Enten lyd. Er det lyd i verdensrommet? Beveger lyd seg i verdensrommet? Forplantning av lydbølger, fase og motfase

Lyder tilhører delen av fonetikk. Studiet av lyder er inkludert i enhver skolepensum på det russiske språket. Bli kjent med lyder og deres grunnleggende egenskaper skjer i de lavere klassene. En mer detaljert studie av lyder med komplekse eksempler og nyanser foregår på ungdoms- og videregående skole. Denne siden gir bare grunnleggende kunnskap i henhold til lydene til det russiske språket i en komprimert form. Hvis du trenger å studere strukturen til taleapparatet, tonaliteten til lyder, artikulasjon, akustiske komponenter og andre aspekter som går utover omfanget av den moderne skolepensum, se spesialiserte manualer og lærebøker om fonetikk.

Hva er lyd?

Lyd, som ord og setninger, er språkets grunnleggende enhet. Lyden uttrykker imidlertid ingen mening, men reflekterer lyden av ordet. Takket være dette skiller vi ord fra hverandre. Ord varierer i antall lyder (havn - sport, kråke - trakt), et sett med lyder (sitron - elvemunning, katt - mus), en sekvens av lyder (nese - sov, busk - bank) opp til fullstendig uoverensstemmelse mellom lyder (båt - hurtigbåt, skog - park).

Hvilke lyder er det?

På russisk er lyder delt inn i vokaler og konsonanter. Det russiske språket har 33 bokstaver og 42 lyder: 6 vokaler, 36 konsonanter, 2 bokstaver (ь, ъ) indikerer ikke en lyd. Avviket i antall bokstaver og lyder (ikke medregnet b og b) er forårsaket av det faktum at for 10 vokalbokstaver er det 6 lyder, for 21 konsonantbokstaver er det 36 lyder (hvis vi tar hensyn til alle kombinasjoner av konsonantlyder : døv/stemt, myk/hard). På bokstaven er lyden angitt i firkantede parenteser.
Det er ingen lyder: [e], [e], [yu], [ya], [b], [b], [zh'], [sh'], [ts'], [th], [h ], [sch].

Ordning 1. Bokstaver og lyder av det russiske språket.

Hvordan uttales lyder?

Vi uttaler lyder når vi puster ut (bare i tilfelle av interjeksjonen "a-a-a", som uttrykker frykt, uttales lyden når vi puster inn.). Inndelingen av lyder i vokaler og konsonanter er relatert til hvordan en person uttaler dem. Vokallyder uttales av stemmen på grunn av utåndet luft som passerer gjennom anspente stemmebånd og fritt ut gjennom munnen. Konsonantlyder består av støy eller en kombinasjon av stemme og støy på grunn av at utåndingsluften møter en hindring i sin vei i form av en bue eller tenner. Vokallyder uttales høyt, konsonantlyder uttales dempet. En person er i stand til å synge vokallyder med stemmen (utåndingsluft), heve eller senke klangen. Konsonantlyder kan ikke synges; de uttales like dempet. Harde og myke tegn representerer ikke lyder. De kan ikke uttales som en uavhengig lyd. Når de uttaler et ord, påvirker de konsonanten foran dem, noe som gjør det mykt eller hardt.

Transkripsjon av ordet

Transkripsjon av et ord er en registrering av lydene i et ord, det vil si faktisk en registrering av hvordan ordet uttales korrekt. Lyder er omsluttet av firkantede parenteser. Sammenlign: a - bokstav, [a] - lyd. Mykheten til konsonanter er indikert med en apostrof: p - bokstav, [p] - hard lyd, [p'] - myk lyd. Stemmede og stemmeløse konsonanter er ikke angitt skriftlig på noen måte. Transkripsjonen av ordet er skrevet i hakeparenteser. Eksempler: dør → [dv’er’], torn → [kal’uch’ka]. Noen ganger indikerer transkripsjonen stress - en apostrof før den understrekede vokalen.

Det er ingen klar sammenligning av bokstaver og lyder. På det russiske språket er det mange tilfeller av substitusjon av vokallyder avhengig av stedet for betoning av ordet, substitusjon av konsonanter eller tap av konsonantlyder i visse kombinasjoner. Når du kompilerer en transkripsjon av et ord, tas reglene for fonetikk i betraktning.

Fargevalg

I fonetisk analyse blir ord noen ganger tegnet med fargeskjemaer: bokstaver er malt i forskjellige farger avhengig av hvilken lyd de representerer. Fargene gjenspeiler de fonetiske egenskapene til lyder og hjelper deg med å visualisere hvordan et ord uttales og hvilke lyder det består av.

Alle vokaler (betonet og ubetonet) er merket med rød bakgrunn. Ioterte vokaler er merket med grønn-rød: grønn betyr den myke konsonantlyden [й‘], rød betyr vokalen som følger den. Konsonanter med harde lyder er farget blå. Konsonanter med myke lyder er farget grønne. Myke og harde skilt er malt grå eller ikke malt i det hele tatt.

Betegnelser:
- vokal, - iotert, - hard konsonant, - myk konsonant, - myk eller hard konsonant.

Merk. Den blågrønne fargen brukes ikke i fonetiske analysediagrammer, siden en konsonantlyd ikke kan være myk og hard på samme tid. Den blågrønne fargen i tabellen ovenfor brukes kun for å demonstrere at lyden enten kan være myk eller hard.

Rom er ikke en homogen intethet. Det er skyer av gass og støv mellom ulike gjenstander. De er restene av supernovaeksplosjoner og stedet for stjernedannelse. I noen områder er denne interstellare gassen tett nok til å forplante lydbølger, men de er umerkelige for menneskelig hørsel.

Er det lyd i verdensrommet?

Når en gjenstand beveger seg - det være seg vibrasjon av en gitarstreng eller et eksploderende fyrverkeri - påvirker det nærliggende luftmolekyler, som om de skyver dem. Disse molekylene krasjer inn i naboene, og de, i sin tur, inn i de neste. Bevegelse går gjennom luften som en bølge. Når det når øret, oppfatter en person det som lyd.

Når en lydbølge passerer gjennom luft, svinger trykket opp og ned, som sjøvann i en storm. Tiden mellom disse vibrasjonene kalles lydens frekvens og måles i hertz (1 Hz er en oscillasjon per sekund). Avstanden mellom de høyeste trykktoppene kalles bølgelengden.

