Область физики, рассматривающая вопросы возникновения, распространения, приёма и обработки звуковых волн, называется АКУСТИКОЙ (от  греческого akustikos — слуховой, слышимый).

ЧТО ТАКОЕ ЗВУК?

        ЗВУК представляет собой колебательное движение молекул в упругих средах (газообразной, жидкой или твёрдой), распространяющееся в виде волн и оказывающее воздействие на органы слуха. Заметьте, распространение звука возможно только в упругих средах, поэтому в условиях вакуума, например в космосе, царит «абсолютная тишина». Причём, чем плотнее среда, тем выше скорость распространения звука в ней, например, в металле – она выше, чем в воде, а в воде – выше, чем в воздухе. Поскольку нас интересует распространение звука именно в воздухе, то следует знать, что на скорость его распространения также оказывают определённое влияние: температура, влажность и барометрическое давление воздуха.

                Звуковыми волнами или просто звуком принято называть волны, воспринимаемые человеческим ухом.

Если какое-либо тело в воздушной среде совершает механические колебания, вызывая тем самым сочетанные колебание частиц воздуха, то от него во всех направлениях начинают расходиться чередующиеся области сжатия и разрежения воздуха. Эти области называются ЗВУКОВЫМИ ВОЛНАМИ. Следует отметить, что каждая частица, участвующая в формировании звуковой волны, совершает колебательные движения в направлении распространения этой волны, поэтому звуковые волны являются продольными.

Распространение звуковых волн от источника звука подобен распространению волн от камешка, брошенного в спокойную воду, то есть, данный процесс можно рассматривать, как процесс распространения волнового фронта. ВОЛНОВОЙ ФРОНТ  это область пространства, во всех точках которой молекулы упругой среды колеблются в одинаковой фазе. Однако, в отличие от волновых фронтов от камешка, упавшего в воду, представляющих собой окружности, волновые фронты от условного точечного источника звука в свободном пространстве распространяются в виде сфер, в центре которых располагается сам источник звука.

Таким образом, звуковая волна — это распространяющаяся от источника звука сферическая зона, состоящая из чередующихся областей среды с пониженным и повышенным давлением (относительно атмосферного давления). Звуковая волна характеризуется амплитудой изменения давления, частотой, периодом (фазой), длиной и скоростью распространения.

  ЗВУКОВОЕ ДАВЛЕНИЕ И ЧАСТОТА 

Как правило, количественная величина звука определяется ЗВУКОВЫМ ДАВЛЕНИЕМ или силой воздействия частиц воздуха на единицу площади.

Звуковая волна, распространяющаяся в пространстве, оказывает на поверхность препятствий, встречающихся на её пути, (в том числе и на барабанные перепонки человеческого уха) акустическое давление. Сила воздействия на барабанные перепонки человеческого уха (звуковое давление) может варьироваться от еле ощутимого (например, шум ветра или плеск воды в спокойном водоёме) до очень интенсивного (например, при посещении рок-концерта или рёв авиационных двигателей в аэропорту). 

Субъективно мы воспринимаем изменение давления звуковых волн в виде ощущения изменения ГРОМКОСТИ ЗВУКА. Для того, чтобы мы смогли услышать тот или иной звук, его сила должна быть больше определенного минимального уровня, называемого порогом слышимости. То есть, если звуковая волна имеет очень малую интенсивность — ниже этого порога, то ухо просто ничего не слышит и нам кажется, что вокруг стоит полная тишина, несмотря на тот факт, что воздух вокруг колеблется. Что касается звуков большой интенсивности, то человеческое ухо способно комфортно воспринимать звук только до определенного предельного уровня звукового давления, который называется болевым порогом. Если интенсивность звука больше этого уровня, то мы начинаем испытывать сильный дискомфорт и боль в ушах, а дальнейшее повышение интенсивности звука может привести к разрыву барабанных перепонок и потере слуха.

Интервал между значениями уровня болевого порога и порога слышимости называется ДИНАМИЧЕСКИМ ДИАПАЗОНОМ СЛУХА. Таким образом, чем больше разница между самыми тихими и самыми громкими звуками, которые мы способны услышать, тем шире динамический диапазон.

