Olipa ääni. Kuuluuko avaruudessa ääntä? Kulkeeko ääni avaruudessa? Ääniaaltojen leviäminen, vaihe ja vastavaihe

Äänet kuuluvat fonetiikan osaan. Äänien tutkiminen sisältyy mihin tahansa venäjän kielen koulun opetussuunnitelmaan. Ääniin ja niiden perusominaisuuksiin tutustuminen tapahtuu ala-asteella. Yksityiskohtaisempi äänitutkimus monimutkaisilla esimerkeillä ja vivahteilla tapahtuu ylä- ja lukiossa. Tämä sivu tarjoaa vain perustiedot venäjän kielen äänten mukaan pakatussa muodossa. Jos sinun on tutkittava puhelaitteen rakennetta, äänten tonaalisuutta, artikulaatiota, akustisia komponentteja ja muita näkökohtia, jotka ylittävät nykyaikaisen koulun opetussuunnitelman, katso erikoiskäsikirjoja ja fonetiikan oppikirjoja.

Mikä on ääni?

Ääni, kuten sanat ja lauseet, on kielen perusyksikkö. Ääni ei kuitenkaan ilmaise mitään merkitystä, vaan heijastaa sanan ääntä. Tämän ansiosta erottelemme sanat toisistaan. Sanat eroavat äänten määrästä (portti - urheilu, varis - suppilo), joukko ääniä (sitruuna - suistoalue, kissa - hiiri), äänisarja (nenä - uni, pensas - koputtaa)äänien täydelliseen yhteensopimattomuuteen asti (vene - pikavene, metsä - puisto).

Mitä ääniä siellä on?

Venäjällä äänet jaetaan vokaaliin ja konsonantteihin. Venäjän kielessä on 33 kirjainta ja 42 ääntä: 6 vokaalia, 36 konsonanttia, 2 kirjainta (ь, ъ) ei tarkoita ääntä. Kirjainten ja äänten lukumäärän ero (ei lasketa b:tä ja b:tä) johtuu siitä, että 10 vokaalikirjaimella on 6 ääntä, 21 konsonanttikirjaimella on 36 ääntä (jos otetaan huomioon kaikki konsonanttiäänien yhdistelmät : kuuro/ääninen, pehmeä/kova). Kirjaimessa ääni on merkitty hakasulkeet.
Ei ole ääniä: [e], [e], [yu], [i], [b], [b], [zh'], [sh'], [ts'], [th], [h ] , [sch].

Kaavio 1. Venäjän kielen kirjaimet ja äänet.

Miten äänet lausutaan?

Äänitämme äänet uloshengitettäessä (vain pelkoa ilmaisevan välilauseen "a-a-a" tapauksessa ääni lausutaan sisäänhengitettäessä.). Äänien jako vokaaliin ja konsonantteihin liittyy siihen, miten henkilö lausuu ne. Vokaalien äänet lausutaan äänellä, koska uloshengitysilma kulkee jännittyneiden äänihuulten läpi ja poistuu vapaasti suun kautta. Konsonanttiäänet koostuvat melusta tai äänen ja melun yhdistelmästä, joka johtuu siitä, että uloshengitysilma kohtaa tiellään esteen jousen tai hampaiden muodossa. Vokaaliäänet lausutaan äänekkäästi, konsonanttiäänet lausutaan vaimeasti. Ihminen pystyy laulamaan vokaaliääniä äänellään (uloshengitysilma), nostaen tai laskeen sointiääntä. Konsonanttiääniä ei voi laulaa, ne lausutaan yhtä vaimeasti. Kovat ja pehmeät merkit eivät edusta ääniä. Niitä ei voida lausua itsenäisenä äänenä. Sanaa lausuttaessa ne vaikuttavat edessään olevaan konsonanttiin, jolloin se on pehmeä tai kova.

Sanan transkriptio

Sanan transkriptio on sanan äänien tallentaminen, toisin sanoen tallenne siitä, kuinka sana lausutaan oikein. Äänet on suljettu hakasulkeissa. Vertaa: a - kirjain, [a] - ääni. Konsonanttien pehmeys ilmaistaan ​​heittomerkillä: p - kirjain, [p] - kova ääni, [p'] - pehmeä ääni. Äänillisiä ja äänettömiä konsonantteja ei ilmoiteta kirjallisesti millään tavalla. Sanan transkriptio kirjoitetaan hakasulkeisiin. Esimerkkejä: ovi → [dv’er’], piikki → [kal’uch’ka]. Joskus transkriptio osoittaa stressiä - heittomerkkiä ennen korostettua vokaalia.

Ei ole selvää kirjainten ja äänten vertailua. Venäjän kielessä on monia tapauksia, joissa vokaaliäänet korvataan sanan painotuspaikasta riippuen, konsonanttien korvaaminen tai konsonanttiäänien menettäminen tietyissä yhdistelmissä. Sanan transkriptiota laadittaessa huomioidaan fonetiikan säännöt.

Väriskeema

Foneettisessa analyysissä sanoja piirretään joskus värimaailmalla: kirjaimet maalataan eri väreillä riippuen siitä, mitä ääntä ne edustavat. Värit heijastavat äänten foneettisia ominaisuuksia ja auttavat sinua visualisoimaan, kuinka sana lausutaan ja mistä äänistä se koostuu.

Kaikki vokaalit (painotetut ja korostamattomat) on merkitty punaisella taustalla. Iotoidut vokaalit on merkitty vihreä-punaisella: vihreä tarkoittaa pehmeää konsonanttiääntä [й‘], punainen tarkoittaa sitä seuraavaa vokaalia. Kovia ääniä sisältävät konsonantit on värjätty siniseksi. Pehmeäääniset konsonantit ovat väriltään vihreitä. Pehmeät ja kovat kyltit maalataan harmaaksi tai niitä ei maalata ollenkaan.

Nimitykset:
- vokaali, - iootti, - kova konsonantti, - pehmeä konsonantti, - pehmeä tai kova konsonantti.

Huomautus. Sinivihreää väriä ei käytetä foneettisissa analyysikaavioissa, koska konsonanttiääni ei voi olla samanaikaisesti pehmeää ja kovaa. Yllä olevan taulukon sinivihreää väriä käytetään vain osoittamaan, että ääni voi olla joko pehmeää tai kovaa.

Avaruus ei ole homogeeninen tyhjyys. Eri esineiden välissä on kaasu- ja pölypilviä. Ne ovat jäänteitä supernovaräjähdyksistä ja tähtien muodostumispaikasta. Joillakin alueilla tämä tähtienvälinen kaasu on riittävän tiheä levittääkseen ääniaaltoja, mutta ihmiskuulo ei huomaa niitä.

Kuuluuko avaruudessa ääntä?

Kun esine liikkuu - oli se sitten kitaran kielen värähtely tai räjähtävä ilotulitus - se vaikuttaa lähellä oleviin ilmamolekyyleihin, ikään kuin työntäen niitä. Nämä molekyylit törmäävät naapureihinsa ja ne puolestaan ​​seuraaviin. Liike kulkee ilmassa kuin aalto. Kun se saavuttaa korvan, ihminen havaitsee sen äänenä.

Kun ääniaalto kulkee ilman läpi, sen paine vaihtelee ylös ja alas, kuten merivesi myrskyssä. Näiden värähtelyjen välistä aikaa kutsutaan äänen taajuudeksi ja se mitataan hertseinä (1 Hz on yksi värähtely sekunnissa). Korkeimpien painehuippujen välistä etäisyyttä kutsutaan aallonpituudeksi.

