3.9 Статистические свойства звуковых сигналов. Динамический диапазон. Пик-фактор.

Звуковая волна — это процесс переноса энергии механиче­ских колебаний в упругой среде.

Динамический диапазон любого акустического сигнала опре­деляется как отношение максимального значения звукового давле­ния р_мах (Па) к минимальному р_мин (Па) за время существования сигнала.

Пик-фактор есть отношение пиковой и средней мощностей сигнала. Обычно измеряется в децибеллах.

3.10 Частотный диапазон-определение. Примеры.

Диапазон частот - полоса частот, воспроизводимая системой в определенных пределах по амплитуде (уровню громкости) сигнала.

Скрипка

Частотный диапазон от 196 Гц до 2100 Гц

Контрабас

Частотный диапазон от 41 Гц до 260 Гц

Электрическая гитара

Частотный диапазон от 82 Гц до 1570 Гц

3.11. Виды спектров. Спектральная плотность мощности.

Спектры могут подразделяться также на низко-, средне- и вы­сокочастотные в зависимости от того, какие частоты имеют составляющие их гармоники: например, если составляющие спек­тра имеют наибольшие амплитуды на низких частотах, то спектр низкочастотный (следует обратить внимание, что вообще число со­ставляющих гармоник должно быть бесконечно большим, но их амплитуды убывают с увеличением номера гармоники и могут ста­новиться очень малыми).

Спектры также могут быть стационарными (состав их не меня­ется со временем) и нестационарными (происходит изменение структуры спектра во времени).

Спектральная плотность мощности (СПМ) в физике и обработке сигналов — функция, задающая распределение мощности сигнала по частотам. Её значение имеетразмерность мощности, делённой на частоту, то есть энергии. Спектр плотности мощности сигнала сохраняет информацию только об амплитудах спектральных составляющих. Информация о фазе теряется. Поэтому все сигналы с одинаковым спектром амплитуд и различными спектрами фаз имеют одинаковые спектры плотности мощности.

3.12. Сложные колебательные системы с двумя и более степенями свободы. Распределенные системы. Струна. Мембрана.

3.13.Резонанс. Определение. Формула для смещения. Влияние затухания в системе.

явление резкого возрастания амплитуды вынужденных колебаний, которое наступает при приближении частоты внешнего воздействия к некоторым значениям (резонансным частотам), определяемым свойствами системы. Увеличение амплитуды 

Резонанс — один из важнейших физических процессов, используемых при проектировании звуковых устройств, большинство из которых содержат резонаторы, например, струны и корпус скрипки, трубка у флейты, корпус у барабанов.

3.14. то же что и 3.8.

3.15. Виды звуковых полей: плоские, сферические ,цилиндрические волны.

Звуковое поле сферической волны — в области низких ча­стот, где длина звуковой волны велика по отношению к размеру ис­точника X » d (например, на частоте 40 Гц, где длина волны равна 8,5 м, практически любой источник звука будет иметь разме­ры меньше длины волны), можно считать источник сигнала точеч­ным, а расходящуюся вокруг него трехмерную звуковую волну — сферической (рис. 2.3.2). Фронт такой волны представляет собой сферу, в центре которой находится источник звука, а звуковые лучи совпадают с радиусами.

Звуковое поле плоской волны: если длина волны становится значительно мень­ше размеров источника X « d или если расстояние до источника увеличивается, то можно сферическую волну приближенно за­менить плоской (радиус кривизны фронта становится настолько большим, что можно не учитывать его кривизну и заменить на плоскость). В плоской волне (рис. 2.3.3) фронты звуковой волны — это плоскости, идущие друг за другом, звуковые лучи идут параллельно и при этом интенсивность и звуковое давление не зависят от рассто­яния: р = const.

Звуковое поле цилиндрической волны: если источник звука сильно вытянут в одном направлении X « L (примером может слу­жить звуковая колонка — см. гл. 5), то вокруг него формируется звуковое поле цилиндрической волны. В нем фронты звуковой вол­ны представляют собой цилиндрические поверхности увеличивающихся размеров (рис. 2.3.4), звуковые лучи направлены по радиусу цилиндра. В таком поле интен­сивность звука убывает обратно пропорци­онально расстоянию I — 1 / г, а звуковое

давление меняется по закону L •

л/г

3.16. то же что и 3.9.