Человеческий орган слуха способен воспринимать изменения амплитуды звукового давления в очень широких пределах. Только задумайтесь, интенсивность самого громкого звука, который ещё способна воспринять система «уши/мозг»,  превышает интенсивность на пороге слышимости в миллион раз!

При этом оценка уровня звукового давления в стандартных единицах измерения (Паскалях) оказывается ненаглядной. Поэтому принято использовать относительную логарифмическую оценку уровня звукового давления (по англ. – SPL — Sound Pressure Level), измеряемую в децибелах (дБ.). Фактически, она показывает, во сколько раз амплитуда колебаний звукового давления Pm превышает амплитуду порога слышимости Po, только имеет логарифмическую шкалу. В таблице показана зависимость SPL от соотношения Pm/Po. 

Pm/Po 1 1,12 1,41 2 4 10 100 1000 10.000 100.000 1.000.000
SPL дБ. 0 1 3 6 12 20 40 60 80 100 120

 Приведённая таблица позволяет оценивать различные изменения уровня звукового давления. Например, если амплитуда звукового давления увеличилась в 2 раза, то прирост SPL составит 6 дБ., а изменение амплитуды в 10 раз, соответственно, изменит значение SPL на 20 дБ. 

Динамический диапазон человеческого органа слуха составляет 120 дБ., а минимальное изменение уровня звукового давления, фиксируемое ухом человека, соответствует одному децибелу (cогласитесь, гораздо удобней оперировать единицами, которые можно услышать). 

Таким образом, уровень звукового давления оценивают в децибелах относительно порога слышимости. То есть, когда говорят, что АС обеспечивают уровень звукового давления в 100 дБ., то подразумевают, что они обеспечивают звуковое давление, превышающее порог слышимости на 100 дБ. или в сто тысяч раз по амплитуде. Этот относительный способ измерения уровня звука, по сути, отражает лишь парадоксальность нашего звуковосприятия. Ознакомление с данными, содержащимися в таблице, поможет Вам более наглядно представить себе шкалу уровней звукового давления: 

Слуховой порог 0 дБ.
  Шепот на расстоянии1 м. 20 дБ.
  Шум в квартире 40 дБ.
  Шепот на расстоянии10 см. 50 дБ.
  Тихий разговор на расстоянии1 м. 50 дБ.
  Аплодисменты 60 дБ.
  Игра на акустической гитаре пальцами (звук на расстоянии40 см.) 70 дБ.
  Тихая игра на фортепиано 70 дБ.
  Игра на акустической гитаре медиатором (звук на расстоянии40 см.) 80 дБ.
  Шум в метро во время движения поезда 90 дБ.
  Громкий голос на расстоянии15 см. 100 дБ.
  Фортиссимо (максимально энергичный пассаж) оркестра 100 дБ.
  Реактивный самолет на расстоянии5 м. 120 дБ.
  Барабанный бой на расстоянии3 см. 140 дБ.

Последняя строчка таблицы показывает уровень звукового давления, превышающий болевой порог. Берегите уши!

Наиболее распространенные звуки

  Частота, Гц
мужской голос 100-200
женский голос 200-500
шумы улицы 20-300
музыка (вдалеке) 500-3000
писк комара 16000-20000

Однако, в реальной жизни самая тихая часть музыкального фрагмента может оказаться неслышимой на фоне окружающего шума. Это происходит вследствие того, что интенсивность окружающего шума превышает уровень звукового давления самой тихой составляющей прослушиваемого звукового материала. Поэтому в шумном помещении динамический диапазон определяться, как разность между самой громкой частью музыкального произведения и уровнем шума, а не порогом слышимости, как в рассмотренном выше случае со звуковосприятием в условиях идеальной тишины.

Понятие «динамический диапазон» также используется и для характеристики аудиосистем. Любая звуковая аудиосистема обладает собственным шумом, представляющим собой остаточный электронный шум системы. Следовательно, динамический диапазон аудиосистемы представляет собой разность между пиковым уровнем звука на её выходе и уровнем её же собственного шума.

Естественно, чем шире динамический диапазон аудиосистемы, тем выше качество воспроизводимой ей музыки. Субъективно, при прослушивании музыки на такой системе, слушатель имеет возможность реально ощутить все тонкие нюансы музыкального произведения от самых тихих звуков до пиковых, оглушающих партий ударных инструментов.

