CC BY
78
ЭЛЕКТРОНИКА. РАДИОТЕХНИКА
О ВЛИЯНИИ НЕНОРМИРОВАННЫХ ПАРАМЕТРОВ АКУСТИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ И ШУМОВ НА ЧЕЛОВЕКА
Рысин Юрий Соломонович,
профессор, к.т.н., доцент,
ФГОБУ ВПО МТУСИ, Москва, Россия,
Ключевые слова: глубина изрезанности спектра, акустические сигналы, крутизна нарастания и спада спектра, отрицательное воздействие на человека, неравномерность спектра.
Исследована взаимосвязь различных психофизиологических состояний людей и ненормируемых параметров акустических сигналов и шумов такими как: крутизна атак; глубина изрезанности спектра; крутизна нарастания и спада спектра на октаву; значения инфранизких ритмических частот. Исследования показали, что акустические сигналы и шумы, которые имеют сильно изрезанный текущий спектр с сильно выраженным уровнем крутизны нарастания и спада спектра отрицательно воздействуют на человека. Введены поправки на: крутизну атаки шумового процесса; глубину изрезанности спектра и крутизну нарастания/спада шумового процесса. Величины поправок находятся в пределах 3-5 дБ и должны суммироваться с результирующими значениями уровня шума. Исследования показали, что акустические сигналы и шумы, которые имеют сильно изрезанный текущий спектр с сильно выраженным уровнем крутизной нарастания и спада спектра более отрицательно воздействуют на человека по сравнению с сигналами со сплошным спектром и равномерным приростом крутизны нарастания и спада спектра. Причем область изрезанности спектра наблюдается практически в большей части спектра. Исследования ненормированных параметров акустического шума и сигнала показали, что их условно можно разделить на раздражающие и нейтральные. Шумовые процессы воспринимаются слушателем как наиболее неприятные при следующих условиях: крутизна передних фронтов как правило, увеличивается; спектральные характеристики шумов с негативным воздействием отличаются большей широкопо-лосностью, глубиной изрезанности спектра и крутизной нарастания и спада спектра.
Для цитирования:
Рысин Ю.С. О влиянии ненормированных параметров акустических сигналов и шумов на человека // T-Comm: Телекоммуникации и транспорт. - 2015. - Том 9. - №5. - С. 54-56.
For citation:
Rysin Yu.S. Nonstandardized parameters of acoustic signals and noises affecting a per person. T-Comm. 2015. Vol 9. No.5, рр. 54-56.
(in Russian).
ЭЛЕКТРОНИКА. РАДИОТЕХНИКА
Акустические сигналы содержат смысловую и неосознаваемую информацию и вызывают различные психофизиологические состояния человека [I, 2, 3, 4]. Это подтверждается исследованиями взаимосвязи различных психофизиологических состояний людей с нижеследующими ненормируемыми параметрами акустических сигналов; крутизна атак акустических сигналов и шумов дБ/с; глубина изрезанности спектра акустических сигналов и шумов М», %; крутизна нарастания и спада спектра на октаву Цр^п- дБ/октава; значения инфранизких ритмических частот.
Крутизна это отношение разности максимального и минимального уровней на интервале нарастания (спада) огибающей к длительности нарастания (спада) огибающей.
В результате анализа восприятия человеком различных звуковых раздражителей обоснованы и введены следующие нулевые пороги ненормированных параметров шума:
Нулевой порог крутизны атаки сигнала определится по формуле:
Ка„=/Ш0, (1)
где в - минимально ощутимая длительность восприятия сигнала, 0 = 50 мс (0,05 с); ДЛ - минимальный перепад уровней звука, который ощущает человек, = 1 дБ.
Тогда, нулевой порог крутизны атаки определяется выражением Км = 1 / 0,05 = 20 дБ/с., а нулевой порог крутизны нарастания или спада спектра равен К^о =1 дБ/октава.
С помощью разработанного в МТУСИ контрольно-измерительного комплекса [6], получены результаты измерения ненормированных, модуляционных характеристик акустических сигналов и шумов, связанных со звуковым сопровождением программ ТРВ (ритмические параметры, форма огибающей спектральные параметры и др.). Для примера, в таблицах I -4 приведены некоторые результаты исследований.