Ääni voi kulkea vain väliaineessa, jossa aallonpituus ei ole suurempi kuin hiukkasten välinen keskimääräinen etäisyys. Fyysikot kutsuvat tätä "ehdollisesti vapaaksi tieksi" - keskimääräiseksi matkaksi, jonka molekyyli kulkee törmättyään yhteen ja ennen kuin se on vuorovaikutuksessa seuraavan kanssa. Siten tiheä väliaine voi lähettää ääniä lyhyellä aallonpituudella ja päinvastoin.

Pitkän aallonpituisilla äänillä on taajuuksia, jotka korva havaitsee matalina ääninä. Kaasussa, jonka keskimääräinen vapaa reitti on suurempi kuin 17 m (20 Hz), ääniaallot ovat liian matalataajuisia ihmisten havaittavaksi. Niitä kutsutaan infraääniksi. Jos olisi avaruusolentoja, joiden korvat kuulisivat erittäin matalat nuotit, he tietäisivät tarkalleen, kuuluuko ääniä ulkoavaruudessa.

Laulu mustasta aukosta

Noin 220 miljoonan valovuoden päässä tuhansien galaksien joukon keskellä huminaa maailmankaikkeuden syvin sävel. 57 oktaavia keski-C:n alapuolella, mikä on noin miljoona miljardia kertaa syvempi kuin ihmisen kuulema taajuus.

Syvimmällä äänellä, jonka ihmiset voivat havaita, on noin yksi värähtely 1/20 sekunnin välein. Perseuksen tähdistössä olevan mustan aukon kiertokulku on noin yksi 10 miljoonan vuoden välein.

Tämä tuli tunnetuksi vuonna 2003, kun NASAn Chandra-avaruusteleskooppi löysi jotain Perseus-klusterin täyttävästä kaasusta: keskittyneitä valon ja pimeyden renkaita, kuin aaltoilua lammessa. Astrofyysikot sanovat, että nämä ovat jälkiä uskomattoman matalataajuisista ääniaalloista. Kirkkaampia ovat aaltojen huiput, joissa kaasuun kohdistuva paine on suurin. Tummemmat renkaat ovat syvennyksiä, joissa paine on alhaisempi.

Ääni, jonka voit nähdä

Kuuma, magnetoitu kaasu pyörii mustan aukon ympärillä, samalla tavalla kuin vesi, joka pyörii viemärin ympärillä. Liikkuessaan se luo voimakkaan sähkömagneettisen kentän. Tarpeeksi voimakas kiihdyttääkseen kaasun lähellä mustan aukon reunaa lähes valonnopeuteen, jolloin se muuttuu valtaviksi purskeiksi, joita kutsutaan relativistisiksi suihkuiksi. Ne pakottavat kaasun kääntymään sivuttain polullaan, ja tämä vaikutus aiheuttaa aavemaisia ​​ääniä avaruudesta.

Ne kulkeutuvat Perseus-klusterin läpi satojen tuhansien valovuosien päässä lähteestään, mutta ääni voi kulkea vain niin pitkälle kuin kaasua on tarpeeksi sen kuljettamiseen. Joten hän pysähtyy Perseuksen täyttävän kaasupilven reunalle. Tämä tarkoittaa, että sen ääntä on mahdotonta kuulla maan päällä. Näet vain vaikutuksen kaasupilveen. Se näyttää siltä kuin katsoisi avaruuden läpi äänieristettyyn kammioon.

Outo planeetta

Planeettamme huokuu syvää joka kerta, kun sen kuori liikkuu. Silloin ei ole epäilystäkään siitä, kulkevatko äänet avaruudessa. Maanjäristys voi aiheuttaa ilmakehään värähtelyjä taajuudella yhdestä viiteen hertsiin. Jos se on tarpeeksi vahva, se voi lähettää infraääniaaltoja ilmakehän läpi avaruuteen.

Selvää rajaa ei tietenkään ole, missä Maan ilmakehä päättyy ja avaruus alkaa. Ilma yksinkertaisesti ohenee vähitellen, kunnes se lopulta katoaa kokonaan. 80-550 kilometriä maanpinnan yläpuolella molekyylin vapaa polku on noin kilometri. Tämä tarkoittaa, että tällä korkeudella ilma on noin 59 kertaa ohuempaa kuin missä äänen kuuluisi. Se pystyy lähettämään vain pitkiä infraääniaaltoja.

Kun 9,0 magnitudin maanjäristys ravisteli Japanin koillisrannikkoa maaliskuussa 2011, seismografit ympäri maailmaa tallensivat sen aallot kulkevat maan läpi, ja sen värähtely aiheutti matalataajuisia värähtelyjä ilmakehässä. Nämä värähtelyt kulkevat aina siihen asti, missä Gravity Field ja kiinteä satelliitti Ocean Circulation Explorer (GOCE) vertaavat Maan painovoimaa matalalla kiertoradalla 270 kilometriin pinnan yläpuolella. Ja satelliitti onnistui tallentamaan nämä ääniaallot.

GOCE:ssa on erittäin herkkiä kiihtyvyysantureita, jotka ohjaavat ionipotkuria. Tämä auttaa pitämään satelliitin vakaalla kiertoradalla. GOCE:n vuoden 2011 kiihtyvyysmittarit havaitsivat pystysuuntaisia ​​siirtymiä erittäin ohuessa ilmakehässä satelliitin ympärillä sekä aaltomaisia ​​ilmanpaineen muutoksia, kun maanjäristyksen ääniaallot etenivät. Satelliitin moottorit korjasivat siirtymän ja tallensivat tiedot, joista tuli eräänlainen maanjäristyksen infraäänen tallennus.

Tämä merkintä pidettiin salassa satelliittitiedoissa, kunnes Rafael F. Garcian johtama tiedemiesryhmä julkaisi tämän asiakirjan.

Ensimmäinen ääni universumissa

Jos olisi mahdollista palata ajassa taaksepäin, noin ensimmäisiin 760 000 vuoteen alkuräjähdyksen jälkeen, olisi mahdollista selvittää, onko avaruudessa ääntä. Tuohon aikaan maailmankaikkeus oli niin tiheä, että ääniaallot saattoivat kulkea vapaasti.

Samoihin aikoihin ensimmäiset fotonit alkoivat kulkea avaruuden halki valona. Myöhemmin kaikki lopulta jäähtyi tarpeeksi tiivistyäkseen atomeiksi. Ennen jäähtymistä maailmankaikkeus oli täynnä varautuneita hiukkasia - protoneja ja elektroneja - jotka absorboivat tai siroittivat fotoneja, valon muodostavia hiukkasia.

Nykyään se saavuttaa Maapallon heikkona hehkuna mikroaaltouunin taustasta, ja se näkyy vain erittäin herkissä radioteleskooppeissa. Fyysikot kutsuvat tätä kosmiseksi mikroaaltotaustasäteilyksi. Tämä on maailmankaikkeuden vanhin valo. Se vastaa kysymykseen, onko avaruudessa ääntä. Kosminen mikroaaltouunin tausta sisältää tallenteen maailmankaikkeuden vanhimmasta musiikista.

Valoa apuun

Kuinka valo auttaa meitä tietämään, kuuluuko avaruudessa ääntä? Ääniaallot kulkevat ilman (tai tähtienvälisen kaasun) läpi paineenvaihteluina. Kun kaasua puristetaan, se kuumenee. Kosmisessa mittakaavassa tämä ilmiö on niin voimakas, että tähtiä muodostuu. Ja kun kaasu laajenee, se jäähtyy. Varhaisen universumin läpi kulkeneet ääniaallot aiheuttivat lieviä paineen vaihteluita kaasumaisessa ympäristössä, mikä puolestaan ​​jätti hienoiset lämpötilanvaihtelut heijastumaan kosmiseen mikroaaltotaustaan.

