Oavsett om det är ljud. Finns det ljud i rymden? Reser ljud i rymden? Utbredning av ljudvågor, fas och motfas

Ljud hör till sektionen fonetik. Studiet av ljud ingår i alla läroplaner på det ryska språket. Förtrogenhet med ljud och deras grundläggande egenskaper sker i de lägre årskurserna. En mer detaljerad studie av ljud med komplexa exempel och nyanser sker i mellan- och gymnasieskolan. Denna sida ger bara grundläggande kunskaper enligt ljudet av det ryska språket i en komprimerad form. Om du behöver studera strukturen av talapparaten, tonaliteten hos ljud, artikulation, akustiska komponenter och andra aspekter som går utanför den moderna skolplanens räckvidd, se specialiserade manualer och läroböcker om fonetik.

Vad är ljud?

Ljud, liksom ord och meningar, är språkets grundläggande enhet. Ljudet uttrycker dock ingen mening, utan speglar ordets ljud. Tack vare detta skiljer vi ord från varandra. Ord skiljer sig åt i antalet ljud (hamn - sport, kråka - tratt), en uppsättning ljud (citron - mynning, katt - mus), en sekvens av ljud (näsa - sova, buske - knacka) upp till fullständig oöverensstämmelse mellan ljud (båt - motorbåt, skog - park).

Vilka ljud finns det?

På ryska delas ljud in i vokaler och konsonanter. Det ryska språket har 33 bokstäver och 42 ljud: 6 vokaler, 36 konsonanter, 2 bokstäver (ь, ъ) indikerar inte ett ljud. Avvikelsen i antalet bokstäver och ljud (exklusive b och b) orsakas av att det för 10 vokalbokstäver finns 6 ljud, för 21 konsonantbokstäver finns det 36 ljud (om vi tar hänsyn till alla kombinationer av konsonantljud : döv/stämmig, mjuk/hård). På bokstaven anges ljudet i hakparentes.
Det finns inga ljud: [e], [e], [yu], [ya], [b], [b], [zh'], [sh'], [ts'], [th], [h ] , [sch].

Schema 1. Bokstäver och ljud av det ryska språket.

Hur uttalas ljud?

Vi uttalar ljud när vi andas ut (endast i fallet med interjektionen "a-a-a", som uttrycker rädsla, uttalas ljudet vid inandning.). Uppdelningen av ljud i vokaler och konsonanter är relaterad till hur en person uttalar dem. Vokalljud uttalas av rösten på grund av utandningsluft som passerar genom spända stämband och fritt ut genom munnen. Konsonantljud består av brus eller en kombination av röst och buller på grund av att utandningsluften möter ett hinder i sin väg i form av en båge eller tänder. Vokalljud uttalas högt, konsonantljud uttalas dämpat. En person kan sjunga vokalljud med sin röst (utandningsluft), höja eller sänka klangen. Konsonantljud kan inte sjungas, de uttalas lika dämpade. Hårda och mjuka tecken representerar inte ljud. De kan inte uttalas som ett oberoende ljud. När man uttalar ett ord påverkar de konsonanten framför dem, vilket gör det mjukt eller hårt.

Transkription av ordet

Transkription av ett ord är en inspelning av ljuden i ett ord, det vill säga faktiskt en inspelning av hur ordet uttalas korrekt. Ljud omges av hakparenteser. Jämför: a - bokstav, [a] - ljud. Konsonanternas mjukhet indikeras av en apostrof: p - bokstav, [p] - hårt ljud, [p'] - mjukt ljud. Röstade och röstlösa konsonanter anges inte skriftligt på något sätt. Transkriptionen av ordet är skriven inom hakparenteser. Exempel: dörr → [dv’er’], tagg → [kal’uch’ka]. Ibland indikerar transkriptionen stress - en apostrof före den betonade vokalen.

Det finns ingen tydlig jämförelse av bokstäver och ljud. På det ryska språket finns det många fall av ersättning av vokalljud beroende på platsen för betoning av ordet, ersättning av konsonanter eller förlust av konsonantljud i vissa kombinationer. Vid sammanställning av en transkription av ett ord beaktas fonetikens regler.

Färgschema

I fonetisk analys ritas ord ibland med färgscheman: bokstäver är målade i olika färger beroende på vilket ljud de representerar. Färgerna speglar ljudens fonetiska egenskaper och hjälper dig att visualisera hur ett ord uttalas och vilka ljud det består av.

Alla vokaler (stressade och obetonade) är markerade med röd bakgrund. Ioterade vokaler är markerade med grön-röd: grön betyder det mjuka konsonantljudet [й‘], rött betyder vokalen som följer det. Konsonanter med hårda ljud är färgade blå. Konsonanter med mjuka ljud är färgade gröna. Mjuka och hårda skyltar är målade grå eller inte målade alls.

Beteckningar:
- vokal, - ioterad, - hård konsonant, - mjuk konsonant, - mjuk eller hård konsonant.

Notera. Den blågröna färgen används inte i fonetiska analysdiagram, eftersom ett konsonantljud inte kan vara mjukt och hårt samtidigt. Den blågröna färgen i tabellen ovan används endast för att visa att ljudet kan vara antingen mjukt eller hårt.

Rymden är inte en homogen intethet. Det finns moln av gas och damm mellan olika föremål. De är resterna av supernovaexplosioner och platsen för stjärnbildning. I vissa områden är denna interstellära gas tillräckligt tät för att sprida ljudvågor, men de är omärkliga för mänsklig hörsel.

Finns det ljud i rymden?

När ett föremål rör sig - vare sig det är vibrationer från en gitarrsträng eller ett exploderande fyrverkeri - påverkar det närliggande luftmolekyler, som om de trycker på dem. Dessa molekyler kraschar in i sina grannar, och de i sin tur in i nästa. Rörelse färdas genom luften som en våg. När det når örat uppfattar en person det som ljud.

När en ljudvåg passerar genom luften fluktuerar dess tryck upp och ner, som havsvatten i en storm. Tiden mellan dessa vibrationer kallas ljudets frekvens och mäts i hertz (1 Hz är en svängning per sekund). Avståndet mellan de högsta trycktopparna kallas våglängden.

