Дууны эрч хүч, хэмжээ гэж юу вэ. Дууны долгионы энерги

Өгүүллийн агуулга

ДУГААР БА АКУСТИК.Дуу нь чичиргээ, өөрөөр хэлбэл. уян харимхай орчинд үе үе механик гэмтэл - хий, шингэн, хатуу. Орчны зарим физик өөрчлөлтийг илэрхийлдэг ийм эвдрэл (жишээлбэл, нягтрал эсвэл даралтын өөрчлөлт, бөөмсийн шилжилт хөдөлгөөн) нь дууны долгион хэлбэрээр тархдаг. Дууны долгионы гарал үүсэл, тархалт, хүлээн авах, боловсруулах үйл явцтай холбоотой физикийн салбарыг акустик гэж нэрлэдэг. Хэрэв дуу авианы давтамж нь хүний ​​чихний мэдрэх чадвараас хэтэрсэн, эсвэл чихэнд шууд хүрэх боломжгүй хатуу биет гэх мэт орчинд дамждаг, эсвэл энерги нь орчинд маш хурдан сарнидаг бол сонсогдохгүй байж болно. Тиймээс бидний хувьд ердийн дуу авиаг мэдрэх үйл явц нь акустикийн зөвхөн нэг тал юм.

ДУУНЫ ДОЛГОО

Агаар дүүргэсэн урт хоолойг авч үзье. Хананд нягт наалдсан поршений зүүн үзүүрээс дотор нь ордог (Зураг 1). Хэрэв бүлүүрийг баруун тийш огцом хөдөлгөж зогсоовол түүний ойр орчмын агаар хэсэг хугацаанд шахагдана (Зураг 1, А). Дараа нь шахсан агаар өргөжиж, зэргэлдээх агаарыг баруун тийш түлхэж, поршений ойролцоо гарч ирсэн шахалтын хэсэг нь хоолойн дагуу тогтмол хурдтай хөдөлнө (Зураг 1, б). Энэхүү шахалтын долгион нь хий дэх дууны долгион юм.

Хийн доторх дууны долгион нь илүүдэл даралт, илүүдэл нягтрал, бөөмсийн шилжилт, тэдгээрийн хурдаар тодорхойлогддог. Дууны долгионы хувьд тэнцвэрийн утгаас эдгээр хазайлт үргэлж бага байдаг. Тиймээс долгионтой холбоотой илүүдэл даралт нь хийн статик даралтаас хамаагүй бага байна. Үгүй бол бид өөр нэг үзэгдэлтэй тулгарч байна - цочролын долгион. Ердийн ярианд тохирсон дууны долгионд илүүдэл даралт нь атмосферийн даралтын саяны нэг орчим л байдаг.

Чухал баримт бол бодисыг дууны долгионоор зөөдөггүй явдал юм. Долгион нь агаараар дамжин өнгөрөх түр зуурын эвдрэл бөгөөд үүний дараа агаар тэнцвэрт байдалд ордог.

Мэдээжийн хэрэг долгионы хөдөлгөөн нь зөвхөн дуу чимээнд хамаарахгүй: гэрэл, радио дохио нь долгион хэлбэрээр тархдаг бөгөөд усны гадаргуу дээрх долгионыг хүн бүр мэддэг. Бүх төрлийн долгионыг математикийн хувьд долгионы тэгшитгэл гэж нэрлэдэг.

Гармоник долгион.

Зураг дээрх хоолой дахь долгион. 1-ийг дууны импульс гэж нэрлэдэг. Поршен нь пүршнээс дүүжлэгдсэн жин шиг нааш цааш хэлбэлзэх үед маш чухал төрлийн долгион үүсдэг. Ийм хэлбэлзлийг энгийн гармоник эсвэл синусоид гэж нэрлэдэг бөгөөд энэ тохиолдолд өдөөгдсөн долгионыг гармоник гэж нэрлэдэг.

Энгийн гармоник хэлбэлзэлтэй үед хөдөлгөөн нь үе үе давтагддаг. Хөдөлгөөний хоёр ижил төлөвийн хоорондох хугацааны интервалыг хэлбэлзлийн үе гэж нэрлэдэг бөгөөд нэг секундэд бүтэн хугацааны тоог хэлбэлзлийн давтамж гэж нэрлэдэг. Үеийг -ээр тэмдэглэе Т, болон давтамж – дамжуулан е; тэгвэл бид үүнийг бичиж болно е= 1/Т.Жишээлбэл, давтамж нь секундэд 50 цикл (50 Гц) байвал энэ хугацаа нь секундын 1/50 байна.

Математикийн хувьд энгийн гармоник хэлбэлзэл нь энгийн функцээр тодорхойлогддог. Аливаа агшинд энгийн гармоник хэлбэлзлийн үед поршений шилжилт тхэлбэрээр бичиж болно

Энд d -поршений тэнцвэрийн байрлалаас нүүлгэн шилжүүлэх, ба Д– хэмжигдэхүүний хамгийн их утгатай тэнцүү тогтмол үржүүлэгч гба шилжилтийн далайц гэж нэрлэдэг.

Поршен нь гармоник хэлбэлзлийн томъёоны дагуу хэлбэлздэг гэж үзье. Дараа нь баруун тийш шилжихэд өмнөх шигээ шахалт үүсч, зүүн тийш шилжих үед даралт, нягтрал нь тэнцвэрийн утгатай харьцуулахад буурна. Энэ нь шахалт биш, харин хий ховордох явдал юм. Энэ тохиолдолд зурагт үзүүлсэн шиг баруун тархах болно. 2, ээлжлэн шахах, ховордох долгион. Цаг мөч бүрт хоолойн уртын дагуух даралтын хуваарилалтын муруй нь синусоид шиг харагдах бөгөөд энэ синусоид дууны хурдаар баруун тийш шилжих болно. v. Ижил долгионы фазуудын хоорондох (жишээлбэл, зэргэлдээх максимумуудын хоорондох) хоолойн дагуух зайг долгионы урт гэж нэрлэдэг. Энэ нь ихэвчлэн Грек үсгээр тэмдэглэгдсэн байдаг л(ламбда). Долгионы урт лдолгионы хугацаанд туулсан зай юм Т. Тийм ч учраас л = ТВ, эсвэл v = l f.

Уртааш ба хөндлөн долгион.

Хэрэв бөөмс нь долгионы тархалтын чиглэлтэй параллель хэлбэлздэг бол долгионыг уртааш гэж нэрлэдэг. Хэрэв тэдгээр нь тархалтын чиглэлд перпендикуляр хэлбэлздэг бол долгионыг хөндлөн гэж нэрлэдэг. Хий ба шингэн дэх дууны долгион нь уртааш хэлбэртэй байдаг. Хатуу биед хоёр төрлийн долгион байдаг. Хатуу биет дэх хөндлөн долгион нь түүний хатуу байдлаас (хэлбэрийн өөрчлөлтийг эсэргүүцэх) боломжтой байдаг.

Эдгээр хоёр төрлийн долгионы хамгийн чухал ялгаа нь хөндлөн долгион нь шинж чанартай байдаг туйлшрал(тодорхой хавтгайд хэлбэлзэл үүсдэг), харин уртааш нь тийм биш юм. Талстаар дамжин дууны тусгал, дамжуулах зэрэг зарим үзэгдлийн хувьд гэрлийн долгионтой адил бөөмсийн шилжилтийн чиглэлээс ихээхэн хамаардаг.

Дууны долгионы хурд.

Дууны хурд нь долгион тархаж буй орчны шинж чанар юм. Энэ нь материалын уян хатан чанар, нягтрал гэсэн хоёр хүчин зүйлээр тодорхойлогддог. Хатуу бодисын уян хатан шинж чанар нь хэв гажилтын төрлөөс хамаарна. Тиймээс металл бариулын уян хатан шинж чанар нь мушгирах, шахах, гулзайлгах үед ижил биш юм. Мөн харгалзах долгионы чичиргээ янз бүрийн хурдаар тархдаг.

Уян хатан гэдэг нь мушгирах, шахах, гулзайлгах гэх мэт хэв гажилт нь деформацийг үүсгэсэн хүчинтэй пропорциональ байх орчин юм. Ийм материалууд Hooke-ийн хуульд захирагддаг.

Хүчдэл = Cґ Харьцангуй хэв гажилт,

Хаана ХАМТ– хэв гажилтын материал, төрлөөс хамааран уян хатан байдлын модуль.

Дууны хурд vтухайн төрлийн уян хатан хэв гажилтын хувьд илэрхийллээр өгөгдөнө

Хаана r– материалын нягт (нэг эзэлхүүн дэх масс).

Хатуу саваа дахь дууны хурд.

Урт савааг төгсгөлд нь хүчээр шахаж эсвэл сунгаж болно. Савааны уртыг байг Л,хэрэглэсэн суналтын хүч - Ф, уртын өсөлт нь D Л. Утга D Л/ЛБид харьцангуй хэв гажилт гэж нэрлэх бөгөөд савааны нэгжийн хөндлөн огтлолын хүчийг стресс гэж нэрлэнэ. Тэгэхээр хүчдэл байна Ф/А, Хаана А -бариулын хөндлөн огтлолын талбай. Ийм бариулд хэрэглэхэд Hooke-ийн хууль ийм хэлбэртэй байна

Хаана Ю– Янгийн модуль, өөрөөр хэлбэл. бариулын материалыг тодорхойлох савааны сунгах буюу шахалтын уян хатан байдлын модуль. Янгийн модуль нь резин гэх мэт амархан сунадаг материалын хувьд бага, ган зэрэг хатуу материалын хувьд том байдаг.

Хэрэв бид одоо савааны үзүүрийг алхаар цохиж түүний доторх шахалтын долгионыг өдөөх юм бол тэр хурдтай тархах болно. r, өмнөх шигээ саваа хийсэн материалын нягтрал юм. Зарим ердийн материалын долгионы хурдны утгыг Хүснэгтэнд өгөв. 1.

Саваанд тооцогдох долгион нь шахалтын долгион юм. Гэхдээ шахалт нь савааны хажуугийн гадаргуугийн хөдөлгөөнтэй холбоотой байдаг тул үүнийг тууштай гэж үзэх боломжгүй юм (Зураг 3, А).

Саваанд өөр хоёр төрлийн долгион байж болно - гулзайлтын долгион (Зураг 3, б) ба мушгирах долгион (Зураг 3, В). Гулзайлтын хэв гажилт нь цэвэр уртааш болон хөндлөн огтлолгүй долгионтой тохирч байна. Эргэлтийн хэв гажилт, өөрөөр хэлбэл. саваа тэнхлэгийг тойрон эргэх нь цэвэр хөндлөн долгионыг өгдөг.

Саваа дахь гулзайлтын долгионы хурд нь долгионы уртаас хамаарна. Ийм долгионыг "тархах" гэж нэрлэдэг.

Саваа дахь мушгирах долгион нь цэвэр хөндлөн бөгөөд тархдаггүй. Тэдний хурдыг томъёогоор тодорхойлно

Хаана м– зүсэлттэй холбоотой материалын уян хатан шинж чанарыг тодорхойлдог зүсэлтийн модуль. Зарим ердийн шилжилтийн долгионы хурдыг Хүснэгтэнд өгөв. 1.

Өргөтгөсөн хатуу орчин дахь хурд.

Хилийн нөлөөг үл тоомсорлож болох том хэмжээтэй хатуу орчинд урт ба хөндлөн гэсэн хоёр төрлийн уян долгион үүсэх боломжтой.

Уртааш долгион дахь омог нь хавтгайн омог, i.e. долгионы тархалтын чиглэлд нэг хэмжээст шахалт (эсвэл ховордох). Хөндлөн долгионтой харгалзах хэв гажилт нь долгионы тархалтын чиглэлд перпендикуляр шилжилтийн шилжилт юм.

Хатуу материал дахь уртааш долгионы хурдыг дараах байдлаар тодорхойлно

Хаана C L -энгийн хавтгай деформацийн уян хатан байдлын модуль. Энэ нь их хэмжээний модультай холбоотой IN(тодорхойлолтыг доор өгөв) ба хамаарлаар материалын зүсэлтийн модуль m C L = Б + 4/3м.Хүснэгтэнд Хүснэгт 1-д янз бүрийн хатуу материалын уртааш долгионы хурдны утгыг харуулав.

Өргөтгөсөн хатуу орчин дахь зүсэлтийн долгионы хурд нь ижил материалын саваа дахь мушгирах долгионы хурдтай ижил байна. Тиймээс энэ нь илэрхийллээр өгөгддөг. Энгийн хатуу материалын утгыг хүснэгтэд үзүүлэв. 1.

Хийн дэх хурд.

Хийн хувьд зөвхөн нэг төрлийн деформаци боломжтой: шахалт - ховор. Харгалзах уян хатан байдлын модуль INбөөн модуль гэж нэрлэдэг. Энэ нь харьцаагаар тодорхойлогддог

-Д П = Б(Д В/В).

Энд Д П- даралтын өөрчлөлт, D В/В- эзлэхүүний харьцангуй өөрчлөлт. Хасах тэмдэг нь даралт ихсэх тусам эзэлхүүн буурч байгааг харуулж байна.

Хэмжээ INшахалтын үед хийн температур өөрчлөгдөх эсэхээс хамаарна. Дууны долгионы хувьд даралт маш хурдан өөрчлөгдөж, шахалтын үед ялгарах дулаан нь системээс гарах цаг байхгүй гэдгийг харуулж болно. Тиймээс дууны долгион дахь даралтын өөрчлөлт нь хүрээлэн буй хэсгүүдтэй дулаан солилцоогүйгээр явагддаг. Энэ өөрчлөлтийг адиабат гэж нэрлэдэг. Хийн доторх дууны хурд нь зөвхөн температураас хамаардаг болохыг тогтоосон. Өгөгдсөн температурт дууны хурд нь бүх хийн хувьд ойролцоогоор ижил байна. 21.1°С-ийн температурт хуурай агаар дахь дууны хурд 344.4 м/с бөгөөд температур нэмэгдэх тусам нэмэгддэг.

Шингэн дэх хурд.

Шингэн дэх дууны долгион нь хий шиг шахалтын ховор долгион юм. Хурдыг ижил томъёогоор тодорхойлно. Гэсэн хэдий ч шингэн нь хийнээс хамаагүй бага шахагддаг тул түүний үнэ цэнэ хэд дахин их байдаг IN, илүү ба нягтрал r. Шингэн дэх дууны хурд нь хийтэй харьцуулахад хатуу биет дэх хурдтай ойролцоо байдаг. Энэ нь хийтэй харьцуулахад хамаагүй бага бөгөөд температураас хамаардаг. Жишээлбэл, цэнгэг усны хурд нь 15.6 ° C-д 1460 м / с байна. Хэвийн давсжилттай далайн усанд ижил температурт 1504 м / с байна. Усны температур, давсны агууламж нэмэгдэх тусам дууны хурд нэмэгддэг.

Байнгын долгион.

Гармоник долгион нь хязгаарлагдмал орон зайд өдөөгдөж, хил хязгаараас тусах үед байнгын долгион гэж нэрлэгддэг. Байнгын долгион нь нэг нь урагш, нөгөө нь эсрэг чиглэлд хөдөлдөг хоёр долгионы давхцлын үр дүн юм. Орон зайд хөдөлдөггүй хэлбэлзлийн загвар нь ээлжлэн солигдсон антинод ба зангилаагаар гарч ирдэг. Антинодын үед хэлбэлздэг хэсгүүдийн тэнцвэрийн байрлалаас хазайх нь хамгийн их, зангилааны хувьд тэг байна.

Утасанд тогтсон долгионууд.

Хөндлөн долгион нь сунгасан утсанд үүсдэг бөгөөд утас нь анхны шулуун байрлалтай харьцуулахад шилждэг. Утасны долгионы зургийг авахдаа үндсэн өнгө, аялгууны зангилаа ба эсрэг зангилаанууд тод харагддаг.

Байнгын долгионы зураг нь өгөгдсөн урттай утаснуудын хэлбэлзлийн хөдөлгөөнийг шинжлэхэд ихээхэн хөнгөвчилдөг. Урт урттай утас байх болтугай Л, төгсгөлд нь бэхэлсэн. Ийм утаснуудын ямар ч төрлийн чичиргээг байнгын долгионы хослолоор илэрхийлж болно. Утасны төгсгөлүүд тогтмол байдаг тул зөвхөн ийм тогтмол долгионууд нь хилийн цэгүүд дээр зангилаатай байж болно. Утасны чичиргээний хамгийн бага давтамж нь хамгийн их долгионы урттай тохирч байна. Зангилаа хоорондын зай нь болохоор л/2, утаснуудын урт нь долгионы уртын хагастай тэнцүү байх үед давтамж хамгийн бага байна, өөрөөр хэлбэл. цагт л= 2Л. Энэ бол утаснуудын чичиргээний үндсэн горим гэж нэрлэгддэг зүйл юм. Үндсэн давтамж эсвэл үндсэн аялгуу гэж нэрлэгддэг харгалзах давтамжийг өгөгдсөн е = v/2Л, Хаана v– утас дагуух долгионы тархалтын хурд.

Илүү олон тооны зангилаа бүхий байнгын долгионтой тохирох өндөр давтамжийн хэлбэлзлийн бүхэл бүтэн дараалал байдаг. Дараагийн өндөр давтамжийг хоёр дахь гармоник буюу эхний overtone гэж нэрлэдэг

е = v/Л.

Гармоникийн дарааллыг томъёогоор илэрхийлнэ f = nv/2Л, Хаана n= 1, 2, 3, гэх мэт. Энэ нь гэж нэрлэгддэг зүйл юм утас чичиргээний байгалийн давтамж. Тэдгээр нь байгалийн цувралын тоотой пропорциональ хэмжээгээр нэмэгддэг: 2, 3, 4... гэх мэт өндөр гармоникууд. үндсэн чичиргээний давтамжаас дахин . Энэ цуврал дуу авиаг байгалийн буюу гармоник хэмжүүр гэж нэрлэдэг.