Lyd kan bare bevege seg i et medium der bølgelengden ikke er større enn den gjennomsnittlige avstanden mellom partiklene. Fysikere kaller dette den "betinget frie veien" - den gjennomsnittlige avstanden et molekyl tilbakelegger etter å ha kollidert med en og før interaksjon med den neste. Dermed kan et tett medium overføre lyder med kort bølgelengde og omvendt.

Langbølgelengdelyder har frekvenser som øret oppfatter som lave toner. I en gass med en gjennomsnittlig fri bane større enn 17 m (20 Hz), vil lydbølgene være for lavfrekvente til at mennesker kan oppfatte det. De kalles infralyder. Hvis det fantes romvesener med ører som kunne høre veldig lave toner, ville de vite nøyaktig om lyder var hørbare i verdensrommet.

Sangen om det svarte hull

Omtrent 220 millioner lysår unna, i sentrum av en klynge av tusenvis av galakser, nynner den dypeste tonen universet noen gang har hørt. 57 oktaver under midten C, som er omtrent en million milliarder ganger dypere enn frekvensen en person kan høre.

Den dypeste lyden som mennesker kan oppdage har en syklus på omtrent én vibrasjon hvert 1/20 sekund. Det sorte hullet i stjernebildet Perseus har en syklus på omtrent en svingning hvert 10. million år.

Dette ble kjent i 2003, da NASAs Chandra-romteleskop oppdaget noe i gassen som fylte Perseus-klyngen: konsentrerte ringer av lys og mørke, som krusninger i en dam. Astrofysikere sier at dette er spor av utrolig lavfrekvente lydbølger. De lysere er toppen av bølgene, der trykket på gassen er størst. De mørkere ringene er fordypninger hvor trykket er lavere.

Lyd du kan se

Varm, magnetisert gass virvler rundt det sorte hullet, på samme måte som vann som virvler rundt et avløp. Når den beveger seg, skaper den et kraftig elektromagnetisk felt. Sterk nok til å akselerere gass nær kanten av et sort hull til nesten lysets hastighet, og gjøre den om til enorme utbrudd kalt relativistiske jetfly. De tvinger gassen til å snu seg sidelengs på banen, og denne effekten forårsaker skumle lyder fra verdensrommet.

De bæres gjennom Perseus-klyngen hundretusenvis av lysår fra kilden, men lyden kan bare reise så langt det er nok gass til å bære den. Så han stopper ved kanten av gasskyen som fyller Perseus. Dette betyr at det er umulig å høre lyden på jorden. Du kan bare se effekten på gasskyen. Det ser ut som å se gjennom verdensrommet inn i et lydisolert kammer.

Merkelig planet

Planeten vår avgir et dypt stønn hver gang skorpen beveger seg. Da er det ingen tvil om lyder reiser i rommet. Et jordskjelv kan skape vibrasjoner i atmosfæren med en frekvens på én til fem Hz. Hvis den er sterk nok, kan den sende infrasoniske bølger gjennom atmosfæren ut i verdensrommet.

Selvfølgelig er det ingen klar grense hvor jordens atmosfære slutter og verdensrommet begynner. Luften blir rett og slett gradvis tynnere til den til slutt forsvinner helt. Fra 80 til 550 kilometer over jordens overflate er den frie banen til et molekyl omtrent en kilometer. Dette betyr at luften i denne høyden er omtrent 59 ganger tynnere enn hvor det ville være mulig å høre lyd. Den er bare i stand til å overføre lange infralydbølger.

Da et jordskjelv med styrke 9,0 rystet Japans nordøstkyst i mars 2011, registrerte seismografer rundt om i verden at bølgene reiste gjennom jorden, og vibrasjonene forårsaket lavfrekvente svingninger i atmosfæren. Disse vibrasjonene beveger seg hele veien til der Gravity Field og den stasjonære satellitten Ocean Circulation Explorer (GOCE) sammenligner jordens tyngdekraft i lav bane med 270 kilometer over overflaten. Og satellitten klarte å registrere disse lydbølgene.

GOCE har svært følsomme akselerometre om bord som styrer ionthrusteren. Dette bidrar til å holde satellitten i en stabil bane. GOCEs akselerometre fra 2011 oppdaget vertikale skift i den svært tynne atmosfæren rundt satellitten, så vel som bølgelignende skift i lufttrykk, ettersom lydbølger fra jordskjelvet forplantet seg. Satellittens motorer korrigerte forskyvningen og lagret dataene, som ble et slags opptak av infralyden fra jordskjelvet.

Denne oppføringen ble holdt hemmelig i satellittdataene inntil en gruppe forskere ledet av Rafael F. Garcia publiserte dette dokumentet.

Den første lyden i universet

Hvis det var mulig å gå tilbake i tid, til omtrent de første 760 000 årene etter Big Bang, ville det vært mulig å finne ut om det var lyd i rommet. På denne tiden var universet så tett at lydbølger kunne bevege seg fritt.

Omtrent samtidig begynte de første fotonene å reise gjennom rommet som lys. Etterpå ble alt endelig avkjølt nok til å kondensere til atomer. Før avkjøling skjedde, ble universet fylt med ladede partikler - protoner og elektroner - som absorberte eller spredte fotoner, partiklene som utgjør lys.

I dag når den jorden som en svak glød fra mikrobølgebakgrunnen, kun synlig for svært følsomme radioteleskoper. Fysikere kaller dette kosmisk mikrobølgebakgrunnsstråling. Dette er det eldste lyset i universet. Det svarer på spørsmålet om det er lyd i rommet. Den kosmiske mikrobølgebakgrunnen inneholder et opptak av den eldste musikken i universet.

Lys til unnsetning

Hvordan hjelper lys oss å vite om det er lyd i rommet? Lydbølger beveger seg gjennom luft (eller interstellar gass) som trykksvingninger. Når gassen komprimeres, blir den varmere. På en kosmisk skala er dette fenomenet så intenst at det dannes stjerner. Og når gassen utvider seg, avkjøles den. Lydbølger som reiste gjennom det tidlige universet forårsaket små svingninger i trykk i det gassformede miljøet, som igjen etterlot subtile temperatursvingninger reflektert i den kosmiske mikrobølgebakgrunnen.

