Что такое звуковой шум и каков его гармонический спектр: СПЕКТР ЗВУКОВОЙ

СПЕКТР ЗВУКОВОЙ

(англ. sound spectrum) — объективная характеристика звука сложного состава, отображающая его «внутреннюю» физическую структуру (в отличие от «внешней» структуры, отображаемой формой колебаний или осциллограммой). С. з. графически представляет распределение энергии звука по частотным компонентам (элементарным, или простым, тонам). С. з. в основном можно разделить на 3 характерные группы.

1. Линейные (дискретные) спектры звуков устойчивой высоты, характеризующиеся наличием ряда компонентов, находящихся в простых кратных отношениях к частоте нижайшего (первого, или основного) тона. Все тоны таких спектров, включая и первый, называются гармониками. Гармонические спектры характеризуют типичные музыкальные звуки. Гармоническая структура создает основу для восприятия звуков по высоте в ее музыкальном (ладогармоническом) значении.

2. Линейные (дискретные) спектры с негармоническими или не вполне гармоническими компонентами, находящимися в определенных устойчивых отношениях к частоте первого (нижайшего) компонента. Негармонические спектры с частотно-устойчивыми компонентами свойственны колоколам, пластинчатым и др. источникам ударных звуков с массивным вибратором. Такие спектры обычно имеют переменное распределение энергии по компонентам в процессе затухания звука. Не вполне гармоническую структуру спектра имеют, в частности, звуки фортепиано. Интонационное восприятие не вполне гармонических спектров является тем более точным, чем ближе обертоновый ряд соответствует гармоническому.

3. Непрерывные или сплошные спектры шумов (ударно-затухающих и незатухающих) характеризуются непрерывной линией амплитуд, постоянно флуктуирующих (пульсирующих без определенной частоты) компонентов вдоль всей частотной оси. Поскольку распределение энергии в шумовом спектре индивидуально зависит от физических характеристик источника шума, все шумы, так же как и звуки, на основе дискретных компонентов обладают тембровыми качествами. Для многих шумов (стуки, удары, некоторые согласные звуки речи) характерна чрезвычайная неустойчивость их спектров во времени.

Шумовые компоненты часто сопровождают спектры гармонических звуков (шипение флейты, хриплость голоса и т. п.). Гармоническая интерпретация некоторых звуков (журчание, бульканье, гласные звуки живой речи и т. п.) затрудняется быстрым изменением их параметров во времени. Быстро изменяющиеся по амплитуде шумовые спектры (стуки, трески, шорохи, взрывные согласные звуков речи) воспринимаются слухом в их спектрально-временном единстве.

Спектральные характеристики звуков лежат в основе представлений о механизмах слуховых ощущений и восприятии сложных звуков, поскольку слуховой анализатор обладает свойством разложения сложного звука на его частотные компоненты. Спектральные характеристики звуков являются также исходными для создания технических устройств распознавания звуковых образов. См. Фильтр частот.

Поделитесь на страничке

Физические характеристики звука. Тоны и шумы.

Звуковая
волна описывается уравнением механической
волны

где р
и р₀—
звуковое давление в конкретной точке
пространства и максимальное звуковое
давление соответственно; 
— круговая частота, t
– время, x—
координата точки среды (одномерный
случай), v
– скорость звуковой волны.

Таким образом,
физическими
характеристиками звука
являются: звуковое давление, интенсивность,
частота, период, скорость звуковой волны
и т. п. Эти характеристики могут быть
измерены физическими приборами.

Дадим определения
некоторым физическим характеристикам
звука.

Интенсивностью,
или силой звука,
называют плотность потока энергии
звуковой волны; единицы измерения:
Вт/м².

Звуковая волна
оказывает на тело, помещенное на пути
ее распространения, некоторое давление,
называемое давлением звука.

Звуковым,
или акустическим, давлением
p
называют добавочное давление (избыточное
над средним давлением окружающей среды),
образующееся в участках сгущения частиц
в звуковой волне. Оно измеряется в Н/м².

Для плоской
гармонической волны звуковое давление
p
связано с интенсивностью звука (I
) соотношением

или

,
(2)

где p₀
— амплитудное, а p_эф
— эффективное (среднеквадратичное,
которое обычно используется на практике)
значения акустического давления.

Произведение
скорости звука c
в данной
среде на плотность среды

называется удельным
акустическим сопротивлением среды
(волновым сопротивлением среды).

Удельный акустический
импеданс Z
:

,
где p
— звуковое давление, V
— колебательная скорость частицы среды.

Удельный акустический
импеданс
аналогичен
электрическому импедансу

,
где
U—
напряжение,
I
-сила
тока.

Интенсивность
звука:
,
(3)

интенсивность
плоской волны:
,
(4)

где
V
— средняя
скорость смещения частиц в волне.

Сравнение формул
3 и 4 дает нам зависимость скорости
смещения частиц в среде от давления
.

В

еличину
(5)

называют
акустическим
импедансом.

Акустический
импеданс
является основной характеристикой
акустических свойств среды, определяющей
условия отражения и преломления звука
на границе сред. Для воздуха (при
нормальных условиях) Z
= 430 кг/м²сек,
для воды примерно 14510⁴
кг/м²сек,
для железа 4 
10⁷
кг/м²сек
.

Звуки разделяют
на тоны и шумы.

Тоном
называется
звук, который представляет колебание
с постоянной или закономерно изменяющейся
по времени частотой. В зависимости от
формы колебания частиц среды тоны
разделяются на простые
(гармонические)
и сложные.
Сложный тон может быть разложен на
простые, получающийся набор частот с
амплитудами называется акустическим
спектром (рис. 1.). Спектр сложного тона
линейчатый.

Рис.
1.

Спектр
сложного тона.

₀
– основной тон,

2₀,
3₀
и т.д. – обертоны.

Простой тон может
быть получен с помощью камертона или
звукового генератора. К сложным относятся
звуки музыкальных инструментов, гласные
звуки речи человека и др.

Звуковой тон
характеризуется частотой (или периодом),
амплитудой и формой колебания или его
гармоническим спектром, а также
величинами, относящимися к звуковой
волне: интенсивностью, или силой звука,
и звуковым давлением.

Шумом
называют звук, отличающийся сложной,
неповторяющейся временной зависимостью
(рис. 2.). К шуму относятся звуки от вибрации
машин, аплодисменты, шум пламени горелки,
шорох, скрип, согласные звуки речи и
т.п. Шум можно рассматривать как сочетание
беспорядочно меняющихся сложных тонов.
Спектр шума — сплошной.

Шумом называют
самые различные звуки, представляющие
сочетание множества различных тонов,
частота, форма, интенсивность и
продолжительность которых беспорядочно
меняются.

А

Рис. 2.

Спектр
шума.

100 2000 4000
10000 ,
Гц

Шум является
вредным явлением. Длительное действие
шума на орган слуха вызывает ослабление
чувствительности уха, может привести
к частичной или полной потере слуха.
Действуя на нервную систему, шум вызывает
повышенную утомляемость, снижение
работоспособности, различные нервные
заболевания.

Вредность шума
зависит от его громкости и спектрального
состава. Нормально допустимым уровнем
шума считается 40 — 50 дБ.

Для объективного
измерения громкости шума применяются
приборы, называемые шумомерами. Шумомер
содержит микрофон, который преобразует
звуковые колебания в электрические.
Эти колебания затем усиливаются и
средняя мощность их измеряется при
помощи микроамперметра со шкалой,
градуированной в децибелах громкости.

СПЕКТР ЗВУКОВОЙ — это… Что такое СПЕКТР ЗВУКОВОЙ?



СПЕКТР ЗВУКОВОЙ

(англ. sound spectrum) — объективная характеристика звука сложного состава, отображающая его «внутреннюю» физическую структуру (в отличие от «внешней» структуры, отображаемой формой колебаний или осциллограммой). С. з. графически представляет распределение энергии звука по частотным компонентам (элементарным, или простым, тонам). С. з. в основном можно разделить на 3 характерные группы.

1.

