Характеристика звука

Как можно измерить?

Необходимо отметить, что звук все люди воспринимают по-разному, именно поэтому создаются специальные приборы для его измерения.

Наиболее часто определение уровня звука осуществляется с помощью датчика. Датчик уровня звука измеряет энергию звуковых волн, которая приходит за единицу времени на единицу площади поверхности приемника. Эта величина носит название интенсивности звука или шума и измеряется в мВт/м2 (микроватты на квадратный метр).

Давайте выясним, как между собой определяются децибелы и действительный уровень сигнала. Каждые 6 dB происходит изменение уровня сигнала в два раза.

Почему берется именно такое значение? Децибелом называется логарифм между отношением двух одинаковых энергетических величин, который затем умножается на 10. Амплитуда же не является энергетической величиной, поэтому её нужно перевести в подходящую величину.

Также для измерения интенсивности шума в различных местах зачастую используют специальный прибор, который называется шумомер.

Человеческое ухо – это весьма совершенный биологический датчик и звукоуловитель, который может воспринимать звуки, различающиеся в миллионы раз друг от друга.

В России есть определенный стандарт по установленным кривым равной громкости. Это ГОСТ Р ИСО 226—2009. Он имеет следующее название – «Акустика. Стандартные кривые равной громкости».

Существует как минимум три способа измерения громкости: по максимальному пиковому значению, по усреднённому значению уровня сигнала и по метрике ReplayGain. Из всех этих методик самой лучшей можно назвать ReplayGain

Он передает воспринимаемый уровень громкости и берет во внимание физиологические и психические особенности при звуковом восприятии

В настоящее время есть разнообразные методы физического выражения амплитуды звуковых колебаний, которые используются в разных областях.

Общая характеристика звуковых волн

Рассмотрим вопросы, что такое звуковая волна и как она воспринимается человеческим ухом. Звуковая волна является продольной, она при попадании в раковину уха вызывает колебания ушной перепонки с определенной частотой и амплитудой. Также можно представлять эти колебания как периодические изменения давления в микрообъеме воздуха, прилегающего к перепонке. Сначала оно увеличивается относительно нормального атмосферного давления, а затем уменьшается, подчиняясь математическим законам гармонического движения. Амплитуда изменений сжатия воздуха, то есть разница максимального или минимального прессинга, создаваемого звуковой волной, с атмосферным давлением пропорционально амплитуде самой звуковой волны.

Многие физические эксперименты показали, что максимальные давления, которые может воспринимать человеческое ухо без нанесения ему вреда, составляют 2800 мкН/см2. Для сравнения скажем, что атмосферное давление вблизи поверхности земли равно 10 млн мкН/см2. Учитывая пропорциональность давления и амплитуды колебаний, можно сказать, что последняя величина даже для самых сильных волн является незначительной. Если говорить о длине звуковой волны, то для частоты в 1000 колебаний в секунду она будет составлять тысячную долю сантиметра.

Самые слабые звуки создают колебания давления порядка 0,001мкН/см2, соответствующая амплитуда колебаний волны для частоты 1000 Гц составляет 10-9 см, при этом средний диаметр молекул воздуха составляет 10-8 см, то есть ухо человека является чрезвычайно чувствительным органом.

Особенности согласных звуков

а) Согласные звуки делятся на твердые и мягкие. Большинство твердых и мягких согласных образуют пары по твердости-мягкости:

— ,  — ,  — ,  — ,  — ,  — ,  — ,  — ,   — ,  — ,  — ,  — ,  — ,  — ,  —

(апостроф справа вверху обозначает мягкость согласного звука). Например, лук — и люк — .

б) У некоторых согласных звуков отсутствуют соотносительные пары по твердости-мягкости, то есть в языке существуют непарные твердые согласные , , (всегда только твёрдые) и непарные мягкие согласные , , (всегда только мягкие).

Примечания:

• у звуков , не принято обозначать мягкость апострофом, хотя в некоторых учебниках она обозначается;
• звук обозначается на письме буквой щ;
• черта сверху над звуком обозначает удвоенный (долгий) звук. В некоторых учебниках обозначают долгие согласные так: — ванна.

