Главная / Теория / Что такое звук?
A+ R A-

Что такое звук?

Автор: Сергей Кайбер

 

Наш мир окружен огромным количеством звуков, они окружают нас всю жизнь. Но мало кто задается себе вопросом — а что же такое звук?

Если убрать всю «воду» из определений, то по сути звук представляет собой колебания воздуха созданные первоначальным источником, в качестве которого может выступать что угодно — гитара,вокал, хлопок в ладони и т.п.

Итак, источник есть — дальше звуковые волны выходят из источника и в итоге достигают приемника (микрофон, ухо). Момент когда колебание достигает приемника мы начинаем воспринимать то, что считается звуком.

Каждый звук отличается, и производит различные модели сигнала. Различные формы сигнала, что дает звуку его характер. Можно смело сказать, что не существует абсолютно одинаковых звуков.

Звук, как таковой представляет собой совокупность синусоидальных составляющих, каждая из которых имеет ряд параметров.

На формирование того что мы слышим(т.е. звука) влияют две вещи «Амплитуда»  и «Частота».

 

Амплитуда воспринимается нашим ухом  как «громкость» или сила звука, и измеряется в децибелах или дБ. 20ДБ  - это шепот, 60dB — это обычный  разговор, 110 дБ - звук бензопилы и 130-  дБ уровень, на котором звук начинает приносить боль. Порог слышимости — 0дБ.Чем выше амплитуда, тем громче сигнал.

Частота (высота) — определяется частотой колебания звуковой волны, чем оно выше, тем выше звучание.. Частота измеряется в циклах звуковой волны в секунду, или герц. 1 Гц = 1 полный цикл звуковой волны в секунду, 1 кГц = 1000 циклов или звуковой волны в секунду, 6 кГц = 6000 циклов в секунду и т.д.

Для наглядности закрепления представлю следующий рисунок:

Длина колебаний

 

Теперь расшифрую.

График имеет две шкалы — вертикальная — амплитуда, горизонтальная — время. Ну а сама звуковая волна изображена в виде синусоиды.

На графиках а и б изображены две волны, но с разной амплитудой. У первого графика она меньше, у второго больше. Следовательно, волна на графике «б» будет громче,чем на «а».

На графиках «в» и «г» так же изображено две звуковых волны, но они уже отражают  разность в частоте колебания

На «в» имеются редкие колебания, на «г» - более частые. Как и было сказано выше — чем чаше частота колебаний, тем выше получается звучание.

Мы можем слышать звук в диапазоне от 20 Гц до 20 кГц, ниже этого диапазона находятся  суб звуковые частоты, а  выше этого диапазона ультразвуковые. Конечно, есть люди(единицы, но есть), которые могут воспринимать звук как ниже так и выше этого диапазона.

 

Дельфины и летучие мыши слышат хорошо в ультразвуковом диапазоне поднимая частоты до 200 кГц. Большинство из нас не может услышать звук даже в  20 Гц и, и чем старше мы становимся, тем более узким становиться воспринимаемый нами диапазон. Печально, но факт.

 

В формате аудио, звук разбит на три основных категории -  низкие (20 Гц - 250 Гц), средние (250 Гц - 6 кГц) и высокие (5 кГц - 20 кГц).

Частотная характеристика характеризует диапазон частот, которые могут быть восприняты, будь то через аудио-устройство или с человеческое ухо.

Помимо амплитуды и частоты, звук имеет еще одну характеристику именуемую — фаза.

Фаза звуковой волны — не что иное, как относительные временные свойства двух звуковых волн или разных элементов, принадлежащих одной волне.

 

Мы видим 3 графика, на а) — мы видим две звуковые волны лежачие одна на другой  и точно совпадающие одна с другой. Именно про такие волны говорят что они «находятся в фазе».

б) — одна красная и синяя. Они можно сказать зеркально отраженные. Про такие говорят - «находятся в противофазе». Если сложить эти две волны(зеркально идентичные друг другу) — то они автоматически взаимоуничтожаются. Иными словами — мы вместо звука услышим тишину. В природе такое встречается редко, на практике, как правило, происходит сильное искажение звука.

в) - Глядя на этот график можно сказать, что фаза одной из них сдвинута относительно другой.

 

Немного забегая вперед — расскажу вам про захват звука.

Для того, что бы  зафиксировать эти изменения в давлении воздуха и превратить его в звук, нам нужно что-то, что является чувствительным к  движению воздуха, для нас это -  свои уши, для цифрового звука - микрофон.

Микрофон имеет одну форму или энергию в виде звуковых волн (акустических) и превращает его в электрическое напряжение (аналоговый), и это тогда образуются численные или двоичные значения (цифровой звук). Это известно как аналогово-цифровое преобразование(ЦАП). Как только звук зафиксирован в цифровом виде, мы можем редактировать и манипулировать им через аудио-программы.

 

Вот мы и медленно, но верно подходим с следующей статье раскрывающей понятия ЦАП и АЦП.


Login