Ya sea sonido. ¿Hay sonido en el espacio? ¿El sonido viaja en el espacio? Propagación de ondas sonoras, fase y antifase.

Los sonidos pertenecen a la sección de fonética. El estudio de los sonidos está incluido en cualquier plan de estudios escolar en lengua rusa. La familiarización con los sonidos y sus características básicas se produce en los grados inferiores. En la escuela secundaria y preparatoria se lleva a cabo un estudio más detallado de los sonidos con ejemplos y matices complejos. Esta página proporciona solo conocimientos basicos según los sonidos del idioma ruso en forma comprimida. Si necesita estudiar la estructura del aparato del habla, la tonalidad de los sonidos, la articulación, los componentes acústicos y otros aspectos que van más allá del alcance del plan de estudios escolar moderno, consulte manuales y libros de texto especializados sobre fonética.

¿Qué es el sonido?

El sonido, al igual que las palabras y las oraciones, es la unidad básica del lenguaje. Sin embargo, el sonido no expresa ningún significado, sino que refleja el sonido de la palabra. Gracias a esto, distinguimos las palabras entre sí. Las palabras difieren en la cantidad de sonidos. (puerto - deporte, cuervo - embudo), un conjunto de sonidos (limón - estuario, gato - ratón), una secuencia de sonidos (nariz - dormir, arbusto - tocar) hasta completar la falta de coincidencia de sonidos (barco - lancha rápida, bosque - parque).

¿Qué sonidos hay?

En ruso los sonidos se dividen en vocales y consonantes. El idioma ruso tiene 33 letras y 42 sonidos: 6 vocales, 36 consonantes, 2 letras (ь, ъ) no indican ningún sonido. La discrepancia en el número de letras y sonidos (sin contar byb) se debe al hecho de que para 10 letras vocales hay 6 sonidos, para 21 letras consonantes hay 36 sonidos (si tenemos en cuenta todas las combinaciones de sonidos consonantes : sordo/sonoro, suave/duro). En la letra el sonido se indica en corchetes.
No hay sonidos: [e], [e], [yu], [ya], [b], [b], [zh'], [sh'], [ts'], [th], [h ] , [sch].

Esquema 1. Letras y sonidos de la lengua rusa.

¿Cómo se pronuncian los sonidos?

Pronunciamos sonidos al exhalar (solo en el caso de la interjección “a-a-a”, que expresa miedo, el sonido se pronuncia al inhalar). La división de los sonidos en vocales y consonantes está relacionada con la forma en que una persona los pronuncia. Los sonidos de las vocales son pronunciados por la voz debido al aire exhalado que pasa a través de las cuerdas vocales tensas y sale libremente por la boca. Los sonidos consonantes consisten en ruido o una combinación de voz y ruido debido a que el aire exhalado encuentra un obstáculo en su camino en forma de arco o dientes. Los sonidos de las vocales se pronuncian en voz alta, los sonidos de las consonantes se pronuncian amortiguados. Una persona es capaz de cantar sonidos vocales con su voz (aire exhalado), subiendo o bajando el timbre. Los sonidos consonantes no se pueden cantar, se pronuncian igualmente amortiguados. Los signos duros y blandos no representan sonidos. No se pueden pronunciar como un sonido independiente. Al pronunciar una palabra, influyen en la consonante que tienen delante, haciéndola suave o dura.

Transcripción de la palabra

La transcripción de una palabra es una grabación de los sonidos de una palabra, es decir, en realidad una grabación de cómo se pronuncia correctamente la palabra. Los sonidos están encerrados entre corchetes. Comparar: a - letra, [a] - sonido. La suavidad de las consonantes se indica con un apóstrofe: p - letra, [p] - sonido duro, [p’] - sonido suave. Las consonantes sonoras y sordas no se indican por escrito de ninguna manera. La transcripción de la palabra está escrita entre corchetes. Ejemplos: puerta → [dv’er’], espina → [kal’uch’ka]. A veces, la transcripción indica acento: un apóstrofe antes de la vocal acentuada.

No existe una comparación clara de letras y sonidos. En el idioma ruso hay muchos casos de sustitución de sonidos vocálicos dependiendo del lugar de acentuación de la palabra, sustitución de consonantes o pérdida de sonidos consonánticos en determinadas combinaciones. Al compilar una transcripción de una palabra, se tienen en cuenta las reglas de la fonética.

Esquema de colores

En el análisis fonético, las palabras a veces se dibujan con combinaciones de colores: las letras se pintan de diferentes colores según el sonido que representan. Los colores reflejan las características fonéticas de los sonidos y te ayudan a visualizar cómo se pronuncia una palabra y en qué sonidos se compone.

Todas las vocales (acentuadas y átonas) están marcadas con un fondo rojo. Las vocales iotatadas están marcadas en verde y rojo: verde significa el sonido de consonante suave [й‘], rojo significa la vocal que le sigue. Las consonantes con sonidos fuertes están coloreadas en azul. Las consonantes con sonidos suaves están coloreadas en verde. Los carteles blandos y duros están pintados de gris o no están pintados en absoluto.

Designaciones:
- vocal, - iotatada, - consonante dura, - consonante suave, - consonante suave o dura.

Nota. El color azul verdoso no se utiliza en los diagramas de análisis fonético, ya que un sonido consonante no puede ser suave y duro al mismo tiempo. El color azul verdoso de la tabla anterior sólo se utiliza para demostrar que el sonido puede ser suave o duro.

El espacio no es una nada homogénea. Hay nubes de gas y polvo entre varios objetos. Son los restos de explosiones de supernovas y el lugar de formación de estrellas. En algunas zonas, este gas interestelar es lo suficientemente denso como para propagar ondas sonoras, pero son imperceptibles para el oído humano.

¿Hay sonido en el espacio?

Cuando un objeto se mueve, ya sea la vibración de la cuerda de una guitarra o la explosión de un fuego artificial, afecta a las moléculas de aire cercanas, como si las empujara. Estas moléculas chocan contra sus vecinas y éstas, a su vez, contra las siguientes. El movimiento viaja por el aire como una ola. Cuando llega al oído, la persona lo percibe como sonido.

