نوشته شده توسط مهدی نوروزی فر دسته: آکوستیک
نمایش از 13 آذر 1391 بازدید: 4277
پرینت


 

بلندا (LOUDNESS)

 

ایوب بنوشی -  این آدرس ایمیل توسط spambots حفاظت می شود. برای دیدن شما نیاز به جاوا اسکریپت دارید

دانشکده صداوسیما

 

 

1) مقدمه

2)  ترازهاي صدا

3) ترازِ بلندا

4) صداسنج‌ها

5) بلنداي نغمه‌هاي ناب

6) پهناي بند و بلندا

7) بلنداي صداهاي مركب

8) پويشِ‌ موسيقايي

9) پوشش

10) دوامِ‌نغمه و بلندا

11) مراجع

 

 

مقدمه

eair1

 
 
 
 —بلندا در کنارِ نواک، شیوش، و طول، مهم‌ترین مشخصه‌های روانی‌ یک نغمه یا صدای مرکب هستند.—بین کمیت‌های فیزیکی و کمیت‌های روانی تفاوتِ اساسی هست. کمیت‌های روانی از چند کمیتِ فیزیکی اثر می‌پذیرند.
—

 

ترازهاي ‌صدا (sound levels)

eair2

ترازِ بلندا (loudness level)

—ترازِ بلنداي يك نغمه‌ي ناب برابر است با ترازِ فشارِ صدای (SPL) یک نغمه‌ی 1000 هرتزي که صدايي با همان بلندا براي شنونده ایجاد می‌کند.—منحني‌هاي هم‌بلندا، منحني‌هايي هستند كه در صفحه‌ي (f-SPL) نقاطِ با بلنداي يكسان را به‌هم متصل مي‌كنند.
—هر منحني‌ي هم‌بلندا با يكايي به‌نامِ فُن (phone) مشخص مي‌شود:
—یکای ترازِ بلندا، فُن (phon)، یکایی بدونِ‌بُعد است که ازنظرِ عددی با ترازِِ فشارِ صدا برحسبِ dB  در f = 1000 Hz یکی است. به‌عبارتِ ديگر فن برابر است با SPLِ يك نغمه‌ي نابِ kHz 1.
 

3ـ1) منحني‌هاي هم‌بلندا (equal-loudness contours)

eair3
—منحني‌هاي هم‌بلندا به‌كمكِ روش‌هاي تجربي به‌دست مي‌آيند:
—اندازه‌گيري‌ي اين منحني‌ها ممكن است در شرايطِ شنودي متفاوت انجام شود:
  • (—Free Field (FF
  • (—Pressure Field (PF
  • —Earphone listening condition
  • —Binaural listening condition
—دسته ـ منحني‌هاي هم‌بلندايي گوناگون تاكنون گزارش شده‌اند. از اين ميان 4 دسته بيش‌تر قابلِ‌استناد هستند:
  • (—Fletcher and Munson (1933
  • (—Churcher and King (1937
  • (—Zwiker and Feltkeller (1955
  • — Robinson and Dadson (1956) – ISO 226:1987
 
 

صدا‌سنج‌ها (sound level meter)

 
—دستگاه سنجشِ ترازِ بلنداي صدا، صداسنج (sound level meter - SLM) ناميده مي‌شود.
—بخش‌هاي اصلي‌ي يك صداسنج:
1) —ميكروفن (2 يا 4 سانتي‌متري)
2) —تقويت‌كننده
3) —صافي‌هاي A، B، و C ، پاسخِ‌ بسامدي‌ي اين صافي‌ها به‌ترتيب منطبق بر ترازهاي بلنداي 40 فن، 70 فن و 100 فن است.
4)—نمايش‌گر.
—دسته‌بندي‌ي كيفي‌ي صداسنج‌ها طبقِ استانداردهاي (ANSI (American National Standards Institute ، و  [IEC (Inetrnational Electrothecnical Comission): [Raichel
(—Type 1 : precision (1 dB accuracy
(—Type 2: general purpose (2 dB accuracy
—Type 3: survey
—Type 0: laboratory relevance standard
—Type S: special purpose
—از سوي ديگر صداسنج‌ها مي‌توانند سريع (ثابتِ زماني‌ي 0.1 ثانيه) يا كند (ثابتِ زماني‌ي 1 ثانيه) باشند.
—

بلنداي نغمه‌هاي ناب (sone)

 —فن يكايي مناسب براي بلنداي دريافتي‌ي شنونده نيست، زيرا با اين كميت تناسبِ خطي ندارد (مثلاً بلندايي كه يك شنونده از يك نغمه‌ي 80 فن حس مي‌كند، دو برابرِ بلنداي دريافتي‌ي او از يك نغمه‌ي 40 فن نيست).
—يكاي بلندا سن است. یک سُن عبارت است از بلندای یک نغمه‌ی Hz 1000با ترازِ فشارِ صدای dB 40 (ترازِ بلندای 40 فُن).
—قانونِ لگاريتمي‌ي  Fechner براي ارتباط‌دادنِ بلندا و فشارِ صداي يك نغمه‌ي ناب، تقريبي خشن است. براي اين منظور فرمول‌هايي گوناگون وجود دارد [Suzuki]، ازجمله:
  • —( Stevens’s power law)؛ هر dB 10 افزايش در ترازِ فشارِ صدا موجبِ دوبرابر شدنِ بلندا مي‌شود:

eair-f1

  • —هر dB 6 افزايش در ترازِ فشارِ صدا موجبِ دوبرابر شدنِ بلندا مي‌شود:

eair-f2

—

5ـ1) رابطه‌ي بينِ سن و فن

—براي ارتباطِ بينِ ترازهاي بلندا برحسبِ فن، و بلندا برحسبِ سن، ISOرابطه‌ي زیر را پيشنهاد مي‌كند:
 
eair-f3
 
 
 
eair4
—
 
 
 
