Глосарій вимірювання звуку: терміни з акустики та слуху
Цей глосарій збирає найпоширеніші терміни з вимірювання звуку, здоров’я слуху і виробничого шуму, визначені простою мовою і з посиланнями на глибший вміст сайту. Користуйтеся як швидким довідником, читаючи наукову сторінку, сторінку про роботу або будь-який технічний текст, що передбачає словник.
Відсортовано за абеткою за скороченням або англійським терміном, з українським перекладом у дужках.
A
A‑weighting / dBA (А-зважування)
Частотний зважувальний фільтр, що накладається на виміри SPL і наближує відповідь людського вуха на середніх рівнях. Сильно ослаблює бас (близько −30 дБ на 50 Гц) і трохи — вище 6 кГц, з майже пласкою смугою 1 – 5 кГц, де вухо найчутливіше. Майже всі сучасні норми — NIOSH REL, OSHA PEL, керівництва WHO, ISO 1996, ЄС 2003/10/ЄС, в Україні — ДСН 3.3.6.037-99 — приписують A-зважування. Див. частотні зважування.
Acoustic trauma (акустична травма)
Раптова, важка втрата слуху від однієї дуже інтенсивної експозиції — зазвичай вибух, постріл зблизька або виробничий нещасний випадок. Відрізняється від поступової NIHL: механізм — механічне ушкодження, а не метаболічне виснаження волоскових клітин. Ушкодження може включати розрив барабанної перетинки і дислокацію ланцюга слухових кісточок поряд із завитковими ушкодженнями.
Action level (поріг дії)
Рівень експозиції, понад який трудові норми вимагають програми збереження слуху. У OSHA 29 CFR 1910.95 — це 85 дБА / 8 год TWA (PEL — 90 дБА, але обов’язкова аудіометрія і навчання починаються від 85). Директива 2003/10/ЄС знає два пороги дії: нижній 80 дБА, верхній 85 дБА. В Україні ДСН 3.3.6.037-99 встановлює гранично допустимий рівень 85 дБА, із суворішою нормою 80 дБА для робіт, що потребують зосередженості. Див. сторінку про роботу.
AGC (автоматичне регулювання підсилення)
Функція обробки сигналу у більшості споживчих мікрофонів і трактів запису, що автоматично налаштовує підсилення входу, щоб тримати рівень запису біля цілі. Корисна для телефонії й неформального запису, але активно шкідлива для виміру рівня, бо робить зв’язок реального SPL і цифрового семпла нелінійним і змінним. Наш шумомір просить систему autoGainControl: false; споживчі пристрої поважають прапорець у різній мірі — одна з причин, чому калібрування робиться для кожного пристрою.
ANSI S1.4
Американська норма, що задає вимоги до характеристик і калібрування шумомірів. Міжнародний відповідник — IEC 61672‑1. Обидва визначають клас 1 (точність, ±1 дБ) і клас 2 (загального вжитку, ±2 дБ). Більшість приладів для відповідності — клас 2.
Audiogram (аудіограма)
Графік порогів чутності за частотами, що характеризує слух людини. Створюється аудіометром у звукоізольованій кабіні. OSHA 29 CFR 1910.95 вимагає референтної аудіограми перед виробничою експозицією та щорічної контрольної аудіограми для працівників понад поріг дії 85 дБА. В Україні нагляд здійснює лікар-сурдолог або профпатолог. Класична NIHL-сигнатура — «зарубка» — глибше падіння на 4 кГц, ніж на сусідніх частотах, видима, поки решта аудіограми ще нормальна.
B
Background noise (фоновий шум)
Рівень оточення в місці, коли цільове джерело відсутнє. Для коректного виміру фон має бути щонайменше на 10 дБ нижче за ціль. Між 10 і 6 дБ нижче — потрібна корекція; різниця менша за 6 дБ робить вимір ненадійним.
Basilar membrane (базилярна мембрана)
Мембрана у завитку, на якій лежать сенсорні волоскові клітини. Завдяки механічному налаштуванню частота пов’язана з положенням: високі частоти коливаються біля основи (біля овального вікна), низькі — біля верхівки. Ушкодження біля основи — рання NIHL-сигнатура, бо саме там найбільше акустичне навантаження.
C
C‑weighting / dBC (C-зважування)
Відносно пласке частотне зважування, використовується для пікових вимірів і для джерел зі значним низькочастотним вмістом (концерти, сабвуфери, грім, феєрверки). Майже пласке від 31,5 Гц до 8 кГц, з кількома децибелами ослаблення лише на краях. Завжди вказуйте поряд із рівнем: «100 дБC», а не просто «100 дБ».
