Громкость - Loudness

Для японской группы см. Громкость (полоса).
Горизонтальная ось показывает частота в Гц

В акустика, громкость это субъективный восприятие звуковое давление. Более формально это определяется как «Атрибут слухового ощущения, с помощью которого звуки могут быть упорядочены по шкале от тихого до громкого».[1] Отношение физических характеристик звука к воспринимаемой громкости состоит из физических, физиологических и психологических компонентов. Изучение кажущаяся громкость входит в тему психоакустика и использует методы психофизика.

В разных отраслях громкость может иметь разное значение и разные стандарты измерения. Некоторые определения, например МСЭ-R BS.1770 относятся к относительной громкости различных сегментов звуков, воспроизводимых электронным способом, например, для радиовещания и кино. Другие, такие как ISO 532A (громкость по Стивенсу, измеренная в Соны ), ISO 532B (Zwicker громкость), DIN 45631 и ASA / ANSI S3.4, имеют более общий охват и часто используются для характеристики громкости окружающего шума. 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, субъективный показатель, часто путают с физическими показателями силы звука, такими как звуковое давление, уровень звукового давления (в децибелы ), интенсивность звука или же звуковая мощность. Фильтры взвешивания Такие как А-взвешивание и LKFS попытаться компенсировать измерения, чтобы они соответствовали громкости, воспринимаемой обычным человеком.

Объяснение

Восприятие громкости связано с уровень звукового давления (SPL), частотный состав и продолжительность звука.[2] Связь между уровнем звукового давления и громкостью отдельного тона можно приблизительно определить следующим образом: Степенной закон Стивенса в котором SPL имеет показатель 0,67.[а] Более точные измерения, модель, известная как Отклоненная экспонента функция[3] указывают на то, что громкость увеличивается с более высокой экспонентой на низких и высоких уровнях и с более низкой экспонентой на умеренных уровнях.[4]

Чувствительность человеческого уха изменяется в зависимости от частоты, как показано на график 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 около 2–4 кГц, причем чувствительность снижается по обе стороны от этой области. Полная модель восприятия громкости будет включать интегрирование SPL по частоте.[5]

Исторически громкость измерялась с помощью «баланса уха». аудиометр в которой амплитуда синусоидальной волны была настроена пользователем, чтобы она равнялась воспринимаемой громкости оцениваемого звука. Современные стандарты измерения громкости основаны на суммировании энергии в критические полосы.[6]

Потеря слуха

Когда нейросенсорная тугоухость (повреждение улитки или в мозгу) присутствует восприятие громкости. Звуки на низких уровнях (часто воспринимаемые людьми без потери слуха как относительно тихие) больше не слышны для слабослышащих, но звуки на высоких уровнях часто воспринимаются как имеющие ту же громкость, что и для здорового слушателя. Это явление можно объяснить двумя теориями, называемыми «набором громкости. и ощущение мягкости "

Набор громкости предполагает, что громкость увеличивается для определенных слушателей быстрее, чем у обычных слушателей, при изменении уровня. Эта теория была принята как классическое объяснение.

Невосприятие мягкости, термин, придуманный Мэри Флорентийская около 2002 г.,[7] предполагает, что некоторые слушатели с нейросенсорной тугоухостью могут демонстрировать нормальную скорость роста громкости, но вместо этого имеют повышенную громкость на своем пороге. То есть самый тихий звук, который слышат эти слушатели, громче самого тихого звука, слышимого обычными слушателями.

Компенсация

Регулировка громкости, связанная с компенсация громкости функция на некоторых стереосистемах изменяет частотный отклик кривая примерно соответствует одинаковой громкости, характерной для уха.[8] Компенсация громкости предназначена для того, чтобы записанная музыка звучала более естественно при воспроизведении на более низких уровнях путем усиления низких частот, к которым ухо менее чувствительно при более низких уровнях звукового давления.

Нормализация

Нормализация громкости - это особый вид нормализация звука который выравнивает воспринимаемый уровень таким образом, чтобы, например, рекламные ролики не звучали громче, чем телевизионные программы. Схемы нормализации громкости существуют для ряда аудиоприложений.

