Ääniaalto edustaa korkean ja matalan paineen alueita, jotka kuuloelimemme havaitsevat. Nämä aallot voivat kulkea kiinteiden, nestemäisten ja kaasumaisten väliaineiden läpi. Tämä tarkoittaa, että ne kulkevat helposti ihmiskehon läpi. Teoriassa, jos ääniaallon paine on liian korkea, se voi tappaa ihmisen.

Jokaisella ääniaalolla on oma taajuus. Ihmiskorva pystyy kuulemaan ääniaaltoja, joiden taajuudet vaihtelevat 20-20 000 Hz. Äänen voimakkuuden taso voidaan ilmaista desibeleinä (dB). Esimerkiksi vasaran äänen intensiteettitaso on 120 dB - vieressäsi seisova henkilö ei saa mitä miellyttävämpää tunnetta kauheasta korvien kohinasta. Mutta jos istumme 19 Hz:n taajuudella soittavan kaiuttimen edessä ja asetamme äänenvoimakkuudelle 120 dB, emme kuule mitään. Mutta kaikki ääniaallot ja värähtelyt vaikuttavat meihin. Ja jonkin ajan kuluttua alat kokea erilaisia ​​näkyjä ja nähdä haamuja. Asia on, että 19 Hz on silmämunan resonanssitaajuus.

Tämä on mielenkiintoista: Tutkijat oppivat, että 19 Hz on silmämunan resonanssitaajuus melko mielenkiintoisissa olosuhteissa. Amerikkalaiset astronautit noustessaan kiertoradalle valittivat säännöllisistä näkyistä. Ilmiön yksityiskohtaiset tutkimukset ovat osoittaneet, että raketin ensimmäisen vaiheen moottoreiden toimintataajuus on sama kuin ihmisen silmämunan toimintataajuus. Vaaditulla äänenvoimakkuudella syntyy outoja näkyjä.

Ääntä, jonka taajuus on alle 20 Hz, kutsutaan infraääneksi. Infraääni voi olla erittäin vaarallista eläville olennoille, koska ihmisten ja eläinten kehon elimet toimivat infraäänitaajuuksilla. Tiettyjen infraäänitaajuuksien päällekkäisyys halutulla äänenvoimakkuudella aiheuttaa häiriöitä sydämen, näön, hermoston tai aivojen toiminnassa. Esimerkiksi kun rotat altistetaan 8 Hz:n infraäänelle, 120 dB aiheuttaa aivovaurioita. [wiki]. Kun intensiteetti nousee 180 dB:iin ja taajuus pysyy 8 Hz:ssä, henkilö ei tunne oloaan parhaimmillaan - hengitys hidastuu ja muuttuu katkonaiseksi. Pitkäaikainen altistuminen tällaisille ääniaalloille aiheuttaa kuoleman.

Tämä on mielenkiintoista: Äänivoimaisimman auton äänijärjestelmän ennätys kuuluu kahdelle brasilialaisen insinöörille - Richard Clarkelle ja David Navonelle, jotka onnistuivat asentamaan autoon subwooferin, jonka teoreettinen äänenvoimakkuus on 180 dB. Tarpeetonta sanoa, että tätä järjestelmää ei pitäisi käyttää täysimääräisesti?

Testauksen aikana sähkömoottoreilla ja kampiakselilla toimiva subwoofer saavutti äänenvoimakkuuden 168 dB ja hajosi. Tämän tapauksen jälkeen he päättivät olla korjaamatta järjestelmää.

18. helmikuuta 2016

Kotiviihteen maailma on varsin monipuolinen ja siihen voi kuulua: elokuvien katselu hyvässä kotiteatterijärjestelmässä; jännittävä ja jännittävä pelattavuus tai musiikin kuuntelu. Yleensä jokainen löytää jotain omaa tältä alueelta tai yhdistää kaiken kerralla. Mutta olivatpa henkilön tavoitteet vapaa-ajan järjestämisessä ja mihin äärimmäisyyteen tahansa, kaikki nämä linkit liittyvät tiukasti yhteen yksinkertaiseen ja ymmärrettävään sanaan - "ääni". Todellakin, kaikissa yllä mainituissa tapauksissa meidät johdetaan kädellä äänen avulla. Mutta tämä kysymys ei ole niin yksinkertainen ja triviaali, varsinkin tapauksissa, joissa halutaan saavuttaa korkealaatuinen ääni huoneessa tai muissa olosuhteissa. Tätä varten ei aina tarvitse ostaa kalliita hifi- tai hi-end-komponentteja (vaikka se on erittäin hyödyllistä), mutta hyvä fysiikan teorian tuntemus riittää, mikä voi poistaa suurimman osan kenelle tahansa esiin tulevista ongelmista joka aikoo hankkia korkealaatuista ääninäyttelijää.

Seuraavaksi tarkastellaan äänen ja akustiikan teoriaa fysiikan näkökulmasta. Tässä tapauksessa yritän tehdä tämän mahdollisimman helposti ymmärrettäväksi kenelle tahansa henkilölle, joka ehkä on kaukana fysikaalisten lakien tai kaavojen tuntemisesta, mutta haaveilee kuitenkin intohimoisesti toteuttavansa unelman täydellisen akustisen järjestelmän luomisesta. En väitä, että saavuttaaksesi hyviä tuloksia tällä alueella kotona (tai esimerkiksi autossa), sinun on tunnettava nämä teoriat perusteellisesti, mutta perusasioiden ymmärtäminen auttaa sinua välttämään monia typeriä ja absurdeja virheitä. , ja sen avulla voit myös saavuttaa maksimaalisen äänitehosteen järjestelmästä millä tahansa tasolla.

Yleinen ääniteoria ja musiikillinen terminologia

Mikä se on ääni? Tämä on tunne, jonka kuuloelin havaitsee "korva"(ilmiö itsessään on olemassa ilman "korvan" osallistumista prosessiin, mutta tämä on helpompi ymmärtää), mikä tapahtuu, kun tärykalvo kiihtyy ääniaallon vaikutuksesta. Korva toimii tässä tapauksessa eri taajuuksien ääniaaltojen "vastaanottimena".
ääniaalto se on pohjimmiltaan sarja eri taajuisia väliaineen (useimmiten ilmaväliaineen normaaleissa olosuhteissa) tiivistymiä ja purkauksia. Ääniaaltojen luonne on värähtelevä, minkä tahansa kehon värähtely aiheuttaa ja tuottaa. Klassisen ääniaallon synty ja leviäminen on mahdollista kolmessa elastisessa väliaineessa: kaasumaisessa, nestemäisessä ja kiinteässä. Kun ääniaalto esiintyy jossakin tämäntyyppisessä tilassa, itse väliaineessa tapahtuu väistämättä joitain muutoksia, esimerkiksi ilman tiheyden tai paineen muutos, ilmamassahiukkasten liike jne.

Koska ääniaalto on värähtelevä luonne, sillä on sellainen ominaisuus kuin taajuus. Taajuus mitataan hertseinä (saksalaisen fyysikon Heinrich Rudolf Hertzin kunniaksi) ja ilmaisee värähtelyjen määrää yhden sekunnin ajanjaksolla. Ne. esimerkiksi taajuus 20 Hz tarkoittaa 20 värähtelyn jaksoa yhdessä sekunnissa. Sen korkeuden subjektiivinen käsite riippuu myös äänen taajuudesta. Mitä enemmän äänivärähtelyjä esiintyy sekunnissa, sitä "korkeammalta" ääni näyttää. Ääniaalolla on myös toinen tärkeä ominaisuus, jolla on nimi - aallonpituus. Aallonpituus On tapana ottaa huomioon matka, jonka tietyn taajuuden ääni kulkee yhden sekunnin jaksossa. Esimerkiksi ihmisen kuultavissa olevan alueen alimman äänen aallonpituus 20 Hz:llä on 16,5 metriä ja korkeimman äänen aallonpituus 20 000 Hz:llä 1,7 senttimetriä.

