonom tehnikom prijenosa zvuka. Takvi dodatni indikatori uključuju: ugao sluha, tj. ugao pod kojim slušalac percipira stereofonsku zvučnu sliku; stereo rezolucija, tj. subjektivno određena lokalizacija pojedinih elemenata zvučne slike na određenim tačkama u prostoru unutar ugla čujnosti; akustična atmosfera, tj. efekat pružanja slušaocu osećaja prisustva u primarnoj prostoriji u kojoj se dešava emitovani zvučni događaj.

O ulozi sobne akustike

Šaren zvuk se postiže ne samo uz pomoć opreme za reprodukciju zvuka. Čak i uz prilično dobru opremu, kvalitet zvuka može biti loš ako prostorija za slušanje nema određene karakteristike. Poznato je da se u zatvorenoj prostoriji javlja nazalni zvučni fenomen koji se zove reverberacija. Utječući na organe sluha, reverberacija (u zavisnosti od njenog trajanja) može poboljšati ili pogoršati kvalitet zvuka.

Osoba u prostoriji percipira ne samo direktne zvučne valove koje stvara direktno izvor zvuka, već i valove reflektirane od stropa i zidova prostorije. Odbijeni talasi se čuju neko vreme nakon što se izvor zvuka zaustavi.
Ponekad se vjeruje da reflektirani signali igraju samo negativnu ulogu, ometajući percepciju glavnog signala. Međutim, ova ideja je netačna. Određeni dio energije početnih reflektiranih eho signala, koji sa kratkim zakašnjenjem dospijeva u ljudsko uho, pojačava glavni signal i obogaćuje njegov zvuk. Nasuprot tome, kasnije reflektovani odjeci. čije vrijeme kašnjenja prelazi određenu kritičnu vrijednost, formiraju zvučnu pozadinu koja otežava percepciju glavnog signala.
Prostorija za slušanje ne bi trebala imati dugo vrijeme odjeka. Dnevne sobe u pravilu imaju malo odjeka zbog svoje ograničene veličine i prisutnosti površina koje apsorbiraju zvuk, tapaciranog namještaja, tepiha, zavjesa itd.
Prepreke različite prirode i svojstava karakterizira koeficijent apsorpcije zvuka, koji je omjer apsorbirane energije i ukupne energije upadnog zvučnog vala.

Da bi se povećala svojstva upijanja zvuka tepiha (i smanjila buka u dnevnoj sobi), preporučljivo je da tepih objesite ne blizu zida, već s razmakom od 30-50 mm).

1. Zvuk, vrste zvuka.

2. Fizičke karakteristike zvuka.

3. Karakteristike slušnog osjeta. Mjerenja zvuka.

4. Prolaz zvuka preko interfejsa.

5. Zdrave metode istraživanja.

6. Faktori koji određuju prevenciju buke. Zaštita od buke.

7. Osnovni pojmovi i formule. Stolovi.

8. Zadaci.

Akustika. U širem smislu, to je grana fizike koja proučava elastične valove od najnižih do najviših frekvencija. U užem smislu, to je proučavanje zvuka.

3.1. Zvuk, vrste zvuka

Zvuk u širem smislu je elastične vibracije i talasi koji se šire u gasovitim, tečnim i čvrstim materijama; u užem smislu, pojava koju subjektivno percipiraju organi sluha ljudi i životinja.

Obično ljudsko uho čuje zvuk u opsegu frekvencija od 16 Hz do 20 kHz. Međutim, s godinama se gornja granica ovog raspona smanjuje:

Zvuk frekvencije ispod 16-20 Hz se naziva infrazvuk, iznad 20 kHz - ultrazvuk, i najviše frekvencije elastičnih talasa u opsegu od 10 9 do 10 12 Hz - hiperzvuk.

Zvukovi koji se nalaze u prirodi podijeljeni su u nekoliko tipova.

ton - to je zvuk koji je periodičan proces. Glavna karakteristika tona je frekvencija. Jednostavan ton stvoreno tijelom koje vibrira prema harmonijskom zakonu (na primjer, viljuška za podešavanje). Složen ton nastaje periodičnim oscilacijama koje nisu harmonične (na primjer, zvuk muzičkog instrumenta, zvuk koji stvara ljudski govorni aparat).

Buka je zvuk koji ima složenu, neponavljajuću vremensku zavisnost i predstavlja kombinaciju nasumično promjenjivih složenih tonova (šuštanje lišća).