Линейные (дискретные) спектры звуков устойчивой высоты, характеризующиеся наличием ряда компонентов, находящихся в простых кратных отношениях к частоте нижайшего (первого, или основного) тона. Все тоны таких спектров, включая и первый, называются гармониками. Гармонические спектры характеризуют типичные музыкальные звуки. Гармоническая структура создает основу для восприятия звуков по высоте в ее музыкальном (ладогармоническом) значении.

2. Линейные (дискретные) спектры с негармоническими или не вполне гармоническими компонентами, находящимися в определенных устойчивых отношениях к частоте первого (нижайшего) компонента. Негармонические спектры с частотно-устойчивыми компонентами свойственны колоколам, пластинчатым и др. источникам ударных звуков с массивным вибратором. Такие спектры обычно имеют переменное распределение энергии по компонентам в процессе затухания звука. Не вполне гармоническую структуру спектра имеют, в частности, звуки фортепиано. Интонационное восприятие не вполне гармонических спектров является тем более точным, чем ближе обертоновый ряд соответствует гармоническому.

3. Непрерывные или сплошные спектры шумов (ударно-затухающих и незатухающих) характеризуются непрерывной линией амплитуд, постоянно флуктуирующих (пульсирующих без определенной частоты) компонентов вдоль всей частотной оси. Поскольку распределение энергии в шумовом спектре индивидуально зависит от физических характеристик источника шума, все шумы, так же как и звуки, на основе дискретных компонентов обладают тембровыми качествами. Для многих шумов (стуки, удары, некоторые согласные звуки речи) характерна чрезвычайная неустойчивость их спектров во времени.

Шумовые компоненты часто сопровождают спектры гармонических звуков (шипение флейты, хриплость голоса и т. п.). Гармоническая интерпретация некоторых звуков (журчание, бульканье, гласные звуки живой речи и т. п.) затрудняется быстрым изменением их параметров во времени. Быстро изменяющиеся по амплитуде шумовые спектры (стуки, трески, шорохи, взрывные согласные звуков речи) воспринимаются слухом в их спектрально-временном единстве.

Спектральные характеристики звуков лежат в основе представлений о механизмах слуховых ощущений и восприятии сложных звуков, поскольку слуховой анализатор обладает свойством разложения сложного звука на его частотные компоненты. Спектральные характеристики звуков являются также исходными для создания технических устройств распознавания звуковых образов. См. Фильтр частот.

Большой психологический словарь. — М.: Прайм-ЕВРОЗНАК.
Под ред. Б.Г. Мещерякова, акад. В.П. Зинченко.
2003.

• СПЕКТРОМЕТРИЯ
• СПИНОЗА БАРУХ (БЕНЕДИКТ)

Смотреть что такое «СПЕКТР ЗВУКОВОЙ» в других словарях:

• Спектр — У этого термина существуют и другие значения, см. Спектр (значения). Спектр (лат. spectrum «видение») в физике  распределение значений физической величины (обычно энергии, частоты или массы). Графическое представление такого… …   Википедия

• звуковой спектр — garso spektras statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. audible spectrum; sound spectrum vok. Klangspektrum, n; Schallspektrum, n rus. звуковой спектр, m; спектр звука, m pranc. spectre acoustique, m; spectre du son, m; spectre sonore, m …   Fizikos terminų žodynas

• СПЕКТР — Вообще – диапазон компонентов некоторого источника энергии (например, световой волны, звуковой волны), разделенный и упорядоченный, согласно некоторому измерению (например, длине волны, частоте). Обратите внимание, что существует тенденция… …   Толковый словарь по психологии

• спектр звука — garso spektras statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. audible spectrum; sound spectrum vok. Klangspektrum, n; Schallspektrum, n rus. звуковой спектр, m; спектр звука, m pranc. spectre acoustique, m; spectre du son, m; spectre sonore, m …   Fizikos terminų žodynas

• спектр шума — распределение звуковой энергии шума по частотам; учитывается при нормировании и гигиенической оценке шума …   Большой медицинский словарь

• Спектр шу́ма — распределение звуковой энергии шума по частотам; учитывается при нормировании и гигиенической оценке шума …   Медицинская энциклопедия

• Спектр звука — совокупность простых гармонических волн, на которые можно разложить сложную звуковую волну. Получить С. какого либо звука значит получить совокупность значений амплитуд всех частотных составляющих, образующих данный звук. Такой С. называется… …   Педагогическое речеведение

• БЕЛЫЙ ШУМ (звуковой) — (англ. white noise) шум, лишенный высотной и тембровой определенности, объективно характеризующийся статистически неизменным во времени непрерывным, равноамплитудным во всем используемом диапазоне частот спектром. На слух к Б. ш. близко подходит… …   Большая психологическая энциклопедия

• Оптический спектр — Солнечный свет после прохождения через треугольную стеклянную призму Спектр (лат. spectrum от лат. spectare  смотреть) в физике  распределение значений физической величины (обычно энергии, частоты или массы), а также графическое представление… …   Википедия

• Световой спектр — Солнечный свет после прохождения через треугольную стеклянную призму Спектр (лат. spectrum от лат. spectare  смотреть) в физике  распределение значений физической величины (обычно энергии, частоты или массы), а также графическое представление… …   Википедия

Физические характеристики звука. Тоны и шумы — Студопедия

Звуковая волна описывается уравнием механической волны

p=p₀cos ω(t-x/v)

где р и р₀— звуковое давление в конкретной точке пространства и максимальное звуковое давление соответственно; w — круговая частота, t – время, x— координата точки среды (одномерный случай), v– скорость звуковой волны.

Физическими характеристиками звука являются: звуковое давление, интенсивность, частота, период, скорость звуковой волны и другие Эти характеристики могут быть измерены физическими приборами.

Интенсивностью, или силой звука, называют плотность потока энергии звуковой волны; единицы измерения: Вт/м².

где W-энергия, t-время,

S-площадь, Ф-поток энергии.

Звуковая волна оказывает на тело, помещенное на пути ее распространения давление.

Звуковым,или акустическим, давлением p называют добавочное давление (избыточное над средним давлением окружающей среды), образующееся в участках сгущения частиц в звуковой волне. Оно измеряется в Н/м².

Для плоской гармонической волны звуковое давление Dp связано с интенсивностью звука (I ) соотношением

или

, (2)

где Dp₀ — амплитудное, а Dp_эф — эффективное (среднеквадратичное, которое обычно используется на практике) значения акустического давления.

Произведение скорости звука c в данной среде на плотность среды r называется удельным акустическим сопротивлением среды (волновым сопротивлением среды).

Удельный акустический импедансZ: ,

где p — звуковое давление, V — колебательная скорость частицы среды.

Удельный акустический импедансаналогичен электрическому импедансу ,

где U— напряжение, i-сила тока.

Интенсивность звука: , (3)

интенсивность плоской волны:

, (4)

гдеV— средняя скорость смещения частиц в волне.

Сравнение формул 3 и 4 дает нам зависимость скорости смещения частиц в среде от давления .

(5)

Величину Z называют акустическим импедансом.

Акустический импеданс является основной характеристикой акустических свойств среды, определяющей условия отражения и преломления звука на границе сред. Для воздуха (при нормальных условиях) Z = 430 кг/м²×сек, для воды примерно 145×10⁴ кг/м²×сек, для железа 4 × 10⁷ кг/м²×сек .

Звуки разделяют на тоны и шумы.

Тономназывается звук, который представляет колебание с постоянной или закономерно изменяющейся по времени частотой. В зависимости от формы колебания частиц среды тоны разделяются на простые (гармонические) и сложные. Сложный тон может быть разложен на простые, получающийся набор частот с амплитудами называется акустическим спектром (рис. 1.). Спектр сложного тона линейчатый.

		Рис. 1. Спектр сложного тона. n0 – основной тон, 2n0, 3n0 и т.д. – обертоны.

Простой тон может быть получен с помощью камертона или звукового

генератора. К сложным относятся звуки музыкальных инструментов, гласные звуки речи человека и др.

Звуковой тон характеризуется частотой (или периодом), амплитудой и формой колебания или его гармоническим спектром, а также величинами, относящимися к звуковой волне: интенсивностью, или силой звука, и звуковым давлением.