Количество циклов колебания звукового давления за одну секунду называется ЧАСТОТОЙ ЗВУКА и измеряется в Герцах (Гц.) (или циклах за секунду). На рисунке показаны два примера звуковых волн с одинаковым уровнем давления, но разной частотой.

Усреднённо слышимый частотный диапазон простирается от 20 Гц. до 20 КГц. Условно его разбивают на три основных поддиапазона:
1). Низкочастотный (басовый, НЧ), от 20 до 200 Гц.;
2).
 Среднечастотный (СЧ), от 200 Гц. до 4 кГц. (в некоторых источниках — до 5 кГц.);
3). Высокочастотный (ВЧ), от 4 до 20 кГц.

  1. ВЫСОКИЕ ЧАСТОТЫ

Самые высокочастотные звуки ассоциируются с сибилянтами, то есть, согласными звуками, при произношении которых поток воздуха стремительно проходит между зубами, главным образом, «с» и «ш», поскольку основная часть их акустической энергии приходится именно на высокочастотную составляющую.

Наиболее сильный звук «с» — его основная акустическая энергия сосредоточена в частотном диапазоне от 8000 до 10000 Гц., а частоты в диапазоне от 16000 до 20000 Гц. субъективно воспринимаются в виде «сипа».

У звука «ш» основная акустическая энергия сосредоточена в более низком частотном диапазоне — от 4000 до 8000 Гц. Субъективно он воспринимается, как «шипение».

Избыток ВЧ обычно проявляется в виде резких, неприятных с «металлическим» оттенком скрипичных партиях, навязчивых тарелках хета, с трудом переносимых челесте и ксилофоне. А если это сопровождается ещё и высоким уровнем реверберации в данном диапазоне, то прослушивание музыки в таких условиях однозначно не доставит удовольствия.

С другой стороны, недостаток ВЧ или «переглушенность по ВЧ» — также весьма неприятное явление. Звучание теряет пространственность, «воздушность», «теплоту», «интим» — появляется ощущение «ватности звучания», «заложенности в ушах», звучание становится «плоским», «мёртвым» и «глухим». Преобладают «ш»-сибилянты.

  1. СРЕДНИЕ ЧАСТОТЫ

СЧ — это важнейший информационный канал. Учитывая огромную протяжённость этого диапазона, в свою очередь, в нём также выделяют два поддиапазона: — НСЧ (нижние СЧ), и ВСЧ (высокие СЧ). По этой же причине СЧ — диапазон гораздо более сложен для изучения, чем высокочастотный. Крайние значения границ СЧ — диапазона отличаются друг от друга почти в 40 раз и на этих границах царствует различная по своему характеру физика: НСЧ по акустическому поведению ближе к НЧ, а ВСЧ — к ВЧ.

В среднечастотном диапазоне сосредоточено основное тональное звучание человеческого голоса, звуков живой природы и большинства музыкальных инструментов. Понятно, что к качеству звукопередачи по этому каналу предъявляются особые требования: разборчивость речи или качество артикуляции должно быть таким, чтобы можно было отчетливо расслышать даже шёпот.

  1. НИЗКИЕ (БАСОВЫЕ) ЧАСТОТЫ

Своей любовью к музыке человек во многом обязан НЧ, поскольку именно партии басовых инструментов придают музыке «силу магического воздействия». Благодаря уникальной способности баса «полностью заполнять» окружающее пространство, мы воспринимаем СЧ и ВЧ-составляющие музыки на НЧ-фоне.

Обычно, в басовом диапазоне выделяют два поддиапазона: нижний бас (глубокий, low-bass) — до 120 Гц. и высокий бас (mid-bass) – выше 120 Гц. Однако, в некоторых источниках информации можно встретить ещё и третий, сверхнизкий басовый диапазон (Sub-bass) — от 20 до 60 Гц.

На приведённой ниже диаграмме изображены частотные полосы голоса и некоторых музыкальных инструментов:

  ДЛИНА ВОЛНЫ

Понятие частоты звука непосредственно связано с другим, не менее важным понятием — длиной звуковой волны.  ДЛИНА ВОЛНЫ определяется как расстояние между двумя ближайшими точками звуковой волны, находящимися в одинаковой фазе. Взаимосвязь между длиной волны и частотой определяется следующей формулой: 

    где «с» — скорость распространения звука в воздухе(данное значение может изменяться в зависимости от температуры и влажности окружающего воздуха, а также от барометрического давления, но обычно для акустических расчётов используется значение 340 м./сек.), а «f» — значение частоты в Гц.

