مفاهیم اساسی صوت
در این بخش به ارائه مفاهیم کلی از صوت و لزوم استفاده از سیستم های کنترل صوت پرداخته خواهد شد. تعاریف مختلفی برای صوت بیان شده است:
- صوت یک نوع انرژی مکانیکی است.
- صوت یک ارتعاش مکانیکی در فضای گاز، مایع یا جامد ارتعاشی است.
- صوت یک نوع موج مکانیکی است.
- صوت هنگامی به وجود میآید که ذرات حول مرکز تعادل خود نوسان کنند.
موج صوت دو مشخصه کلی دارد: شدت (یا اندازه صوت) و فرکانس. شدت یا اندازه صوت با واحد دسی بل (dB – واحد شدت صوت که به افتخار گراهام بل نام گذاری شده است (هر دسی بل یک دهم بل است)) نشان داده می شود و واحد فرکانس صوت هرتز (Hz) است. محدوده فرکانس شنوایی انسان بین 20 تا 20000 هرتز است. بالاتر و پایین تر از این محدوده توسط گوش انسان شنیده نمیشود. محدوده شدت صوت شنوایی انسان از صفر تا 140 دسی بل است. لازم به ذکر است که صفر دسی بل به معنای عدم وجود صوت نیست بلکه آستانه درک حسی انسان است.
در ارزیابی صوت دو پارامتر مهم هستند: سطح توان صوت و توزیع فرکانس صوت. یک صوت معمولا از چند فرکانس مختلف تشکیل شده است. برای درک بهتر از بازه فرکانسها، محدوده فرکانس صوتی قابل درک انسان را به نواحی قراردادی تقسیم میکنند و به هر ناحیه آن یک باند اکتاو میگویند. به طور قراردادی مطالعه صوت در هر ناحیه، در فرکانس مرکزی آن انجام میگیرد که نماینده هر ناحیه است. محدوده شنوایی انسان را به 8 تا 10 یعنی 1/1 اکتاو یا 24 تا 32 یعنی 3/1 اکتاو قسمت تقسیم میکنند. جدول زیر تقسیم بندی 1/1 اکتاو را نشان میدهد.
1/1 باند اکتاو | ||
فرکانس مرکز | فرکانس بالا | فرکانس پایین |
5/31 | 44 | 22 |
63 | 88 | 44 |
125 | 177 | 88 |
250 | 355 | 177 |
500 | 707 | 355 |
1000 | 1414 | 707 |
2000 | 2828 | 1414 |
4000 | 5657 | 2828 |
8000 | 11314 | 5657 |
16000 | 22627 | 11314 |
کمیت های اندازه گیری صوت:
کمیت های اندازه گیری صوت به دو دسته کمیت های فیزیکی و لگاریتمی تقسیم بندی می شوند.
کمیت فیزیکی: کمیت های فیزیکی صوت شامل فشار، شدت و توان صوت هستند.
کمیت لگاریتمی: کمیت های لگاریتمی صوت شامل تراز فشار صوت، تراز شدت صوت، تراز توان صوت هستند.
توان صوت یعنی مقدار انرژی ای که صوت در واحد زمان تولید می کند. شدت صوت یعنی میزان انرژی صوتی که در واحد زمان از واحد سطح عبور می کند.
گوش انسان نسبت به برخی فرکانس ها حساسیت بیشتری و به برخی حساسیت کمتری دارد. برای نزدیک کردن مقادیر اندازه گیری شده شدت صوت به حس شنوایی انسان، لازم است مقادیر شدت صوت اندازه گیری شده تصحیح شوند. بدین منظور سیستم های مختلفی تعریف شده اند (C-weight, B-weight, A-weight) که در میان آن ها سیستم A-weight پرکاربردتر است. در هر کدام از این سیستم ها یک ثابت مشخص از مقدار واقعی شدت صوت اندازه گیری شده کم یا اضافه می شود تا به حس شنوایی انسان نزدیک شود. مقادیر تصحیح سیستم A-weight در جدول زیر ارائه شده است.
مقادیر تصحیح سیستم A-weight | ||||||||||
16000 | 8000 | 4000 | 2000 | 1000 | 500 | 250 | 125 | 63 | 31.5 | فرکانس Hz |
-6.6 | -1.1 | +1 | +1.2 | 0 | -3.2 | -8.6 | -16.1 | -26.2 | -39.4 | مقدار تصحیح |
همانطور که در جدول دیده می شود، مقدار تصحیح شدت صوت در فرکانس 1000 Hz عدد صفر است، یعنی در این فرکانس صدای واقعی دقیقا توسط انسان شنیده می شود و خطایی وجود ندارد.