Ved å bruke temperaturendringer var fysiker John Cramer ved University of Washington i stand til å rekonstruere de skumle lydene fra verdensrommet - musikken til et ekspanderende univers. Han multipliserte frekvensen med 10 26 ganger slik at menneskelige ører kunne høre ham.

Så ingen vil faktisk høre skriket i verdensrommet, men det vil være lydbølger som beveger seg gjennom skyer av interstellar gass eller i de sjeldne strålene fra jordens ytre atmosfære.

Hvis vi snakker om objektive parametere som kan karakterisere kvalitet, så selvfølgelig ikke. Innspilling på vinyl eller kassett innebærer alltid å introdusere ytterligere forvrengning og støy. Men faktum er at slike forvrengninger og støy ikke subjektivt ødelegger inntrykket av musikken, og ofte til og med det motsatte. Vårt hørsels- og lydanalysesystem fungerer ganske komplekst, hva som er viktig for vår oppfatning og hva som kan vurderes som kvalitet fra teknisk side er litt forskjellige ting.

MP3 er et helt eget problem; det er en klar kvalitetsforringelse for å redusere filstørrelsen. MP3-koding innebærer å fjerne roligere harmoniske og uskarpe fronter, noe som betyr tap av detaljer og "uskarphet" av lyden.

Det ideelle alternativet når det gjelder kvalitet og rettferdig overføring av alt som skjer er digitalt opptak uten komprimering, og CD-kvalitet er 16 biter, 44100 Hz - dette er ikke lenger grensen, du kan øke både bithastigheten - 24, 32 biter, og frekvensen - 48000, 82200, 96000, 192000 Hz. Bitdybden påvirker det dynamiske området, og samplingsfrekvensen påvirker frekvensområdet. Gitt at det menneskelige øret i beste fall hører opptil 20 000 Hz og i henhold til Nyquist-teoremet, burde en samplingsfrekvens på 44 100 Hz være tilstrekkelig, men i virkeligheten for en ganske nøyaktig overføring av komplekse korte lyder, som lydene til trommer, er det bedre å ha en høyere frekvens. Dynamisk rekkevidde Det er bedre å ha mer også, slik at roligere lyder kan tas opp uten forvrengning. Selv om det i virkeligheten er slik at jo mer disse to parameterne øker, desto mindre endringer kan man merke.

Samtidig kan du sette pris på alle gledene ved digital lyd av høy kvalitet hvis du har et godt lydkort. Det som er innebygd i de fleste PC-er er generelt forferdelig; Mac-er med innebygde kort er bedre, men det er bedre å ha noe eksternt. Vel, spørsmålet er selvfølgelig hvor du får tak i disse digitale opptakene med en kvalitet som er høyere enn CD :) Selv om den mest kjipe MP3-en vil høres merkbart bedre ut på et godt lydkort.

Tilbake til analoge ting - her kan vi si at folk fortsetter å bruke dem, ikke fordi de virkelig er bedre og mer nøyaktige, men fordi høykvalitets og nøyaktig opptak uten forvrengning vanligvis ikke er det ønskede resultatet. Digitale forvrengninger, som kan oppstå fra dårlige lydbehandlingsalgoritmer, lave bithastigheter eller samplingshastigheter, digital klipping - de høres absolutt mye ekle ut enn analoge, men de kan unngås. Og det viser seg at et virkelig høykvalitets og nøyaktig digitalt opptak høres for sterilt ut og mangler rikdom. Og hvis du for eksempel spiller inn trommer på bånd, vises denne metningen og bevares, selv om dette opptaket senere blir digitalisert. Og vinyl høres også kulere ut, selv om spor laget utelukkende på en datamaskin ble spilt inn på den. Og selvfølgelig inkluderer alt dette eksterne attributter og assosiasjoner, hvordan det hele ser ut, følelsene til menneskene som gjør det. Det er ganske forståelig å ønske å holde en plate i hendene, lytte til en kassett på en gammel båndopptaker i stedet for et opptak fra en datamaskin, eller forstå de som nå bruker flerspors båndopptakere i studioer, selv om dette er mye vanskeligere og kostbart. Men dette har sin egen viss moro.

18. februar 2016

Hjemmeunderholdningsverdenen er ganske variert og kan omfatte: se filmer på et godt hjemmekinoanlegg; spennende og spennende spilling eller lytte til musikk. Som regel finner alle noe eget i dette området, eller kombinerer alt på en gang. Men uansett hva en persons mål for å organisere fritiden sin og hvilken ekstrem de går til, er alle disse koblingene fast forbundet med ett enkelt og forståelig ord - "lyd". Faktisk, i alle disse tilfellene vil vi bli ledet av hånden lyd akkompagnement. Men dette spørsmålet er ikke så enkelt og trivielt, spesielt i tilfeller der det er et ønske om å oppnå høykvalitetslyd i et rom eller andre forhold. For å gjøre dette er det ikke alltid nødvendig å kjøpe dyr hi-fi eller hi-end komponenter(selv om det vil være veldig nyttig), og noen ganger er det tilstrekkelig med god kjennskap til fysikalsk teori, noe som kan eliminere de fleste problemene som oppstår for alle som tar sikte på å skaffe stemmeskuespill av høy kvalitet.

Deretter vil teorien om lyd og akustikk vurderes fra et fysikksynspunkt. I dette tilfellet vil jeg prøve å gjøre dette så tilgjengelig som mulig for forståelsen til enhver person som kanskje er langt fra å kunne fysiske lover eller formler, men likevel lidenskapelig drømmer om å realisere drømmen om å skape et perfekt akustisk system. Jeg antar ikke å si at for å oppnå gode resultater på dette området hjemme (eller i en bil, for eksempel), må du kjenne disse teoriene grundig, men å forstå det grunnleggende vil tillate deg å unngå mange dumme og absurde feil , og vil også tillate deg å oppnå maksimal lydeffekt fra systemet uansett nivå.