в) Согласные звуки, образованные при участии голоса и шума, называются звонкими (например, , , , и др.); если в образовании звуков участвует только шум, то такие звуки называются глухими согласными (например, , , , и др.). Большинство звонких и глухих согласных в русском языке образуют пары по звонкости-глухости:

— , — , — , — , — , — , — , — , — , — , — . Сравните: бить — пить, год — кот, жить — шить.

г) Звуки , , , , |м′], , , , не образуют соот­носительной пары с глухими согласными, следовательно, они являются непарными звонкими (непарные звонкие согласные еще называются сонорными, это звуки, в образовании которых участвует и голос и шум). И наоборот, глухие согласные, не образующие пары со звонкими, являются непарными глухими. Это звуки , , , .

В потоке речи звучание одного звука может уподобляться звучанию другого звука. Такое явление называется ассимиляция. Так, в слове жизнь звук , стоящий рядом с мягким , тоже смягчается, и мы получаем звук .

Таким образом, произношение слова жизнь записывается так: . Сближение звучания возможно также у парных по звонкости-глухости звуков. Так, звонкие согласные в позиции перед глухи­ми и в конце слова по звучанию сближаются с парными глухими.

Следовательно, происходит оглушение согласных. Например, лодка — лока, сказка — скака, воз — во. Возможно и об­ратное явление, когда глухие согласные в позиции перед звон­кими тоже становятся звонкими, то есть озвончаются. Напри­мер, косьба — коба, просьба — проба.

ДИФРАКЦИЯ

Звуковые волны могут огибать встретившиеся на их пути препятствия и проникать в область за ними. Вот эта способность к огибанию препятствий и называется дифракцией. Именно поэтому звук можно услышать не только в пределах прямой видимости источника.

Зависит дифракция от соотношения длины волны (частоты) и размера препятствия.

Если длина волны больше размера препятствия, то звуковая волна огибает его и проходит дальше, почти не меняя своей структуры и интенсивности. Это относится и к прохождению через отверстия. Она просто становиться источником сферической волны.

Если длина сопоставима с размерами препятствия, то она огибает его частично. Звук становится меньше, появляются «акустические тени». При прохождении через отверстие звуковая волна начинает концентрироваться вперед, а края её становятся «размытыми».

Если длина волны меньше размера препятствия, то она отражается от него, а за препятствием образуется «акустическая тень». Через отверстие проходит только маленький узкий пучок. Когда вы, например, слушаете за колонной или балконом тембр звука, то он меняется. Так как низко- и среднечастотные составляющие огибают препятствие, а высокочастотные — нет.

Современная пространственная стереофония учитывает это явление. Ведь разные частоты огибают голову и ушные раковины по-разному. Низкочастотные звуки проходят не меняя интенсивности, среднечастотные и высокочастотные образуют акустическую тень (из-за дифракции). В связи с этим интенсивность звука и тембр меняются в зависимости от расположения источника по отношению к голове, что влияет на его локализацию в пространстве.

Отражение звуковых волн

Когда звуковая волна достигает какой-то границы в пределах среды (например, падает на стену помещения или переходит их воздуха в воду и т. п.), происходит отражение звуковой энергии. При этом угол падения волны равен углу отражения, а некоторая часть энергии теряется на поглощение, часть проходит через границу в другую среду.

Величину коэффициента поглощения материалов можно посмотреть в различных справочниках. При этом необходимо понимать, что величина коэффициента поглощения зависит от частоты. С повышением частоты она увеличивается.

Отраженные от стен помещения и других предметов звуковые волны определяют акустику концертных залов, студий и других помещений для прослушивания.

Изменяя соотношения различных коэффициент поглощения, материалов, можно влиять на структуру отраженных волн и влиять на качество звучания музыки и речи в помещении.

Когда отражения происходят от негладких (с шероховатостью) поверхностей, отраженные волны распространяются в различных направлениях. («Угол падения равен углу отражения»). В итоге в помещение создается диффузное рассеянное звуковое поле, что положительно влияет на качество звучания в зале.

Также отражение волн зависит и от формы отражающей поверхности. Если, например, она в виде вогнутой, выпуклой чаши, то можно концентрировать или наоборот, рассеивать звук в определенной точке или направлении.