Это, пожалуй, одна из самых важных формул для практического использования. Вы очень скоро убедитесь в этом сами, поэтому запомните её или, при необходимости, вновь вернитесь к этой странице.

Таким образом, ВЧ-диапазон представлен короткими звуковыми волнами, а НЧ-диапазон, соответственно, длинными. СЧ — диапазон представлен звуковыми волнами средней длины, относительно двух предыдущих позиций.

Теперь подробнее поговорим о ГРОМКОСТИ ЗВУКА, то есть, о субъективном восприятии звуковых волн, имеющих разный уровень звукового давления. Наше ощущение громкости во многом зависит от частоты звука, например, высокие и низкие звуки, имеющие одинаковый уровень, субъективно воспринимаются нами как звуки разной громкости. В силу физиологических особенностей строения органа слуха реальные значения уровня звукового давления и субъективно слышимой громкости совпадают только на частоте 1000 Гц. Исходя из этого факта, на основании исследований физиологии человеческого слуха были построены графики, известные, как КРИВЫЕ РАВНОЙ ГРОМКОСТИ. На графике кривых равной громкости изображены линии, расположенные с интервалом в 10 дБ. на частоте 1000 Гц.  Каждая из этих линий представляет собой график зависимости звукового давления от частоты при условии одинаковой субъективно воспринимаемой громкости (см. рисунок). Из графика видно, что мы гораздо лучше слышим на средних частотах, тогда, как на НЧ и ВЧ чувствительность слуха притупляется.

     Наиболее линейно мы воспринимаем звук при уровне звукового давления 80 — 90 дБ., поскольку именно при таком уровне наши уши наиболее адекватно воспринимают реальную звуковую картину. Отсюда следует крайне важный с практической точки зрения вывод: слушать музыку рекомендуется на достаточно высокой громкости при звуковом давлении 80 – 90 дБ!

РАСПОСТРАНЕНИЕ ЗВУКА В СВОБОДНОМ ПРОСТРАНСТВЕ

Если источник звука всенаправленный (звуковая энергия от него распространяется равномерно во всех направлениях, как, например, звук от самолета в воздушном пространстве), то распределение звукового давления зависит только от расстояния и уменьшается на 6 дБ. с каждым удвоением расстояния по мере удаления от источника звука.

    Если же источник звука направленный (как, например, рупор), то распределение уровней звукового давления зависит как от расстояния, так и от угла восприятия относительно оси излучения звука.

  ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ЗВУКА С ПРЕПЯТСТВИЕМ

Звуковые волны, встречая на своём пути препятствие, частично поглощаются им, частично  отражаются от него, а частично — проходят через него насквозь.

        Следует отметить, что процентное соотношение этих процессов будет различным для звуковых волн разной длины, что обусловлено особенностями поведения ВЧ, СЧ и НЧ волн. Помимо этого немаловажную роль играют характеристики самого препятствия такие, как его толщина, плотность  материала из которого оно изготовлено, а также свойства поверхности (гладкая/рельефная, плотная/рыхлая).

РАСПРОСТРАНЕНИЕ ЗВУКА В ЗАМКНУТОМ ПРОСТРАНСТВЕ

Распространение звука в замкнутом пространстве, то есть, в условиях помещения, кардинальным образом отличается от условий его распространения в свободном пространстве, так, как звуковая волна встречает на своём пути множество преград: стены, потолок, пол,  мебель, предметы интерьера и т.п. Возникающие в результате этого многочисленные отражения взаимодействуют, как с прямым звуком, исходящим непосредственно из динамиков АС, так и между собой. Схематически это различие иллюстрирует следующая диаграмма:
1). Открытое пространство → прямой звук;
2). Замкнутое пространство → прямой звук + ранние отражения + реверберация.

Понятно, что звук отражается от поверхностей стен, пола и потолка, но как это происходит и как ведут себя отражения?