Generell teori om lyd og musikalsk terminologi

Hva er det lyd? Dette er følelsen som hørselsorganet oppfatter "øre"(selve fenomenet eksisterer uten "ørets" deltagelse i prosessen, men dette er lettere å forstå), som oppstår når trommehinnen blir opphisset av en lydbølge. Øret fungerer i dette tilfellet som en "mottaker" av lydbølger med forskjellige frekvenser.
Lydbølge det er i hovedsak en sekvensiell serie av komprimeringer og utslipp av mediet (oftest luftmediet under normale forhold) med forskjellige frekvenser. Naturen til lydbølger er oscillerende, forårsaket og produsert av vibrasjoner fra enhver kropp. Fremveksten og forplantningen av en klassisk lydbølge er mulig i tre elastiske medier: gassformig, flytende og fast. Når en lydbølge oppstår i en av disse typer rom, skjer det uunngåelig noen endringer i selve mediet, for eksempel en endring i lufttetthet eller trykk, bevegelse av luftmassepartikler, etc.

Siden en lydbølge har en oscillerende natur, har den en slik karakteristikk som frekvens. Frekvens målt i hertz (til ære for den tyske fysikeren Heinrich Rudolf Hertz), og angir antall svingninger over en tidsperiode lik ett sekund. De. for eksempel indikerer en frekvens på 20 Hz en syklus på 20 svingninger på ett sekund. Det subjektive konseptet om høyden avhenger også av lydens frekvens. Jo flere lydvibrasjoner som oppstår per sekund, jo høyere vises lyden. En lydbølge har også en annen viktig egenskap, som har et navn - bølgelengde. Bølgelengde Det er vanlig å vurdere avstanden som en lyd av en viss frekvens reiser i en periode lik ett sekund. For eksempel er bølgelengden til den laveste lyden i det menneskelige hørbare området ved 20 Hz 16,5 meter, og bølgelengden til den høyeste lyden ved 20 000 Hz er 1,7 centimeter.

Det menneskelige øret er utformet på en slik måte at det bare er i stand til å oppfatte bølger i et begrenset område, omtrent 20 Hz - 20 000 Hz (avhengig av egenskapene til en bestemt person, noen er i stand til å høre litt mer, noen mindre) . Dermed betyr ikke dette at lyder under eller over disse frekvensene ikke eksisterer, de blir rett og slett ikke oppfattet av det menneskelige øret, og går utover det hørbare området. Lyd over det hørbare området kalles ultralyd, kalles lyd under det hørbare området infralyd. Noen dyr er i stand til å oppfatte ultra- og infralyder, noen bruker til og med dette området for orientering i verdensrommet (flaggermus, delfiner). Hvis lyd passerer gjennom et medium som ikke er i direkte kontakt med det menneskelige høreorganet, kan det hende at slik lyd ikke blir hørt eller kan bli sterkt svekket senere.

I den musikalske terminologien til lyd er det så viktige betegnelser som oktav, tone og overtone av lyd. Oktav betyr et intervall der frekvensforholdet mellom lydene er 1 til 2. En oktav er vanligvis svært forskjellig på gehør, mens lyder innenfor dette intervallet kan være svært like hverandre. En oktav kan også kalles en lyd som vibrerer dobbelt så mye som en annen lyd i samme tidsrom. For eksempel er frekvensen på 800 Hz ikke mer enn en høyere oktav på 400 Hz, og frekvensen på 400 Hz er igjen den neste oktav av lyd med en frekvens på 200 Hz. Oktaven består på sin side av toner og overtoner. Variable vibrasjoner i en harmonisk lydbølge med samme frekvens oppfattes av det menneskelige øre som musikalsk tone. Høyfrekvente vibrasjoner kan tolkes som høye lyder, mens lavfrekvente vibrasjoner kan tolkes som lavfrekvente lyder. Det menneskelige øret er i stand til tydelig å skille lyder med en forskjell på én tone (i området opptil 4000 Hz). Til tross for dette bruker musikk et ekstremt lite antall toner. Dette er forklart fra betraktninger av prinsippet om harmonisk konsonans; alt er basert på prinsippet om oktaver.

La oss vurdere teorien om musikalske toner ved å bruke eksemplet med en streng strukket på en bestemt måte. En slik streng, avhengig av strekkkraften, vil bli "innstilt" til en bestemt frekvens. Når denne strengen utsettes for noe med én spesifikk kraft, som får den til å vibrere, vil en spesifikk tone av lyd bli observert konsekvent, og vi vil høre ønsket tuning frekvens. Denne lyden kalles grunntonen. Frekvensen til tonen "A" i den første oktaven er offisielt akseptert som grunntonen i det musikalske feltet, lik 440 Hz. Imidlertid gjengir de fleste musikkinstrumenter aldri rene grunntoner alene; de ​​er uunngåelig akkompagnert av overtoner kalt overtoner. Her er det på sin plass å minne om en viktig definisjon av musikalsk akustikk, begrepet klangfarge. Timbre- dette er en egenskap ved musikalske lyder som gir musikkinstrumenter og stemmer deres unike, gjenkjennelige spesifisitet av lyd, selv når man sammenligner lyder med samme tonehøyde og volum. Klangen til hvert musikkinstrument avhenger av fordelingen av lydenergi mellom overtoner i det øyeblikket lyden vises.

Overtoner danner en spesifikk farging av grunntonen, som vi lett kan identifisere og gjenkjenne et spesifikt instrument, samt tydelig skille lyden fra et annet instrument. Det er to typer overtoner: harmoniske og ikke-harmoniske. Harmoniske overtoner per definisjon er multipler av grunnfrekvensen. Tvert imot, hvis overtonene ikke er multipler og merkbart avviker fra verdiene, kalles de ikke-harmonisk. I musikk er det praktisk talt utelukket å operere med flere overtoner, så begrepet er redusert til begrepet "overtone", som betyr harmonisk. For noen instrumenter, som pianoet, rekker ikke grunntonen engang å dannes, i løpet av kort tid øker lydenergien til overtonene, og avtar deretter like raskt. Mange instrumenter skaper det som kalles en "overgangstone"-effekt, der energien til visse overtoner er høyest på et bestemt tidspunkt, vanligvis helt i begynnelsen, men så endres brått og går videre til andre overtoner. Frekvensområdet til hvert instrument kan vurderes separat og er vanligvis begrenset til de grunnleggende frekvensene som det aktuelle instrumentet er i stand til å produsere.

I lydteori er det også et slikt konsept som NOISE. Bråk- dette er enhver lyd som er skapt av en kombinasjon av kilder som er inkonsistente med hverandre. Alle er kjent med lyden av treblader som svaier av vinden osv.