Исследования показали, что акустические сигналы и шумы, которые имеют сильно изрезанный текущий спектр МС1| с сильно выраженным уровнем крутизной нарастания и спада спектра ЬК1,.дг, более отрицательно воздействуют на человека по сравнению с сигналами со сплошным спектром и равномерным приростом крутизны нарастания и спада спектра. Глубина изрезанности исследованных спектров (модуляции) превышает 50-60%, а крутизна нарастания и спада спектров достигает 20-30 дБ/октаву, Причем область изрезанности спектра наблюдается практически в большей части спектра (в 4-5 октавах). Надо отметить, что спектр дождя также имеет изрезанный характер, однако глубина этой изрезанности (модуляции) не превышает 30%, что в совокупности с незначительными уровнями шумового процесса на человека действует успокаивающе.
Таблица I
Характер воздействия акустических сигналов на человека в зависимости от уровня крутизны атаки
Звуковой материал Уровень крутизны атаки. Ь,,,,дБ/с Характер воздействия
Воздушный транспорт 110-120 раздражает
Домашние звуки, звонки, удары 100-1 10 раздражает
Наземный транспорт 90-100 раздражает
Природа, люди, животные 80-90 нейтральное
Спокойная музыка, проточная вода, дождь 40-60 успокаивает
Усреднённое значение крутизны атаки Ьщ.^ времени Т определяется по формуле
т
Lm ща =Ю lg^flO
0.11«
dt
дБ/с
за период
(2)
где Ькр.а - измеренный уровень крутизны атаки заука за время усреднения Т.
Эквивалентный уровень длительного шума Ь,„ с учетом поправки на крутизну атаки Дкра. рассчитывается по фор-
муле
= ДВА
(3)
Если шум имеет непостоянный характер, то его рассчитывают по формуле
= Ю7g
jrZ*
л п I
10
«•» Л-!'
дБА
(4)
где СЛэкв - эквивалентный уровень, дБА, т.е. уровень постоянного шума в регламентируемый промежуток времени Т„, воздействие которого соответствует воздействию фактического шума с переменным уровнем, измеренным по характеристике А; Гц - регламентируемый промежуток времени, т.е. время усреднения; ^ - продолжительность воздействия ] отрезка времени, т.е. отрезок регламентируемого промежутка времени Т„, на котором определен усредненный уровень шума - поправка на крутизну атаки; т - количество отрезков времени.
Величина поправки Дкр^ зависит от времени регистрации шума и от значения самой крутизны атаки Цра, Как показали исследования величина поправки на крутизну атаки должна быть тем больше, чем короче шумовой процесс (например, импульсы ) и, чем меньше время усреднения процесса. Значения поправки Дкра. по аналогии с поправками на импульсный и тональный шум [5] приведены в табл. 3.
Таблица 2
Характер воздействия акустических сигналов (шумов) на человека в зависимости от вида текущего спектра
Характер звукового материала Максимальная глубина изрезанности спектра .% Максимальная крутизна спектра дБ/октава Характер воздействия
Дверной звонок S0-70 30-50 Раздражает
Милицейская сирена 40-60 30-40 Раздражает
Звук сонара 50-70 30-50 Раздражает
Трещётка 70-80 30-40 Раздражает
Поезд 30-40 10-20 Раздражает (в поезде успокаивает)
Машинный зал 10 10-20 Утомляет
Автоматическое оружие 50-60 30-40 Раздражает
Дождь 30 10 Успокаивает
Тиканье часов 30 10 Успокаивает
Акустический сигнал и шум имеет, как правило, непрерывно изменяющиеся форму и состав спектра. Эти спектры могут быть дискретными (гармоническими и тональ-
7Тл
ELECTRONICS. RADIO ENGINEERING
ными), сплошными и смешанными, высокочастотными и низкочастотными. Для процессов, ограниченных во времени, введено понятие текущего и мгновенного спектра. Спектральная плотность С0 (обозначение спектральной плотности) это интенсивность звука в полоске частот шириной в I Гц [2].
Учитывая тот факт, что действие акустического сигнала или шума на человека сильно зависит от вида текущего спектра, необходимо ввести поправку Ди[ к вычислению спектрального уровня звука Дк, тогда формула (6) примет вид
Вк - 2<% (раЛро) - Ю!8 - Дс„ ЛБ (5)
где Д£1, поправка на характер текущего спектра сигнала или шума, дБ.
Величину поправки Ас„, по аналогии с поправками на тональный или импу-льсный характер шума, принятыми в[5], примем равной 5 дБ. (табл. 4).
Тогда суммарный уровень звука определяется по формуле
л
ц «10*2; о00,18*}*** ■ (б)
к =1
Таблица 3
Величина поправки на крутизну переднего фронта
Величина крутизны атаки L,„,., дБ/с Время измерений шумового процесса t, с. Величина поправки Д ,. дБ
60-80 и более До 5 5
10 и более Более 5 3
Исследования ритмичности различных акустических сигналов и шумов, сравнивались с данными отражающими биоритмы головного мозга и показали, что опасными являются гармоники с частотами 4-7 Гц (й-диапазон). Однако, мощности этих гармоник незначительны.