Интересный эффект достигается при падении сферической волны на отражающую плоскую поверхность. Образуется сферическая волна с центром, находящимся как бы за барьером. Её называют «мнимым источником» (метод «мнимых источников» применяют при расчетах звукового поле в архитектурной акустике).

Неслышимые звуки

Звук, который воспринимается или слышится ухом человека, имеет частоты в диапазоне 20-20 000 Гц. Звуковые волны с более низкими частотами называют инфразвуком, а с выше — ультразвуком.

Когда были созданы высокочувствительные приемники звуков для различных частот, оказалось, что инфра- и ультразвуки так же распространены в природе, как и слышимые звуки.

Инфразвук

Инфразвук возникает при работе промышленных установок, автомобилей, тракторов и бытовых приборов. Например, сельскохозяйственные тракторы на резиновом ходу и грузовики имеют максимальные вибрации в диапазоне 1,5-3,5 Гц, гусеничные тракторы — около 5 Гц. Музыкальный орган так же может излучать инфразвук. Могут излучать звуки инфракрасных частот всевозможные взрывы и обвалы.

Чувствительные приемники ультразвука показали, что он входит в состав шума ветра и водопадов, в состав звуков, излучаемых некоторыми животными.

Механизм восприятия инфразвука и его влияние на физиологическое состояние человека пока полностью не изучены. Такие звуки неслышимые, однако в результате их воздействия на организм человека появляются повышенная нервозность, чувство страха, приступы тошноты. Иногда из носа и ушей идет кровь.

Свойство инфразвука вызывать страх используется полицией в ряде стран мира. При необходимости разогнать толпу полицейские включают мощные генераторы и вызывают у многих людей неосознанное чувство страха, желание поскорее уйти оттуда, где действует инфразвук.

Ультразвук

Ультразвуковые волны можно получить с помощью специальных высокочастотных излучателей. Узкий пучок ультразвуковых волн в процессе распространения очень мало расширяется. Благодаря этому ультразвуковую волну можно излучать в заданном направлении.

О ультразвуке не раз упоминается на уроках биологии — дельфины и летучие мыши используют его для эхолокации, то есть определения положения окружающих предметов.

Оказывается, что многие насекомые воспринимают ультразвук. Восприятие ультразвука в диапазоне частот до 100 кГц — способность многих грызунов. Собаки воспринимают ультразвук с частотой до 40 кГц.

Ультразвук сегодня широко применяют в различных отраслях науки и техники. Например, с его помощью измеряют глубину моря. С корабля посылают ультразвуковой сигнал и фиксируют промежуток времени до возвращения сигнала, отраженного от дна. Зная скорость звука в воде, можно определить расстояние до дна. Прибор для измерения глубины дна называют эхолотом.

С помощью ультразвука «просвечивают» металлические изделия для выявления в них скрытых дефектов — посторонних включений, трещин или пустот.

Ультразвук широко используют и в медицине — как для обследования больного, так и для его лечения. Лечебный эффект ультразвука основан на том, что он вызывает внутренний разогрев тканей организма.

Звуковые явления

Эхо. Эхо образуется в результате отражения звука от
различных преград — гор, леса, стен, больших зданий и т.п. Эхо
возникает только в том случае, когда отраженный звук
воспринимается раздельно от первоначально произнесенного звука.
Если отражающих поверхностей много и они находятся на разных
расстояниях от человека, то отраженные звуковые волны дойдут до
него в разные моменты времени. В этом случае эхо будет
многократным. Препятствие должно находится на расстоянии 11м от
человека, чтобы можно было услышать эхо.

Отражение звука. Звук отражается от гладких
поверхностей. Поэтому при использовании рупора звуковые волны не
рассеиваются во все стороны, а образуют узконаправленный пучок,
за счет чего мощность звука увеличивается, и он распространяется
на большее расстояние.

Некоторые животные (например, летучая мышь, дельфин) издают
ультразвуковые колебания, затем воспринимают отраженную волну от
препятствий. Так они определяют местоположение и расстояние до
окружающих предметов.

Сферические волны

Другой пример волны в среде — сферическая волна. Сферическая волна возникает, если в среду поместить пульсирующую сферу. В этом случае волновые поверхности представляют собой сферы. Лучи же направляются вдоль продолжений радиусов пульсирующей сферы (см. рисунок).