Ljud kan bara färdas i ett medium där våglängden inte är större än medelavståndet mellan partiklarna. Fysiker kallar detta den "villkorligt fria vägen" - det genomsnittliga avståndet som en molekyl färdas efter att ha kolliderat med en och innan den interagerar med nästa. Således kan ett tätt medium sända ljud med kort våglängd och vice versa.

Ljud med långa våglängder har frekvenser som örat uppfattar som låga toner. I en gas med en medelfri väg större än 17 m (20 Hz) kommer ljudvågorna att vara för lågfrekventa för att människor ska kunna uppfatta dem. De kallas infraljud. Om det fanns utomjordingar med öron som kunde höra mycket låga toner, skulle de veta exakt om ljud var hörbara i yttre rymden.

Låten om det svarta hålet

Cirka 220 miljoner ljusår bort, i mitten av ett kluster av tusentals galaxer, nynnar den djupaste ton som universum någonsin har hört. 57 oktaver under mitten C, vilket är ungefär en miljon miljarder gånger djupare än den frekvens en person kan höra.

Det djupaste ljud som människor kan upptäcka har en cykel på ungefär en vibration var 1/20 av en sekund. Det svarta hålet i stjärnbilden Perseus har en cykel på ungefär en fluktuation var 10:e miljon år.

Detta blev känt 2003, när NASA:s rymdteleskop Chandra upptäckte något i gasen som fyllde Perseus-klustret: koncentrerade ringar av ljus och mörker, som krusningar i en damm. Astrofysiker säger att dessa är spår av otroligt lågfrekventa ljudvågor. De ljusare är topparna på vågorna, där trycket på gasen är störst. De mörkare ringarna är fördjupningar där trycket är lägre.

Ljud du kan se

Varm, magnetiserad gas virvlar runt det svarta hålet, liknande vatten som virvlar runt ett avlopp. När den rör sig skapar den ett kraftfullt elektromagnetiskt fält. Stark nog för att accelerera gas nära kanten av ett svart hål till nästan ljusets hastighet, och förvandla den till enorma skurar som kallas relativistiska jetstrålar. De tvingar gasen att vända i sidled på sin väg, och denna effekt orsakar kusliga ljud från rymden.

De förs genom Perseus-klustret hundratusentals ljusår från sin källa, men ljudet kan bara resa så långt som det finns tillräckligt med gas för att bära det. Så han stannar vid kanten av gasmolnet som fyller Perseus. Det betyder att det är omöjligt att höra dess ljud på jorden. Du kan bara se effekten på gasmolnet. Det ser ut som att titta genom rymden in i en ljudisolerad kammare.

Konstig planet

Vår planet avger ett djupt stön varje gång dess skorpa rör sig. Då råder det ingen tvekan om huruvida ljud färdas i rymden. En jordbävning kan skapa vibrationer i atmosfären med en frekvens på en till fem Hz. Om den är tillräckligt stark kan den skicka infraljudsvågor genom atmosfären ut i rymden.

Naturligtvis finns det ingen tydlig gräns var jordens atmosfär slutar och rymden börjar. Luften blir helt enkelt gradvis tunnare tills den så småningom försvinner helt. Från 80 till 550 kilometer över jordens yta är den fria vägen för en molekyl ungefär en kilometer. Det betyder att luften på denna höjd är ungefär 59 gånger tunnare än där det skulle vara möjligt att höra ljud. Den kan bara sända långa infraljudsvågor.

När en jordbävning med magnituden 9,0 skakade Japans nordöstra kust i mars 2011, registrerade seismografer runt om i världen dess vågor som färdades genom jorden, och dess vibrationer orsakade lågfrekventa svängningar i atmosfären. Dessa vibrationer färdas hela vägen till där Gravity Field och den stationära satelliten Ocean Circulation Explorer (GOCE) jämför jordens gravitation i låg omloppsbana med 270 kilometer över ytan. Och satelliten lyckades spela in dessa ljudvågor.

GOCE har mycket känsliga accelerometrar ombord som styr jonpropellern. Detta hjälper till att hålla satelliten i en stabil omloppsbana. GOCE:s accelerometrar från 2011 upptäckte vertikala förskjutningar i den mycket tunna atmosfären runt satelliten, såväl som vågliknande förskjutningar i lufttrycket, när ljudvågor från jordbävningen fortplantade sig. Satellitens motorer korrigerade förskjutningen och lagrade data, vilket blev en slags inspelning av jordbävningens infraljud.

Denna post hölls hemlig i satellitdata tills en grupp forskare ledda av Rafael F. Garcia publicerade detta dokument.

Det första ljudet i universum

Om det var möjligt att gå tillbaka i tiden, till ungefär de första 760 000 åren efter Big Bang, skulle det vara möjligt att ta reda på om det fanns ljud i rymden. Vid denna tidpunkt var universum så tätt att ljudvågor kunde färdas fritt.

Ungefär samtidigt började de första fotonerna färdas genom rymden som ljus. Efteråt kyldes allt till slut tillräckligt för att kondensera till atomer. Innan kylningen inträffade fylldes universum med laddade partiklar - protoner och elektroner - som absorberade eller spred fotoner, partiklarna som utgör ljus.

Idag når den jorden som ett svagt sken från mikrovågsbakgrunden, endast synligt för mycket känsliga radioteleskop. Fysiker kallar detta kosmisk mikrovågsbakgrundsstrålning. Detta är det äldsta ljuset i universum. Det svarar på frågan om det finns ljud i rymden. Den kosmiska mikrovågsbakgrunden innehåller en inspelning av den äldsta musiken i universum.

Ljus till undsättning

Hur hjälper ljus oss att veta om det finns ljud i rymden? Ljudvågor färdas genom luft (eller interstellär gas) som tryckfluktuationer. När gasen komprimeras blir den varmare. På en kosmisk skala är detta fenomen så intensivt att stjärnor bildas. Och när gasen expanderar kyls den. Ljudvågor som färdades genom det tidiga universum orsakade små fluktuationer i trycket i den gasformiga miljön, vilket i sin tur lämnade subtila temperaturfluktuationer reflekterade i den kosmiska mikrovågsbakgrunden.