Ihmisen korva on suunniteltu siten, että se pystyy havaitsemaan aaltoja vain rajoitetulla alueella, noin 20 Hz - 20 000 Hz (tietyn henkilön ominaisuuksista riippuen jotkut kuulevat hieman enemmän, jotkut vähemmän) . Tämä ei siis tarkoita, etteikö näiden taajuuksien ala- tai yläpuolella olevia ääniä olisi olemassa, ihmiskorva ei yksinkertaisesti havaitse niitä, vaan ne ylittävät kuuloalueen. Kuuloalueen yläpuolella olevaa ääntä kutsutaan ultraääni, kutsutaan äänialueen alapuolella olevaa ääntä infraääni. Jotkut eläimet pystyvät havaitsemaan ultra- ja infraääniä, jotkut jopa käyttävät tätä aluetta avaruudessa suuntautumiseen (lepakat, delfiinit). Jos ääni kulkee sellaisen väliaineen läpi, joka ei ole suorassa kosketuksessa ihmisen kuuloelimeen, tällaista ääntä ei ehkä kuulla tai se voi heiketä huomattavasti myöhemmin.

Äänen musiikillisessa terminologiassa on sellaisia ​​tärkeitä nimityksiä kuin äänen oktaavi, sävy ja ylisävy. Oktaavi tarkoittaa väliä, jossa äänten välinen taajuussuhde on 1:2. Oktaavi on yleensä hyvin erotettavissa korvalla, kun taas tämän intervallin äänet voivat olla hyvin samankaltaisia ​​keskenään. Oktaavia voidaan kutsua myös ääneksi, joka värähtelee kaksi kertaa niin paljon kuin toinen ääni samassa ajassa. Esimerkiksi 800 Hz:n taajuus ei ole muuta kuin korkeampi 400 Hz:n oktaavi, ja 400 Hz:n taajuus puolestaan ​​on seuraava äänen oktaavi 200 Hz:n taajuudella. Oktaavi puolestaan ​​koostuu sävelistä ja ylisävelistä. Ihmiskorva havaitsee samalla taajuudella olevan harmonisen ääniaallon vaihtelevat värähtelyt musiikillinen sävy. Korkeataajuiset värähtelyt voidaan tulkita korkeiksi ääniksi, kun taas matalataajuiset värähtelyt voidaan tulkita mataliksi ääniksi. Ihmiskorva pystyy erottamaan selkeästi äänet yhden sävyn erolla (jopa 4000 Hz). Tästä huolimatta musiikki käyttää erittäin vähän ääniä. Tämä selitetään harmonisen konsonanssin periaatteen perusteella. Kaikki perustuu oktaavien periaatteeseen.

Tarkastellaanpa musiikin sävelteoriaa tietyllä tavalla venytetyn kielen esimerkin avulla. Tällainen merkkijono, riippuen jännitysvoimasta, "viritetään" yhdelle tietylle taajuudelle. Kun tämä merkkijono altistuu jollekin tietyllä voimalla, joka saa sen värähtelemään, yhtä tiettyä äänen sävyä havaitaan jatkuvasti ja kuulemme halutun viritystaajuuden. Tätä ääntä kutsutaan perusääneksi. Ensimmäisen oktaavin nuotin “A” taajuus on virallisesti hyväksytty musiikillisen kentän perusääneksi, joka on 440 Hz. Useimmat soittimet eivät kuitenkaan koskaan toista puhtaita perussävyjä, ja niihin liittyy väistämättä ylisävyjä ylisävyjä. Tässä on aiheellista palauttaa mieleen tärkeä musiikillisen akustiikan määritelmä, äänisävelin käsite. Sävy- Tämä on musiikin äänten ominaisuus, joka antaa soittimille ja äänille niiden ainutlaatuisen, tunnistettavan äänispesifisyyden, vaikka verrattaisiin saman korkeuden ja äänenvoimakkuuden ääniä. Kunkin soittimen sointisävy riippuu äänienergian jakautumisesta ylisävelten kesken äänen ilmestymishetkellä.

Ylisävelet muodostavat perussävelen tietyn värityksen, jonka avulla voimme helposti tunnistaa ja tunnistaa tietyn instrumentin sekä erottaa sen äänen selvästi toisesta soittimesta. Ylisävyjä on kahdenlaisia: harmonisia ja ei-harmonisia. Harmoniset sävyt määritelmän mukaan ovat perustaajuuden kerrannaisia. Päinvastoin, jos ylisävyt eivät ole moninkertaisia ​​ja poikkeavat huomattavasti arvoista, niitä kutsutaan ei-harmoninen. Musiikissa useiden ylisävelten toiminta on käytännössä suljettu pois, joten termi rajoittuu käsitteeseen "yläsävel", joka tarkoittaa harmonista. Joillakin soittimilla, kuten pianolla, perussävel ei edes ehdi muodostua lyhyessä ajassa, ylisävelten äänienergia kasvaa ja laskee sitten yhtä nopeasti. Monet instrumentit luovat niin sanotun "siirtymäsävel"-efektin, jossa tiettyjen ylisävyjen energia on korkein tietyllä hetkellä, yleensä aivan alussa, mutta muuttuu sitten äkillisesti ja siirtyy muihin ylisävyihin. Kunkin instrumentin taajuusaluetta voidaan tarkastella erikseen, ja se on yleensä rajoitettu perustaajuuksiin, jotka kyseinen instrumentti pystyy tuottamaan.

Ääniteoriassa on myös sellainen käsite kuin NOISE. Melu- tämä on mikä tahansa ääni, joka syntyy keskenään ristiriitaisten lähteiden yhdistelmästä. Kaikille on tuttu tuulen heilumien lehtien ääni jne.

Mikä määrää äänenvoimakkuuden? Ilmeisesti tällainen ilmiö riippuu suoraan ääniaallon siirtämän energian määrästä. Äänenvoimakkuuden kvantitatiivisten indikaattoreiden määrittämiseksi on olemassa käsite - äänenvoimakkuus. Äänen intensiteetti määritellään energiavirraksi, joka kulkee jonkin avaruusalueen (esimerkiksi cm2) läpi aikayksikköä kohti (esimerkiksi sekunnissa). Normaalin keskustelun aikana intensiteetti on noin 9 tai 10 W/cm2. Ihmiskorva pystyy havaitsemaan ääniä melko laajalla herkkyysalueella, kun taas taajuuksien herkkyys on heterogeeninen äänispektrissä. Näin parhaiten havaitaan taajuusalue 1000 Hz - 4000 Hz, joka kattaa laajimmin ihmisen puheen.

Koska äänien voimakkuus vaihtelee suuresti, on helpompi ajatella sitä logaritmisena suureena ja mitata se desibeleinä (skotlantilaisen tiedemiehen Alexander Graham Bellin mukaan). Ihmiskorvan kuuloherkkyyden alempi kynnys on 0 dB, ylempi 120 dB, jota kutsutaan myös "kipukynnykseksi". Myös ihmiskorva ei havaitse herkkyyden ylärajaa samalla tavalla, vaan riippuu tietystä taajuudesta. Matalataajuisten äänien on oltava paljon voimakkaampia kuin korkeataajuisten äänien laukaisemaan kipukynnyksen. Esimerkiksi kipukynnys matalalla 31,5 Hz:n taajuudella esiintyy äänenvoimakkuustasolla 135 dB, kun taajuudella 2000 Hz kiputuntemusta ilmenee 112 dB:llä. On myös äänenpaineen käsite, joka itse asiassa laajentaa tavanomaista selitystä ääniaallon etenemisestä ilmassa. Äänenpaine- tämä on muuttuva ylipaine, joka syntyy elastisessa väliaineessa ääniaallon kulkeutuessa sen läpi.

Äänen aaltollinen luonne

Ymmärtääksesi paremmin ääniaaltojen generointijärjestelmää, kuvittele klassinen kaiutin, joka sijaitsee ilmalla täytettyyn putkeen. Jos kaiutin tekee jyrkän liikkeen eteenpäin, diffuusorin välittömässä läheisyydessä oleva ilma puristuu hetkellisesti. Sitten ilma laajenee ja työntää paineilma-alueen putkea pitkin.
Tämä aaltoliike muuttuu myöhemmin ääneksi, kun se saavuttaa kuuloelimen ja "kiihottaa" tärykalvoa. Kun kaasussa esiintyy ääniaalto, syntyy ylipainetta ja ylitiheyttä ja hiukkaset liikkuvat vakionopeudella. Ääniaaltojen osalta on tärkeää muistaa, että aine ei liiku ääniaallon mukana, vaan tapahtuu vain tilapäinen ilmamassojen häiriö.