Амплитуда колебаний частиц в случае сферической волны обязательно убывает по мере удаления от источника. Энергия, излучаемая источником, в этом случае равномерно распределяется по поверхности сферы, радиус которой непрерывно увеличивается по мере распространения волны.

Площадь поверхности сферы пропорциональна квадрату радиуса:

S=4πr2

Следовательно, энергия, переносимая волной, убывает обратно пропорционально квадрату расстояния от источника:

W~1r2..

Амплитуда же колебаний, квадрат которой пропорционален энергии, убывает обратно пропорционально первой степени расстояния от источника:

smax~1r..

Пример №1. Найти расстояние между точками пространства 1 и 2, если известно, что в точке 1 энергия волны равна 10 Дж, а в точке 2— 6 Дж. Считать, что в среде нет трения.

Поскольку энергия волны убывает обратно пропорционально квадрату расстояния от источника, примем, что разность энергий волны в точках 1 и 2 обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними:

(W1−W2)~1r2..

(10−6)~1r2..

4~1r2..

Тогда:

r~√14..~12..(м)

Ультра- и инфразвук

Ультразвуком называются механические волны с частотой от 20 КГц. Его открыли в начале XIX столетия. С помощью ультразвуковых сигналов можно обнаружить внешние дефекты на деталях, определить удельную теплоемкость газов и исследовать внутриклеточные структуры. В медицине ультразвук применяется для визуализации внутренних органов и тканей человека.

По мере распространения ультразвука образуется тепловая энергия. Это приводит к изменению амплитуды и частоты звуковых колебаний. Среда, в которой распространяются ультразвуковые волны, поглощает тепловую энергию. Во время процесса поглощения уменьшается интенсивность звуковых колебаний. От этого параметра зависит глубина проникновения ультразвука. Чем сильнее среда поглощает тепловую энергию, тем быстрее снижается интенсивность колебаний.

Если ультразвук распространяется в среде, где присутствует большое количество неоднородностей, то он рассеивается. Это может изменить процесс поглощения тепла и вызывать затухание звуковых колебаний. Если ультразвуковые волны распространяются на границе раздела 2 сред с разной структурой, то они преломляются.

Инфразвук — акустические волны с частотой до 20 Гц. Он распространяется как в открытом пространстве, так и в закрытых помещениях. Человеческие органы слуха не могут воспринимать инфразвук. Источником инфразвуковых волн являются шторм, цунами, извержения вулканов и гроза. Инфразвук обладает следующими свойствами:

1. Высокая амплитуда колебаний.
2. Низкая скорость распространения в воздухе, потому что среда медленно поглощает энергию инфразвуковых волн.
3. Для инфразвука характерно явление дифракции. Инфразвуковые волны огибают препятствия. Поэтому звук быстро проникает в закрытые помещения. Явление дифракции происходит, если длина волны соответствует размерам огибаемого препятствия.
4. При взаимодействии инфразвука с крупными предметами возникают сильные вибрации. По этой причине происходит явления резонанса.

Инфразвук негативно воздействует на нервную систему и внутренние органы человека. Он может спровоцировать тканевую гипоксию и микроциркуляторные нарушения. Низкочастотные инфразвуковые волны способны вызывать головные боли, тошноту, головокружение и удушье. При длительном воздействии инфразвука с громкостью свыше 190 дБ повышается риск разрыва легочных альвеол.

Инфразвуковые волны применяются при проведении исследований в области географии. С помощью инфразвука ученые могут изучать и предсказывать землетрясения и иные природные катаклизмы.

https://youtube.com/watch?v=SnVWf9bIqdY

Биения

Разберем также такое явление, как биения.

Определение 11

Биение – это явление, возникающее, когда две гармонические волны с близкими, но все же имеющими отличия частотами, накладываются друг на друга.

Биения сопровождают, к примеру, одновременное звучание двух струн, имеющих настройки практически одинаковой частоты. Человеческий орган слуха воспринимает биения как гармонический тон с громкостью, периодически изменяющейся во времени. Запишем выражения, показывающие закономерность изменения звуковых давлений p1 и p2, которые осуществляют воздействие на ухо: 

p1=Acos ω1t и p2=Acos ω2t.