Шумомназывают звук, отличающийся сложной, неповторяющейся временной зависимостью (рис. 2.).

К шуму относятся звуки от вибрации машин, аплодисменты, шум пламени горелки, шорох, скрип, согласные звуки речи и т.п. Шум можно рассматривать как сочетание беспорядочно меняющихся сложных тонов. Спектр шума — сплошной.

Шумом называют самые различные звуки, представляющие сочетание множества различных тонов, частота, форма, интенсивность и продолжительность которых беспорядочно меняются.

Шум является вредным явлением. Длительное действие шума на орган слуха вызывает ослабление чувствительности уха, может привести к частичной или полной потере слуха. Действуя на нервную систему, шум вызывает повышенную утомляемость, снижение работоспособности, различные нервные заболевания.

Вредность шума зависит от его громкости и спектрального состава. Нормально допустимым уровнем шума считается 40 — 50 дБ.

Для объективного измерения громкости шума применяются приборы, называемые шумомерами. Шумомер содержит микрофон, который преобразует звуковые колебания в электрические. Эти колебания затем усиливаются и средняя мощность их измеряется при помощи микроамперметра со шкалой, градуированной в децибелах громкости.

Акустика. Природа звука. Физические характеристики звука. Тоны и шумы.

Акустика — раздел
физики, изучающий звуковые явления.
Акустика подразделяется на общую,
физиологическую, архитектурную,
музыкальную и другие.

Общая акустика
изучает преимущественно явления,
касающиеся генерации, распространения
(отражение, преломление, поглощение и
т.д.) и использования звуковых волн для
тех или иных целей. Физиологическая
акустика изучает физические основы
устройства органов речи и слуха, систему
звуковых измерений (связь между
характеристиками слухового ощущения
и звуковой волны) и т.д. Прочие разделы
акустики касаются использования звука
в различных прикладных областях.

Звуком
называют волны, распространяющиеся в
упругих средах, образованные колебаниями
с частотой от 16 до 20 000 Гц.частицами
среды и воспринимаемые человеческим
ухом.

В акустике
рассматриваются и пограничные со звуком
области: ниже 16 Гц — инфразвук
и выше 20 000 Гц — ультразвук.

Источником звука
является тело любой природы, находящееся
в колебательном движении обычно в
результате каких-либо механических
воздействий, т.е. для возбуждения звука
всегда требуется энергия. При колебаниях
тело образует в окружающей среде
(например, в воздухе) упругую продольную
волну, которая достигая уха, вызывает
слуховое ощущение.

Звук распространяется
в любых упругих средах. Скорость
распространения звука не зависит от
частоты колебаний, а зависит от
температуры, плотности и упругих свойств
среды.
Скорость звука в воздухе (0⁰
С) составляет 331,5 м/сек. При повышении
температуры на 1⁰
С она увеличивается примерно на 0,5 м/сек.

V=V₀+0,5t⁰

В твердых и жидких
средах скорость звука значительно выше,
в воде, например, около 1500
м/сек. Эта
скорость
звука принята как средняя
для мягких тканей тела человека.

Физические характеристики звука. Тоны и шумы.

Звуковая волна
описывается уравнием механической
волны

p=p₀cos
ω(t-x/v)

где р
и р₀—
звуковое давление в конкретной точке
пространства и максимальное звуковое
давление соответственно; 
— круговая частота, t
– время, x—
координата точки среды (одномерный
случай), v–
скорость звуковой волны.

Физическими
характеристиками звука
являются: звуковое давление, интенсивность,
частота, период, скорость звуковой волны
и другие Эти характеристики могут быть
измерены физическими приборами.

Интенсивностью,
или силой звука,
называют
плотность потока энергии звуковой
волны; единицы измерения: Вт/м².

где W-энергия,
t-время,

S-площадь,
Ф-поток энергии.

Звуковая волна
оказывает на тело, помещенное на пути
ее распространения давление.

Звуковым,
или акустическим, давлением
p
называют добавочное давление (избыточное
над средним давлением окружающей среды),
образующееся в участках сгущения частиц
в звуковой волне. Оно измеряется в Н/м².

Для плоской
гармонической волны звуковое давление
p
связано с интенсивностью звука (I
) соотношением

или

,
(2)

где p₀
— амплитудное, а p_эф
— эффективное (среднеквадратичное,
которое обычно используется на практике)
значения акустического давления.

Произведение
скорости звука c
в
данной среде на плотность среды

называется удельным
акустическим сопротивлением среды
(волновым сопротивлением среды).

Удельный акустический
импеданс Z:
,

где p
— звуковое давление, V
— колебательная скорость частицы среды.

Удельный акустический
импеданс
аналогичен
электрическому импедансу

,

где
U—
напряжение,
i
-сила
тока.

Интенсивность
звука:
,
(3)

интенсивность
плоской волны:

,
(4)

где
V
— средняя
скорость смещения частиц в волне.

Сравнение формул
3 и 4 дает нам зависимость скорости
смещения частиц в среде от давления
.

(5)

Величину Z
называют
акустическим
импедансом.

Акустический
импеданс
является основной характеристикой
акустических свойств среды, определяющей
условия отражения и преломления звука
на границе сред. Для воздуха (при
нормальных условиях) Z
= 430 кг/м²сек,
для воды примерно 14510⁴
кг/м²сек,
для железа 4 
10⁷
кг/м²сек
.

Звуки разделяют
на тоны и шумы.

Тоном
называется
звук, который представляет колебание
с постоянной или закономерно изменяющейся
по времени частотой.
В зависимости от формы колебания частиц
среды тоны разделяются на простые
(гармонические)
и сложные.
Сложный тон может быть разложен на
простые, получающийся набор частот с
амплитудами называется акустическим
спектром (рис. 1.). Спектр сложного тона
линейчатый.

Рис. 1.

Спектр сложного
тона.

₀
– основной тон,

2₀,
3₀
и т.д. – обертоны.

Простой тон может
быть получен с помощью камертона или
звукового

генератора. К
сложным относятся звуки музыкальных
инструментов, гласные звуки речи человека
и др.

Звуковой
тон характеризуется частотой (или
периодом), амплитудой и формой колебания
или его гармоническим спектром, а также
величинами, относящимися к звуковой
волне: интенсивностью, или силой звука,
и звуковым давлением.

Шумом
называют
звук, отличающийся сложной, неповторяющейся
временной зависимостью
(рис. 2.).

К шуму относятся
звуки от вибрации машин, аплодисменты,
шум пламени горелки, шорох, скрип,
согласные звуки речи и т.п. Шум
можно рассматривать как сочетание
беспорядочно меняющихся сложных тонов.
Спектр шума — сплошной.

Шумом называют
самые различные звуки, представляющие
сочетание множества различных тонов,
частота, форма, интенсивность и
продолжительность которых беспорядочно
меняются.

А

Рис. 2.

Спектр шума.

100
2000 4000 10000 ,
Гц

Шум
является вредным явлением.
Длительное действие шума на орган слуха
вызывает ослабление чувствительности
уха, может привести к частичной или
полной потере слуха. Действуя на нервную
систему, шум вызывает повышенную
утомляемость, снижение работоспособности,
различные нервные заболевания.

Вредность
шума зависит от его громкости и
спектрального состава.
Нормально
допустимым уровнем шума считается 40 —
50 дБ.

Для объективного
измерения громкости шума применяются
приборы, называемые шумомерами. Шумомер
содержит микрофон, который преобразует
звуковые колебания в электрические.
Эти колебания затем усиливаются и
средняя мощность их измеряется при
помощи микроамперметра со шкалой,
градуированной в децибелах громкости.

Спектральный состав звука — Студопедия

Физические величины, характеризующие звук, являются функцией времени, поэтому их можно представить в виде суммы гармонических колебаний с различными частотами и амплитудами (см. раздел 1.1.2). Зависимость амплитуды (или эффективного значения) гармонических составляющих звуковой волны от частоты называется спектром звука.

Периодические колебания при разложении в ряд Фурье представляются как сумма гармоник с различной амплитудой. Такие гармоники образуют дискретныйили линейчатый спектр.