Sonic bum- ovo je kratkotrajni zvučni udar (pljesak, eksplozija, udarac, grmljavina).

Složeni ton, kao periodični proces, može se predstaviti kao zbir jednostavnih tonova (dekomponiranih na sastavne tonove). Ova dekompozicija se zove spektra.

Akustični tonski spektar je ukupnost svih njegovih frekvencija sa indikacijom njihovih relativnih intenziteta ili amplituda.

Najniža frekvencija u spektru (ν) odgovara osnovnom tonu, a preostale frekvencije se nazivaju prizvuci ili harmonici. Tonovi imaju frekvencije koje su višestruke od osnovne frekvencije: 2ν, 3ν, 4ν, ...

Tipično, najveća amplituda spektra odgovara osnovnom tonu. To je ono što uho percipira kao visinu zvuka (vidi dolje). Prizvuci stvaraju "boju" zvuka. Zvukovi iste visine koje stvaraju različiti instrumenti uho percipira različito upravo zbog različitih odnosa između amplituda tonova. Slika 3.1 prikazuje spektre iste note (ν = 100 Hz) svirane na klaviru i klarinetu.

Rice. 3.1. Spektri nota za klavir (a) i klarinet (b).

Akustički spektar buke je kontinuirano.

3.2. Fizičke karakteristike zvuka

1. Brzina(v). Zvuk putuje u bilo kojem mediju osim u vakuumu. Brzina njegovog širenja ovisi o elastičnosti, gustoći i temperaturi medija, ali ne ovisi o frekvenciji oscilacija. Brzina zvuka u gasu zavisi od njegove molarne mase (M) i apsolutne temperature (T):

Brzina zvuka u vodi je 1500 m/s; Sličan je značaj i brzina zvuka u mekim tkivima tijela.

2. Zvučni pritisak.Širenje zvuka je praćeno promjenom pritiska u mediju (slika 3.2).

Rice. 3.2. Promjena pritiska u mediju tokom širenja zvuka.

Upravo promjene tlaka uzrokuju vibracije bubne opne, koje određuju početak tako složenog procesa kao što je pojava slušnih osjeta.

Zvučni pritisak (Δ Ρ) - ovo je amplituda onih promjena pritiska u mediju do kojih dolazi tokom prolaska zvučnog talasa.

3. Intenzitet zvuka(I). Širenje zvučnog vala je praćeno prijenosom energije.

Intenzitet zvuka je gustina protoka energije koju prenosi zvučni talas(vidi formulu 2.5).

U homogenom mediju, intenzitet zvuka koji se emituje u datom pravcu opada sa rastojanjem od izvora zvuka. Korištenjem valovoda moguće je postići povećanje intenziteta. Tipičan primjer takvog talasovoda u živoj prirodi je ušna školjka.

Odnos između intenziteta (I) i zvučnog pritiska (ΔΡ) izražava se sljedećom formulom:

gdje je ρ gustina medija; v- brzina zvuka u njemu.

Zovu se minimalne vrijednosti zvučnog pritiska i intenziteta zvuka pri kojima osoba doživljava slušne senzacije prag sluha.

Za uho prosječne osobe na frekvenciji od 1 kHz, prag sluha odgovara sljedećim vrijednostima zvučnog pritiska (ΔΡ 0) i intenziteta zvuka (I 0):

ΔΡ 0 = 3x10 -5 Pa (≈ 2x10 -7 mm Hg); I 0 = 10 -12 W/m2.

Zovu se vrijednosti zvučnog pritiska i intenziteta zvuka pri kojima osoba doživljava jak bol prag bola.

Za uho prosječne osobe na frekvenciji od 1 kHz, prag bola odgovara sljedećim vrijednostima zvučnog pritiska (ΔΡ m) i intenziteta zvuka (I m):

4. Nivo intenziteta(L). Odnos intenziteta koji odgovara pragovima čujnosti i boli je toliko visok (I m / I 0 = 10 13) da u praksi koriste logaritamsku skalu, uvodeći posebnu bezdimenzionalnu karakteristiku - nivo intenziteta.

Nivo intenziteta je decimalni logaritam omjera intenziteta zvuka i praga sluha:

Jedinica za nivo intenziteta je bijela(B).

Obično se koristi manja jedinica nivoa intenziteta - decibel(dB): 1 dB = 0,1 B. Nivo intenziteta u decibelima se izračunava pomoću sljedećih formula:

Logaritamska priroda zavisnosti nivo intenziteta od nje same intenzitet znači da sa povećanjem intenzitet 10 puta nivo intenziteta povećava za 10 dB.