Cuando una onda sonora atraviesa el aire, su presión fluctúa hacia arriba y hacia abajo, como el agua de mar en una tormenta. El tiempo entre estas vibraciones se llama frecuencia del sonido y se mide en hercios (1 Hz es una oscilación por segundo). La distancia entre los picos de presión más altos se llama longitud de onda.

El sonido sólo puede viajar en un medio en el que la longitud de onda no sea mayor que la distancia promedio entre partículas. Los físicos llaman a esto el "camino condicionalmente libre": la distancia promedio que recorre una molécula después de chocar con una y antes de interactuar con la siguiente. Por tanto, un medio denso puede transmitir sonidos con una longitud de onda corta y viceversa.

Los sonidos de longitud de onda larga tienen frecuencias que el oído percibe como tonos bajos. En un gas con un recorrido libre medio superior a 17 m (20 Hz), las ondas sonoras tendrán una frecuencia demasiado baja para que los humanos las perciban. Se llaman infrasonidos. Si hubiera extraterrestres con oídos capaces de oír notas muy bajas, sabrían exactamente si los sonidos son audibles en el espacio exterior.

Canción del agujero negro

A unos 220 millones de años luz de distancia, en el centro de un cúmulo de miles de galaxias, tararea la nota más profunda que el universo haya escuchado jamás. 57 octavas por debajo del Do medio, que es aproximadamente un millón de billones de veces más profunda que la frecuencia que una persona puede oír.

El sonido más profundo que los humanos pueden detectar tiene un ciclo de aproximadamente una vibración cada 1/20 de segundo. El agujero negro en la constelación de Perseo tiene un ciclo de aproximadamente una fluctuación cada 10 millones de años.

Esto se supo en 2003, cuando el Telescopio Espacial Chandra de la NASA descubrió algo en el gas que llenaba el cúmulo de Perseo: anillos concentrados de luz y oscuridad, como ondas en un estanque. Los astrofísicos dicen que se trata de rastros de ondas sonoras de frecuencia increíblemente baja. Las más brillantes son las cimas de las olas, donde la presión sobre el gas es mayor. Los anillos más oscuros son depresiones donde la presión es menor.

Sonido que puedes ver

El gas caliente y magnetizado se arremolina alrededor del agujero negro, de forma similar al agua que se arremolina alrededor de un desagüe. A medida que se mueve, crea un poderoso campo electromagnético. Lo suficientemente fuerte como para acelerar el gas cerca del borde de un agujero negro a casi la velocidad de la luz, convirtiéndolo en enormes explosiones llamadas chorros relativistas. Obligan al gas a girar de lado en su trayectoria, y este efecto provoca espeluznantes sonidos provenientes del espacio.

Son transportados a través del cúmulo de Perseo a cientos de miles de años luz de su fuente, pero el sonido sólo puede viajar hasta donde haya suficiente gas para transportarlo. Entonces se detiene en el borde de la nube de gas que llena a Perseo. Esto significa que es imposible escuchar su sonido en la Tierra. Sólo puedes ver el efecto en la nube de gas. Parece mirar a través del espacio hacia una cámara insonorizada.

Planeta extraño

Nuestro planeta emite un profundo gemido cada vez que su corteza se mueve. Entonces no hay duda de si los sonidos viajan en el espacio. Un terremoto puede crear vibraciones en la atmósfera con una frecuencia de uno a cinco Hz. Si es lo suficientemente fuerte, puede enviar ondas infrasónicas a través de la atmósfera hacia el espacio exterior.

Por supuesto, no existe un límite claro donde termina la atmósfera terrestre y comienza el espacio. El aire simplemente se vuelve más fino gradualmente hasta que finalmente desaparece por completo. De 80 a 550 kilómetros sobre la superficie de la Tierra, el camino libre de una molécula es de aproximadamente un kilómetro. Esto significa que el aire a esta altitud es aproximadamente 59 veces más fino de lo que sería posible escuchar el sonido. Sólo es capaz de transmitir ondas infrasónicas largas.

Cuando un terremoto de magnitud 9,0 sacudió la costa noreste de Japón en marzo de 2011, sismógrafos de todo el mundo registraron sus ondas viajando a través de la Tierra, y sus vibraciones provocaron oscilaciones de baja frecuencia en la atmósfera. Estas vibraciones viajan hasta donde el Campo de Gravedad y el satélite estacionario Ocean Circulation Explorer (GOCE) comparan la gravedad de la Tierra en órbita baja con 270 kilómetros sobre la superficie. Y el satélite logró registrar estas ondas sonoras.

GOCE tiene acelerómetros muy sensibles a bordo que controlan el propulsor de iones. Esto ayuda a mantener el satélite en una órbita estable. Los acelerómetros de GOCE de 2011 detectaron cambios verticales en la muy delgada atmósfera alrededor del satélite, así como cambios ondulatorios en la presión del aire, a medida que se propagaban las ondas sonoras del terremoto. Los motores del satélite corrigieron el desplazamiento y almacenaron los datos, que se convirtieron en una especie de registro del infrasonido del terremoto.

Esta entrada se mantuvo en secreto en los datos satelitales hasta que un grupo de científicos liderados por Rafael F. García publicó este documento.

El primer sonido del universo.

Si fuera posible retroceder en el tiempo, aproximadamente hasta los primeros 760.000 años después del Big Bang, sería posible descubrir si hubo sonido en el espacio. En aquella época, el Universo era tan denso que las ondas sonoras podían viajar libremente.

Casi al mismo tiempo, los primeros fotones comenzaron a viajar por el espacio en forma de luz. Después, todo finalmente se enfrió lo suficiente como para condensarse en átomos. Antes de que se produjera el enfriamiento, el Universo estaba lleno de partículas cargadas (protones y electrones) que absorbían o dispersaban los fotones, las partículas que forman la luz.

Hoy llega a la Tierra como un tenue resplandor procedente del fondo de microondas, visible sólo para radiotelescopios muy sensibles. Los físicos llaman a esto radiación cósmica de fondo de microondas. Esta es la luz más antigua del universo. Responde a la pregunta de si hay sonido en el espacio. El fondo cósmico de microondas contiene una grabación de la música más antigua del universo.