Med hjälp av temperaturförändringar kunde fysikern John Cramer vid University of Washington rekonstruera dessa kusliga ljud från rymden - musiken från ett expanderande universum. Han multiplicerade frekvensen med 10 26 gånger så att mänskliga öron kunde höra honom.

Så ingen kommer faktiskt att höra skriket i rymden, men det kommer att finnas ljudvågor som rör sig genom moln av interstellär gas eller i de sällsynta strålarna från jordens yttre atmosfär.

Om vi ​​pratar om objektiva parametrar som kan känneteckna kvalitet, så är det naturligtvis inte. Inspelning på vinyl eller kassett innebär alltid att man introducerar ytterligare distorsion och brus. Men faktum är att sådana förvrängningar och brus inte subjektivt förstör intrycket av musiken, och ofta till och med tvärtom. Vårt hörsel- och ljudanalyssystem fungerar ganska komplext, vad som är viktigt för vår uppfattning och vad som kan bedömas som kvalitet från den tekniska sidan är lite olika saker.

MP3 är en helt separat fråga, det är en tydlig kvalitetsförsämring för att minska filstorleken. MP3-kodning innebär att man tar bort tystare övertoner och gör fronterna suddiga, vilket innebär förlust av detaljer och "suddare" av ljudet.

Det idealiska alternativet när det gäller kvalitet och rättvis överföring av allt som händer är digital inspelning utan komprimering, och CD-kvalitet är 16 bitar, 44100 Hz - detta är inte längre gränsen, du kan öka både bithastigheten - 24, 32 bitar, och frekvensen - 48000, 82200, 96000, 192000 Hz. Bitdjupet påverkar det dynamiska omfånget, och samplingsfrekvensen påverkar frekvensområdet. Med tanke på att det mänskliga örat hör i bästa fall upp till 20 000 Hz och enligt Nyquists sats borde en samplingsfrekvens på 44 100 Hz räcka, men i verkligheten för en ganska exakt överföring av komplexa korta ljud, t.ex. trummor är det bättre att ha en högre frekvens. Dynamiskt omfång Det är bättre att ha mer också, så att tystare ljud kan spelas in utan distorsion. Även om i verkligheten, ju mer dessa två parametrar ökar, desto mindre förändringar kan märkas.

Samtidigt kan du uppskatta alla nöjen med digitalt ljud av hög kvalitet om du har ett bra ljudkort. Det som är inbyggt i de flesta PC-datorer är i allmänhet hemskt, Mac-datorer med inbyggda kort är bättre, men det är bättre att ha något externt. Tja, frågan är förstås var du får tag i dessa digitala inspelningar med högre kvalitet än CD :) Även om den mest taskiga MP3:an låter märkbart bättre på ett bra ljudkort.

För att återgå till analoga saker - här kan vi säga att folk fortsätter att använda dem inte för att de verkligen är bättre och mer exakta, utan för att högkvalitativ och exakt inspelning utan distorsion vanligtvis inte är det önskade resultatet. Digitala förvrängningar, som kan uppstå från dåliga ljudbearbetningsalgoritmer, låga bithastigheter eller samplingshastigheter, digital klippning - de låter förvisso mycket otäckare än analoga, men de kan undvikas. Och det visar sig att en riktigt högkvalitativ och exakt digital inspelning låter för steril och saknar rikedom. Och om man till exempel spelar in trummor på band så dyker denna mättnad upp och bevaras även om denna inspelning senare digitaliseras. Och vinyl låter också coolare, även om spår gjorda helt på en dator spelades in på den. Och naturligtvis inkluderar allt detta externa attribut och associationer, hur det hela ser ut, känslorna hos människorna som gör det. Det är ganska förståeligt att vilja hålla en skiva i händerna, lyssna på en kassett på en gammal bandspelare snarare än en inspelning från en dator, eller förstå de som nu använder flerspåriga bandspelare i studior, även om detta är mycket svårare och kostsamt. Men det här har sitt eget roliga.

18 februari 2016

Hemunderhållningsvärlden är ganska varierad och kan omfatta: titta på filmer på ett bra hemmabiosystem; spännande och spännande gameplay eller lyssna på musik. Som regel hittar alla något eget i detta område, eller kombinerar allt på en gång. Men oavsett en persons mål för att organisera sin fritid och vilken extrem de än går till, är alla dessa länkar fast förbundna med ett enkelt och begripligt ord - "ljud". I alla dessa fall kommer vi att ledas vid handen ljudackompanjemang. Men denna fråga är inte så enkel och trivial, särskilt i fall där det finns en önskan att uppnå högkvalitativt ljud i ett rum eller andra förhållanden. För att göra detta är det inte alltid nödvändigt att köpa dyr hi-fi eller hi-end komponenter(även om det kommer att vara mycket användbart), och ibland räcker det med goda kunskaper i fysikalisk teori, vilket kan eliminera de flesta problem som uppstår för alla som ger sig ut för att skaffa röstskådespeleri av hög kvalitet.

Därefter kommer teorin om ljud och akustik att betraktas ur fysiksynpunkt. I det här fallet kommer jag att försöka göra detta så tillgängligt som möjligt för förståelsen av varje person som kanske är långt ifrån att känna till fysiska lagar eller formler, men som ändå passionerat drömmer om att förverkliga drömmen om att skapa ett perfekt akustiskt system. Jag antar inte att säga att för att uppnå bra resultat på detta område hemma (eller i en bil, till exempel), måste du känna till dessa teorier grundligt, men att förstå grunderna gör att du kan undvika många dumma och absurda misstag , och låter dig också uppnå maximal ljudeffekt från systemet vilken nivå som helst.

Allmän teori om ljud och musikalisk terminologi

Vad är det ljud? Detta är den känsla som hörselorganet uppfattar "öra"(Fenomenet i sig existerar utan att "örat" deltar i processen, men detta är lättare att förstå), vilket uppstår när trumhinnan exciteras av en ljudvåg. Örat fungerar i detta fall som en "mottagare" av ljudvågor av olika frekvenser.
Ljudvåg det är i huvudsak en sekventiell serie av packningar och utsläpp av mediet (oftast luftmediet under normala förhållanden) med olika frekvenser. Ljudvågornas natur är oscillerande, orsakade och producerade av vibrationer från vilken kropp som helst. Uppkomsten och fortplantningen av en klassisk ljudvåg är möjlig i tre elastiska medier: gasformiga, flytande och fasta. När en ljudvåg uppstår i en av dessa typer av utrymmen sker oundvikligen vissa förändringar i själva mediet, till exempel en förändring i luftdensitet eller tryck, rörelse av luftmassapartiklar etc.