Для удобства примем, что амплитуды колебаний звуковых давлений являются одинаковыми и равны p=A.

Согласно принципу суперпозиции полное давление, которое вызывается обеими волнами в каждый момент времени, есть совокупность звуковых давлений, задаваемых каждой волной в тот же момент времени. Запишем выражение, показывающее суммарное воздействие волн, используя тригонометрические преобразования:

p=p1+p2=2Acosω1-ω22tcosω1+ω22t=2Acos12∆ωtcosωсрt,

где ∆ω=ω1-ω2, аωср=ω1+ω22.

Рисунок 2.7.3(1) отображает, каким образом давления p1 и p2 зависимы от времени t. В момент времени t= оба колебания находятся в фазе, и их амплитуды суммируются. Поскольку частоты колебаний имеют хоть и небольшие, но отличия, через некоторое время t1 колебания войдут в противофазу. В этот момент суммарная амплитуда станет равна нулю: колебания взаимно «погасятся». К моменту времени t2=2t1 колебания вновь окажутся в фазе и т. д. (рисунок 2.7.3(2)).

Определение 12

Период биений Тб – это минимальное значение интервала между двумя моментами времени, которым соответствуют максимальная и минимальная амплитуда колебаний.

Формула, которая определяет медленно изменяющуюся амплитуду Aрезультирующего колебания, имеет запись:

A=2Acos12∆ωt.

Период Тб изменения амплитуды равен 2πΔω. Мы можем это продемонстрировать, приняв следующее предположение: периоды колебаний давлений в звуковых волнах T1 и T2 являются такими, что T1<T2 (т. е. ω1>ω2). За период биений Тб наблюдается некоторое число n полных циклов колебаний первой волны и (n–1) циклов колебаний второй волны: 

Tб=nT1=(n-1)T2.

Отсюда следует:

Tб=T1T2T2-T1=2πω1-ω2=2π∆ω или fб=1Tб=1T1-1T2=f1-f2=∆f.

fб есть частота биений, определяемая как разность частот Δf двух звуковых волн, которые воспринимаются ухом одновременно.

Органы слуха человека способны к восприятию звуковых биений до частот 5–10 Гц. Прослушивание биений – это важный элемент техники настройки музыкальных инструментов.

Рисунок 2.7.3. Биения, возникающие, когда накладываются две звуковые волны с близкими частотами.

Рисунок 2.7.4. Модель явления биений.

Всё ещё сложно?
Наши эксперты помогут разобраться

Все услуги

Решение задач

от 1 дня / от 150 р.

Курсовая работа

от 5 дней / от 1800 р.

Реферат

от 1 дня / от 700 р.

Презентация на тему: » Свойства звука. Звуковые явления.. Повторение. 1.Какие волны называются звуковыми? 2.Какие частоты может слышать человеческое ухо? 3.Приведите примеры.» — Транскрипт:

1

Свойства звука. Звуковые явления.

2

Повторение. 1. Какие волны называются звуковыми? 2. Какие частоты может слышать человеческое ухо? 3. Приведите примеры источников звука. 4. Какие источники звука являются искусственными, какие естественными? 5. Звуковые волны являются продольными или поперечными? 6. Сравните скорость распространения звука в газах, жидкостях и твердых телах. 7. От чего зависит скорость звука?

3

Громкость звука Громкость звука зависит от амплитуды колебаний не прямо пропорционально, и при равной амплитуде человек воспринима­ет звуки с частотой от 1 к Гц до 5 к Гц как более громкие. Гром­кость, вообще говоря, сложным образом зависит от звукового давления (интенсивности звука). Измеряется в фонах или в сонах. Сон — это единица условной шкалы громкости звука. 1 сон соответствует тихому разговору, а 250 сон; — работающему реак­тивному двигателю. Начиная с 200 сон, звук вызывает ощуще­ния боли. Громкость звука можно увеличить, используя рупор или мегафон. Кроме того, рупор можно использовать и для уси­ления принимаемой звуковой волны.