Karakteristike zvukova koji se često javljaju date su u tabeli. 3.1.

Ako osoba čuje zvukove koji dolaze iz jednog pravca od nekoliko nekoherentan izvora, onda se njihovi intenziteti zbrajaju:

Visoki nivoi intenziteta zvuka dovode do nepovratnih promjena u slušnom aparatu. Dakle, zvuk od 160 dB može izazvati puknuće bubne opne i pomicanje slušnih koščica u srednjem uhu, što dovodi do nepovratne gluvoće. Pri 140 dB osoba osjeća jak bol, a produženo izlaganje buci od 90-120 dB dovodi do oštećenja slušnog živca.

3.3. Karakteristike slušnog osjeta. Mjerenja zvuka

Zvuk je predmet slušnog osjeta. Osoba to procjenjuje subjektivno. Sve subjektivne karakteristike slušnog osjeta povezane su sa objektivnim karakteristikama zvučnog talasa.

Visina, tembar

Opažajući zvukove, osoba ih razlikuje po visini i tembru.

Visina ton je određen prvenstveno frekvencijom osnovnog tona (što je viša frekvencija, to se zvuk više percipira). Visina u manjoj mjeri ovisi o intenzitetu zvuka (zvuk većeg intenziteta se percipira kao niži).

Timbre- ovo je karakteristika zvučnog osjeta, koja je određena njegovim harmonijskim spektrom. Timbar zvuka zavisi od broja prizvuka i njihovog relativnog intenziteta.

Weber-Fechner zakon. Jačina zvuka

Upotreba logaritamske skale za procjenu nivoa intenziteta zvuka u dobrom je skladu sa psihofizičkim Weber-Fechner zakon:

Ako povećate iritaciju u geometrijskoj progresiji (tj. za isti broj puta), tada se osjećaj ove iritacije povećava u aritmetičkoj progresiji (tj. za istu količinu).

Takva svojstva ima logaritamska funkcija.

Jačina zvuka naziva se intenzitet (snaga) slušnih senzacija.

Ljudsko uho ima različitu osjetljivost na zvukove različitih frekvencija. Da biste uzeli u obzir ovu okolnost, možete odabrati neke referentna frekvencija, i uporedite percepciju drugih frekvencija sa njim. Po dogovoru referentna frekvencija uzeto jednakim 1 kHz (iz tog razloga je prag čujnosti I 0 postavljen za ovu frekvenciju).

Za čisti ton sa frekvencijom od 1 kHz, jačina zvuka (E) se uzima jednakom nivou intenziteta u decibelima:

Za druge frekvencije, glasnoća se određuje upoređivanjem intenziteta slušnih senzacija sa jačinom zvuka na referentna frekvencija.

Jačina zvuka jednak nivou intenziteta zvuka (dB) na frekvenciji od 1 kHz koji uzrokuje da “prosječna” osoba iskusi istu glasnoću kao i dati zvuk.

Jedinica za jačinu zvuka se zove pozadini.

Ispod je primjer jačine u odnosu na frekvenciju na nivou intenziteta od 60 dB.

Jednake krivulje glasnoće

Detaljan odnos između frekvencije, glasnoće i nivoa intenziteta je grafički prikazan krive jednake zapremine(Sl. 3.3). Ove krive pokazuju zavisnost nivo intenziteta L dB od frekvencije ν zvuka pri datoj jačini zvuka.

Donja kriva odgovara prag sluha. Omogućava vam da pronađete graničnu vrijednost nivoa intenziteta (E = 0) na datoj frekvenciji tona.

Koristeći krivulje jednake glasnoće možete pronaći jačina zvuka, ako su poznati njena učestalost i nivo intenziteta.

Mjerenja zvuka

Jednake krivulje glasnoće odražavaju percepciju zvuka prosjecna osoba. Za procjenu sluha specifično ljudska, koristi se metoda audiometrije praga čistog tona.

Audiometrija - metoda mjerenja oštrine sluha. Pomoću posebnog uređaja (audiometra) utvrđuje se prag slušnog osjeta, odnosno prag percepcije, L P na različitim frekvencijama. Da bi to učinili, pomoću generatora zvuka stvaraju zvuk određene frekvencije i, povećavajući razinu,

Rice. 3.3. Jednake krivulje glasnoće

nivo intenziteta L, fiksirati granični nivo intenziteta L p, na kojem subjekt počinje da doživljava slušne senzacije. Promjenom frekvencije zvuka dobija se eksperimentalna zavisnost L p (v), koja se naziva audiogram (slika 3.4).

