«Громкая» и «тихая» электроакустика

Травмирующая музыка. Характерной особенностью современных электроакустических установок является непрерывное наращивание максимальной выходной мощности усилителей НЧ и соответственное увеличение номинальной мощности акустических колонок. К середине 70-х годов «нормальная» мощность усилителя одной электрогитары доведена до 100 Вт, электрооргана до 200 Вт. Любительские и профессиональные ансамбли применяют для озвучивания своих выступлений усилители мощностью 200 Вт и более. Но, судя по всему, это еще не предел, так что можно ожидать дальнейшего роста мощности электроакустических установок. Такая тенденция давно беспокоит физиологов и врачей, на что есть веские основания.

Дело в том, что ухо человека является очень тонким и легко ранимым органом. При той большой громкости, которую создают мощные и сверхмощные электроакустические установки в танцевальных залах или во время эстрадных представлений, могут наступить неприятные болевые ощущения. Длительное воздействие громкого звука может привести к необратимым дефектам слуха. В зарубежной литературе описано немало случаев пагубного воздействия громкой музыки на слух.

В табл. 6 приведены сравнительные данные (в децибелах) уровня различных видов шума относительно порога слышимости уха человека. Из таблицы видно, что болевой порог соответствует уровню 140 дБ. Средний уровень звучания современной музыки в танцевальных залах достигает 100—120 дБ. Симфонический оркестр также может создать уровень 100 дБ, но происходит это лишь кратковременно, а поэтому отрицательное действие на слух человека здесь практически отсутствует, чего нельзя сказать о танцевальной музыке. Так, по данным преподавателя одного железнодорожного колледжа в Мексике, проводившего наблюдения за своими студентами, после 3 ч пребывания в комнате, где громкость музыки достигала 100— 120 дБ, чувствительность их ушей понижалась на 6 дБ на всех частотах. При этом оказалось, что молодые люди более чувствительны к громкой музыке, чем люди пожилого возраста. Снижение чувствительности уха юноши может достигать 10 дБ, девушки — 6 дБ.

Нередко молодые люди прослушивают свои электрогитары, магнитофоны и электрофоны, включив их на полную мощность в небольших помещениях при закрытых окнах и дверях. По мнению специалистов, делать этого не следует, так как создаваемые при этом уровни громкости могут быть опасны для людей, находящихся в этой комнате. В таких случаях целесообразно уменьшать мощность, открывать двери и окна. Несоблюдение этих требований при систематическом прослушивании современной музыки приводит к необратимым изменениям среднего уха человека, к потере его чувствительности.

По данным ученых университета штата Теннесси, многие студенты имеют слух хуже, чем пожилые люди в возрасте 65 лет и более, из-за того, что они злоупотребляют громкой музыкой. Кстати, те же ученые проводили многочисленные опыты над животными, которые подтвердили, что длительное прослушивание музыки на уровне 120 дБ приводит к перерождению и притуплению органов слуха.

Таблица 6

Итак, с одной стороны, для повышения качества звучания и расширения динамического диапазона громкости необходимо увеличение мощности звуковоспроизводящей аппаратуры, а с другой стороны, сохранение здоровья слушателя и окружающих его людей требует ограничения громкости и выходной мощности. Одним из возможных компромиссов между обеими тенденциями является применение индивидуальных громкоговорителей, оформленных подобно головным телефонам. Такие устройства могут быть как монофоническими, так и стереофоническими. Головные индивидуальные громкоговорящие телефоны уже нашли широкое применение при прослушивании магнитофильмов, граммпластинок, радиопередач и даже электромузыкальных инструментов. Такое «молчаливое» для окружающих прослушивание музыкальных программ позволяет исключить возникновение разного рода конфликтов, связанных с нарушением тишины.

Обычно применяемые головные телефоны типа ТОН 1 или ТОН 2 непригодны для использования с высококачественными усилителями НЧ, так как имеют узкую полосу пропускания и большую неравномерность амплитудно-частотной характеристики. Значительно лучшие результаты можно получить, применяя малогабаритные широкополосные динамические головки, воспроизводящие частоты от 100 Гц до 10 кГц, например 0,5ГД-30 или 0,5ГД-31. При прослушивании монофонических программ головки подключают к выходу усилителя НЧ последовательно или параллельно в зависимости от требуемого сопротивления нагрузки.

На первый взгляд подключение громкоговорящих телефонов к стереофоническому усилителю также несложно: левый телефон соединяют с выходом левого канала, а правый — с выходом правого канала, и можно наслаждаться стереоэффектом. Но первое же прослушивание стереопрограмм на громкоговорящие телефоны, включенные таким образом, показывает, что стереоэффект нарушен. О том, почему это происходит и как восстановить стереоэффект, следует рассказать особо.

Стереофонические громкоговорящие головные телефоны. Стереоэффект при прослушивании стереофонических программ через разнесенные колонки возникает вследствие относительного запаздывания колебаний, излучаемых одной колонкой и воспринимаемых левым и правым ухом. Оказывается, что из-за различных длин путей, которые проходят звуковые волны до каждого уха, наблюдается изменение чувствительности левого и правого уха в зависимости от частоты колебаний. В качестве примера на рис. 33 приведена относительная зависимость чувствительности левого и правого уха человека на различных частотах для случая, когда источник звука размещен слева от слушателя под углом 45°. Эти и последующие данные были опубликованы в одном из английских радиожурналов.

Известно, что ухо человека начинает различать направление на источник звука тогда, когда разность фаз колебаний, достигающих левого и правого уха, более 36°, т. е. разность пути, пройденного волнами, более чем 0,1 длины волны. С учетом размеров головы человека и направления прихода волны на рис. 33 разница в чувствительности левого и правого уха на частотах ниже 200 Гц практически отсутствует. Но зато по мере повышения частоты чувствительность левого уха возрастает, правого уменьшается, достигая наибольшего различия на частотах выше 1 кГц. В среднем можно считать, что на высших частотах чувствительность левого уха на 5 дБ выше, а правого на 10 дБ ниже, чем на самых низших частотах. Если источник звука будет находиться справа от слушателя, то тогда уши как бы поменяются местами.

Как следует из рассмотренного выше примера, при прослушивании через стереофонические головные громкоговорящие телефоны стереоэффект может быть достигнут при включении между телефонами левого и правого каналов дополнительного фильтра, обеспечивающего соответствующее запаздывание сигнала одного канала на телефоне другого канала. На рис. 34 приведены принципиальные схемы двух вариантов подключения динамических головок, применяемых в качестве громкоговорящих телефонов, к выходу стереофонического усилителя с использованием регулировок громкости и баланса, имеющихся в стереоусилителе или смонтированных непосредственно в устройстве.

В первом варианте (рис. 34, а) головки Гр1 и Гр2 подключены к выходам соответствующих каналов стереофонического усилителя через ограничительные резисторы R1 и R5 и фильтрующие цепочки R2C1, R4C3. Между собой головки соединены резонансным контуром L2С2 зашунтированным резистором R3, и катушкой индуктивности L1. Регулировки громкости и стереобаланса при этом размещены в самом усилителе, что создает некоторые неудобства, когда слушатель удален от усилителя.

Во втором варианте (рис 34, б) регуляторы громкости и стереобаланса находятся непосредственно в устройстве, что позволяет корректировать прослушиваемую программу, находясь на значительном расстоянии от усилителя. Кроме того, раздельная регулировка громкости в каждом канале (резисторы R1 и R7) создает дополнительные возможности для придания звучанию желаемой направленности.

Устройства, собранные по схеме рис. 34, оформляют в виде дополнительных блоков, заключенных в металлический корпус.

По мнению многих авторов, стереофонические громкоговорящие телефоны позволяют сделать звук более объемным и пластичным, добиться большей пространственной различимости музыкальных инструментов. Вместе с тем такие телефоны представляют не меньшую, а порой даже большую опасность для органов слуха, чем разнесенные акустические колонки. Причина состоит в том, что уже при относительно небольшой подводимой мощности, всего несколько ватт, звуковое давление, создаваемое головными громкоговорящими телефонами, может превышать уровень 120—130 дБ. Поэтому пользоваться ими следует с соблюдением предосторожности.