Lämpötilan muutosten avulla Washingtonin yliopiston fyysikko John Cramer pystyi rekonstruoimaan nuo aavemaiset äänet avaruudesta - laajenevan universumin musiikin. Hän kertoi taajuuden 10 26 kertaa, jotta ihmiskorvat kuulivat hänet.

Joten kukaan ei itse asiassa kuule huutoa avaruudessa, mutta ääniaaltoja liikkuu tähtienvälisten kaasupilvien läpi tai Maan ulkoilmakehän harvinaisissa säteissä.

Jos puhumme objektiivisista parametreista, jotka voivat luonnehtia laatua, niin ei tietenkään. Vinyylille tai kasetille nauhoittaminen sisältää aina ylimääräistä säröä ja kohinaa. Mutta tosiasia on, että tällaiset vääristymät ja melu eivät subjektiivisesti pilaa vaikutelmaa musiikista, ja usein jopa päinvastoin. Kuulo- ja äänianalyysijärjestelmämme toimivat varsin monimutkaisesti, havainnointimme kannalta oleellista ja tekniseltä puolelta laadukkaaksi arvioitavaa ovat hieman eri asioita.

MP3 on täysin erillinen asia, se on selvä laadun heikkeneminen tiedostokoon pienentämiseksi. MP3-koodaukseen sisältyy hiljaisempien harmonisten poistaminen ja etujen sumentaminen, mikä tarkoittaa yksityiskohtien menetystä ja äänen "sumentumista".

Ihanteellinen vaihtoehto kaiken tapahtuvan laadun ja oikeudenmukaisen siirron kannalta on digitaalinen tallennus ilman pakkausta, ja CD-laatu on 16 bittiä, 44100 Hz - tämä ei ole enää raja, voit lisätä sekä bittinopeutta - 24, 32 bittiä, ja taajuus - 48000, 82200, 96000, 192000 Hz. Bittisyvyys vaikuttaa dynamiikkaan ja näytteenottotaajuus taajuusalueeseen. Ottaen huomioon, että ihmiskorva kuulee parhaimmillaan 20 000 Hz asti ja Nyquistin lauseen mukaan 44 100 Hz:n näytteenottotaajuuden pitäisi olla riittävä, mutta todellisuudessa monimutkaisten lyhyiden äänten, kuten äänten äänien, melko tarkkaan välittämiseen. rummut, on parempi olla korkeampi taajuus. Dynaaminen alue On parempi, että niitä on myös enemmän, jotta hiljaisemmat äänet voidaan tallentaa ilman vääristymiä. Vaikka todellisuudessa mitä enemmän nämä kaksi parametria kasvavat, sitä vähemmän muutoksia voidaan havaita.

Samalla voit arvostaa kaikkia korkealaatuisen digitaalisen äänen iloja, jos sinulla on hyvä äänikortti. Se, mikä on sisäänrakennettu useimpiin PC-tietokoneisiin, on yleensä kauheaa; Macit, joissa on sisäänrakennetut kortit, ovat parempia, mutta on parempi, että niissä on jotain ulkoista. No, kysymys on tietysti siitä, että mistä näitä CD:tä laadukkaampia digitallenteita saa :) Vaikka huonoinkin MP3 kuulostaa huomattavasti paremmalta hyvällä äänikortilla.

Palatakseni analogisiin asioihin - tässä voidaan sanoa, että ihmiset jatkavat niiden käyttöä ei siksi, että ne olisivat todella parempia ja tarkempia, vaan koska laadukas ja tarkka tallennus ilman vääristymiä ei yleensä ole toivottu tulos. Digitaaliset vääristymät, jotka voivat johtua huonoista äänenkäsittelyalgoritmeista, alhaisista bittinopeuksista tai näytteenottotaajuuksista, digitaalisista leikkeistä - ne kuulostavat varmasti paljon ilkeämmiltä kuin analogiset, mutta ne voidaan välttää. Ja käy ilmi, että todella laadukas ja tarkka digitaalinen äänitys kuulostaa liian steriililtä ja siitä puuttuu rikkaus. Ja jos esimerkiksi nauhoitat rumpuja nauhalle, tämä kylläisyys tulee näkyviin ja säilyy, vaikka tämä tallenne myöhemmin digitoidaan. Ja vinyyli kuulostaa myös siistimmältä, vaikka siihen olisi tallennettu kokonaan tietokoneella tehdyt kappaleet. Ja tietysti kaikki tämä sisältää ulkoiset attribuutit ja assosiaatiot, miltä se kaikki näyttää, sitä tekevien ihmisten tunteet. On aivan ymmärrettävää, että haluaa pitää levyä kädessä, kuunnella vanhalla nauhurilla olevaa kasettia tietokoneen äänityksen sijaan tai ymmärtää niitä, jotka nykyään käyttävät moniraitanauhureita studioissa, vaikka tämä onkin paljon vaikeampaa. ja kallista. Mutta tässä on oma hauskansa.

18. helmikuuta 2016

Kotiviihteen maailma on varsin monipuolinen ja siihen voi kuulua: elokuvien katselu hyvässä kotiteatterijärjestelmässä; jännittävä ja jännittävä pelattavuus tai musiikin kuuntelu. Yleensä jokainen löytää jotain omaa tältä alueelta tai yhdistää kaiken kerralla. Mutta olivatpa henkilön tavoitteet vapaa-ajan järjestämisessä ja mihin äärimmäisyyteen tahansa, kaikki nämä linkit liittyvät tiukasti yhteen yksinkertaiseen ja ymmärrettävään sanaan - "ääni". Todellakin, kaikissa näissä tapauksissa meitä johdetaan kädestä äänisäestys. Mutta tämä kysymys ei ole niin yksinkertainen ja triviaali, varsinkin tapauksissa, joissa halutaan saavuttaa korkealaatuinen ääni huoneessa tai muissa olosuhteissa. Tätä varten ei aina tarvitse ostaa kalliita hifi-tai huippuluokan komponentteja(vaikka se on erittäin hyödyllistä), ja joskus hyvä fysiikan teorian tuntemus riittää, mikä voi poistaa suurimman osan ongelmista, joita syntyy kaikille, jotka pyrkivät hankkimaan laadukasta ääninäyttelemistä.

Seuraavaksi tarkastellaan äänen ja akustiikan teoriaa fysiikan näkökulmasta. Tässä tapauksessa yritän tehdä tämän mahdollisimman helposti ymmärrettäväksi kenelle tahansa henkilölle, joka ehkä on kaukana fysikaalisten lakien tai kaavojen tuntemisesta, mutta haaveilee kuitenkin intohimoisesti toteuttavansa unelman täydellisen akustisen järjestelmän luomisesta. En väitä, että saavuttaaksesi hyviä tuloksia tällä alueella kotona (tai esimerkiksi autossa), sinun on tunnettava nämä teoriat perusteellisesti, mutta perusasioiden ymmärtäminen auttaa sinua välttämään monia typeriä ja absurdeja virheitä. , ja sen avulla voit myös saavuttaa maksimaalisen äänitehosteen järjestelmästä millä tahansa tasolla.