Транслировать

Кино и домашние кинотеатры

Воспроизведение музыки

  • Проверка звука в iTunes
  • ReplayGain
  • Системы нормализации, встроенные в потоковые сервисы, такие как Spotify и YouTube.

Измерение

Исторически Sone (громкость N) и Телефон (уровень громкости L) единицы использовались для измерения громкости.[10]

А-взвешивание следует за чувствительностью человека к звуку и описывает относительную воспринимаемую громкость от тихого до умеренного уровня речи, около 40 телефоны.

Относительный мониторинг громкости в производстве измеряется в соответствии с ITU-R BS.1770 в единицах LKFS.[11] Работа над ITU-R BS.1770 началась в 2001 году после того, как стало очевидным искажение уровня 0 dBFS + в преобразователях и кодеках с потерями; а исходная метрика громкости Leq (RLB) была предложена Гилбертом Сулодром в 2003 году.[12] Основываясь на данных субъективных тестов на слушание, Leq (RLB) выгодно отличается от множества других алгоритмов. CBC, Долби и TC Electronic и многочисленные радиовещательные компании внесли свой вклад в тестирование прослушивания. Уровни громкости, измеренные в соответствии с Leq (RLB), указанным в ITU-R BS.1770, указаны в LKFS единицы.

Система измерения ITU-R BS.1770 была улучшена для многоканальных приложений (монофонический к Объемный звук 5.1 ). Чтобы сделать метрику громкости удобной для разных жанров, относительное измерение ворота был добавлен. Эта работа была проведена в 2008 году EBU. Усовершенствования были возвращены в BS.1770-2. МСЭ впоследствии обновил метрику истинного пика (BS.1770-3) и добавил, например, возможность еще большего количества аудиоканалов. 22.2 объемный звук (BS.1770-4).

Смотрите также

Примечания

  1. ^ Связь между громкостью и энергией интенсивность звука, следовательно, можно аппроксимировать степенной функцией с показателем 0,3.

Рекомендации

  1. ^ Американский национальный институт стандартов, «Американская национальная психоакустическая терминология» S3.20, 1973, Американская ассоциация стандартов.
  2. ^ Поульсен, Торбен (1981). «Громкость тональных импульсов в свободном поле» (PDF). Журнал акустического общества Америки. 69 (6): 1786–90. Bibcode:1981ASAJ ... 69.1786P. Дои:10.1121/1.385915. PMID  7240592.
  3. ^ Гольдштейн, Э. Брюс (2009). Энциклопедия восприятия Vol. 1. Мудрец. п. 147. ISBN  9781412940818.
  4. ^ Флорентийка, Мэри; Эпштейн, Майкл (2006). «Чтобы почтить Стивенса и отменить его закон». Труды Международного общества психофизиков. 22.
  5. ^ Олсон, Гарри (1972). «Измерение громкости». Аудио Журнал.
  6. ^ Как описано в IEC 532, DIN 45631 и ASA /ANSI S3.4
  7. ^ Мэри Флорентийская (Март 2003 г.), Это не вербовка-ах !! Это ощущение мягкости, 56, Журнал слуха, стр. 10, 12, 14, 15, Дои:10.1097 / 01.HJ.0000293012.17887.b4
  8. ^ Ленк, Джон Д. (1998). Справочник по поиску и устранению неисправностей цепи. Макгроу-Хилл. п. 163. ISBN  0-07-038185-2.
  9. ^ Рекомендация EBU R 128: Нормализация громкости и разрешенный максимальный уровень аудиосигналов (PDF), Европейский вещательный союз, Август 2011 г., получено 2013-04-22
  10. ^ Олсон, Гарри Ф. (февраль 1972 г.). «Измерение громкости» (PDF). Аудио: 18–22.
  11. ^ Рекомендация BS.1770, Международный союз электросвязи, Август 2012 г., получено 2013-05-31
  12. ^ «Leq Meter». Получено 2015-12-15.