Энэ бүхэн хөгжмийн акустикт чухал ач холбогдолтой бөгөөд үүнийг доор дэлгэрэнгүй авч үзэх болно. Одоохондоо утсаар үүсгэгдсэн дуу авиа нь өөрийн бүх давтамжийг агуулж байгааг анхаарна уу. Тэдний тус бүрийн харьцангуй хувь нэмэр нь утсан чичиргээ өдөөгдөх цэгээс хамаарна. Жишээлбэл, та голд нь утсыг татвал үндсэн давтамж нь хамгийн их хөдөлдөг, учир нь энэ цэг нь антинодтой тохирч байна. Зангилаа нь төвд байрладаг тул хоёр дахь гармоник байхгүй болно. Бусад гармоникуудын талаар ижил зүйлийг хэлж болно ( доороос үзнэ үүХөгжмийн акустик).

Утас дахь долгионы хурд нь тэнцүү байна

Хаана Т -утас чангалах, ба r L -утаснуудын нэгж уртын масс. Тиймээс мөрний байгалийн давтамжийн спектрийг дараах байдлаар өгөв

Тиймээс утаснуудын хурцадмал байдал нь чичиргээний давтамжийг нэмэгдүүлэхэд хүргэдэг. Өгөгдсөн хэлбэлзлийн давтамжийг багасгах Тта илүү хүнд утас авч болно (том р Л) эсвэл уртыг нь нэмэгдүүлэх.

Эрхтэн хоолой дахь байнгын долгион.

Утастай холбоотой онолыг эрхтэн гэх мэт хоолой дахь агаарын чичиргээнд ч хэрэглэж болно. Эрхтэн хоолойг энгийн долгионоор өдөөгдөх шулуун хоолой гэж үзэж болно. Хоолой нь хаалттай ба нээлттэй төгсгөлтэй байж болно. Нээлттэй төгсгөлд зогсонги долгионы антинод, хаалттай төгсгөлд зангилаа гарч ирнэ. Тиймээс хоёр нээлттэй төгсгөлтэй хоолой нь долгионы уртын хагас нь хоолойн уртын дагуу таарч байх үндсэн давтамжтай байдаг. Нэг төгсгөл нь нээлттэй, нөгөө нь хаалттай хоолой нь хоолойн уртын дагуу долгионы уртын дөрөвний нэг нь таарах үндсэн давтамжтай байдаг. Тиймээс хоёр төгсгөлд нээгдсэн хоолойн үндсэн давтамж нь байна е =v/2Л, мөн нэг төгсгөл нь нээлттэй хоолойн хувьд, f = v/4Л(Хаана Л- хоолойн урт). Эхний тохиолдолд үр дүн нь мөрнийхтэй адил байна: өнгө аяс нь хоёр дахин, гурав дахин нэмэгддэг гэх мэт. үндсэн давтамжийн утга. Гэсэн хэдий ч, нэг төгсгөлд нь нээлттэй хоолойн хувьд өнгө нь үндсэн давтамжаас 3, 5, 7 гэх мэт хүчин зүйлээр их байх болно. нэг удаа.

Зураг дээр. 4 ба 5-д авч үзсэн хоёр төрлийн хоолойн үндсэн давтамж ба эхний хэт авианы байнгын долгионы зургийг бүдүүвчээр үзүүлэв. Тохиромжтой болгох үүднээс шилжилтийг энд хөндлөн хэлбэрээр харуулсан боловч үнэн хэрэгтээ уртааш байна.

Резонансын хэлбэлзэл.

Байнгын долгион нь резонансын үзэгдэлтэй нягт холбоотой байдаг. Дээр дурдсан байгалийн давтамжууд нь утас эсвэл эрхтэн хоолойн резонансын давтамж юм. Эрхтэн хоолойн нээлттэй төгсгөлийн ойролцоо чанга яригч байрлуулсан бөгөөд энэ нь тодорхой давтамжийн дохиог ялгаруулдаг бөгөөд үүнийг хүссэнээрээ өөрчилж болно. Дараа нь чанга яригчийн дохионы давтамж нь хоолойн үндсэн давтамж эсвэл түүний аль нэг өнгөний давтамжтай таарч байвал хоолой маш чанга дуугарах болно. Энэ нь чанга яригч нь агаарын баганын чичиргээг ихээхэн далайцтай өдөөдөгтэй холбоотой юм. Ийм нөхцөлд хоолой цуурайтдаг гэж тэд хэлдэг.

Фурье шинжилгээ ба дууны давтамжийн спектр.

Практикт нэг давтамжтай дууны долгион ховор байдаг. Гэхдээ нарийн төвөгтэй дууны долгионыг гармоник болгон задалж болно. Энэ аргыг Францын математикч Ж.Фурье (1768–1830) анх хэрэглэж байсан (дулааны онолд) нэрээр Фурье анализ гэж нэрлэдэг.

Дууны чичиргээ болон давтамжийн харьцангуй энергийн графикийг дууны давтамжийн спектр гэнэ. Ийм спектрийн хоёр үндсэн төрөл байдаг: салангид ба тасралтгүй. Дискрет спектр нь хоосон зайгаар тусгаарлагдсан давтамжуудын тусдаа шугамуудаас бүрдэнэ. Тасралтгүй спектр нь өөрийн хүрээн дэх бүх давтамжийг агуулдаг.

Үе үе дууны чичиргээ.

Хэчнээн нарийн төвөгтэй байсан ч хэлбэлзлийн процесс тодорхой хугацааны дараа давтагдаж байвал дууны чичиргээ үе үе байдаг. Түүний спектр нь үргэлж салангид бөгөөд тодорхой давтамжийн гармоникуудаас бүрддэг. Эндээс "гармоник анализ" гэсэн нэр томъёо гарч ирэв. Жишээ нь тэгш өнцөгт хэлбэлзэл юм (Зураг 6, А) -аас далайц өөрчлөгдөхөд +Аөмнө - Аба хугацаа T= 1/е. Өөр нэг энгийн жишээ бол Зураг дээр үзүүлсэн гурвалжин хөрөөний долгион юм. 6, б. Холбогдох гармоник бүрэлдэхүүн хэсгүүдтэй илүү төвөгтэй хэлбэрийн үечилсэн хэлбэлзлийн жишээг Зураг дээр үзүүлэв. 7.

Хөгжмийн дуу чимээ нь үе үе чичиргээ бөгөөд тиймээс гармоник (хэт авиа) агуулдаг. Усан утсанд үндсэн давтамжийн чичиргээний хамт бусад гармоникууд нь тодорхой хэмжээгээр өдөөгддөг болохыг бид аль хэдийн харсан. Хэт авиа бүрийн харьцангуй хувь нэмэр нь утсыг өдөөх аргаас хамаарна. Хэт авианы багц нь ихэвчлэн тодорхойлогддог тембрхөгжмийн дуу чимээ. Эдгээр асуудлыг доорх хөгжмийн акустикийн хэсэгт илүү дэлгэрэнгүй авч үзнэ.

Дууны импульсийн спектр.

Ердийн дуу чимээ бол богино хугацааны дуу чимээ юм: алга таших, хаалга тогших, шалан дээр унах чимээ, хөхөө хөхөө. Ийм дуу чимээ нь үе үе биш, хөгжим биш юм. Гэхдээ тэдгээрийг бас давтамжийн спектр болгон задалж болно. Энэ тохиолдолд спектр тасралтгүй байх болно: дууг дүрслэхийн тулд маш өргөн байж болох тодорхой зурвасын бүх давтамж шаардлагатай. Энэ давтамжийн спектрийг мэдэх нь ийм дуу чимээг гажуудалгүйгээр гаргахад зайлшгүй шаардлагатай, учир нь холбогдох электрон систем нь эдгээр бүх давтамжийг адилхан "дамжуулах" ёстой.

Энгийн хэлбэрийн импульсийг харгалзан дууны импульсийн үндсэн шинж чанарыг тодруулж болно. Дуу нь D үргэлжлэх хугацаатай чичиргээ гэж үзье т, энэ үед даралтын өөрчлөлтийг Зураг дээр үзүүлэв. 8, А. Энэ тохиолдолд ойролцоогоор давтамжийн спектрийг Зураг дээр үзүүлэв. 8, б. Төвийн давтамж нь ижил дохиог тодорхойгүй хугацаагаар сунгасан тохиолдолд бидний хийх хэлбэлзэлтэй тохирч байна.

Давтамжийн спектрийн уртыг зурвасын өргөн D гэж нэрлэнэ е(Зураг 8, б). Зурвасын өргөн нь анхны импульсийг хэт их гажуудалгүйгээр дахин гаргахад шаардагдах давтамжийн ойролцоо хүрээ юм. Д-ийн хооронд маш энгийн суурь харилцаа бий еболон Д т, тухайлбал

Д еД т"1.

Энэ хамаарал бүх дууны импульсийн хувьд хүчинтэй. Үүний утга нь импульс богино байх тусам илүү олон давтамжийг агуулдаг. 30 кГц дохионы давтамжтай 0.0005 секунд үргэлжилдэг импульсийн хэлбэрээр хэт авиан ялгаруулдаг шумбагч онгоцыг илрүүлэхийн тулд сонар ашигладаг гэж бодъё. Дамжуулах зурвасын өргөн нь 1/0.0005 = 2 кГц бөгөөд радарын импульсийн спектрт агуулагдах давтамжууд нь 29-31 кГц хооронд хэлбэлздэг.

Дуу чимээ.

Дуу чимээ гэдэг нь олон янзын, үл нийцэх эх үүсвэрээс үүссэн аливаа дуу чимээг хэлнэ. Жишээ нь модны навч салхинд хийсэх чимээ. Тийрэлтэт хөдөлгүүрийн дуу чимээ нь өндөр хурдны яндангийн урсгалын үймээн самуунаас үүсдэг. Дуу чимээг цочроох дуу чимээ гэж Урлагт авч үздэг. БАЙГАЛЬ ОРЧНЫ АКУСТИК БОХИРДОЛ.

Дууны эрч хүч.

Дууны хэмжээ өөр байж болно. Энэ нь дууны долгионы дамжуулсан энергитэй холбоотой гэж төсөөлөхөд хэцүү биш юм. Чанга чанарын тоон харьцуулалтыг хийхийн тулд дууны эрчмийн тухай ойлголтыг нэвтрүүлэх хэрэгтэй. Дууны долгионы эрчмийг нэгж хугацаанд долгионы фронтын нэгж талбараар дамжин өнгөрөх дундаж энергийн урсгалаар тодорхойлно. Өөрөөр хэлбэл, хэрэв та дууг бүрэн шингээх нэг талбайг (жишээлбэл, 1 см2) аваад долгионы тархалтын чиглэлд перпендикуляр байрлуулах юм бол дууны эрчим нь нэг секундэд шингэсэн акустик энергитэй тэнцүү байна. Эрчим хүчийг ихэвчлэн Вт/см2 (эсвэл Вт/м2)-ээр илэрхийлдэг.

Зарим танил дуу авианы хувьд энэ хэмжигдэхүүний утгыг өгье. Хэвийн ярианы явцад үүсэх илүүдэл даралтын далайц нь атмосферийн даралтын саяны нэг орчим бөгөөд энэ нь 10-9 Вт / см 2 дарааллын акустик дууны эрчимтэй тохирч байна. Ердийн харилцан ярианы үед гарах дууны нийт хүч нь ердөө 0.00001 Вт орчим байдаг. Хүний чихний ийм жижиг энергийг мэдрэх чадвар нь түүний гайхалтай мэдрэмжийг гэрчилдэг.

Бидний чихэнд мэдрэгдэх дууны эрчмийн хүрээ маш өргөн. Чихний тэсвэрлэж чадах хамгийн чанга дууны эрч хүч нь сонсох хамгийн бага хэмжээнээс ойролцоогоор 10 14 дахин их байдаг. Дууны эх үүсвэрийн бүрэн хүч нь ижил өргөн хүрээг хамардаг. Тиймээс маш чимээгүй шивнэх үед ялгарах хүч нь 10-9 Вт, тийрэлтэт хөдөлгүүрээс ялгарах хүч 10-5 Вт хүрдэг. Дахин хэлэхэд эрч хүч нь 10 14 дахин ялгаатай байна.

Децибел.

Дууны эрч хүч маш их ялгаатай байдаг тул үүнийг логарифмын утга гэж үзэж, децибелээр хэмжих нь илүү тохиромжтой. Логарифмын эрчмийн утга нь авч үзэж буй утгын утгыг анхны утга болгон авсан утгатай харьцуулсан харьцааны логарифм юм. Эрчим хүчний түвшин Жзарим нөхцөлт сонгосон эрчимтэй холбоотой Ж 0 тэнцүү байна

Дууны эрчмийн түвшин = 10 lg ( Ж/Ж 0) дБ.

Тиймээс нэг дуу чимээ нөгөөгөөсөө 20 дБ өндөр эрчимтэй нь 100 дахин их байдаг.

Акустик хэмжилтийн практикт дууны эрчмийг харгалзах илүүдэл даралтын далайцаар илэрхийлэх нь заншилтай байдаг. R e. Зарим дур мэдэн сонгосон даралттай харьцуулахад даралтыг децибелээр хэмжихэд Р 0, дууны даралтын түвшин гэж нэрлэгддэг. Дууны эрч хүч нь магнитудын хэмжээтэй пропорциональ байдаг П э 2 болон lg( П э 2) = 2lg П э, дууны даралтын түвшинг дараах байдлаар тодорхойлно.

Дууны даралтын түвшин = 20 lg ( П э/П 0) дБ.

Нөхцөлт дарамт Р 0 = 2H 10 –5 Па нь 1 кГц давтамжтай дууны сонсголын стандарт босготой тохирч байна. Хүснэгтэнд Хүснэгт 2-т зарим нийтлэг дууны эх үүсвэрийн дууны даралтын түвшинг харуулав. Эдгээр нь бүх сонсогдох давтамжийн мужийг дундажлан олж авсан салшгүй утгууд юм.

Эзлэхүүн.

Дууны даралтын түвшин нь чанга дууны сэтгэл зүйн ойлголттой шууд холбоотой биш юм. Эдгээр хүчин зүйлсийн эхнийх нь объектив, хоёр дахь нь субъектив хүчин зүйл юм. Туршилтаас харахад чанга дууны мэдрэмж нь зөвхөн дууны эрч хүчээс гадна түүний давтамж, туршилтын нөхцлөөс хамаардаг.

Харьцуулах нөхцөлтэй холбоогүй дууны хэмжээг харьцуулах боломжгүй. Гэсэн хэдий ч цэвэр аялгууг харьцуулах нь сонирхолтой юм. Үүнийг хийхийн тулд өгөгдсөн аяыг 1000 Гц давтамжтай стандарт аялгуутай адил чанга сонсдог дууны даралтын түвшинг тодорхойлно. Зураг дээр. 9-р зурагт Флетчер, Мэнсон нарын туршилтаар олж авсан тэнцүү дууны муруйг харуулав. Муруй бүрийн хувьд стандарт 1000 Гц-ийн дууны даралтын түвшинг зааж өгсөн болно. Жишээлбэл, 200 Гц давтамжтай аялгуу нь 50 дБ-ийн дууны даралтын түвшинтэй 1000 Гц-ийн аятай адил чанга сонсогдохын тулд 60 дБ дууны түвшинг шаарддаг.

Эдгээр муруйг дэвсгэрийг тодорхойлоход ашигладаг бөгөөд энэ нь мөн децибелээр хэмжигддэг дууны түвшний нэгж юм. Арын дэвсгэр гэдэг нь ижил чанга стандарт цэвэр аялгууны (1000 Гц) дууны даралтын түвшин 1 дБ байх дууны түвшний түвшин юм. Тиймээс 60 дБ-ийн түвшинд 200 Гц давтамжтай дуу чимээ нь 50 фонтой байдаг.

Зураг дээрх доод муруй. 9 нь сайн чихний сонсголын босго муруй юм. Дуут давтамжийн хүрээ нь ойролцоогоор 20-20,000 Гц хооронд хэлбэлздэг.

Дууны долгионы тархалт.

Тайван усанд хаясан хайрганы долгион шиг дууны долгион нь бүх чиглэлд тархдаг. Ийм тархалтын процессыг долгионы фронтоор тодорхойлох нь тохиромжтой. Долгионы фронт гэдэг нь огторгуйн гадаргуу бөгөөд түүний бүх цэгүүдэд нэг үе шатанд хэлбэлзэл үүсдэг. Усанд унасан хайрганы долгионы фронтууд нь тойрог юм.

Хавтгай долгион.

Хамгийн энгийн долгионы фронт нь хавтгай юм. Хавтгай долгион нь зөвхөн нэг чиглэлд дамждаг бөгөөд практикт зөвхөн ойролцоогоор хэрэгждэг идеализаци юм. Хоолойн дууны долгионыг эх үүсвэрээс хол зайд байгаа бөмбөрцөг долгионтой адил ойролцоогоор хавтгай гэж үзэж болно.

Бөмбөрцөг долгион.

Энгийн төрлийн долгионд бөмбөрцөг фронттой, нэг цэгээс гарч, бүх чиглэлд тархдаг долгион орно. Ийм долгионыг жижиг лугшилттай бөмбөрцөг ашиглан өдөөж болно. Бөмбөрцөг долгионыг өдөөдөг эх үүсвэрийг цэгийн эх үүсвэр гэж нэрлэдэг. Эрчим хүч нь улам бүр том радиустай бөмбөрцөгт тархдаг тул ийм долгионы эрч хүч тархах тусам буурдаг.

Бөмбөрцөг долгион үүсгэх цэгийн эх үүсвэр нь 4-ийн хүчийг ялгаруулдаг p Q, дараа нь радиустай бөмбөрцгийн гадаргуугийн талбайгаас хойш r 4-тэй тэнцүү p r 2, бөмбөрцөг долгион дахь дууны эрч хүч тэнцүү байна

Ж = Q/r 2 ,

Хаана r- эх үүсвэрээс хол байх. Тиймээс бөмбөрцөг долгионы эрчим нь эх үүсвэрээс зайны квадраттай урвуу харьцаагаар буурдаг.