Yleinen ääniteoria ja musiikillinen terminologia

Mikä se on ääni? Tämä on tunne, jonka kuuloelin havaitsee "korva"(ilmiö itsessään on olemassa ilman "korvan" osallistumista prosessiin, mutta tämä on helpompi ymmärtää), mikä tapahtuu, kun tärykalvo kiihtyy ääniaallon vaikutuksesta. Korva toimii tässä tapauksessa eri taajuuksien ääniaaltojen "vastaanottimena".
Ääniaalto se on pohjimmiltaan sarja eri taajuisia väliaineen (useimmiten ilmaväliaineen normaaleissa olosuhteissa) tiivistymiä ja purkauksia. Ääniaaltojen luonne on värähtelevä, minkä tahansa kehon värähtely aiheuttaa ja tuottaa. Klassisen ääniaallon synty ja leviäminen on mahdollista kolmessa elastisessa väliaineessa: kaasumaisessa, nestemäisessä ja kiinteässä. Kun ääniaalto esiintyy jossakin tämäntyyppisessä tilassa, itse väliaineessa tapahtuu väistämättä joitain muutoksia, esimerkiksi ilman tiheyden tai paineen muutos, ilmamassahiukkasten liike jne.

Koska ääniaalto on värähtelevä luonne, sillä on sellainen ominaisuus kuin taajuus. Taajuus mitataan hertseinä (saksalaisen fyysikon Heinrich Rudolf Hertzin kunniaksi) ja ilmaisee värähtelyjen määrää yhden sekunnin ajanjaksolla. Nuo. esimerkiksi taajuus 20 Hz tarkoittaa 20 värähtelyn jaksoa yhdessä sekunnissa. Sen korkeuden subjektiivinen käsite riippuu myös äänen taajuudesta. Mitä enemmän äänivärähtelyjä esiintyy sekunnissa, sitä "korkeammalta" ääni näyttää. Ääniaalolla on myös toinen tärkeä ominaisuus, jolla on nimi - aallonpituus. Aallonpituus On tapana ottaa huomioon matka, jonka tietyn taajuuden ääni kulkee yhden sekunnin jaksossa. Esimerkiksi ihmisen kuultavissa olevan alueen alimman äänen aallonpituus 20 Hz:llä on 16,5 metriä ja korkeimman äänen aallonpituus 20 000 Hz:llä 1,7 senttimetriä.

Ihmisen korva on suunniteltu siten, että se pystyy havaitsemaan aaltoja vain rajoitetulla alueella, noin 20 Hz - 20 000 Hz (tietyn henkilön ominaisuuksista riippuen jotkut kuulevat hieman enemmän, jotkut vähemmän) . Tämä ei siis tarkoita, etteikö näiden taajuuksien ala- tai yläpuolella olevia ääniä olisi olemassa, ihmiskorva ei yksinkertaisesti havaitse niitä, vaan ne ylittävät kuuloalueen. Kuuloalueen yläpuolella olevaa ääntä kutsutaan ultraääni, kutsutaan äänialueen alapuolella olevaa ääntä infraääni. Jotkut eläimet pystyvät havaitsemaan ultra- ja infraääniä, jotkut jopa käyttävät tätä aluetta avaruudessa suuntautumiseen (lepakat, delfiinit). Jos ääni kulkee sellaisen väliaineen läpi, joka ei ole suorassa kosketuksessa ihmisen kuuloelimeen, tällaista ääntä ei ehkä kuulla tai se voi heiketä huomattavasti myöhemmin.

Äänen musiikillisessa terminologiassa on sellaisia ​​tärkeitä nimityksiä kuin äänen oktaavi, sävy ja ylisävy. Oktaavi tarkoittaa väliä, jossa äänten välinen taajuussuhde on 1:2. Oktaavi on yleensä hyvin erotettavissa korvalla, kun taas tämän intervallin äänet voivat olla hyvin samankaltaisia ​​keskenään. Oktaavia voidaan kutsua myös ääneksi, joka värähtelee kaksi kertaa niin paljon kuin toinen ääni samassa ajassa. Esimerkiksi 800 Hz:n taajuus ei ole muuta kuin korkeampi 400 Hz:n oktaavi, ja 400 Hz:n taajuus puolestaan ​​on seuraava äänen oktaavi taajuudella 200 Hz. Oktaavi puolestaan ​​koostuu sävelistä ja ylisävelistä. Ihmiskorva havaitsee samalla taajuudella olevan harmonisen ääniaallon vaihtelevat värähtelyt musiikillinen sävy. Korkeataajuiset värähtelyt voidaan tulkita korkeiksi ääniksi, kun taas matalataajuiset värähtelyt voidaan tulkita mataliksi ääniksi. Ihmiskorva pystyy erottamaan selkeästi äänet yhden sävyn erolla (jopa 4000 Hz). Tästä huolimatta musiikki käyttää erittäin vähän ääniä. Tämä selitetään harmonisen konsonanssin periaatteen perusteella; kaikki perustuu oktaavien periaatteeseen.

Tarkastellaanpa musiikin sävelteoriaa tietyllä tavalla venytetyn kielen esimerkin avulla. Tällainen merkkijono, riippuen jännitysvoimasta, "viritetään" yhdelle tietylle taajuudelle. Kun tämä merkkijono altistuu jollekin tietyllä voimalla, joka saa sen värähtelemään, yhtä tiettyä äänen sävyä havaitaan jatkuvasti ja kuulemme halutun viritystaajuuden. Tätä ääntä kutsutaan perusääneksi. Ensimmäisen oktaavin nuotin “A” taajuus on virallisesti hyväksytty musiikillisen kentän perussäveleksi, joka on 440 Hz. Useimmat soittimet eivät kuitenkaan koskaan toista puhtaita perussävyjä yksinään, vaan niihin liittyy väistämättä ylisävyjä ns. ylisävyjä. Tässä on aiheellista palauttaa mieleen tärkeä musiikillisen akustiikan määritelmä, äänisävelin käsite. Sävy- Tämä on musiikin äänten ominaisuus, joka antaa soittimille ja äänille niiden ainutlaatuisen, tunnistettavan äänispesifisyyden, vaikka verrattaisiin saman korkeuden ja äänenvoimakkuuden ääniä. Kunkin soittimen sointisävy riippuu äänienergian jakautumisesta ylisävelten kesken äänen ilmestymishetkellä.

Ylisävelet muodostavat perussävelen tietyn värityksen, jonka avulla voimme helposti tunnistaa ja tunnistaa tietyn instrumentin sekä erottaa sen äänen selvästi toisesta soittimesta. Ylisävyjä on kahdenlaisia: harmonisia ja ei-harmonisia. Harmoniset sävyt määritelmän mukaan ovat perustaajuuden kerrannaisia. Päinvastoin, jos ylisävyt eivät ole moninkertaisia ​​ja poikkeavat huomattavasti arvoista, niitä kutsutaan ei-harmoninen. Musiikissa operointi useilla ylisävyillä on käytännössä poissuljettu, joten termi rajoittuu käsitteeseen "yläsävel", joka tarkoittaa harmonista. Joillakin soittimilla, kuten pianolla, perusääni ei ehdi edes muodostua, lyhyessä ajassa ylisävelten äänienergia kasvaa ja sitten yhtä nopeasti vähenee. Monet instrumentit luovat niin sanotun "siirtymäsävel"-efektin, jossa tiettyjen ylisävyjen energia on korkein tietyllä hetkellä, yleensä aivan alussa, mutta muuttuu sitten äkillisesti ja siirtyy muihin ylisävyihin. Kunkin instrumentin taajuusaluetta voidaan tarkastella erikseen, ja se on yleensä rajoitettu perustaajuuksiin, jotka kyseinen instrumentti pystyy tuottamaan.

Ääniteoriassa on myös sellainen käsite kuin NOISE. Melu- tämä on mikä tahansa ääni, joka syntyy keskenään ristiriitaisten lähteiden yhdistelmästä. Kaikille on tuttu tuulen heilumien lehtien ääni jne.