Hva bestemmer lydvolumet?Åpenbart avhenger et slikt fenomen direkte av mengden energi som overføres av lydbølgen. For å bestemme kvantitative indikatorer for lydstyrke, er det et konsept - lydintensitet. Lydintensitet er definert som strømmen av energi som passerer gjennom et område i rommet (for eksempel cm2) per tidsenhet (for eksempel per sekund). Under normal samtale er intensiteten omtrent 9 eller 10 W/cm2. Det menneskelige øret er i stand til å oppfatte lyder over et ganske bredt følsomhetsområde, mens følsomheten til frekvenser er heterogen innenfor lydspekteret. På denne måten oppfattes frekvensområdet 1000 Hz - 4000 Hz, som mest dekker menneskelig tale, best.

Fordi lyder varierer så mye i intensitet, er det mer praktisk å tenke på det som en logaritmisk størrelse og måle det i desibel (etter den skotske forskeren Alexander Graham Bell). Den nedre terskelen for hørselsfølsomhet for det menneskelige øret er 0 dB, den øvre er 120 dB, også kalt "smerteterskelen". Den øvre grensen for følsomhet oppfattes også av det menneskelige øret ikke på samme måte, men avhenger av den spesifikke frekvensen. Lyder lave frekvenser må ha mye større intensitet enn høye for å forårsake smerteterskel. For eksempel oppstår smerteterskelen ved en lav frekvens på 31,5 Hz ved et lydintensitetsnivå på 135 dB, når smertefølelsen ved en frekvens på 2000 Hz vil vises ved 112 dB. Det er også begrepet lydtrykk, som faktisk utvider den vanlige forklaringen på forplantningen av en lydbølge i luften. Lydtrykk- dette er et variabelt overtrykk som oppstår i et elastisk medium som følge av at en lydbølge passerer gjennom det.

Bølge natur av lyd

For bedre å forstå systemet for lydbølgegenerering, se for deg en klassisk høyttaler plassert i et rør fylt med luft. Hvis høyttaleren gjør flikk fremover, så komprimeres luften i umiddelbar nærhet av diffusoren et øyeblikk. Luften vil da utvide seg, og derved skyve trykkluftområdet langs røret.
Denne bølgebevegelsen vil deretter bli lyd når den når hørselsorganet og "eksiterer" trommehinnen. Når en lydbølge oppstår i en gass, dannes overtrykk og overskytende tetthet og partikler beveger seg med konstant hastighet. Om lydbølger er det viktig å huske på at stoffet ikke beveger seg sammen med lydbølgen, men det oppstår bare en midlertidig forstyrrelse av luftmassene.

Hvis vi ser for oss et stempel hengt i ledig plass på en fjær og gjør gjentatte bevegelser "frem og tilbake", vil slike svingninger bli kalt harmoniske eller sinusformete (hvis vi forestiller oss bølgen som en graf, vil vi i dette tilfellet få en ren sinusoid med gjentatte fall og stigninger). Hvis vi ser for oss en høyttaler i et rør (som i eksemplet beskrevet ovenfor), utfører harmoniske vibrasjoner, så i det øyeblikket høyttaleren beveger seg "fremover", oppnås den allerede kjente effekten av luftkompresjon, og når høyttaleren beveger seg "bakover", oppnås den motsatte effekten av vakuum. I dette tilfellet vil en bølge av vekslende kompresjon og sjeldneri forplante seg gjennom røret. Avstanden langs røret mellom tilstøtende maksima eller minima (faser) vil bli kalt bølgelengde. Hvis partiklene svinger parallelt med bølgens utbredelsesretning, kalles bølgen langsgående. Hvis de svinger vinkelrett på forplantningsretningen, kalles bølgen tverrgående. Vanligvis er lydbølger i gasser og væsker langsgående, men i faste stoffer kan det forekomme bølger av begge typer. Tverrbølger i faste stoffer oppstår på grunn av motstand mot endring i form. Hovedforskjellen mellom disse to bølgetypene er at en tverrbølge har egenskapen til polarisering (svingninger forekommer i et visst plan), mens en langsgående bølge ikke har det.

Lydhastighet

Lydens hastighet avhenger direkte av egenskapene til mediet den forplanter seg i. Det bestemmes (avhengig) av to egenskaper til mediet: elastisitet og tetthet av materialet. Lydhastigheten i faste stoffer avhenger direkte av typen materiale og dets egenskaper. Hastigheten i gassformige medier avhenger av bare én type deformasjon av mediet: kompresjon-sjeldenhet. Endringen i trykk i en lydbølge skjer uten varmeveksling med omgivende partikler og kalles adiabatisk.
Lydhastigheten i en gass avhenger hovedsakelig av temperatur - den øker med økende temperatur og avtar med synkende temperatur. Lydhastigheten i et gassformig medium avhenger også av størrelsen og massen til selve gassmolekylene - jo mindre massen og størrelsen på partiklene er, desto større er "ledningsevnen" til bølgen og følgelig jo større hastighet.

I flytende og faste medier er prinsippet om forplantning og lydhastighet lik hvordan en bølge forplanter seg i luft: ved kompresjonsutladning. Men i disse miljøene, i tillegg til den samme avhengigheten av temperatur, er tettheten til mediet og dets sammensetning/struktur ganske viktig. Jo lavere tetthet stoffet har, jo høyere er lydhastigheten og omvendt. Avhengigheten av sammensetningen av mediet er mer kompleks og bestemmes i hvert enkelt tilfelle, under hensyntagen til plasseringen og interaksjonen mellom molekyler/atomer.

Lydhastighet i luft ved t, °C 20: 343 m/s
Lydhastighet i destillert vann ved t, °C 20: 1481 m/s
Lydhastighet i stål ved t, °C 20: 5000 m/s

Stående bølger og forstyrrelser

Når en høyttaler lager lydbølger i et begrenset rom, oppstår uunngåelig effekten av at bølger reflekteres fra grensene. Som et resultat skjer dette oftest interferenseffekt- når to eller flere lydbølger overlapper hverandre. Spesielle tilfeller av interferensfenomener er dannelsen av: 1) Bankende bølger eller 2) Stående bølger. Bølgeslag- dette er tilfellet når tillegg av bølger med lignende frekvenser og amplituder forekommer. Bildet av forekomsten av slag: når to bølger med lignende frekvenser overlapper hverandre. På et tidspunkt, med en slik overlapping, kan amplitudetoppene falle sammen "i fase", og nedgangene kan også falle sammen i "motfase". Slik karakteriseres lydbeats. Det er viktig å huske at, i motsetning til stående bølger, forekommer ikke fasesammenfall av topper konstant, men med bestemte tidsintervaller. For øret skilles dette mønsteret av beats ganske tydelig ut, og høres som henholdsvis en periodisk økning og reduksjon i volum. Mekanismen for denne effekten er ekstremt enkel: når toppene faller sammen, øker volumet, og når dalene faller sammen, reduseres volumet.