Как уже было рассмотрено выше, звуковая волна, ударяясь о преграду, частично отражается от неё, частично — поглощается, а частично — проходит сквозь препятствие. Естественно, чем твёрже и массивнее стена, тем большую часть акустической энергии она будет отражать назад во внутреннее пространство помещения.

Звуковые волны, отражаясь от поверхности стен, потолка и пола, формируют в местах отражений дополнительные вторичные звуковые образы, так называемые, «кажущиеся источники звука» (КИЗ), отвлекающие внимание слушателя от основного источника звука. Эти вторичные источники звука также могут называться «мнимыми» или «фантомными». 

В отличие от прямого звука, излучаемого непосредственно динамиком и достигающего ушей слушателя кратчайшим прямым путём, отражения следуют более длинными путями, в одних случаях претерпевая только одно отражение, а в других – многократно переотражаясь от различных препятствий. Естественно, что на преодоление более длинных путей затрачивается больше времени и, следовательно, различные отражения достигают ушей слушателя с разной временной задержкой, относительно прибытия прямого звука. Более ранние и более поздние отражения воспринимаются системой «уши/мозг» человека по-разному. Взаимодействуя между собой и с прямым звуком, эти многочисленные отражения искажают оригинальную музыкальную информацию и разрушают стерео-сцену.

Просто представьте себе, что происходит, когда сложный многочастотный звуковой сигнал, одновременно исходящий из двух или более акустических систем, отражается сразу от шести поверхностей комнаты: четырёх стен, потолка и пола! Теперь Вы понимаете, какое колоссальное влияние оказывает акустика помещения на качество звуковоспроизведения.

Рассмотрим процесс звуковосприятия в хронологическом порядке:

1). Итак, в условиях закрытого помещения первым ушей достигает прямой звук.Прямой звук  это звук, излучаемый динамиками акустической системы и достигающий ушей слушателя кратчайшим путём — по прямой, то есть, не претерпевая отражений от поверхностей стен, пола или потолка помещения (это, собственно, звук с носителя музыкальной информации, прошедший через тракт комплекта аудиокомпонентов);

2). Сразу вслед за прямым звуком прибывают «первые отражения» или «ранние отражения». Само их название указывает на то, что эти отражения достигают ушей слушателя с минимальной временной задержкой (до 20 мс.), поскольку претерпевают только одно единственное отражение от одной единственной отражающей поверхности, будь-то любая из стен, пол или потолок помещения. Благодаря относительно короткому пути следования, они сохраняют достаточно большую амплитуду, формируя в областях отражения «кажущиеся источники звука». В свою очередь, КИЗ отвлекают внимание слушателя от источников прямого звука, разрушая стерео-сцену.

Минимальная временная задержка обуславливает тот факт, что первые отражения воспринимаются системой «уши/мозг» слитно с прямым звуком, то есть, как один результирующий звук. Именно благодаря этому, первые отражения, оказывают мощное искажающее влияние на оригинальную музыкальную информацию.

Геометрические характеристики ранних отражений напрямую зависят от:
— формы помещения;
—  местоположения источника звука;
— позиции слушателя в комнате.

Амплитудные характеристики первых отражений зависят от:
— расстояния между источником звука и отражающей поверхностью;
— расстояния между ушами слушателя и отражающей поверхностью;
— от акустических свойств самой отражающей поверхности.

Отсюда — важный вывод: первые отражения являются уникальными для каждой конкретной точки данного помещения. 

3). Далее следуют«поздние отражения» или реверберация. В отличие от ранних отражений, реверберация – это процесс постепенного уменьшения интенсивности звука (затухание), являющийся результатом его многократных переотражений от стен, пола и потолка помещения, а также от предметов интерьера. То есть, реверберация представляет собой «отражения отражений». Сложные и протяжённые пути следования реверберационных отражений обуславливают не только значительную временную задержку, но и их более низкую амплитуду.

Естественно, что эти отражения достигают ушей слушателя со значительной временной задержкой, относительно момента прибытия к ушам слушателя прямого звука (более 50 мс.).