4

Высота звука Высота звука — качество звука, определяемое человеком субъ­ективно на слух и зависящее в основном от частоты звука. С уве­личением частоты высота звука увеличивается. Звуковую волну определенной частоты иначе называют музыкальным тоном. Поэтому о высоте звука часто говорят как о вы­соте тона. Основной тон с «примесью» нескольких колебаний других частот образует музыкальный звук. От состава каждого сложного звука зависит его тембр. При обычной речи в мужском голосе встречаются колебания с частотой от 100 до 7000 Гц, а в женском — от 200 до 9000 Гц. Наиболее высокочастотные колебания входят в состав звука согласной «с».

5

Звуковые явления. Звуковой резонанс Поглощение звука Отражение звука

6

Звуковые явления. Эхо. Эхо это звуковые волны, отраженные от какого-либо препятствия (зданий, холмов, леса и т. п.) и возвратившиеся к своему источнику. Если до нас доходят звуковые волны, последовательно отразившиеся от не­ скольких препятствий и разделенные интервалом времени t> мс, то возникает многократное эхо. Некоторые из таких эхо приобрели всемирную известность. Так, например, скалы, раски­нутые в форме круга возле Адерсбаха в Чехии, в определенном месте троекратно повторяют 7 слогов, а в замке Вудсток в Англии эхо отчетливо повторяет 17 слогов! Название «эхо» связано с именем горной нимфы Эхо, которая, согласно древнегреческой мифологии, была безответно влюблена в Нарцисса. От тоски по возлюбленному Эхо высохла и окаменела, так что от нее остался лишь голос, способный повторять оконча­ния произнесенных в ее присутствии слов.

7

Звуколокация.

8

Решение задач. 1. В поле звук распространяется на значительно большее рас­стояние, чем в лесу. Почему? 2. Кто п полете быстрее машет крыльями: муха, шмель или ко­мар? Как это можно определить? 3. При переходе из одной среды в другую длина звуковой волны увеличилась в три раза. Как при этом изменилась высота звука? 4. Опытные шоферы оценивают давление воздуха в баллоне колеса автомашины по звуку, получаемому при ударе по баллону металлическим предметом. Как зависит высота звука, издаваемого баллоном, от давления воздуха в нем? 5. Зачем басовые струны гитары обматывают металлической проволокой?

9

Решение задач. 6. Герой одного из рассказов О. Г’енри ударил поросенка с такой силой, что поросенок полетел, «опережая звук собственного визга». С какой скоростью должен был лететь поросенок, чтобы этот случай был бы реальным? 7. На высоте 4 км над наблюдателем пролетел реактивный самолет со скоростью 510 м/с. На каком расстоянии от наблюдателя будет находиться самолет, когда наблюдатель услышит звук? 8. Зачем будку суфлера в театре обивают войлоком? 9. Какова длина звуковой волны в воде, вызываемой источни­ком колебаний с частотой 200 Гц, если скорость звука в воде равна 1450 м/с? 10. При измерении глубины моря под кораблем при помощи эхолота оказалось, что моменты отправления и приема ультразвука разделены промежутком времени 0,6 с. Какова глубина моря под кораблем?

Виды звуковых полей

http-equiv=»Content-Type» content=»text/html;charset=UTF-8″>yle=»text-align: justify;»>Звуковые поля имеют несколько  видов. Конечно, они излучаются различными источниками (рояль, вокалист, оркестр, ансамбль и т. п.) и могут иметь очень сложную структуру. Но для упрощения анализа структуры звуковых полей применяют обычно следующую классификацию: звуковое поле сферической волны, плоской и цилиндрической.

Звуковое поле сферической волны

Перед тем как рассматривать этот вид, скажем ещё о двух важных понятиях (фронт звуковой волны и звуковой луч).

Фронт звуковой волны — это поверхность, соединяющая точки среды, находящиеся в одинаковой фазе колебаний (например, круги на воде)

Звуковой луч — это линия, перпендикулярная фронту волны и направленная в сторону распространения звуковых волн.

Итак, сферическая волна относится к области низких частот, где длина звуковой волны велика по отношению к размеру источника. Например, на частоте 40 Гц длина волны составляет 8,5 метров. Практически любой источник звука будет иметь размеры меньше, чем эта длина волны.