Stående bølger oppstår i tilfelle av superposisjon av to bølger med samme amplitude, fase og frekvens, når når slike bølger "møtes" en beveger seg i foroverretningen og den andre i motsatt retning. I romområdet (hvor den stående bølgen ble dannet), vises et bilde av superposisjonen av to frekvensamplituder, med alternerende maksima (de såkalte antinodene) og minima (de såkalte nodene). Når dette fenomenet oppstår, er frekvensen, fasen og dempningskoeffisienten til bølgen på refleksjonsstedet ekstremt viktig. I motsetning til vandrende bølger, er det ingen energioverføring i en stående bølge på grunn av at forover- og bakoverbølgene som danner denne bølgen overfører energi i like store mengder i både forover og motsatte retninger. For å tydelig forstå forekomsten av en stående bølge, la oss presentere et eksempel fra hjemme akustikk. La oss si at vi har gulvstående høyttalersystemer i et begrenset rom (rom). La dem spille noe med mye bass, la oss prøve å endre plasseringen til lytteren i rommet. En lytter som befinner seg i sonen med minimum (subtraksjon) av en stående bølge vil føle effekten av at det er veldig lite bass, og hvis lytteren befinner seg i en sone med maksimum (tillegg) av frekvenser, så er det motsatte effekten av en betydelig økning i bassområdet oppnås. I dette tilfellet observeres effekten i alle oktaver av basisfrekvensen. For eksempel, hvis basisfrekvensen er 440 Hz, vil fenomenet "addisjon" eller "subtraksjon" også bli observert ved frekvenser på 880 Hz, 1760 Hz, 3520 Hz, etc.

Resonansfenomen

De fleste faste stoffer har en naturlig resonansfrekvens. Det er ganske enkelt å forstå denne effekten ved å bruke eksemplet med et vanlig rør, åpent i bare den ene enden. La oss forestille oss en situasjon der en høyttaler er koblet til den andre enden av røret, som kan spille en konstant frekvens, som også kan endres senere. Så, røret har en naturlig resonansfrekvens, sier på enkelt språk er frekvensen som røret "resonerer" med eller produserer sin egen lyd. Hvis frekvensen til høyttaleren (som et resultat av justering) faller sammen med resonansfrekvensen til røret, vil effekten av å øke volumet flere ganger oppstå. Dette skjer fordi høyttaleren eksiterer vibrasjoner av luftsøylen i røret med en betydelig amplitude inntil samme "resonansfrekvens" er funnet og tilleggseffekten oppstår. Det resulterende fenomenet kan beskrives som følger: røret i dette eksemplet "hjelper" høyttaleren ved å resonere ved en spesifikk frekvens, deres innsats summerer seg og "resulterer" i en hørbar høy effekt. Ved å bruke eksemplet med musikkinstrumenter, kan dette fenomenet lett sees, siden utformingen av de fleste instrumenter inneholder elementer som kalles resonatorer. Det er ikke vanskelig å gjette hva som tjener formålet med å forsterke en viss frekvens eller musikalsk tone. For eksempel: en gitarkropp med en resonator i form av et hull som passer med volumet; Utformingen av fløyterøret (og alle rør generelt); Den sylindriske formen på trommelkroppen, som i seg selv er en resonator med en viss frekvens.

Frekvensspekter av lyd og frekvensrespons

Siden det i praksis praktisk talt ikke er noen bølger med samme frekvens, blir det nødvendig å dekomponere hele lydspekteret til det hørbare området til overtoner eller harmoniske. For disse formålene er det grafer som viser avhengigheten av den relative energien til lydvibrasjoner av frekvens. Denne grafen kalles en lydfrekvensspektrumgraf. Frekvensspekter av lyd Det er to typer: diskret og kontinuerlig. Et diskret spektrumplott viser individuelle frekvenser atskilt med tomme mellomrom. I et kontinuerlig spekter er alt tilstede på en gang lydfrekvenser.
Når det gjelder musikk eller akustikk, brukes oftest vanlig graf Amplitude-frekvenskarakteristikk(forkortet "AFC"). Denne grafen viser avhengigheten av amplituden til lydvibrasjoner av frekvens gjennom hele frekvensspekteret (20 Hz - 20 kHz). Når du ser på en slik graf, er det lett å forstå for eksempel styrker eller svakheter til en bestemt høyttaler eller akustisk system som helhet, de sterkeste områdene med energiutgang, frekvensfall og -stigninger, demping, og også å spore brattheten av nedgangen.

Forplantning av lydbølger, fase og motfase

Prosessen med forplantning av lydbølger skjer i alle retninger fra kilden. Det enkleste eksemplet for å forstå dette fenomenet er en rullestein kastet i vann.
Fra stedet hvor steinen falt, begynner bølger å spre seg over vannoverflaten i alle retninger. La oss imidlertid forestille oss en situasjon med en høyttaler i et visst volum, si en lukket boks, som er koblet til en forsterker og spiller et slags musikalsk signal. Det er lett å legge merke til (spesielt hvis du bruker et kraftig lavfrekvent signal, for eksempel en basstromme) at høyttaleren gjør en rask bevegelse "forover", og deretter den samme raske bevegelsen "bakover". Det som gjenstår å forstå er at når høyttaleren beveger seg fremover, sender den ut en lydbølge som vi hører senere. Men hva skjer når høyttaleren beveger seg bakover? Og paradoksalt nok skjer det samme, høyttaleren lager den samme lyden, bare i vårt eksempel forplanter den seg helt innenfor volumet til boksen, uten å gå utover grensene (boksen er lukket). Generelt kan man i eksemplet ovenfor observere ganske mange interessante fysiske fenomener, hvorav det viktigste er konseptet fase.

