Що відбувається із висотою тону звукового. Звучаючий світ
Звукові хвилі, як інші хвилі, характеризуються такими об'єктивними величинами, як частота, амплітуда, фаза коливань, швидкість поширення, інтенсивність звуку та інші. Але, крім того, вони описуються трьома суб'єктивними характеристиками. Це - гучність звуку, висота тону та тембр.
Чутливість людського вуха різна для різних частот. Для того щоб викликати звукове відчуття, хвиля повинна мати деяку мінімальну інтенсивність, але якщо ця інтенсивність перевищує певну межу, то звук не чутний і викликає тільки больове відчуття. Таким чином, для кожної частоти коливань існує найменша ( поріг чутності) та найбільша ( поріг больового відчуття) Інтенсивність звуку, яка здатна викликати звукове відчуття. На малюнку 1 представлена залежність порогів чутності та больового відчуття від частоти звуку. Область, розташована між цими двома кривими, є областю чутності. Найбільша відстаньміж кривими посідає частоти, яких вухо найбільш чутливо (1000-5000 Гц).
Якщо інтенсивність звуку - величина, яка об'єктивно характеризує хвильовий процес, то суб'єктивною характеристикою звуку є гучність Гучність залежить від інтенсивності звуку, тобто. визначається квадратом амплітуди коливань у звуковій хвилі та чутливістю вуха ( фізіологічними особливостями). Так як інтенсивність звуку, то чим більше амплітуда коливань, тим гучніший звук.
Висота тону- якість звуку, що визначається людиною суб'єктивно на слух і залежить від частоти звуку. Чим більша частота, тим вищий тон звуку.
Звукові коливання, що відбуваються по гармонійному закону, з певною частотою, сприймаються людиною як певний музичний тон. Коливання високої частоти сприймаються як звуки високого тону, звуки низької частоти - як звуки низького тону. Діапазон звукових коливань, що відповідає зміні частоти коливань у два рази, називається октавою. Так, наприклад, тон "ля" першої октави відповідає частоті 440 Гц, тон "ля" другої октави - частоті 880 Гц.
Музичним звукам відповідають звуки, що видаються тілом, що гармонійно вагається.
Основним тономскладного музичного звуку називається тон, що відповідає найменшій частоті, яка є в наборі частот даного звуку. Тони, що відповідають іншим частотам у складі звуку, називаються обертонами. Якщо частоти обертонів кратні частоті основного тону, то обертони називаються гармонічними, причому основний тон із частотою називається першою гармонікою, обертон з наступною частотою - другий гармонікоюі т.д.
Музичні звуки з тим самим основним тоном відрізняються тембром, який визначається наявністю обертонів - їх частотами і амплітудами, характером наростання амплітуд на початку звучання та його спадом наприкінці звучання.
При одній висоті тону звуки, що видаються, наприклад, скрипкою та піаніно, відрізняються тембром.
Сприйняття звуку органами слуху залежить від цього, які частоти входять до складу звукової хвилі.
Шуми- це звуки, що утворюють суцільний спектр, Що з набору частот, тобто. в шумі присутні коливання різних частот.
Ще однією якістю звуку, яку може розрізняти людина, є висота тону. Наприклад, легко відрізнити писк комара від гудіння джмеля. Звук комара, що летить, називають високим тоном, а гудіння джмеля - низьким тоном. Покажемо за допомогою досвіду, що висота тону є об'єктивною якістю звуку і однозначно визначається частотою коливань звукової хвилі. Приведемо у обертання зубчасті колеса однакового діаметра, але мають різне числозубців (рис. 25.4). По черзі притискаючи невеликий шматок картону до зубців цих коліс, можна встановити, що висота тону підвищується зі збільшенням частоти коливань картону.
Звук, що відповідає строго певній частоті коливань, називають тоном. Якість звуку, яке визначається частотою коливань, характеризують висотою тону, причому більшій частоті коливань відповідає більш високий тон.