Eftersom en ljudvåg har en oscillerande karaktär har den en sådan egenskap som frekvens. Frekvens mätt i hertz (till ära av den tyske fysikern Heinrich Rudolf Hertz), och betecknar antalet svängningar under en tidsperiod lika med en sekund. De där. till exempel indikerar en frekvens på 20 Hz en cykel på 20 svängningar på en sekund. Den subjektiva uppfattningen om dess höjd beror också på ljudets frekvens. Ju fler ljudvibrationer som uppstår per sekund, desto "högre" blir ljudet. En ljudvåg har också en annan viktig egenskap, som har ett namn - våglängd. Våglängd Det är vanligt att beakta avståndet som ett ljud av en viss frekvens färdas under en period lika med en sekund. Till exempel är våglängden för det lägsta ljudet i det mänskliga hörbara området vid 20 Hz 16,5 meter, och våglängden för det högsta ljudet vid 20 000 Hz är 1,7 centimeter.

Det mänskliga örat är utformat på ett sådant sätt att det bara kan uppfatta vågor inom ett begränsat område, cirka 20 Hz - 20 000 Hz (beroende på egenskaperna hos en viss person, vissa kan höra lite mer, andra mindre) . Detta betyder alltså inte att ljud under eller över dessa frekvenser inte existerar, de uppfattas helt enkelt inte av det mänskliga örat och går utanför det hörbara området. Ljud över det hörbara området kallas ultraljud, kallas ljud under det hörbara området infraljud. Vissa djur kan uppfatta ultra- och infraljud, vissa använder till och med detta område för orientering i rymden (fladdermöss, delfiner). Om ljud passerar genom ett medium som inte är i direkt kontakt med det mänskliga hörselorganet, kan det hända att sådant ljud inte hörs eller kan försvagas kraftigt senare.

I den musikaliska terminologin för ljud finns så viktiga beteckningar som oktav, ton och överton av ljud. Oktav betyder ett intervall där frekvensförhållandet mellan ljud är 1 till 2. En oktav är vanligtvis mycket särskiljbar på gehör, medan ljud inom detta intervall kan vara mycket lika varandra. En oktav kan också kallas ett ljud som vibrerar dubbelt så mycket som ett annat ljud under samma tidsperiod. Till exempel är frekvensen 800 Hz inget annat än en högre oktav på 400 Hz, och frekvensen 400 Hz är i sin tur nästa oktav av ljud med en frekvens på 200 Hz. Oktaven består i sin tur av toner och övertoner. Variabla vibrationer i en harmonisk ljudvåg med samma frekvens uppfattas av det mänskliga örat som musikalisk ton. Högfrekventa vibrationer kan tolkas som högfrekventa ljud, medan lågfrekventa vibrationer kan tolkas som lågfrekventa ljud. Det mänskliga örat kan tydligt särskilja ljud med en skillnad på en ton (inom området upp till 4000 Hz). Trots detta använder musik ett extremt litet antal toner. Detta förklaras från överväganden av principen om harmonisk konsonans; allt är baserat på principen om oktaver.

Låt oss överväga teorin om musikaliska toner med exemplet på en sträng som sträcks på ett visst sätt. En sådan sträng kommer, beroende på spänningskraften, att "stämmas" till en specifik frekvens. När denna sträng utsätts för något med en specifik kraft, som får den att vibrera, kommer en specifik ton av ljud att observeras konsekvent, och vi kommer att höra den önskade stämningsfrekvensen. Detta ljud kallas grundtonen. Frekvensen för tonen "A" i den första oktaven är officiellt accepterad som grundtonen i det musikaliska fältet, lika med 440 Hz. De flesta musikinstrument återger dock aldrig enbart rena grundtoner; de ackompanjeras oundvikligen av övertoner som kallas övertoner. Här är det lämpligt att påminna om en viktig definition av musikalisk akustik, begreppet klangklang. Klangfärg- det här är en egenskap hos musikaliska ljud som ger musikinstrument och röster deras unika, igenkännliga specificitet av ljud, även när man jämför ljud med samma tonhöjd och volym. Varje musikinstruments klangfärg beror på fördelningen av ljudenergi mellan övertonerna i det ögonblick då ljudet uppträder.

Övertoner bildar en specifik färgning av grundtonen, genom vilken vi enkelt kan identifiera och känna igen ett specifikt instrument, samt tydligt skilja dess ljud från ett annat instrument. Det finns två typer av övertoner: harmoniska och icke-harmoniska. Harmoniska övertoner per definition är multiplar av grundfrekvensen. Tvärtom, om övertonerna inte är multiplar och märkbart avviker från värdena, så kallas de icke-harmonisk. I musik är det praktiskt taget uteslutet att arbeta med flera övertoner, så termen reduceras till begreppet "överton", vilket betyder harmonisk. För vissa instrument, som pianot, hinner inte grundtonen ens bildas, på kort tid ökar ljudenergin i övertonerna och minskar sedan lika snabbt. Många instrument skapar en så kallad "transition tone"-effekt, där energin i vissa övertoner är högst vid en viss tidpunkt, vanligtvis i början, men sedan ändras abrupt och går vidare till andra övertoner. Frekvensområdet för varje instrument kan betraktas separat och är vanligtvis begränsat till de grundläggande frekvenser som just det instrumentet kan producera.

I ljudteorin finns också ett sådant begrepp som NOISE. Ljud- detta är vilket ljud som helst som skapas av en kombination av källor som är inkonsekventa med varandra. Alla är bekanta med ljudet av trädlöv som vajar av vinden, etc.