Rice. 3.4. Audiogrami

Oštećenje funkcije aparata za prijem zvuka može dovesti do gubitak sluha- uporno smanjenje osjetljivosti na različite tonove i šapat.

Međunarodna klasifikacija stupnjeva gubitka sluha, zasnovana na prosječnim vrijednostima pragova percepcije na frekvencijama govora, data je u tabeli. 3.2.

Za merenje zapremine složen ton ili buka koristiti posebne uređaje - mjerači nivoa zvuka. Zvuk koji primi mikrofon pretvara se u električni signal, koji se propušta kroz sistem filtera. Parametri filtera su odabrani tako da osjetljivost mjerača nivoa zvuka na različitim frekvencijama bude bliska osjetljivosti ljudskog uha.

3.4. Prolaz zvuka preko interfejsa

Kada zvučni val udari u sučelje između dva medija, zvuk se djelimično reflektuje i djelimično prodire u drugi medij. Intenzitet talasa koji se reflektuje i prenosi kroz granicu određuju se odgovarajućim koeficijentima.

Za normalnu pojavu zvučnog talasa na interfejsu, važe sledeće formule:

Iz formule (3.9) je jasno da što se valne impedanse medija više razlikuju, to je veći udio energije reflektovane na granici. Posebno, ako je vrijednost X je blizu nule, tada je koeficijent refleksije blizu jedinice. Na primjer, za sučelje zrak-voda X= 3x10 -4, i r = 99,88%. Odnosno, refleksija je skoro potpuna.

Tabela 3.3 prikazuje brzine i valne impedanse nekih medija na 20 °C.

Imajte na umu da vrijednosti koeficijenata refleksije i refrakcije ne ovise o redoslijedu kojim zvuk prolazi kroz ove medije. Na primjer, za prijelaz zvuka iz zraka u vodu, koeficijenti su isti kao i za prijelaz u suprotnom smjeru.

3.5. Zdrave metode istraživanja

Zvuk može biti izvor informacija o stanju ljudskih organa.

1. Auskultacija- direktno slušanje zvukova koji se javljaju unutar tijela. Po prirodi takvih zvukova moguće je točno odrediti koji se procesi odvijaju u određenom dijelu tijela, au nekim slučajevima i postaviti dijagnozu. Instrumenti koji se koriste za slušanje: stetoskop, fonendoskop.

Fonendoskop se sastoji od šuplje kapsule sa transmisionom membranom, koja se nanosi na tijelo, iz koje gumene cijevi idu do doktorovog uha. U šupljoj kapsuli dolazi do rezonancije zračnog stupa, što uzrokuje pojačan zvuk, a samim tim i bolje slušanje. Čuju se šumovi daha, piskanje, srčani tonovi i šumovi u srcu.

Klinika koristi instalacije u kojima se slušanje odvija uz pomoć mikrofona i zvučnika. Široko

zvuci se snimaju magnetofonom na magnetnu traku, što omogućava njihovu reprodukciju.

2. Fonokardiografija- grafička registracija srčanih tonova i šumova i njihova dijagnostička interpretacija. Snimanje se vrši pomoću fonokardiografa koji se sastoji od mikrofona, pojačala, frekventnih filtera i uređaja za snimanje.

3. udaraljke - pregled unutrašnjih organa lupkanjem po površini tijela i analizom zvukova koji nastaju. Tapkanje se vrši pomoću posebnih čekića ili pomoću prstiju.

Ako su zvučne vibracije uzrokovane u zatvorenoj šupljini, tada će na određenoj frekvenciji zvuka zrak u šupljini početi rezonirati, pojačavajući ton koji odgovara veličini šupljine i njenom položaju. Šematski, ljudsko tijelo se može predstaviti kao zbir različitih volumena: ispunjenog plinom (pluća), tekućinom (unutrašnji organi), čvrstim (kosti). Prilikom udara o površinu tijela, vibracije se javljaju na različitim frekvencijama. Neki od njih će izaći. Druge će se podudarati sa prirodnim frekvencijama praznina, stoga će biti pojačane i, zbog rezonancije, biti će čujne. Stanje i topografija organa određuju se tonom udaraljki.

