. При відомому спектрі сигналу можна визначити його сумарною-ву інтенсивність. Так, якщо спектр задано в рівнях інтенсивності для третьоктавних смуг, то досить перевести ці рівні (в кожній з смуг) в інтенсивності і потім підсумувати всі інтенсивності. Сума всіх дає сумарною-ву інтенсивність для всього спектру. Сумарний рівень Якщо спектр задано в спектральних рівнях, то, виходячи з їх визна-ділення, для всього спектру точний, сумарний рівень, де і - верхня і нижня межі частотного діапазону. Наближено сумарний рівень можна знайти діленням частотного діапазону на n смужок шириною. в межах яких спектральний рівень приблизно постійний. Сумарний рівень Частотний діапазон акустичного сигналу визначаються-ють з частотної залежності спектральних рівнів. Це визначення можна зробити або по спаду спектра-льних рівнів або приблизно, на слух. Суб'єктивних-ними кордонами вважають помітність обмеження діа-пазона для 75% слухачів. Наведемо частотні діа-пазони для ряду первинних джерел акустичного сигналу, Гц: Таблиця 1
Якщо спектри мають плавний спад в ту чи іншу сто-рону, то їх ще оцінюють тенденцією, тобто середнім нахилом спектральних рівнів у бік низьких або високих частот. Наприклад, мовної спектр має тенденцію, рав-ву - 6 дБ / окт. (Спад в бік високих частот). До акустичним сиг-налам відносять в ряді випадків і акустичні шуми. На рис.1 наведені спектри трьох типів шумів: білого, рожево-го і мовного. Термін «білі» відноситься до шумів, що мають однакову спектральну щільність у всьому частотному діапазоні, «рожеві» - до шумів з тенденцією спаду щільності на 3 дБ / окт. в сторону ви-соких частот. Мовні шуми - шуми, створювані одно-тимчасовим розмовою кількох людей.
Рис.1. Спектральні рівні шу-мов:
1 - білого; 2 - рожевого; 3 - мовного
Сприйняття акустичних сигналів Швидкість поширення звукових хвиль в атмосфері при нор-мінімальних температурі і тиску близька до значення cзв = 340 м / с, прийнятому в мовленні за розрахункову. Однак в залежності від зміни зазначених параметрів вона може дещо змінювати-ся. У середовищах з великою щільністю (рідких, твердих) швидкість поширення відповідно підвищується. В необмеженому просторі звук поширюється у вигляді хвилі, що біжить. Дли-на звукової хвилі пов'язана з частотою коливань F і їх періодом Т співвідношенням, де Т виміряна в секундах, a F - в герцах. Діапазон частот акустичних коливань F, чутних чоло-століттям, тягнеться приблизно від 16. 25 Гц до 18. 20 кГц в залежності від індивідуальних особливостей слухача. З ниж-ній кордоном звукового діапазону межує діапазон інфразвукових частот, вплив яких на людину вважають шкідливим, оскільки вони можуть викликати неприємні відчуття з серйозними наслідками. У природі інфразвукові коливання можуть віз-никать при заворушеннях в море, коливаннях земної середовища та ін. Вище звукового діапазону розташовується діапазон ультра-звукових механічних коливань. Ультразвук для людини не-чуємо, але широко використовується в радіоелектроніці для створення пристроїв, що служать для обробки радіотехнічних сигналів, наприклад фільтрів, ліній затримки, перетворювачів форми сигналів (в мініатюрному виконанні з використанням принципу поверхневих акустичних хвиль-ПАР), для лечеб- них цілей в медицині, для вдосконалення технологічних процесів в промисловості. Механічні коливання в пружних середовищах з діапазоном частот F = 109. 10 13 Гц-гіперзвукові частоти - використовують в техніці фізичного експерименту і ін. Тон і тембр Просторова локалізація звукових колеба-ний різної частоти на різних ділянках основної мембрани внутрішнього вуха передбачає незалежність збудження однієї її точки від іншої і можливість одночасно-го збудження акустичними сигналами різних частот. Гар-моніческое звукове коливання певної частоти в сприйнятті характеризується поняттям тон. Роздільна здатність разли-чення слухом сусідніх частот щодо один одного в преде-лах чутного діапазону частот (від 16. 20 Гц до 20 кГц) неоднакова. В області низьких частот, нижче 500 Гц, вона ледь пре-щує 1%, в області високих частот-близько 0,5% і лише на середніх частотах складає 0,2. 0,3%. У музичній акустиці прийнято ділити частотний діапазон на октави і частки октави. Цими ж поняттями користуються і в радіомовленні. Поняття октава відповідає зміні частоти F в два рази; весь діапазон звукових частот охоплюється 10 октавами. Музична шкала октави підрозділяється на 12 як і Лутон, що відповідає збільшенню частоти або тонам звуків двох суміжних клавіш рояля. Вибираючи частотні інтервали для вимірювання спектрів сигналів, часто користуються проміжними значеннями інтервалів частот - третьоктавних і полуоктавних. Якщо звукове коливання складніше гармонійного, але також періодичне, то його слід розглядати як суму гармоні-чеських коливань, які подаються поруч Фур'є:, де - амплітуда; -Частота; k- номер спектральних со-складових звучання; -їх фаза. В цьому випадку звучання ха-рактерізует основним, найбільш низькочастотних, коливанням, співвідношення ж між основним тоном і обертонами - вищими гармоніками-визначає при сприйнятті тембр звучання, його то-нальную забарвлення. Дослідження показують, що тембральное відмінність голосів визначається формою спектрального распреде-лення енергії звуку, зазвичай володіє декількома максі-мумамі і мінімумами в області середніх і високих частот в пре-справах значної частини звукового діапазону. Максимальні значення такого розподілу називають формант, міні-формальні-антіформантамі. За тембром можна відрізнити один музичний інструмент від іншого, дізнатися голос співака, харак-тер шуму. Поріг розрізнення по частот. Вимірювання цього порога зви-но зводиться до оцінки мінімально сприйманої девіації частоти тону F при його модуляції тоном. При цьому порогу розрізнення за частотою відповідає мінімальне значення. замечаемое слухом. Значення цього порогу залежить від частоти модуляції, частоти F і рівня Na сигналу випробувального тони. Зауважимо, що здатність чути змін F ма-ксімальна при частоті модуляції 4 Гц; для цього випадку міні-мально відчувається девіація частоти при рівні звукового давши-лення 70 дБ лежить в межах 1,5. 50 Гц в залежності від ви-лайливого значення частоти випробувального тони. Вплив рівня Na в децибелах і частоти F в герцах вимірю-вального тони на значення показано на рис. 2,6 і в. Ча-стота модуляції тону 4 Гц. Зауважимо, що поріг (рис. 2,6) залежить від рівня звукового тиску тони лише тоді, коли по-следний не дуже сильно відрізняється від абсолютного порога чутності. В області частот нижче 500 Гц (рис. 2, в) поріг девіації = 1,8 Гц, а на частотах F> 500 Гц він зростає пропорційно частоті і дорівнює, де F- частота вимірювального тону. На частотах нижче 500 Гц майже не залежить від частоти модулюючого тони. Якщо в якості випробувального сигналу використовується шум, то поріг при його модуляції тоном підвищується і становить не менше 15. 20 Гц при частоті модуляції 4 Гц.
Мал. 2. Криві рівної гучності - вплив рівня звукового тиску (б) і частоти (в) вимірю-вального тони на міні-мально відчувається через трансформаційних змін девіації частоти