Основные принципы акустики
Звуком называется механические колебания среды (чаще всего воздуха). Эти колебания равномерно распространяются в пространстве, частично поглощаются и отражаются при переходе между средами. Основные параметры звуковой волны:
- Частота.
- Давление.
- Скорость.
Акустический диапазон
Человеческое ухо улавливает волны с частотой 20-20000 Гц. Звук может представлять собой как соединение нескольких частот, так и диапазон частот. Выделяют несколько основных акустических паттернов:
-
Чистый тон. Практически не встречается в природе. Он представляет собой одиночное синусоидное колебание, которое оптимально подходит для определения порога слышимости в аудиологии.
-
Мелодичные звуки. Отличаются наличием базовой частоты и кратных ей обертонов. По их диапазону можно отличить один и тот же музыкальный фрагмент, который был сыгран на разных инструментах.
-
Шум. Соединение звуковых волн с некратными друг другу частотами и разными обертонами. Шум — самый распространенный звуковой стимул.
-
Человеческий голос. Самый значимый для нас звук. Он создается колебанием голосовых складок. Базовая частота мужского голоса — 100 Гц, женского — 200 Гц.
Давление звука
Механические колебания среды приводят к чередованиям сгущения-разрежения среды. Их можно выразить численно и получить величину давления звука, выражаемому в Па (Паскаль).
Наше ухо может воспринимать звуки с давлением 20 μПа — это на 10 порядков меньше, чем атмосферное давление. В уличной пробке давление звука составляет 100 Мпа, а рядом с буровой установкой — 10 Па. Звук с давлением 1 Па — примерное значение для дискотеки. При давлении 20 Па мы достигаем болевого порога — это в 1 000 000 раз больше, чем порог слышимости.