Jos kuvittelemme männän ripustettuna vapaaseen tilaan jousella ja tekevän toistuvia liikkeitä "edestakaisin", niin tällaisia ​​värähtelyjä kutsutaan harmonisiksi tai sinimuotoisiksi (jos kuvittelemme aallon kaaviona, niin tässä tapauksessa saamme puhtaan sinusoidi, jossa on toistuvia laskuja ja nousuja). Jos kuvittelemme putkessa olevan kaiuttimen (kuten yllä kuvatussa esimerkissä) suorittavan harmonisia värähtelyjä, niin kaiuttimen liikkuessa "eteenpäin" saadaan tuttu ilmanpuristuksen vaikutus, ja kun kaiutin liikkuu "taaksepäin" esiintyy harvinaisen päinvastainen vaikutus. Tässä tapauksessa putken läpi etenee vuorottelevan puristuksen ja harventumisen aalto. Vierekkäisten maksimien tai minimien (vaiheiden) välinen etäisyys putkea kutsutaan aallonpituus. Jos hiukkaset värähtelevät samansuuntaisesti aallon etenemissuunnan kanssa, niin aaltoa kutsutaan pituussuuntainen. Jos ne värähtelevät kohtisuorassa etenemissuuntaan nähden, aaltoa kutsutaan poikittainen. Tyypillisesti ääniaallot kaasuissa ja nesteissä ovat pitkittäisiä, mutta kiinteissä aineissa voi esiintyä molempia aaltoja. Kiinteissä aineissa poikittaiset aallot syntyvät muodonmuutosvastuksen vuoksi. Suurin ero näiden kahden aaltotyypin välillä on, että poikittaisella aallolla on polarisaation ominaisuus (värähtelyjä esiintyy tietyssä tasossa), kun taas pitkittäisaalto ei.

Äänen nopeus

Äänen nopeus riippuu suoraan sen väliaineen ominaisuuksista, jossa se etenee. Sen määrää (riippuvainen) kaksi väliaineen ominaisuutta: materiaalin elastisuus ja tiheys. Äänen nopeus kiinteissä aineissa riippuu suoraan materiaalin tyypistä ja sen ominaisuuksista. Nopeus kaasumaisissa väliaineissa riippuu vain yhdestä väliaineen muodonmuutoksesta: puristus-harvinaisuudesta. Ääniaallon paineen muutos tapahtuu ilman lämmönvaihtoa ympäröivien hiukkasten kanssa ja sitä kutsutaan adiabaattiseksi.
Äänen nopeus kaasussa riippuu pääasiassa lämpötilasta - se kasvaa lämpötilan noustessa ja pienenee lämpötilan laskiessa. Myös äänen nopeus kaasumaisessa väliaineessa riippuu itse kaasumolekyylien koosta ja massasta - mitä pienempi hiukkasten massa ja koko, sitä suurempi aallon "johtavuus" ja vastaavasti suurempi nopeus.

Nestemäisissä ja kiinteissä väliaineissa äänen etenemisperiaate ja nopeus ovat samanlaisia ​​kuin aallon ilmassa eteneminen: puristuspurkauksella. Mutta näissä ympäristöissä saman lämpötilariippuvuuden lisäksi väliaineen tiheys ja sen koostumus/rakenne ovat varsin tärkeitä. Mitä pienempi aineen tiheys, sitä suurempi äänen nopeus ja päinvastoin. Riippuvuus väliaineen koostumuksesta on monimutkaisempi ja määräytyy kussakin tapauksessa ottaen huomioon molekyylien/atomien sijainti ja vuorovaikutus.

Äänen nopeus ilmassa t, °C 20: 343 m/s
Äänen nopeus tislatussa vedessä t, °C 20: 1481 m/s
Äänen nopeus teräksessä t, °C 20: 5000 m/s

Seisovat aallot ja häiriöt

Kun kaiutin luo ääniaaltoja suljetussa tilassa, syntyy väistämättä rajoista heijastuvien aaltojen vaikutus. Tämän seurauksena tämä tapahtuu useimmiten häiriövaikutus- kun kaksi tai useampi ääniaalto on päällekkäin. Erikoistapauksia häiriöilmiöistä ovat: 1) lyöntiaaltojen tai 2) seisovien aaltojen muodostuminen. Aalto lyö- tämä on tilanne, kun tapahtuu samanlaisten taajuuksien ja amplitudien aaltojen yhteenlasku. Kuva lyöntien esiintymisestä: kun kaksi samantaajuista aaltoa asettuvat päällekkäin. Jossain vaiheessa tällaisella päällekkäisyydellä amplitudihuiput voivat kohdata "vaiheessa" ja laskut voivat myös osua yhteen "antifaasissa". Näin äänibiittiä luonnehditaan. On tärkeää muistaa, että toisin kuin seisovissa aalloissa, huippujen vaiheiden yhteensattumia ei tapahdu jatkuvasti, vaan tietyin aikavälein. Korville tämä lyöntimalli erottuu melko selvästi, ja se kuullaan jaksoittaisena äänenvoimakkuuden kasvuna ja laskuna. Mekanismi, jolla tämä vaikutus tapahtuu, on erittäin yksinkertainen: kun huiput osuvat samaan, tilavuus kasvaa ja kun laaksot osuvat yhteen, tilavuus pienenee.

Seisovat aallot syntyvät kahden saman amplitudin, vaiheen ja taajuuden omaavien aaltojen superpositiossa, kun tällaisten aaltojen "kohdatessa" toinen liikkuu eteenpäin ja toinen vastakkaiseen suuntaan. Avaruuden alueella (jossa on muodostunut seisova aalto) ilmestyy kuva kahden taajuusamplitudin superpositiosta vuorotellen maksimit (ns. antisolmut) ja minimit (ns. solmut). Tämän ilmiön esiintyessä aallon taajuus, vaihe ja vaimennuskerroin heijastuskohdassa ovat erittäin tärkeitä. Toisin kuin liikkuvissa aalloissa, seisovassa aallossa ei tapahdu energiansiirtoa, koska tämän aallon muodostavat eteenpäin- ja taaksepäin-aallot siirtävät energiaa yhtä paljon sekä eteen- että vastakkaisiin suuntiin. Ymmärtääksemme selvästi seisovan aallon esiintymisen, kuvitellaan esimerkki kodin akustiikasta. Oletetaan, että meillä on lattiakaiutinjärjestelmät rajoitetussa tilassa (huoneessa). Kun he soittavat jotain, jossa on paljon bassoa, yritetään muuttaa kuuntelijan sijaintia huoneessa. Näin ollen kuuntelija, joka on seisovan aallon minimi- (vähennys-) vyöhykkeellä, tuntee vaikutuksen, että bassoa on hyvin vähän, ja jos kuuntelija löytää itsensä maksimitaajuuksien (lisäys) vyöhykkeeltä, niin päinvastoin. saadaan aikaan merkittävä bassoalueen lisäyksen vaikutus. Tässä tapauksessa vaikutus havaitaan kaikissa perustaajuuden oktaaveissa. Esimerkiksi, jos perustaajuus on 440 Hz, niin "yhteen" tai "vähennys" ilmiö havaitaan myös taajuuksilla 880 Hz, 1760 Hz, 3520 Hz jne.

Resonanssi-ilmiö

Useimmilla kiinteillä aineilla on luonnollinen resonanssitaajuus. Tämä vaikutus on melko helppo ymmärtää käyttämällä esimerkkiä tavallisesta putkesta, joka on avoin vain toisesta päästä. Kuvitellaanpa tilanne, jossa putken toiseen päähän on kytketty kaiutin, joka voi soittaa yhtä vakiotaajuutta, jota voidaan myös muuttaa myöhemmin. Joten putkella on oma resonanssitaajuutensa yksinkertaisesti sanottuna - tämä on taajuus, jolla putki "resonoi" tai antaa oman äänen. Jos kaiuttimen taajuus (säädön seurauksena) on sama kuin putken resonanssitaajuus, äänenvoimakkuuden lisääminen useita kertoja tapahtuu. Tämä johtuu siitä, että kaiutin herättää putken ilmapatsaan värähtelyjä merkittävällä amplitudilla, kunnes löydetään sama "resonanssitaajuus" ja syntyy lisävaikutus. Tuloksena olevaa ilmiötä voidaan kuvata seuraavasti: tämän esimerkin putki "auttaa" kaiutinta resonoimalla tietyllä taajuudella, heidän ponnistelunsa summautuvat ja "tuloksena" on kuultava kova efekti. Soittimien esimerkillä tämä ilmiö on helposti havaittavissa, koska useimpien soittimien suunnittelussa on elementtejä, joita kutsutaan resonaattoreiksi. Ei ole vaikea arvata, mikä tehostaa tiettyä taajuutta tai musiikillista sävyä. Esimerkiksi: kitaran runko, jossa on resonaattori, joka liittyy äänenvoimakkuuteen; Huiluputken (ja yleisesti kaikkien putkien) suunnittelu; Rummun rungon sylinterimäinen muoto, joka itse on tietyn taajuuden resonaattori.