Luz al rescate

¿Cómo nos ayuda la luz a saber si hay sonido en el espacio? Las ondas sonoras viajan a través del aire (o gas interestelar) como fluctuaciones de presión. Cuando el gas se comprime, se calienta. A escala cósmica, este fenómeno es tan intenso que se forman estrellas. Y cuando el gas se expande, se enfría. Las ondas sonoras que viajaban a través del universo primitivo causaban ligeras fluctuaciones de presión en el entorno gaseoso, que a su vez dejaban sutiles fluctuaciones de temperatura reflejadas en el fondo cósmico de microondas.

Utilizando cambios de temperatura, el físico John Cramer de la Universidad de Washington pudo reconstruir esos espeluznantes sonidos provenientes del espacio: la música de un universo en expansión. Multiplicó la frecuencia por 10 26 veces para que los oídos humanos pudieran oírlo.

Así que nadie oirá realmente el grito en el espacio, pero habrá ondas sonoras moviéndose a través de nubes de gas interestelar o en los rayos enrarecidos de la atmósfera exterior de la Tierra.

Si hablamos de parámetros objetivos que pueden caracterizar la calidad, por supuesto que no. Grabar en vinilo o casete siempre implica introducir distorsión y ruido adicionales. Pero el hecho es que tales distorsiones y ruidos no estropean subjetivamente la impresión de la música y, a menudo, incluso lo contrario. Nuestro sistema de análisis de audición y sonido funciona de forma bastante compleja: lo que es importante para nuestra percepción y lo que se puede evaluar como calidad desde el punto de vista técnico son cosas ligeramente diferentes.

El MP3 es un tema completamente aparte, es un claro deterioro de la calidad para reducir el tamaño del archivo. La codificación MP3 implica eliminar los armónicos más silenciosos y difuminar los frentes, lo que supone una pérdida de detalle y “difuminación” del sonido.

La opción ideal en términos de calidad y transmisión justa de todo lo que sucede es la grabación digital sin compresión, y la calidad del CD es de 16 bits, 44100 Hz; este ya no es el límite, puede aumentar la velocidad de bits: 24, 32 bits, y la frecuencia - 48000, 82200, 96000, 192000 Hz. La profundidad de bits afecta el rango dinámico y la frecuencia de muestreo afecta el rango de frecuencia. Dado que el oído humano escucha, en el mejor de los casos, hasta 20.000 Hz y según el teorema de Nyquist, una frecuencia de muestreo de 44.100 Hz debería ser suficiente, pero en realidad, para una transmisión bastante precisa de sonidos cortos complejos, como los sonidos de tambores, es mejor tener una frecuencia más alta. Gama dinámica También es mejor tener más, para poder grabar sonidos más tranquilos sin distorsión. Aunque en realidad cuanto más aumentan estos dos parámetros, menos cambios se pueden notar.

Al mismo tiempo, podrás apreciar todos los placeres del sonido digital de alta calidad si cuentas con una buena tarjeta de sonido. Lo que está integrado en la mayoría de las PC es generalmente terrible; las Mac con tarjetas integradas son mejores, pero es mejor tener algo externo. Bueno, la pregunta, por supuesto, es dónde conseguirás estas grabaciones digitales con una calidad superior a la del CD :) Aunque el MP3 más cutre sonará notablemente mejor en una buena tarjeta de sonido.

Volviendo a las cosas analógicas, aquí podemos decir que la gente continúa usándolas no porque sean realmente mejores y más precisas, sino porque una grabación precisa y de alta calidad sin distorsión generalmente no es el resultado deseado. Las distorsiones digitales, que pueden surgir de algoritmos de procesamiento de audio deficientes, tasas de bits o de muestreo bajas, recortes digitales, ciertamente suenan mucho más desagradables que las analógicas, pero se pueden evitar. Y resulta que una grabación digital precisa y de muy alta calidad suena demasiado estéril y carece de riqueza. Y si, por ejemplo, grabas una batería en cinta, esta saturación aparece y se conserva, aunque luego se digitalice esta grabación. Y el vinilo también suena mejor, incluso si en él se grabaron pistas creadas íntegramente en una computadora. Y, por supuesto, todo esto incluye atributos y asociaciones externas, cómo se ve todo, las emociones de las personas que lo hacen. Es bastante comprensible querer tener un disco en las manos, escuchar un casete en una grabadora antigua en lugar de una grabación en una computadora, o comprender a quienes ahora usan grabadoras multipista en los estudios, aunque esto es mucho más difícil. y costoso. Pero esto tiene su propia diversión.

18 de febrero de 2016

El mundo del entretenimiento en casa es bastante variado y puede incluir: ver películas en un buen sistema de cine en casa; juego emocionante y emocionante o escuchar música. Como regla general, cada uno encuentra algo propio en este ámbito o combina todo a la vez. Pero cualesquiera que sean los objetivos de una persona para organizar su tiempo libre y cualquier extremo al que llegue, todos estos vínculos están firmemente conectados por una palabra simple y comprensible: "sonido". De hecho, en todos estos casos nos llevaremos de la mano. acompañamiento sonoro. Pero esta pregunta no es tan simple y trivial, especialmente en los casos en que se desea lograr un sonido de alta calidad en una habitación o en cualquier otra condición. Para ello, no siempre es necesario comprar costosos equipos de alta fidelidad o componentes de alta gama(aunque será muy útil), y en ocasiones basta con un buen conocimiento de la teoría física, que puede eliminar la mayoría de los problemas que surgen a todo aquel que se propone obtener una actuación de voz de alta calidad.

A continuación, se considerará la teoría del sonido y la acústica desde el punto de vista de la física. En este caso, intentaré hacerlo lo más accesible posible a la comprensión de cualquier persona que, quizás, esté lejos de conocer leyes o fórmulas físicas, pero que sin embargo sueña apasionadamente con hacer realidad el sueño de crear un sistema acústico perfecto. No pretendo decir que para lograr buenos resultados en esta área en casa (o en el automóvil, por ejemplo), sea necesario conocer a fondo estas teorías, pero comprender los conceptos básicos le permitirá evitar muchos errores estúpidos y absurdos. , y también le permitirá lograr el máximo efecto de sonido del sistema en cualquier nivel.

Teoría general del sonido y terminología musical.