Дуу шингээх чадвараас болж тархах явцад аливаа дууны долгионы эрч хүч буурдаг. Энэ үзэгдлийг доор авч үзэх болно.

Гюйгенсийн зарчим.

Гюйгенсийн зарчим долгионы фронтын тархалтын хувьд хүчинтэй. Үүнийг мэдэхийн тулд цаг хугацааны аль ч үед бидэнд мэдэгдэж байсан долгионы фронтын хэлбэрийг авч үзье. Үүнийг D цагаас хойш ч олж болно т, хэрэв анхны долгионы фронтын цэг бүрийг энэ интервалаар хол зайд тархсан энгийн бөмбөрцөг долгионы эх үүсвэр гэж үзвэл vД т. Эдгээр бүх энгийн бөмбөрцөг долгионы фронтын бүрхүүл нь шинэ долгионы фронт байх болно. Гюйгенсийн зарчим нь тархалтын явцад долгионы фронтын хэлбэрийг тодорхойлох боломжийг олгодог. Үүнээс үзэхэд хавтгай ба бөмбөрцөг хэлбэрийн долгион нь тархалтын явцад геометрээ хадгалдаг бөгөөд хэрэв орчин нь нэгэн төрлийн байх ёстой.

Дууны дифракци.

Дифракц гэдэг нь саадыг тойрон долгионыг нугалах явдал юм. Дифракцийг Гюйгенсийн зарчмаар шинжилдэг. Энэ гулзайлтын хэмжээ нь долгионы урт ба саад эсвэл нүхний хэмжээ хоорондын хамаарлаас хамаарна. Дууны долгионы урт нь гэрлээс хэд дахин урт байдаг тул дууны долгионы дифракц нь гэрлийн дифракцаас хамаагүй бага юм. Тиймээс, барилгын буланд зогсож буй хүнтэй харагдаагүй ч ярилцаж болно. Дууны долгион булан тойроод амархан бөхийдөг бол гэрэл нь богино долгионы урттай тул хурц сүүдэр үүсгэдэг.

Нүхтэй цул хавтгай дэлгэцэн дээрх хавтгай дууны долгионы дифракцийг авч үзье. Дэлгэцийн нөгөө талд байгаа долгионы фронтын хэлбэрийг тодорхойлохын тулд долгионы урт хоорондын хамаарлыг мэдэх хэрэгтэй. лба нүхний диаметр Д. Хэрэв эдгээр утгууд ойролцоогоор ижил эсвэл лилүү их Д, дараа нь бүрэн дифракцийн үр дүн: гарч ирж буй долгионы долгионы фронт нь бөмбөрцөг хэлбэртэй байх ба долгион нь дэлгэцийн ард байгаа бүх цэгүүдэд хүрнэ. Хэрэв ларай бага Д, дараа нь гарч ирж буй долгион нь голчлон урагшлах чиглэлд тархах болно. Тэгээд эцэст нь, хэрэв лмаш бага Д, дараа нь түүний бүх энерги шулуун шугамаар тархах болно. Эдгээр тохиолдлуудыг Зураг дээр үзүүлэв. 10.

Дууны замд ямар нэгэн саад бэрхшээл тохиолдоход дифракц бас ажиглагддаг. Хэрэв саадын хэмжээ долгионы уртаас хамаагүй том бол дуу чимээ тусч, саадын ард акустик сүүдрийн бүс үүсдэг. Саадын хэмжээ нь долгионы урттай дүйцэхүйц буюу түүнээс бага байвал дуу чимээ бүх чиглэлд тодорхой хэмжээгээр сарнидаг. Үүнийг архитектурын акустикт харгалзан үздэг. Жишээлбэл, заримдаа барилгын ханыг дууны долгионы уртын дарааллаар хэмжээс бүхий проекцоор бүрхсэн байдаг. (100 Гц давтамжтай үед агаар дахь долгионы урт нь ойролцоогоор 3.5 м байна.) Энэ тохиолдолд ханан дээр унах дуу чимээ нь бүх чиглэлд тархдаг. Архитектурын акустикт энэ үзэгдлийг дууны тархалт гэж нэрлэдэг.

Дууны тусгал ба дамжуулалт.

Нэг орчинд тархаж буй дууны долгион нь өөр орчинтой холбогдоход гурван процесс нэгэн зэрэг явагдана. Долгион нь интерфэйсээс тусгагдсан байж болно, энэ нь чиглэлийг өөрчлөхгүйгээр өөр орчинд шилжиж болно, эсвэл хил дээр чиглэлээ өөрчилж болно, өөрөөр хэлбэл. хугарах. Зураг дээр. 11-р зурагт хавтгай долгион нь хоёр өөр бодисыг тусгаарлах хавтгай гадаргуу дээр тэгш өнцөгт тусах хамгийн энгийн тохиолдлыг харуулж байна. Хэрэв туссан энергийн хэсгийг тодорхойлдог эрчмийн тусгалын коэффициент нь тэнцүү бол Р, дараа нь дамжуулах коэффициент нь тэнцүү байх болно Т = 1 – Р.

Дууны долгионы хувьд илүүдэл даралтыг хэлбэлзлийн эзэлхүүний хурдтай харьцуулсан харьцааг акустик эсэргүүцэл гэж нэрлэдэг. Тусгал ба дамжуулах коэффициентүүд нь хоёр мэдээллийн хэрэгслийн долгионы эсэргүүцлийн харьцаанаас хамаардаг ба долгионы эсэргүүцэл нь эргээд акустик эсэргүүцэлтэй пропорциональ байна. Хийн долгионы эсэргүүцэл нь шингэн ба хатуу бодисынхаас хамаагүй бага байдаг. Иймд агаарт давалгаа зузаан хатуу биет юм уу гүний усны гадаргад хүрвэл дуу чимээ бараг бүрэн тусна. Жишээлбэл, агаарын усны интерфэйсийн хувьд долгионы эсэргүүцлийн харьцаа 0.0003 байна. Үүний дагуу агаараас ус руу дамжих дууны энерги нь туссан энергийн дөнгөж 0.12% -тай тэнцүү байна. Тусгал ба дамжуулах коэффициентүүд нь урвуу байдаг: тусгалын коэффициент нь эсрэг чиглэлд дамжуулах коэффициент юм. Тиймээс дуу чимээ нь агаараас усан сан руу эсвэл усан доороос гадна талд бараг нэвтэрдэггүй бөгөөд энэ нь усан дор сэлж байсан бүх хүмүүст сайн мэддэг.

Дээр авч үзсэн тусгалын хувьд долгионы тархалтын чиглэлд хоёр дахь орчны зузаан их байна гэж үзсэн. Гэхдээ хоёр дахь орчин нь өрөөнүүдийн хоорондох хатуу хуваалт гэх мэт хоёр ижил орчныг тусгаарлах хана байвал дамжуулах коэффициент мэдэгдэхүйц их байх болно. Баримт нь хананы зузаан нь ихэвчлэн дууны долгионы уртаас бага эсвэл түүнтэй харьцуулах боломжтой байдаг. Хэрэв хананы зузаан нь ханан дахь дууны долгионы уртын хагасын үржвэртэй бол перпендикуляр тусгал дахь долгионы дамжуулах коэффициент маш том байна. Хэрэв бид энд үл тоомсорлож байгаа шингээлт биш байсан бол хуваалт нь ийм давтамжийн дуу чимээнд туйлын ил тод байх болно. Хэрэв хананы зузаан нь дууны долгионы уртаас хамаагүй бага байвал дуу шингээх чадварыг нэмэгдүүлэх тусгай арга хэмжээ авахаас бусад тохиолдолд тусгал нь үргэлж бага, дамжуулалт их байдаг.

Дууны хугарал.

Хавтгай дууны долгион интерфэйс дээр өнцгөөр тусах үед түүний тусгах өнцөг нь тусах өнцөгтэй тэнцүү байна. Хэрэв тусах өнцөг нь 90 ° -аас өөр байвал дамжуулагдсан долгион нь ирж буй долгионы чиглэлээс хазайдаг. Долгионы хөдөлгөөний чиглэлийн энэ өөрчлөлтийг хугарал гэж нэрлэдэг. Хавтгай хил дээрх хугарлын геометрийг Зураг дээр үзүүлэв. 12. Долгионы чиглэл ба гадаргуугийн норм хоорондын өнцгийг заана q 1 тохиолдлын долгион ба q 2 - хугарсан өнгөрсөн. Эдгээр хоёр өнцгийн хоорондын хамаарал нь зөвхөн хоёр мэдээллийн хэрэгслийн дууны хурдны харьцааг агуулдаг. Гэрлийн долгионы нэгэн адил эдгээр өнцгүүд нь Снелийн хуулиар бие биетэйгээ холбоотой байдаг.

Тиймээс, хэрэв хоёр дахь орчин дахь дууны хурд эхнийхээс бага байвал хугарлын өнцөг нь тусах өнцгөөс бага байх болно, харин хоёр дахь орчин дахь хурд илүү байвал хугарлын өнцөг болно. тусгалын өнцгөөс их байна.

Температурын градиентаас үүдэлтэй хугарал.

Хэрэв нэг төрлийн бус орчинд дууны хурд нэг цэгээс цэг рүү тасралтгүй өөрчлөгддөг бол хугарал мөн өөрчлөгддөг. Агаар ба усан дахь дууны хурд нь температураас хамаардаг тул температурын градиент байгаа тохиолдолд дууны долгион нь хөдөлгөөний чиглэлийг өөрчилж чаддаг. Агаар мандал, далайд босоо температурын налуу нь ихэвчлэн хэвтээ давхаргажилтын улмаас ажиглагддаг. Тиймээс, температурын градиентаас үүссэн дууны босоо хурдны өөрчлөлтөөс болж дууны долгион дээшээ доошоо хазайж болно.

Дэлхийн гадаргын ойролцоох зарим газарт агаар өндөр давхаргаас илүү дулаан байх тохиолдлыг авч үзье. Дараа нь өндөрт нэмэгдэх тусам энд агаарын температур буурч, дуу чимээний хурд буурдаг. Дэлхийн гадаргын ойролцоох эх үүсвэрээс ялгарах дуу авиа хугарлын улмаас дээшээ чиглэнэ. Үүнийг Зураг дээр үзүүлэв. 13, дууны "цацраг" -ыг харуулдаг.

Дууны цацрагийн хазайлтыг Зураг дээр үзүүлэв. 13-ыг Снелийн хуулиар ерөнхий хэлбэрээр дүрсэлсэн. Хэрэв өнгөрвөл q, өмнөх шигээ босоо болон цацрагийн чиглэлийн хоорондох өнцгийг зааж өгвөл Снеллийн ерөнхий хууль нь нүгэл хэлбэртэй байна. q/v= const, цацрагийн аль ч цэгийг хэлнэ. Тиймээс хэрэв цацраг нь хурдтай бүс нутагт дамждаг vбуурч, дараа нь өнцөг qбас буурах ёстой. Тиймээс дууны туяа үргэлж дууны хурд буурах чиглэлд хазайдаг.

Зураг дээрээс. 13-аас харахад эх үүсвэрээс тодорхой зайд дууны туяа огт нэвтэрдэггүй хэсэг байдаг. Энэ бол чимээгүй бүс гэж нэрлэгддэг бүс юм.

Зурагт үзүүлсэнээс илүү өндөрт хаа нэг газар байх боломжтой. 13, температурын градиентаас шалтгаалан дууны хурд нь өндрөөр нэмэгддэг. Энэ тохиолдолд эхлээд дээшээ хазайсан дууны долгион нь дэлхийн гадаргуу руу маш хол зайд хазайх болно. Энэ нь агаар мандалд температурын урвуу давхарга үүсэх үед тохиолддог бөгөөд үүний үр дүнд хэт холын дуут дохиог хүлээн авах боломжтой болдог. Түүгээр ч зогсохгүй алслагдсан цэгүүдийн хүлээн авалтын чанар ойролцоохоос ч илүү байдаг. Түүхэнд хэт холын зайн хүлээн авалтын олон жишээ бий. Жишээлбэл, Дэлхийн нэгдүгээр дайны үед агаар мандлын нөхцөл нь дуу чимээг зохих ёсоор хугарах үед Францын фронт дахь их бууны цохилт Англид сонсогдов.

Усан доорх дуу чимээний хугарал.

Температурын босоо өөрчлөлтөөс үүдэлтэй дууны хугарал нь далайд бас ажиглагддаг. Хэрэв температур, улмаар дууны хурд гүнзгийрэх тусам буурч байвал дууны туяа доошоо хазайж, зурагт үзүүлсэнтэй төстэй чимээгүй бүс үүснэ. уур амьсгалын хувьд 13. Далай тэнгисийн хувьд энэ зургийг зүгээр л эргүүлбэл зохих зургийг авах болно.

Чимээгүй бүс байгаа нь дууны долгионы тусламжтайгаар шумбагч онгоцыг илрүүлэхэд хүндрэл учруулдаг бөгөөд дууны долгионыг доош нь чиглүүлдэг хугарал нь гадаргуугийн ойролцоо тархах хүрээг ихээхэн хязгаарладаг. Гэсэн хэдий ч дээшээ хугарах нь бас ажиглагддаг. Энэ нь sonar-д илүү таатай нөхцлийг бүрдүүлж чадна.

Дууны долгионы хөндлөнгийн оролцоо.

Хоёр ба түүнээс дээш долгионы давхцлыг долгионы интерференц гэж нэрлэдэг.

Интерференцийн үр дүнд тогтсон долгион.

Дээр дурдсан байнгын долгионууд нь хөндлөнгийн оролцооны онцгой тохиолдол юм. Байнгын долгионууд нь эсрэг чиглэлд тархдаг ижил далайц, фаз, давтамжтай хоёр долгионы давхцлын үр дүнд үүсдэг.

Байнгын долгионы антинод дахь далайц нь долгион бүрийн далайцаас хоёр дахин их байна. Долгионы эрчим нь түүний далайцын квадраттай пропорциональ байдаг тул энэ нь антинод дахь эрчим нь долгион бүрийн эрчмээс 4 дахин их буюу хоёр долгионы нийт эрчмээс 2 дахин их байна гэсэн үг юм. Зангилааны эрч хүч тэгтэй тэнцүү тул энд энерги хадгалах хуулийг зөрчөөгүй болно.

Зодох.

Өөр өөр давтамжийн гармоник долгионы хөндлөнгийн оролцоо бас боломжтой. Хоёр давтамж бага зэрэг ялгаатай үед цохилт гэж нэрлэгддэг. Цохилт гэдэг нь дууны далайцын өөрчлөлт бөгөөд анхны давтамжийн зөрүүтэй тэнцүү давтамжтайгаар үүсдэг. Зураг дээр. Зураг 14-т цохилтын осциллограммыг үзүүлэв.

Цохилтын давтамж нь дууны далайцын модуляцын давтамж гэдгийг санах нь зүйтэй. Цохилтыг гармоник дохионы гажуудлаас үүсэх давтамжийн зөрүүтэй андуурч болохгүй.

Хоёр аялгууг хослуулан тааруулахдаа цохилтыг ихэвчлэн ашигладаг. Цохилтыг сонсохгүй болтол давтамжийг тохируулна. Цохилтын давтамж маш бага байсан ч хүний ​​чих нь дууны эзлэхүүний үе үе нэмэгдэж, буурч байгааг мэдрэх чадвартай байдаг. Тиймээс цохилт нь дууны хүрээг тохируулах маш мэдрэмтгий арга юм. Хэрэв тааруулах нь үнэн зөв биш бол нэг секундын цохилтын тоог тоолох замаар давтамжийн зөрүүг чихээр тодорхойлж болно. Хөгжимд дээд гармоник бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн цохилтыг чихээр хүлээн авдаг бөгөөд үүнийг төгөлдөр хуур тааруулахад ашигладаг.

Дууны долгион шингээх.

Дууны долгионы эрч хүч нь акустик энергийн тодорхой хэсэг нь тархдаг тул үргэлж буурдаг. Дулаан солилцоо, молекул хоорондын харилцан үйлчлэл, дотоод үрэлтийн үйл явцын улмаас дууны долгион нь ямар ч орчинд шингэдэг. Шингээлтийн эрч хүч нь дууны долгионы давтамж болон орчны даралт, температур зэрэг бусад хүчин зүйлээс хамаарна.

Дундаж дахь долгионы шингээлтийг тоон хувьд шингээлтийн коэффициентээр тодорхойлно а. Энэ нь тархалтын долгионы туулсан зайнаас хамаарч илүүдэл даралт хэр хурдан буурч байгааг харуулдаг. Илүүдэл даралтын далайц буурах - D R eзайг туулах үед D Xэхний илүүдэл даралтын далайцтай пропорциональ R eба зай D X. Тиймээс,

-Д П э = МичД x.

Жишээлбэл, бид шингээлтийн алдагдал 1 дБ/м байна гэж хэлэхэд 50 м-ийн зайд дууны даралтын түвшин 50 дБ-ээр буурдаг гэсэн үг юм.

Дотоод үрэлт ба дулаан дамжилтын улмаас шингээлт.

Дууны долгионы тархалттай холбоотой бөөмсийн хөдөлгөөний үед орчны янз бүрийн хэсгүүдийн хооронд үрэлт үүсэх нь зайлшгүй юм. Шингэн ба хийн хувьд энэ үрэлтийг зуурамтгай чанар гэж нэрлэдэг. Акустик долгионы энергийг дулаанд эргэлт буцалтгүй хувиргахад хүргэдэг зуурамтгай чанар нь хий, шингэн дэх дуу чимээг шингээх гол шалтгаан болдог.

