Основные сведения из акустики

Акустика — учение о звуке. Звук — это субъективное восприятие упругих колебаний, распространяющихся в окружающей среде. Звуковые колебания характеризуются высотой, громкостью и тембром.

Высота звука (в музыке — тон) характеризуется частотой звуковых колебаний. Единица измерения частоты колебаний — герц (Гц), соответствует одному колебанию в секунду. Из огромного многообразия существующих в природе звуков человеческий слух воспринимает лишь те, частота которых составляет от 16 до 20000 Гц.

Самый низкий тон рояля имеет частоту колебаний 27,5 Гц, а самые большие трубы органа издают звуки частотой примерно 16 Гц. Это самый низкий тон, который еще способен воспринимать человек. На нижней границе слухового восприятия трудно понять, слышим ли мы звук или воспринимаем колебания воздуха всем телом. Эта область звуковых частот сопровождает грозы и ураганы, извержения вулканов и землетрясения. Такие звуки издавна оказывали сильное эмоциональное воздействие на психику человека, на его подсознание.

Если акустическая система радиоаппаратуры не в состоянии воспроизводить низкочастотные колебания с достаточной громкостью, то воспроизведение будет лишено естественности и реальности. Следует иметь в виду, что воспроизведение самых низких звуковых частот представляет серьезную техническую проблему и доступно лишь для очень дорогой аппаратуры. Звуки частотой колебаний ниже 16 Гц называются инфразвуками.

Верхняя граница слухового восприятия лежит между частотами 16000-20000 Гц. Человек воспринимает такие звуки как свист или писк. Если акустическая система не будет воспроизводить высокие частоты, то исчезает окраска звука, без чего невозможно отличить звучание разных музыкальных инструментов. Частоты выше предела слышимости относятся к области ультразвуков.

Громкость звука — это субъективное ощущение органом слуха силы звука. Она определяется амплитудой колебаний источника звука: чем больше амплитуда, тем сильнее звук. В электроакустике принято выражать звуковое давление логарифмическими единицами — децибелами (дБ).

Уровень шума в тихом читальном зале составляет 30 дБ, при обычной беседе — 50 дБ, громкость двигателя мотоцикла — 90, удара грома — 120 дБ, реактивный самолет — 140 дБ. Звук громкостью 120 дБ принят за порог болевого ощущения.

Тембр звучания или окраска звука определяется набором обертонов (призвуков) разной частоты и амплитуды, сопровождающих основной звук. Обертоны появляются вследствие резонанса отдельных деталей музыкального инструмента. Так одновременно с колебанием струны гитары колеблется дека, днище, обечайка, гриф, которые генерируют призвуки, отличные по частоте от основного тона. Совокупность этих колебаний формирует обертоновую структуру тембра. Тембр может быть ярким, звонким, тусклым, мягким и певучим. Благодаря тембру мы узнаем по звуку на слух название музыкального инструмента.

Различают звучание моно-, стерео— и квадрафоническое.

Монофоническое звучание характерно для одноканальной системы передачи звуковой информации через микрофон, усилитель и громкоговоритель. Недостатком является то, что записанная микрофоном реальная звуковая панорама, состоящая из нескольких источников звука, воспроизводится как бы из одной точки. Здесь нет ясности о расположении источников звука в пространстве, отсутствует реальная звуковая картина.

Стереофоническое звучание предполагает двухканальную систему распространения звуков. Для ее реализации нужны два микрофона, двухканальный усилитель и две колонки. Колонки располагаются на некотором расстоянии друг от друга. Это расстояние называется стереобазой.

Стереофоническое звучание создает эффект присутствия. Слушатель может легко определить расположение отдельных источников звука, проследить за их перемещением по "фронту" слева направо и наоборот. Стереофоническое звучание не в состоянии передать полной звуковой картины, так как необходима еще ориентация в направлении "фронт-тыл".

Квадрафоническое звучание предполагает четырехканальную запись информации через четыре микрофона, расставленные вокруг источников звука, усиление через четырех-канальный усилитель и воспроизведение через четыре звуковые колонки, расставленные по углам комнаты. Квадрафоническое звучание создает эффект полного присутствия в центре звуковой картины.