Непериодические колебания сложной формы (случайные или одиночные процессы) могут быть представлены с помощью интеграла Фурье в виде суммы бесконечно большого числа гармонических составляющих, образующих сплошной спектр. Обычно звуковые сигналы имеют смешанный спектр, в котором на фоне сплошного спектра выделяются отдельные тональные составляющие. Различные виды спектров приведены на рисунке 3.7.

Рисунок 3.7 – Различные виды спектров звуковых сигналов

Дискретные спектры характерны, в основном, для музыкальных звуков. При этом самая низкая по частоте гармоника называется основным тоном, а все остальные – обертонами (рисунок 3.8).

Рисунок 3.8 – Разложение звукового сигнала на гармонические составляющие.

Частота основного тона определяет высоту звука, а обертоны придают звуку определённую тембровую окраску (тембр). Если в звуке мало обертонов, то тембр оценивается как глухой, пустой, неокрашенный; если сильно выражены первые обертоны – сочный, полный; если сильно выражены высшие составляющие в области 3000 – 6000 Гц – пронзительный, металлический, резкий, яркий. На рисунке 3.9 приведены осциллограммы звуков одинаковой высоты, исполняемых на рояле и кларнете. Период у обоих колебаний одинаков, но они сильно отличаются друг от друга по своей форме и, следовательно, различаются своим гармоническим составом.

Рисунок 3.9 – Осциллограммы звуковых колебаний рояля и кларнета.

На рисунке 3.10 изображены спектры этих звуковых сигналов. Так как высоты звуков одинаковы, то и частоты тонов — основного и обертонов — одни и те же. Однако амплитуды отдельных гармоник в каждом спектре сильно различаются.

Рисунок 3.10 – Спектры звуковых колебаний рояля и кларнета

Сплошной широкополосный спектр характерен для неупорядоченных во времени звуковых сигналов, называемых шумом. При этом по положению максимума спектра шумы можно разделить на низкочастотные (максимум ниже 300 Гц), среднечастотные (от 300 до 800 Гц) и высокочастотные (максимум выше 800 Гц).

Спектр речи является смешанным, причём его дискретные частоты определяются гласными звуками, которые по своей природе близки к музыкальным. Их спектр представляет собой последовательность большого числа отдельных линий, соответствующих гармоникам колебаний голосовых связок. Основная частота колебаний голосовых связок у разных людей различна (бас – примерно 100 Гц, сопрано – 250 Гц).

Обычно при произнесении гласных звуков максимальную амплитуду имеют одна или две гармоники, которые называются формантами.Например, для гласного звука «а» частота форманты примерно равна 900 Гц, для «о» — 500 Гц, для «е» — 550 и 2100 Гц, для «и» — 350 и 2400 Гц. Согласные звуки характеризуются сплошным («шумовым») спектром. На рисунке 3.10 приведены спектры звуков «а» и «с».

Рисунок 3.10 – Спектры звуков речи: «а» (вверху) и «с» (внизу).

4 ИСТОЧНИКИ И ПРИЕМНИКИ ЗВУКА

СПЕКТР ЗВУКА — это… Что такое СПЕКТР ЗВУКА?

звук | Свойства, типы и факты

Звук , механическое возмущение из состояния равновесия, которое распространяется через упругую материальную среду. Также возможно чисто субъективное определение звука, как того, что воспринимается ухом, но такое определение не особо проясняет и чрезмерно ограничивает, так как полезно говорить о звуках, которые не могут быть услышаны человеческим ухом, например как те, которые производятся собачьим свистком или сонарным оборудованием.

Британская викторина

Викторина «Все о физике»

Что сделал физик Дж. Дж. Томсон открыл в 1890-х годах, когда проанализировал катодные лучи и пришел к выводу, что они состоят из заряженных «корпускул»?

Изучение звука следует начинать со свойств звуковых волн.Существует два основных типа волн, поперечные и продольные, которые различаются по способу распространения волны. В поперечной волне, такой как волна, генерируемая в натянутом канате, когда один конец покачивается вперед и назад, движение, составляющее волну, перпендикулярно или поперечно направлению (вдоль веревки), в котором движется волна. Важное семейство поперечных волн генерируется электромагнитными источниками, такими как свет или радио, в которых электрические и магнитные поля, составляющие волну, колеблются перпендикулярно направлению распространения.

Изучите волновое движение звука, исходящего от точечного источника, с помощью подвешенной пружины. Распространение вибрирующих звуковых волн похоже на действие вибрирующей пружины. Encyclopædia Britannica, Inc. Посмотреть все видео по этой статье

Звук распространяется по воздуху или другим средам в виде продольной волны, в которой механическая вибрация, составляющая волну, происходит вдоль направления распространения волны. Продольная волна может быть создана в спиральной пружине путем сжатия нескольких витков вместе, чтобы сформировать сжатие, а затем их отпускания, позволяя сжатию перемещаться по длине пружины.Воздух можно рассматривать как состоящий из слоев, аналогичных таким змеевикам, со звуковой волной, распространяющейся как слои воздуха, «толкающие» и «тянущие» друг друга, подобно сжатию, движущемуся вниз по пружине.

Таким образом, звуковая волна состоит из чередующихся сжатий и разрежений или областей высокого и низкого давления, движущихся с определенной скоростью. Другими словами, оно состоит из периодического (то есть колеблющегося или вибрирующего) изменения давления, происходящего вокруг равновесного давления, преобладающего в определенное время и в определенном месте.Равновесное давление и синусоидальные колебания, вызванные прохождением чистой звуковой волны (то есть волны одной частоты), представлены на рисунках 1A и 1B соответственно.

графические изображения звуковой волны Рисунок 1: Графические изображения звуковой волны. (A) Воздух в состоянии равновесия при отсутствии звуковой волны; (B) сжатия и разрежения, составляющие звуковую волну; (C) поперечное изображение волны, показывающее амплитуду (A) и длину волны (λ). Encyclopædia Britannica, Inc.
Получите эксклюзивный доступ к контенту нашего 1768 First Edition с подпиской.
Подпишитесь сегодня

Обсуждение звуковых волн и их распространения можно начать с рассмотрения плоской волны единственной частоты, проходящей через воздух. Плоская волна — это волна, которая распространяется в пространстве как плоскость, а не как сфера увеличивающегося радиуса. Таким образом, он не является идеальным представителем звука (см. Ниже Круглые и сферические волны).Одночастотная волна будет восприниматься как чистый звук, такой как звук, создаваемый камертоном, по которому слегка ударили. В качестве теоретической модели он помогает выяснить многие свойства звуковой волны.

Рисунок 1C — еще одно представление звуковой волны, показанной на рисунке 1B. Как показано на синусоидальной кривой, изменение давления в звуковой волне повторяется в пространстве на определенном расстоянии. Это расстояние известно как длина волны звука, обычно измеряется в метрах и обозначается λ.Поскольку волна распространяется по воздуху, одной полной длине волны требуется определенный период времени, чтобы пройти определенную точку в пространстве; этот период, представленный T , обычно измеряется в долях секунды. Кроме того, в течение каждого временного интервала в одну секунду определенное количество длин волн проходит точку в пространстве. Известная как частота звуковой волны, количество длин волн, проходящих в секунду, традиционно измеряется в герцах или килогерцах и обозначается как f .

