Волновое сопративление. Реверберация.

Произведение рс для плоской волны называют волновым сопро­тивлением, где р — плотность среды, с — скорость звуковой волны в среде.

Волновое сопротивление — важнейшая характеристика среды, определяющая условия отражения и преломления волн на ее гра­нице.

Представим себе, что звуковая волна попадает на границу раз­дела двух сред. Часть волны отражается, а часть — преломляется. Законы отражения и преломления звуковой волны аналогичны законам отражения и преломления света. Преломленная волна может поглотиться во второй среде, а может выйти из нее.

Во всяком закрытом помещении отраженный от стен, потол­ков, мебели звук падает на другие стены, полы и пр., вновь отра­жается и поглощается и постепенно угасает. Поэтому даже после того, как источник звука прекратит действие, в помещении все еще имеются звуковые волны, которые создают гул. Особенно это заметно в больших просторных залах. Процесс постепенного зату­хания звука в закрытых помещениях после выключения источни­ка называют реверберацией.

Реверберация, с одной стороны, полезна, так как восприятие звука усиливается за счет энергии отраженной волны, но, с дру­гой стороны, чрезмерно длительная реверберация может сущест­венно ухудшить восприятие речи, музыки, так как каждая новая часть текста перекрывается предыдущими. В связи с этим обычно указывают некоторое оптимальное время реверберации, которое учитывается при постройке аудиторий, театральных и концерт­ныхзалов

 

 

12. Основные физические свойства звука:

Высота.

Как Вы знаете, источником звучания инструмента является колебание струн, переходящее в колебание воздуха. Таким образом, толстые и длинные струны издают низкий (мягкий) звук, а вот тонкие и короткие - высокий. То есть получается, что звук будет выше, при меньшей массе музыкального тела.

При этом соотношение частоты колебания звуков между звуками отстоящих друг от друга на октаву равно 2 к 1. То есть Соль первой октавы имеет частоту 392 Гц, а второй октавы - в два раза больше - 784 Гц

Тут приведем таблицу звуков частот каждой из нот!!!

Громкость звука

Так же может называться динамикой и силой звука. Идиница измерения - децибелы (обозначается дБ). При этом если звук увеличивается в 2-а раза, это значит увеличение громкости звука на 10 дБ. Чрезмерная громкость звука вредна для человеческого здоровься, так вредный порог начинается с 90 дБ, а болезненный со 130 дБ, при этом звук более 180 дБ уже смертельно опасен.

Исли мы приведем таблицу громкости, то будет видно, что рок-концерты обладают весьма существенной динамикой.

Фортепьяно	60 дБ
Идущий поезд	100 дБ
Реактиыный самолёт	110 дБ
Артелирийский обстрел	130 дБ
Рок-концерт	110-120 дБ

От сюда видно, что рок-концерты находятся во вредном диапазоне звучания. Именно поэтому во многих странах действую ограничения на громкость звука. В принципе на концерты мы ходим не каждый день, поэтому организм успешно справляется с таким стрессом.

Тембр

Понятие тембра можно рассмотреть на примере певцов. Вспомните - каждый певец имеет неповторимое звучание своего голаса, а всё благодаря чему? Благодаря уникальному строению своих голосовых связок и различных резонаторов внутренних органов (легкие, горло, зубы и так далее), которые добавляют к "основному" звучанию (к основному тону) различные призвуки. Именно голоса с одинаковой частотой звучат совершенно по-разному.

Так и у гитары (да и у любого струнного инструмента). Во время игры струны звучат не только целиком, но к их звучанию добаляются коллебания половины струны, четверти и так далее. Да, эти звуки называются обертонами. Об обертонах мы говорим в статье о Флажолетах в нашем самоучителе.

Ну и осталось сказать только о человеческом слухе. Слух делится на три типа - тембровый, звуковысотный, динамический. То есть некоторые люди воспринимают звуки по-разному. Одни люди больше обращают внимание на громкость звука, другие на его чувсвительность и интонацию. Одним из самых полезных для музыканта является - звуковысотный слух. Именно он позволяет улавливать различие между тонами (по сути слышать каждую ноту), тем самым помагая уловить эмоциональную окраску произведения.

Чем больше человек занимается музыкой, тем больше у него начинает развиваться музыкальный слух во всех его проявлениях.