Äänen taajuusspektri ja taajuusvaste

Koska käytännössä ei käytännössä ole samantaajuisia aaltoja, tulee tarpeelliseksi hajottaa koko kuuloalueen äänispektri yliääniksi tai harmonisiksi. Näitä tarkoituksia varten on olemassa kaavioita, jotka näyttävät äänen värähtelyjen suhteellisen energian riippuvuuden taajuudesta. Tätä kuvaajaa kutsutaan äänitaajuusspektrikaavioksi. Äänen taajuusspektri Niitä on kahta tyyppiä: diskreetti ja jatkuva. Diskreetti spektrikaavio näyttää yksittäiset taajuudet erotettuina tyhjillä välilyönneillä. Jatkuva spektri sisältää kaikki äänitaajuudet kerralla.
Musiikin tai akustiikan tapauksessa käytetään useimmiten tavallista kuvaajaa Amplitudi-taajuusominaisuudet(lyhennetty "AFC"). Tämä kaavio näyttää äänen värähtelyjen amplitudin riippuvuuden taajuudesta koko taajuusspektrin (20 Hz - 20 kHz) läpi. Tällaista kuvaajaa tarkasteltaessa on helppo ymmärtää esimerkiksi tietyn kaiuttimen tai akustisen järjestelmän vahvuudet tai heikkoudet kokonaisuutena, voimakkaimmat energiantuoton alueet, taajuuden laskut ja nousut, vaimennus ja myös jyrkkyys. laskusta.

Ääniaaltojen leviäminen, vaihe ja vastavaihe

Ääniaaltojen etenemisprosessi tapahtuu kaikkiin suuntiin lähteestä. Yksinkertaisin esimerkki tämän ilmiön ymmärtämiseksi on veteen heitetty kivi.
Kiven putoamispaikasta alkaen aallot alkavat levitä veden pinnalle kaikkiin suuntiin. Kuvitelkaamme kuitenkin tilannetta, jossa kaiutinta käytetään tietyllä äänenvoimakkuudella, vaikkapa suljettu laatikko, joka on kytketty vahvistimeen ja soittaa jonkinlaista musiikkisignaalia. On helppo huomata (varsinkin jos käytät voimakasta matalataajuista signaalia, esimerkiksi bassorumpua), että kaiutin tekee nopean liikkeen "eteenpäin" ja sitten saman nopean liikkeen "taaksepäin". On vielä ymmärrettävä, että kun kaiutin liikkuu eteenpäin, se lähettää ääniaallon, jonka kuulemme myöhemmin. Mutta mitä tapahtuu, kun kaiutin liikkuu taaksepäin? Ja paradoksaalisesti sama asia tapahtuu, kaiutin antaa saman äänen, vain esimerkissämme se etenee kokonaan laatikon äänenvoimakkuuden sisällä, ylittämättä sen rajoja (laatikko on kiinni). Yleisesti ottaen yllä olevassa esimerkissä voidaan havaita melko paljon mielenkiintoisia fysikaalisia ilmiöitä, joista merkittävin on vaiheen käsite.

Ääniaalto, jonka kaiutin äänenvoimakkuudessa säteilee kuuntelijan suuntaan, on "vaiheessa". Käänteinen aalto, joka menee laatikon tilavuuteen, on vastaavasti vastavaiheinen. Jää vain ymmärtää, mitä nämä käsitteet tarkoittavat? Signaalivaihe– tämä on äänenpainetaso nykyisellä ajanhetkellä jossakin pisteessä avaruudessa. Helpoin tapa ymmärtää vaihe on esimerkki musiikkimateriaalin toistosta perinteisellä lattialla seisovalla kodin kaiutinjärjestelmällä. Kuvitellaan, että kaksi tällaista lattiakaiutinta asennetaan tiettyyn huoneeseen ja ne soivat. Tässä tapauksessa molemmat akustiset järjestelmät toistavat synkronisen signaalin vaihtelevalla äänenpaineella, ja yhden kaiuttimen äänenpaine lisätään toisen kaiuttimen äänenpaineeseen. Samanlainen vaikutus johtuu vasemman ja oikean kaiuttimen signaalin toiston synkronisuudesta, toisin sanoen vasemman ja oikean kaiuttimen lähettämien aaltojen huiput ja pohjat osuvat yhteen.

Kuvitellaan nyt, että äänenpaineet muuttuvat edelleen samalla tavalla (ei ole muuttuneet), mutta vasta nyt ne ovat vastakkain. Tämä voi tapahtua, jos liität yhden kaiutinjärjestelmästä kahdesta käänteisellä napaisuudella ("+"-kaapeli vahvistimesta kaiutinjärjestelmän "-"-liittimeen ja "-"-kaapeli vahvistimesta kaiutinjärjestelmän "+"-liittimeen. kaiutinjärjestelmä). Tässä tapauksessa päinvastainen signaali aiheuttaa paine-eron, joka voidaan esittää numeroina seuraavasti: vasen kaiutin luo paineen "1 Pa" ja oikea kaiutin luo paineen "miinus 1 Pa". Tämän seurauksena kokonaisäänenvoimakkuus kuuntelijan sijainnissa on nolla. Tätä ilmiötä kutsutaan antifaasiksi. Jos tarkastellaan esimerkkiä yksityiskohtaisemmin ymmärryksen vuoksi, käy ilmi, että kaksi "vaiheessa" soittavaa kaiutinta luovat identtiset ilman tiivistymis- ja harventumisalueet, mikä todella auttaa toisiaan. Ideaalisen vastavaiheen tapauksessa yhden kaiuttimen luomaa paineilmatilaa seuraa toisen kaiuttimen luoma harvinaisen ilmatilan alue. Tämä näyttää suunnilleen aaltojen keskinäisen synkronisen kumoamisen ilmiöltä. Totta, käytännössä äänenvoimakkuus ei putoa nollaan, ja kuulemme erittäin vääristyneen ja heikentyneen äänen.

Helpoin tapa kuvata tätä ilmiötä on seuraava: kaksi signaalia, joilla on samat värähtelyt (taajuudet), mutta ajassa siirtyneet. Tätä silmällä pitäen on kätevämpää kuvitella nämä siirtymäilmiöt tavallisen pyöreän kellon esimerkillä. Kuvitellaan, että seinällä on useita identtisiä pyöreitä kelloja. Kun tämän kellon sekuntiosoittimet pyörivät synkronisesti, toisessa kellossa 30 sekuntia ja toisessa 30 sekuntia, tämä on esimerkki signaalista, joka on samassa vaiheessa. Jos sekuntiosoittimet liikkuvat siirrolla, mutta nopeus on silti sama, esimerkiksi yhdellä kellolla se on 30 sekuntia ja toisessa 24 sekuntia, niin tämä on klassinen esimerkki vaihesiirrosta. Samalla tavalla vaihe mitataan asteina virtuaalisen ympyrän sisällä. Tässä tapauksessa, kun signaaleja siirretään suhteessa toisiinsa 180 astetta (puoli jaksoa), saadaan klassinen vastavaihe. Usein käytännössä tapahtuu pieniä vaihesiirtymiä, jotka voidaan myös määrittää asteittain ja poistaa onnistuneesti.