3.6. Faktori koji određuju prevenciju buke.

Zaštita od buke

Da bi se spriječila buka, potrebno je poznavati glavne faktore koji određuju njen utjecaj na ljudski organizam: blizina izvora buke, intenzitet buke, trajanje izloženosti, ograničen prostor u kojem buka djeluje.

Dugotrajno izlaganje buci izaziva složeni simptomatski skup funkcionalnih i organskih promjena u tijelu (a ne samo organu sluha).

Uticaj produžene buke na centralni nervni sistem manifestuje se usporavanjem svih nervnih reakcija, smanjenjem vremena aktivne pažnje i smanjenjem performansi.

Nakon dužeg izlaganja buci, ritam disanja i otkucaji srca se mijenjaju, a dolazi do povećanja tonusa vaskularnog sistema, što dovodi do povećanja sistolnog i dijastolnog

normalan nivo krvnog pritiska. Motorna i sekretorna aktivnost gastrointestinalnog trakta se mijenja, a uočava se hipersekrecija pojedinih endokrinih žlijezda. Dolazi do povećanja znojenja. Dolazi do potiskivanja mentalnih funkcija, posebno pamćenja.

Buka ima specifičan učinak na funkcije organa sluha. Uho, kao i svi čulni organi, može se prilagoditi buci. Istovremeno, pod uticajem buke, prag sluha se povećava za 10-15 dB. Nakon prestanka izlaganja buci, normalna vrijednost praga čujnosti se vraća tek nakon 3-5 minuta. Na visokom nivou intenziteta buke (80-90 dB), njegov zamorni efekat se naglo povećava. Jedan od oblika oštećenja sluha povezanog sa produženim izlaganjem buci je gubitak sluha (tabela 3.2).

Rok muzika ima snažan uticaj kako na fizičko tako i na psihičko stanje čoveka. Moderna rok muzika proizvodi šum u opsegu od 10 Hz do 80 kHz. Eksperimentalno je utvrđeno da ako glavni ritam koji postavljaju udaraljke ima frekvenciju od 1,5 Hz i snažnu muzičku pratnju na frekvencijama od 15-30 Hz, onda osoba postaje jako uzbuđena. Uz ritam frekvencije od 2 Hz i istu pratnju, osoba pada u stanje blisko opijenosti drogom. Na rok koncertima intenzitet zvuka može premašiti 120 dB, iako je ljudsko uho najpovoljnije podešeno na prosječni intenzitet od 55 dB. U tom slučaju može doći do potresa mozga, zvučnih „opekotina“, gubitka sluha i pamćenja.

Buka takođe štetno utiče na organ vida. Dakle, dugotrajno izlaganje industrijskoj buci na osobu u zamračenoj prostoriji dovodi do primjetnog smanjenja aktivnosti mrežnice, o čemu ovisi funkcioniranje optičkog živca, a time i oštrina vida.

Zaštita od buke je prilično složena. To je zbog činjenice da se zbog relativno velike talasne dužine zvuk savija oko prepreka (difrakcija) i da se ne formira zvučna sjena (slika 3.5).

Osim toga, mnogi materijali koji se koriste u građevinarstvu i tehnologiji nemaju dovoljno visok koeficijent apsorpcije zvuka.

Rice. 3.5. Difrakcija zvučnih talasa

Ove karakteristike zahtijevaju posebna sredstva za suzbijanje buke, koja uključuju suzbijanje buke koja nastaje na samom izvoru, korištenje prigušivača, korištenje elastičnih suspenzija, materijala za zvučnu izolaciju, uklanjanje pukotina itd.

Za borbu protiv buke koja prodire u stambene prostore, veliki značaj imati pravilno planiranje lokacije zgrada, uzimajući u obzir ruže vjetrova, stvarajući zaštitne zone, uključujući vegetaciju. Biljke su dobar prigušivač buke. Drveće i grmlje mogu smanjiti nivo intenziteta za 5-20 dB. Zelene pruge između trotoara i pločnika su efektivne. Stabla lipe i smreke najbolje prigušuju buku. Kuće koje se nalaze iza visoke borove ograde mogu biti gotovo potpuno oslobođene ulične buke.

Borba protiv buke ne podrazumijeva stvaranje apsolutne tišine, jer u dugotrajnom odsustvu slušnih osjeta osoba može doživjeti psihičke poremećaje. Apsolutna tišina i dugotrajna pojačana buka jednako su neprirodni za ljude.