Mikä määrää äänenvoimakkuuden? Ilmeisesti tällainen ilmiö riippuu suoraan ääniaallon siirtämän energian määrästä. Äänenvoimakkuuden kvantitatiivisten indikaattoreiden määrittämiseksi on olemassa käsite - äänenvoimakkuus. Äänen intensiteetti määritellään energiavirraksi, joka kulkee jonkin avaruusalueen (esimerkiksi cm2) läpi aikayksikköä kohti (esimerkiksi sekunnissa). Normaalin keskustelun aikana intensiteetti on noin 9 tai 10 W/cm2. Ihmiskorva pystyy havaitsemaan ääniä melko laajalla herkkyysalueella, kun taas taajuuksien herkkyys on heterogeeninen äänispektrissä. Tällä tavoin parhaiten havaitaan taajuusalue 1000 Hz - 4000 Hz, joka kattaa laajimmin ihmisen puheen.

Koska äänien voimakkuus vaihtelee suuresti, on helpompi ajatella sitä logaritmisena suureena ja mitata se desibeleinä (skotlantilaisen tiedemiehen Alexander Graham Bellin mukaan). Ihmiskorvan kuuloherkkyyden alempi kynnys on 0 dB, ylempi 120 dB, jota kutsutaan myös "kipukynnykseksi". Myös ihmiskorva ei havaitse herkkyyden ylärajaa samalla tavalla, vaan riippuu tietystä taajuudesta. Äänet matalat taajuudet Niiden on oltava paljon voimakkaampia kuin korkeat, jotta ne aiheuttaisivat kipukynnyksen. Esimerkiksi kipukynnys matalalla 31,5 Hz:n taajuudella esiintyy äänenvoimakkuustasolla 135 dB, kun taajuudella 2000 Hz kiputuntemusta ilmenee 112 dB:llä. On myös äänenpaineen käsite, joka itse asiassa laajentaa tavanomaista selitystä ääniaallon etenemisestä ilmassa. Äänenpaine- tämä on muuttuva ylipaine, joka syntyy elastisessa väliaineessa ääniaallon kulkeutuessa sen läpi.

Äänen aaltollinen luonne

Ymmärtääksesi paremmin ääniaaltojen generointijärjestelmää, kuvittele klassinen kaiutin, joka sijaitsee ilmalla täytettyyn putkeen. Jos puhuja tekee leffa eteenpäin, silloin diffuusorin välittömässä läheisyydessä oleva ilma puristuu hetkellisesti. Sitten ilma laajenee ja työntää paineilma-alueen putkea pitkin.
Tämä aaltoliike muuttuu myöhemmin ääneksi, kun se saavuttaa kuuloelimen ja "kiihottaa" tärykalvoa. Kun kaasussa esiintyy ääniaalto, syntyy ylipainetta ja ylitiheyttä ja hiukkaset liikkuvat vakionopeudella. Ääniaaltojen osalta on tärkeää muistaa, että aine ei liiku ääniaallon mukana, vaan tapahtuu vain tilapäinen ilmamassojen häiriö.

Jos kuvittelemme männän, joka on ripustettu vapaaseen tilaan jousella ja tekevän toistuvia liikkeitä "edestakaisin", niin tällaisia ​​värähtelyjä kutsutaan harmonisiksi tai sinimuotoisiksi (jos kuvittelemme aallon kaaviona, niin tässä tapauksessa saamme puhtaan sinusoidi, jossa on toistuvia laskuja ja nousuja). Jos kuvittelemme kaiuttimen putkessa (kuten yllä kuvatussa esimerkissä), suorittavan harmonisia värähtelyjä, silloin sillä hetkellä, kun kaiutin liikkuu "eteenpäin", saadaan jo tunnettu ilmanpuristuksen vaikutus, ja kun kaiutin liikkuu "taaksepäin", saadaan päinvastainen tyhjiön vaikutus. Tässä tapauksessa putken läpi etenee vuorottelevan puristuksen ja harventumisen aalto. Vierekkäisten maksimien tai minimien (vaiheiden) välinen etäisyys putkea kutsutaan aallonpituus. Jos hiukkaset värähtelevät samansuuntaisesti aallon etenemissuunnan kanssa, niin aaltoa kutsutaan pituussuuntainen. Jos ne värähtelevät kohtisuorassa etenemissuuntaan nähden, aaltoa kutsutaan poikittainen. Tyypillisesti ääniaallot kaasuissa ja nesteissä ovat pitkittäisiä, mutta kiinteissä aineissa voi esiintyä molempia tyyppejä. Kiinteissä aineissa poikittaiset aallot syntyvät muodonmuutosvastuksen vuoksi. Suurin ero näiden kahden aaltotyypin välillä on, että poikittaisella aallolla on polarisaation ominaisuus (värähtelyjä esiintyy tietyssä tasossa), kun taas pitkittäisaalto ei.

Äänen nopeus

Äänen nopeus riippuu suoraan sen väliaineen ominaisuuksista, jossa se etenee. Sen määrää (riippuvainen) kaksi väliaineen ominaisuutta: materiaalin elastisuus ja tiheys. Äänen nopeus kiinteissä aineissa riippuu suoraan materiaalin tyypistä ja sen ominaisuuksista. Nopeus kaasumaisissa väliaineissa riippuu vain yhdestä väliaineen muodonmuutoksesta: puristus-harvinaisuudesta. Ääniaallon paineen muutos tapahtuu ilman lämmönvaihtoa ympäröivien hiukkasten kanssa ja sitä kutsutaan adiabaattiseksi.
Äänen nopeus kaasussa riippuu pääasiassa lämpötilasta - se kasvaa lämpötilan noustessa ja pienenee lämpötilan laskiessa. Myös äänen nopeus kaasumaisessa väliaineessa riippuu itse kaasumolekyylien koosta ja massasta - mitä pienempi hiukkasten massa ja koko, sitä suurempi aallon "johtavuus" ja vastaavasti suurempi nopeus.

Nestemäisissä ja kiinteissä väliaineissa äänen etenemisperiaate ja nopeus ovat samanlaisia ​​kuin aallon ilmassa eteneminen: puristuspurkauksella. Mutta näissä ympäristöissä saman lämpötilariippuvuuden lisäksi väliaineen tiheys ja sen koostumus/rakenne ovat varsin tärkeitä. Mitä pienempi aineen tiheys, sitä suurempi äänen nopeus ja päinvastoin. Riippuvuus väliaineen koostumuksesta on monimutkaisempi ja määräytyy kussakin tapauksessa ottaen huomioon molekyylien/atomien sijainti ja vuorovaikutus.

Äänen nopeus ilmassa t, °C 20: 343 m/s
Äänen nopeus tislatussa vedessä t, °C 20: 1481 m/s
Äänen nopeus teräksessä t, °C 20: 5000 m/s

Seisovat aallot ja häiriöt

Kun kaiutin luo ääniaaltoja suljetussa tilassa, syntyy väistämättä rajoista heijastuvien aaltojen vaikutus. Tämän seurauksena tämä tapahtuu useimmiten häiriövaikutus- kun kaksi tai useampi ääniaalto on päällekkäin. Erikoistapauksia häiriöilmiöistä ovat: 1) lyöntiaaltojen tai 2) seisovien aaltojen muodostuminen. Aalto lyö- tämä on tilanne, kun tapahtuu samanlaisten taajuuksien ja amplitudien aaltojen yhteenlasku. Kuva lyöntien esiintymisestä: kun kaksi samantaajuista aaltoa menevät päällekkäin. Jossain vaiheessa tällaisella päällekkäisyydellä amplitudihuiput voivat kohdata "vaiheessa" ja laskut voivat myös osua yhteen "antifaasissa". Näin äänibiittiä luonnehditaan. On tärkeää muistaa, että toisin kuin seisovissa aalloissa, huippujen vaiheiden yhteensattumia ei tapahdu jatkuvasti, vaan tietyin aikavälein. Korville tämä lyöntimalli erottuu melko selvästi, ja se kuullaan jaksoittaisena äänenvoimakkuuden kasvuna ja laskuna. Tämän vaikutuksen mekanismi on äärimmäisen yksinkertainen: kun huiput osuvat yhteen, tilavuus kasvaa ja kun laaksot osuvat yhteen, tilavuus pienenee.