Lydbølgen som høyttaleren, som er i volumet, sender ut i retning av lytteren er "i fase". Den omvendte bølgen, som går inn i volumet av boksen, vil være tilsvarende motfase. Det gjenstår bare å forstå hva disse begrepene betyr? Signalfase– dette er lydtrykknivået på det aktuelle tidspunktet på et tidspunkt i rommet. Den enkleste måten å forstå fasen på er ved å bruke eksemplet med reproduksjon av musikkmateriale av et konvensjonelt gulvstående stereopar med hjemmehøyttalersystemer. La oss forestille oss at to slike gulvhøyttalere er installert i et bestemt rom og leker. I dette tilfellet gjengir begge akustiske systemene et synkront signal med variabelt lydtrykk, og lydtrykket til en høyttaler legges til lydtrykket til den andre høyttaleren. En lignende effekt oppstår på grunn av synkronisiteten til signalgjengivelse fra henholdsvis venstre og høyre høyttaler, med andre ord faller toppene og bunnene til bølgene som sendes ut av venstre og høyre høyttaler sammen.

La oss nå forestille oss at lydtrykket fortsatt endres på samme måte (ikke har gjennomgått endringer), men først nå er de motsatte av hverandre. Dette kan skje hvis du kobler ett høyttalersystem av to i motsatt polaritet ("+"-kabelen fra forsterkeren til "-"-terminalen på høyttalersystemet, og "-"-kabelen fra forsterkeren til "+"-terminalen på høyttalersystem). I dette tilfellet vil signalet i motsatt retning forårsake en trykkforskjell, som kan representeres i tall som følger: venstre akustisk system vil skape et trykk på "1 Pa", og det høyre høyttalersystemet vil skape et trykk på "minus 1 Pa". Som et resultat vil det totale lydvolumet på lytterens plassering være null. Dette fenomenet kalles antifase. Hvis vi ser på eksemplet mer detaljert for å forstå, viser det seg at to høyttalere som spiller "i fase" skaper identiske områder med luftkomprimering og sjeldnere, og dermed faktisk hjelper hverandre. I tilfelle av en idealisert motfase, vil området med komprimert luftrom skapt av en høyttaler bli ledsaget av et område med sjeldne luftrom skapt av den andre høyttaleren. Dette ser omtrent ut som fenomenet med gjensidig synkron kansellering av bølger. Riktignok synker ikke volumet i praksis til null, og vi vil høre en svært forvrengt og svekket lyd.

Den mest tilgjengelige måten å beskrive dette fenomenet på er som følger: to signaler med samme oscillasjoner (frekvens), men forskjøvet i tid. I lys av dette er det mer praktisk å forestille seg disse forskyvningsfenomenene ved å bruke eksemplet med en vanlig rund klokke. La oss tenke oss at det henger flere like runde klokker på veggen. Når sekundviserne på denne klokken går synkront, på den ene klokken 30 sekunder og på den andre 30, så er dette et eksempel på et signal som er i fase. Hvis sekundviserne beveger seg med et skift, men hastigheten fortsatt er den samme, for eksempel på en klokke er den 30 sekunder, og på en annen er den 24 sekunder, så er dette et klassisk eksempel på faseskift. På samme måte måles fase i grader, innenfor en virtuell sirkel. I dette tilfellet, når signalene forskyves i forhold til hverandre med 180 grader (en halv periode), oppnås klassisk antifase. Ofte i praksis oppstår mindre faseskift, som også kan bestemmes i grader og med hell elimineres.

Bølger er plane og sfæriske. En plan bølgefront forplanter seg i bare én retning og treffes sjelden i praksis. En sfærisk bølgefront er en enkel type bølge som kommer fra et enkelt punkt og beveger seg i alle retninger. Lydbølger har eiendommen diffraksjon, dvs. evne til å gå rundt hindringer og gjenstander. Graden av bøyning avhenger av forholdet mellom lydbølgelengden og størrelsen på hindringen eller hullet. Diffraksjon oppstår også når det er en hindring i lydens vei. I dette tilfellet er to scenarier mulig: 1) Hvis størrelsen på hindringen er mye større enn bølgelengden, blir lyden reflektert eller absorbert (avhengig av absorpsjonsgraden til materialet, tykkelsen på hindringen, etc.). ), og en "akustisk skygge"-sone dannes bak hindringen. . 2) Hvis størrelsen på hindringen er sammenlignbar med bølgelengden eller enda mindre enn den, så diffrakterer lyden til en viss grad i alle retninger. Hvis en lydbølge, mens den beveger seg i ett medium, treffer grensesnittet med et annet medium (for eksempel et luftmedium med et fast medium), kan tre scenarier oppstå: 1) bølgen vil bli reflektert fra grensesnittet 2) bølgen kan passere inn i et annet medium uten å endre retning 3) en bølge kan passere inn i et annet medium med en retningsendring ved grensen, dette kalles "bølgebrytning".

Forholdet mellom overtrykket til en lydbølge og den oscillerende volumetriske hastigheten kalles bølgemotstand. Med enkle ord, bølgeimpedansen til mediet kan kalles evnen til å absorbere lydbølger eller "motstå" dem. Refleksjons- og overføringskoeffisientene avhenger direkte av forholdet mellom bølgeimpedansene til de to mediene. Bølgemotstanden i et gassformig medium er mye lavere enn i vann eller faste stoffer. Derfor, hvis en lydbølge i luft treffer en fast gjenstand eller overflaten av dypt vann, blir lyden enten reflektert fra overflaten eller absorbert i stor grad. Dette avhenger av tykkelsen på overflaten (vann eller faststoff) som den ønskede lydbølgen faller på. Når tykkelsen på et fast eller flytende medium er lav, "passerer" lydbølgene nesten fullstendig, og omvendt, når tykkelsen på mediet er stor, reflekteres bølgene oftere. Når det gjelder refleksjon av lydbølger, skjer denne prosessen i henhold til en velkjent fysisk lov: "Innfallsvinkelen er lik refleksjonsvinkelen." I dette tilfellet, når en bølge fra et medium med lavere tetthet treffer grensen til et medium med høyere tetthet, oppstår fenomenet brytning. Den består i bøying (brytning) av en lydbølge etter å ha "møte" en hindring, og er nødvendigvis ledsaget av en endring i hastighet. Refraksjon avhenger også av temperaturen på mediet der refleksjon oppstår.