Откройте для себя взаимосвязь между частотой волны и ее периодом. Обзор взаимосвязи между частотой и периодом волн. Encyclopædia Britannica, Inc. Посмотреть все видеоролики к этой статье

Существует обратная зависимость между частотой волны и ее периодом, так что

Определите разницу между частотой и амплитудой, изучая звуковые волны Частота и амплитуда волн. звуковые волны, зарегистрированные на осциллографе. Encyclopædia Britannica, Inc. Смотрите все видео по этой статье

Это означает, что звуковые волны с высокими частотами имеют короткие периоды, а волны с низкими частотами — длинные.Например, звуковая волна с частотой 20 герц будет иметь период 0,05 секунды ( т. Е. 20 длин волн / секунду × 0,05 секунды / длина волны = 1), а звуковая волна 20 килогерц будет иметь период 0,00005. секунда (20000 длин волн в секунду × 0,00005 секунды / длина волны = 1). Между 20 герцами и 20 килогерцами лежит частотный диапазон слуха человека. Физическое свойство частоты физиологически воспринимается как высота звука, так что чем выше частота, тем выше воспринимаемая высота звука.Также существует связь между длиной звуковой волны, ее частотой или периодом и скоростью волны ( S ), так что

Математические значения

Равновесное значение давления, представленное равномерным разнесенные линии на фиг. 1A и ось графика на фиг. 1C равны атмосферному давлению, которое преобладало бы в отсутствие звуковой волны. При прохождении сжатий и разрежений, составляющих звуковую волну, будут происходить колебания выше и ниже атмосферного давления.Величина этого отклонения от равновесия известна как амплитуда звуковой волны; измеряется в паскалях, или ньютонах на квадратный метр, обозначается буквой A . Смещение или возмущение плоской звуковой волны можно математически описать с помощью общего уравнения движения волны, которое в упрощенной форме записывается как:

Это уравнение описывает синусоидальную волну, которая повторяется через расстояние λ, перемещающееся вправо. (+ x ) со скоростью, заданной уравнением (2).

Амплитуда звуковой волны определяет ее интенсивность, которая, в свою очередь, воспринимается ухом как громкость. Акустическая интенсивность определяется как средняя скорость передачи энергии на единицу площади, перпендикулярной направлению распространения волны. Его связь с амплитудой может быть записана как

, где ρ — это равновесная плотность воздуха (измеряется в килограммах на кубический метр), а S — это скорость звука (в метрах в секунду).Интенсивность ( I ) измеряется в ваттах на квадратный метр, причем ватт является стандартной единицей мощности при электрическом или механическом использовании.

Величина атмосферного давления в «стандартных атмосферных условиях» обычно составляет около 10 ⁵ паскалей, или 10 ⁵ ньютонов на квадратный метр. Минимальная амплитуда изменения давления, которую может ощутить человеческое ухо, составляет около 10 ^-5 паскаль, а амплитуда давления на пороге боли составляет около 10 паскалей, поэтому колебания давления в звуковых волнах очень малы по сравнению с давление атмосферы.В этих условиях звуковая волна распространяется линейно, то есть продолжает распространяться в воздухе с очень небольшими потерями, дисперсией или изменением формы. Однако, когда амплитуда волны достигает примерно 100 паскалей (примерно одна тысячная давления атмосферы), в распространении волны развиваются значительные нелинейности.

Нелинейность возникает из-за специфического воздействия на давление воздуха, вызванного синусоидальным смещением молекул воздуха.Когда колебательное движение, составляющее волну, невелико, увеличение и уменьшение давления также незначительны и почти равны. Но когда движение волны велико, каждое сжатие создает избыточное давление большей амплитуды, чем уменьшение давления, вызванное каждым разрежением. Это можно предсказать с помощью закона идеального газа, который гласит, что увеличение объема газа наполовину снижает его давление только на одну треть, а уменьшение его объема наполовину увеличивает давление в два раза.В результате возникает чистое превышение давления — явление, которое имеет значение только для волн с амплитудой выше примерно 100 паскалей.

.

Что такое звук? Что такое шум?

Например,

Wind не имеет собственного звука. Только когда ветер ударяется о физический объект и заставляет его вибрировать, мы можем его услышать.

Что такое шум?

В этом смысле все звуки похожи: это просто вибрации. Нет никакой физической разницы между шумом и приятным звуком.

Другое дело, как вы, как слушатель, реагируете на эти звуки. Шум — это просто любой звук, который вы не хотите слышать.

Продолжим пример с ветром. Если сейчас теплый летний полдень, и вы идете по лесу и слышите ветер, дующий сквозь деревья, это шум? Или вам нравится это слышать? Что отличает этот ветер от ветра, который мешает вам ясно понять человека, с которым вы разговариваете? Они оба просто звуковые колебания.

Их отличает то, что вы хотите слышать один из этих ветров, а не другой.

Профессионалы слуха называют это намерение слушателя , что в основном означает, что отдельный звук может быть как «шумом», так и «не-шумом» в зависимости от того, как вы хотите его слышать.

Различение шума и отсутствия шума

Ваш мозг — удивительный орган, который может различать шум и не шум — и может автоматически фокусироваться на звуках, которые вы хотите слышать. Это из-за намерения слушателя. Если вы внимательно слушаете голос определенного человека в шумной обстановке, ваш мозг сосредотачивается на его голосе и может уменьшить фоновые шумы.

Представьте, что вы сидите и смотрите телевизор, когда кто-то подходит к вам и начинает говорить.Какие из этих звуков — телевизор или их голос — являются шумом? Это зависит от того, какой из них вы хотите услышать. Если вы предпочитаете поговорить с этим человеком, это шумит телевизор. Если вы сосредоточены на шоу, то шум может быть их голосом. Оба они создают звуковые колебания; ваш мозг способен определять, какие вибрации вы хотите слышать, а какие — нет.

Снижение шума

Так какое отношение все это имеет к таким технологиям, как уменьшение шума ветра? Дело в том, что технологии обработки звука призваны имитировать работу вашего мозга: распознавать, какие звуки вы хотите слышать, а какие — нет.

Как они это делают? Подробнее об этом читайте в этом сообщении в блоге.

,Гармоническая серия

— структура, применение и фон

Синусоидальные тона (рис. 1. слева) не имеют обертонов, т.е. е. это колебания только с одной частотой. Воспринимаемая высота звука не всегда соответствует естественному тону, воспроизводимому на той же базовой частоте. Высокие синусоидальные тона часто кажутся нам слишком низкими. Синусоидальные тона — это математическая конструкция. Полностью свободных от обертонов звуков не бывает, всегда есть звуковая или шумовая составляющая.

Звук (рис.2. и 3. слева) в акустике означает тон с обертонами. В музыке этот термин обычно используется по-другому и может относиться, например, к цвету звука. Каждый настоящий естественный тон — это звук. Синусоидальные тона встречаются в природе только приблизительно.

Шумы (рис. 5. слева) — это звуковые события, которые имеют такие плотные обертоны или постоянно меняющиеся частоты обертонов, которые мы больше не воспринимаем. Но есть плавные переходы к звукам. В зависимости от характеристики относятся либо к шумам со звуковым характером, либо к звукам с шумовой составляющей.

Частичные тона (или просто частичные) — это набор (синусоидальных) тонов, из которых состоит звук, включая основной тон. Они отсчитываются от основного выступления (с наименьшей частотой). Частицы могут быть гармонические и негармонические, даже смешанные. Частичные гармоники колеблются с целыми кратными основной частоты, негармонические частичные — с нецелыми.

Гармоники . Аббревиатура от «гармонические частичные». Частичные тона с целыми числами, кратными основной частоте, также называются гармониками.Для гармоник интервалы всегда соответствуют естественному ряду обертонов. Таким образом, гармоники всегда являются частичными тонами. Большинство мелодических инструментов и человеческий голос имеют гармоничные обертоны.

Обертоны являются частичными выше основного. Нумерация начинается над основным текстом, т.е. е. со 2-м частичным тоном. Следовательно, нумерация обертонов всегда на 1 меньше, чем у партиалов. Обертоны могут быть как гармоническими, так и негармоническими, или и тем, и другим.

Негармонические партиалы / обертоны (рис.4. слева): барабаны, колокольчики, гонги, поющие чаши или ксилофоны являются примерами инструментов с негармоничными частями / обертонами. Это означает, что частоты обертона не (все) целые кратные самой низкой частоты. Также существуют звуки, содержащие как гармонические, так и негармонические обертоны. Часто невозможно говорить об основном тоне в случае негармонических звуков, потому что слышимая высота иногда не соответствует самой низкой частоте, такой как звук удара колокола.

.

Что такое звук

Компьютерная музыка (MUSC 216)
Принципы акустики: Что такое звук?

ЗВУК — следствие смены воздуха
давление с течением времени. Более техническое определение:

Звук — это механическая энергия в виде колебаний давления в
эластичная среда. Эти изменения давления распространяются как волны от
источник вибрации.