Aallot ovat tasoja ja pallomaisia. Tasoaaltorintama etenee vain yhteen suuntaan ja sitä tavataan harvoin käytännössä. Pallomainen aaltorintama on yksinkertainen aaltotyyppi, joka tulee yhdestä pisteestä ja kulkee kaikkiin suuntiin. Ääniaalloilla on omaisuutta diffraktio, eli kyky kiertää esteitä ja esineitä. Taivutusaste riippuu äänen aallonpituuden suhteesta esteen tai reiän kokoon. Diffraktiota esiintyy myös silloin, kun äänen tiellä on jokin este. Tässä tapauksessa kaksi skenaariota ovat mahdollisia: 1) Jos esteen koko on paljon suurempi kuin aallonpituus, ääni heijastuu tai absorboituu (riippuen materiaalin absorptioasteesta, esteen paksuudesta jne.). ), ja esteen taakse muodostuu akustinen varjoalue. 2) Jos esteen koko on verrattavissa aallonpituuteen tai jopa sitä pienempi, ääni taittuu jossain määrin kaikkiin suuntiin. Jos ääniaalto liikkuessaan yhdessä väliaineessa osuu rajapintaan toisen väliaineen kanssa (esimerkiksi ilmaväliaineeseen kiinteän väliaineen kanssa), voi tapahtua kolme skenaariota: 1) aalto heijastuu rajapinnasta 2) aalto voi siirtyä toiseen väliaineeseen suuntaa muuttamatta 3) aalto voi siirtyä toiseen väliaineeseen suunnan muutoksella rajalla, tätä kutsutaan "aalontaitteeksi".

Ääniaallon ylipaineen suhdetta värähtelevän tilavuusnopeuteen kutsutaan aaltoresistanssiksi. Yksinkertaisin sanoin, väliaineen aaltoimpedanssi voidaan kutsua kyvyksi absorboida ääniaaltoja tai "vastustaa" niitä. Heijastus- ja lähetyskertoimet riippuvat suoraan näiden kahden väliaineen aaltoimpedanssien suhteesta. Aallonvastus kaasumaisessa väliaineessa on paljon pienempi kuin vedessä tai kiinteissä aineissa. Siksi, jos ilmassa oleva ääniaalto osuu kiinteään esineeseen tai syvän veden pintaan, ääni joko heijastuu pinnalta tai absorboituu suuressa määrin. Tämä riippuu pinnan paksuudesta (vesi tai kiinteä aine), jolle haluttu ääniaalto putoaa. Kun kiinteän tai nestemäisen väliaineen paksuus on pieni, ääniaallot "läpäisevät" lähes kokonaan, ja päinvastoin, kun väliaineen paksuus on suuri, aallot heijastuvat useammin. Ääniaaltojen heijastuessa tämä prosessi tapahtuu tunnetun fysikaalisen lain mukaan: "Tulemiskulma on yhtä suuri kuin heijastuskulma." Tässä tapauksessa, kun aalto pienemmän tiheyden omaavasta väliaineesta osuu rajalle, jolla on suurempi tiheys, ilmiö tapahtuu taittuminen. Se koostuu ääniaallon taipumisesta (taittumisesta) esteen "kohtaamisen" jälkeen, ja siihen liittyy välttämättä nopeuden muutos. Taittuminen riippuu myös sen väliaineen lämpötilasta, jossa heijastus tapahtuu.

Ääniaaltojen etenemisprosessissa avaruudessa niiden intensiteetti väistämättä vähenee, voidaan sanoa, että aallot vaimenevat ja ääni heikkenee. Käytännössä samanlaisen vaikutuksen kohtaaminen on varsin yksinkertaista: esimerkiksi jos kaksi ihmistä seisoo pellolla lähellä (metrin tai lähempänä) etäisyyttä ja alkaa puhua jotain toisilleen. Jos lisäät myöhemmin ihmisten välistä etäisyyttä (jos he alkavat siirtyä pois toisistaan), sama keskustelun äänenvoimakkuus tulee yhä vähemmän kuultavissa. Tämä esimerkki osoittaa selvästi ääniaaltojen intensiteetin vähenemisen ilmiön. Miksi näin tapahtuu? Syynä tähän ovat erilaiset lämmönvaihtoprosessit, molekyylien vuorovaikutus ja ääniaaltojen sisäinen kitka. Käytännössä äänienergia muunnetaan useimmiten lämpöenergiaksi. Tällaisia ​​prosesseja syntyy väistämättä missä tahansa kolmesta äänen etenemisvälineestä, ja niitä voidaan luonnehtia seuraavasti ääniaaltojen absorptio.

Ääniaaltojen intensiteetti ja absorptioaste riippuu monista tekijöistä, kuten väliaineen paineesta ja lämpötilasta. Absorptio riippuu myös tietystä äänen taajuudesta. Kun ääniaalto etenee nesteiden tai kaasujen läpi, eri hiukkasten välillä syntyy kitkavaikutus, jota kutsutaan viskositeetiksi. Tämän molekyylitason kitkan seurauksena tapahtuu prosessi, jossa aalto muunnetaan äänestä lämmöksi. Toisin sanoen mitä korkeampi väliaineen lämmönjohtavuus on, sitä pienempi aallon absorptioaste. Äänen absorptio kaasumaisissa väliaineissa riippuu myös paineesta (ilmakehän paine muuttuu korkeuden kasvaessa suhteessa merenpintaan). Mitä tulee absorptioasteen riippuvuuteen äänen taajuudesta, ottaen huomioon edellä mainitut viskositeetin ja lämmönjohtavuuden riippuvuudet, mitä korkeampi äänen taajuus on, sitä suurempi on äänen absorptio. Esimerkiksi normaalilämpötilassa ja ilmanpaineessa taajuudella 5000 Hz olevan aallon absorptio on 3 dB/km ja taajuudella 50 000 Hz olevan aallon absorptio on 300 dB/m.

Kiinteissä väliaineissa kaikki yllä mainitut riippuvuudet (lämmönjohtavuus ja viskositeetti) säilyvät, mutta tähän lisätään useita muita ehtoja. Ne liittyvät kiinteiden materiaalien molekyylirakenteeseen, joka voi olla erilainen ja jolla on omat epähomogeenisyydet. Tästä sisäisestä kiinteästä molekyylirakenteesta riippuen ääniaaltojen absorptio voi tässä tapauksessa olla erilainen ja riippuu tietyn materiaalin tyypistä. Kun ääni kulkee kiinteän kappaleen läpi, aalto käy läpi useita muunnoksia ja vääristymiä, mikä useimmiten johtaa äänienergian hajoamiseen ja absorptioon. Molekyylitasolla voi esiintyä dislokaatiovaikutusta, kun ääniaalto aiheuttaa atomitasojen siirtymisen, jotka sitten palaavat alkuperäiseen asentoonsa. Tai dislokaatioiden liike johtaa törmäykseen niitä kohtisuorassa olevien dislokaatioiden kanssa tai kiderakenteen vikoja, mikä aiheuttaa niiden eston ja sen seurauksena ääniaallon jonkinlaisen absorption. Ääniaalto voi kuitenkin myös resonoida näiden vikojen kanssa, mikä johtaa alkuperäisen aallon vääristymiseen. Ääniaallon energia vuorovaikutuksen hetkellä materiaalin molekyylirakenteen elementtien kanssa hajoaa sisäisten kitkaprosessien seurauksena.

Tässä artikkelissa yritän analysoida ihmisen kuuloaistin ominaisuuksia ja joitain äänen leviämisen hienouksia ja piirteitä.

Selvitetään, kannattaako ostaa erilliset vai ulkoiset äänikortit. Mac- ja Win-alustoille.

Kirjoitamme usein laadukkaasta äänestä. Kannettavassa kääreessä, mutta vältämme työpöytäliitäntöjä. Miksi?

Kiinteä kotiakustiikka - aihe kammottavia juhlapyhiä. Varsinkin käytettäessä tietokoneita äänilähteenä.

Useimmat minkä tahansa tietokoneen käyttäjät pitävät erillistä tai ulkoista äänikorttia avain laadukkaaseen ääneen. Kaikki on "tunnollisen" syytä markkinointi, vakuuttaa meidät jatkuvasti tarpeesta ostaa lisälaite.

Mitä tietokoneessa käytetään äänivirran lähettämiseen?

Nykyaikaisten emolevyjen ja kannettavien tietokoneiden sisäänrakennettu ääni ylittää merkittävästi keskimääräisen henkisesti terveen, teknisesti lukutaitoisen kuulijan kuuloanalyysikyvyn. Alustalla ei ole väliä.