Үүнээс гадна хий, шингэнд шингээх нь долгион дахь шахалтын үед дулааны алдагдалтай холбоотой юм. Долгион өнгөрөхөд шахалтын үе дэх хий халдаг гэж бид аль хэдийн хэлсэн. Энэ хурдацтай үйл явцын хувьд дулааныг ихэвчлэн хийн бусад хэсгүүдэд эсвэл савны хананд шилжүүлэх цаг байдаггүй. Гэвч бодит байдал дээр энэ үйл явц төгс бус бөгөөд ялгарсан дулааны энергийн нэг хэсэг нь системээс гардаг. Энэ нь дулаан дамжуулалтаас болж дуу шингээх чадвартай холбоотой юм. Энэ шингээлт нь хий, шингэн, хатуу биет дэх шахалтын долгионд тохиолддог.

Зуурамтгай чанар ба дулаан дамжилтын аль алиных нь улмаас дуу шингээх чадвар нь ихэвчлэн давтамжийн квадратаар нэмэгддэг. Тиймээс өндөр давтамжийн дуу чимээ бага давтамжтай дуу чимээнээс хамаагүй илүү хүчтэй шингэдэг. Жишээлбэл, хэвийн даралт, температурт агаар дахь 5 кГц-ийн шингээлтийн коэффициент (хоёр механизмын улмаас) ойролцоогоор 3 дБ / км байна. Шингээлт нь давтамжийн квадраттай пропорциональ байдаг тул 50 кГц-ийн шингээлтийн коэффициент нь 300 дБ/км болно.

Хатуу бодис дахь шингээлт.

Хий ба шингэнд тохиолддог дулаан дамжилтын болон зуурамтгай чанараас шалтгаалж дуу шингээх механизм нь хатуу биетэд мөн хадгалагддаг. Гэсэн хэдий ч энд шингээх шинэ механизмууд нэмэгддэг. Эдгээр нь хатуу бодисын бүтцийн согогтой холбоотой байдаг. Баримт нь поликристал хатуу материал нь жижиг талстуудаас бүрддэг; Тэдний дундуур дуу чимээ гарах үед деформаци үүсч, дууны энерги шингээхэд хүргэдэг. Дуу нь кристаллитуудын хил дээр бас тархсан байдаг. Үүнээс гадна, нэг талст ч гэсэн дуу шингээхэд хувь нэмэр оруулдаг мултрал зэрэг согогийг агуулдаг. Мултрах нь атомын хавтгайн зохицуулалтыг зөрчих явдал юм. Дууны долгион нь атомын чичиргээ үүсгэх үед мултралууд шилжиж, дараа нь анхны байрлалдаа буцаж, дотоод үрэлтийн улмаас энергийг сарниулдаг.

Мултрахаас үүдэлтэй шингээлт нь ялангуяа хар тугалгагаар хийсэн хонх яагаад дуугардаггүйг тайлбарладаг. Хар тугалга нь маш их мултралтай байдаг зөөлөн металл бөгөөд дууны чичиргээ нь маш хурдан задардаг. Гэхдээ шингэн агаараар хөргөвөл сайн дуугарна. Бага температурт нүүлгэн шилжүүлэлт нь тогтмол байрлалд "хөлдөж" байдаг тул хөдөлдөггүй бөгөөд дууны энергийг дулаан болгон хувиргадаггүй.

ХӨГЖМИЙН АКУСТИК

Хөгжмийн дуу чимээ.

Хөгжмийн акустик нь хөгжмийн дуу авианы шинж чанар, тэдгээрийг хэрхэн хүлээн авахтай холбоотой шинж чанар, хөгжмийн зэмсгийн дуу авианы механизмыг судалдаг.

Хөгжмийн дуу чимээ буюу өнгө аяс нь үечилсэн дуу чимээ, i.e. тодорхой хугацааны дараа дахин дахин давтагдах хэлбэлзэл. Тогтмол дуу чимээг үндсэн давтамжийн үржвэртэй давтамжтай хэлбэлзлийн нийлбэрээр илэрхийлж болно гэж дээр хэлсэн. е: 2е, 3е, 4егэх мэт. Мөн чичиргээт утас, агаарын багана нь хөгжмийн дуу чимээ үүсгэдэг болохыг тэмдэглэв.

Хөгжмийн дуу чимээ нь дууны хэмжээ, өндөр, тембр гэсэн гурван янзаар ялгаатай байдаг. Эдгээр бүх үзүүлэлтүүд нь субъектив боловч хэмжигдэхүйц утгатай холбоотой байж болно. Чанга нь юуны түрүүнд дууны эрчтэй холбоотой байдаг; хөгжмийн бүтцэд түүний байрлалыг тодорхойлдог дууны өндөр нь аялгууны давтамжаар тодорхойлогддог; Нэг хөгжмийн зэмсэг эсвэл дуу хоолойг нөгөөгөөсөө ялгах тембр нь гармоникуудын энергийн хуваарилалт, цаг хугацааны явцад энэ хуваарилалтын өөрчлөлтөөр тодорхойлогддог.

Дууны өндөр.

Хөгжмийн дууны өндөр нь давтамжтай нягт холбоотой боловч үүнтэй ижил биш, учир нь дууны түвшинг үнэлэх нь субъектив байдаг.

Жишээлбэл, нэг давтамжийн дууны өндрийг үнэлэх нь түүний эзлэхүүний түвшингээс тодорхой хэмжээгээр хамаардаг болохыг тогтоожээ. Эзлэхүүн их хэмжээгээр нэмэгдсэнээр, жишээ нь 40 дБ, харагдах давтамж 10% -иар буурч болно. Практикт энэ чанга байдлаас хамаарах нь хамаагүй, учир нь хөгжмийн дуу чимээ нь нэг давтамжийн дуунаас хамаагүй илүү төвөгтэй байдаг.

Дуу болон давтамжийн хоорондын хамаарлын тухай асуулт нь илүү суурь юм: хэрэв хөгжмийн дуу чимээ нь гармоникуудаас бүрддэг бол хүлээн зөвшөөрөгдсөн давтамж нь ямар давтамжтай холбоотой вэ? Энэ нь спектрийн хамгийн бага давтамж биш харин хамгийн их энергитэй тохирох давтамж биш байж магадгүй юм. Жишээлбэл, 200, 300, 400, 500 Гц давтамжийн багцаас бүрдэх хөгжмийн дууг 100 Гц-ийн давтамжтай дуу чимээ гэж хүлээн авдаг. Өөрөөр хэлбэл, дууны өндөр нь дууны спектрт байхгүй байсан ч гармоник цувралын үндсэн давтамжтай холбоотой байдаг. Үнэн бол ихэнхдээ үндсэн давтамж нь спектрт нэг эсвэл өөр түвшинд байдаг.

Дууны давтамж ба түүний давтамжийн хоорондын хамаарлын талаар ярихдаа хүний ​​сонсголын эрхтний шинж чанарыг мартаж болохгүй. Энэ бол өөрийн гэсэн гажуудлыг танилцуулдаг тусгай акустик хүлээн авагч юм (сонсголын сэтгэлзүйн болон субъектив талууд байдаг гэдгийг дурдахгүй). Чих нь тодорхой давтамжийг тодорхойлох чадвартай бөгөөд үүнээс гадна дууны долгион нь шугаман бус гажуудал үүсгэдэг. Давтамжийн сонгомол байдал нь дууны чанга ба түүний эрчмийн ялгаанаас үүсдэг (Зураг 9). Анхны дохионд байхгүй давтамжийн дүр төрхөөр илэрхийлэгддэг шугаман бус гажуудлыг тайлбарлахад илүү хэцүү байдаг. Чихний хариу урвалын шугаман бус байдал нь түүний янз бүрийн элементүүдийн хөдөлгөөний тэгш бус байдлаас шалтгаална.

Шугаман бус хүлээн авагч системийн нэг онцлог шинж чанар нь давтамжтай дуугаар өдөөгддөг явдал юм. еҮүнд 1 гармоник аялгуу өдөөгдөж байна 2 е 1 , 3е 1,..., зарим тохиолдолд мөн 1/2 төрлийн дэд гармоникууд е 1 . Үүнээс гадна хоёр давтамжтай шугаман бус системийг өдөөх үед е 1 ба е 2 нийлбэр ба зөрүүний давтамжууд үүнд өдөөгддөг е 1 + е 2 Тэгээд е 1 - е 2. Анхны хэлбэлзлийн далайц их байх тусам "нэмэлт" давтамжийн хувь нэмэр их байх болно.

Тиймээс чихний акустик шинж чанарын шугаман бус байдлаас шалтгаалан дуу чимээнд байхгүй давтамж гарч ирж болно. Ийм давтамжийг субъектив аялгуу гэж нэрлэдэг. Дуу нь 200 ба 250 Гц давтамжийн цэвэр тонноос бүрддэг гэж үзье. Хариултын шугаман бус байдлаас шалтгаалан нэмэлт давтамж гарч ирнэ: 250 – 200 = 50, 250 + 200 = 450, 2ґ 200 = 400, 2ґ 250 = 500 Гц гэх мэт. Сонсогчид дуу чимээнд бүхэл бүтэн хосолсон давтамж байдаг юм шиг санагдах боловч тэдний гадаад төрх байдал нь чихний шугаман бус хариу үйлдэлтэй холбоотой юм. Хөгжмийн дуу чимээ нь үндсэн давтамж ба түүний гармоникуудаас бүрдэх үед үндсэн давтамж нь давтамжийн зөрүүгээр үр дүнтэйгээр нэмэгддэг нь ойлгомжтой.

Судалгаанаас харахад субъектив давтамж нь анхны дохионы далайц хангалттай их байх үед л үүсдэг. Тиймээс урьд өмнө хөгжимд субьектив давтамжийн үүргийг ихээхэн хэтрүүлсэн байж магадгүй юм.

Хөгжмийн стандарт ба хөгжмийн хэмжилт.

Хөгжмийн түүхэнд янз бүрийн давтамжийн дууг хөгжмийн бүтцийг бүхэлд нь тодорхойлдог үндсэн өнгө болгон авдаг. Одоо эхний октавын "А" тэмдэглэлийн нийтээр хүлээн зөвшөөрөгдсөн давтамж нь 440 Гц байна. Гэхдээ өмнө нь 400-аас 462 Гц хүртэл хэлбэлзэж байсан.

Дууны өндөрийг тодорхойлох уламжлалт арга бол стандарт тохируулагчийн аятай харьцуулах явдал юм. Өгөгдсөн дууны давтамжийн стандартаас хазайлтыг цохилт байгаа эсэхээр үнэлдэг. Өнөөдрийг хүртэл тааруулах сэрээг ашигладаг хэвээр байгаа боловч одоо дууны хэмжээг тодорхойлоход илүү тохиромжтой хэрэгсэл, тухайлбал стандарт тогтвортой давтамжийн генератор (кварцын резонатортой) гэх мэт бүх аудио хүрээнд жигд тааруулж болно. Үнэн бол ийм төхөөрөмжийг үнэн зөв тохируулах нь нэлээд хэцүү байдаг.

Дууны аяыг хэмжих өргөн хэрэглэгддэг стробоскопийн арга бол хөгжмийн зэмсгийн дуу нь стробоскопийн чийдэнгийн анивчдаг давтамжийг тогтоодог явдал юм. Дэнлүү нь мэдэгдэж буй давтамжтайгаар эргэлддэг дискэн дээрх хэв маягийг гэрэлтүүлдэг бөгөөд аялгууны үндсэн давтамжийг стробоскопийн гэрэлтүүлгийн дор диск дээрх хэв маягийн хөдөлгөөний илэрхий давтамжаас тодорхойлно.

Чих нь дууны давтамжийн өөрчлөлтөд маш мэдрэмтгий байдаг ч мэдрэмж нь давтамжаас хамаардаг. Энэ нь сонсголын доод босго ойролцоо хамгийн их байна. Бүр сургагдаагүй чих ч гэсэн 500-аас 5000 Гц хүртэлх давтамжийн 0.3% -ийн зөрүүг илрүүлж чаддаг. Сургалтаар мэдрэмтгий байдлыг нэмэгдүүлэх боломжтой. Хөгжимчид дууны өндөр мэдрэмжтэй байдаг ч энэ нь жишиг осцилляторын гаргаж буй цэвэр аялгууны давтамжийг тодорхойлоход үргэлж тустай байдаггүй. Энэ нь дууны давтамжийг чихээр тодорхойлоход түүний тембр чухал үүрэг гүйцэтгэдэг болохыг харуулж байна.

Тембр.

Тембр гэдэг нь хөгжмийн зэмсэг, дуу хоолойд ижил өндөр, дуу авиаг харьцуулах үед ч гэсэн өвөрмөц онцлогийг өгдөг хөгжмийн дуу авианы шинж чанаруудыг хэлдэг. Энэ бол дууны чанар юм.

Тембр нь дууны давтамжийн спектр болон түүний цаг хугацааны өөрчлөлтөөс хамаардаг. Энэ нь хэд хэдэн хүчин зүйлээр тодорхойлогддог: энергийн хэт авианы хуваарилалт, дуу гарах эсвэл зогсох үед үүсэх давтамж (шилжилтийн аялгуу гэж нэрлэгддэг) ба тэдгээрийн сулрал, түүнчлэн дууны далайц, давтамжийн модуляц ( "чичиргээ").

Хэт авианы эрч хүч.

Дунд хэсгийг нь сугалж өдөөж буй сунгасан утсыг авч үзье (Зураг 15, А). Бүх тэгш гармоникуудын дунд зангилаа байдаг тул тэдгээр нь байхгүй байх ба хэлбэлзэл нь үндсэн давтамжтай тэнцүү сондгой гармоникуудаас бүрдэнэ. е 1 = v/2л, Хаана v -утсан дахь долгионы хурд, ба л- түүний урт. Тиймээс зөвхөн давтамжууд л байх болно е 1 , 3е 1 , 5е 1 гэх мэт. Эдгээр гармоникуудын харьцангуй далайцыг Зураг дээр үзүүлэв. 15, б.

Энэ жишээ нь дараах чухал ерөнхий дүгнэлтийг хийх боломжийг бидэнд олгоно. Резонансын системийн гармоникийн багц нь түүний тохиргоогоор тодорхойлогддог бөгөөд гармоникуудын хоорондох энергийн хуваарилалт нь өдөөх аргаас хамаарна. Утсыг өдөөх үед түүний голд үндсэн давтамж давамгайлж, жигд гармоникууд бүрэн дарагдана. Хэрэв утсыг дунд хэсэгт нь бэхлээд өөр газар сугалж авбал үндсэн давтамж, сондгой гармоникууд дарагдана.

Энэ бүхэн нь бусад алдартай хөгжмийн зэмсгүүдэд хамаатай боловч нарийн ширийн зүйлс нь маш өөр байж болно. Багажнууд нь ихэвчлэн агаарын хөндий, дууны самбар эсвэл дуу гаргах эвэртэй байдаг. Энэ бүхэн нь өнгө аясуудын бүтэц, формантуудын харагдах байдлыг тодорхойлдог.

Форматчид.

Дээр дурдсанчлан хөгжмийн зэмсгийн дууны чанар нь гармоникуудын энергийн хуваарилалтаас хамаардаг. Олон хөгжмийн зэмсгийн өндөр, ялангуяа хүний ​​дуу хоолой өөрчлөгдөхөд гармоникийн тархалт өөрчлөгддөг тул үндсэн өнгө аяс нь үргэлж ойролцоогоор ижил давтамжийн мужид байрладаг бөгөөд үүнийг формантын муж гэж нэрлэдэг. Формантуудын оршин тогтнох нэг шалтгаан нь дууны самбар, агаарын резонатор зэрэг дууг нэмэгдүүлэхийн тулд резонансын элементүүдийг ашиглах явдал юм. Байгалийн резонансын өргөн нь ихэвчлэн том байдаг тул холбогдох давтамж дахь цацрагийн үр ашиг өндөр байдаг. Гуулин хөгжмийн зэмсгийн хувьд формантуудыг дуу гарах хонхоор тодорхойлно. Форматын хүрээн дэх өнгө аясыг хамгийн их эрчим хүчээр ялгаруулдаг тул үргэлж онцлон тэмдэглэдэг. Формантууд нь хөгжмийн зэмсэг эсвэл хоолойны дууны чанарын шинж чанарыг голчлон тодорхойлдог.

Цаг хугацаа өнгөрөх тусам өнгө аясыг өөрчлөх.

Аливаа хөгжмийн зэмсгийн ая цаг хугацааны явцад тогтмол байх нь ховор бөгөөд тембр нь үүнтэй ихээхэн холбоотой байдаг. Энэ хэрэгсэл урт ноттой байсан ч дууг баяжуулах давтамж ба далайцын бага зэрэг үечилсэн модуляци байдаг - "вибрато". Энэ нь ялангуяа хийл, хүний ​​хоолой зэрэг утсан хөгжмийн зэмсгүүдэд үнэн юм.

Олон хөгжмийн зэмсгүүдийн хувьд, жишээлбэл төгөлдөр хуурын хувьд дууны үргэлжлэх хугацаа нь тогтмол аялгуу үүсэх цаг байхгүй - сэтгэл хөдөлсөн дуу хурдан нэмэгдэж, дараа нь хурдан мууддаг. Хэт авианы сулрал нь ихэвчлэн давтамжаас хамааралтай нөлөөллөөс (акустик цацраг гэх мэт) үүсдэг тул аялгууны бүхэл бүтэн өнгөний тархалт өөрчлөгддөг нь ойлгомжтой.

Зарим хэрэгслийн хувьд цаг хугацааны аяны өөрчлөлтийн шинж чанарыг (дууны өсөлт ба буурах хурд) Зураг дээр схемээр үзүүлэв. 18. Харахад хялбар чавхдаст хөгжмийн зэмсгүүд (хавгар ба гар) бараг тогтмол аялгуугүй байдаг. Ийм тохиолдолд дуу чимээ нь цаг хугацааны явцад хурдан өөрчлөгддөг тул бид зөвхөн хэт авианы спектрийн талаар нөхцөлт байдлаар ярьж болно. Өсөлт, уналтын шинж чанарууд нь ийм хэрэгслийн тембрийн чухал хэсэг юм.

Шилжилтийн аялгуу.

