음파를 합니다. 음파가 나타나는 이유는 무엇입니까? 깊은 곳의 소리

소리는 공기, 기타 기체, 액체 및 고체 매체의 가장 작은 입자의 진동을 일으키는 음파입니다. 소리는 물질이 어떤 상태에 있든 물질이 있는 곳에서만 발생할 수 있습니다. 매질이 없는 진공에서는 음파의 전파자 역할을 하는 입자가 없기 때문에 소리가 전파되지 않습니다. 예를 들어 우주에서. 소리는 수정되고 수정되어 다른 형태의 에너지로 바뀔 수 있습니다. 따라서 소리는 전파나 전기에너지로 변환되어 원거리로 전송되어 정보매체에 기록될 수 있다.

음파

물체와 물체의 움직임은 거의 항상 환경에 진동을 일으킵니다. 그것이 물이든 공기든 상관없습니다. 이 과정에서 몸의 진동이 전달되는 매질의 입자들도 진동하기 시작한다. 음파가 생성됩니다. 또한, 움직임은 앞뒤 방향으로 수행되어 점진적으로 서로를 대체합니다. 따라서 음파는 세로입니다. 그 안에는 위아래로 가로 이동이 없습니다.

음파의 특성

모든 물리적 현상과 마찬가지로 속성을 설명할 수 있는 고유한 값이 있습니다. 음파의 주요 특성은 주파수와 진폭입니다. 첫 번째 값은 초당 얼마나 많은 파도가 형성되는지 보여줍니다. 두 번째는 파도의 강도를 결정합니다. 저주파 소리는 저주파 값을 가지며 그 반대도 마찬가지입니다. 소리의 주파수는 헤르츠로 측정되며 20,000Hz를 초과하면 초음파가 발생합니다. 자연과 우리 주변 세계에는 저주파 및 고주파 소리의 예가 충분합니다. 나이팅게일의 지저귐, 천둥소리, 산강의 포효 등은 모두 다른 소리 주파수입니다. 파동의 진폭 값은 소리의 크기에 직접적으로 의존합니다. 음량은 음원에서 멀어질수록 감소합니다. 따라서 진폭이 작을수록 진앙에서 멀어집니다. 즉, 음파의 진폭은 음원으로부터 멀어질수록 작아진다.

음속

음파의 이 지표는 음파가 전파되는 매체의 특성에 직접적으로 의존합니다. 습도와 온도도 여기서 중요한 역할을 합니다. 평균적인 기상 조건에서 음속은 초당 약 340미터입니다. 물리학에는 항상 음속보다 값이 더 큰 초음속이라는 것이 있습니다. 이것은 항공기가 움직일 때 음파가 전파되는 속도입니다. 항공기는 초음속으로 이동하고 심지어 생성된 음파를 능가합니다. 항공기 뒤에서 점차 증가하는 압력으로 인해 충격음파가 형성됩니다. 흥미롭고 소수의 사람들이 그러한 속도의 측정 단위를 알고 있습니다. 마하라고 합니다. 마하 1은 음속과 같습니다. 파동이 마하 2로 움직이면 음속의 두 배 빠른 속도로 진행됩니다.

소음

일상 생활에는 끊임없는 소음이 있습니다. 소음 수준은 데시벨로 측정됩니다. 자동차의 움직임, 바람, 나뭇잎이 바스락거리는 소리, 사람들의 목소리가 뒤섞이는 소리 및 기타 소리는 우리의 일상적인 동반자입니다. 그러나 인간의 청각 분석기는 그러한 소음에 익숙해지는 능력이 있습니다. 그러나 인간의 귀의 적응 능력으로도 대처할 수 없는 현상도 있습니다. 예를 들어, 120dB를 초과하는 소음은 통증을 유발할 수 있습니다. 가장 시끄러운 동물은 푸른 고래입니다. 소리가 나면 800km 이상 떨어진 곳에서 들을 수 있습니다.