Исследования ненормированных параметров акустического шума и сигнала показали, что их условно можно разделить на раздражающие и нейтральные. Шумовые процессы воспринимаются слушателем как наиболее неприятные при следующих условиях: крутизна передних фронтов Ькр.а, как правило, увеличивается; спектральные
характеристики шумов с негативным воздействием отличаются большей широкополосностью, глубиной изрезан-ности спектра МС|, и крутизной нарастания и спада спектра
^кр.спа
Таблица -4
Величина поправки на характер спектра шумового процесса
Максимальная глубина изрезанности спектра Мп, % Максимальная крутизна спекла дБ/октава Количество октав-ных полос с изре-занностью спектра Время регистрации процесса. t, с Величина поправки ДБ
60 и более 20-30 и более 4-5 и более До 5 S
При невыполнении какого-либо пункта на 50 % 3
Поправка Дкг,а на крутизну атаки L кра. шумового процесса., поправка ACM на глубину изрезанности спектра Mtri и крутизну нарастания (спада) шумового процесса ЬВ|,.СТ1 должны суммироваться с результирующими значениями уровня шума. Величины поправок Ahpiii и Д,.,„ находятся в пределах 3-5 дБ.
Литература
1. Рысин Ю.С. Социально-информационные опасности телерадиовещания и информационных технологий. - И.: Издательство «ГЕЛИОС A PB». 2007. - С. 270.
2. Полое О.5., Рысин Ю.С. Основы физической акустики. - М,: СУДЭКС, 2010, -С. 240.
3. Абрамов В.А., Венедиктов М.Д., Рысин Ю.С Негативные ин-фра низкочастотные воздействия сигналов телерадиовещания II Труды НТК ППС МТУСИ. - М„ 2002. - С. 186-187.
4. Абрамов В.А., Попов О.Ь., Рысин Ю.С. Телерадиовещание и информационная зависимость II Тезисы докладов 12 ой Всероссийской НТК «Современное телевидение». - М.: МКБ «Электрон», март 2004. - С 25-28.
5. ГОСТ 12-1.003. СС6Т. Шум. Общие требования безопасности. М,, Госстандарт, 2013.
6. Рихтер С.Г., Петрова Г.А., Попов О.Ь. Вопросы измерений эмоциональной информативности сигнала в трактах звукового вещания // Метрология и измерения в технике связи, 2000. - Nsl. - С.39-40.
NONSTANDARDIZED PARAMETERS OF ACOUSTIC SIGNALS AND NOISES AFFECTING A PER PERSON
Rysin Yu.S., Moscow, Russia, [email protected]
Abstract. The interrelation of various psycho physiological states of people and not normalized parameters of acoustic signals and noises such as the slope of the attacks; depth irregularity spectrum; steepness of the rise and fall of the spectrum octave; values infralow rhythmic frequencies was studied. Research have shown that the acoustic signals and noises that are highly rugged current spectrum with a strong level of steepness of the rise and fall of the spectrum adversely affect the person. Corrections for: steepness attack noise process; depth irregularity spectrum and the slope up / down the noise process were made. The corrections are within 3 - 5 dB must be added to the resulting value of the noise level.
Keywords: depth irregularity spectrum, acoustic signals, steepness of the rise and fall of the spectrum, adversely affect the person, irregularity spectrum. References
1. Rysin Y.S. Socio-hazard information broadcasting and information technology. Moscow. Publisher "HELIOS ARV". 2007, pp. 270. (in Russian).
2. Popov O.B., Rysin Y.S. The basics of physical acoustics. Moscow. "CUDEKS", 2010, pp. 240. (in Russian).
3. Abramov V.A., Venediktov M.D., Rysin Y.S. The negative impact of low-frequency infrared signals broadcasting. Proceedings of the NTC PPP MTUCI. Moscow. 2002, pp.186-187. (in Russian).
4. Abramov V.A., Popov O.B., Rysin Y.S. Broadcast and informational dependence. Abstracts 12 th All-NTK "Current TV", Moscow. MKB "Electron", March 2004, pp. 25-28. (in Russian).
5. Standard I2-I.OO3. SSBT. Noise. General safety requirements. Moscow. State Standard, 2013. (in Russian).
6. Richter S.G. Petrova G.A., Popov O.B. Questions measuring emotional informativeness of signal paths audio broadcasting. Metrology and measurement in communications technology. 2000. No. I, pp. 39-40. (in Russian).
