Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Кривые акустического взвешивания (1) .svg

Взвешивающий фильтр используется , чтобы подчеркнуть или подавлять некоторые аспекты явления по сравнению с другими, для измерения или для других целей.

Аудио приложения [ править ]

В каждой области измерения звука используются специальные единицы для обозначения взвешенного измерения в отличие от базового физического измерения уровня энергии. Для звука единицей измерения является фон ( эквивалентный уровень 1 кГц ).

Звук [ править ]

Звук состоит из трех основных компонентов: длины волны , частоты и скорости . При измерении звука мы измеряем громкость звука в децибелах (дБ). Децибелы являются логарифмическими с 0 дБ в качестве эталона. [1] Есть также диапазон частот, которые могут иметь звуки. Частота - это количество повторений синусоидальной волны за секунду. [2] Нормальная слуховая система обычно может слышать от 20 до 20 000 Гц. [2]Когда мы измеряем звук, измерительный инструмент принимает входящий слуховой сигнал и анализирует его на предмет этих различных характеристик. Затем взвешивающие фильтры в этих приборах отфильтровывают определенные частоты и уровни децибел в зависимости от фильтра. Взвешенные фильтры больше всего похожи на естественный человеческий слух. Это позволяет измерителю уровня звука определять, какой уровень децибел входящего звука, вероятно, будет для слуховой системы человека с нормальным слухом.

Измерения громкости [ править ]

Например, при измерении громкости обычно используется взвешивающий фильтр A для выделения частот около 3–6 кГц, где человеческое ухо наиболее чувствительно, при ослаблении очень высоких и очень низких частот, к которым ухо нечувствительно. Цель состоит в том, чтобы гарантировать, что измеренная громкость хорошо соответствует субъективно воспринимаемой громкости. А-взвешивание действительно только для относительно тихих звуков и для чистых тонов, поскольку оно основано на 40-фоновом контуре равной громкости Флетчера – Мансона . [3] Кривые B и C предназначены для более громких звуков (хотя они используются реже), в то время как кривая D используется для оценки громкого авиационного шума ( IEC 537). Кривые B отфильтровывают больше средних уровней громкости по сравнению с кривыми A. [3] Эта кривая редко когда-либо используется для оценки или мониторинга уровней шума. [4] Кривые C отличаются от кривых A и B тем, что они фильтруют меньше низких и высоких частот. [3] Фильтр имеет более плоскую форму и используется для измерения звука в особенно громких и шумных средах. [3] Взвешенные кривые следуют за 40-фоновой кривой, а C-взвешенные - за 100-фоновой кривой. [4] Три кривые различаются не измерением уровней воздействия, а измеренными частотами. Взвешенные кривые допускают пропускание большего количества частот, равных или меньших 500 Гц, что наиболее характерно для человеческого уха.[4]

Измерения громкости с весовыми фильтрами [ править ]

Есть множество причин для измерения звука. Это включает в себя следующие правила для слуха защитить работника , следующие шумовых таинств , в области телекоммуникаций , и многое другое. В основе измерения звука лежит идея разбивки входящего сигнала на основе его различных свойств. Каждая входящая синусоидальная звуковая волна имеет частоту и амплитуду. Используя эту информацию, уровень звука можно вывести из корней суммы квадратов амплитуд всей входящей слуховой информации. [4] Используется ли шумомер или дозиметр шума., обработка в чем-то похожа. С откалиброванным измерителем уровня звука входящие звуки будут улавливаться микрофоном, а затем измеряться внутренними электронными схемами. [5] Измерение звука, выводимое устройством, может быть отфильтровано с помощью весовой кривой A, B или C. Используемая кривая будет иметь небольшое влияние на результирующий уровень децибел.

Телекоммуникации [ править ]

В области телекоммуникаций взвешивающие фильтры широко используются при измерении электрических шумов в телефонных цепях и при оценке шума, воспринимаемого через акустический отклик различных типов инструментов (телефонных трубок). Существовали и другие кривые взвешивания шума, например стандарты DIN . Термин псофометрическое взвешивание , хотя в принципе относится к любой кривой взвешивания, предназначенной для измерения шума, часто используется для обозначения конкретной кривой взвешивания, используемой в телефонии для узкополосных речевых цепей голосового диапазона .