Seisovat aallot syntyvät kahden saman amplitudin, vaiheen ja taajuuden omaavien aaltojen superpositiossa, kun tällaisten aaltojen "kohdatessa" toinen liikkuu eteenpäin ja toinen vastakkaiseen suuntaan. Avaruuden alueella (jossa seisova aalto muodostui) ilmestyy kuva kahden taajuusamplitudin superpositiosta vuorotellen maksimilla (ns. antisolmut) ja minimillä (ns. solmut). Tämän ilmiön esiintyessä aallon taajuus, vaihe ja vaimennuskerroin heijastuskohdassa ovat erittäin tärkeitä. Toisin kuin liikkuvissa aalloissa, seisovassa aallossa ei tapahdu energiansiirtoa, koska tämän aallon muodostavat eteenpäin- ja taaksepäin-aallot siirtävät energiaa yhtä paljon sekä eteen- että vastakkaisiin suuntiin. Ymmärtääksemme selvästi seisovan aallon esiintymisen, annamme esimerkin kodin akustiikka. Oletetaan, että meillä on lattiakaiutinjärjestelmät rajoitetussa tilassa (huoneessa). Kun he soittavat jotain, jossa on paljon bassoa, yritetään muuttaa kuuntelijan sijaintia huoneessa. Näin ollen kuuntelija, joka on seisovan aallon minimi- (vähennys-) vyöhykkeellä, tuntee vaikutuksen, että bassoa on hyvin vähän, ja jos kuuntelija löytää itsensä maksimitaajuuksien (lisäys) vyöhykkeeltä, niin päinvastoin. saadaan aikaan merkittävä bassoalueen lisäyksen vaikutus. Tässä tapauksessa vaikutus havaitaan kaikissa perustaajuuden oktaaveissa. Esimerkiksi, jos perustaajuus on 440 Hz, niin "yhteen" tai "vähennys" ilmiö havaitaan myös taajuuksilla 880 Hz, 1760 Hz, 3520 Hz jne.

Resonanssi-ilmiö

Useimmilla kiinteillä aineilla on luonnollinen resonanssitaajuus. Tämä vaikutus on melko helppo ymmärtää käyttämällä esimerkkiä tavallisesta putkesta, joka on avoin vain toisesta päästä. Kuvitellaanpa tilanne, jossa putken toiseen päähän on kytketty kaiutin, joka voi soittaa yhtä vakiotaajuutta, jota voidaan myös muuttaa myöhemmin. Eli putkella on luonnollinen resonanssitaajuus yksinkertaisella kielellä on taajuus, jolla putki "resonoi" tai tuottaa oman äänensä. Jos kaiuttimen taajuus (säädön seurauksena) on sama kuin putken resonanssitaajuus, äänenvoimakkuuden lisääminen useita kertoja tapahtuu. Tämä johtuu siitä, että kaiutin herättää putken ilmapatsaan värähtelyjä merkittävällä amplitudilla, kunnes löydetään sama "resonanssitaajuus" ja syntyy lisävaikutus. Tuloksena olevaa ilmiötä voidaan kuvata seuraavasti: tämän esimerkin putki "auttaa" kaiutinta resonoimalla tietyllä taajuudella, heidän ponnistelunsa summautuvat ja "tuloksena" on kuultava kova efekti. Soittimien esimerkillä tämä ilmiö on helposti havaittavissa, koska useimpien soittimien suunnittelussa on elementtejä, joita kutsutaan resonaattoreiksi. Ei ole vaikea arvata, mikä tehostaa tiettyä taajuutta tai musiikillista sävyä. Esimerkiksi: kitaran runko, jossa on resonaattori, joka liittyy äänenvoimakkuuteen; Huiluputken (ja yleisesti kaikkien putkien) suunnittelu; Rummun rungon sylinterimäinen muoto, joka itse on tietyn taajuuden resonaattori.

Äänen taajuusspektri ja taajuusvaste

Koska käytännössä ei käytännössä ole samantaajuisia aaltoja, tulee tarpeelliseksi hajottaa koko kuuloalueen äänispektri yliääniksi tai harmonisiksi. Näitä tarkoituksia varten on olemassa kaavioita, jotka näyttävät äänen värähtelyjen suhteellisen energian riippuvuuden taajuudesta. Tätä kuvaajaa kutsutaan äänitaajuusspektrikaavioksi. Äänen taajuusspektri Niitä on kahta tyyppiä: diskreetti ja jatkuva. Diskreetti spektrikaavio näyttää yksittäiset taajuudet erotettuina tyhjillä välilyönneillä. Jatkuvassa spektrissä kaikki on läsnä kerralla äänitaajuuksia.
Musiikin tai akustiikan tapauksessa käytetään useimmiten tavallista kuvaajaa Amplitudi-taajuusominaisuudet(lyhennetty "AFC"). Tämä kaavio näyttää äänen värähtelyjen amplitudin riippuvuuden taajuudesta koko taajuusspektrin (20 Hz - 20 kHz) läpi. Tällaista kuvaajaa tarkasteltaessa on helppo ymmärtää esimerkiksi tietyn kaiuttimen tai akustisen järjestelmän vahvuudet tai heikkoudet kokonaisuutena, voimakkaimmat energiantuoton alueet, taajuuden laskut ja nousut, vaimennus ja myös jyrkkyys. laskusta.

Ääniaaltojen leviäminen, vaihe ja vastavaihe

Ääniaaltojen etenemisprosessi tapahtuu kaikkiin suuntiin lähteestä. Yksinkertaisin esimerkki tämän ilmiön ymmärtämiseksi on veteen heitetty kivi.
Kiven putoamispaikasta alkaen aallot alkavat levitä veden pinnalle kaikkiin suuntiin. Kuvitelkaamme kuitenkin tilannetta, jossa kaiutinta käytetään tietyllä äänenvoimakkuudella, vaikkapa suljettu laatikko, joka on kytketty vahvistimeen ja soittaa jonkinlaista musiikkisignaalia. On helppo huomata (varsinkin jos käytät voimakasta matalataajuista signaalia, esimerkiksi bassorumpua), että kaiutin tekee nopean liikkeen "eteenpäin" ja sitten saman nopean liikkeen "taaksepäin". On vielä ymmärrettävä, että kun kaiutin liikkuu eteenpäin, se lähettää ääniaallon, jonka kuulemme myöhemmin. Mutta mitä tapahtuu, kun kaiutin liikkuu taaksepäin? Ja paradoksaalisesti sama asia tapahtuu, kaiutin antaa saman äänen, vain esimerkissämme se etenee kokonaan laatikon äänenvoimakkuuden sisällä, ylittämättä sen rajoja (laatikko on kiinni). Yleisesti ottaen yllä olevassa esimerkissä voidaan havaita melko paljon mielenkiintoisia fysikaalisia ilmiöitä, joista merkittävin on vaiheen käsite.