Дууны гармоник найрлага нь ихэвчлэн дууг хөдөлгөсний дараа богино хугацаанд хурдан өөрчлөгддөг. Чавхдас цохих, таслах замаар дуу нь өдөөгддөг хэрэгслүүдэд өндөр гармоник (мөн олон тооны гармоник бус бүрэлдэхүүн хэсгүүд) хамаарах энерги нь дуу гарсны дараа шууд хамгийн их байх ба секундын дараа эдгээр давтамжууд унтардаг. гарч. Шилжилтийн гэж нэрлэгддэг ийм дуу чимээ нь хөгжмийн зэмсгийн дуунд тодорхой өнгө өгдөг. Төгөлдөр хуурын хувьд тэдгээр нь утсанд цохих алхны үйлдлээс үүсдэг. Заримдаа ижил аяны бүтэцтэй хөгжмийн зэмсгүүдийг зөвхөн шилжилтийн аялгуугаар нь ялгаж чаддаг.

ХӨГЖМИЙН ЗЭРЭГСЛИЙН ДУГААР

Хөгжмийн дууг олон янзаар өдөөж, өөрчилж болдог тул хөгжмийн зэмсгүүд янз бүрийн хэлбэртэй байдаг. Хөгжмийн зэмсгийг шинжлэх ухааны онолд авалгүйгээр ихэвчлэн хөгжимчид, чадварлаг гар урчууд өөрсдөө бүтээж, сайжруулдаг байв. Тиймээс акустик шинжлэх ухаан жишээ нь хийл хөгжим яагаад ийм хэлбэртэй байдгийг тайлбарлаж чадахгүй. Гэсэн хэдий ч хийлийн ерөнхий зарчим, хийц загварт үндэслэн түүний дуу авианы шинж чанарыг тодорхойлох бүрэн боломжтой.

Төхөөрөмжийн давтамжийн хүрээ нь ихэвчлэн түүний үндсэн аялгууны давтамжийн мужийг хэлнэ. Хүний дуу хоолой ойролцоогоор хоёр октав, хөгжмийн зэмсэг дор хаяж гурваас доошгүй (том эрхтэн 10) хүрдэг. Ихэнх тохиолдолд өнгө аяс нь сонсогдох хүрээний хамгийн ирмэг хүртэл үргэлжилдэг.

Хөгжмийн зэмсэг нь чичиргээт элемент, түүнийг өдөөх механизм, чичиргээт элемент болон хүрээлэн буй агаарыг хооронд нь акустик холбоо тогтоох туслах резонатор (эвэр эсвэл дууны самбар) гэсэн үндсэн гурван хэсэгтэй.

Хөгжмийн дуу чимээ нь цаг хугацааны хувьд үе үе бөгөөд үечилсэн авиа нь хэд хэдэн гармоникуудаас бүрддэг. Тогтмол урттай утас ба агаарын баганын чичиргээний байгалийн давтамж нь хоорондоо харилцан уялдаатай байдаг тул олон хэрэгсэлд гол чичиргээний элементүүд нь утас, агаарын багана юм. Хэд хэдэн үл хамаарах зүйлээс (лимбэ бол тэдгээрийн нэг нь) багаж хэрэгсэл нь нэг давтамжийн дуу чимээ гаргаж чадахгүй. Үндсэн доргиулагчийг өдөөх үед өнгө аяс агуулсан дуу гарч ирнэ. Зарим чичиргээний хувьд резонансын давтамж нь гармоник бүрэлдэхүүн хэсэг биш юм. Энэ төрлийн зэмсгүүдийг (жишээлбэл, бөмбөр, цан) найрал хөгжимд онцгой илэрхийлэл, хэмнэлийг онцлон тэмдэглэхийн тулд ашигладаг, гэхдээ уянгалаг хөгжүүлэхэд ашигладаггүй.

Чавхдаст хөгжим.

Чичиргээт утас нь өөрөө муу дуу чимээ ялгаруулдаг тул чавхдаст хөгжим нь мэдэгдэхүйц хүчтэй дууг өдөөх нэмэлт резонатортой байх ёстой. Энэ нь хаалттай агаарын хэмжээ, дууны самбар эсвэл хоёулангийнх нь хослол байж болно. Мөн хөгжмийн зэмсгийн дууны шинж чанар нь чавхдас догдолж байгаагаар тодорхойлогддог.

Тогтмол урттай хэлхээний чичиргээний үндсэн давтамж гэдгийг бид өмнө нь харсан Лилэрхийллээр өгөгдөнө

Хаана Тнь утасны суналтын хүч, ба р Л– утаснуудын уртын нэгжид ногдох масс. Тиймээс бид давтамжийг гурван аргаар өөрчилж болно: урт, хурцадмал байдал эсвэл массыг өөрчлөх. Олон тооны хэрэгсэлд ижил урттай цөөн тооны утсыг ашигладаг бөгөөд тэдгээрийн үндсэн давтамж нь хурцадмал байдал, массыг зөв сонгох замаар тодорхойлогддог. Утасны уртыг хуруугаараа богиносгосноор бусад давтамжийг олж авдаг.

Төгөлдөр хуур гэх мэт бусад хөгжмийн зэмсгүүд нь нот бүрийн хувьд урьдчилан тохируулсан олон утаснуудын нэгтэй байдаг. Давтамжийн хүрээ ихтэй төгөлдөр хуурыг тааруулах нь ялангуяа нам давтамжийн бүсэд амар ажил биш юм. Төгөлдөр хуурын бүх чавхдасыг чангалах хүч нь бараг ижил (ойролцоогоор 2 кН) бөгөөд чавхдаст урт, зузааныг өөрчилснөөр олон янзын давтамжийг олж авдаг.

Чавхдаст хөгжмийн зэмсгийг хутгахдаа суга татах (жишээлбэл, босоо ятга эсвэл банжо), цохих (төгөлдөр хуур дээр), нум (хийлийн гэр бүлийн хөгжмийн зэмсгүүдийн хувьд) ашиглан хийж болно. Бүх тохиолдолд, дээр дурдсанчлан гармоникуудын тоо ба тэдгээрийн далайц нь утсыг өдөөх аргаас хамаарна.

Төгөлдөр хуур.

Цохилтод утсыг нь хөдөлгөдөг хөгжмийн ердийн жишээ бол төгөлдөр хуур юм. Энэхүү хөгжмийн зэмсгийн том дууны самбар нь олон төрлийн формантуудыг өгдөг тул түүний тембр нь ямар ч догдолж буй нотод маш жигд байдаг. Үндсэн формантууд нь 400-500 Гц орчим давтамжтайгаар оргилдоо хүрдэг ба бага давтамжтай үед аялгуу нь гармоникоор баялаг бөгөөд үндсэн давтамжийн далайц нь зарим хэт авианыхаас бага байдаг. Төгөлдөр хуурын хувьд хамгийн богино чавхдасаас бусад бүх чавхдас дээрх алх нь нэг үзүүрээс нь чавхдаст уртын 1/7 хэсэгт байрлах цэгт цохигддог. Энэ нь ихэвчлэн энэ тохиолдолд үндсэн давтамжийн хувьд диссонант болох долоо дахь гармоник ихээхэн дарагдсан байдагтай холбон тайлбарладаг. Гэхдээ алхны хязгаарлагдмал өргөнөөс болж долоо дахь ойролцоо байрлах бусад гармоникууд бас дарагддаг.

Хилийн гэр бүл.

Хийлийн гэр бүлийн хөгжмийн зэмсгийн хувьд урт дууг нумаар үүсгэдэг бөгөөд үүний тусламжтайгаар чавхдаст хувьсах хөдөлгөгч хүчийг өгч, чавхдаст чичиргээг хадгалдаг. Хөдөлгөөнт нумын үйлчлэлээр таталтын хүч ихэссэнээс утас тасрах хүртэл үрэлтийн улмаас хажуу тийш татагдана. Эхлэх байрлал руугаа буцаж ирэхэд тэр дахин нум руу хөтлөгдөв. Энэ үйл явц давтагдах бөгөөд ингэснээр утсан дээр үе үе гадны хүч үйлчилнэ.

Хэмжээг нэмэгдүүлэх, давтамжийн хүрээг багасгахын тулд гол нуман утсан хөгжмийн зэмсгүүдийг хийл, хийл, морин хийл, контрбасс зэрэг байдлаар байрлуулна. Эдгээр хэрэгслүүдийн давтамжийн спектр нь ялангуяа өнгө аясаар баялаг бөгөөд энэ нь тэдний дуунд онцгой дулаан, илэрхий байдлыг өгдөг нь дамжиггүй. Хийлийн гэр бүлийн хувьд чичиргээт утас нь хөгжмийн зэмсгийн агаарын хөндий ба их биетэй акустик байдлаар холбогддог бөгөөд энэ нь маш өргөн давтамжийн хүрээг эзэлдэг формантуудын бүтцийг голчлон тодорхойлдог. Хийлийн гэр бүлийн томоохон төлөөлөгчид нам давтамжийн бүсэд шилжсэн олон тооны формантуудтай байдаг. Тиймээс хийлийн овгийн хоёр зэмсэг дээр тоглож буй ижил нот нь тононы бүтцийн ялгаатай байдлаас шалтгаалан өөр өөр тембр өнгө олж авдаг.

Хийл нь биеийн хэлбэрээс шалтгаалж 500 Гц-ийн давтамжтай тод резонанстай байдаг. Энэ утгатай ойролцоо давтамжтай нотыг тоглуулах үед "чонын аялгуу" гэж нэрлэгдэх хүсээгүй чичиргээний чимээ гарч болно. Хийлийн биеийн доторх агаарын хөндий нь өөрийн гэсэн резонансын давтамжтай байдаг бөгөөд тэдгээрийн гол нь 400 Гц-ийн ойролцоо байрладаг. Тусгай хэлбэрийн улмаас хийл нь хоорондоо нягт уялдаатай олон тооны резонанстай байдаг. Чоно өнгө аясаас бусад нь бүгд гаргаж авсан дууны ерөнхий спектрийн хувьд тийм ч их ялгагддаггүй.

Үлээвэр хөгжим.

Модон үлээвэр хөгжим.

Хязгаарлагдмал урттай цилиндр хоолой дахь агаарын байгалийн чичиргээний талаар өмнө нь авч үзсэн. Байгалийн давтамж нь хэд хэдэн гармоник үүсгэдэг бөгөөд тэдгээрийн үндсэн давтамж нь хоолойн урттай урвуу хамааралтай байдаг. Үлээвэр хөгжмийн зэмсэг дэх хөгжмийн дуу чимээ нь агаарын баганын резонансын өдөөлтөөс болж үүсдэг.

Агаарын чичиргээ нь резонаторын хананы хурц ирмэг дээр унах агаарын урсгалын чичиргээ, эсвэл агаарын урсгал дахь зэгсний уян гадаргуугийн чичиргээгээр өдөөгддөг. Аль ч тохиолдолд даралтын үе үе өөрчлөлт нь багажны торхны орон нутгийн хэсэгт тохиолддог.

Эдгээр өдөөх аргуудын эхнийх нь "ирмэгийн өнгө" харагдах байдал дээр суурилдаг. Хурц ирмэг бүхий шаантаг хэлбэртэй саад тотгороор эвдэрсэн цоорхойноос агаарын урсгал гарч ирэхэд эхлээд нэг талд, дараа нь шаантагны нөгөө талд үе үе эргүүлэг үүсдэг. Агаарын урсгалын хурд өндөр байх тусам тэдгээрийн үүсэх давтамж их болно. Хэрэв ийм төхөөрөмжийг резонансын агаарын баганад акустик байдлаар холбосон бол ирмэгийн аяны давтамжийг агаарын баганын резонансын давтамжаар "барьж авдаг". эргүүлэг үүсэх давтамжийг агаарын баганаар тодорхойлно. Ийм нөхцөлд агаарын баганын үндсэн давтамж нь агаарын урсгалын хурд нь тодорхой хамгийн бага утгаас хэтэрсэн үед л өдөөгддөг. Энэ утгаас давсан тодорхой хурдны хязгаарт ирмэгийн аялгууны давтамж нь энэ үндсэн давтамжтай тэнцүү байна. Агаарын урсгалын хурд илүү өндөр байх үед (резонатортой холбоогүй тохиолдолд ирмэгийн давтамж нь резонаторын хоёр дахь гармониктой тэнцүү байх болно) ойролцоо) ирмэгийн давтамж хоёр дахин нэмэгдэж, аялгууны давтамж нэмэгддэг. Бүхэл бүтэн системээс ялгарах нь октав илүү өндөр болж хувирдаг. Үүнийг хэт үлээлгэх гэж нэрлэдэг.

Ирмэгийн аялгуу нь эрхтэн, лимбэ, пикколо зэрэг хөгжмийн зэмсгүүдийн агаарын баганыг өдөөдөг. Лимбэ тоглохдоо нэг үзүүрийн ойролцоо хажуугийн нүх рүү хажуу талаас үлээж, ирмэгийн аялгууг өдөөдөг. D ба түүнээс дээш октавын ноотууд нь торхны үр дүнтэй уртыг өөрчлөх, хажуугийн нүхийг нээх, ердийн ирмэгийн аялгуугаар үүсдэг. Илүү өндөр октавуудыг хэт үлээх замаар олж авдаг.

Үлээвэр хөгжмийн зэмсгийн дууг өдөөх өөр нэг арга бол агаарын урсгалыг үе үе савладаг зэгсээр таслах явдал бөгөөд үүнийг зэгсээр хийсэн тул зэгс гэж нэрлэдэг. Энэ аргыг янз бүрийн модон үлээвэр болон гуулин хөгжмийн зэмсгүүдэд ашигладаг. Нэг зэгстэй (жишээлбэл, кларнет, саксофон, баян хуурын төрлийн хөгжмийн зэгс гэх мэт), тэгш хэмтэй хос зэгстэй (жишээлбэл, гобой, фагот гэх мэт) сонголтууд байдаг. Аль ч тохиолдолд хэлбэлзлийн процесс ижил байна: Бернуллигийн хуулийн дагуу даралт нь багасдаг нарийн завсараар агаарыг үлээлгэдэг. Таяг нь завсар руу татагдаж, түүнийг хаадаг. Урсгал байхгүй үед уян харимхай таяг шулуун болж, үйл явц давтагдана.

Үлээвэр хөгжмийн зэмсгүүдэд лимбэний нэгэн адил хэмжүүрийн ноотыг сонгохдоо хажуугийн нүхийг онгойлгож, үлээх замаар гүйцэтгэдэг.

Хоёр үзүүр нь нээлттэй, бүхэл бүтэн өнгө аястай бүрээнээс ялгаатай нь зөвхөн нэг үзүүрт нь нээлттэй бүрээ нь зөвхөн сондгой гармониктай байдаг ( см. илүү өндөр). Энэ бол кларнетийн тохиргоо бөгөөд тиймээс түүний гармоник нь сул илэрхийлэгддэг. Кларнет дахь хэт үлээлгэх нь үндсэн давтамжаас 3 дахин их давтамжтайгаар тохиолддог.

Обоид хоёр дахь гармоник нэлээд хүчтэй байдаг. Энэ нь кларнетээс ялгаатай нь нүх нь конус хэлбэртэй байдаг бол кларнетт нүхний хөндлөн огтлол нь уртынхаа ихэнх хэсэгт тогтмол байдаг. Конус баррель дахь чичиргээний давтамжийг цилиндр хоолойтой харьцуулахад тооцоолоход илүү хэцүү байдаг ч бүрэн хэмжээний өнгө аяс байсаар байна. Энэ тохиолдолд битүү нарийн төгсгөлтэй конус хэлбэрийн хоолойн чичиргээний давтамж нь хоёр төгсгөл нь нээлттэй цилиндр хэлбэртэй хоолойн давтамжтай ижил байна.

Гуулин зэмсэг.

Эвэр, бүрээ, корнет-а-поршений, тромбон, бугль, туба зэрэг гуулин хөгжмийн зэмсгүүд уруулаараа догдолдог бөгөөд энэ нь тусгай хэлбэртэй амны хөндийгөөр хосолсон үед давхар зэгсний үйлдэлтэй төстэй байдаг. Сэтгэл хөдөлгөм дуу чимээний үед агаарын даралт нь модны салхинаас хамаагүй өндөр байдаг. Гуулин салхи нь ихэвчлэн цилиндр ба конус хэлбэртэй, хонхтой төгсгөлтэй металл торхтой байдаг. Хэсгүүдийг гармоникийн бүрэн спектрээр хангахын тулд сонгосон. Торхны нийт урт нь хоолойны хувьд 1.8 м-ээс 5.5 м хүртэл байдаг. Хоолойг акустик шалтгаанаар биш харин ажиллахад хялбар болгох үүднээс эмгэн хумс хэлбэрээр шургуулдаг.

Торхны тогтмол урттай бол жүжигчин зөвхөн торхны байгалийн давтамжаар тодорхойлогддог тэмдэглэлүүдтэй байдаг (мөн үндсэн давтамж нь ихэвчлэн "тасардаггүй" байдаг), амны хөндийн агаарын даралтыг нэмэгдүүлснээр өндөр гармоникууд өдөөгддөг. Тиймээс, тогтсон урттай бамбай дээр та хэдхэн нот (хоёр, гурав, дөрөв, тав, зургаа дахь гармоник) тоглож болно. Бусад гуулин багажууд дээр гармоникуудын хооронд байрлах давтамжийг торхны уртыг өөрчлөх замаар авдаг. Тромбон нь энэ утгаараа өвөрмөц бөгөөд түүний торхны урт нь эвхэгддэг U хэлбэрийн гулсуурын жигд хөдөлгөөнөөр зохицуулагддаг. Бүхэл бүтэн масштабын тэмдэглэлийн сонголтыг слайдын долоон өөр байрлалаар хангадаг бөгөөд баррель нь догдолж буй аяыг өөрчилдөг. Бусад гуулин хэрэгсэлд энэ нь янз бүрийн урттай, өөр өөр хослол бүхий гурван хажуугийн сувгийг ашиглан торхны нийт уртыг үр дүнтэй сунгах замаар хийгддэг. Энэ нь долоон өөр баррель уртыг өгдөг. Тромбоны нэгэн адил эдгээр долоон баррель урттай тохирох янз бүрийн цуврал аялгуунууд бүхэл бүтэн хэмжүүрийн ноотуудад цохигддог.