Joillakin emolevyillä riittää korkealaatuinen integroitu ääni. Lisäksi ne perustuvat samoihin työkaluihin kuin budjettitauluissa. Parannus saavutetaan erottamalla ääniosa muista elementeistä ja käyttämällä laadukkaampaa elementtipohjaa.


Ja silti useimmat levyt käyttävät samaa Realtekin koodekkia. Applen pöytätietokoneet eivät ole poikkeus. Ainakin kunnollinen osa niistä on varustettu Realtek A8xx.

Tämä koodekki (joukko logiikkaa, joka on suljettu piiriin) ja sen muutokset ovat tyypillisiä lähes kaikille Intel-prosessoreille suunnitelluille emolevyille. Markkinoijat kutsuvat sitä Intel HD Audio.

Realtek äänenlaadun mittaukset

Ääniliitäntöjen toteutus riippuu pitkälti emolevyn valmistajasta. Laadukkaissa näytteissä on erittäin hyvät luvut. Esimerkiksi äänipolun RMAA-testi Gigabyte G33M-DS2R:

Taajuusvasteen epätasaisuus (40 Hz - 15 kHz), dB: +0,01, -0,09
Melutaso, dB (A): -92,5
Dynaaminen alue, dB (A): 91,8
Harmoninen särö, %: 0,0022
Intermodulaatiosärö + kohina, %: 0,012
Kanavien tunkeutuminen, dB: -91,9
Keskinäismodulaatio taajuudella 10 kHz, %: 0,0075

Kaikki saadut luvut ansaitsevat arvosanat "Erittäin hyvä" ja "Erinomainen". Kaikki ulkoiset kortit eivät voi näyttää tällaisia ​​tuloksia.

Vertailutestin tulokset

Valitettavasti aika ja laitteet eivät anna meille mahdollisuutta suorittaa omaa vertailevaa testausta erilaisille sisäänrakennetuille ja ulkoisille ratkaisuille.

Otetaan siis se, mikä on jo tehty hyväksemme. Internetistä löytyy esimerkiksi tietoja sarjan suosituimpien diskreettien korttien sisäisestä kaksoisnäytteenotosta. Luova X-Fi. Koska ne liittyvät piiriin, jätämme tarkastuksen harteillesi.

Tässä julkaistut materiaalit yksi suuri laitteistoprojekti anna meidän ymmärtää monia asioita. Useiden järjestelmien testauksessa sisäänrakennetusta koodekista 2 dollaria ennen audiofiilipäätöstä vuonna 2000 saatiin erittäin mielenkiintoisia tuloksia.

Siitä kävi ilmi Realtek ALC889 ei näytä tasaisinta taajuusvastetta ja antaa kunnollisen sävyeron - 1,4 dB 100 Hz:llä. Totta, todellisuudessa tämä luku ei ole kriittinen.


Ja joissakin toteutuksissa (eli emolevymalleissa) se puuttuu kokonaan - katso yllä oleva kuva. Sen huomaa vain yhtä taajuutta kuunneltaessa. Musiikkisävellyksessä, kun taajuuskorjain on asetettu oikein, edes innokas audiofiili ei pysty erottamaan erillisen kortin ja integroidun ratkaisun välillä.

Asiantuntijan mielipide

Kaikissa sokkotesteissämme emme pystyneet havaitsemaan eroja 44,1 ja 176,4 kHz tai 16 ja 24-bittisten tallenteiden välillä. Kokemuksemme perusteella 16 bit/44,1 kHz -suhde tarjoaa parhaan kokemasi äänenlaadun. Yllä olevat muodot yksinkertaisesti tuhlaavat tilaa ja rahaa.

Raidan alentaminen 176,4 kHz:stä 44,1 kHz:iin korkealaatuisella uudelleennäytteistimellä estää yksityiskohtien menettämisen. Jos saat käsiisi tällaisen tallenteen, vaihda taajuudeksi 44,1 kHz ja nauti.

24-bitin tärkein etu 16-bittiseen verrattuna on suurempi dynaaminen alue (144 dB vs. 98), mutta tämä on käytännössä merkityksetöntä. Monet nykyaikaiset kappaleet käyvät taistelua äänenvoimakkuudesta, jossa dynaaminen alue on tuotantovaiheessa keinotekoisesti vähennetty 8-10 bittiin.

Korttini ei kuulosta hyvältä. Mitä tehdä?

Kaikki tämä on erittäin vakuuttavaa. Laitteiston parissa työskentelyn aikana onnistuin testaamaan monia laitteita - pöytätietokoneita ja kannettavia. Tästä huolimatta käytän tietokonetta sisäänrakennettu siru Realtek.

Entä jos äänessä on artefakteja ja ongelmia? Noudata ohjeita:

1) Sammuta kaikki tehosteet ohjauspaneelista, aseta "linjalähtö" vihreään aukkoon "2 kanavaa (stereo)" -tilassa.

2) Sammuta käyttöjärjestelmän mikserissä kaikki tarpeettomat tulot ja aseta äänenvoimakkuuden liukusäätimet maksimiasentoon. Säädöt tulee tehdä vain kaiuttimen/vahvistimen säätimellä.

3) Asenna oikea soitin. Windowsille - foobar2000.

4) Siinä asetimme "Kernel Streaming Output" (sinun täytyy ladata lisälaajennus), 24 bittiä, ohjelmiston uudelleennäytteenoton (PPHS:n tai SSRC:n kautta) 48 kHz:iin. Tulostukseen käytämme WASAPI-lähtöä. Sammuta äänenvoimakkuuden säädin.

Kaikki muu on audiojärjestelmäsi työtä (kaiuttimet tai kuulokkeet). Loppujen lopuksi äänikortti on ennen kaikkea DAC.

Mikä on tulos?

Tosiasia on, että yleensä erillinen kortti ei paranna merkittävästi musiikin toiston laatua (tämä on vähintään). Sen edut ovat vain mukavuus, toimivuus ja ehkä vakautta.

Miksi kaikki julkaisut suosittelevat edelleen kalliita ratkaisuja? Yksinkertainen psykologia - ihmiset uskovat, että tietokonejärjestelmän laadun muuttamiseksi heidän on ostettava jotain edistynyt, kallis. Itse asiassa sinun täytyy laittaa päänsä kaikkeen. Ja tulos voi yllättää.

Avaruus ei ole homogeeninen tyhjyys. Eri esineiden välissä on kaasu- ja pölypilviä. Ne ovat jäänteitä supernovaräjähdyksistä ja tähtien muodostumispaikasta. Joillakin alueilla tämä tähtienvälinen kaasu on riittävän tiheä levittääkseen ääniaaltoja, mutta ihmiskuulo ei huomaa niitä.

Kuuluuko avaruudessa ääntä?

Kun esine liikkuu - olipa kyseessä sitten kitaran kielen värähtely tai räjähtävä ilotulitus - se vaikuttaa lähellä oleviin ilmamolekyyleihin, ikään kuin työntäen niitä. Nämä molekyylit törmäävät naapureihinsa, ja ne puolestaan ​​törmäävät seuraaviin. Liike kulkee ilmassa kuin aalto. Kun se saavuttaa korvan, ihminen havaitsee sen äänenä.

Kun ääniaalto kulkee ilman läpi, sen paine vaihtelee ylös ja alas, kuten merivesi myrskyssä. Näiden värähtelyjen välistä aikaa kutsutaan äänen taajuudeksi ja se mitataan hertseinä (1 Hz on yksi värähtely sekunnissa). Korkeimpien painehuippujen välistä etäisyyttä kutsutaan aallonpituudeksi.

Ääni voi kulkea vain väliaineessa, jossa aallonpituus ei ole suurempi kuin hiukkasten välinen keskimääräinen etäisyys. Fyysikot kutsuvat tätä "ehdollisesti vapaaksi tieksi" - keskimääräiseksi matkaksi, jonka molekyyli kulkee törmättyään yhteen ja ennen kuin se on vuorovaikutuksessa seuraavan kanssa. Siten tiheä väliaine voi lähettää ääniä lyhyellä aallonpituudella ja päinvastoin.

Pitkän aallonpituisilla äänillä on taajuuksia, jotka korva havaitsee matalina ääninä. Kaasussa, jonka keskimääräinen vapaa reitti on suurempi kuin 17 m (20 Hz), ääniaallot ovat liian matalataajuisia ihmisten havaitsemiseksi. Niitä kutsutaan infraääniksi. Jos olisi avaruusolentoja, joiden korvat kuulisivat erittäin matalat nuotit, he tietäisivät tarkalleen, kuuluuko ääniä ulkoavaruudessa.