Qué es sonido? Esta es la sensación que percibe el órgano auditivo. "oreja"(el fenómeno en sí existe sin la participación del "oído" en el proceso, pero esto es más fácil de entender), que ocurre cuando el tímpano es excitado por una onda sonora. El oído en este caso actúa como un "receptor" de ondas sonoras de diversas frecuencias.
Onda de sonido Es esencialmente una serie secuencial de compactaciones y descargas del medio (más a menudo el medio aéreo en condiciones normales) de varias frecuencias. La naturaleza de las ondas sonoras es oscilatoria, causada y producida por la vibración de cualquier cuerpo. La aparición y propagación de una onda sonora clásica es posible en tres medios elásticos: gaseoso, líquido y sólido. Cuando se produce una onda sonora en uno de estos tipos de espacio, inevitablemente se producen algunos cambios en el propio medio, por ejemplo, un cambio en la densidad o presión del aire, el movimiento de partículas de masa de aire, etc.

Dado que una onda sonora tiene una naturaleza oscilatoria, tiene una característica como la frecuencia. Frecuencia medido en hercios (en honor al físico alemán Heinrich Rudolf Hertz), y denota el número de oscilaciones durante un período de tiempo igual a un segundo. Aquellos. por ejemplo, una frecuencia de 20 Hz indica un ciclo de 20 oscilaciones en un segundo. El concepto subjetivo de su altura depende también de la frecuencia del sonido. Cuantas más vibraciones sonoras se produzcan por segundo, más “alto” aparecerá el sonido. Una onda sonora también tiene otra característica importante, que tiene un nombre: longitud de onda. Longitud de onda Se acostumbra considerar la distancia que recorre un sonido de una determinada frecuencia en un período igual a un segundo. Por ejemplo, la longitud de onda del sonido más bajo en el rango audible humano a 20 Hz es de 16,5 metros, y la longitud de onda del sonido más alto a 20.000 Hz es de 1,7 centímetros.

El oído humano está diseñado de tal manera que es capaz de percibir ondas sólo en un rango limitado, aproximadamente 20 Hz - 20.000 Hz (dependiendo de las características de cada persona en particular, algunas pueden oír un poco más, otras menos). . Por lo tanto, esto no significa que los sonidos por debajo o por encima de estas frecuencias no existan, simplemente no son percibidos por el oído humano y van más allá del rango audible. El sonido por encima del rango audible se llama ultrasonido, el sonido por debajo del rango audible se llama infrasonido. Algunos animales son capaces de percibir sonidos ultra e infrarrojos, algunos incluso utilizan este rango para orientarse en el espacio (murciélagos, delfines). Si el sonido pasa a través de un medio que no está en contacto directo con el órgano auditivo humano, es posible que dicho sonido no se escuche o se debilite considerablemente posteriormente.

En la terminología musical del sonido, existen designaciones tan importantes como octava, tono y armónico del sonido. Octava significa un intervalo en el que la relación de frecuencia entre los sonidos es de 1 a 2. Una octava suele ser muy distinguible de oído, mientras que los sonidos dentro de este intervalo pueden ser muy similares entre sí. También se puede llamar octava a un sonido que vibra el doble que otro sonido en el mismo periodo de tiempo. Por ejemplo, la frecuencia de 800 Hz no es más que una octava superior de 400 Hz, y la frecuencia de 400 Hz a su vez es la siguiente octava de sonido con una frecuencia de 200 Hz. La octava, a su vez, se compone de tonos y armónicos. El oído humano percibe las vibraciones variables en una onda sonora armónica de la misma frecuencia como tono musical. Las vibraciones de alta frecuencia se pueden interpretar como sonidos agudos, mientras que las vibraciones de baja frecuencia se pueden interpretar como sonidos graves. El oído humano es capaz de distinguir claramente sonidos con una diferencia de un tono (en el rango de hasta 4000 Hz). A pesar de esto, la música utiliza una cantidad extremadamente pequeña de tonos. Esto se explica considerando el principio de consonancia armónica; todo se basa en el principio de octavas.

Consideremos la teoría de los tonos musicales usando el ejemplo de una cuerda estirada de cierta manera. Una cuerda de este tipo, dependiendo de la fuerza de tensión, se "sintonizará" a una frecuencia específica. Cuando esta cuerda se expone a algo con una fuerza específica, que la hace vibrar, se observará constantemente un tono de sonido específico y escucharemos la frecuencia de afinación deseada. Este sonido se llama tono fundamental. Se acepta oficialmente como tono fundamental en el ámbito musical la frecuencia de la nota “La” de la primera octava, igual a 440 Hz. Sin embargo, la mayoría de los instrumentos musicales nunca reproducen tonos fundamentales puros por sí solos; van inevitablemente acompañados de armónicos llamados matices. Conviene recordar aquí una definición importante de la acústica musical: el concepto de timbre sonoro. Timbre- esta es una característica de los sonidos musicales que da a los instrumentos musicales y a las voces su especificidad de sonido única y reconocible, incluso cuando se comparan sonidos del mismo tono y volumen. El timbre de cada instrumento musical depende de la distribución de la energía sonora entre armónicos en el momento en que aparece el sonido.

Los armónicos forman una coloración específica del tono fundamental, mediante la cual podemos identificar y reconocer fácilmente un instrumento específico, así como distinguir claramente su sonido de otro instrumento. Hay dos tipos de armónicos: armónicos y no armónicos. matices armónicos por definición son múltiplos de la frecuencia fundamental. Por el contrario, si los armónicos no son múltiples y se desvían notablemente de los valores, entonces se llaman no armónico. En música, el funcionamiento con múltiples armónicos está prácticamente excluido, por lo que el término se reduce al concepto de “armónico”, que significa armónico. En algunos instrumentos, como el piano, el tono fundamental ni siquiera tiene tiempo de formarse; en un corto período de tiempo, la energía sonora de los armónicos aumenta y luego disminuye con la misma rapidez. Muchos instrumentos crean lo que se llama un efecto de "tono de transición", donde la energía de ciertos armónicos es más alta en un momento determinado, generalmente al principio, pero luego cambia abruptamente y pasa a otros armónicos. El rango de frecuencia de cada instrumento se puede considerar por separado y generalmente se limita a las frecuencias fundamentales que ese instrumento en particular es capaz de producir.

En la teoría del sonido también existe el concepto de RUIDO. Ruido- es cualquier sonido creado por una combinación de fuentes que son inconsistentes entre sí. Todo el mundo está familiarizado con el sonido de las hojas de los árboles meciéndose con el viento, etc.