Vad bestämmer ljudvolymen? Uppenbarligen beror ett sådant fenomen direkt på mängden energi som överförs av ljudvågen. För att bestämma kvantitativa indikatorer på ljudstyrka finns det ett koncept - ljudintensitet. Ljudintensitet definieras som flödet av energi som passerar genom ett område i rymden (till exempel cm2) per tidsenhet (till exempel per sekund). Under normalt samtal är intensiteten cirka 9 eller 10 W/cm2. Det mänskliga örat kan uppfatta ljud över ett ganska brett känslighetsområde, medan känsligheten hos frekvenser är heterogen inom ljudspektrumet. På så sätt uppfattas frekvensområdet 1000 Hz - 4000 Hz, som mest täcker mänskligt tal, bäst.

Eftersom ljud varierar så mycket i intensitet är det bekvämare att tänka på det som en logaritmisk storhet och mäta det i decibel (efter den skotske vetenskapsmannen Alexander Graham Bell). Den nedre tröskeln för hörselkänslighet i det mänskliga örat är 0 dB, den övre är 120 dB, även kallad "smärttröskeln". Den övre gränsen för känslighet uppfattas också av det mänskliga örat inte på samma sätt, utan beror på den specifika frekvensen. Ljud låga frekvenser måste ha en mycket högre intensitet än höga för att orsaka en smärttröskel. Till exempel inträffar smärttröskeln vid en låg frekvens på 31,5 Hz vid en ljudintensitetsnivå på 135 dB, när smärtkänslan vid en frekvens på 2000 Hz uppträder vid 112 dB. Det finns också begreppet ljudtryck, som faktiskt utökar den vanliga förklaringen av utbredningen av en ljudvåg i luften. Ljudtryck- detta är ett variabelt övertryck som uppstår i ett elastiskt medium som ett resultat av att en ljudvåg passerar genom det.

Ljudets vågnatur

För att bättre förstå systemet för ljudvågsgenerering, föreställ dig en klassisk högtalare placerad i ett rör fyllt med luft. Om högtalaren gör snärt framåt, då komprimeras luften i diffusorns omedelbara närhet momentant. Luften kommer då att expandera och därigenom trycka tryckluftsområdet längs röret.
Denna vågrörelse kommer sedan att bli ljud när den når hörselorganet och "exciterar" trumhinnan. När en ljudvåg uppstår i en gas skapas övertryck och överdensitet och partiklar rör sig med konstant hastighet. Om ljudvågor är det viktigt att komma ihåg det faktum att ämnet inte rör sig tillsammans med ljudvågen, utan endast en tillfällig störning av luftmassorna uppstår.

Om vi ​​föreställer oss en kolv som är upphängd i fritt utrymme på en fjäder och gör upprepade rörelser "fram och tillbaka", kommer sådana svängningar att kallas harmoniska eller sinusformade (om vi föreställer oss vågen som en graf, kommer vi i det här fallet att få en ren sinusoid med upprepade nedgångar och stigningar). Om vi ​​föreställer oss en högtalare i ett rör (som i exemplet som beskrivs ovan), utför harmoniska vibrationer, då i det ögonblick som högtalaren rör sig "framåt", erhålls den redan kända effekten av luftkompression, och när högtalaren rör sig "bakåt", erhålls den motsatta effekten av vakuum. I det här fallet kommer en våg av omväxlande kompression och sällsynthet att fortplanta sig genom röret. Avståndet längs röret mellan intilliggande maxima eller minima (faser) kommer att kallas våglängd. Om partiklarna svänger parallellt med vågens utbredningsriktning kallas vågen längsgående. Om de oscillerar vinkelrätt mot utbredningsriktningen kallas vågen tvärgående. Vanligtvis är ljudvågor i gaser och vätskor längsgående, men i fasta ämnen kan vågor av båda typerna förekomma. Tvärgående vågor i fasta ämnen uppstår på grund av motstånd mot förändring i form. Huvudskillnaden mellan dessa två typer av vågor är att en tvärvåg har egenskapen att polarisera (svängningar förekommer i ett visst plan), medan en longitudinell våg inte har det.

Ljudhastighet

Ljudhastigheten beror direkt på egenskaperna hos mediet i vilket det utbreder sig. Det bestäms (beroende) av två egenskaper hos mediet: materialets elasticitet och densitet. Ljudhastigheten i fasta ämnen beror direkt på typen av material och dess egenskaper. Hastigheten i gasformiga medier beror endast på en typ av deformation av mediet: kompression-rarefaktion. Tryckförändringen i en ljudvåg sker utan värmeväxling med omgivande partiklar och kallas adiabatisk.
Ljudhastigheten i en gas beror främst på temperaturen - den ökar med ökande temperatur och minskar med sjunkande temperatur. Ljudhastigheten i ett gasformigt medium beror också på själva gasmolekylernas storlek och massa - ju mindre massan och storleken på partiklarna är, desto större är vågens "ledningsförmåga" och följaktligen desto högre hastighet.

I flytande och fasta medier liknar principen om utbredning och ljudets hastighet hur en våg fortplantar sig i luft: genom kompressionsurladdning. Men i dessa miljöer är, förutom samma temperaturberoende, mediets densitet och dess sammansättning/struktur ganska viktiga. Ju lägre densitet ämnet har, desto högre ljudhastighet och vice versa. Beroendet av mediets sammansättning är mer komplext och bestäms i varje specifikt fall, med hänsyn till molekylernas/atomernas placering och interaktion.

Ljudhastighet i luft vid t, °C 20: 343 m/s
Ljudhastighet i destillerat vatten vid t, °C 20: 1481 m/s
Ljudhastighet i stål vid t, °C 20: 5000 m/s

Stående vågor och störningar

När en högtalare skapar ljudvågor i ett begränsat utrymme uppstår oundvikligen effekten av att vågor reflekteras från gränserna. Som ett resultat inträffar detta oftast störningseffekt- när två eller flera ljudvågor överlappar varandra. Speciella fall av interferensfenomen är bildandet av: 1) Slånde vågor eller 2) Stående vågor. Vågslag- detta är fallet när tillägg av vågor med liknande frekvenser och amplituder inträffar. Bilden av förekomsten av slag: när två vågor med liknande frekvenser överlappar varandra. Vid någon tidpunkt, med en sådan överlappning, kan amplitudstopparna sammanfalla "i fas" och minskningarna kan också sammanfalla i "motfas". Det är så ljudbeats karaktäriseras. Det är viktigt att komma ihåg att, till skillnad från stående vågor, inträffar inte fassammanfall av toppar konstant, utan med vissa tidsintervall. För örat är detta mönster av beats ganska tydligt och hörs som en periodisk ökning respektive minskning av volymen. Mekanismen genom vilken denna effekt uppstår är extremt enkel: när topparna sammanfaller ökar volymen och när dalarna sammanfaller minskar volymen.