У деяких випадках висоту тону характеризують довжиною звукових хвильу повітрі (§ 24.17). Справді, формули (24.23) для повітря при 0°С отримуємо
З цієї формули видно, що вищому тону відповідає болег коротка довжина хвилі. Характеризуючи висоту тону довжиною хвилі, слід пам'ятати, що ще залежить і від середовища. Тому в
різних середовищах одному й тому тону відповідають неоднакові довжини хвиль. Неважко збагнути, що велика довжинахвилі буде відповідати середовищу з більшою швидкістюпоширення звукових хвиль.
Крім гучності та висоти тону, існує ще одна якість звуку, яку може розрізняти людина. Якість звуку, що дозволяє визначати джерело звуку, називають тембром. Так, за тембром звуку ми дізнаємося, хто говорить, хто співає чи на якому інструменті грають. Причина різних тембрів звуку є такою.
Кожне джерело звуку створює стоячі хвилі. Наприклад, струна коливається як одне ціле та видає певний тон, який називають основним тоном або першою гармонікою (§ 24.22). Крім того, на струні утворюються ще додаткові стоячі хвилі, подібні до зображених на рис. 24.22, що створюють додаткові тони інших частот, кратних частоті основного тону. Їх називають найвищими гармонійними тонами або обертонами.
Кожне джерело звуку має свій набір обертонів з різною відносною гучністю (з різною амплітудою), тобто має спектр (24.22). Це створює характерний відтінок (тембр) його звуку, що дозволяє відрізняти його від звуків, створюваних іншими джерелами, навіть при однаковій висоті основного тону. Зауважимо, що найчистіший звук, відповідний певному тону, створюють камертони. Тому вони користуються для відтворення звуків певної частоти, наприклад, при налаштуванні музичних інструментів.
Часто зустрічаються складні звуки, у яких не можна виділити окремі тони. Такі звуки називають шумом.
Висота тону характеризує висоту звуків, що вимовляються, і визначається частотною вібрацією вашої гортані. Для високого голосу типова висока частота вібрації, низького голосувідповідно, - низька частота вібрації.
Важливим умовою для немонотонного звучання голоси є вміння охопити по крайнього заходу октаву, тобто. чотири ноти вище за середину і чотири ноти нижче. Якщо ви плекете честолюбні задуми прославитися, виконуючи ролі в шекспірівських п'єсах (а який актор їх не плекає?!), Вам необхідно навчитися охоплювати мінімум дві, а найкраще - три октави у своєму діапазоні.
Гучність
Якщо є мікрофони, то у вас немає потреби говорити голосно, оскільки індикатор гучності може зашкалити. Якщо ваш співрозмовник трохи тугуватий на вухо, не забувайте, що однієї гучності недостатньо. Для того, щоб така людина чула вас, потрібен також резонанс.
Чутність
Чутність вашого мовлення залежить від того, в якому приміщенні ви виступаєте і до кого хочете донести свою промову. Повнозвучний, розкішний голос чудово чути у всіх куточках кожної кімнати. Немає жодної необхідності напружуватися, щоб ваш голос рознісся по приміщенню. Підставою вашого голосу має бути діафрагма. Наберіть у легені більше повітря, щоб контролювати свій голос.
Чутність голосу залежить від гучності. Цілком не обов'язково говорити голосно, на підвищених тонах. Чутність голосу - це здатність застосовувати всі принципи правильного керування голосом, щоб ваш природний голос поширювався рівномірно і добре чути.
Тембр
Тембр дозволяє на слух ідентифікувати різні голоси. Наприклад, ви завжди відміните голос відомого співака чи актора, без зусиль виділіть голос дитини серед голосів дорослих.
Експресія
Для того, щоб ваша мова стала виразною, прагнете візуально уявити собі те, про що ви повідомляєте. Влийте жваву нотку у вашу вимову, звуки вашого голосу; внесіть почуття та забарвлення у вашу мову.
У буденному житті ваша мова найбільш яскрава у неофіційній розмові. Перенесіть своє ораторське мистецтво в публічний виступ. Якщо вам нелегко це зробити, спробуйте записати на плівку якусь вашу розмову віч-на-віч з добрим другом. Спробуйте забути про те, що магнітофон увімкнено. Згодом, коли ви залишитеся один, прослухайте запис і візьміть на замітку ті місця розмови, де вам припала до душі виразність вашої мови, не забуваючи також про те, що вам не сподобалося.