Ääniaalto, jonka kaiutin äänenvoimakkuudessa säteilee kuuntelijan suuntaan, on "vaiheessa". Käänteinen aalto, joka menee laatikon tilavuuteen, on vastaavasti vastavaiheinen. Jää vain ymmärtää, mitä nämä käsitteet tarkoittavat? Signaalivaihe– tämä on äänenpainetaso nykyisellä ajanhetkellä jossakin pisteessä avaruudessa. Helpoin tapa ymmärtää vaihe on esimerkki musiikkimateriaalin toistosta perinteisellä lattialla seisovalla kodin kaiutinjärjestelmällä. Kuvitellaan, että kaksi tällaista lattiakaiutinta asennetaan tiettyyn huoneeseen ja ne soivat. Tässä tapauksessa molemmat akustiset järjestelmät toistavat synkronisen signaalin vaihtelevalla äänenpaineella, ja yhden kaiuttimen äänenpaine lisätään toisen kaiuttimen äänenpaineeseen. Samanlainen vaikutus johtuu vasemman ja oikean kaiuttimen signaalin toiston synkronisuudesta, toisin sanoen vasemman ja oikean kaiuttimen lähettämien aaltojen huiput ja pohjat osuvat yhteen.

Kuvitellaan nyt, että äänenpaineet muuttuvat edelleen samalla tavalla (ei ole muuttuneet), mutta vasta nyt ne ovat vastakkain. Tämä voi tapahtua, jos liität yhden kaiutinjärjestelmästä kahdesta käänteisellä napaisuudella ("+"-kaapeli vahvistimesta kaiutinjärjestelmän "-"-liittimeen ja "-"-kaapeli vahvistimesta kaiutinjärjestelmän "+"-liittimeen. kaiutinjärjestelmä). Tässä tapauksessa vastakkainen signaali aiheuttaa paine-eron, joka voidaan esittää numeroina seuraavasti: vasen akustinen järjestelmä luo paineen "1 Pa" ja oikea kaiutinjärjestelmä luo paineen "miinus 1 Pa". Tämän seurauksena kokonaisäänenvoimakkuus kuuntelijan sijainnissa on nolla. Tätä ilmiötä kutsutaan antifaasiksi. Jos tarkastellaan esimerkkiä yksityiskohtaisemmin ymmärryksen vuoksi, käy ilmi, että kaksi "vaiheessa" soittavaa kaiutinta luovat identtiset ilman tiivistymis- ja harventumisalueet, mikä todella auttaa toisiaan. Ideaalisen vastavaiheen tapauksessa yhden kaiuttimen luomaa paineilmatilaa seuraa toisen kaiuttimen luoma harvinaisen ilmatilan alue. Tämä näyttää suunnilleen aaltojen keskinäisen synkronisen kumoamisen ilmiöltä. Totta, käytännössä äänenvoimakkuus ei putoa nollaan, ja kuulemme erittäin vääristyneen ja heikentyneen äänen.

Helpoin tapa kuvata tätä ilmiötä on seuraava: kaksi signaalia, joilla on samat värähtelyt (taajuudet), mutta ajassa siirtyneet. Tätä silmällä pitäen on helpompi kuvitella nämä siirtymäilmiöt tavallisen pyöreän kellon esimerkillä. Kuvitellaan, että seinällä on useita identtisiä pyöreitä kelloja. Kun tämän kellon sekuntiosoittimet pyörivät synkronisesti, toisessa kellossa 30 sekuntia ja toisessa 30 sekuntia, tämä on esimerkki signaalista, joka on samassa vaiheessa. Jos sekuntiosoittimet liikkuvat siirrolla, mutta nopeus on silti sama, esimerkiksi yhdellä kellolla se on 30 sekuntia ja toisessa 24 sekuntia, niin tämä on klassinen esimerkki vaihesiirrosta. Samalla tavalla vaihe mitataan asteina virtuaalisen ympyrän sisällä. Tässä tapauksessa, kun signaaleja siirretään suhteessa toisiinsa 180 astetta (puoli jaksoa), saadaan klassinen vastavaihe. Usein käytännössä tapahtuu pieniä vaihesiirtymiä, jotka voidaan myös määrittää asteittain ja poistaa onnistuneesti.

Aallot ovat tasoja ja pallomaisia. Tasoaaltorintama etenee vain yhteen suuntaan ja sitä tavataan harvoin käytännössä. Pallomainen aaltorintama on yksinkertainen aaltotyyppi, joka tulee yhdestä pisteestä ja kulkee kaikkiin suuntiin. Ääniaalloilla on omaisuutta diffraktio, eli kyky kiertää esteitä ja esineitä. Taivutusaste riippuu äänen aallonpituuden suhteesta esteen tai reiän kokoon. Diffraktiota esiintyy myös silloin, kun äänen tiellä on jokin este. Tässä tapauksessa kaksi skenaariota ovat mahdollisia: 1) Jos esteen koko on paljon suurempi kuin aallonpituus, ääni heijastuu tai absorboituu (riippuen materiaalin absorptioasteesta, esteen paksuudesta jne.). ), ja esteen taakse muodostuu "akustinen varjo" -vyöhyke. 2) Jos esteen koko on verrattavissa aallonpituuteen tai jopa sitä pienempi, ääni taittuu jossain määrin kaikkiin suuntiin. Jos ääniaalto liikkuessaan yhdessä väliaineessa osuu rajapintaan toisen väliaineen kanssa (esimerkiksi ilmaväliaineeseen kiinteän väliaineen kanssa), voi tapahtua kolme skenaariota: 1) aalto heijastuu rajapinnasta 2) aalto voi siirtyä toiseen väliaineeseen suuntaa muuttamatta 3) aalto voi siirtyä toiseen väliaineeseen suunnan muutoksella rajalla, tätä kutsutaan "aalontaitteeksi".

Ääniaallon ylipaineen suhdetta värähtelevän tilavuusnopeuteen kutsutaan aaltoresistanssiksi. Yksinkertaisin sanoin, väliaineen aaltoimpedanssi voidaan kutsua kyvyksi absorboida ääniaaltoja tai "vastustaa" niitä. Heijastus- ja lähetyskertoimet riippuvat suoraan näiden kahden väliaineen aaltoimpedanssien suhteesta. Aallonvastus kaasumaisessa väliaineessa on paljon pienempi kuin vedessä tai kiinteissä aineissa. Siksi, jos ilmassa oleva ääniaalto osuu kiinteään esineeseen tai syvän veden pintaan, ääni joko heijastuu pinnalta tai absorboituu suuressa määrin. Tämä riippuu pinnan paksuudesta (vesi tai kiinteä aine), jolle haluttu ääniaalto putoaa. Kun kiinteän tai nestemäisen väliaineen paksuus on pieni, ääniaallot "läpäisevät" lähes kokonaan, ja päinvastoin, kun väliaineen paksuus on suuri, aallot heijastuvat useammin. Ääniaaltojen heijastuksen tapauksessa tämä prosessi tapahtuu tunnetun fysikaalisen lain mukaan: "Tulemiskulma on yhtä suuri kuin heijastuskulma." Tässä tapauksessa, kun aalto pienemmän tiheyden omaavasta väliaineesta osuu rajalle, jolla on suurempi tiheys, ilmiö tapahtuu taittuminen. Se koostuu ääniaallon taipumisesta (taittumisesta) esteen "kohtaamisen" jälkeen, ja siihen liittyy välttämättä nopeuden muutos. Taittuminen riippuu myös sen väliaineen lämpötilasta, jossa heijastus tapahtuu.