Можно считать, что источник сигнала является точечным, а звуковые трёхмерные волны, расходящиеся от него сферические. (См. фото выше)

Фронт такой волны представляет сферу, где в центре источник звука, а звуковые лучи совпадают с радиусами.

Мощность (энергия), излучаемая таким точечным источником, распространяется равномерно по всем направлениям и не меняется при удалении от источника (если только не брать потери на вязкость, теплопроводность и др.)

Звуковое давление в поле сферической волны убывает пропорционально квадрату расстояния от источника.

Это очень важный аспект при записи музыкальных инструментов. Если предположить, что интенсивность меняется одинаково во всех направлениях, то сигналы равноудалённых микрофонов от источника, при прочих равных условиях, одинаковы.

Кроме этого, на низких частотах вблизи источника сигнала звуковое поле сферическое, а давление в нём меняется с изменением расстояния. При близком расположении направленных микрофонов возникает известный эффект (proximity — эффект ближней зоны) — получается гипертрофированная передача низких частот, что в большинстве случаев нежелательно, если только так не задумано автором. Происходит это потому, что разность давлений, действующая на обе стороны диафрагмы, усиливается ещё и разницей в уровнях звукового давления на фронтальной и тыльной стороне микрофона, так как они находятся на разных фронтах сферической волны. Поэтому направленные микрофоны воспринимают низкие частоты по-разному, в зависимости от их расстояния до источника.

Звуковое поле плоской волны

Среднечастотные и тем более высокочастотные составляющие порождают плоские волны.

Когда длина волны становится намного меньше размера источника и когда расстояние до источника увеличивается, то сферическую волну приближенно можно заменить плоской.

Фронт звуковой волны в плоской волне — это звуковые лучи, которые идут параллельно и при этом интенсивность и звуковое давление не зависят от расстояния.

На практике это означает, что звуковое давление уменьшается с расстоянием за счет различных потерь (вязкость среды, теплопроводность и т. д.)

Звуковое поле от любого источника на больших расстояниях можно считать плоским.

Звуковое поле цилиндрической волны

Если источник сильно вытянут в одном направлении (например, звуковая колонка), то вокруг него образуется звуковое поле цилиндрической волны.

Фронт звуковой волны представляет цилиндрические увеличивающиеся поверхности, а звуковые лучи направлены по радиусу цилиндра.

Вывод

Условно можно запомнить следующие:

• на низких частотах и на достаточно близких расстояниях вокруг источника звука образуется сферическая волна
• на высоких частотах и на достаточно больших расстояниях эти же источники создают плоскую звуковую волну
• звуковое давление изменяется от расстояния и зависит от структуры звукового поля (особенно это актуально с описанным выше proximity — эффектом ближней зоны).

Спасибо, что читаете New Style Sound. Подписывайтесь (RSS-лента) и делитесь с друзьями.

Фильтр

По сути, фильтр – это эквалайзер с одной полосой, которая может пропускать либо нижние, либо  верхние частоты, так же, фильтр может быть в виде «пика» — пропускать только группу частот.

Фильтр низких частот:

Фильтр низких частот

Фильтр низких частот (Результат)

Фильр высоких частот:

Фильтр высоких частот

Фильтр высоких частот (Результат)

«Пиковый» фильтр:

Пиковый фильтр

Пиковый фильтр (Результат)

Простой, но мощный инструмент, который так же является базовым.

После того, как звук сформирован осциллятором и огибающей, мы получаем, почти всегда, полный спектр частот, но нам не всегда нужен весь спектр, например для сочного баса – нам ни к чему группа высоких частот, которые мы можем убрать как раз-таки с помощью фильтра.

Для каких-то звуков, передающих мелодическую линию – не всегда нужен низ.

Способов и целей применения фильтров великое множество.

Почти всегда, в фильтрах три параметра, которые можно настроить, это частота (Cutoff), гейн (Resonannce) и добротность (Q – quality factor).

Cutoff регулирует частоту среза спектра, Resonance задаёт подъём громкости, гейна, на грани среза, а Добротность (Q)–ширину полосы гейна, для «пиковых» фильтров, Добротность регулирует ширину пропускания самого фильтра.