3.7. Osnovni pojmovi i formule. Stolovi

Nastavak tabele

Kraj stola

Tabela 3.1. Karakteristike naišlih zvukova

Tabela 3.2. Međunarodna klasifikacija gubitka sluha

Tabela 3.3. Brzina zvuka i specifična akustička otpornost za neke supstance i ljudska tkiva pri t = 25 °C

3.8. Zadaci

1. Zvuk sa nivoom intenziteta L 1 = 50 dB na ulici se čuje u prostoriji kao zvuk sa nivoom intenziteta L 2 = 30 dB. Pronađite omjer intenziteta zvuka na ulici i u prostoriji.

2. Nivo jačine zvuka sa frekvencijom od 5000 Hz jednak je E = 50 von. Pronađite intenzitet ovog zvuka koristeći krivulje jednake glasnoće.

Rješenje

Sa slike 3.2 nalazimo da na frekvenciji od 5000 Hz, jačina pozadine E = 50 odgovara nivou intenziteta L = 47 dB = 4,7 B. Iz formule 3.4 nalazimo: I = 10 4,7 I 0 = 510 -8 W/ m 2.

odgovor: I = 5?10 -8 W/m2.

3. Ventilator stvara zvuk sa nivoom intenziteta od L = 60 dB. Pronađite nivo intenziteta zvuka kada rade dva susjedna ventilatora.

Rješenje

L 2 = log(2x10 L) = log2 + L = 0,3 + 6B = 63 dB (vidi 3.6). odgovor: L 2 = 63 dB.

4. Nivo zvuka mlaznog aviona na udaljenosti od 30 m od njega je 140 dB. Koliki je nivo jačine zvuka na udaljenosti od 300 m? Zanemarite refleksiju od tla.

Rješenje

Intenzitet se smanjuje proporcionalno kvadratu udaljenosti - smanjuje se za 10 2 puta. L 1 - L 2 = 10xlg(I 1 /I 2) = 10x2 = 20 dB. odgovor: L 2 = 120 dB.

5. Odnos intenziteta dva izvora zvuka je jednak: I 2 /I 1 = 2. Koja je razlika u nivoima intenziteta ovih zvukova?

Rješenje

ΔL = 10xlg(I 2 /I 0) - 10xlg(I 1 /I 0) = 10xlg(I 2 /I 1) = 10xlg2 = 3 dB. odgovor: 3 dB.

6. Koliki je nivo intenziteta zvuka frekvencije 100 Hz koji ima istu jačinu kao zvuk frekvencije od 3 kHz i intenziteta

Rješenje

Koristeći krivulje jednake glasnoće (slika 3.3), nalazimo da 25 dB na frekvenciji od 3 kHz odgovara glasnoći od 30 von. Na frekvenciji od 100 Hz, ova jačina odgovara nivou intenziteta od 65 dB.

odgovor: 65 dB.

7. Amplituda zvučnog talasa se povećala tri puta. a) koliko puta mu se povećao intenzitet? b) za koliko decibela se povećala jačina zvuka?

Rješenje

Intenzitet je proporcionalan kvadratu amplitude (vidi 3.6):

8. U laboratorijskoj prostoriji koja se nalazi u radionici, nivo intenziteta buke dostigao je 80 dB. Kako bi se smanjila buka, odlučeno je da se zidovi laboratorije oblože materijalom koji apsorbira zvuk, čime se intenzitet zvuka smanjuje za 1500 puta. Koji nivo intenziteta buke će biti u laboratoriji nakon ovoga?

Rješenje

Nivo intenziteta zvuka u decibelima: L = 10 x log(I/I 0). Kada se intenzitet zvuka promeni, promena nivoa intenziteta zvuka će biti jednaka:

9. Impedanse dva medija se razlikuju za faktor 2: R 2 = 2R 1 . Koji dio energije se reflektira od međusklopa, a koji dio energije prelazi u drugi medij?

Rješenje

Koristeći formule (3.8 i 3.9) nalazimo:

Odgovor: 1/9 dio energije se reflektira, a 8/9 prelazi u drugi medij.

U svakodnevnom životu zvuk opisujemo, između ostalog, njegovom jačinom i tonom. Ali sa stanovišta fizike, zvučni val je periodična vibracija molekula medija, koja se širi u svemiru. Kao i svaki talas, zvuk karakteriše njegova amplituda, frekvencija, talasna dužina, itd. Amplituda pokazuje koliko snažno vibrirajući medij odstupa od svog „mirnog“ stanja; Ona je ta koja je odgovorna za jačinu zvuka. Frekvencija nam govori koliko puta u sekundi dolazi do vibracije, a što je viša frekvencija, to je veća visina zvuka koju čujemo.