¿Qué determina el volumen del sonido? Obviamente, este fenómeno depende directamente de la cantidad de energía transferida por la onda sonora. Para determinar los indicadores cuantitativos del volumen, existe un concepto: la intensidad del sonido. Intensidad del sonido se define como el flujo de energía que pasa a través de algún área del espacio (por ejemplo, cm2) por unidad de tiempo (por ejemplo, por segundo). Durante una conversación normal, la intensidad es de aproximadamente 9 o 10 W/cm2. El oído humano es capaz de percibir sonidos en un rango de sensibilidad bastante amplio, mientras que la sensibilidad de las frecuencias es heterogénea dentro del espectro sonoro. De esta manera se percibe mejor el rango de frecuencia de 1000 Hz a 4000 Hz, que cubre con mayor amplitud el habla humana.

Debido a que los sonidos varían tanto en intensidad, es más conveniente pensar en ellos como una cantidad logarítmica y medirlos en decibeles (en honor al científico escocés Alexander Graham Bell). El umbral inferior de sensibilidad auditiva del oído humano es de 0 dB, el superior es de 120 dB, también llamado "umbral del dolor". El oído humano tampoco percibe el límite superior de sensibilidad de la misma manera, sino que depende de la frecuencia específica. sonidos bajas frecuencias deben tener una intensidad mucho mayor que las altas para provocar un umbral de dolor. Por ejemplo, el umbral del dolor a una frecuencia baja de 31,5 Hz se produce a un nivel de intensidad sonora de 135 dB, mientras que a una frecuencia de 2000 Hz la sensación de dolor aparecerá a 112 dB. También existe el concepto de presión sonora, que en realidad amplía la explicación habitual de la propagación de una onda sonora en el aire. Presión sonora- Se trata de un exceso de presión variable que surge en un medio elástico como consecuencia del paso de una onda sonora a través de él.

Naturaleza ondulatoria del sonido.

Para comprender mejor el sistema de generación de ondas sonoras, imaginemos un altavoz clásico situado en un tubo lleno de aire. Si el hablante hace película hacia adelante, el aire en las inmediaciones del difusor se comprime momentáneamente. Luego, el aire se expandirá, empujando así la región de aire comprimido a lo largo de la tubería.
Este movimiento ondulatorio se convertirá posteriormente en sonido cuando llegue al órgano auditivo y “excite” el tímpano. Cuando se produce una onda de sonido en un gas, se crea un exceso de presión y densidad y las partículas se mueven a una velocidad constante. Respecto a las ondas sonoras, es importante recordar el hecho de que la sustancia no se mueve junto con la onda sonora, sino que sólo se produce una perturbación temporal de las masas de aire.

Si imaginamos un pistón suspendido en el espacio libre sobre un resorte y haciendo movimientos repetidos "hacia adelante y hacia atrás", entonces tales oscilaciones se llamarán armónicas o sinusoidales (si imaginamos la onda como una gráfica, en este caso obtendremos una onda pura). sinusoide con repetidas subidas y bajadas). Si imaginamos un altavoz en un tubo (como en el ejemplo descrito anteriormente), realizando vibraciones armónicas, entonces en el momento en que el altavoz se mueve “hacia adelante” se obtiene el ya conocido efecto de compresión del aire, y cuando el altavoz se mueve “hacia atrás” se obtiene el efecto contrario al vacío. En este caso, una onda de compresión y rarefacción alternas se propagará a través de la tubería. La distancia a lo largo de la tubería entre máximos o mínimos (fases) adyacentes se llamará longitud de onda. Si las partículas oscilan paralelamente a la dirección de propagación de la onda, entonces la onda se llama longitudinal. Si oscilan perpendicularmente a la dirección de propagación, entonces la onda se llama transverso. Normalmente, las ondas sonoras en gases y líquidos son longitudinales, pero en los sólidos pueden ocurrir ondas de ambos tipos. Las ondas transversales en los sólidos surgen debido a la resistencia al cambio de forma. La principal diferencia entre estos dos tipos de ondas es que una onda transversal tiene la propiedad de polarización (las oscilaciones se producen en un determinado plano), mientras que una onda longitudinal no.

velocidad del sonido

La velocidad del sonido depende directamente de las características del medio en el que se propaga. Está determinado (dependiente) por dos propiedades del medio: elasticidad y densidad del material. La velocidad del sonido en los sólidos depende directamente del tipo de material y de sus propiedades. La velocidad en medios gaseosos depende de un solo tipo de deformación del medio: compresión-rarefacción. El cambio de presión en una onda sonora se produce sin intercambio de calor con las partículas circundantes y se denomina adiabático.
La velocidad del sonido en un gas depende principalmente de la temperatura: aumenta al aumentar la temperatura y disminuye al disminuir la temperatura. Además, la velocidad del sonido en un medio gaseoso depende del tamaño y la masa de las propias moléculas de gas: cuanto menor es la masa y el tamaño de las partículas, mayor es la "conductividad" de la onda y, en consecuencia, mayor es la velocidad.

En medios líquidos y sólidos, el principio de propagación y la velocidad del sonido son similares a cómo se propaga una onda en el aire: por compresión-descarga. Pero en estos ambientes, además de la misma dependencia de la temperatura, la densidad del medio y su composición/estructura son bastante importantes. Cuanto menor sea la densidad de la sustancia, mayor será la velocidad del sonido y viceversa. La dependencia de la composición del medio es más compleja y se determina en cada caso concreto, teniendo en cuenta la ubicación e interacción de las moléculas/átomos.

Velocidad del sonido en el aire a t, °C 20: 343 m/s
Velocidad del sonido en agua destilada a t, °C 20: 1481 m/s
Velocidad del sonido en acero a t, °C 20: 5000 m/s

Ondas estacionarias e interferencias.