에코

에코는 어떻게 발생합니까? 모든 것이 여기에서 매우 간단합니다. 음파는 물, 암석, 빈 방의 벽 등 다양한 표면에서 반사될 수 있습니다. 이 파동은 우리에게 되돌아오므로 우리는 2차 소리를 듣게 됩니다. 음파의 일부 에너지는 장애물을 향해 이동할 때 소산되기 때문에 원본만큼 명확하지 않습니다.

반향 위치

소리 반사는 다양한 실용적인 목적으로 사용됩니다. 예를 들어 반향 위치 확인. 초음파의 도움으로 이러한 파도가 반사되는 물체까지의 거리를 결정할 수 있다는 사실에 근거합니다. 초음파가 해당 장소에 도달하고 되돌아오는 시간을 측정하여 계산이 수행됩니다. 많은 동물은 반향 위치를 측정하는 능력이 있습니다. 예를 들어, 박쥐, 돌고래는 먹이를 찾기 위해 그것을 사용합니다. Echolocation은 의학에서 또 다른 응용 프로그램을 찾았습니다. 초음파를 사용하는 연구에서 사람의 내부 장기 사진이 형성됩니다. 이 방법은 초음파가 공기가 아닌 다른 매질로 들어갔다가 다시 되돌아와 영상을 형성한다는 사실에 근거한다.

음악의 음파

악기가 특정 소리를 내는 이유는 무엇입니까? 기타 선율, 피아노 선율, 드럼과 트럼펫의 낮은 음색, 플루트의 매력적인 얇은 목소리. 이 모든 소리와 다른 많은 소리는 공기의 진동, 즉 음파의 출현으로 인한 것입니다. 그러나 악기의 소리는 왜 그렇게 다양합니까? 그것은 여러 요인에 달려 있음이 밝혀졌습니다. 첫 번째는 악기의 모양이고 두 번째는 악기를 만드는 재료입니다.

현악기의 예를 살펴보겠습니다. 현을 만지면 소리의 근원이 됩니다. 결과적으로 그들은 진동을 일으키기 시작하고 다른 소리를 환경으로 보냅니다. 현악기의 낮은 소리는 현의 굵기와 길이가 더 크고 장력이 약하기 때문입니다. 반대로 줄을 세게 늘일수록 가늘고 짧을수록 연주의 결과로 얻은 소리가 높아집니다.

마이크 동작

음파 에너지를 전기 에너지로 변환하는 것을 기반으로 합니다. 이 경우 전류의 세기와 소리의 성질은 정비례합니다. 모든 마이크 내부에는 금속으로 만들어진 얇은 판이 있습니다. 소리에 노출되면 진동하기 시작합니다. 플레이트가 연결된 나선도 진동하여 전류가 발생합니다. 그는 왜 나타납니까? 마이크에도 자석이 내장되어 있기 때문입니다. 나선이 극 사이에서 진동하면 전류가 형성되어 나선을 따라 소리 기둥(확성기) 또는 정보 매체(카세트, 디스크, 컴퓨터)에 기록하기 위한 장비로 전달됩니다. 그건 그렇고 비슷한 구조의 전화기에 마이크가 있습니다. 그러나 마이크는 유선 전화와 휴대 전화에서 어떻게 작동합니까? 초기 단계는 그들에게 동일합니다. 인간 목소리의 소리는 진동을 마이크 플레이트로 전달한 다음 모든 것이 위에서 설명한 시나리오를 따릅니다. 움직일 때 두 극을 닫는 나선형, 전류가 생성됩니다. 무엇 향후 계획? 유선 전화를 사용하면 모든 것이 다소 명확해집니다. 마이크에서와 같이 전류로 변환된 소리는 전선을 통해 전달됩니다. 그러나 휴대 전화나 예를 들어 워키토키는 어떻습니까? 이 경우 소리는 전파 에너지로 변환되어 위성에 도달합니다. 그게 다야.