Измерение шума окружающей среды [ править ]

Децибелы, взвешенные по шкале А , обозначаются как дБ (А) или дБА. Когда речь идет об акустических измерениях ( калиброванный микрофон), то используются единицы измерения: дБ SPL ( уровень звукового давления ) относительно 20 микропаскалей = 0 дБ SPL. Внимание: дБа, иногда с поправкой на дБн , НЕ является синонимом дБА. [6]

Кривая A-взвешивания широко применяется для измерения шума окружающей среды и является стандартной для многих шумомеров (более подробное объяснение см. В ITU-R 468 " Взвешивание").

А-взвешивание также широко используется для оценки потенциального нарушения слуха, вызванного громким шумом, хотя, похоже, это основано на широкой доступности измерителей уровня звука с А-взвешиванием, а не на каких-либо хороших экспериментальных доказательствах, позволяющих предположить, что такое использование допустимо . При цитировании измерений звукового давления часто «забывают» расстояние от измерительного микрофона до источника звука, что делает данные бесполезными. В случае шума окружающей среды или шума самолетов расстояние указывать не нужно, поскольку это уровень в точке измерения, который необходим, но при измерении холодильников.и аналогичных приборов расстояние должно быть указано; если не указано иное, обычно это один метр (1 м). Дополнительной сложностью здесь является эффект помещения с реверберацией, поэтому при измерении шума на приборах следует указывать «на расстоянии 1 м в открытом поле» или «на расстоянии 1 м в безэховой камере ». Измерения, выполненные на открытом воздухе, будут хорошо приближаться к безэховым условиям. [ необходима цитата ]

Измерения уровня шума с А-взвешенным звуковым давлением все чаще можно найти в литературе по продаже бытовой техники, такой как холодильники и морозильники, а также компьютерные вентиляторы. Хотя порог слышимости обычно составляет около 0 дБ SPL, на самом деле это действительно очень тихо, и бытовые приборы с большей вероятностью будут иметь уровень шума от 30 до 40 дБ SPL.

Аудиовоспроизведение и вещательное оборудование [ править ]

Чувствительность человека к шуму в области 6 кГц стала особенно очевидной в конце 1960-х годов с появлением компактных кассетных магнитофонов и шумоподавления Dolby-B . Было обнаружено, что измерения шума по шкале А дают вводящие в заблуждение результаты, потому что они не дают достаточного внимания области 6 кГц, где снижение шума имело наибольший эффект, а иногда одно оборудование даже измеряет хуже, чем другое, но все же звучит лучше, потому что различного спектрального состава.

Таким образом, взвешивание шума по стандарту ITU-R 468 было разработано для более точного отражения субъективной громкости всех типов шума, а не тонов. Эта кривая, разработанная Исследовательским отделом BBC , была стандартизирована CCIR, а затем принята многими другими органами по стандартизации ( IEC , BSI /) и с 2006 года поддерживается ITU. Измерения шума с использованием этого взвешивания обычно также используют квазипиковый детекторный закон, а не медленное усреднение. Это также помогает количественно оценить слышимость взрывных шумов, тиков и хлопков, которые могут остаться незамеченными при медленном измерении среднеквадратичного значения.

МСЭ-R 468 шум взвешивания с обнаружением квазипикового широко используется в Европе, [ править ] особенно в области телекоммуникаций, а также в рассылке особенно после того, как она была принята корпорацией Dolby который реализовал свою превосходящую силу для своих целей. Его преимущества по сравнению с A-взвешиванием, по-видимому, менее ценится в США и в бытовой электронике, где преобладает использование A-взвешивания - вероятно, потому, что A-взвешивание дает «лучшие» характеристики на 9–12 дБ, см. Технические характеристики . [ Править ] [ нейтральность является спорной ] Он обычно используется вещательными компаниями в Великобритании, Европе и бывших странах Британской империи, таких как Австралия и Южная Африка.