Cuando un altavoz crea ondas sonoras en un espacio reducido, inevitablemente se produce el efecto de ondas reflejadas desde los límites. Como resultado, esto ocurre con mayor frecuencia. efecto de interferencia- cuando dos o más ondas sonoras se superponen. Casos especiales de fenómenos de interferencia son la formación de: 1) ondas batientes o 2) ondas estacionarias. Latidos de olas- este es el caso cuando se produce la suma de ondas con frecuencias y amplitudes similares. La imagen de la aparición de latidos: cuando dos ondas de frecuencias similares se superponen. En algún momento, con tal superposición, los picos de amplitud pueden coincidir "en fase" y las disminuciones también pueden coincidir en "antifase". Así se caracterizan los ritmos sonoros. Es importante recordar que, a diferencia de las ondas estacionarias, las coincidencias de fase de los picos no ocurren constantemente, sino en ciertos intervalos de tiempo. Para el oído, este patrón de latidos se distingue con bastante claridad y se escucha como un aumento y una disminución periódicos del volumen, respectivamente. El mecanismo por el que se produce este efecto es sumamente sencillo: cuando los picos coinciden, el volumen aumenta, y cuando los valles coinciden, el volumen disminuye.

Ondas estacionarias Surgen en el caso de superposición de dos ondas de la misma amplitud, fase y frecuencia, cuando al “encontrarse” dichas ondas una se mueve hacia adelante y la otra en dirección opuesta. En la zona del espacio (donde se formó la onda estacionaria), aparece una imagen de la superposición de dos amplitudes de frecuencia, con máximos (los llamados antinodos) y mínimos (los llamados nodos) alternos. Cuando ocurre este fenómeno, la frecuencia, la fase y el coeficiente de atenuación de la onda en el lugar de reflexión son extremadamente importantes. A diferencia de las ondas viajeras, en una onda estacionaria no hay transferencia de energía debido al hecho de que las ondas hacia adelante y hacia atrás que forman esta onda transfieren energía en cantidades iguales tanto en la dirección directa como en la opuesta. Para comprender claramente la aparición de una onda estacionaria, presentemos un ejemplo de acustica del hogar. Digamos que tenemos sistemas de altavoces de suelo en un espacio (habitación) limitado. Haciéndoles tocar algo con mucho bajo, intentemos cambiar la ubicación del oyente en la sala. Por lo tanto, un oyente que se encuentra en la zona de mínima (resta) de una onda estacionaria sentirá el efecto de que hay muy pocos graves, y si el oyente se encuentra en una zona de máximo (suma) de frecuencias, entonces sucederá lo contrario. Se obtiene el efecto de un aumento significativo en la región de los graves. En este caso, el efecto se observa en todas las octavas de la frecuencia base. Por ejemplo, si la frecuencia base es 440 Hz, entonces el fenómeno de "suma" o "resta" también se observará en frecuencias de 880 Hz, 1760 Hz, 3520 Hz, etc.

Fenómeno de resonancia

La mayoría de los sólidos tienen una frecuencia de resonancia natural. Es bastante fácil entender este efecto usando el ejemplo de una tubería común, abierta solo por un extremo. Imaginemos una situación en la que se conecta un altavoz al otro extremo del tubo, que puede reproducir una frecuencia constante, que también se puede cambiar más adelante. Entonces, la tubería tiene una frecuencia de resonancia natural, diciendo en lenguaje sencillo es la frecuencia a la que la pipa "resuena" o produce su propio sonido. Si la frecuencia del altavoz (como resultado del ajuste) coincide con la frecuencia de resonancia del tubo, se producirá el efecto de aumentar el volumen varias veces. Esto sucede porque el altavoz excita vibraciones de la columna de aire en la tubería con una amplitud significativa hasta que se encuentra la misma "frecuencia de resonancia" y se produce el efecto de suma. El fenómeno resultante se puede describir de la siguiente manera: el tubo en este ejemplo "ayuda" al altavoz resonando en una frecuencia específica, sus esfuerzos se suman y "resultan" en un efecto fuerte audible. En el ejemplo de los instrumentos musicales, este fenómeno se puede ver fácilmente, ya que el diseño de la mayoría de los instrumentos contiene elementos llamados resonadores. No es difícil adivinar qué sirve para realzar una determinada frecuencia o tono musical. Por ejemplo: el cuerpo de una guitarra con un resonador en forma de agujero que se acopla con el volumen; El diseño del tubo de flauta (y de todos los tubos en general); La forma cilíndrica del cuerpo del tambor, que a su vez es un resonador de cierta frecuencia.

Espectro de frecuencia del sonido y respuesta de frecuencia.

Dado que en la práctica prácticamente no existen ondas de la misma frecuencia, se hace necesario descomponer todo el espectro sonoro del rango audible en sobretonos o armónicos. Para estos fines, existen gráficos que muestran la dependencia de la energía relativa de las vibraciones del sonido con la frecuencia. Este gráfico se llama gráfico de espectro de frecuencias del sonido. Espectro de frecuencia del sonido. Hay dos tipos: discretos y continuos. Un gráfico de espectro discreto muestra frecuencias individuales separadas por espacios en blanco. En un espectro continuo, todo está presente a la vez. frecuencias de audio.
En el caso de la música o la acústica, lo más habitual es utilizar el gráfico habitual. Características de amplitud-frecuencia(abreviado como "AFC"). Este gráfico muestra la dependencia de la amplitud de las vibraciones del sonido con la frecuencia en todo el espectro de frecuencia (20 Hz - 20 kHz). Al observar un gráfico de este tipo, es fácil comprender, por ejemplo, las fortalezas o debilidades de un altavoz en particular o del sistema acústico en su conjunto, las áreas más fuertes de producción de energía, las caídas y aumentos de frecuencia, la atenuación y también rastrear la pendiente. del declive.

Propagación de ondas sonoras, fase y antifase.

El proceso de propagación de ondas sonoras ocurre en todas direcciones desde la fuente. El ejemplo más sencillo para entender este fenómeno es un guijarro arrojado al agua.
Desde el lugar donde cayó la piedra, las olas comienzan a extenderse por la superficie del agua en todas direcciones. Sin embargo, imaginemos una situación en la que se utiliza un altavoz de cierto volumen, digamos una caja cerrada, que está conectado a un amplificador y reproduce algún tipo de señal musical. Es fácil notar (especialmente si aplica una señal potente de baja frecuencia, por ejemplo, un bombo) que el altavoz hace un movimiento rápido "hacia adelante" y luego el mismo movimiento rápido "hacia atrás". Lo que queda por entender es que cuando el altavoz avanza, emite una onda sonora que escuchamos más tarde. Pero, ¿qué sucede cuando el hablante retrocede? Y paradójicamente sucede lo mismo, el altavoz emite el mismo sonido, sólo que en nuestro ejemplo se propaga íntegramente dentro del volumen de la caja, sin traspasar sus límites (la caja está cerrada). En general, en el ejemplo anterior se pueden observar muchos fenómenos físicos interesantes, el más significativo de los cuales es el concepto de fase.