공명 현상

때로는 신체의 진동 진폭이 급격히 증가 할 때 이러한 조건이 생성됩니다. 이것은 강제 진동의 주파수 값과 물체(몸체)의 진동 고유 진동수 값의 수렴 때문입니다. 공명은 유익할 수도 있고 해로울 수도 있습니다. 예를 들어, 구멍에 빠진 자동차를 구출하기 위해 시동을 걸고 앞뒤로 밀면서 공명을 일으키고 자동차에 추진력을 줍니다. 그러나 공명의 부정적인 결과의 경우도있었습니다. 예를 들어, 약 100년 전 상트페테르부르크에서 일제히 행군하는 병사들에 의해 다리가 무너졌습니다.

이 단원에서는 "음파" 주제를 다룹니다. 이번 과에서 우리는 음향학을 계속 공부할 것입니다. 먼저 음파의 정의를 반복한 다음 주파수 범위를 고려하고 초음파 및 초저주파의 개념에 대해 알아봅니다. 또한 다양한 매체에서 음파의 특성에 대해 논의하고 어떤 특성을 가지고 있는지 알아봅니다. .

음파 -이들은 청각 기관과 상호 작용하고 전파되며 사람이 감지하는 기계적 진동입니다(그림 1).

쌀. 1. 음파

물리학에서 이러한 파동을 다루는 부분을 음향이라고 합니다. 일반적으로 "청각자"라고 불리는 사람들의 직업은 음향입니다. 음파는 탄성 매질에서 전파되는 파동이며, 종파이며 탄성 매질에서 전파될 때 압축과 희박이 번갈아 나타난다. 시간이 지남에 따라 거리에 따라 전송됩니다(그림 2).

쌀. 2. 음파의 전파

음파에는 20~20,000Hz의 주파수로 수행되는 진동이 포함됩니다. 이 주파수는 17m(20Hz의 경우) 및 17mm(20,000Hz의 경우)의 파장에 해당합니다. 이 범위를 가청음이라고 합니다. 이 파장은 공기에 대해 주어지며, 음파 전파 속도는 다음과 같습니다.

초저주파 및 초음파와 같이 음향학자가 종사하는 범위도 있습니다. 초저주파는 20Hz 미만의 주파수를 갖는 것입니다. 그리고 초음파는 20,000Hz 이상의 주파수를 갖는 것입니다(그림 3).

쌀. 3. 음파의 범위

교육을 받은 모든 사람은 음파의 주파수 범위를 안내해야 하며 초음파 검사를 받으면 컴퓨터 화면의 그림이 20,000Hz 이상의 주파수로 만들어질 것임을 알아야 합니다.

초음파 -음파와 유사한 기계적 파동이지만 주파수가 20kHz에서 10억 헤르츠입니다.

10억 헤르츠 이상의 주파수를 갖는 파동을 극초음속.

초음파는 주조 부품의 결함을 감지하는 데 사용됩니다. 짧은 초음파 신호 스트림이 테스트 중인 부품으로 전달됩니다. 결함이 없는 곳에서는 신호가 수신기에 등록되지 않고 부품을 통과합니다.

부품에 균열, 공기 구멍 또는 기타 이질성이 있는 경우 초음파 신호가 부품에서 반사되어 반환되어 수신기로 들어갑니다. 이와 같은 방법을 초음파 탐상.

초음파 사용의 다른 예는 초음파 기계, 초음파 기계, 초음파 요법입니다.

초저주파 -음파와 유사하지만 주파수가 20Hz 미만인 기계적 파동. 그들은 인간의 귀로 인식되지 않습니다.

초저주파의 자연 소스는 폭풍, 쓰나미, 지진, 허리케인, 화산 폭발, 뇌우입니다.

초저주파는 또한 표면을 진동시키는 데 사용되는 중요한 파동입니다(예: 일부 큰 물체를 파괴하기 위해). 우리는 초저주파를 토양으로 발사합니다. 그러면 토양이 부서집니다. 이것은 어디에 사용됩니까? 예를 들어, 다이아몬드 광산에서는 다이아몬드 성분이 포함된 광석을 채취하여 작은 입자로 부수어 이러한 다이아몬드 내포물을 찾습니다(그림 4).

쌀. 4. 초저주파의 적용

음속은 환경 조건과 온도에 따라 달라집니다(그림 5).