Могут быть представлены изменения давления воздуха (воздух является распространяющейся средой).
WAVEFORM , который является графическим представлением
звука. На самом деле звуковые волны распространяются по воздуху в ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОМ
ВОЛНЫ (а не ПОПЕРЕЧНЫЕ ВОЛНЫ):

Продольная волна

---

Поперечная волна

Хотя звуковые волны в воздухе действительно продольные, они больше
практично представить их графически как ПОПЕРЕЧНЫЕ волны, как в
эта простая синусоида (синусоида):

Синусоидальные волны

Звук распространяется через сухой воздух на высоте примерно 1100 футов.в секунду
(около 760 миль в час). См. Скорость
звука через воздух .

See Акустика
Анимации .

См. ЗВУК
в «Справочнике по акустической экологии » Барри Труакса . Звук состоит
ОБЕИХ физических или АКУСТИЧЕСКИХ аспектов И психологических или ПЕРЦЕПТУАЛЬНЫХ
аспекты.

См. Также ЗВУК
из Википедия .

См. Basic
Акустика для электронных музыкантов (Колледж Святого Олафа).

В представлении звука графически на бумаге или в цифровом виде на компьютере,
Важно понимать различные характеристики WAVEFORM .
См. Детали
волны , чтобы понять: пиков , впадин , амплитуды ,
циклов в секунду (имп / с), Гц, (Гц), положительная амплитуда ,
отрицательная амплитуда , длина волны .

АКУСТИКА — это наука и изучение
звук.

См. АКУСТИКА
в «Справочнике по акустической экологии » Барри Труакса . Изучение
АКУСТИКА — это изучение ФИЗИКИ ЗВУКА.

См. Также АКУСТИКА
из Википедия .

См. Acoustical
Общество Америки — Возможности карьерного роста в акустике

See Акустика
Анимации .

АМПЛИТУДА

Кривая линия на этой диаграмме (рис. 1) представляет смещение
любой среды, через которую WAVE РАСПРОСТРАНЯЕТ ,
например, по воздуху. Это соответствует энергии в
волна и, следовательно, насколько громкий кажется. энергия
WAVE называется AMPLITUDE , и это связано с
к ВОСПРОИЗВЕДЕННАЯ ГРОМКОСТЬ.

Громкая амплитуда

Играть
Звук

Мягкая амплитуда

Играть
Звук

АМПЛИТУДА может изменяться со временем (звук может становиться громче или
мягче):

Звук со временем становится тише

Играть
Звук

Есть много способов измерения АМПЛИТУДЫ ; поскольку
это связано с величиной колебаний давления в воздухе, которое он может
измеряться в единицах давления.Чаще говорят о децибелах
( дБ ), которые измеряют амплитуду в логарифмической шкале относительно
к стандартному звуку. [ DECIBEL составляет 1/10 от BEL , где
один BEL (им. Александра
Graham Bell ) представляет разницу в уровне звука между
две интенсивности, где одна в 10 раз больше другой.]
дБ Шкала полезна, так как она отображается непосредственно на
способ, которым люди воспринимают громкости .Однако ПОЛУЧИТЬ
LOUDNESS сложнее, чем просто измерение амплитуды.

Попробуйте этот эксперимент: Используя SYD , настройте простой
синусоидальный патч с частотой 1000 Гц и амплитудой 50%
(0,5). Синтезируйте патч и затем воспроизведите его. Теперь измените частоту
до 100 Гц, но оставьте амплитуду такой же. Большинство людей согласятся
что патч, проигранный на частоте 100 Гц, звучит мягче, чем патч на частоте 1000
Гц, хотя амплитуды одинаковые.А теперь снова запустите патч
при 1000 Гц. Измените частоту на 3000 Гц, но оставьте амплитуду
тот же самый. Большинство людей согласятся, что патч проигрывает звуки с частотой 3000 Гц.
«громче», чем патч на частоте 1000 Гц, даже если амплитуды
тем же.

В области ПСИХО-АКУСТИКИ воспринимаемая громкость
является функцией как частоты, так и амплитуды (Кривые Флетчера-Мансона:
Равный
Контур громкости ).При низкой интенсивности звуки имеют одинаковую громкость
когда они одинаково заметны, тогда как при высокой интенсивности они соответствуют
по громкости при одинаковой интенсивности . См. Слушание .
См. Интенсивность . См. Громкость .
См. Мастеринг
ВОПРОСЫ-ОТВЕТЫ; Насколько это громко?

См. АМПЛИТУДА
в Справочнике Барри Труакса по акустической экологии .

См. Также АМПЛИТУДА
из Википедия .

См. Амплитуда
(Колледж Святого Олафа) — отличное и понятное обсуждение
децибел .

См. DECIBEL
в «Справочнике по акустической экологии » Барри Труакса .

См. Отличную статью « What
такое DECIBEL ? «

ЦИКЛ или ПЕРИОД

ЦИКЛ или ПЕРИОД относится к одному повторению волны
на 360 градусов:

Один ЦИКЛ или ПЕРИОД

См. ЦИКЛ
в Справочнике Барри Труакса по акустической экологии .

См. ПЕРИОДИЧНОСТЬ
из Википедия .

ФАЗА

ФАЗА относится к точке ЦИКЛА , где начинается волна.
Например, вот та же ВОЛНА, начинающаяся на 1/4 длины волны.
ЦИКЛ. ФАЗА — 0,25 или 90 градусов.

Один ЦИКЛ или ПЕРИОД

См. ФАЗА
в Справочнике Барри Труакса по акустической экологии .

См. ФАЗА
из Википедия .

ЧАСТОТА

A PITCHED SOUND — это звук,
повторяющийся ЦИКЛ или ПЕРИОД . PITCH определяется
по количеству ЦИКЛОВ за секунд и называется
ЧАСТОТА . Термин, HERTZ (Гц)
относится к математику, Генрих
Hertz и используется для обозначения количества циклов в секунду.ДИАПАЗОН ЗВУКОВОЙ ЧАСТОТЫ
ДЛЯ ЧЕЛОВЕЧЕСКОГО УХА находится между приблизительно 16 Гц и
20000 Гц (20 кГц ). Нота ‘A’ над средним C (C3) имеет 440 циклов.
в секунду (Гц). Сколько герц (Гц) в следующем звуке? Бы
это будет низкий звук или высокий звук? Зачем?

PITCHED SOUND имеет повторяющийся цикл
(период)

Играть
Звук

NOISE не имеет повторяющегося цикла или периода

Играть
Звук

Звук с частотой выше диапазона человеческого слуха
(20000 Гц) называется ULTRASONIC .Звук ниже диапазона
человеческий слух (16 Гц) называется INFRASONIC .

См. ЧАСТОТА
в Справочнике Барри Труакса по акустической экологии .

См. ЧАСТОТА
из Википедия .

КОНСТРУКТИВНЫЕ И РАЗРУШИТЕЛЬНЫЕ ПОМЕХИ.

Концепции PHASE и FREQUENCY особенно
полезно для описания взаимодействий, которые происходят, когда два звука
совмещены.Если два звука имеют одинаковую ЧАСТОТА и имеют
тот же ФАЗА , они, как говорят, находятся «в ФАЗЕ «. Результирующий
АМПЛИТУДА — это простое сложение двух соответствующих амплитуд
(они складываются) и дают общий звук ГРОМКО .
Это явление называется КОНСТРУКТИВНАЯ ПОМЕХА .

Если звук начинается, когда другой звук той же частоты составляет половину
ЦИКЛ впереди (180 градусов), то гребни одной волны будут
совпадают с кормушками другого.В этом случае два звука
описываются как 180 градусов «из ФАЗА ».
AMPLITUDE одного звука будет вычтено из AMPLITUDE
другого звука, что приводит к явлению под названием DESTRUCTIVE
ПОМЕХИ . Если амплитуды двух звуков равны, то
два звука будут полностью нейтрализовать друг друга и
звука не будет (нулевая амплитуда).

Где совпадают пики и впадины волн,
их амплитуды суммируются: Конструктивная интерференция
Там, где пики и впадины волн противоположны, их амплитуды
аннулированы: Деструктивная помеха

См. КОНСТРУКЦИЯ
ВМЕШАТЕЛЬСТВО.
См. DESTRUCTIVE
ВМЕШАТЕЛЬСТВО.