Laulu mustasta aukosta

Noin 220 miljoonan valovuoden päässä tuhansien galaksien joukon keskellä huminaa maailmankaikkeuden syvin sävel. 57 oktaavia keski-C:n alapuolella, mikä on noin miljoona miljardia kertaa syvempi kuin ihmisen kuulema taajuus.

Syvimmällä äänellä, jonka ihmiset voivat havaita, on noin yksi värähtely 1/20 sekunnin välein. Perseuksen tähdistössä olevan mustan aukon kiertokulku on noin yksi 10 miljoonan vuoden välein.

Tämä tuli tunnetuksi vuonna 2003, kun NASAn Chandra-avaruusteleskooppi löysi jotain Perseus-klusterin täyttävästä kaasusta: keskittyneitä valon ja pimeyden renkaita, kuin aaltoilua lammessa. Astrofyysikot sanovat, että nämä ovat jälkiä uskomattoman matalataajuisista ääniaalloista. Kirkkaampia ovat aaltojen huiput, joissa kaasuun kohdistuva paine on suurin. Tummemmat renkaat ovat syvennyksiä, joissa paine on alhaisempi.

Ääni, jonka voit nähdä

Kuuma, magnetoitu kaasu pyörii mustan aukon ympärillä, samalla tavalla kuin vesi, joka pyörii viemärin ympärillä. Liikkuessaan se luo voimakkaan sähkömagneettisen kentän. Tarpeeksi vahva kiihdyttääkseen kaasun lähellä mustan aukon reunaa lähes valonnopeuteen, jolloin se muuttuu valtaviksi purskeiksi, joita kutsutaan relativistisiksi suihkuiksi. Ne pakottavat kaasun kääntymään sivuttain polullaan, ja tämä vaikutus aiheuttaa aavemaisia ​​ääniä avaruudesta.

Ne kulkeutuvat Perseus-klusterin läpi satojen tuhansien valovuosien päässä lähteestään, mutta ääni voi kulkea vain niin pitkälle kuin kaasua on tarpeeksi sen kuljettamiseen. Joten hän pysähtyy Perseuksen täyttävän kaasupilven reunalle. Tämä tarkoittaa, että sen ääntä on mahdotonta kuulla maan päällä. Näet vain vaikutuksen kaasupilveen. Se näyttää siltä kuin katsoisi avaruuden läpi äänieristettyyn kammioon.

Outo planeetta

Planeettamme huokuu syvää joka kerta, kun sen kuori liikkuu. Silloin ei ole epäilystäkään siitä, kulkevatko äänet avaruudessa. Maanjäristys voi aiheuttaa ilmakehään värähtelyjä taajuudella yhdestä viiteen hertsiin. Jos se on tarpeeksi vahva, se voi lähettää infraääniaaltoja ilmakehän läpi avaruuteen.

Selvää rajaa ei tietenkään ole, missä Maan ilmakehä päättyy ja avaruus alkaa. Ilma yksinkertaisesti ohenee vähitellen, kunnes se lopulta katoaa kokonaan. 80-550 kilometriä maanpinnan yläpuolella molekyylin vapaa polku on noin kilometri. Tämä tarkoittaa, että tällä korkeudella ilma on noin 59 kertaa ohuempaa kuin missä äänen kuuluisi. Se pystyy lähettämään vain pitkiä infraääniaaltoja.

Kun 9,0 magnitudin maanjäristys ravisteli Japanin koillisrannikkoa maaliskuussa 2011, seismografit ympäri maailmaa tallensivat sen aallot kulkevat maan läpi, ja sen värähtely aiheutti matalataajuisia värähtelyjä ilmakehässä. Nämä värähtelyt kulkevat aina siihen asti, missä Gravity Field ja kiinteä satelliitti Ocean Circulation Explorer (GOCE) vertaavat Maan painovoimaa matalalla kiertoradalla 270 kilometriin pinnan yläpuolella. Ja satelliitti onnistui tallentamaan nämä ääniaallot.

GOCE:ssa on erittäin herkkiä kiihtyvyysantureita, jotka ohjaavat ionipotkuria. Tämä auttaa pitämään satelliitin vakaalla kiertoradalla. GOCE:n vuoden 2011 kiihtyvyysmittarit havaitsivat pystysuuntaisia ​​siirtymiä erittäin ohuessa ilmakehässä satelliitin ympärillä sekä aaltomaisia ​​ilmanpaineen muutoksia, kun maanjäristyksen ääniaallot etenivät. Satelliitin moottorit korjasivat siirtymän ja tallensivat tiedot, joista tuli eräänlainen maanjäristyksen infraäänen tallennus.

Tämä merkintä pidettiin salassa satelliittitiedoissa, kunnes Rafael F. Garcian johtama tiedemiesryhmä julkaisi tämän asiakirjan.

Ensimmäinen ääni universumissa

Jos olisi mahdollista palata ajassa taaksepäin, noin ensimmäisiin 760 000 vuoteen alkuräjähdyksen jälkeen, olisi mahdollista selvittää, onko avaruudessa ääntä. Tuohon aikaan maailmankaikkeus oli niin tiheä, että ääniaallot saattoivat kulkea vapaasti.

Samoihin aikoihin ensimmäiset fotonit alkoivat kulkea avaruuden halki valona. Myöhemmin kaikki lopulta jäähtyi tarpeeksi tiivistyäkseen atomeiksi. Ennen jäähtymistä maailmankaikkeus oli täynnä varautuneita hiukkasia - protoneja ja elektroneja - jotka absorboivat tai siroittivat fotoneja, valon muodostavia hiukkasia.

Nykyään se saavuttaa Maapallon heikkona hehkuna mikroaaltouunin taustasta, ja se näkyy vain erittäin herkissä radioteleskoopeissa. Fyysikot kutsuvat tätä kosmiseksi mikroaaltotaustasäteilyksi. Tämä on maailmankaikkeuden vanhin valo. Se vastaa kysymykseen, onko avaruudessa ääntä. Kosminen mikroaaltouunin tausta sisältää tallenteen maailmankaikkeuden vanhimmasta musiikista.

Valoa apuun

Kuinka valo auttaa meitä tietämään, kuuluuko avaruudessa ääntä? Ääniaallot kulkevat ilman (tai tähtienvälisen kaasun) läpi paineenvaihteluina. Kun kaasua puristetaan, se kuumenee. Kosmisessa mittakaavassa tämä ilmiö on niin voimakas, että tähtiä muodostuu. Ja kun kaasu laajenee, se jäähtyy. Varhaisen universumin läpi kulkeneet ääniaallot aiheuttivat lieviä paineen vaihteluita kaasumaisessa ympäristössä, mikä puolestaan ​​jätti hienoiset lämpötilanvaihtelut heijastumaan kosmiseen mikroaaltotaustaan.

Lämpötilan muutosten avulla Washingtonin yliopiston fyysikko John Cramer pystyi rekonstruoimaan nuo aavemaiset äänet avaruudesta - laajenevan universumin musiikin. Hän kertoi taajuuden 10 26 kertaa, jotta ihmiskorvat kuulivat hänet.

Joten kukaan ei itse asiassa kuule huutoa avaruudessa, mutta ääniaaltoja liikkuu tähtienvälisten kaasupilvien läpi tai Maan ulkoilmakehän harvinaisissa säteissä.

Kysymys: kannattaako ostaa äänikortti, jos siinä on sisäänrakennettu äänikortti?
Siellä on optinen asema. Jos lähetys tapahtuu optiikan kautta, on ero
sisäänrakennettu äänikortti vai erillisestä, siististä äänikortista?

Kysymyksesi on jaettava kahteen luokkaan: laitteisto ja ohjelmisto sekä todellinen äänenlaatu.