I prosessen med forplantning av lydbølger i rommet, reduseres deres intensitet uunngåelig; vi kan si at bølgene demper og lyden svekkes. I praksis er det ganske enkelt å møte en lignende effekt: for eksempel hvis to personer står i et felt på en kort avstand (en meter eller nærmere) og begynner å si noe til hverandre. Hvis du deretter øker avstanden mellom mennesker (hvis de begynner å bevege seg bort fra hverandre), vil det samme nivået av samtalevolum bli mindre og mindre hørbart. Dette eksemplet demonstrerer klart fenomenet med en reduksjon i intensiteten til lydbølger. Hvorfor skjer dette? Årsaken til dette er ulike prosesser med varmeveksling, molekylær interaksjon og intern friksjon av lydbølger. Oftest blir lydenergi i praksis omdannet til termisk energi. Slike prosesser oppstår uunngåelig i hvilket som helst av de 3 lydformidlingsmediene og kan karakteriseres som absorpsjon av lydbølger.

Intensiteten og graden av absorpsjon av lydbølger avhenger av mange faktorer, som trykk og temperatur på mediet. Absorpsjon avhenger også av den spesifikke lydfrekvensen. Når en lydbølge forplanter seg gjennom væsker eller gasser, oppstår det en friksjonseffekt mellom ulike partikler, som kalles viskositet. Som et resultat av denne friksjonen på molekylært nivå, oppstår prosessen med å konvertere en bølge fra lyd til varme. Med andre ord, jo høyere termisk ledningsevne til mediet, desto lavere grad av bølgeabsorpsjon. Lydabsorpsjon i gassformige medier avhenger også av trykk (atmosfærisk trykk endres med økende høyde i forhold til havnivå). Når det gjelder avhengigheten av absorpsjonsgraden av lydfrekvensen, med tanke på de ovennevnte avhengighetene av viskositet og termisk ledningsevne, jo høyere lydfrekvens, jo høyere lydabsorpsjon. For eksempel når normal temperatur og trykk, i luft er absorpsjonen av en bølge med en frekvens på 5000 Hz 3 dB/km, og absorpsjonen av en bølge med en frekvens på 50.000 Hz vil være 300 dB/m.

I faste medier er alle de ovennevnte avhengighetene (termisk ledningsevne og viskositet) bevart, men flere betingelser er lagt til dette. De er assosiert med den molekylære strukturen til faste materialer, som kan være forskjellige, med sine egne inhomogeniteter. Avhengig av denne interne solide molekylstrukturen, kan absorpsjonen av lydbølger i dette tilfellet være forskjellig, og avhenger av typen spesifikt materiale. Når lyd passerer gjennom et fast legeme, gjennomgår bølgen en rekke transformasjoner og forvrengninger, som oftest fører til spredning og absorpsjon av lydenergi. På molekylært nivå kan en dislokasjonseffekt oppstå når en lydbølge forårsaker en forskyvning av atomplan, som deretter går tilbake til sin opprinnelige posisjon. Eller bevegelsen av dislokasjoner fører til en kollisjon med dislokasjoner vinkelrett på dem eller defekter i krystallstrukturen, noe som forårsaker deres inhibering og som en konsekvens en viss absorpsjon av lydbølgen. Imidlertid kan lydbølgen også resonere med disse defektene, noe som vil føre til forvrengning av den opprinnelige bølgen. Energien til lydbølgen i øyeblikket av interaksjon med elementene i materialets molekylære struktur spres som et resultat av interne friksjonsprosesser.

I denne artikkelen vil jeg prøve å analysere egenskapene til menneskelig auditiv persepsjon og noen av subtilitetene og funksjonene ved lydutbredelse.

Før du mistenker at lydkortet på datamaskinen din er ødelagt, inspiser de eksisterende PC-kontaktene nøye for ekstern skade. Du bør også sjekke funksjonaliteten til subwooferen med høyttalere eller hodetelefoner som lyden spilles av – prøv å koble dem til en hvilken som helst annen enhet. Kanskje ligger årsaken til problemet nettopp i utstyret du bruker.

Det er sannsynlig at ominstallering vil hjelpe i din situasjon operativsystem Windows, det være seg 7, 8, 10 eller Xp-versjonen, siden de nødvendige innstillingene ganske enkelt kan gå tapt.

La oss gå videre til å sjekke lydkortet

Metode 1

Det første trinnet er å håndtere enhetsdriverne. For å gjøre dette trenger du:

Etter dette vil driverne bli oppdatert og problemet vil bli løst.

Også denne prosedyren kan utføres hvis tilgjengelig gjeldende versjon programvare på flyttbare medier. I denne situasjonen må du installere ved å spesifisere banen til en bestemt mappe.

Hvis lydkortet ikke er i enhetsbehandling i det hele tatt, gå videre til neste alternativ.

Metode 2

I dette tilfellet kreves en fullstendig diagnose for å sikre korrekt teknisk tilkobling. Du må gjøre følgende i en bestemt rekkefølge:

Vær oppmerksom på at dette alternativet kun er egnet for diskrete komponenter som er installert på et separat kort.

Metode 3

Hvis de, etter en visuell inspeksjon og sjekk av høyttalerne eller hodetelefonene, fungerer, og reinstallering av OS ikke ga noen resultater, går vi videre:

Etter at lydkorttesten er fullført, vil systemet informere deg om statusen, og hvis det ikke fungerer, vil du forstå dette basert på resultatene.

Metode 4

Et annet alternativ for raskt og enkelt å sjekke lydkort på Windows OS:

På denne måten vil vi kjøre en diagnose av lydproblemer på datamaskinen.

Programmet vil tilby deg flere alternativer for problemer og også indikere de tilkoblede lydenhetene. I så fall lar diagnoseveiviseren deg raskt identifisere dette.

Metode 5

Det tredje alternativet for å sjekke om lydkortet fungerer er som følger:

I fanene "Driver" og "Informasjon" vil du motta tilleggsdata om parametrene til alle enheter som er installert på PC-en din, både integrerte og diskrete. Denne metoden lar deg også diagnostisere problemer og raskt identifisere dem gjennom programvaretesting.

Nå vet du hvordan du raskt og enkelt sjekker lydkortet ditt på flere måter. Deres største fordel er at for dette trenger du ikke online tilgang til Internett, og alle prosedyrer kan utføres uavhengig, uten å kontakte en spesialisert tjeneste.