 

Физика слуха

Ушная раковина у человека играет существенной роли для слуха. Она способствует определению локализации источника звука при его расположении в переднезаднем направлении. Звук от источника попадает в ушную раковину. В за­висимости от положения источника в вертикальной плоскости звуковые волны будут по-разному дифрагировать на уш­ной раковине из-за ее специфической формы. Это приведет и к из­менению спектрального состава звуковой волны, попадающей в слуховой проход.

Обладая двумя звукоприемниками (ушами), человек и живот­ные способны установить направление на источник звука и в гори­зонтальной плоскости (бинауральный эффект). Это объ­ясняется тем, что звук от источника до разных ушей проходит раз­ное расстояние и возникает разность фаз для волн, попадающих в правую и левую ушные раковины.

 

Кроме фазового различия бинауральному эффекту способству­ет неодинаковость интенсивностей звука у разных ушей, а также и «акустическая тень» от головы для одного уха. Звуковая волна проходит через слуховой проход и частично от­ражается от барабанной перепонки. В результате интерференции падающей и отраженной волн может возникнуть акустический резонанс. В этом случае длина волны в четыре раза больше длины наружного слухового прохода. Длина слухового прохода у человека приблизительно равна 2,3 см; следовательно, акустический резонанс возникает при частоте

 

Наиболее существенной частью среднего уха являются барабан­ная с соответствующими мышцами, сухожилиями и связ­ками. Косточки осуществляют передачу механических колебаний от воздушной среды наружного уха к жидкой среде внутреннего. Жидкая среда внутреннего уха имеет волновое сопротивление, при­близительно равное волновому сопротивлению воды, при прямом переходе звуковой волны из воздуха в воду передается лишь 0,123% падающей интенсивности. Это слиш­ком мало. Поэтому основное назначение среднего уха — способство­вать передаче

внутреннему уху большей интенсивности звука. Ис­пользуя технический язык, можно сказать, что среднее ухо согласу­ет волновые сопротивления воздуха и жидкости внутреннего уха.

Еще одна из функций среднего уха — ослабление передачи ко­лебаний в случае звука большой интенсивности. Это осуществля­ется рефлекторным расслаблением мышц косточек среднего уха.

Среднее ухо соединяется с атмосферой через слуховую (евста­хиеву) трубу.

Наружное и среднее ухо относятся к звукопроводящей систе­ме. Звуковоспринимающей системой является внутреннее ухо.

Главной частью внутреннего уха является улитка, преобразую­щая механические колебания в электрический сигнал. Кроме улитки к внутреннему уху относится вестибулярный аппарат, который к слуховой функции отношения не имеет.

 

На основании этих наблюдений были разработаны теории, со­гласно которым восприятие высоты тона определяется положени­ем максимума колебания основной мембраны. Таким образом, во внутреннем ухе прослеживается определенная функциональная цепь: колебание мембраны овального окна — колебание перилим-фы — сложные колебания основной мембра­ны — раздражение волосковых клеток (ре­цепторы кортиева органа) — генерация элек­трического сигнала.

 

Некоторые формы глухоты связаны с пора­жжение рецепторного аппарата улитки. В этом случае улитка не генерирует электрические сигналы при воздействии механических ко­лебаний. Можно помочь таким глухим, для этого необходимо имплантировать электроды в улитку и подавать на них электрические сиг­налы, соответствующие тем, которые возника­ют при воздействии механического стимула

Такое протезирование основной функции улитки (кохлеарное протезирование) разра­батывается в ряде стран. В России кохлеар­ное протезирование разработано и осуществ­лено в Российском медицинском университе­те.

 

Кохлеарный протез показан на рис. 6.12, здесь 1 — основной корпус,, 2 — заушина с микрофоном3 — вилка электрического разъема для подсоединения к имплантируе­мым электродам.

 

15.Ультразвук — упругие звуковые колебания высокой частоты. Человеческое ухо воспринимает распространяющиеся в среде упругие волны частотой приблизительно до 16-20 кГц; колебания с более высокой частотой представляют собой ультразвук (за пределом слышимости). Обычно ультразвуковым диапазоном считают полосу частот от 20 000 до миллиарда Гц. Звуковые колебания с более высокой частотой называют гиперзвуком. В жидкостях и твердых телах звуковые колебания могут достигать 1000 ГГц.