Cochlea (завитка)
Заповнений рідиною, спіральний орган внутрішнього вуха, що перетворює звуковий тиск на нервові сигнали. Містить близько 15 000 сенсорних волоскових клітин на базилярній мембрані. Завиткові волоскові клітини ссавців не регенеруються, тому ушкодження від шуму є постійним. Див. сторінку про здоров’я слуху.
D
Decibel (дБ)
Логарифмічна одиниця співвідношення двох величин; в акустиці — для SPL, акустичної інтенсивності і потужності. Децибел не є одиницею SI у строгому сенсі; йому потрібен еталон, щоб набути сенсу. Для звукового тиску еталон — 20 мкПа (поріг чутності на 1 кГц), формула L = 20 × log10(p / 20 мкПа). Див. децибельну шкалу.
dBA, dBC, dBZ
SPL у децибелах із застосованим A-, C- або Z-зважуванням (нуль, пласко). Кожне зважування дає інше число для того ж фізичного звуку. Завжди вказуйте, яке використано.
dB FS (full scale)
Цифрова аудіошкала, де 0 дБ FS — максимально можливе значення семпла. Використовується у DAW і аудіопродукції. Не порівнюється напряму з дБ SPL без калібрування, що зв’язує відоме SPL із відомим значенням семпла.
dB SPL (рівень звукового тиску)
Децибельне значення відносно 20 мікропаскалів (20 мкПа) коливання тиску. Стандартна шкала у виробничій і довкільній акустиці. Цифра на шумомірі — це дБ SPL, якщо не вказано інше.
Dynamic range (динамічний діапазон)
Співвідношення між найсильнішим і найслабшим сигналом, що може обробити система. Здорове людське вухо має діапазон близько 120 дБ (від порогу чутності 0 дБ SPL до порогу болю біля 120 дБ SPL). Шумоміри зазвичай покривають 25 – 130 дБ SPL.
E
Equal‑loudness contour (ізофонічна крива)
Крива на графіку частота–SPL, що показує комбінації частоти і SPL, які сприймаються як однаково гучні. Стандартизована в ISO 226:2003, спочатку виміряна Флетчером і Мансоном у 1933 р. Криві пояснюють форму A-зважування і чому воно найкраще працює на середніх рівнях.
Exchange rate (коефіцієнт обміну)
Кількість децибелів, на які скорочується вдвічі безпечний час експозиції. NIOSH і більшість міжнародних норм використовують 3 дБ (енергетична еквівалентність: кожні 3 дБ подвоюють акустичну енергію). OSHA з історичних причин — 5 дБ. Цей коефіцієнт — одна з найбільших практичних різниць між OSHA-PEL і NIOSH-REL.
F
FFT (швидке перетворення Фур’є)
Ефективний алгоритм для перенесення сигналу з часової області у частотну. Візуалізатор шумоміра виконує FFT на кожному вікні семплів і показує модуль на кожен частотний bin. Роздільність bin = частота вибірки / розмір FFT — при 48 кГц і 2048 семплах на вікно кожен bin — 23,4 Гц.
Free field (вільне поле)
Ідеалізоване акустичне середовище без відбивних поверхонь — звук поширюється від джерела незаважений. Безехові камери до нього наближаються, і, менш ідеально, відкриті простори надворі. У вільному полі діє закон оберненого квадрата: подвоєння відстані до точкового джерела дає падіння SPL на 6 дБ.
Frequency (частота)
Кількість повних коливань за секунду в періодичному сигналі, у герцах (Гц). Чутний діапазон у молодих здорових людей 20 Гц – 20 кГц. Нижче 20 Гц: інфразвук; вище 20 кГц: ультразвук.
H
Hair cell (волоскова клітина)
Сенсорна клітина у завитку, що перетворює механічний рух базилярної мембрани на нервові сигнали. Ссавці мають їх близько 15 000 на вухо: 3500 внутрішніх (власне перетворювачі) і 12 000 зовнішніх (механічні підсилювачі). Ушкоджені шумом волоскові клітини не регенеруються.
Hearing Conservation Program (HCP, програма збереження слуху)
Набір обов’язкових заходів, коли експозиція перевищує поріг дії. Включає моніторинг, аудіометрію, ЗІЗ слуху, навчання і документацію. Повний розклад — на сторінці про роботу.
Hertz (Гц)
Одиниця SI частоти: цикли за секунду. 1 Гц = один цикл за секунду; 1 кГц = 1000; 20 кГц = 20 000.