См. ПОМЕХИ
из «Справочника по акустической экологии » Барри Труакса .

См. ПОМЕХИ
из Википедия .

ГАРМОНИЧЕСКАЯ СЕРИЯ

Все естественные (не электронные) тональные звуки (четко определенные
музыкальная нота) имеют СПЕКТР, состоящий из НАТУРАЛЬНОЙ ГАРМОНИКИ
СЕРИЯ . Это «упорядоченный набор частот, которые являются целыми
кратные ФУНДАМЕНТАЛЬНОЙ «частоте. Например, если ФУНДАМЕНТАЛЬНАЯ
100 Гц, то 2-я гармоника (1-й «обертон») — 200
HZ, 3-я гармоника 300 Гц и т.д .; если ОСНОВНОЙ является 440 Гц, то
2-я гармоника (1-й «обертон») — 880 Гц, 3-я гармоника
составляет 1320 Гц и т. д.

Кроме того, в естественных звуках амплитуды различных
гармоники в их СПЕКТРЕ обратно пропорциональны их положению
в сериале. Например, если амплитуда ФУНДАМЕНТАЛЬНОГО равна 1/1
(100% или 1,0), то амплитуда 2-й гармоники будет 1/2 (50% или
.5), амплитуда 3-й гармоники составляет 1/3 (33,33% или 0,33) и т. Д.

Гармонический ряд, показывающий частоты
и амплитуды

См. HARMONIC
СЕРИЯ в Справочнике по акустической экологии Барри Труакса .

См. HARMONIC
СЕРИЯ (математическое описание) из Википедии .

См. HARMONIC
СЕРИЯ (музыкальное описание) из Википедии .

ЗВУКОВОЙ СПЕКТР

СПЕКТР звука — это графическое изображение HARMONICS
(см. Серии гармоник выше) или РЕЗОНАНС звука.Все естественно
производимые (не электронные) тональные звуки (четко определенный музыкальный
примечание) имеют SPECTRUM , состоящий из NATURAL HARMONIC SERIES .

3-D СПЕКТР РЕГИСТРАТОРА, показывающий
ГАРМОНИКА, меняющаяся со временем

См. Отличную статью на сайте What
такое звуковой спектр?

См. СПЕКТР
в Справочнике Барри Труакса по акустической экологии .

См. АКУСТИЧЕСКИЙ
СПЕКТР
из Википедия .

ИЗБИРАНИЕ

Когда комбинируются два звука с немного разной частотой,
у слушателя будет впечатление, что звук один, но
его громкость (амплитуда) будет пульсировать вместе с звуками (формами волны)
попеременно в фазе и не в фазе.Например, рассмотрим
сочетание звука с частотой 441 Гц и звука с
частота 440 Гц:

Два звука с немного разными частотами

Звуки начинаются вместе, а затем конструктивно интерферируют .
Однако по прошествии полсекунды первый звук завибрирует.
220,5 раза, в то время как второй звук вибрировал только 220 раз.
два звука разнесены на половину цикла или на 180 не совпадают по фазе. С этой точки зрения,
они деструктивно мешают , и общая громкость уменьшается.
Однако к концу одной полной секунды оба звука полностью
циклы. 441-й цикл для первого звука, 440-й цикл для
второй звук. Два звука снова синфазны, и их объединение
громкость больше. Этот чередующийся образец конструктивных и
деструктивная интерференция будет продолжаться до тех пор, пока два звука
совмещены.Каждую секунду громкость будет расти, а затем она будет
уменьшатся. Если разница между двумя частотами составляет 2 цикла
в секунду, то громкость будет увеличиваться и уменьшаться дважды в секунду.
Эта пульсация громкости, производимая комбинацией двух звуков.
почти такой же частоты называется BEATING .

Комбинированный результат двух звуков с небольшим
разные частоты

Эффект биений — это модуляция
амплитуда (то же, что и регулятор громкости вашего стерео вверх и
вниз с постоянной скоростью).Другое название AMPLITUDE
МОДУЛЯЦИЯ — это TREMOLO .

См. BEATS
в «Справочнике по акустической экологии » Барри Труакса .

ШУМ

NOISE можно определить двумя способами: (1) любой нежелательный звук (как
в CIPPPING , КВАНТОВАНИЕ
NOISE или AILIASING ; (2) звук
который не имеет заметного повторяющегося волнового рисунка или периода и напоминает
статические помехи иногда слышны по радио или телевидению.Эта вторая
тип NOISE имеет RANDOM амплитуду и частоту. Здесь
форма сигнала для «белого шума»:

Белый шум: случайная амплитуда и частота

Играть
Звук

2-й тип NOISE может называться,
«хороший шум», потому что он необходим для синтеза определенных
типы звуков. Для этого класса NOISE будет
обычно относятся ко 2-му типу, а не к 1-му.

Другие типы NOISE : PINK NOISE и
КОРИЧНЕВЫЙ ШУМ . См .: Шум.

См. NOISE
в «Справочнике по акустической экологии » Барри Труакса .

См. ШУМ
из Википедия .

TIMBRE

TIMBRE (произносится как «тамбер») — качество звука тонального
звук.Например, у фортепиано другой тембр, чем у флейты. TIMBRE
определяется ( РЕЗОНАНС , который
представляет собой комбинацию частот при определенных амплитудах в пределах
индивидуальный цикл. Например, ниже представлены формы волны фортепиано.
и флейта:

Фортепиано

Флейта

Небольшие изменения в AMPLITUDE внутри индивидуума
ЦИКЛОВ из WAVEFORM являются показателями различных
частоты, которые окрашивают звук и делают его уникальным.это
комплексный массив из ЧАСТОТ вместе с их конкретными АМПЛИТУДАМИ
называется HARMONIC SPECTRUM или RESONANCE .

См. TIMBRE
в «Справочнике по акустической экологии » Барри Труакса .

См. TIMBRE
из Википедия .

КОНВЕРТ

Еще один важный аспект любого звука — это его ENVELOPE .Который
есть, его ATTACK , SUSTAIN (также называемый СТАЦИОНАРНЫМ ЗВУКОМ)
и DECAY . Атака это точка
вовремя, когда начинается звук, и это самая важная часть
звуков для уха, чтобы определить индивидуальность звука.
Например, атака формы волны фортепиано является самым важным
часть звука для уха, чтобы определить, действительно ли звук
пианино, а не флейта. Sustain — это то, что
часть звуковой волны, которая поддерживает более или менее постоянную
амплитуда. Decay — это часть звука
форма волны, которая начинает уменьшаться по амплитуде из-за потери
энергия.

Вот графический пример звука с характерной огибающей:

Звук с конвертом

Играть
Звук

См. КОНВЕРТ
в «Справочнике по акустической экологии » Барри Труакса .

ОБРАЗЕЦ

Цифровое представление звука называется SAMPLE . отбор проб
звук — это процесс, аналогичный записи фильма с использованием пленки (не
видеокассета). С пленкой камера делает 32 кадра (снимков) в секунду.
и этой информации достаточно, чтобы обмануть мозг и заставить его видеть непрерывное
и непрерывное движение. Со звуком мозгу требуется гораздо больше информации. СТАВКА ВЫБОРКИ больше
8000 кадров (выборок) в секунду, то есть 8 килогерц (8 кГц).
Лучшая частота дискретизации — 22 кГц. Лучшая частота дискретизации превышена
of 44,1 кГц . 44,100 Гц (44,1
кГц) — стандартная частота дискретизации для производства компакт-дисков . В этот
частота дискретизации крайние частоты звука от самых низких частот
до самых высоких частот, которые ухо физически может слышать
можно точно представить.

Другой аспект выборки — это образец SAMPLE.
РАЗРЕШЕНИЕ пробы. То есть насколько точно человек
образец хранится в цифровом виде, например, 8-битные отсчеты, 16-битные отсчеты,
32-битные образцы и т. Д. Чем выше битовое разрешение, тем точнее
образец представлен в цифровом виде. Шестнадцать битовых выборок обычно
считается достаточно высоким разрешением, чтобы точно представить человека
звук для человеческого уха.

Важный фактор, влияющий на решения относительно ставки и
разрешение выборки — это аппаратные ограничения. Высокая частота дискретизации
в сочетании с высоким разрешением требуют большого количества памяти
и / или дисковое хранилище. Если возможности оборудования ограничены, тогда определенные
при выборе частоты дискретизации необходимо учитывать компромиссы
и разрешение. Когда звук дискретизируется компьютером или сэмплером (дигитайзером),
полученный сигнал можно сохранить как компьютерный файл под названием SOUNDFILE .Некоторые распространенные форматы звуковых файлов: AIFF (Audio
Формат файла обмена), стандартный формат файла, поддерживаемый приложениями.
на компьютерах Macintosh и Windows; закон, 8-битное кодирование звука
который предлагает лучший динамический диапазон, чем стандартное (линейное) 8-битное кодирование;
WAVE (. WAV ), стандартный звуковой формат для
платформа Windows; .au, формат аудиофайлов, популярный на
Компьютеры Sun и NeXT, а также в Интернете.

См. DIGITAL
ЗАПИСЬ в Справочник Барри Труакса по акустической экологии .

См. ОТБОР ПРОБ
(обработка сигналов) из Википедии .

См. Цифровой
Звуки и частота дискретизации (Колледж Святого Олафа)

NYQUIST LIMIT

Математик, Гарри
Найквист убедительно доказал, что точное воспроизведение
любой звук, каким бы сложным он ни был, требовал частоты дискретизации нет
более чем в два раза выше максимальной частоты, которую можно было услышать
( ОГРАНИЧЕНИЕ NYQUIST ).Это означает, что для получения высокой точности требуется выборка.
частота всего 30 кГц, и даже лучшему человеческому уху нужно всего 40
кГц. Сэмпл компакт-диска на частоте 44,1 кГц. Например, если частота дискретизации 11,025
кГц, тогда самая высокая частота, которая могла быть точно
в цифровом виде будет только 5,5125 кГц. Самая высокая нота на
клавиатура пианино — C7 с частотой 1,9755 кГц (1975,5 Гц). Однако
самая высокая нота, возможная с MIDI, — G8, которая будет равна 6.272 кГц (6272
Гц). Следовательно, этот шаг, если бы он был выбран только на уровне 11,025, не был бы
точно представлены и будут иметь другой тембр
(Формы сигнала). Чтобы сэмплировать высоту 6,272 кГц, вам понадобится
частота дискретизации 6,272 x 2 или 12,544 кГц. SoundEdit 16 поддерживает только
три частоты дискретизации для компьютерного оборудования Macintosh. Следовательно,
вам нужно будет использовать частоту дискретизации 22.050 кГц, чтобы
точно запишите (семплируйте) высоту звука G8.

См. Цифровой
Звуки и частота дискретизации (Колледж Святого Олафа)

См. NYQUIST
ЧАСТОТА из Википедии .

См. NYQUIST-SHANNON
ТЕОРЕМА ВЫБОРКИ из Википедии .

См. Фильтр
Основы: сглаживание для обсуждения предела Найквиста,
Псевдоним и др.

См. Последствия
теоремы Найквиста для акустических сигналов, хранящихся в цифровом формате из
Труды Acoustic Week в Канаде, 1991 г.

Распространенные проблемы с оцифрованным звуком (нежелательный DIGITAL
ШУМ):

НИКНЕЙМЫ

Ошибочно отображаются частоты выше половины частоты дискретизации
как более низкие частоты. Это явление называется НИКНЕЙМЫ .

Звук с частотой дискретизации 1500 Гц
при 1000 Гц.
Точек выборки недостаточно для точного представления формы волны
, и результирующая частота МЕНЬШЕ, чем фактическая частота дискретизации.

См. Псевдоним .
См. Aliasing2 .

См. НИКНЕЙМЫ
из Википедия .

Какая самая высокая частота может быть измерена с помощью выборки?
частота 11,025 кГц?

КОЛИЧЕСТВЕННЫЙ ШУМ

КВАНТОВАНИЕ (КВАНТОВАНИЕ
NOISE) возникает, когда звук оцифровывается (дискретизируется).Амплитуда
образца ограничивается только целыми значениями в пределах ограниченного
ассортимент. Например, 8-битный образец присваивает целочисленное значение между
0–255 для представления амплитуды каждого из отсчетов. квантование
придает восстановленному сигналу форму лестницы по сравнению с
плавная, непрерывная форма волны исходного звука. Поскольку выборка
разрешение уменьшается, количество шума из-за квантования увеличивается.При использовании 16-битных выборок ошибка квантования едва заметна.

Ошибка квантования (шум)

ОБРЕЗКА

ОБРЕЗКА происходит, когда амплитуда образца превышает
диапазон квантования. Обрезанный сигнал кажется обрезанным в
сверху и снизу, содержит более острые углы и звучит «грубее»
(шумнее), чем исходный сигнал.

Исходная форма волны с высокой амплитудой

Ограниченная форма волны в результате квантования
Диапазон не
достаточно высок, чтобы точно отображать крайние значения амплитуды.

ОБРЕЗКА и ШУМ КВАНТИЗАЦИИ можно уменьшить
или удалено:

— уменьшение входной громкости (КРАСНЫЙ на индикаторе VU отсутствует).
— использование MIXER для нескольких входов с последующей регулировкой MIXER
Уровень мастер-громкости.

При объединении (микшировании) отдельных ЗВУКОВЫХ ФАЙЛОВ уменьшите выходное усиление.
контроль (при наличии).

См. ПИК
CLIPPING в Справочнике Барри Труакса по акустической экологии .

См. ОБРЕЗКА
из Википедия .

Реверберация и эхо

Реверберация — результат многократных ОТРАЖЕНИЙ.ЗВУКОВАЯ ВОЛНА в
замкнутая или полузакрытая среда будет разбита как есть
подпрыгивал между отражающими поверхностями. реверберация
по сути, представляет собой множество ECHO, скорость повторения которых
слишком быстро, чтобы их можно было воспринимать отдельно друг от друга.
ТУАЛЕТ. Сабина установила официальный период реверберации как
время, необходимое звуку в пространстве, чтобы уменьшиться до одной миллионной
его первоначальная сила (т.е. чтобы его уровень интенсивности изменился на -60
дБ).

Эхо — это повторение или частичное повторение звука.
из-за ОТРАЖЕНИЯ . РЕВЕРБЕРАЦИЯ — это тоже отраженный звук,
но в этом случае отдельные повторы исходного звука не
различимы. Чтобы повтор отличался от оригинала,
это должно произойти по крайней мере через 50 мс после без
маскируется либо исходным сигналом, либо другими звуками.На практике,
эхо с большей вероятностью будет слышно после задержки в 100 мс .
См .: ЭФФЕКТ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОСТИ в отношении подавления эха.

См. РЕВЕРБЕРАЦИЯ
в «Справочнике по акустической экологии » Барри Труакса .

См. ECHO
в «Справочнике по акустической экологии » Барри Труакса .

Уметь определять следующие термины:

Звук

Форма сигнала

цикл

Период

Этап

Амплитуда

Частота

Воспринимаемая громкость

Контур равной громкости

Децибел (дБ)

Бел

Герц (Гц)

Тембр

Высота звука

Диапазон человеческого слуха для высоких и
низкие звуки

Спектр

Гармоническая серия

Резонанс

Конструктивная интерференция

Деструктивная помеха

Избиение

Амплитудная модуляция

Тремоло

Шум

Конверт

Атака

Сустейн

Распад

Образец

Частота дискретизации

Разрешение образца

CD-качество, частота дискретизации

Звуковой файл

AIFF

WAV

Предел Найквиста

Псевдоним

Шум квантования

вырезка

Какая самая низкая частота дискретизации должна использоваться для семплирования звуков
со следующими частотами: 20 000 Гц; 16500 Гц; 26000 Гц? Видеть
Предел Найквиста.

Что
звук? (от Synth Secrets — цикл статей в Sound
on Sound — Интернет-журнал звукозаписи)
Sound
(из Физической энциклопедии )

Волновая теория звука
Базовый
Акустика
Акустика
и вибрации анимации

График занятий

Главная страница

.