 
 
به‌كمكِ اين رابطه و منحني‌هاي هم‌بلندا مي‌توان بلنداي‌ حسي‌ي نغمه‌هاي ناب را به‌صورتِ تابعي از بسامد و ترازِ ‌فشارِ صدا تعيين كرد.
—
 
 
 
 
 
 
 
 
 
مثال: بلنداي يك نغمه‌ي Hz500 با  Lp = 70 dBبرابر است با:
—با استفاده از منحني‌هاي هم‌بلندا LL = 74 phonsمي‌شود. اگر اين مقدار را در رابطه‌ي بالا قرار دهيم، بلندا برحسبِ سُن برابر مي شود با 10/6.
—
—
—

پهناي بند و بلندا

 
—بلنداي يك نغمه علاوه بر ترازِ ‌فشار و بسامد به بينابِ‌آن نيز بستگي دارد.
—به‌طورِ كلي مي‌توان گفت از ميان دو صدا با SPLِيكسان، آني بلندتر به‌گوش مي‌رسد كه پهناي بندشِ بيش‌تر است.
—مادامي‌كه پهناي بندِ‌ نغمه از پهناي بندِ بحراني كوچك‌تر است، اثرِ اين افزايشِ پهناي بند ناچيز است.
eair5
—بلنداي شنيده‌شده‌ي يك نوفه‌ي سفيد مي‌تواند تا دو برابرِ بلنداي يك نغمه‌ي kHz1 با فشارِ صداي يكسان باشد.
—eair6
—

بلنداي صدا‌هاي مركب

 
—چشمه‌هاي صدا معمولاً ناهمبسته هستند. شدتِ صداي چشمه‌هاي ناهمبسته باهم جمع مي‌شود.
— بلنداي صداهاي ناهمبسته هميشه جمع‌پذير نيستند:

  •      —اگر بسامدِ‌ نغمه‌ها در يك بندِ بحراني قرار بگيرد، انرژي و درنتيجه شدتِ آن‌ها باهم جمع مي‌شود:

 
eair-f4
—
در اين‌حال، پس از تعيينِ شدتِ كل، بلندا با استفاده از روش‌هاي موجود به‌دست مي‌آيد.
 
  •      —اگر فاصله‌ي بسامدي‌ي نغمه‌ها از پهناي بندِ‌ بحراني بزرگ‌تر شود، بلنداي كل به‌تدريج اضافه شده،

ودرنهايت به مجموعِ تك‌تكِ‌ بلنداها نزديك مي‌شود:

eair-f5

  • —    —اگر فاصله‌ي بسامدي بسيار زياد شود، تركيبِ صداها بسيار پيچيده مي‌شود. در اين‌حال شنونده

بلنداي صدا را تقريباً برابر با بلندترين يا زيرترين صدا درك مي‌كند (پوشش ـ masking).

 

7ـ1) روشِ استيونس براي تعيين بلندا

—براي تعيين بلنداي صداهاي پيچيده، برحسبِ سن، ISO دو روشِ متفاوت را پيشنهاد مي‌كند
[ISO 532A&B: Method for calculating loudness level]:
 
Method1)-  —Steven’s method
Method2)- Zwicker method                                                                                         
 

—در روشِ استيونس:

eair7
 
 
 
1) صدا به 24 بندِ يك سومِ، 16بندِ يك‌دوم، يا 8 بندِ هنگامي تقسيم  مي‌شود
2) از روي منحني‌هاي مقابل شاخصِ هر بند به‌دست مي‌آيد
3) بلندا برحسبِ سُن برابر مي‌شود با
eair-f6—
—كه در آن Sm بزرگ‌ترين شاخصِ بلنداي پيدا شده، و F براي  بندهاي يك‌سوم ِ‌هنگامي 0/15، براي بندهاي يك‌دومِ ‌هنگامي 0/2، و براي بندهاي هنگامي 0/3 است.
 
 
 
 
 
 
 
 
——روشِ استيونس روشي دقيق اما پيچيده است. روشي ساده و جايگزين وجود دارد:
—در اين روش ترازِ فشارِ صدا برحسبِ dBA تعيين مي‌شود؛
30—dBA  برابر با 1.5 سن است؛
—به‌ازاي هر 10dBA  افزايشِ ترا‍ز فشارِ‌صدا، بلندا برحسبِ سن 2 برابر مي‌شود.
—نتيجه در جدولِ زير خلاصه شده است.
eair8
 

پويشِ موسيقايي (musical dynamics) و بلندا

 eair11
 
 
 
eair10               eair9

پوشش (Masking)

 eair12
 
 
eair14  eair15-0
—پوشش برحسبِ dB برابر است با افزايشِ ترازِ صدايي كه يك نغمه را در حضورِ صداي پوشاننده قابلِ‌ شنيدن مي‌كند.
eair16
—

دوامِ نغمه (duration) و بلندا

eair17

 
 
 
—Rossing, T., 1990. The  science of sound. Addison-Wesley
 
—Suzuki, Y., and Takeshima, H., 2004. Equal loudness-level countours for pure tones. J. Acoust. Soc. Am., 116(2), pp. 918-933
 
—Raichel, D.R., 2006. The science and application of acoustics. New York: Springer
 
—HyperPhysics. Available at: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/sound/hearcon.html#c1  [Accessed 27 Feb. 2009]0
 

 

 

 

 

 

—IEC (Inetrnational Electrothecnical Comission): [Raichel]