Вправляйтеся, декламуючи вірші та драматичні п'єси, і привчайтесь розпізнавати на слух необхідний вираз.
Пам'ятайте, що будь-яка експресія має бути насамперед невимушеною. Чужайтеся театральності та штучності у своїх промовах.
Тон голосу характеризується його висотою, вібрацією та модуляцією. Гарний голос вирізняється легкими трансформаціями тону. Інтонації – це «злети» та «падіння» голосу. Монотонність стомлююча для слуху, оскільки постійний тон застосовує ту саму висоту. Окремі людине розпізнають відмінність у тоні голосу. Проте за допомогою зміни тону ви можете повністю змінити значення слів.
Слухові відчуття, що у нас викликають різні звукибагато в чому залежать від амплітуди звукової хвилі та її частоти. Амплітуда та частота є фізичними характеристиками звукової хвилі. Цим фізичним характеристикамвідповідають певні фізіологічні характеристики, пов'язані з нашим сприйняттям звуку. Такими фізіологічними характеристикамиє гучність та висота звуку.
Гучністьзвуку визначається його амплітудою: чим більше амплітуда коливань у звуковій хвилі, тим гучніший звук. Так, коли коливання камертону, що звучить, згасають, разом з амплітудою зменшується і гучність звуку. І навпаки, вдаривши по камертону сильніше і тим самим збільшивши амплітуду його коливань, ми викличемо і гучніший звук.
Гучність звуку залежить також від того, наскільки чутливе наше вухо. даному звуку. Найбільшою чутливістю людське вухо має звукові хвилі з частотою 1-5 кГц.
Вимірюючи енергію, що переноситься звуковою хвилею за 1 с через поверхню площею 1 м 2 ми знайдемо величину, звану інтенсивністю звука. Виявилося, що інтенсивність самих гучних звуків(при яких виникає відчуття болю) перевищує інтенсивність самих слабких звуків, доступних сприйняттю людини, у 10 трильйонів разів! У цьому сенсі людське вухо виявляється набагато досконалішим пристроєм, ніж будь-який із звичайних вимірювальних приладів. Жодним їх настільки широкий діапазон значень виміряти неможливо (у приладів він рідко перевищує 100).
Одиницю гучності називають соном(Від латинського «сонус» - звук). Гучністю в 1 сон має приглушену розмову. Тикання годинника характеризується гучністю близько 0,1 сон, звичайна розмова - 2 сон, стукіт друкарської машинки- 4 сон, гучний вуличний шум – 8 сон. У ковальському цеху гучність сягає 64 сон, але в відстані 4 м від працюючого двигуна реактивного літака- 256 сон. Звуки ще більшої гучності починають викликати болючі відчуття.
Гучність людського голосу можна збільшити за допомогою мегафону. Він є конічним рупором, що приставляється до рота. людину, що говорить(Рис. 54). Посилення звуку у своїй відбувається завдяки концентрації випромінюваної звукової енергії у бік осі рупора. Ще більшого збільшення гучності можна досягти за допомогою електричного мегафону, рупор якого з'єднаний із мікрофоном та спеціальним транзисторним підсилювачем.
Рупор можна застосовувати і для посилення звуку, що приймається. Для цього його слід приставити до вуха. У старі часи (коли ще не було спеціальних слухових апаратів) цим часто користувалися люди, які погано чули.
Рупори використовувалися і в перших апаратах, призначених для запису та відтворення звуку. Механічний запис звуку було винайдено 1877 р. Т Едісоном (США). Сконструйований ним апарат називався фонографом. Один із своїх фонографів (рис. 55) він надіслав Л. Н. Толстому.
Основними частинами фонографа є валик 1, покритий олов'яною фольгою, і мембрана 2, з'єднана з голкою сапфіру. Звукова хвиля, діючи через рупор на мембрану, змушувала голку вагатися і то сильніше, то слабше вдавлюватися у фольгу. При обертанні ручки валик (вісь якого мала різьблення) як обертався, а й переміщався у горизонтальному напрямі. На фользі у своїй виникала гвинтова канавка змінної глибини. Щоб почути записаний звук, голку встановлювали спочатку канавки і валик обертали ще раз.
