B 1846 г. физиолог Вебер установил количественную связь между ощущением и раздражением, вызывающим это ощущение. В дальнейшем (1860 г.) Фехнер подверг закон Вебера математической обработке, в результате которой был сформулирован общий психофизический закон Вебера - Фехнера, согласно которому ощущение изменяется пропорционально логарифму раздражения. Согласно этому закону, при увеличении силы звука в 100, 1 000 и т. д. раз ощущение увеличивается соответственно в 2,3 и т. д. раза.

Если мы будем слушать звуки различных частот, но одинаковой силы, то эти звуки окажутся для нас различной громкости.

Под действием звуков различной силы изменяется чувствительность уха. Например, звуки средней силы после слушания очень сильного звука будут казаться тихими. Те же звуки в тишине будут казаться громкими. Таким образом, чувствительность уха в относительной тишине повышается, а при различии звуков большой силы - понижается. Такое приспособление к звукам различной силы называется адаптацией слуха.

Минимальное изменение громкости, которое способен уловить человек, составляет примерно 1 децибел. Если к одному источнику шума добавить второй точно такой же, уровень звукового давления возрастет примерно на 3 децибела. Увеличение интенсивности звука в 100 раз субъективно воспринимается как увеличение громкости всего лишь вдвое. Если слуховой порог принять за 0 децибел, то уровень звука в зимнем лесу в безветренную погоду составляет 3 децибела, шорох листьев в летнем лесу - 10 децибел, шепот на расстоянии в 1 метр - 20 децибел, нормальная разговорная речь - 50 децибел.

Вообще-то децибелы — универсальная безразмерная логарифмическая единица, способная вычислить что угодно. Разница на три децибела (дБ) означает, что измеряемая величина больше эталона в два раза, на 6 дБ — в 4 раза, на 10 дБ — в 10 раз, на 20 — в 100, на 30 — в 1000 и т.п.

Таким образом, в приведенном примере в четыре раза снизилась интенсивность, а звуковое давление (а вместе с ним и громкость) — только вдвое. Значит, при снижении шума на 6 дБ в машине станет вдвое тише, а на 3 дБ — тише на 30% (в 1,41 раза, если точнее). А чтобы стало тише в 10 раз, придется снижать шум уже на 20 дБ. Теперь обратный пример. Если некий агрегат выдает "на-гора" шум в 100 дБ, то при включении с ним рядом второго такого же громкость увеличится... Кто сказал "в два раза" ? Вовсе нет. Уровень шума возрастет на 3 дБ, или в 1,41 раза по звуковому давлению.

Однако наше ухо довольно сложная система, и спектр звука на входе в ушную раковину весьма отличается от того, что доходит до барабанной перепонки: звуки некоторых частот усиливаются, а некоторых, наоборот, ослабляются. Чтобы это учесть, в шумомер вводят так называемую А-коррек-цию уровня звукового давления, приближающего характеристику чувствительности к человеческому уху. Такой скорректированный уровень шума тоже измеряют в децибелах, но, чтобы отличать от "чистых", их обозначают дБА. Например, на частоте 125 Гц шум, полученный в дБ, будет больше измеренного в дБА на 16 дБ (то есть в 40 раз по интенсивности и в 6,3 раза по звуковому давлению).

Особенности "психологического" восприятия шума тоже весьма любопытны. При равной громкости больше раздражает высокочастотный шум по сравнению с низкочастотным, однотонный сильнее широкополосного, импульсный — непрерывного (помните, насколько проще заснуть под шум вентилятора, чем под стук периодически закрывающихся дверей), но больше всего раздражает речь, даже неразборчивая.

Громкость. Громкость зависит от силы, или амплитуды, колебаний звуковой волны. Сила звука и громкость - понятия неравнозначные. Сила звука объективно характеризует физический процесс независимо от того, воспринимается он слушателем или нет; громкость - качество воспринимаемого звука. Если расположить громкости одного и того же звука в виде ряда, возрастающего в том же направлении, что и сила звука, и руководствоваться воспринимаемыми ухом ступенями прироста громкости (при непрерывном увеличении силы звука), то окажется, что громкость вырастает значительно медленнее силы звука. Согласно закону Вебера - Фехнера, громкость некоторого звука будет пропорциональна логарифму отношения его силы J к силе того же самого звука на пороге слышимости J": L= K - log J/Jo В этом равенстве К - коэффициент пропорциональности, a L выражает величину, характеризующую громкость звука, сила которого равна J; ее обычно называют уровнем звука.