Tipične vrijednosti jačine i frekvencije zvuka, koje se nalaze, na primjer, u tehničkim standardima i karakteristikama audio uređaja, prilagođene su ljudskom uhu, nalaze se u rasponu jačine i frekvencije koji je ugodan za čovjeka. Dakle, zvuk jačine iznad 130 dB (decibela) izaziva bol, a osoba uopće neće čuti zvučni val frekvencije od 30 kHz. Međutim, pored ovih „ljudskih“ ograničenja, postoje i čisto fizička ograničenja jačine i frekvencije zvučnog talasa.

Zadatak

Procijenite maksimalnu jačinu i maksimalnu frekvenciju zvučnog talasa koji se može širiti u zraku i vodi u normalnim uvjetima. Opišite općenito šta će se dogoditi ako pokušate emitovati zvuk iznad ovih granica.

Clue

Podsjetimo da je glasnoća, mjerena u decibelima, logaritamska skala koja pokazuje koliko je puta pritisak u zvučnom talasu (P) jači od nekog fiksnog graničnog pritiska P 0 . Formula za pretvaranje pritiska u zapreminu je sledeća: zapremina u decibelima = 20 lg(P/P 0), gde je lg decimalni logaritam. Uobičajeno je da se za granični pritisak u akustici uzima P0 = 20 μPa (u vodi je prihvaćena drugačija granična vrijednost: P0 = 1 μPa). Na primer, zvuk sa pritiskom P = 0,2 Pa premašuje P 0 deset hiljada puta, što odgovara jačini od 20 lg(10000) = 80 dB. Dakle, granica glasnoće proizlazi iz maksimalnog mogućeg pritiska koji zvučni val može stvoriti.

Da biste riješili problem, morate pokušati zamisliti zvučni val s vrlo visokim pritiskom ili vrlo visokom frekvencijom i pokušati razumjeti koja fizička ograničenja nastaju.

Rješenje

Hajde da prvo pronađemo ograničenje jačine zvuka. U mirnom vazduhu (bez zvuka), molekuli lete haotično, ali u proseku gustina vazduha ostaje konstantna. Kada se zvuk širi, pored brzog haotičnog kretanja, molekuli doživljavaju i glatki pomak naprijed-nazad u određenom periodu. Zbog toga nastaju naizmjenična područja kondenzacije i razrjeđivanja zraka, odnosno područja visokog i niskog tlaka. Upravo to odstupanje pritiska od norme je akustični pritisak (pritisak u zvučnom talasu).

U oblasti vakuuma, pritisak pada na P atm - P. Jasno je da u gasu mora ostati pozitivan: nulti pritisak znači da u ovoj oblasti u ovog trenutka Uopšte ne postoje čestice vremena, a manje od ovoga više ne može biti. Stoga je maksimalni akustički pritisak P koji zvučni val može stvoriti dok je preostali zvuk potpuno jednak atmosferskom pritisku. P = P atm = 100 kPa. Odgovara teoretskoj granici zapremine jednakoj 20 lg (5 10 9), što daje približno 195 dB.

Situacija se neznatno mijenja ako govorimo o širenju zvuka ne u plinu, već u tekućini. Tamo pritisak može postati negativan - to jednostavno znači da pokušavaju rastegnuti i potrgati kontinuirani medij, ali zbog međumolekularnih sila on može izdržati takvo istezanje. Međutim, u smislu reda veličine, ovaj negativni pritisak je mali, reda veličine jedne atmosfere. Uzimajući u obzir različitu vrijednost za P 0, ovo daje teoretsku granicu glasnoće u vodi od oko 225 dB.

Sada dobijamo granica frekvencije zvuka. (Zapravo, ovo je samo jedno od mogućih ograničenja frekvencije; druge ćemo spomenuti u nastavku.)

Jedno od ključnih svojstava zvuka (za razliku od mnogih drugih, složenijih talasa) je da je njegova brzina praktički nezavisna od frekvencije. Ali brzina talasa povezuje frekvenciju ν (to jest, vrijeme at th periodičnost) sa talasnom dužinom λ (prostorna periodičnost): c = ν·λ. Stoga, što je frekvencija veća, to je kraća talasna dužina zvuka.