Бүх гуулин хөгжмийн аялгуу нь гармоникоор баялаг. Энэ нь голчлон өндөр давтамжтай дууны цацрагийн үр ашгийг нэмэгдүүлдэг хонхтой холбоотой юм. Бүрээ болон эвэр нь богльтой харьцуулахад илүү өргөн хүрээний гармоник тоглоход зориулагдсан. И.Бахын бүтээлүүдийн гоцлол бүрээ хэсэг нь эгнээний дөрөв дэх октавын олон хэсгүүдийг агуулсан бөгөөд энэ хөгжмийн зэмсгийн 21-р гармонид хүрдэг.

Цохилтот хөгжим.

Цохилтот хөгжмийн зэмсгүүд нь хөгжмийн зэмсгийн биеийг цохиж, чөлөөт чичиргээг нь хөдөлгөж дуугардаг. Ийм зэмсэг нь чичиргээ нь цохилтоор өдөөгддөг төгөлдөр хуураас хоёр талаараа ялгаатай: чичиргээт бие нь гармоник өнгө үүсгэдэггүй бөгөөд өөрөө нэмэлт резонаторгүйгээр дуу гаргаж чаддаг. Цохилтот хөгжимд бөмбөр, цан, ксилофон, гурвалжин орно.

Хатуу бодисын чичиргээ нь ижил хэлбэрийн агаарын резонаторын чичиргээнээс хамаагүй илүү төвөгтэй байдаг, учир нь хатуу биетүүдэд илүү олон төрлийн чичиргээ байдаг. Тиймээс шахах, гулзайлгах, мушгирах долгион нь металл бариулын дагуу тархаж болно. Тиймээс цилиндр саваа нь цилиндр агаарын баганаас илүү олон чичиргээний горимтой тул резонансын давтамжтай байдаг. Түүнээс гадна эдгээр резонансын давтамжууд нь гармоник цуврал үүсгэдэггүй. Ксилофон нь хатуу баарны гулзайлтын чичиргээг ашигладаг. Чичиргээт ксилофон барын хэт авианы үндсэн давтамжийн харьцаа нь: 2.76, 5.4, 8.9, 13.3.

Тюнинг сэрээ нь хэлбэлздэг муруй саваа бөгөөд түүний чичиргээний үндсэн хэлбэр нь хоёр гар нэгэн зэрэг ойртох эсвэл бие биенээсээ холдох үед үүсдэг. Тохируулагч нь гармоник цуваагүй бөгөөд зөвхөн түүний үндсэн давтамжийг ашигладаг. Түүний эхний хэт авианы давтамж нь үндсэн давтамжаас 6 дахин их байна.

Хөгжмийн дуугаралт үүсгэдэг цул биетийн өөр нэг жишээ бол хонх юм. Хонхны хэмжээ нь янз бүр байж болно - жижиг хонхоос эхлээд олон тонн жинтэй сүмийн хонх хүртэл. Хонх томрох тусам дуу чимээ багасна. Хонхны хэлбэр болон бусад шинж чанарууд нь олон зуун жилийн хувьслын явцад олон өөрчлөлтийг авчирсан. Маш цөөхөн аж ахуйн нэгж тэдний үйлдвэрлэл эрхэлдэг бөгөөд энэ нь маш их ур чадвар шаарддаг.

Хонхны эхний аялгуу нь гармоник биш бөгөөд өөр өөр хонхны хувьд хэт авианы харьцаа ижил биш байна. Жишээлбэл, нэг том хонхны хувьд хэт авианы үндсэн давтамжийн хэмжсэн харьцаа 1.65, 2.10, 3.00, 3.54, 4.97, 5.33 байна. Гэхдээ хонх цохисны дараа тонус хоорондын энергийн хуваарилалт маш хурдан өөрчлөгдөж, хонхны хэлбэр нь давамгайлсан давтамжууд хоорондоо ойролцоогоор гармоник хамааралтай байхаар сонгогдсон байдаг. Хонхны өндөр нь үндсэн давтамжаар тодорхойлогддоггүй, харин цохисны дараа давамгайлах ноотоор шууд тодорхойлогддог. Энэ нь ойролцоогоор хонхны тав дахь аятай тохирч байна. Хэсэг хугацааны дараа хонхны дуунд доод өнгөнүүд давамгайлж эхэлдэг.

Бөмбөрийн хувьд хэлбэлздэг элемент нь арьсан мембран, ихэвчлэн дугуй хэлбэртэй байдаг бөгөөд үүнийг сунгасан утаснуудын хоёр хэмжээст аналог гэж үзэж болно. Хөгжмийн хувьд бөмбөр нь чавхдас шиг чухал биш, учир нь түүний байгалийн давтамжийн байгалийн хүрээ нь гармоник биш юм. Үл хамаарах зүйл бол тимпани бөгөөд түүний мембран нь агаарын резонатороор сунадаг. Бөмбөрийн аяны дарааллыг радиаль чиглэлд толгойн зузааныг өөрчилснөөр гармоник болгож болно. Ийм бөмбөрийн жишээ байж болно табла, Энэтхэгийн сонгодог хөгжимд хэрэглэгддэг.

А - тэргүүн байр, дуу чимээ нь чихэнд мэдрэгдэх уян чичиргээг хэлнэ. Эндээс харахад сонсголын эрхтний онцлогийг харгалзахгүйгээр ямар ч дууны хэмжилт хийх боломжгүй гэдэг нь зарчмын хувьд ч, практикийн хувьд ч тодорхой байна. Хамгийн энгийн жишээ бол 30 кГц-ийн чичиргээ нь сарьсан багваахайд маш чанга байж болох ч хүний ​​хувьд түүний эзлэхүүн тэг байдаг. Тиймээс дууны параметрүүдийн талаар ярихдаа бид хоёр цуврал хэмжигдэхүүнийг ялгах хэрэгтэй.

A. Сонсголын эрхтнээс үл хамаарах дуу авианы физик шинж чанар

B. Сонсголын эрхтний шинж чанарыг харгалзан үздэг психофизик (субъектив) шинж чанарууд.

Эдгээр хэмжигдэхүүнүүдийн багц ба тэдгээрийн хоорондын хамаарлыг дараах хүснэгт хэлбэрээр үзүүлэх нь тохиромжтой.

Физик шинж чанар Психофизик шинж чанарууд 1. Хэлбэлзлийн давтамж [Гц] 1. Давхарга

2. Гармоник спектр 2. Дууны тембр

3. Дууны эрч хүч I [Wm -2 ] 3. Дууны хэмжээ [унтах]

Эрчим хүчний түвшин L [дБ] Дууны түвшин[арын дэвсгэр]

Эхний хоёр байр суурь нэг их тайлбар хийх шаардлагагүй. Зөвхөн давтамж нь логарифмын харьцаагаар давтамжтай холбоотой гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй; Үүнийг хэлэх өөр нэг арга бол: геометрийн прогрессийн давтамж нэмэгдэхийн хэрээр арифметик прогрессийн давтамж нэмэгддэг.

Нарийн төвөгтэй дууны хувьд дууны өндөр нь голчлон эхний гармоникийн давтамжаар тодорхойлогддог. Энэ тохиолдолд дууны түвшний субъектив мэдрэмж нь янз бүрийн гармоникуудын эрчмийн харьцаанаас хамаарна.

Спектрийн дагуу бүх дуу чимээ нь аялгуу, дуу чимээнд хуваагддаг. Аябайгаа дуудлагын дуу чимээ захирч байсанспектр, өөрөөр хэлбэл нэлээд хатуу үечилсэн. Тодорхой хугацаагүй, тасралтгүй спектртэй дуу авиаг нэрлэдэг дуу чимээ. Аялгуунд ялангуяа ярианы эгшиг, хөгжмийн зэмсгийн дуу авиа орно; шуугиан руу - гийгүүлэгч ба цохиур хөгжмийн зэмсэг.

Субьектив ойлголт дахь дууны эрч хүч нь тохирч байнаэзлэхүүн . Гэсэн хэдий ч эрчим ба чанга дууны хоорондын хамаарлыг шууд тогтоох боломжгүй; туслах хэмжигдэхүүнийг нэвтрүүлэх шаардлагатай - эрчимжилтийн түвшинТэгээд дууны түвшин, хүснэгтэд үзүүлснээр.

Үзэл баримтлал эрчимжилтийн түвшинМэдрэлийн импульсийн давтамж ба дууны эрчмийн хоорондын логарифмын хамаарлын талаар дээр дурдсан Вебер-Фехнерийн хуулийг харгалзан үздэг. Эрчим хүчний түвшин нь томъёогоор тодорхойлогддог L утга юм

Энд I нь өгөгдсөн дууны эрч хүч, I o нь босго эрчим юм. Үнэн хэрэгтээ I 0 нь өөр өөр хүмүүст өөр өөр утгатай боловч энэ томъёог ашиглан тооцоолохдоо тэд үнэмлэхүй буюу дундаж босго гэж нэрлэгддэг I 0 = 10 -12 W.m -2-ийг ашигладаг. Эрчим хүчний түвшний нэгж нь децибел [дБ]; ("deci" угтвар нь коэффициентийн утгыг санадаг, өөрөөр хэлбэл 10).

Жишээлбэл, ачаалал ихтэй гудамжинд дуу чимээний эрч хүч ойролцоогоор 10 -5 Вм -2 байна. Энэ нь эрчмийн түвшинтэй тохирч байна:

Эрчим хүчний түвшинг дууны даралтаар илэрхийлж болно.эрчим нь пропорциональ байна гэж үзвэл дөрвөлжиндаралт:

хаана Δр 0 – дууны босго даралт (дунджаар) 2.10 – 5 Па-тай тэнцүү. Жишээлбэл, зарим дууны дууны даралт 1 Па байвал

L = 20.lg
= 20 lg (5.10 4) = 20.4.7 = 94 дБ

Энэ их чанга дуу байна!

Эрчим хүчний түвшний ойлголтын тодорхойлолт нь биофизикийн хуулиудыг тодорхой хэмжээгээр тусгасан байдаг. Гэсэн хэдий ч эрчмийн түвшин нь өөрөө тодорхой дуу авианы үүсгэдэг субъектив мэдрэмжтэй тохирохгүй байна. энэ мэдрэмжээс ихээхэн шалтгаалнадууны давтамжаас . Жишээлбэл, 65 дБ-д 30 Гц, 20 дБ-д 1000 Гц-ийн аялгуу нь эрчмийн түвшин эрс ялгаатай байсан ч ихэнх хүмүүст адилхан чанга сонсогддог. Тиймээс хоёр дахь үзэл баримтлалыг нэвтрүүлсэн - дууны түвшин , хэний нэгж вэ дэвсгэр (арын дэвсгэрийг заримдаа гэж нэрлэдэг эзлэхүүний децибел). Энэ ойлголтыг тодорхойлохдоо бид яг юунаас эхэлдэг дууны субъектив ойлголт. Энэ тохиолдолд хэмжсэн дууг 1000 Гц давтамжтай "стандарт" дуу чимээтэй харьцуулна (үүнийг "стандарт давтамж" гэж нэрлэдэг).

Практикт ийм байдлаар хийгддэг. Та 1000 Гц давтамжтай дууны үүсгүүртэй байх ёстой; Энэ дууны эрчмийн түвшинг өөрчилж болно. Хэмжсэн дууны түвшнийг тодорхойлохын тулд энэ дууг генераторын дуутай харьцуулна уу. "Стандарт" дууны эрчмийн түвшинг өөрчилснөөр хоёр дууг "чихэнд" адилхан чанга байлгахад хүрнэ. Жишээлбэл, үүнийг 55 дБ-ийн "стандарт" дууны эрчмийн түвшинд хийцгээе. Дараа нь хэмжсэн дууны түвшний түвшин 55 вон гэж хэлж болно.

Тодорхойлсон журмын дагуу дараахь тодорхойлолтыг өгч болно. дууны түвшин зарим дуу чимээг (арын дэвсгэр дээр) хэмжигдэхүүн гэж нэрлэдэгөгөгдсөн дуу чимээтэй адил чанга сонсогддог 1000 Гц-ийн "стандарт" давтамжтай ийм дууны эрчмийн түвшинтэй тэнцүү..

Энэ тодорхойлолтоос харахад чанга байдлын түвшин нь субьектив үнэ цэнэ, өөрөөр хэлбэл хоёр хүн яг ижил сонсголтой байдаггүй тул өөр өөр хүмүүс чанга байдлын түвшний өөр өөр утгыг ижил дуу чимээнд хамааруулж чаддаг. Субъектив байдлын түвшинг бууруулж, тооцооллыг хөнгөвчлөхийн тулд гэж нэрлэгддэг тэнцүү эзэлхүүний муруй (изофонууд). Үүнийг хийхийн тулд олон тооны хүмүүст янз бүрийн давтамж, эрчмийн дуу чимээг танилцуулж, бүх сэдвийн дагуу дууны чанга байдлын утгыг дундажлав. Үүний үр дүнд графикийг бүтээсэн бөгөөд үүнийг ашиглан Өгөгдсөн эрчмийн дБ-д үндэслэн дууны түвшнийг тодорхойлж болно.Хүснэгтэнд ижил чанга байдлын муруйг үзүүлэв.

Ихэнхдээ дууг үнэлэхийн тулд чанга байдлын түвшний ойлголтыг ашигладаг. Гэсэн хэдий ч заримдаа тэд "хүү" гэж нэрлэгддэг нэгжээр хэмжигддэг өөр хэмжигдэхүүнийг ашиглахыг илүүд үздэг. Эзлэхүүний түвшин 40 вон нь 1 хүүгийн хэмжээтэй тохирч байгааг хүлээн зөвшөөрдөг. Дууны түвшинг 10 дэвсгэр болгон өөрчлөхөд дууны хэмжээ 2 дахин өөрчлөгдөнө.

Дууны түвшин, дэвсгэр 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Эзлэхүүн, унтах 1/8 ¼ ½ 1 2 4 8 16 32 64

Зарим дууны дууны хэмжээ, түвшнийг жишээ болгон өгье.

Түвшингийн хэмжээ,

Дууны хэмжээ, дэвсгэрийн мөрөөдөл

Чимээгүй шивнээ 10 1/8

Хэвийн яриа 40 1

Чанга яриа 60 4

Гудамжны дуу чимээ 70 – 80 8 – 16

Танк, хөдөлгүүр дэх чимээ шуугиан

шумбагч онгоцны тасалгаа 90 – 100 30 – 60

Дахин ойролцоох чимээ

идэвхтэй нисэх онгоц 120 250

Асаах үед чимээ шуугиан

навчны пуужин > 130 > 600

Мэдээжийн хэрэг, эдгээр бүх тоо нь ойролцоогоор үзүүлэлт юм.

70-аас дээш түвшний дуу чимээнд удаан хугацаагаар өртөх нь сонсголын эрхтэн болон бүх биед (ялангуяа мэдрэлийн системд) эмгэг үүсгэдэг. Эзлэхүүн нь 120-аас дээш түвшинд байвал арын дэвсгэр нь богино хугацаанд өртөхөд ч хортой байдаг.

Сонсголын эрхтний байдлыг оношлохын тулд тусгай төхөөрөмж ашигладаг. аудиометр.Энэ хэрэгсэл нь дээр дурдсан журмын дагуу тэнцүү дууны муруйг тодорхойлдог. Гэсэн хэдий ч ихэнх аудиометрүүд нь тухайн өвчтөнд өгч буй дууны түвшний бодит түвшинг харуулахгүй байхаар бүтээгдсэн байдаг. энэ утгын "стандарт" утгаас хазайх(өөрөөр хэлбэл, эрүүл хүмүүсийн хувьд тэнцүү дууны муруйн дагуу харгалзах утгаас). Тиймээс "туйлын хэвийн" сонсголтой хүний ​​хувьд аудиометрээр олж авсан муруй нь ( аудиограм) шулуун шугам байх болно. Бараг бүрэн хэвийн сонсгол гэж байдаггүй; Бүх хүмүүс тодорхой хазайлтыг мэдэрдэг. Хэрэв эдгээр хазайлт нь 10-15 фон (чанганы децибел) -ээс хэтрэхгүй бол тэдгээрийг ихэвчлэн ач холбогдолгүй гэж үздэг. Илүү мэдэгдэхүйц хазайлт нь сонсголын эмгэгийг илтгэж болно. Эдгээр хазайлтууд ямар давтамжтайгаар ажиглагдаж байгааг тодорхойлох нь чухал юм. Зарим өвчний үед сонсгол нь бүх давтамжид буурдаг (сонсголын мэдрэмжийн босго нэмэгддэг), бусад нь ихэвчлэн бага давтамжтай, бусад нь өндөр давтамжтай байдаг. Эдгээр өгөгдөл нь оношлогооны ач холбогдолтой юм.