Hyperacusis (гіперакузис)
Знижена толерантність до звичайних рівнів звуку — те, що інші вважають комфортним, відчувається як неприємно гучне. Часто пов’язана з тиннітусом і шумовим ушкодженням; іноді — симптом основних неврологічних станів.
I
IEC 61672‑1
Міжнародна норма, що задає характеристики і калібрування шумомірів. Визначає клас 1 (точність, ±1 дБ) і клас 2 (загального вжитку, ±2 дБ). Прилади для відповідності у виробничому та довкільному шумі мають бути сертифіковані за IEC 61672‑1.
Impulse weighting (Impulse-зважування, I)
Часове зважування зі швидкою атакою (35 мс) і повільним спадом (1,5 с), створене для фіксації коротких гучних подій. Використовується для імпульсних джерел — пострілів, ударів молотка, кульок — і у деяких нормах (ДСТУ EN ISO 9612 для виробничих вимірів зі значущими імпульсами) обов’язкове.
ISO 1996
Міжнародна норма для вимірів довкільного шуму. Дві частини: 1996‑1 — термінологія і величини; 1996‑2 — польові процедури. Опора для шумових карт, дослідження транспорту і більшості оцінок впливу на довкілля.
L
LAeq
A-зважений еквівалентний рівень звуку — сталий SPL, що за час виміру дав би таку ж повну акустичну енергію, як насправді змінний сигнал. Формально: LAeq,T = 10 × log10((1/T) × integral(10^(LA(t)/10) dt)). Енергетично еквівалентна величина, яку використовує практично кожна сучасна виробнича і довкільна шумова норма.
Lden
Зважене 24-годинне середнє для шумових карт ЄС. Вечір +5 дБ, ніч +10 дБ. Керівництво WHO 2018 для дорожнього руху: 53 дБ Lden надворі. В Україні близький підхід застосовується в міських акустичних картах згідно з нормативами Мінрегіону.
Leq
Еквівалентний рівень звуку — те саме визначення, що й LAeq, але без специфікованого частотного зважування. На практиці зазвичай LAeq (A-зважування) або LCeq (C).
L10, L50, L90
Статистичні дескриптори змінного шуму. L10 — рівень, перевищений 10 % часу виміру («типовий пік»); L50 — медіана; L90 — рівень, перевищений 90 % часу («фон»). Корисні в громадському шумі, де самий Leq приховує розподіл.
Lmax, Lpeak
Максимуми за окрему подію. Lmax — найвищий зважений у часі рівень за вимір (Fast, Slow або Impulse). Lpeak — найвище миттєве незважене значення семпла, що ловить дуже короткі піки, які часове зважування б усереднило.
Logarithmic scale (логарифмічна шкала)
Шкала, де рівні прирости відповідають рівним співвідношенням, а не рівним різницям. Децибельна шкала логарифмічна; +10 дБ у будь-якій точці — це співвідношення інтенсивності 10×. Логарифмічні шкали стискають широкі діапазони у робочі цифри і збігаються з тим, як людина сприймає багато сенсорних величин (гучність, яскравість, висоту).
M
Microphone (мікрофон, всеспрямований vs спрямований)
Перетворювач, що перетворює тиск повітря на електричний сигнал. Всеспрямований мікрофон має однакову чутливість в усіх напрямках; спрямований (кардіоїдний, гіперкардіоїдний, shotgun) має нижчу чутливість поза віссю. Шумоміри зазвичай використовують всеспрямовані мікрофони, щоб показ залежав від реального SPL у точці, а не від напрямку. Мікрофони смартфонів часто спрямовані або beam-formed програмно — одна з причин, чому калібрування робиться для кожного пристрою.
N
NIHL (шумоіндукована втрата слуху)
Постійна сенсоневральна втрата слуху від експозиції на шум, чи то поступово протягом років (хронічна NIHL), чи від однієї дуже інтенсивної події (акустична травма). Друга за поширеністю причина сенсоневральної втрати слуху після старіння. Майже повністю запобіжна і, сьогодні, незворотна. Контекст — на сторінці про здоров’я слуху.
NIOSH REL (рекомендована межа експозиції)
Рекомендована NIOSH виробнича межа для шуму: 85 дБА за 8 год TWA, з коефіцієнтом обміну 3 дБ. Більш захисна, ніж OSHA-PEL. Де-факто міжнародний стандарт для неамериканських роботодавців і для американських роботодавців із розвиненою політикою збереження слуху.
NRR (Noise Reduction Rating)
Етикеткове ослаблення ЗІЗ слуху в дБ, виведене з лабораторних вимірів за ANSI S3.19. Реальне ослаблення зазвичай нижче; OSHA рекомендує знижувати NRR на 50 % для поролонових і на 25 % для навушників для практичних розрахунків. Сучасні кількісні fit-test системи вимірюють ослаблення в реальному вусі. У Європі, включно з Україною, для розрахунку використовують метод SNR/HML згідно з ДСТУ EN 458.