Згодом валик, що обертається, у фонографі був замінений плоскою круглою пластиною і борозну на ній стали наносити у вигляді спіралі, що згортається. Так з'явилися грамофонні платівки.
Окрім гучності, звук характеризується заввишки. Висота звуку визначається його частотою: чим більша частота коливань у звуковій хвилі, тим вищий звук. Коливанням невеликої частоти відповідають низькі звуки, коливанням великої частоти – високі звуки.
Так, наприклад, джміль махає в польоті своїми крильцями з меншою частотою, ніж комар: у джмеля вона становить 220 помахів на секунду, а у комара - 500-600. Тому політ джмеля супроводжується низьким звуком (дзижчанням), а політ комара - високим (писком).
Звукову хвилю певної частоти інакше називають музичним тоном. Тому про висоту звуку часто говорять як про висоту тону.
Основний тон із «додатком» кількох коливань інших частот утворює музичний звук. Наприклад, звуки скрипки і піаніно можуть включати до 15-20 різних коливань. Від складу кожного складного звукузалежить його тембр.
Частота вільних коливаньструни залежить від її розмірів та натягу. Тому, натягуючи струни гітари за допомогою кілочків і притискаючи їх до грифу гітари в різних місцях, ми змінимо їхню власну частоту, а отже, і висоту звуків, що видаються ними.
У таблиці 5 наведено частоти коливань звуках різних музичних інструментів.
Діапазони частот, які відповідають голосам співаків та співачок, можна знайти в таблиці 6. 
Характер сприйняття звуку багато в чому залежить від планування приміщення, де слухається мова чи музика. Пояснюється це тим, що у закритих приміщеннях слухач сприймає, крім прямого звуку, ще й злитий рядшвидко наступних друзівза другом його повторень, викликаних багаторазовими відображеннями звуку від предметів, стін, стелі і підлоги, що знаходяться в приміщенні.
Збільшення тривалості звуку, викликане його відбиття від різних перешкод, називається реверберацією. Реверберація велика у порожніх приміщеннях, де вона призводить до гучності. І навпаки, приміщення з м'якою оббивкою стін, драпіруванням, шторами, м'якими меблями, килимами, а також наповнені людьми добре поглинають звук, і тому реверберація у них незначна.
Відображенням звуку пояснюється і луна. Відлуння - це звукові хвилі, відбиті від будь-якої перешкоди (будівель, пагорбів, лісу тощо) і повернулися до свого джерела. Якщо до нас доходять звукові хвилі, послідовно відбилися від кількох перешкод і розділені інтервалом часу t > 50 - 60 мс, виникає багаторазове луна. Деякі з таких луна набули всесвітньої популярності. Так, наприклад, скелі, розкинуті у формі кола біля Адерсбаха в Чехії, певному місцітриразово повторюють 7 складів, а в замку Вудсток в Англії відлуння чітко повторює 17 складів!
Назва «луна» пов'язана з ім'ям гірської німфи Ехо, яка, згідно давньогрецької міфології, була нерозділено закохана в Нарциса. Від туги за коханим Ехо висохла і скам'яніла, так що від неї залишився лише голос, здатний повторювати закінчення сказаних у її присутності слів.
1. Чим визначається гучність звуку? 2. Як називається одиниця гучності? 3. Чому після удару молоточком по камертону його звук поступово стає все тихішим і тихішим? 4. Чим визначається висота звуку? 5. З чого складається музичний звук? 6. Що таке луна? 7. Розкажіть про принцип дії фонографа Едісона.
Ми від народження до смерті перебуваємо в океані звуків. У місті ми постійно чуємо звуки машин, що рухаються, розмови перехожих, фонові шуми. Вдома працюють електроприлади, ми включаємо телевізори, радіо, комп'ютери. Можна не помічати ці звуки, не звертати на них уваги, але вони впливають на наше світосприйняття та самопочуття. Коли ми знаходимося, як здається у тиші, за містом, на природі звуки все одно існують довкола нас. листя, дзижчання комах, шелест кроків по траві. Абсолютної тишіна Землі в природних умовне існує.