Эффект реверберации отчётливо заметен когда после прекращения звучания громкого, но короткого звукового сигнала в помещении отражения всё ещё продолжают звучать (послезвучие), постепенно затухая в течение короткого временного промежутка, пока не перестают быть слышны полностью (отсюда — образное название «хвост реверберации»).      Длительность затухания отражений может варьироваться по времени и называется временем реверберации. Время реверберации является одним из самых важных параметров, характеризующих акустическую среду в помещениях, предназначенных для воспроизведения музыки или голоса оратора.

Таким образом, реверберация представляет собой совокупность множества отражений, отличающихся по амплитуде, спектру, направлению прибытия и временной задержке, являясь, по сути, хаотической звуковой областью, состоящей из массы беспорядочных отражений, причём абсолютно индивидуальной для конкретной области конкретного помещения и в конкретных условиях. Эта область в пространстве помещения называется диффузным звуковым или реверберационным полем. 

Как звуковой эффект, реверберация придаёт звучанию ощущение «лёгкости», глубины, «пространственности» или, как говорят ценители музыки – «воздуха». Однако, чрезмерно длительная реверберация приводит к неприятной гулкости, ощущению «пустоты» помещения, сопровождающейся ухудшением разборчивости речи и чёткости звучания, то есть, музыкальной артикуляции, а недостаточная — к резкому отрывистому звучанию, лишённому музыкальной «сочности», «интимности». 

4). И, наконец, в очень больших помещениях, таких, как спортзалы, помещения вокзалов или аэропортов может присутствовать эхо, достигающее ушей слушателя с временной задержкой более 50 мс. и субъективно воспринимающееся в виде одиночного или многократных повторяющихся звуковых фрагментов. Эхо, однозначно, негативно влияет на звуковоспроизведение в помещении. Например, оратор может слышать свою собственную речь, как бы задержавшуюся на некоторое время.

Различают однократное эхо, когда волна, отражённая от препятствия и воспринимается слушателем однократно и многократное эхо, когда при каком-либо достаточно громком звуке, слушатель воспринимает не один, а несколько звуковых откликов, следующих друг за другом. Субъективно многократное эхо воспринимается, как гулкость.

Итак, в замкнутом пространстве относительно небольшого помещения существует три источника звука, а в просторных помещениях к ним добавляется четвёртый — эхо: 

  Для более полного понимания процесса звуковосприятия необходимо ознакомиться с некоторыми субъективными физиологическими особенностями человеческой системы «уши/мозг».

Эффекта Хааса (Haas effect).Предположим, чтозвук к ушам прибывает от двух разноудалённых источников. Если временной интервал между прибытием этих звуков к ушам не превышает 50 мс., то ранее прибывший звук доминирует над пришедшим позже, даже в случае, если последний на 10 дБ., то есть, более чем в 2 раза, громче! Иными словами, система «ухо/мозг» идентифицирует (воспринимает) только тот звук, который пришел раньше, а звуки, прибывающие вслед за первым звуком во временном интервале до 50 мс., воспринимаются человеческим ухом слитно с ним, то есть, как один суммарный звук. 

В то же время, если разница во времени поступления звуков к ушам слушателя превышает 50 мс., то первый и последующий звуки воспринимаются раздельно, то есть, в виде двух самостоятельных звуков.

 Нетрудно догадаться, что всё вышесказанное имеет прямое отношение и к отражениям. Именно поэтому ранние отражения воспринимаются слитно с прямым звуком, а поздние – отдельно.

ОСОБЕННОСТИ ПОВЕДЕНИЯ ЗВУКОВЫХ ВОЛН РАЗНОЙ ДЛИНЫ 

Поведение звуковых волн в замкнутом пространстве зависит от их длины и, соответственно, от частоты их колебаний, варьирующих в пределах от 17 метров (20 Гц. — в начале слышимого басового диапазона) до17 миллиметров (20 КГц. — в конце слышимого высокочастотного диапазона).

     Упрощенно процессы распространения звуковых волн внутри помещения, в зависимости от их длины можно представить в виде двух независимых моделей. Одна — для НЧ – это чисто волновой процесс – интерференция, то есть, сложение всех источников звука (как баса от динамиков, так и низкочастотных отражений от стен, пола и потолка), приводящий к образованию трёхмерной картинки для каждой частоты подобно горному рельефу с чередующимися пиками и провалами громкости. Вторая — для ВЧ, подобна законам распространения света с законами преломления, дифракции и отражения. Она использует наглядные методы геометрической оптики, поскольку в этих областях действуют аналогичные правила. Например, часть энергии звуковой волны, достигшей твердой поверхности, отражается ею под углом, равном углу падения.

