Скю — единица измерения звука¶

Скю (англ. sone, от лат. sonus — «звук») — субъективная единица измерения громкости звука, принятая в психоакустике. В отличие от децибелов, измеряющих физическую интенсивность звука, скю отражает восприятие громкости человеком: один скю соответствует громкости эталонного тона частотой 1000 Гц при уровне звукового давления 40 дБ. Шкала скю линейна в восприятии: звук в 2 скю воспринимается как вдвое более громкий, чем звук в 1 скю, а звук в 0,5 скю — как вдвое более тихий.

¶История

Единица скю была предложена американским физиком Стэнли Стивенсом (Stanley Smith Stevens) в 1936 году. Стивенс, один из основоположников психофизики XX века, разрабатывал методики субъективной оценки стимулов (метод магнифитуд-оценки). Он стремился создать шкалу, на которой числовые значения пропорциональны силе восприятия, а не физической величине стимула. Эксперименты показали, что при удвоении физической интенсивности звука громкость воспринимается не как удвоение, а примерно как утроение — то есть восприятие подчиняется степенному закону, а не логарифмическому, как в децибелах.

¶Определение и шкала

За единицу громкости принят уровень звукового давления 40 дБ при частоте 1000 Гц (монохроматический тон, подаваемый на одно ухо в условиях свободного звукового поля или через наушники). Экспериментально установлено, что для звуков частотой 1000 Гц соотношение между уровнем звукового давления L (в дБ) и громкостью G (в скю) приблизительно описывается формулой:

G = 2^((L − 40)/10)

Таким образом, каждые 10 дБ прироста уровня звукового давления примерно удваивают громкость в скю. Например, звук уровня 70 дБ имеет громкость около 8 скю, а звук 100 дБ — около 64 скю.

¶Связь с другими единицами

Для оценки громкости звуков, содержащих несколько частот, используются производные единицы:

• Лоун (loudness level) — единица уровня громкости, измеряемая в фонах (phon). Уровень громкости звука в фонах численно равен уровню звукового давления в дБ эталонного тона 1000 Гц, который воспринимается как одинаково громкий.
• Силон — устаревшая единица, равная 1,41 скю (использовалась в ранних работах).
• Вокс — предложенная Стивенсом единица, равная 1/10 скю, но получившая меньшее распространение.

Соотношение: 1 фон ≈ 1 скю для эталонного тона 1000 Гц. Для звуков других частот громкость в скю вычисляется с учётом кривых равной громкости (кривые Флетчера — Мансона), описывающих чувствительность слуха на разных частотах.

¶Измерение и стандарты

Для измерения громкости в скю используются специализированные шумомеры и акустические анализаторы, реализующие алгоритмы оценки громкости по стандартам:

• ISO 532 — метод расчёта громкости (методы Звика и Мура-Гласса).
• ECMA-418-2 — современный стандарт, основанный на модели слухового восприятия Sottek (PSM).
• ITU-R BS.1770 — используется для оценки громкости телевизионного и радиовещательного контента (алгоритм LUFS/LKFS).

В России измерение и контроль шума регламентируются ГОСТ 31172-2017 «Шум производственный. Методы измерения» и санитарными нормами (СанПиН), где уровни шума выражаются в дБ, но пересчёт в скю применяется при необходимости оценить субъективную громкость.

¶Применение

Скю и связанные с ней величины применяются в:

• Промышленной гигиене — оценка воздействия шума на работников.
• Проектировании помещений — расчёт акустической комфортности.
• Транспортной инженерии — оценка шума авиадвигателей, автомобильного потока, железнодорожного транспорта.
• Аудиотехнике — настройка громкости, нормализация громкости аудиоматериалов (стандарт EBU R128).
• Психоакустических исследованиях — изучение слухового восприятия.

¶Критика и ограничения

Субъективность оценки громкости — основное ограничение единицы скю. Индивидуальные различия в слуховой чувствительности, привыкание, утомление и характер звука (тон, шум, импульс) влияют на восприятие. Современные модели (например, модели громкости Звика и Мура) учитывают спектральный состав, длительность и модуляцию звука, что делает оценку более точной, но не устраняет принципиальную субъективность.

Источники:

• Stevens S. S. «A scale for the measurement of a psychological magnitude: loudness» // Psychological Review, 1936.
• ISO 532:2017 «Acoustics — Methods for calculating loudness».
• ГОСТ 31172-2017 «Шум производственный. Методы измерения».
• Звик С. М., Дьяконов В. Г. «Психоакустика» — учебное пособие.
• Fletcher H., Munson W. A. «Loudness, its definition, measurement and calculation» // JASA, 1933.