La onda sonora que el hablante, estando en el volumen, emite en dirección al oyente está “en fase”. La onda inversa, que entra en el volumen de la caja, será correspondientemente antifase. ¿Solo queda entender qué significan estos conceptos? Fase de señal– este es el nivel de presión sonora en el momento actual en algún punto del espacio. La forma más sencilla de comprender esta fase es con el ejemplo de la reproducción de material musical mediante un par de sistemas de altavoces domésticos estéreo convencionales de suelo. Imaginemos que dos de estos altavoces de suelo están instalados en una habitación determinada y suenan. En este caso, ambos sistemas acústicos reproducen una señal síncrona de presión sonora variable, y la presión sonora de un altavoz se suma a la presión sonora del otro altavoz. Un efecto similar ocurre debido a la sincronicidad de la reproducción de la señal de los altavoces izquierdo y derecho, respectivamente, es decir, los picos y valles de las ondas emitidas por los altavoces izquierdo y derecho coinciden.

Ahora imaginemos que las presiones sonoras siguen cambiando de la misma manera (no han sufrido cambios), pero ahora son opuestas entre sí. Esto puede suceder si conecta un sistema de altavoces de dos con polaridad inversa (el cable "+" del amplificador al terminal "-" del sistema de altavoces y el cable "-" del amplificador al terminal "+" del sistema de altavoces). En este caso, la señal de dirección opuesta provocará una diferencia de presión, que se puede representar en números de la siguiente manera: izquierda sistema acústico creará una presión de "1 Pa" y el sistema de altavoces derecho creará una presión de "menos 1 Pa". Como resultado, el volumen total del sonido en la ubicación del oyente será cero. Este fenómeno se llama antifase. Si miramos el ejemplo con más detalle para comprenderlo, resulta que dos parlantes que suenan "en fase" crean áreas idénticas de compactación y rarefacción del aire, ayudándose así entre sí. En el caso de una antifase idealizada, el área de espacio de aire comprimido creada por un hablante irá acompañada de un área de espacio de aire enrarecido creado por el segundo hablante. Esto se parece aproximadamente al fenómeno de la cancelación mutua y sincrónica de ondas. Es cierto que en la práctica el volumen no baja a cero y escucharemos un sonido muy distorsionado y debilitado.

La forma más accesible de describir este fenómeno es la siguiente: dos señales con las mismas oscilaciones (frecuencia), pero desplazadas en el tiempo. En vista de esto, es más conveniente presentar estos fenómenos de desplazamiento usando el ejemplo de un reloj redondo ordinario. Imaginemos que hay varios relojes redondos idénticos colgados en la pared. Cuando las manecillas de los segundos de este reloj funcionan sincrónicamente, en un reloj 30 segundos y en el otro 30, entonces este es un ejemplo de una señal que está en fase. Si las manecillas de los segundos se mueven con un cambio, pero la velocidad sigue siendo la misma, por ejemplo, en un reloj son 30 segundos y en otro son 24 segundos, entonces este es un ejemplo clásico de cambio de fase. De la misma forma, la fase se mide en grados, dentro de un círculo virtual. En este caso, cuando las señales se desplazan entre sí 180 grados (medio período), se obtiene la antifase clásica. En la práctica se producen a menudo pequeños cambios de fase, que también pueden determinarse gradualmente y eliminarse con éxito.

Las ondas son planas y esféricas. Un frente de onda plano se propaga en una sola dirección y rara vez se encuentra en la práctica. Un frente de onda esférico es un tipo simple de onda que se origina en un solo punto y viaja en todas direcciones. Las ondas sonoras tienen la propiedad difracción, es decir. Capacidad para sortear obstáculos y objetos. El grado de flexión depende de la relación entre la longitud de onda del sonido y el tamaño del obstáculo o agujero. La difracción también ocurre cuando hay algún obstáculo en el camino del sonido. En este caso, son posibles dos escenarios: 1) Si el tamaño del obstáculo es mucho mayor que la longitud de onda, entonces el sonido se refleja o se absorbe (dependiendo del grado de absorción del material, el espesor del obstáculo, etc.). ), y se forma una zona de “sombra acústica” detrás del obstáculo. 2) Si el tamaño del obstáculo es comparable a la longitud de onda o incluso menor, entonces el sonido se difracta en cierta medida en todas direcciones. Si una onda de sonido, mientras se mueve en un medio, golpea la interfaz con otro medio (por ejemplo, un medio aéreo con un medio sólido), entonces pueden ocurrir tres escenarios: 1) la onda se reflejará desde la interfaz 2) la onda puede pasar a otro medio sin cambiar de dirección 3) una onda puede pasar a otro medio con un cambio de dirección en el límite, esto se llama "refracción de onda".

La relación entre el exceso de presión de una onda sonora y la velocidad volumétrica oscilatoria se llama resistencia de la onda. En palabras simples, impedancia de onda del medio Se puede llamar la capacidad de absorber ondas sonoras o "resistirlas". Los coeficientes de reflexión y transmisión dependen directamente de la relación de las impedancias de onda de los dos medios. La resistencia a las olas en un medio gaseoso es mucho menor que en agua o sólidos. Por lo tanto, si una onda sonora en el aire golpea un objeto sólido o la superficie de aguas profundas, el sonido se refleja desde la superficie o se absorbe en gran medida. Esto depende del espesor de la superficie (agua o sólido) sobre la que cae la onda sonora deseada. Cuando el espesor de un medio sólido o líquido es pequeño, las ondas sonoras “pasan” casi por completo, y viceversa, cuando el espesor del medio es grande, las ondas se reflejan con mayor frecuencia. En el caso de la reflexión de las ondas sonoras, este proceso se produce según una ley física bien conocida: "El ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión". En este caso, cuando una onda de un medio con menor densidad choca con el límite con un medio de mayor densidad, se produce el fenómeno. refracción. Consiste en la curvatura (refracción) de una onda sonora después de “encontrarse” con un obstáculo, y va necesariamente acompañada de un cambio de velocidad. La refracción también depende de la temperatura del medio en el que se produce la reflexión.