Дуу чимээ ба түүний шинж чанарууд

Дуу гэдэг нь өргөн утгаараа аливаа уян харимхай орчинд тархаж, дотор нь механик чичиргээ үүсгэдэг уян хатан долгион юм; явцуу утгаараа эдгээр чичиргээг амьтан эсвэл хүний ​​тусгай мэдрэхүйн эрхтнүүдийн субьектив ойлголт. Аливаа долгионы нэгэн адил дуу чимээ нь далайц ба давтамжийн спектрээр тодорхойлогддог. Ихэвчлэн хүн 16-20 Гц-ээс 15-20 кГц хүртэлх давтамжийн мужид агаараар дамждаг дуу чимээг сонсдог. Хүний сонсох хүрээнээс доогуур дуу авиаг хэт авиа гэж нэрлэдэг; илүү өндөр: 1 GHz хүртэл, - хэт авиан, 1 GHz-ээс - hypersound. Дуу авианы дотроос бид фонетик, ярианы дуу авиа, фонем (ярианы хэлийг бүрдүүлдэг) болон хөгжмийн дууг (хөгжмийг бүрдүүлдэг) онцлон тэмдэглэх хэрэгтэй. Дууны долгион нь хэлбэлзлийн үйл явцын жишээ болж чадна. Аливаа хэлбэлзэл нь системийн тэнцвэрийн төлөвийг зөрчсөнтэй холбоотой бөгөөд түүний шинж чанар нь тэнцвэрийн утгаас хазайж, дараа нь анхны утга руу буцах замаар илэрхийлэгддэг. Дууны чичиргээний хувьд энэ шинж чанар нь орчны цэг дэх даралт бөгөөд түүний хазайлт нь дууны даралт юм. Хэрэв та уян харимхай бодисын бөөмсийг нэг газарт огцом шилжүүлбэл, жишээлбэл, поршений тусламжтайгаар энэ газар дахь даралт нэмэгдэх болно. Бөөмийн уян холбоосын ачаар даралт нь хөрш зэргэлдээ хэсгүүдэд дамждаг бөгөөд энэ нь эргээд дараагийн хэсгүүдэд үйлчилдэг бөгөөд даралт ихсэх талбай нь уян харимхай орчинд хөдөлж байх шиг байна. Өндөр даралтын бүсийг нам даралтын бүс дагаж, улмаар шахалтын болон ховордлын хэд хэдэн ээлжлэн оршдог бүсүүд үүсч, дунд долгион хэлбэрээр тархдаг. Энэ тохиолдолд уян харимхай бодисын бөөмс бүр нь хэлбэлзлийн хөдөлгөөнийг гүйцэтгэдэг. Шингэн ба хийн орчинд нягтралд мэдэгдэхүйц хэлбэлзэл байхгүй тохиолдолд акустик долгион нь уртааш шинж чанартай байдаг, өөрөөр хэлбэл бөөмсийн чичиргээний чиглэл нь долгионы хөдөлгөөний чиглэлтэй давхцдаг. Хатуу биетүүдэд уртааш хэв гажилтаас гадна уян харимхай хэв гажилт үүсдэг бөгөөд энэ нь хөндлөн (хасч) долгионы өдөөлтийг үүсгэдэг; энэ тохиолдолд бөөмс нь долгионы тархалтын чиглэлд перпендикуляр хэлбэлздэг. Уртааш долгионы тархалтын хурд нь зүсэлтийн долгионы тархалтын хурдаас хамаагүй их байдаг.

Дууны талбар

Дууны орон зай, дууны долгион тархдаг орон зайн бүс, өөрөөр хэлбэл энэ бүсийг дүүргэх уян харимхай орчин (хатуу, шингэн эсвэл хий) хэсгүүдийн акустик чичиргээ үүсдэг. Дууны долгион нь түүний цэг бүрийн хувьд дууны долгионыг тодорхойлдог хэмжигдэхүүний аль нэгийн цаг хугацаа, орон зайн өөрчлөлтийг мэддэг бол бүрэн тодорхойлогддог: хэлбэлзэж буй бөөмийн тэнцвэрийн байрлалаас шилжилт хөдөлгөөн, бөөмийн хэлбэлзлийн хурд, дууны даралт дунд; зарим тохиолдолд дууны долгион байгаа үед орчны нягтрал эсвэл температурын өөрчлөлт нь сонирхол татдаг.Дууны долгионы тухай ойлголтыг ихэвчлэн дууны долгионы урттай тэнцүү буюу түүнээс дээш хэмжээтэй хэсгүүдэд ашигладаг. Эрчим хүчний талаас дууны энергийн нягтрал нь дууны энергийн нягтралаар тодорхойлогддог (нэгж эзэлхүүн дэх хэлбэлзлийн процессын энерги); Тухайн бүсэд эрчим хүчний дамжуулалт явагдах тохиолдолд энэ нь дууны эрч хүчээр тодорхойлогддог, өөрөөр хэлбэл долгионы тархалтын чиглэлд перпендикуляр нэгж гадаргуугаар нэгж хугацаанд дамжуулж буй цаг хугацааны дундаж энерги юм.

Долгионы урт

Долгионы урт гэдэг нь ижил үе шатанд хэлбэлзэж байгаа бие биендээ хамгийн ойр байрлах хоёр цэгийн хоорондох зай юм. Усанд шидсэн чулуунаас үүссэн долгионтой зүйрлэвэл зэргэлдээх хоёр долгионы оройн хоорондох зай. Чичиргээний гол шинж чанаруудын нэг. Энэ нь зайны нэгжээр (метр, сантиметр гэх мэт) хэмжигддэг.Бид зүгээр л нэг секундэд гэрлийн туулсан замыг тухайн үеийн чичиргээний тоонд хувааж, нэг чичиргээний уртыг авдаг. Долгионы урт нь маш чухал параметр бөгөөд энэ нь хил хязгаарыг тодорхойлдог: долгионы уртаас мэдэгдэхүйц том зайд цацраг нь геометрийн оптикийн хуулийг дагаж мөрддөг бөгөөд үүнийг цацрагийн тархалт гэж тодорхойлж болно. Богино зайд гэрлийн долгионы шинж чанар, саад тотгорыг тойрон урсах чадвар, цацрагийн байрлалыг нарийн тогтоох чадваргүй байдал гэх мэтийг харгалзан үзэх шаардлагатай.

Хугацаа

Механик, цахилгаан, цахилгаан соронзон болон бусад бүх төрлийн хэлбэлзлийн хамгийн чухал шинж чанар нь нэг бүрэн хэлбэлзэл үүсэх хугацаа юм. Жишээлбэл, цагны дүүжин 1 секундэд хоёр бүрэн хэлбэлзэл хийвэл хэлбэлзэл бүрийн хугацаа 0.5 секунд байна. Том савлуурын хэлбэлзлийн хугацаа нь ойролцоогоор 2 секунд, утаснуудын хэлбэлзлийн хугацаа секундын араваас арван мянга хүртэл байж болно. Дуугарч буй биеийн чичирхийллийн давтамжаар та дууны өнгө, өндөрийг дүгнэж болно. Давтамж өндөр байх тусам дууны өнгө аяс өндөр, харин эсрэгээр давтамж бага байх тусам дууны өнгө аяс багасна. Бидний чих харьцангуй бага давтамжийн зурваст (хэсэг) дууны чичиргээнд хариу үйлдэл үзүүлэх чадвартай - ойролцоогоор 20 Гц-ээс 20 кГц хүртэл. Энэ хамтлаг нь хүний ​​дуу хоолой, симфони найрал хөгжмийн бүтээсэн бүх төрлийн дуу авиаг багтаасан байдаг: цох хорхойн чимээ шуугиантай төстэй маш намуухан аялгуунаас эхлээд шумуулын бараг мэдрэгддэггүй чанга дуугарах хүртэл. Хэт авианы гэж нэрлэгддэг 20 Гц хүртэлх давтамжтай, 20 кГц-ээс дээш давтамжтай чичиргээг бид сонсдоггүй. Хэрэв бидний чих хэт авианы чичиргээнд хариу үйлдэл үзүүлэх чадвартай байсан бол бид цэцгийн пистиль, эрвээхэйний далавчны чичиргээг сонсох боломжтой байсан. Дууны өндөр, өөрөөр хэлбэл дууны өнгө, түүний хүч чадалтай андуурч болохгүй. Дууны өндөр нь далайцаас хамаардаггүй, харин чичиргээний давтамжаас хамаардаг

Дууны спектр

Дууны спектр, дууны долгионыг задалж болох энгийн гармоник долгионуудын багц. С.з. түүний давтамжийн (спектр) найрлагыг илэрхийлж, дууны шинжилгээний үр дүнд олж авдаг. С.з. ихэвчлэн координатын хавтгайд дүрслэгдсэн байдаг ба энд давтамж f-ийг абсцисса тэнхлэгийн дагуу, далайц А буюу өгөгдсөн давтамжтай дууны гармоник бүрэлдэхүүн хэсгийн эрчмийг ординатын тэнхлэгийн дагуу дүрсэлсэн байдаг. Цэвэр аялгуу, үечилсэн долгионы хэлбэртэй дуу чимээ, мөн хэд хэдэн үечилсэн долгионыг нэмснээр олж авсан дуунууд нь шугаман спектртэй байдаг (Зураг 1); Жишээлбэл, хөгжмийн дуу чимээ нь тэдний тембрийг тодорхойлдог ийм спектртэй байдаг. Акустик дуу чимээ, нэг импульс, бүдгэрч буй дуу чимээ нь тасралтгүй спектртэй байдаг (Зураг 2). Хосолсон спектрүүд нь зарим механизмын дуу чимээний шинж чанар бөгөөд жишээлбэл, хөдөлгүүрийн эргэлт нь тасралтгүй спектр дээр суурилагдсан бие даасан давтамжийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг үүсгэдэг, түүнчлэн гарны хөгжмийн зэмсгийн дуу чимээг үүсгэдэг (Зураг 3). ялангуяа дээд бүртгэлд) алхны цохилтоос үүссэн дуу чимээний өнгө.

Тембр

Дууны тембр - дууны өнгө; хөгжмийн зэмсэг, дуу авиа гаргах төхөөрөмж, хүн, амьтны дууны аппаратаас гаргаж буй дуу авианы чанарын үнэлгээ. Дууны тембр: - дууны өнгө аясыг тодорхойлдог; - дууны эх үүсвэрээр тодорхойлогддог; ба - үндсэн аялгууг дагалдаж буй өнгө аясуудын найрлага, тэдгээрийн эрчимээс хамаарна. Тимбрүүд нь ижил өндөр, дуу чимээг ялгадаг боловч өөр өөр хэрэгсэл дээр, өөр өөр хоолойгоор эсвэл нэг багаж дээр өөр өөр аргаар, цус харвалтаар гүйцэтгэдэг. Тембрийг материал, чичиргээний хэлбэр, чичиргээний нөхцөл, резонатор, өрөөний акустикаар тодорхойлно. Тембрийн шинж чанар, өнгө аяс, тэдгээрийн өндөр ба эзлэхүүний харьцаа, дуу чимээний өнгө, довтолгоо (дууны анхны мөч), формант, чичиргээ болон бусад хүчин зүйлүүд чухал ач холбогдолтой. Тембрийг мэдрэх үед ихэвчлэн янз бүрийн холбоо үүсдэг: дууны тембрийн чанарыг тодорхой объект, үзэгдлийн органолептик мэдрэмжтэй харьцуулдаг, жишээлбэл, дууг тод, гялалзсан, царцсан, дулаан, хүйтэн, гүн, бүрэн, хурц, баялаг, шүүслэг гэж нэрлэдэг. , металл, шилэн; Бодит сонсголын тодорхойлолтыг бас ашигладаг (жишээлбэл, дуут, дуугүй, шуугиантай). Тембрийн шинжлэх ухааны үндэслэлтэй хэв шинжийг хараахан боловсруулаагүй байна. Тембрийн сонсгол нь бүсийн шинж чанартай байдаг нь тогтоогдсон. Тембрийг хөгжмийн илэрхийлэлийн чухал хэрэгсэл болгон ашигладаг: тембрийн тусламжтайгаар хөгжмийн бүхэл бүтэн нэг буюу өөр бүрэлдэхүүн хэсгийг тодруулж, тодосгогчийг бэхжүүлж эсвэл сулруулж болно; тембр солих нь хөгжмийн драмын урлагийн нэг бүрэлдэхүүн хэсэг юм. 20-р зууны хөгжимд эв найрамдал, бүтэц ашиглан дууны тембр талыг (параллелизм, бөөгнөрөл) сайжруулах, онцлох хандлага бий болсон. Тембрийг ашиглах тусгай чиглэл бол sonorics ба спектрийн хөгжим юм.

Гармоник

Орчлон ертөнц нь дуу авианаас бүрддэг бөгөөд дуу бүр нь олон гармоник буюу хэт авианаас бүрддэг. Дуу чимээ нь гарал үүслээс үл хамааран бүх дуу чимээнд байдаг. Хийл, төгөлдөр хуурын чавхдаст дууг хүний ​​чих нэг ая болгон хүлээн авдаг. Гэвч бодит байдал дээр хөгжмийн зэмсэг, хүний ​​дуу хоолой эсвэл бусад эх сурвалжаас үүсдэг бараг бүх дуу чимээ нь цэвэр өнгө биш, харин "хэсэгчилсэн аялгуу" гэж нэрлэгддэг хэт авианы цогц юм. Эдгээр хэсэгчилсэн аялгуунуудаас хамгийн бага нь "үндсэн" гэж нэрлэгддэг. Гол аялгуунаас илүү чичиргээний давтамжтай бусад бүх өнгө аясыг ихэвчлэн "overtones" гэж нэрлэдэг. Дууны бүрэлдэхүүн хэсгүүд болох гармоникийн нарийвчилсан судалгаанд шилжихээсээ өмнө дуу чимээг нарийвчлан авч үзье. Дуу бол долгион хэлбэртэй чичиргээний энерги юм. Эдгээр долгионыг хэмжих нэгжийг герц (Гц) гэж нэрлэдэг. Герц нь объектын нэг секундын доторх чичиргээний тоог хэмждэг. Энэ хэмжигдэхүүнийг "давтамж" гэж нэрлэдэг. Чих нь давтамжийг "давхарга" гэж ойлгодог.

Формант гэдэг нь дууны давтамжийн түвшинтэй холбоотой ярианы дуу авианы (гол төлөв эгшиг) акустик шинж чанар бөгөөд дууны тембрийг бүрдүүлдэг.

Хэл шинжлэлийн аялгуу гэдэг нь үг/морфемийн утгыг ялгахын тулд дууны аяыг ашиглах явдал юм. Дууны аяыг аялгуунаас, өөрөөр хэлбэл харьцангуй том ярианы хэсэг (мэдэгдэл эсвэл өгүүлбэр) дээр дууны өөрчлөлтөөс ялгах хэрэгтэй. Утга зүйн онцлог шинж чанартай янз бүрийн дууны нэгжүүдийг дуу авианы дуудлагыг дуудаж болно (фонемтой адилтгаж). Интонац, фонац, стресс гэх мэт өнгө аяс нь хэсэгчилсэн буюу просодик шинж чанарыг илэрхийлдэг. Аяны дамжуулагч нь ихэвчлэн эгшиг байдаг, гэхдээ гийгүүлэгч, ихэвчлэн дуу авианууд энэ үүргийг гүйцэтгэдэг хэл байдаг. Үг бүрийг тодорхой өнгө аястайгаар дууддаг хэлийг тональ буюу аялгуу хэл гэнэ. Төрөл бүрийн аялгууны хэлүүд нь хөгжмийн стресстэй хэлүүд бөгөөд үгэнд нэг буюу хэд хэдэн үеийг онцлон тэмдэглэж, өөр өөр төрлийн тодотгол нь өнгө аястай ялгаатай байдаг. Дууны долгион нь бусад долгионуудын нэгэн адил давтамж, далайц, хэлбэлзлийн үе шат, тархалтын хурд, дууны эрч хүч гэх мэт объектив хэмжигдэхүүнээр тодорхойлогддог. Гэхдээ. Үүнээс гадна тэдгээрийг гурван субъектив шинж чанараар дүрсэлсэн байдаг. Эдгээр нь дууны хэмжээ, өндөр, тембр юм. Хүний чихний мэдрэмж нь янз бүрийн давтамжийн хувьд өөр өөр байдаг. Дууны мэдрэмжийг бий болгохын тулд долгион нь тодорхой хамгийн бага эрчимтэй байх ёстой, гэхдээ энэ эрчим нь тодорхой хязгаараас давсан тохиолдолд дуу чимээ сонсогдохгүй бөгөөд зөвхөн өвдөлт мэдрэмжийг үүсгэдэг. Тиймээс хэлбэлзлийн давтамж бүрийн хувьд дууны мэдрэмжийг үүсгэж болох хамгийн бага (сонсголын босго) ба хамгийн их (өвдөлт босго) дууны эрч хүч байдаг. Зураг 15.10-д сонсголын болон өвдөлтийн босго нь дууны давтамжаас хамааралтай болохыг харуулж байна. Эдгээр хоёр муруйн хооронд байрлах хэсэг нь сонсогдох хэсэг юм. Муруйн хоорондох хамгийн их зай нь чих хамгийн мэдрэмтгий байдаг давтамжид (1000-5000 Гц) тохиолддог.