     Общую картину дополняет смешение этих двух процессов для СЧ.

 СРЕДНЕ – И ВЫСОКОЧАСТОТНЫЕ ВОЛНЫ (ВОЛНЫ МАЛОЙ ДЛИНЫ).

Для коротких звуковых волн высокочастотного диапазона характерно направленное распространение, подобно лучу света от фонарика, поскольку законы их распространения сходны с законами распространения света.

Первой особенностью звуковых волн данного диапазона является их выраженная направленность, то есть изменение (усиление или ослабление) восприятия уровня звука даже при незначительном отклонении от оси излучения.Причём, направленность звукоизлучения возрастает с повышением частоты, достигая максимума на самых высоких частотах. Это напрямую относится к волнам ВЧ-диапазона и более или менее справедливо по отношению к ВСЧ-поддиапазону.

Именно направленность определяет значимость участия ВЧ-волн в формировании звуковой сцены.

     Второй характерной особенностью ВЧ является отражаемость от твёрдых поверхностей, подобно рекошетящей пуле или бильярдному шару, что, в свою очередь, обуславливает их способность к рассеиванию.

     Третья особенность — поглощаемость даже тонкими мягкими поверхностями, такими, например, как шторы или ковры.

НИЗКОЧАСТОТНЫЕ ИЛИ БАСОВЫЕ ВОЛНЫ (ВОЛНЫ БОЛЬШОЙ ДЛИНЫ).

В отличие от коротких волн, являющихся направленными, длинные звуковые волны низкочастотного диапазона равномерно распространяются во всех направлениях подобно сферам, расходящимся от точечного излучателя, находящегося в их центре. Этот процесс подчиняется волновым законам, в основе которых лежит интерференция, то есть, процесс сложения (наложения) звуковых волн, исходящих абсолютно от всех НЧ-источников, находящихся в помещении, а также множества НЧ-отражений от его стен, пола и потолка.

Таким образом, длинные звуковые волны являются ВСЕНАПРАВЛЕННЫМИ.

Помимо этого, благодаря колоссальной энергетике, НЧ-волны способны не только огибать препятствие, но и частично отражаясь/поглощаясь, «проходить» насквозь даже через бетонные стены (это, как раз тот случай, когда Ваши дальние соседи по «многоэтажке» слышат низкочастотное «гудение», во время прослушивания Вами музыки). В отличие от ВЧ, басовые волны гораздо хуже отражаются от препятствий, предпочитая огибать их, поглощаться ими или же проходить сквозь препятствие. Причём, по мере понижения частоты их «проникающая способность» усиливается, а способность к отражению уменьшается (и наоборот). Именно они порождают низкочастотные резонансы и стоячие волны.

      А ещё НЧ «умеют вытекать» из помещения через открытые оконные и дверные проёмы, а также проникать через стекло, как будто его вообще нет.

     Учитывая всё вышесказанное, а также принимая во внимание тот факт, что длины НЧ-волн соизмеримы с линейными размерами комнаты, становится понятным — почему доминирующее влияние на поведение басовых волн оказывают параметры помещения.

P.S. ————————————————————————————-

     «Считается, что звук распространяется прямолинейно, как любые волны. Но это справедливо лишь для лишенного препятствий широкого пространства. В реальности движение звуковых волн неизмеримо сложнее, они сталкиваются с препятствиями и друг с другом, и порой распространяются, образуя вихри, движущиеся по неописуемым траекториям. На мой взгляд, тем, кто занимается аудиотехникой, необходимо обладать пространственным воображением, чтобы ясно представлять визуальные образы звуковых волн и их поведение, которое невозможно объяснить, опираясь только на теорию электричества. Похоже, по сей день, огромное количество факторов, влияющих на звуковоспроизведение, остаются неизученными, бросая вызов всем накопленным знаниям и опыту звукоинженеров. Чем больше я размышляю над этим, тем отчетливее понимаю, что мир звука намного глубже, чем мы можем себе представить.». 

«Мои размышления о Hi-Fi»   Х. Кондо.Dr.Sound

Рубрики: Без рубрики

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *