2. Акустическая система

2.1. Звук и его характеристики

Звуковые волны - это физическое явление, происходящее в различных агрегатных состояниях вещества. При распространении имеют конечную скорость, характеризующую сжимаемость среды. Скорость распространения малых возмущений в общем случае равна: . Для адиабатических и изоэнтропических процессов , где k - показатель адиабаты. В каждом элементарном объёме при этом происходит колебание избыточного давления. Энергия звуковой волны характеризуется акустическим давлением и интенсивностью звука. Звуковым волнам присущи все волновые свойства. Это выражается, например, в возникновении явлений интерференции и дифракции при их распространении.

Громкость звука	Уровень громкости, дБ
Граница слуха	0
Шепот	20
Разговорная речь	50
Шум улицы	80
Взлёт самолёта	120

Кажущуюся громкость звука оценивают её уровнем: [дБ]. Согласно психо-физическому закону Вебера-Фехнера, эта величина для человека прямо пропорциональна субъективному ощущению изменения громкости. Где - интенсивность звука, - плотность, a - скорость звука. Но чаще измеряют уровень громкости через звуковое давление: . L < 0 означает ослабление звука, L > 0 - его усиление.

Если дернуть за струну на гитаре, она начнет колебаться и колебать окружающий ее воздух. Чем больше число колебаний, тем выше звук. Количество этих колебаний в секунду, называют частотой и измеряют в Герцах [Гц].

На графике представлены колебания во временной области - U(t). Наибольшее среднее значение напряжения - это амплитуда сигнала, A. Временной диапазон между двумя соседними колебаниями носит название периода (Т). Величина, обратная периоду, называется частотой: .

область слышимых частот

инфразвук

ультразвук

Возьмем звук одинаковой высоты, сыгранный на двух разных музыкальных инструментах - на трубе и на фортепиано. На слух он будет отличаться по ряду характерных признаков. Их совокупность называется тембром.

Давайте вспомним наши ощущения при вращении ручки "громкость" на аудио аппаратуре. С изменением громкости субъективно меняется тембр. На советской аппаратуре была кнопка "тон корректор". Она выправляла ощущение громкости звуков разной частоты, в соответствии с психо-физическими особенностями восприятия.

В жизни мы часто сталкиваемся с понятием регулятор тембра, в том числе эквалайзер. Этот термин имеет немного другой смысл. Регулятор тембра и эквалайзер раздельно регулируют громкость различных частотных составляющих звука.

Рассмотрим фрагменты графиков записей двух музыкальных инструментов - трубы и фортепиано:

Они были получены перезаписью через кодек ноты ля первой октавы в WAV редакторе. Воспроизведением занималась звуковая карта SoundBlaster Live! со стандартным 8 МБ банком памяти (GM-инструмент №56 Trumpet и GM-инструмент №0 Acoustic Grand Piano). Период основного колебания характеризует высоту звука, а вид определяет тембральную окраску.