O
OSHA PEL (допустима межа експозиції)
Регульована OSHA виробнича межа для шуму: 90 дБА за 8 год TWA, з коефіцієнтом обміну 5 дБ. Кодифікована у 29 CFR 1910.95; без змін з 1983 р. Програми збереження слуху обов’язкові від порогу дії 85 дБА. Див. сторінку про роботу.
P
Pascal (Па)
Одиниця SI тиску: ньютон на квадратний метр. Атмосферний тиск близько 101 325 Па. Поріг чутності — близько 20 мкПа (0,00002 Па). Поріг болю — близько 20 Па.
Phon (фон)
Одиниця рівня гучності, визначена як SPL тону 1 кГц, що сприймається таким же гучним, як тестовий тон. Тон 60 фон на будь-якій частоті звучить так само гучно, як тон 60 дБ SPL на 1 кГц. Слід відрізняти від сона, що міряє сприйняту гучність на лінійній шкалі.
R
Reverberation time (час реверберації, RT60)
Час, за який звук у приміщенні згасає на 60 дБ після зупинки джерела. Стандартизований як RT60. Чим коротший, тим краща розбірливість мови; ANSI S12.60 рекомендує 0,6 с у класах. В Україні відповідні вимоги задає ДБН В.2.2-3:2018. Вітальні зазвичай 0,3 – 0,6 с; собори можуть перевищувати 5 с.
S
Sone (сон)
Лінійна одиниця сприйнятої гучності. 1 сон = 40 фон (тон 40 дБ SPL на 1 кГц); 2 сони = 50 фон (удвічі гучніше); 4 сони = 60 фон. Використовується у специфікаціях обладнання (HVAC, кухонна техніка), де перцепційно лінійна величина зручніша за логарифмічні дБ.
Sound Pressure Level (SPL, рівень звукового тиску)
Децибельне значення вимірювання звукового тиску відносно 20 мкПа. Завжди подається в дБ; зазвичай доповнюється зважуванням (дБА / дБC / дБZ) і часовим зважуванням (Fast / Slow / Impulse).
STS (Standard Threshold Shift)
Зміна аудіометричних порогів у середньому на 10 дБ або більше на 2, 3 і 4 кГц проти референтної аудіограми. Тригер для подальших дій у HCP за OSHA: коригування ЗІЗ, повторне тестування, оцінка виведення з шумної зони.
T
Threshold of hearing (поріг чутності)
Найнижче SPL, яке молоде здорове людське вухо сприймає на даній частоті. За конвенцією 0 дБ SPL на 1 кГц (відповідає тиску 20 мкПа). Вище (менш чутливе) на дуже низьких і дуже високих частотах — див. ізофонічну криву.
Time weighting (часове зважування — Fast / Slow / Impulse)
Експоненційне середнє, накладене на квадрат тиску перед показом SPL. Fast зі сталою 125 мс — стандарт для більшості вимірів. Slow, 1 с — для стабільного оточення. Impulse, атака 35 мс і спад 1500 мс — для транзієнтних подій.
Tinnitus (тиннітус)
Сприйняття звуку (свист, гудіння, шум) без зовнішнього джерела. Часто після акустичної експозиції; хронічний тиннітус зазвичай супроводжується вимірюваною втратою слуху. CDC оцінює, що з тиннітусом живуть 50 мільйонів американців.
TWA (середнє, зважене за часом)
8-годинний енергетичний еквівалент змінної експозиції працівника за зміну. Обчислюється з дози: TWA = 16,61 × log10(D/100) + 90 із коефіцієнтом 5 дБ OSHA, або TWA = 10 × log10(D/100) + 85 із коефіцієнтом 3 дБ NIOSH. Величина, що важить для відповідності у будь-якій виробничій нормі щодо шуму.
Z
Z‑weighting (Z-зважування / нуль-зважування)
Пласка частотна характеристика від 10 Гц до 20 кГц. Замінює старіше «лінійне» або «нещиткане», що не було узгодженим між виробниками. Використовується у дослідженнях, перевірці приладів і будь-якому вимірі, де зважування ввело б небажане зміщення. Визначене в IEC 61672‑1.
Якщо терміна тут немає, він, найімовірніше, на науковій сторінці (технічні поняття) або на сторінці про здоров’я слуху (медичні і фізіологічні поняття). Таблиця порівнянь пов’язує багато з цих термінів із реальними рівнями звуку.