О звуке
Мы живем в эпоху цифровых технологий, и современную жизнь практически невозможно представить без цифровых устройств, которые буквально окружают нас со всех сторон. И принцип действия этих устройств далеко не всегда понятен тому, кто ими пользуется. гораздо чаще привычные устройства являются для потребителя некими черными ящиками. Человек знает, какие действия нужно проделать с прибором на входе и что он получит на выходе, но понятия не имеет, что происходит у устройства внутри.
Современная цифровая аудиоаппаратура, как и вся электроника вообще, становится все более сложной, однако потребитель этого не замечает, поскольку удобство работы год от года только повышается.
И тем не менее, тем, кто хочет работать со звуком профессионально, необходимо иметь более глубокие представления о принципах работы цифровой аудиоаппаратуры. А это невозможно, если не знать азов общей теории звука. Именно о них и пойдет речь в этой статье.
Говоря о звуке, мы, как правило, не задумываемся о его физической природе. Между тем, понятие «звук» в физике неразрывно связано с понятием «волна». А волна - это перемещение в пространстве неких изменений состояния вещества или состояния самого пространства.
Звуковая волна - это колебания молекул воздуха или другого вещества, которые передаются в пространстве на некоторое расстояние.
Упорядоченное движение воздуха возникает в результате неких возмущений - например, колебаний струны или мембраны громкоговорителя. Эти возмущения вызывают перепад давления, связанный с тем , что воздух при движении сжимается. Этот процесс порождает избыточное давление, а оно, в свою очередь, толкает соседние слои воздуха. Они, соответственно, тоже сжимаются - и возникает нечто вроде цепной реакции.
Таким образом, понятие «звук» означает набор звуковых колебаний, воспринимаемых человеческим ухом. Или не только человеческим, поскольку диапазон звуковых колебаний, воспринимаемых слуховым аппаратом разных видов животных, существенно различается. То, что для дельфина - нормальный слышимый звук, для нас уже ультразвук, который мы расслышать не в состоянии.
Как мы знаем из физики, основными характеристиками любых колебаний, включая звуковые, являются амплитуда, частота и фаза. Еще одна характеристика - это скорость распространения колебаний, и тут надо иметь в виду, что скорость распространения звука от других его характеристик не зависит. То есть слушатель воспринимает звук в точно такой же последовательности, в которой он создается источником.
Возможность создания музыки, как некой гармоничной последовательности звуков, обладающей целым рядом отличий от обычного шума, предопределена, с одной стороны, свойствами звуковых волн, а с другой - особенностями слухового аппарата человека и восприятия звуков человеческим мозгом.
С другой стороны, звуковые волны имеют целый ряд свойств, которые приводят к искажению звука. К их числу относится поглощение звуковых волн средой (что приводит к угасанию звука по мере удаления от источника), интерференция (наложение звуковых волн), рефракция (преломление звуковых волн на границе разных физических сред), реверберация (многократное отражение звуковых волн от твердой поверхности, что особенно характерно для распространения звука в замкнутом пространстве), резонанс (передача звуковых колебаний некоему телу, которое само начинает колебаться и воспроизводить звук) и другие.
И все эти свойства и особенности звуковых волн, их возникновения, распространения и восприятия человеческим ухом и человеческим мозгом, необходимо учитывать как при разработке и изготовлении аудиоаппаратуры, так и при ее использовании