Stående vågor uppstår vid överlagring av två vågor med samma amplitud, fas och frekvens, när när sådana vågor "mötes" en rör sig i framåtriktningen och den andra i motsatt riktning. I rymdens område (där den stående vågen bildades) visas en bild av överlagringen av två frekvensamplituder, med alternerande maxima (de så kallade antinoderna) och minima (de så kallade noderna). När detta fenomen inträffar är frekvensen, fasen och dämpningskoefficienten för vågen vid reflektionsplatsen extremt viktiga. Till skillnad från resande vågor finns det ingen energiöverföring i en stående våg på grund av att de framåt- och bakåtvågor som bildar denna våg överför energi i lika stora mängder i både framåt och motsatta riktningar. För att tydligt förstå förekomsten av en stående våg, låt oss presentera ett exempel från akustik i hemmet. Låt oss säga att vi har golvstående högtalarsystem i ett begränsat utrymme (rum). Låt dem spela något med mycket bas, låt oss försöka ändra platsen för lyssnaren i rummet. Således kommer en lyssnare som befinner sig i zonen för minimum (subtraktion) av en stående våg att känna effekten av att det finns väldigt lite bas, och om lyssnaren befinner sig i en zon med maximal (tillägg) av frekvenser, då motsatsen effekten av en signifikant ökning av basområdet erhålls. I detta fall observeras effekten i alla oktaver av basfrekvensen. Till exempel, om basfrekvensen är 440 Hz, kommer fenomenet "addition" eller "subtraktion" också att observeras vid frekvenser på 880 Hz, 1760 Hz, 3520 Hz, etc.

Resonansfenomen

De flesta fasta ämnen har en naturlig resonansfrekvens. Det är ganska lätt att förstå denna effekt med exemplet med ett vanligt rör, öppet i endast ena änden. Låt oss föreställa oss en situation där en högtalare är ansluten till den andra änden av röret, som kan spela en konstant frekvens, som också kan ändras senare. Så, röret har en naturlig resonansfrekvens, säger man på ett enkelt språkär den frekvens med vilken pipan "resonerar" eller producerar sitt eget ljud. Om högtalarens frekvens (som ett resultat av justering) sammanfaller med rörets resonansfrekvens, kommer effekten av att öka volymen flera gånger att inträffa. Detta beror på att högtalaren exciterar vibrationer från luftpelaren i röret med en betydande amplitud tills samma "resonansfrekvens" hittas och tilläggseffekten uppstår. Det resulterande fenomenet kan beskrivas på följande sätt: röret i det här exemplet "hjälper" talaren genom att resonera vid en specifik frekvens, deras ansträngningar går ihop och "resulterar" i en hörbar hög effekt. Med hjälp av exemplet med musikinstrument kan detta fenomen lätt ses, eftersom utformningen av de flesta instrument innehåller element som kallas resonatorer. Det är inte svårt att gissa vad som tjänar syftet att förstärka en viss frekvens eller musikalisk ton. Till exempel: en gitarrkropp med en resonator i form av ett hål som passar ihop med volymen; Utformningen av flöjtröret (och alla rör i allmänhet); Den cylindriska formen på trumkroppen, som i sig är en resonator av en viss frekvens.

Frekvensspektrum för ljud och frekvenssvar

Eftersom det i praktiken praktiskt taget inte finns några vågor med samma frekvens, blir det nödvändigt att dekomponera hela ljudspektrumet för det hörbara området i övertoner eller övertoner. För dessa ändamål finns det grafer som visar beroendet av den relativa energin för ljudvibrationer på frekvensen. Denna graf kallas en ljudfrekvensspektrumgraf. Frekvensspektrum för ljud Det finns två typer: diskret och kontinuerlig. En diskret spektrumplot visar individuella frekvenser separerade med tomma utrymmen. I ett kontinuerligt spektrum är allt närvarande på en gång ljudfrekvenser.
När det gäller musik eller akustik används oftast den vanliga grafen Amplitud-frekvensegenskaper(förkortat "AFC"). Denna graf visar beroendet av ljudvibrationers amplitud på frekvensen genom hela frekvensspektrumet (20 Hz - 20 kHz). När man tittar på en sådan graf är det lätt att förstå till exempel styrkorna eller svagheterna hos en viss högtalare eller ett akustiskt system som helhet, de starkaste områdena för energiutgång, frekvenssänkningar och -stegringar, dämpning och även att spåra brantheten av nedgången.

Utbredning av ljudvågor, fas och motfas

Processen för utbredning av ljudvågor sker i alla riktningar från källan. Det enklaste exemplet för att förstå detta fenomen är en sten som kastas i vatten.
Från platsen där stenen föll börjar vågor spridas över vattenytan i alla riktningar. Men låt oss föreställa oss en situation med en högtalare i en viss volym, säg en sluten låda, som är ansluten till en förstärkare och spelar någon form av musikalisk signal. Det är lätt att märka (speciellt om du applicerar en kraftfull lågfrekvent signal, till exempel en bastrumma) att högtalaren gör en snabb rörelse "framåt", och sedan samma snabba rörelse "bakåt". Det som återstår att förstå är att när högtalaren rör sig framåt avger den en ljudvåg som vi hör senare. Men vad händer när högtalaren rör sig bakåt? Och paradoxalt nog händer samma sak, högtalaren gör samma ljud, bara i vårt exempel fortplantar den sig helt inom lådans volym, utan att gå utanför dess gränser (lådan är stängd). I allmänhet kan man i exemplet ovan observera en hel del intressanta fysiska fenomen, varav det viktigaste är begreppet fas.