Ääniaaltojen etenemisprosessissa avaruudessa niiden intensiteetti väistämättä pienenee; voidaan sanoa, että aallot vaimenevat ja ääni heikkenee. Käytännössä samanlaisen vaikutuksen kohtaaminen on varsin yksinkertaista: esimerkiksi jos kaksi ihmistä seisoo pellolla lähellä (metrin tai lähempänä) etäisyyttä ja alkaa puhua jotain toisilleen. Jos lisäät myöhemmin ihmisten välistä etäisyyttä (jos he alkavat siirtyä pois toisistaan), sama keskustelun äänenvoimakkuus tulee yhä vähemmän kuultavissa. Tämä esimerkki osoittaa selvästi ääniaaltojen intensiteetin vähenemisen ilmiön. Miksi tämä tapahtuu? Syynä tähän ovat erilaiset lämmönvaihtoprosessit, molekyylien vuorovaikutus ja ääniaaltojen sisäinen kitka. Käytännössä äänienergia muunnetaan useimmiten lämpöenergiaksi. Tällaisia ​​prosesseja syntyy väistämättä missä tahansa kolmesta äänen etenemisvälineestä, ja niitä voidaan luonnehtia seuraavasti ääniaaltojen absorptio.

Ääniaaltojen intensiteetti ja absorptioaste riippuu monista tekijöistä, kuten väliaineen paineesta ja lämpötilasta. Absorptio riippuu myös tietystä äänen taajuudesta. Kun ääniaalto etenee nesteiden tai kaasujen läpi, eri hiukkasten välillä syntyy kitkavaikutus, jota kutsutaan viskositeetiksi. Tämän molekyylitason kitkan seurauksena tapahtuu prosessi, jossa aalto muunnetaan äänestä lämmöksi. Toisin sanoen mitä korkeampi väliaineen lämmönjohtavuus on, sitä pienempi aallon absorptioaste. Äänen absorptio kaasumaisissa väliaineissa riippuu myös paineesta (ilmakehän paine muuttuu korkeuden kasvaessa suhteessa merenpintaan). Mitä tulee absorptioasteen riippuvuuteen äänen taajuudesta, ottaen huomioon edellä mainitut viskositeetin ja lämmönjohtavuuden riippuvuudet, mitä korkeampi äänen taajuus on, sitä suurempi on äänen absorptio. Esimerkiksi milloin normaali lämpötila ja paine, ilmassa taajuudella 5000 Hz olevan aallon absorptio on 3 dB/km ja taajuudella 50 000 Hz olevan aallon absorptio on 300 dB/m.

Kiinteissä väliaineissa kaikki yllä mainitut riippuvuudet (lämmönjohtavuus ja viskositeetti) säilyvät, mutta tähän lisätään useita muita ehtoja. Ne liittyvät kiinteiden materiaalien molekyylirakenteeseen, joka voi olla erilainen ja jolla on omat epähomogeenisyydet. Tästä sisäisestä kiinteästä molekyylirakenteesta riippuen ääniaaltojen absorptio voi tässä tapauksessa olla erilainen ja riippuu tietyn materiaalin tyypistä. Kun ääni kulkee kiinteän kappaleen läpi, aalto käy läpi useita muunnoksia ja vääristymiä, mikä useimmiten johtaa äänienergian hajoamiseen ja absorptioon. Molekyylitasolla voi esiintyä dislokaatiovaikutusta, kun ääniaalto aiheuttaa atomitasojen siirtymisen, jotka sitten palaavat alkuperäiseen asentoonsa. Tai dislokaatioiden liike johtaa törmäykseen niihin kohtisuorassa olevien dislokaatioiden kanssa tai kiderakenteen virheisiin, mikä aiheuttaa niiden eston ja sen seurauksena ääniaallon jonkinlaisen absorption. Ääniaalto voi kuitenkin myös resonoida näiden vikojen kanssa, mikä johtaa alkuperäisen aallon vääristymiseen. Ääniaallon energia vuorovaikutuksen hetkellä materiaalin molekyylirakenteen elementtien kanssa hajoaa sisäisten kitkaprosessien seurauksena.

Tässä artikkelissa yritän analysoida ihmisen kuuloaistin ominaisuuksia ja joitain äänen leviämisen hienouksia ja piirteitä.

Ennen kuin epäilet, että tietokoneesi äänikortti on rikki, tarkista huolellisesti olemassa olevat PC-liittimet ulkoisten vaurioiden varalta. Sinun tulee myös tarkistaa subwooferin toimivuus kaiuttimilla tai kuulokkeilla, joiden kautta ääni toistetaan - yritä yhdistää ne mihin tahansa muuhun laitteeseen. Ehkä ongelman syy on juuri käyttämässäsi laitteessa.

On todennäköistä, että uudelleenasennus auttaa tilanteessasi käyttöjärjestelmä Windows, oli se sitten 7, 8, 10 tai Xp-versio, koska tarvittavat asetukset voivat yksinkertaisesti kadota.

Siirrytään äänikortin tarkistamiseen

Menetelmä 1

Ensimmäinen askel on käsitellä laiteohjaimet. Tätä varten tarvitset:

Tämän jälkeen ajurit päivitetään ja ongelma ratkaistaan.

Myös tätä menettelyä voidaan suorittaa, jos mahdollista nykyinen versio ohjelmisto irrotettavalla tietovälineellä. Tässä tilanteessa sinun on asennettava määrittämällä polku tiettyyn kansioon.

Jos äänikortti ei ole ollenkaan laitehallinnassa, siirry seuraavaan vaihtoehtoon.

Menetelmä 2

Tässä tapauksessa vaaditaan täydellinen diagnoosi oikean teknisen kytkennän varmistamiseksi. Sinun on tehtävä seuraavat tietyssä järjestyksessä:

Huomaa, että tämä vaihtoehto sopii vain erillisille komponenteille, jotka on asennettu erilliselle levylle.

Menetelmä 3

Jos silmämääräisen tarkastuksen ja kaiuttimien tai kuulokkeiden tarkastuksen jälkeen ne ovat toimintakunnossa ja käyttöjärjestelmän uudelleenasennus ei tuottanut tulosta, siirrymme eteenpäin:

Kun äänikorttitesti on suoritettu, järjestelmä ilmoittaa sinulle tilastaan ​​ja jos se ei toimi, ymmärrät sen tulosten perusteella.

Menetelmä 4

Toinen tapa tarkistaa nopeasti ja helposti äänikortti Windows-käyttöjärjestelmässä:

Tällä tavalla suoritamme tietokoneen ääniongelmien diagnoosin.

Ohjelma tarjoaa useita vaihtoehtoja ongelmiin ja ilmoittaa myös kytketyt äänilaitteet. Jos näin on, ohjattu diagnostiikkatoiminto auttaa sinua tunnistamaan tämän nopeasti.

Menetelmä 5

Kolmas vaihtoehto äänikortin toiminnan tarkistamiseksi on seuraava:

Välilehdillä "Ajuri" ja "Tiedot" saat lisätietoja kaikkien tietokoneellesi asennettujen laitteiden parametreista, sekä integroiduista että erillisistä. Tämän menetelmän avulla voit myös diagnosoida ongelmat ja tunnistaa ne nopeasti ohjelmistotestauksen avulla.

Nyt tiedät kuinka nopeasti ja helposti tarkistaa äänikorttisi useilla tavoilla. Niiden tärkein etu on, että tätä varten sinun ei tarvitse online-käyttöä Internetiin, ja kaikki toimenpiteet voidaan suorittaa itsenäisesti ilman yhteyttä erikoistuneeseen palveluun.