З погляду фізики звук – це пружні хвилі, що розповсюджуються в середовищі та створюють у ньому механічні коливання. Від чого залежить висота звуку та інші наші відчуття?
З погляду фізіології звук пов'язаний зі слухом. І безпосередньо пов'язаний із нашими органами почуттів.
Середовищем поширення звукових хвиль може бути повітря, вода, метал та інші речовини.
Оскільки звук - це описується тими самими параметрами, як і будь-яка хвиля. Це частота, довжина хвилі, амплітуда, вектор хвилі (напрямок), швидкість.
Людина чує звуки від 15 Гц до 20 000 Гц. Діапазон нижче за рівень чутності називається інфразвуком, вище за рівень і до 1 Ггц називається ультразвуком. Вище 1 ГГц – це гіперзвук.
Висота звуку
Одиниця виміру висоти звуку це крейда. Крейди розподіляються за шкалою через інтервали, які на слух сприймаються як рівні.
Вчені виявили, що якщо відтворювати короткі імпульси з інтервалом 5 мілісекунд, то на слух вони сприйматимуться безперервно.
Як будь-яка інформація наших органів чуття, звукова інформація обробляється мозком. Розглянемо, чого залежить частота звуку. Відомий так званий ефект Шепарда. Звукоряд, який створює ілюзію тону, що постійно підвищується або знижується, хоча насправді нічого не змінюється. Це досягається накладенням звукових хвиль по октава (кратним за частотою). Цей ефект інтуїтивно використали Бах, Равель, Шопен.
Тони звуку
Складний тон – це звучання кількох частот одразу. Простий тон можна відтворити за допомогою генератора звукових сигналів або камертоном. Складний тон створюється музичними інструментами та людським голосом. Спектр складного тону складається з основної частоти та безлічі додаткових гармонік, так званих обертонів. Від чого залежить висота тону звуку та самого звуку? Вона залежить від основної частоти тону. Але й інтенсивність впливає сприйняття висоти звучання. Чим інтенсивність більша, тим звук здається нижче.
Гучність звуку
Гучність звуку характеризує рівень звукового відчуття. Від чого залежить гучність та висота звуку? Сприйняття гучності звуку - відчуття суб'єктивне і залежить як від інтенсивності звуку, так і від віку, статі, етнічної приналежності, умов прослуховування Відчуття гучності описується психофізичним законом Вебера-Фехнера. Відповідно до цього закону, якщо інтенсивність звуку зростає в геометричній прогресії, то відчуття гучності - в арифметичній. (Логарифмічна залежність). Від чого залежить гучність та висота звучання? Від багатьох причин. Висота звучання здається нижчою, коли гучність збільшується. Людині завжди низькі та високі частоти здаються тихіше, ніж середні.
Тембр звуку
Тембр визначається забарвлення спектру надають обертони (гармоніки основної частоти). Вони надають емоційне забарвленнябудь-якого звучання. Від чого залежить висота і тембр звуку? Вони залежать від конструкції та матеріалів музичних інструментів, від особливостей людського голосу. Численні обертони, що виникають, надають звучанню неповторність.
Кожна із знаменитих скрипок Страдіварі мала унікальний тембр. Це визначалося і формою резонатора, типом дерева, і навіть лаком покриття.
Деякі вважають, що особливе сприйняття звуку людиною сприяло в давнину її виживанню. Для аналізу зовнішніх шумівнеобхідно було зрозуміти, від чого залежить висота звуку, вичленувати з маси шумів, звукових частотзвуки хижака, що підкрадається, або вчасно почути наближення якої-небудь природної катастрофи.
Наразі з'явилася можливість синтезувати будь-які звуки, обробляти існуючі аудіозаписи для досягнення потрібного ефекту. Але ще на зорі звукозапису робилися звукові комбінації. Прикладом такого ефекту може бути знаменитий крик Тарзана, створений штучно 1932 р.
Архітектурна акустика
Від чого залежить Звісно, від приміщення, в якому він виникає.
Про це знали ще в давнину та будували храми з урахуванням акустичних елементів, теоретичне обґрунтуваннядля яких було розроблено згодом. Це і акустична форма куполів, акустичні раковини.