Хотя уровень шума 16-битных аудиосистем (например, проигрывателей компакт-дисков) обычно указывается (на основе расчетов, не принимающих во внимание субъективный эффект) как -96 дБ относительно полной шкалы (полная шкала), лучший 468-взвешенный результаты находятся в области –68 дБ относительно уровня выравнивания (обычно определяемого как 18 дБ ниже FS), т. е. –86 дБ относительно FS.

Использование весовых кривых никоим образом не может рассматриваться как «обман» при условии, что используется правильная кривая. Ничего значимого не скрывается, и даже когда, например, гул присутствует на частоте 50 или 100 Гц на уровне выше указанного (взвешенного) минимального уровня шума, это не имеет значения, потому что наши уши очень нечувствительны к низким частотам на низкие уровни, поэтому его не будет слышно. A-взвешивание часто используется для сравнения и оценки АЦП , например, потому что оно более точно представляет способ, которым формирование шума скрывает шум дизеринга в ультразвуковом диапазоне.

Другие приложения взвешивания [ править ]

При измерении гамма-лучей или другого ионизирующего излучения радиационный монитор или дозиметр обычно используют фильтр для ослабления тех уровней энергии или длин волн, которые причиняют наименьший ущерб человеческому телу, и пропускания тех, которые наносят наибольший ущерб, так что любой источник излучения можно измерить с точки зрения его истинной опасности, а не просто его «силы». Зиверт является единицей взвешенной дозы облучения для ионизирующего излучения , которая заменяет старший блок на REM ( Рентгены эквивалентен человек).

Взвешивание также применяется к измерению солнечного света при оценке риска повреждения кожи солнечным ожогом , поскольку разные длины волн имеют разные биологические эффекты. Распространенными примерами являются SPF солнцезащитного крема и УФ-индекс .

Другое использование взвешивания - это телевидение, где красный, зеленый и синий компоненты сигнала взвешиваются в соответствии с их воспринимаемой яркостью. Это обеспечивает совместимость с черно-белыми приемниками, а также улучшает шумовые характеристики и позволяет разделить на значимые сигналы яркости и цветности для передачи.

См. Также [ править ]

  • Взвешивание
  • Кривая взвешивания
  • Sone
  • Телефон
  • Взвешивание шума ITU-R 468
  • Псофометрическое взвешивание
  • Контур равной громкости
  • Шумовое загрязнение
  • Регулировка шума

Ссылки [ править ]

  1. ^ «Техническое руководство OSHA (OTM) | Раздел III: Глава 5 - Шум | Администрация по охране труда и технике безопасности» . www.osha.gov . Проверено 25 ноября 2020 .
  2. ^ a b «Понимание звука - естественные звуки (Служба национальных парков США)» . www.nps.gov . Проверено 25 ноября 2020 .
  3. ^ a b c d «Контурные фильтры A, B и C для измерения звука» . hyperphysics.phy-astr.gsu.edu . Проверено 12 октября 2020 .
  4. ^ a b c d "2. Как измеряется звук?" . ec.europa.eu . Проверено 26 ноября 2020 .
  5. ^ «Как работают измерители уровня звука в децибелах» . Объясни это . 2009-01-28 . Проверено 25 ноября 2020 .
  6. ^ Федеральный стандарт 1037, Глоссарий телекоммуникационных терминов, запись дБа: https://www.its.bldrdoc.gov/fs-1037/dir-010/_1471.htm

Внешние ссылки [ править ]

  • Инструктаж по измерению шума
  • Калькулятор весовых значений A, C, U и AU
  • Схема A-взвешивающего фильтра для измерений звука
  • AES pro audio reference определение "весовых фильтров"
  • Что такое децибел?
  • Весовой фильтр согласно DIN EN 61672-1 2003-10 (DIN-IEC 651) Расчет: частота от f до дБА и дБС