1. Laitteisto ja ohjelmisto:

Jos emme puhu AC97- ja HDaudio-standardin sisäänrakennetuista ohjelmistokoodekeista, niin tietokoneessa oleva äänikortti tarvitaan pääasiassa lukuisten äänialgoritmien, kuten EAX (esimerkiksi Creativelta), toteuttamiseen, jotka lisäävät realismia, äänenvoimakkuutta. , ottaa huomioon visuaalisen ympäristön reaaliaikaiset ominaisuudet ja korjata niitä vastaavat ääniparametrit. Esimerkiksi kävelet käytävää pitkin jossain kauhutarinassa ja ääni vastaa betoniseinistä tulevan heijastuksen ominaisuuksia, se kirjaimellisesti kävelee ja on käsin kosketeltavaa. Mene sitten ulos suureen saliin ja heti kaiku vaihtuu, taajuuskorjauksen ominaisuudet muuttuvat jne. jne. Tämä ei ole yhtä havaittavissa kuin visuaaliset tehosteet, mutta laadukkaalla ääniraidalla varustetuissa peleissä se lisää merkittävästi draamaa. Erikoistuneet peliäänikortit käsittelevät kaikki nämä tehosteet laitteistotasolla käyttämällä siruja, kuten EMU10K, EMU20K jne., vapauttaen prosessorin lisätehostelaskennoista. Jos pelimoottori ei havaitse tällaista laitetta tietokoneellasi, se määrittää yksinkertaistetun äänitehostejärjestelmän, joka ei välttämättä eroa todellisista parametreista EAX:stä tai voi olla paljon huonompi kuin se. Voit päättää, onko se tarpeellista, vaikka voit toistaa ääntä peleissä äänilaitteen kautta ja musiikkia ulkoisen USB-DAC:n kautta kytkemällä äänilaitehallintaan tai suoraan ohjelmistosoittimeen (joillakin on tämä vaihtoehto);

2. Äänenlaatu. Nykyaikaiset huippuluokan (ja kalliit) GAMING-äänikortit (on myös ammattiäänikorttiluokka, kuten LYNX, M-AUDIO jne.) periaatteessa soi musiikkimateriaalista halpojen ulkoisten USB-DAC:ien tasolla. . Jossain määrin ne tallennetaan ASIO-ajureilla, jos niitä on äänikorttimallillesi, jotka sallivat äänivirran ohittaa Windows-ohjelmiston lihamyllyn (Asio4all on ohjelmistosauva, joka ei ratkaise tätä ongelmaa). Mitä tulee äänilähtöön vanhentuneiden optisten liitäntöjen SPDIF (Sonny Philips -liitäntä), TOSLINK (Toshiba Link) jne. kautta, niiden ainoa etu on vaihtoehtojen rajallisuus ja täydellisyys. Miten tätä olisi oikein kuvata: ”Voit ostaa edistyneen monitoimikoneen, jossa on kasa vempaimia ja säätöjä, joiden käyttöä varten tarvitset ainakin prosessin ymmärrystä, tai voit ladata kaiken yhteen kuppiin ja painaa yhtä nappia , jossa veitset pilkkovat vihannekset tietyksi taatuksi massaksi, mutta voit heti unohtaa kaikenlaiset siistit "kuutiot" ja "pillit". Itse asiassa nämä liitännät ovat vakioliitäntävaihtoehto, joka takaa, että digitaalinen stream saavuttaa DAC: n ja häviöiden määrä "matkan varrella" minimoidaan. Tämän tyyppistä liitäntää on käytetty vuosikymmeniä, kaikki mahdolliset ongelmat on ratkaistu kauan sitten ja yleensä se on yksinkertaisempi ja halvempi toteuttaa. Vanhentuneella DAC:lla tai DAC:ssa, jossa valmistaja säästeli laadukkaasta USB-vastaanottimesta, tämäntyyppinen liitäntä näyttää joskus parhaan tuloksen. Mutta siinä on erittäin suuri MUTTA: näiden optisten rajapintojen nopeus on hyvin rajallinen, emmekä voi edes puhua mistään DSD:stä tai vakavasta korkeasta resoluutiosta (yleensä nopeus on rajoitettu 24 bittiin 48 kHz). USB-liitännällä on monia toteutusvaihtoehtoja. Tämä on aihe suuremmassa erillisessä artikkelissa, jossa on Windows-käyttöjärjestelmä. -soitti. bittibittilähetyksen laatu (joillakin DAC:illa on jopa erityinen osoitus siitä, että tämä lähetystila on saavutettu). On tärkeää, mikä USB-vastaanotin on asennettu DAC:iin, ja digitaalisten fragmenttien "poistumisen" määrä matkan varrella riippuu siitä. Temppu on se, että USB:n kautta kulkeva äänivirta lähetetään vanhentuneessa PCM-muodossa, josta puuttuvat täysin sellaiset edistyneet ominaisuudet kuin tiedonsiirto tapahtuman kautta, datapakettien tarkistussummien siirto jne., joten tässä tapauksessa se on järkevää. kuten korkealaatuisissa USB-vastaanottimissa, samoin kuin laadukkaissa kaapeleissa, tiedonsiirron toteuttamismenetelmiä (esimerkiksi huippuluokan emolevyissä on erikoistuneet USB-ulostulot ulkoisiin DAC-muuntimiin liittämistä varten, joissa virtalähde on IRROtettu). syöttö +5 volttia, ja loogisen nollan ja yhden signaalialuetta kasvatetaan (itse asiassa nolla ja yksi USB:ssä eroavat vain jännitteestä)). Mitä tulee erityisesti DAC-siruihin, niiden pitäisi olla viimeinen asia, johon kiinnität huomiota! Ei ole väliä onko laitteessasi halpa Wolfson WM8741 vai huippuluokan mikropiiri Asahi Kaseilta, tärkeintä on ennen kaikkea toteutus ja ympäristö, jotka luonnehtivat 90 % lopullisesta äänestä. Kun he kirjoittavat hienoista DAC:ista ja siitä, että "halpa" A tuottaa säälittävän signaali-kohinasuhteen 107 dB ja edistynyt DAC B jopa 120 dB, siitä tulee hauskaa, koska useimmissa digitaalisissa mastereissa kaikki, mikä on 40 dB:n taso on yksinkertaisesti kastroitu! Ne. tällä alueella ei ole musiikkitietoa ollenkaan. Tämä ei tietenkään koske korkealaatuisia korkealaatuisia korkealaatuisia levyjä, jotka on valmistettu analogisesta mediasta korkealaatuisella laitteistolla suorilla käsillä, mutta sinun on silti etsittävä sellaisia. Tarkemmin sanottuna Cambridge CXA80 on arvokas laite, joka kuulostaa tavalliseen älykkääseen "brittiläiseen tapaan" (vaikka tämä on väärinkäsitys ja niin sanottu "brittiläinen ääni" on myös paljon ja hyvin erilainen), mikä tarkoittaa yleisessä ymmärryksessä sointiäänen tarkkuutta. , mahdollisimman lähellä alkuperäistä ääntä, hyvät tilaominaisuudet, korkealaatuisten piirien, hyväksyttävien dynaamisten ja rytmisten indikaattoreiden tarjoama. Cambridge ja Arcam ovat niin "kaikkien aikojen" monitoimilaitteita, jotka eivät välttämättä herätä tunteiden myrskyä jokaisen ääniraidan kanssa, mutta tarjoavat kuuntelunautinnon. Tämän vahvistimen USB DAC on rakennettu WM8740-sirulle, joka 10-15 vuotta sitten oli yksi suosituimmista ja sai monia hyviä arvosteluja (IMHO ansaittu) neutraaliuutensa, digitaalisen terävyyden puutteen ja lisäksi se on toteutettu tässä vahvistimessa ainakin -inhimillisesti, eikä niin kuin köyhä sukulainen, joka kutsutaan vain hautajaisiin. Ne. tähän vahvistimeen perustuvassa asetelmassa se on varsin sopiva liitäntään ja on riittävä laitteiston tasoon nähden. Jos haluat enemmän tunteita ja ajaa, vähemmän monipuolisuutta, katso Atoll 100SE. Siinä ei ole DAC:ta, phono-esivahvistinta tai sävynsäätimiä, mutta hintaansa nähden se on yksi markkinoiden parhaalta kuulostavista vahvistimista. Voit etsiä YBA:ta - myös erinomaisia ​​laitteita. Taas on kelvollisia kilpailijoita Rega Elexin, Naim 5si:n muodossa (suosittelen Micromegaa, mutta hinta niille nyt on vain jotenkin hullu). Lyhyesti sanottuna valikoima on melko laaja. "Japsista" voit kiinnittää huomiota hyvään Denon 1520:een.