Frekvencija talasa je ograničena diskretnošću supstance. Dužina zvučnog vala ne može biti manja od tipične udaljenosti između molekula: na kraju krajeva, zvučni val je kondenzacija-pražnjenje čestica i ne može postojati bez njih. Štaviše, valna dužina mora biti najmanje dvije ili tri od ovih udaljenosti: na kraju krajeva, mora uključivati ​​i područja kondenzacije i područje razrjeđivanja. Za vazduh u normalnim uslovima, prosečna udaljenost između molekula je približno 100 nm, brzina zvuka je 300 m/s, tako da je maksimalna frekvencija oko 2 GHz. U vodi je skala diskretnosti manja, otprilike 0,3 nm, a brzina zvuka je 1500 m/s. Ovo daje ograničenje frekvencije od oko hiljadu puta veće, reda veličine nekoliko teraherca.

Hajde sada da razgovaramo o tome šta se dešava ako pokušamo da emitujemo zvuk koji prelazi utvrđene granice. Čvrsta ploča uronjena u medij, koju motor pomiče naprijed-nazad, pogodna je kao emiter zvučnih valova. Tehnički je moguće stvoriti emiter s tako velikom amplitudom da na maksimumu stvara pritisak mnogo veći od atmosferskog - za to je dovoljno pomicati ploču brzo i velikom amplitudom. Međutim, tada će u fazi vakuuma (kada se ploča pomeri nazad) jednostavno doći do vakuuma. Dakle, umjesto jako glasnog zvuka, takva ploča će biti „prerezana A"udahnite zrak" u tanke i guste slojeve i bacite ih naprijed. Neće se moći širiti kroz medij - kada se sudare sa mirnim zrakom, naglo će ga zagrijati, generirati udarne valove i sami se srušiti.

Možemo zamisliti drugu situaciju, kada akustični emiter oscilira frekvencijom koja prelazi pronađenu granicu frekvencije zvuka. Takav emiter će gurati molekule medija, ali toliko često da im neće dati priliku da formiraju sinhroni titraj. Kao rezultat toga, ploča će jednostavno nasumično prenositi energiju na molekule koji se približavaju, odnosno jednostavno će zagrijati medij.

Pogovor

Naše razmatranje je, naravno, bilo vrlo jednostavno i nije uzimalo u obzir mnoge procese koji se dešavaju u materiji koji takođe ograničavaju širenje zvuka. Na primjer, viskoznost uzrokuje slabljenje zvučnog vala, a brzina ovog slabljenja brzo raste sa frekvencijom. Što je frekvencija veća, to se plin brže kreće naprijed-nazad, što znači da se energija brže pretvara u toplinu zbog viskoznosti. Stoga, u previše viskoznom mediju, ultrazvuk visoke frekvencije jednostavno neće imati vremena da preleti bilo koju makroskopsku udaljenost.

Drugi efekat takođe igra ulogu u prigušivanju zvuka. Iz termodinamike slijedi da se pri brzom kompresiji plin zagrijava, i s brzo širenje- hladi se. Ovo se takođe dešava u zvučnom talasu. Ali ako gas ima visoku toplotnu provodljivost, tada će sa svakom oscilacijom, toplota teći iz vruće zone u hladnu zonu, slabeći tako toplotni kontrast, a na kraju i amplitudu zvučnog talasa.

Također je vrijedno naglasiti da se sva utvrđena ograničenja odnose na tekućine i plinove u normalnim uvjetima; oni će se promeniti ako se uslovi značajno promene. Na primjer, maksimalni teoretski volumen očito ovisi o tlaku. Stoga je u atmosferi džinovskih planeta, gdje je pritisak znatno veći od atmosferskog, moguć još jači zvuk; obratno, u vrlo razrijeđenoj atmosferi svi zvuci su neizbježno tihi.

Na kraju, spomenimo još jedno zanimljivo svojstvo ultrazvuka vrlo visoke frekvencije kada se širi u vodi. Ispostavilo se da kada frekvencija zvuka značajno pređe 10 GHz, njegova brzina u vodi se približno udvostručuje i približno je uporediva sa brzinom zvuka u ledu. To znači da neki brzi procesi interakcije između molekula vode počinju igrati značajnu ulogu kada osciliraju s periodom manjim od 100 pikosekundi. Relativno govoreći, voda u takvim vremenskim intervalima dobija dodatnu elastičnost, što ubrzava širenje zvučnih talasa. Međutim, shvaćeni su mikroskopski razlozi za ovaj takozvani "brzi zvuk".