Ljudvågen som högtalaren, som är i volymen, avger i riktning mot lyssnaren är "i fas". Den omvända vågen, som går in i lådans volym, kommer att vara motsvarande motfas. Det återstår bara att förstå vad dessa begrepp betyder? Signalfas– detta är ljudtrycksnivån vid det aktuella ögonblicket i tid någon gång i rymden. Det enklaste sättet att förstå fasen är genom exemplet med återgivning av musikmaterial med ett konventionellt golvstående stereopar av hemmahögtalarsystem. Låt oss föreställa oss att två sådana golvhögtalare installeras i ett visst rum och spelar. I detta fall återger båda akustiska systemen en synkron signal med variabelt ljudtryck, och ljudtrycket från en högtalare läggs till ljudtrycket från den andra högtalaren. En liknande effekt uppstår på grund av synkroniciteten av signalåtergivningen från vänster respektive höger högtalare, med andra ord sammanfaller topparna och dalarna för vågorna som emitteras av vänster och höger högtalare.

Låt oss nu föreställa oss att ljudtrycken fortfarande förändras på samma sätt (inte har genomgått förändringar), men först nu är de motsatta varandra. Detta kan hända om du ansluter ett högtalarsystem av två i omvänd polaritet ("+"-kabel från förstärkaren till "-"-uttaget på högtalarsystemet, och "-"-kabel från förstärkaren till "+"-uttaget på högtalarsystem). I detta fall kommer signalen i motsatt riktning att orsaka en tryckskillnad, som kan representeras i siffror enligt följande: vänster akustiskt system kommer att skapa ett tryck på "1 Pa", och det högra högtalarsystemet kommer att skapa ett tryck på "minus 1 Pa". Som ett resultat kommer den totala ljudvolymen på lyssnarens plats att vara noll. Detta fenomen kallas antifas. Om vi ​​tittar på exemplet mer detaljerat för att förstå, visar det sig att två högtalare som spelar "i fas" skapar identiska områden med luftkomprimering och sällsynthet, och därmed faktiskt hjälper varandra. I fallet med en idealiserad motfas, kommer området med tryckluftsutrymme som skapas av en högtalare att åtföljas av ett område med sällsynt luftutrymme skapat av den andra högtalaren. Detta ser ungefär ut som fenomenet med ömsesidig synkron utsläckning av vågor. Det är sant att i praktiken sjunker inte volymen till noll, och vi kommer att höra ett mycket förvrängt och försvagat ljud.

Det mest lättillgängliga sättet att beskriva detta fenomen är som följer: två signaler med samma svängningar (frekvens), men förskjutna i tiden. Med tanke på detta är det bekvämare att föreställa sig dessa förskjutningsfenomen med exemplet med en vanlig rundklocka. Låt oss föreställa oss att det hänger flera identiska runda klockor på väggen. När sekundvisarna på denna klocka går synkront, på den ena klockan 30 sekunder och på den andra 30, så är detta ett exempel på en signal som är i fas. Om sekundvisarna rör sig med ett skift, men hastigheten fortfarande är densamma, till exempel på en klocka är det 30 sekunder och på en annan är det 24 sekunder, så är detta ett klassiskt exempel på en fasförskjutning. På samma sätt mäts fasen i grader, inom en virtuell cirkel. I detta fall, när signalerna skiftas i förhållande till varandra med 180 grader (en halv period), erhålls klassisk motfas. Ofta uppstår i praktiken mindre fasförskjutningar, som också kan fastställas i grader och framgångsrikt elimineras.

Vågor är plana och sfäriska. En plan vågfront utbreder sig i endast en riktning och påträffas sällan i praktiken. En sfärisk vågfront är en enkel typ av våg som kommer från en enda punkt och färdas i alla riktningar. Ljudvågor har egenskapen diffraktion, dvs. förmåga att gå runt hinder och föremål. Graden av böjning beror på förhållandet mellan ljudvåglängden och storleken på hindret eller hålet. Diffraktion uppstår också när det finns något hinder i vägen för ljud. I det här fallet är två scenarier möjliga: 1) Om storleken på hindret är mycket större än våglängden, så reflekteras eller absorberas ljudet (beroende på graden av absorption av materialet, hindrets tjocklek, etc.). ), och en "akustisk skugga"-zon bildas bakom hindret. . 2) Om storleken på hindret är jämförbar med våglängden eller till och med mindre än den, så diffrakterar ljudet i viss utsträckning åt alla håll. Om en ljudvåg, medan den rör sig i ett medium, träffar gränssnittet med ett annat medium (till exempel ett luftmedium med ett fast medium), kan tre scenarier uppstå: 1) vågen kommer att reflekteras från gränssnittet 2) vågen kan passera in i ett annat medium utan att ändra riktning 3) en våg kan passera in i ett annat medium med en riktningsändring vid gränsen, detta kallas "vågbrytning".

Förhållandet mellan övertrycket hos en ljudvåg och den oscillerande volymetriska hastigheten kallas vågmotstånd. Med enkla ord, mediets vågimpedans kan kallas förmågan att absorbera ljudvågor eller "motstå" dem. Reflexions- och transmissionskoefficienterna beror direkt på förhållandet mellan vågimpedanserna för de två medierna. Vågmotståndet i ett gasformigt medium är mycket lägre än i vatten eller fasta ämnen. Därför, om en ljudvåg i luft träffar ett fast föremål eller ytan på djupt vatten, reflekteras ljudet antingen från ytan eller absorberas i stor utsträckning. Detta beror på tjockleken på ytan (vatten eller fast) som den önskade ljudvågen faller på. När tjockleken på ett fast eller flytande medium är låg "passerar ljudvågor nästan helt", och vice versa, när mediets tjocklek är stor, reflekteras vågorna oftare. När det gäller reflektion av ljudvågor sker denna process enligt en välkänd fysisk lag: "Infallsvinkeln är lika med reflektionsvinkeln." I detta fall, när en våg från ett medium med lägre densitet träffar gränsen till ett medium med högre densitet, inträffar fenomenet refraktion. Det består i böjning (brytning) av en ljudvåg efter att ha "mött" ett hinder, och åtföljs nödvändigtvis av en förändring i hastighet. Brytningen beror också på temperaturen på mediet där reflektion sker.