En el proceso de propagación de las ondas sonoras en el espacio, su intensidad inevitablemente disminuye, podemos decir que las ondas se atenúan y el sonido se debilita. En la práctica, encontrar un efecto similar es bastante simple: por ejemplo, si dos personas se encuentran en un campo a cierta distancia (un metro o más cerca) y comienzan a decirse algo. Si posteriormente aumenta la distancia entre las personas (si comienzan a alejarse unas de otras), el mismo nivel de volumen de conversación será cada vez menos audible. Este ejemplo demuestra claramente el fenómeno de una disminución en la intensidad de las ondas sonoras. ¿Por qué está pasando esto? La razón de esto son varios procesos de intercambio de calor, interacción molecular y fricción interna de ondas sonoras. En la práctica, la mayoría de las veces la energía sonora se convierte en energía térmica. Estos procesos surgen inevitablemente en cualquiera de los 3 medios de propagación del sonido y pueden caracterizarse como absorción de ondas sonoras.

La intensidad y el grado de absorción de las ondas sonoras depende de muchos factores, como la presión y la temperatura del medio. La absorción también depende de la frecuencia del sonido específica. Cuando una onda sonora se propaga a través de líquidos o gases se produce un efecto de fricción entre diferentes partículas, lo que se llama viscosidad. Como resultado de esta fricción a nivel molecular, se produce el proceso de conversión de una onda de sonido a calor. En otras palabras, cuanto mayor sea la conductividad térmica del medio, menor será el grado de absorción de las ondas. La absorción del sonido en medios gaseosos también depende de la presión (la presión atmosférica cambia al aumentar la altitud en relación con el nivel del mar). En cuanto a la dependencia del grado de absorción de la frecuencia del sonido, teniendo en cuenta las dependencias de viscosidad y conductividad térmica mencionadas anteriormente, cuanto mayor es la frecuencia del sonido, mayor es la absorción del sonido. Por ejemplo, cuando temperatura normal y presión, en el aire la absorción de una onda con una frecuencia de 5000 Hz será de 3 dB/km, y la absorción de una onda con una frecuencia de 50.000 Hz será de 300 dB/m.

En medios sólidos, se conservan todas las dependencias anteriores (conductividad térmica y viscosidad), pero a esto se le añaden varias condiciones más. Están asociados a la estructura molecular de los materiales sólidos, que pueden ser diferentes, con sus propias faltas de homogeneidad. Dependiendo de esta estructura molecular sólida interna, la absorción de ondas sonoras en este caso puede ser diferente y depende del tipo de material específico. Cuando el sonido atraviesa un cuerpo sólido, la onda sufre una serie de transformaciones y distorsiones, lo que a menudo conduce a la dispersión y absorción de la energía sonora. A nivel molecular, puede producirse un efecto de dislocación cuando una onda sonora provoca un desplazamiento de planos atómicos, que luego regresan a su posición original. O bien, el movimiento de las dislocaciones provoca una colisión con dislocaciones perpendiculares a ellas o defectos en la estructura cristalina, lo que provoca su inhibición y, como consecuencia, cierta absorción de la onda sonora. Sin embargo, la onda sonora también puede resonar con estos defectos, lo que provocará una distorsión de la onda original. La energía de una onda sonora en el momento de la interacción con los elementos de la estructura molecular del material se disipa como resultado de procesos de fricción interna.

En este artículo intentaré analizar las características de la percepción auditiva humana y algunas de las sutilezas y características de la propagación del sonido.

Antes de sospechar que la tarjeta de sonido de su computadora está rota, inspeccione cuidadosamente los conectores de PC existentes en busca de daños externos. También debe verificar el funcionamiento del subwoofer con parlantes o auriculares a través de los cuales se reproduce el sonido; intente conectarlos a cualquier otro dispositivo. Quizás la causa del problema resida precisamente en el equipo que estás utilizando.

Es probable que la reinstalación ayude en su situación. Sistema operativo Windows, ya sea 7, 8, 10 o la versión XP, ya que las configuraciones necesarias simplemente podrían perderse.

Pasemos a comprobar la tarjeta de sonido.

Método 1

El primer paso es ocuparse de los controladores del dispositivo. Para hacer esto necesitas:

Después de esto, los controladores se actualizarán y se resolverá el problema.

También este procedimiento se puede realizar si está disponible versión actual software en medios extraíbles. En esta situación, debe realizar la instalación especificando la ruta a una carpeta específica.

Si la tarjeta de audio no está en el administrador de dispositivos, pase a la siguiente opción.

Método 2

En este caso, es necesario un diagnóstico completo para garantizar una correcta conexión técnica. Debes hacer lo siguiente en un orden específico:

Tenga en cuenta que esta opción solo es adecuada para componentes discretos que se instalan en una placa separada.

Método 3

Si, luego de una inspección visual y verificación de los parlantes o auriculares, están en buen estado de funcionamiento y la reinstalación del sistema operativo no arrojó ningún resultado, procedemos a:

Una vez completada la prueba de la tarjeta de sonido, el sistema le informará sobre su estado y, si no funciona, lo comprenderá según los resultados.

Método 4

Otra opción para comprobar rápida y fácilmente tarjeta de sonido en el sistema operativo Windows:

De esta forma ejecutaremos un diagnóstico de problemas de audio en el ordenador.

El programa te ofrecerá varias opciones para problemas y también te indicará los dispositivos de audio conectados. Si es así, el asistente de diagnóstico le permitirá identificarlo rápidamente.

Método 5

La tercera opción para comprobar si la tarjeta de sonido está funcionando es la siguiente:

En las pestañas "Controlador" e "Información", recibirá datos adicionales sobre los parámetros de todos los dispositivos instalados en su PC, tanto integrados como discretos. Este método también le permite diagnosticar problemas e identificarlos rápidamente mediante pruebas de software.

Ahora ya sabes cómo comprobar rápida y fácilmente tu tarjeta de sonido de varias formas. Su principal ventaja es que para ello no es necesario acceso online a Internet, y todos los trámites se pueden realizar de forma independiente, sin contactar con un servicio especializado.