Давтамж

Дуу нь 16 Гц давтамжаас эхэлдэг. Давтамжийг 2 дахин нэмэгдүүлснээр бид 32 Гц авдаг - энэ нь туслан гүйцэтгэгч / давтамжийн харьцаа 1: 2 / юм. 32 – 64 Гц – эсрэг октав, 64 – 128 Гц – том октав, 128 – 256 Гц – жижиг октав, дахин хоёр дахин нэмэгдүүлээрэй – эхний ба зургаа дахь хүртэл. Энэ хуваагдлыг эртнээс бодож байсан. Гэхдээ та октав дотор давтамжийг бие даасан аялгуунд хэрхэн хуваах вэ? Пифагор монокорд төхөөрөмж ашиглан дуу авиаг судлахдаа (Грекээр "монос" нь "нэг", "хөрс" нь "мөр" гэсэн утгатай) давтамжийн цувааг тав болгон хуваахыг санал болгов. Гэхдээ энэ хуваагдлаар өөр өөр интервал хоорондын зай өөр байсан. Тэгээд юу гэж? Гэхдээ үнэн хэрэгтээ ийм хэмжүүрээр хөгжмийн зэмсгийг тааруулбал ямар ч дууг зөвхөн нэг товчлуураар гүйцэтгэх боломжтой, хөгжмийг доошлуулж, өсгөх боломжгүй, энэ нь маш худал сонсогдох болно. Энэ асуудлыг шийдэхийн тулд тооцоолол хийх шаардлагатай байв. Физик, математикчид хөгжмийн салбарт идэвхтэй ажиллаж байв. Тиймээс Эйлер, Кеплер нар давтамжийн хамгийн зохицолтой харьцааг эрэлхийлэхийн тулд даруу хэмжүүрийн асуудлын талаар удаан хугацааны турш бодож байв. Латин хэлнээс орчуулсан темперамент нь зөв харьцаа гэсэн үг юм. Үүний шийдлийг 17-р зууны дунд үеэс олжээ. Бага зэрэг алдартай органист Веркмайстер гайхалтай энгийн шийдлийг санал болгов: бүх тавны хэсгийг бага зэрэг богиносгож, 12-р тавны хэсгийг яг 7 октавт "тохируулах" хэрэгтэй. Ид шидээр зэргэлдээх дуу авианы хоорондох бүх зай (цагаан тон, октавт яг 12 байдаг) ижил болжээ. Дараагийн хагас авиа бүрийн давтамж нь өмнөхөөсөө хоёрын арван хоёр дахь язгуураас их байна, i.e. ойролцоогоор 1.06 удаа. Энэ тааруулалтыг жигд буюу сайн ааштай гэж нэрлэдэг. Орчин үеийн хөгжмийн зэмсгүүдийн дийлэнх нь ижил төстэй ааштай байдаг. Оркестрийн хөгжмийн зэмсгүүдийг нэг нийтлэг аялгууны дагуу (эхний октавын А - 440 Гц) тааруулах нь зүйтэй бөгөөд олон зэмсэг зохицон тоглож, худал хуурмаг байдлаас зайлсхийдэг. Германы агуу хөгжмийн зохиолч Иоганн Себастьян Бах ижил төстэй зан чанарыг тууштай сурталчилж, энэ зорилгоор "Сайн ааштай Клавьер" гэж нэрлэсэн оршил, фуга хэмээх алдартай цуглуулгаа бичжээ. Тэгш темпераментыг нэвтрүүлэх замаар хөгжмийг стандартчилсан нь мэдээж бүх стандартчиллын нэгэн адил асар том амжилт байсан. Гэхдээ энэ нь гурван зуун жилийн өмнө амжилттай нээсэн ааштай тогтолцоо нь мөнх оршин тогтнох хувь тавилантай гэсэн үг үү? Мэдээж үгүй. Хөгжмийн тухай ойлголт аажмаар өөрчлөгдөж, хөгжим хөгжиж байна. Сүүлийн жилүүдэд хөгжмийн акустик энэ үйл явцад идэвхтэй оролцож байгаа бөгөөд энэ нь Пушкины Сальеригийн хэлснээр "алгебртай зохицолыг шалгадаг" төдийгүй энэ зорилгоор хамгийн төвөгтэй физик хэрэгсэл, кибернетик машинуудыг ашигладаг. Энэ нь хөгжмийн ойлголтын нууцлаг хэвээр байгаа үйл явцыг дуурайхыг оролддог.

Дууны хүч, түүний эрч хүч

Дууны эрч хүч (харьцангуй) гэдэг нь дууны эрчтэй төстэй боловч ижил биш хэмжигдэхүүнийг тодорхойлсон хуучирсан нэр томъёо юм. Бид гэрлийн эрчмийн хувьд ойролцоогоор ижил нөхцөл байдлыг ажиглаж байна (нэгж - кандела) - цацрагийн эрчимтэй төстэй утга (нэгж - стерадиан тутамд ватт). Дууны эрчмийг босго утгаас харьцангуй масштабаар хэмждэг бөгөөд энэ нь 1 кГц-ийн синусоид давтамж, 20 мкПа дууны даралттай үед 1 пВт/м2 дууны эрчимтэй тохирч байна. Энэ тодорхойлолтыг гэрлийн эрчмийн нэгжийн тодорхойлолттой харьцуулж үзээрэй: “кандела нь нэг өнгийн эх үүсвэрээс өгөгдсөн чиглэлд ялгарах гэрлийн эрчтэй тэнцүү, цацрагийн давтамж 540 ТГц, тэр чиглэлд цацрагийн эрч хүч 1/ байна. 683 Вт/ср.” Одоогийн байдлаар "дууны эрч хүч" гэсэн нэр томъёог "дууны түвшний түвшин" гэсэн нэр томъёогоор сольсон.

Сонсголын босго

Сонсголын босго гэдэг нь тухайн давтамжийн дууг хүний ​​чихээр хүлээн авах боломжтой дууны даралтын хамгийн бага утга юм. Сонсголын босгоны утгыг ихэвчлэн децибелээр илэрхийлдэг ба тэг дууны даралтын түвшинг 2 × 10−5 Н/м2 эсвэл 1 кГц давтамжтай 20 × 10−6 Н/м2 (хавтгай дууны долгионы хувьд) авна. . Сонсголын босго нь дууны давтамжаас хамаарна. Дуу чимээ болон бусад дууны өдөөлтүүдийн нөлөөн дор өгөгдсөн дууны сонсголын босго нэмэгдэж (Дууг далдлах хэсгийг үзнэ үү), сонсголын босго нэмэгдсэн утга нь хөндлөнгийн хүчин зүйл зогссоны дараа хэсэг хугацаанд хэвээр үлдэж, дараа нь аажмаар буцаж ирдэг. анхны түвшин. Сонсголын босго нь өөр өөр хүмүүст болон ижил хүмүүст өөр өөр цаг үед өөр байж болно. Энэ нь нас, физиологийн төлөв байдал, бэлтгэлээс хамаарна. Сонсголын босго хэмжилтийг ихэвчлэн аудиометрийн аргыг ашиглан хийдэг.

Энэ бол ухаалаг дүр төрхтэй байхын тулд юм :))))

Сонсголын босго - 10дБ

1м - 20дБ зайд шивнэх

Орон сууцны дуу чимээ - 40 дБ

10 см - 50 дБ зайд шивнэх

1м - 50дБ зайд чимээгүй яриа

Алга ташилт - 60дБ

Хуруугаараа акустик гитар тоглох; 40 см - 70дБ зайд дуу чимээ

Чимээгүй төгөлдөр хуур тоглох - 70дБ

Сонголттой акустик гитар тоглох; 40 см - 80 дБ зайд дуу чимээ

Хөдлөх үед метроны дуу чимээ - 90дБ

5 м - 120дБ зайд тийрэлтэт онгоц

Бөмбөрийг 3 см - 140дБ зайд цохино

Өвдөлтийн босго

Өвдөлтийн босго нь сонсгол, дууны даралтын хэмжээ бөгөөд энэ нь чихний өвдөлтийн мэдрэмжийг үүсгэдэг. Өвдөлт мэдрэхүйг ихэвчлэн дээд талаас нь тодорхойлдог. динамик хил хүний ​​сонсголын хүрээ. P. b. О. синусоид дохионы хувьд 2 10-5 Па даралттай харьцуулахад дунджаар 140 дБ, тасралтгүй спектртэй дуу чимээний хувьд 120 дБ байна. Дуу чимээ ба өвдөлтийн босго хооронд чихэнд мэдрэгдэх дуу чимээний давтамжийн хүрээ, үр дүнтэй даралтыг тодорхойлдог сонсголын бүс байдаг. Үр дүнтэй даралтын хувьд хамгийн том сонсголын хүрээ нь ойролцоогоор 1 кГц давтамжтай тохирч байна. Тиймээс бусад давтамжийн дууг түүнтэй харьцуулах стандарт болгон 1 кГц давтамжтай дууг сонгодог. 2-10-5 Па-тай тэнцэх 1 кГц давтамжтай дууны сонсголын босгыг стандарт сонсголын босго гэж нэрлэдэг.

Эзлэхүүн

Дууны хэмжээ нь дууны хүч чадлын субьектив ойлголт (сонсголын мэдрэхүйн үнэмлэхүй утга) юм. Чанга нь гол төлөв дууны даралт, далайц, дууны чичиргээний давтамжаас хамаардаг. Түүнчлэн дууны хэмжээ нь түүний спектрийн найрлага, орон зай дахь нутагшуулалт, тембр, дууны чичиргээнд өртөх хугацаа болон бусад хүчин зүйлээс хамаардаг. Үнэмлэхүй чанга байдлын хэмжүүрийн нэгж нь нойр юм. 1 хүүгийн эзэлхүүн нь 2 мПа дууны даралтыг үүсгэдэг 1 кГц давтамжтай тасралтгүй цэвэр синус тонусны эзэлхүүн юм. Дууны түвшний түвшин нь харьцангуй утга юм. Энэ нь фоноор илэрхийлэгдэх бөгөөд хэмжиж буй дууны ижил хэмжээний 1 кГц давтамжтай синусоид аялгуугаар үүсгэгдсэн дууны даралтын түвшинтэй (децибелээр - дБ) тоон хувьд тэнцүү байна (өгөгдсөн дуутай тэнцүү чанга).

> Дууны эрч хүч

Тодорхойлолт

Сургалтын зорилго

Нөхцөл

Гол санаа

Тодорхойлолт

Дууны эрч хүч– усаар тээвэрлэсэн нэгж талбайд ногдох эрчим хүч. Эрчим хүч нь энергийн долгион дамжих хурдыг илэрхийлдэг.

Сургалтын зорилго

Дууны эрчмийг эрчим хүчээр тооцоол.

• Децибел нь дууны эрчмийн хэмжүүр бөгөөд логарифмын эрчмийн хуваарийн 1/10-ийг илэрхийлдэг. dB = 10 * log 10 (P1/P2) гэж тооцсон бөгөөд P 1 ба P 2 нь харьцангуй дууны хүч юм.
• Далайц нь хэмжигдэхүүний өөрчлөлтийн хамгийн их үнэмлэхүй утга юм.

Гол санаа

Хэрхэн тодорхойлох вэ дууны эрчмийн түвшин: утга ба нэр томъёо, децибел ба далайц, дууны эрчмийн нэгж, эрчмийг тодорхойлох томъёо.

Жишээ

Дууны эрч хүч, децибелийн түвшинг тооцоолохын тулд өгөгдлийг ашиглана уу.

Pav w = 331 м/с 2 0°С-д. (0°С температурт агаарын даралт = 1.29 кг/м3).

Дууны эрчмийн түвшинг децибелийн түвшинд хөрвүүлье:

Эрчим хүчний тойм

Дууны эрчим гэдэг нь долгионоор дамжуулсан нэгж талбайд ногдох хүч юм. Эрчим хүч нь энергийн долгионыг тээвэрлэх хурдыг илэрхийлдэг.

Эрчим хүчийг тодорхойлохын тулд I = P/A (P – хүч, А – Вт/м2 дэх эрчим хүчний нэгж) томъёог ашиглана. Энэ бол эрчмийн ерөнхий томьёо боловч та үүнийг дууны өнцгөөс харж болно.

Дууны эрч хүч

Дууны эрчмийг хэмжихийн тулд томьёо тохиромжтой (Δp нь даралт эсвэл далайцын өөрчлөлт, ρ нь дуу дамждаг материалын нягт, v w - ажиглагдсан дууны хурд). Эндээс харахад даралт ба далайцын өөрчлөлт нь эрчимтэй пропорциональ байдаг тул хэлбэлзэл нэмэгдэхийн хэрээр эрч хүч нэмэгддэг гэж хэлж болно. Зураг нь энэ чиг хандлагыг харуулж байна.

Хүчээрээ ялгаатай хоёр дууны долгион дахь тохируулгын даралтын графикуудыг энд харуулав. Өндөр эрчимийг их хэмжээний далайцын хэлбэлзэлтэй эх үүсвэр үүсгэдэг бөгөөд энд даралтын максимум ба минимум их байдаг. Даралтын индикатор нь илүү их эрчимтэй нэмэгдэж байгаа тул биед илүү их хүч үзүүлэх боломжтой болохыг харж болно.

Эрчим хүчний стандарт нэгж нь В/м2 боловч ихэвчлэн децибелийг ашигладаг. Эдгээр нь далайцын лавлагаа утгатай (0 дБ) харьцаа юм. Томъёо:

(β – децибелийн түвшин, I – ажиглагдсан эрчим, I 0 – жишиг эрчим).

Эрчим хүчний түвшний лавлах цэгийг авахын тулд хэд хэдэн эрчмийн жагсаалтыг доор харуулав.

0 дБ, I = 1 x 10 -12 – хүний ​​сонсголын босго.

10 дБ, I = 1 x 10 -11 - навчны чимээ.

60 дБ, I = 1 x 10 -6 - хэвийн яриа.

100 дБ, I = 1 x 10 -2 - чанга дуут дохио.

160 дБ, I = 1 x 10 4 - чихний бүрхэвч хагарна.

Дууны эрч хүч(үнэмлэхүй) - дууны энергийн урсгалын харьцаатай тэнцүү утга dPтухайн талбайд дууны тархалтын чиглэлд перпендикуляр гадаргуугаар дамжин dSЭнэ гадаргуу:

Хэмжих нэгж нь квадрат метр тутамд ватт (Вт / м2) юм.

Хавтгай долгионы хувьд дууны эрчмийг дууны даралтын далайцаар илэрхийлж болно p 0болон хэлбэлзлийн хурд v:

Хаана З С- орчны тодорхой акустик эсэргүүцэл.

Дууны чичиргээний эх үүсвэр болох бие нь дууны чичиргээгээр дамждаг энергийг дууны эх үүсвэрийг тойрсон орон зайд (орчинд) ялгаруулдаг. Дууны чичиргээний тархалтын чиглэлд перпендикуляр байрлах 1 м 2 талбайгаар нэг секундын дотор дамжих дууны энергийн хэмжээг дууны эрч хүч (түүнчлэн хүч) гэж нэрлэдэг.

Үүний утгыг дараах томъёогоор тодорхойлж болно.

I=P 2 /Cp 0 [Вт/м 2 ] (1.1)

Үүнд: P - дууны даралт, n / м 2; С - дууны хурд, м/с; р 0 - орчны нягтрал.

Дээрх томъёоноос харахад дууны даралт ихсэх тусам дууны эрч хүч нэмэгдэж, улмаар түүний хэмжээ нэмэгддэг.

9. Дууны давтамжийн спектрийн ямар төрлийг та мэдэх вэ?

Дууны давтамжийн спектр- дууны чичиргээний давтамжтай харьцуулсан энергийн график. Ийм спектрийн хоёр үндсэн төрөл байдаг: салангид ба тасралтгүй. Дискрет спектр нь хоосон зайгаар тусгаарлагдсан давтамжуудын тусдаа шугамуудаас бүрдэнэ. Тасралтгүй спектр нь өөрийн хүрээн дэх бүх давтамжийг агуулдаг.

Практикт нэг давтамжтай дууны долгион ховор байдаг. Гэхдээ нарийн төвөгтэй дууны долгионыг гармоник болгон задалж болно. Энэ аргыг нэрлэдэг Фурьегийн шинжилгээ(дулааны онолд) анх ашигласан Францын математикч Ж.Фурье (1768-1830)-ийн нэрээр нэрлэгдсэн.

ХОЁР ТӨРЛИЙН ҮЕИЙН ДОЛГОО: a - тэгш өнцөгт чичиргээ; б - хөрөөний шүдний чичиргээ. Хоёр долгионы далайц нь A-тай тэнцүү бөгөөд хэлбэлзлийн үе T нь f давтамжийн эсрэг байна.

10. Аль давтамжийн зурвасыг октав гэж нэрлэдэг вэ?

Октав -дээд хязгаарын давтамж нь доод давтамжаас хоёр дахин их давтамжийн зурвас

Октав -давтамжийн интервалын нэгж нь хоёр давтамжийн хоорондох интервалтай тэнцүү (f2 ба f1), харьцааны логарифм нь (2-д үндэслэсэн) log2(f2/f1)=1, энэ нь f2/f1=2-д тохирч байна;

11. Сонсголын босго гэж ус юуг ойлгодог вэ?

Сонсголын босго- тухайн давтамжийн дууг хүний ​​чихээр хүлээн авах боломжтой дууны даралтын хамгийн бага утга. Сонсголын босгоны утгыг ихэвчлэн децибелээр илэрхийлдэг ба тэг дууны даралтын түвшинг 2·10−5 Н/м2 эсвэл 1 кГц давтамжтай 20·10−6 Н/м2 (хавтгай дууны долгионы хувьд) гэж авна. . Сонсголын босго нь дууны давтамжаас хамаарна. Дуу чимээ болон бусад дууны өдөөлтүүдийн нөлөөн дор өгөгдсөн дуу чимээний сонсголын босго нэмэгдэж, сонсголын босгоны нэмэгдсэн утга нь хөндлөнгийн хүчин зүйл зогссоны дараа хэсэг хугацаанд хэвээр үлдэж, дараа нь аажмаар анхны түвшиндээ буцаж ирдэг. Сонсголын босго нь өөр өөр хүмүүст болон ижил хүмүүст өөр өөр цаг үед өөр байж болно. Энэ нь нас, физиологийн төлөв байдал, бэлтгэлээс хамаарна. Сонсголын босго хэмжилтийг ихэвчлэн аудиометрийн аргыг ашиглан хийдэг.

12. Дууны даралтын түвшинг ямар нэгжээр хэмждэг вэ?

Дууны даралт- уян харимхай орчинд дууны долгион дамжин өнгөрөх үед үүсдэг хувьсах илүүдэл даралт. Хэмжилтийн нэгж нь паскаль (Па).

Орчны нэг цэг дэх дууны даралтын агшин зуурын утга нь цаг хугацааны явцад болон орчны бусад цэгүүд рүү шилжих үед өөрчлөгддөг тул дууны эрчтэй холбоотой энэ хэмжигдэхүүний язгуур дундаж квадрат утга нь практик ач холбогдолтой юм.

хаана дууны эрч хүч, дууны даралт, орчны тодорхой акустик эсэргүүцэл, дундаж хугацаа.

Тогтмол хэлбэлзлийг авч үзэхдээ дууны даралтын далайцыг заримдаа ашигладаг; Тиймээс, синус долгионы хувьд

дууны даралтын далайц хаана байна.