I processen för utbredning av ljudvågor i rymden minskar deras intensitet oundvikligen, vi kan säga att vågorna dämpas och ljudet försvagas. I praktiken är det ganska enkelt att möta en liknande effekt: till exempel om två personer står på ett fält på något nära avstånd (en meter eller närmare) och börjar säga något till varandra. Om du därefter ökar avståndet mellan människor (om de börjar röra sig ifrån varandra), kommer samma nivå av konversationsvolym att bli mindre och mindre hörbar. Detta exempel visar tydligt fenomenet med en minskning av ljudvågornas intensitet. Varför händer det här? Anledningen till detta är olika processer av värmeväxling, molekylär interaktion och intern friktion av ljudvågor. Oftast i praktiken omvandlas ljudenergi till termisk energi. Sådana processer uppstår oundvikligen i något av de 3 ljudspridningsmedierna och kan karakteriseras som absorption av ljudvågor.

Intensiteten och graden av absorption av ljudvågor beror på många faktorer, såsom mediets tryck och temperatur. Absorptionen beror också på den specifika ljudfrekvensen. När en ljudvåg fortplantar sig genom vätskor eller gaser uppstår en friktionseffekt mellan olika partiklar, vilket kallas viskositet. Som ett resultat av denna friktion på molekylär nivå inträffar processen att omvandla en våg från ljud till värme. Med andra ord, ju högre värmeledningsförmåga mediet är, desto lägre är graden av vågabsorption. Ljudabsorptionen i gasformiga medier beror också på trycket (atmosfärstrycket förändras med ökande höjd i förhållande till havsnivån). När det gäller beroendet av absorptionsgraden av ljudets frekvens, med hänsyn till de ovan nämnda beroenden av viskositet och värmeledningsförmåga, ju högre ljudfrekvens, desto högre ljudabsorption. Till exempel när normal temperatur och tryck, i luft är absorptionen av en våg med en frekvens på 5000 Hz 3 dB/km, och absorptionen av en våg med en frekvens på 50.000 Hz blir 300 dB/m.

I fasta medier bevaras alla ovanstående beroenden (värmeledningsförmåga och viskositet), men flera villkor läggs till detta. De är förknippade med den molekylära strukturen hos fasta material, som kan vara olika, med sina egna inhomogeniteter. Beroende på denna inre solida molekylstruktur kan absorptionen av ljudvågor i detta fall vara annorlunda och beror på typen av specifikt material. När ljud passerar genom en fast kropp genomgår vågen ett antal transformationer och förvrängningar, vilket oftast leder till spridning och absorption av ljudenergi. På molekylär nivå kan en dislokationseffekt uppstå när en ljudvåg orsakar en förskjutning av atomplan, som sedan återgår till sin ursprungliga position. Eller så leder rörelsen av dislokationer till en kollision med dislokationer som är vinkelräta mot dem eller defekter i kristallstrukturen, vilket orsakar deras hämning och som en konsekvens, viss absorption av ljudvågen. Ljudvågen kan dock också resonera med dessa defekter, vilket kommer att leda till förvrängning av den ursprungliga vågen. Ljudvågens energi i ögonblicket av interaktion med elementen i materialets molekylära struktur försvinner som ett resultat av interna friktionsprocesser.

I den här artikeln kommer jag att försöka analysera egenskaperna hos människans hörseluppfattning och några av subtiliteterna och egenskaperna hos ljudutbredning.

Innan du misstänker att ljudkortet på din dator är trasigt, inspektera noggrant de befintliga PC-kontakterna för externa skador. Du bör också kontrollera subwooferns funktionalitet med högtalare eller hörlurar som ljudet spelas upp genom - försök att ansluta dem till någon annan enhet. Kanske ligger orsaken till problemet just i den utrustning du använder.

Det är troligt att ominstallation hjälper i din situation operativ system Windows, vare sig det är 7, 8, 10 eller Xp-versionen, eftersom de nödvändiga inställningarna helt enkelt kan gå förlorade.

Låt oss gå vidare till att kontrollera ljudkortet

Metod 1

Det första steget är att ta itu med drivrutinerna. För att göra detta behöver du:

Efter detta kommer drivrutinerna att uppdateras och problemet kommer att lösas.

Också detta förfarande kan utföras om tillgängligt aktuell version programvara på flyttbara media. I den här situationen måste du installera genom att ange sökvägen till en specifik mapp.

Om ljudkortet inte finns i enhetshanteraren alls, gå vidare till nästa alternativ.

Metod 2

I detta fall krävs en fullständig diagnos för att säkerställa korrekt teknisk anslutning. Du måste göra följande i en specifik ordning:

Observera att detta alternativ endast är lämpligt för diskreta komponenter som är installerade på ett separat kort.

Metod 3

Om de, efter en visuell inspektion och kontroll av högtalarna eller hörlurarna, fungerar, och ominstallationen av operativsystemet inte gav några resultat, går vi vidare:

Efter att ljudkortstestet är klart kommer systemet att informera dig om dess status och om det inte fungerar kommer du att förstå detta baserat på resultaten.

Metod 4

Ett annat alternativ för att snabbt och enkelt kontrollera Ljudkort på Windows OS:

På så sätt kommer vi att köra en diagnos av ljudproblem på datorn.

Programmet kommer att erbjuda dig flera alternativ för problem och även indikera de anslutna ljudenheterna. Om så är fallet kommer diagnosguiden att låta dig snabbt identifiera detta.

Metod 5

Det tredje alternativet för att kontrollera om ljudkortet fungerar är följande:

På flikarna "Drivrutin" och "Information" kommer du att få ytterligare data om parametrarna för alla enheter som är installerade på din PC, både integrerade och diskreta. Denna metod låter dig också diagnostisera problem och snabbt identifiera dem genom mjukvarutestning.

Nu vet du hur du snabbt och enkelt kontrollerar ditt ljudkort på flera sätt. Deras främsta fördel är att för detta behöver du inte tillgång till Internet online, och alla procedurer kan utföras självständigt utan att kontakta en specialiserad tjänst.