쌀. 5. 다양한 매체에서의 음파 전파 속도

참고: 공기 중에서 음속은 와 같고 속도는 .만큼 증가합니다. 당신이 연구원이라면 그러한 지식이 당신에게 유용할 수 있습니다. 매체에서 음속을 변경하여 온도 불일치를 감지하는 일종의 온도 센서를 고안할 수도 있습니다. 우리는 매질의 밀도가 높을수록 매질 입자 간의 상호 작용이 심각할수록 파동이 더 빨리 전파된다는 것을 이미 알고 있습니다. 우리는 건조한 공기와 습한 공기의 예를 사용하여 마지막 단락에서 이것을 논의했습니다. 물의 경우 음파 전파 속도. 음파를 생성하면(음향 포크를 두드리십시오), 물에서의 전파 속도는 공기보다 4배 빠릅니다. 물을 통해 정보는 공기보다 4배 더 빨리 도달합니다. 강철에서는 더욱 빨라집니다. (그림 6).

쌀. 6. 음파의 전파 속도

Ilya Muromets가 사용한 서사시(모든 영웅, Gaidar 혁명 군사 위원회의 일반 러시아인 및 소년)는 접근하지만 여전히 멀리 있는 물체를 감지하는 데 매우 흥미로운 방법을 사용했습니다. 움직일 때 나는 소리는 아직 들리지 않습니다. 귀를 땅에 대고 있는 Ilya Muromets는 그녀의 말을 들을 수 있습니다. 왜요? 소리는 단단한 땅 위로 더 빠른 속도로 전달되기 때문에 Ilya Muromets의 귀에 더 빨리 도달하고 그는 적을 만날 준비를 할 수 있습니다.

가장 흥미로운 음파는 음악적 소리와 소음입니다. 어떤 물체가 음파를 생성할 수 있습니까? 파동과 탄성 매질을 취하여 음원을 조화롭게 진동시키면 음악적 소리라고 하는 멋진 음파를 갖게 됩니다. 이러한 음파 소스는 예를 들어 기타나 피아노의 현이 될 수 있습니다. 이것은 공기 파이프(오르간 또는 파이프)의 틈에서 생성되는 음파일 수 있습니다. 음악 수업에서 do, re, mi, fa, salt, la, si 등의 음표를 알 수 있습니다. 음향학에서는 이를 톤이라고 합니다(그림 7).

쌀. 7. 음조

소리를 낼 수 있는 모든 항목에는 기능이 있습니다. 어떻게 다른가요? 파장과 주파수가 다릅니다. 이러한 음파가 조화롭게 울리는 몸체에 의해 생성되지 않거나 일반적인 오케스트라 곡으로 연결되지 않은 경우 그러한 수의 소리를 소음이라고 합니다.

소음- 시간 및 스펙트럼 구조의 복잡성을 특징으로 하는 다양한 물리적 특성의 무작위 변동. 소음의 개념은 일상적이고 물리적이며 매우 유사하므로 별도의 중요한 고려 대상으로 소개합니다.

음파의 정량적 추정으로 넘어 갑시다. 음악적 음파의 특징은 무엇입니까? 이러한 특성은 고조파 사운드 진동에만 적용됩니다. 그래서, 음량. 소리의 크기를 결정하는 것은 무엇입니까? 시간에 따른 음파의 전파 또는 음파 소스의 진동을 고려하십시오(그림 8).

쌀. 8. 사운드 볼륨

동시에 시스템에 많은 소리를 추가하지 않으면(예를 들어 피아노 건반을 부드럽게 치면) 조용한 소리가 납니다. 큰 소리로 손을 높이 들고 키를 치면서 이 소리를 부르면 큰 소리가 납니다. 그것은 무엇에 달려 있습니까? 조용한 소리는 큰 소리보다 진동이 적습니다.

음악적 사운드 및 기타의 다음으로 중요한 특성은 키. 소리의 높낮이를 결정짓는 것은 무엇입니까? 피치는 주파수에 따라 다릅니다. 소스가 자주 진동하도록 만들거나 아주 빠르지 않게 진동하도록 만들 수 있습니다(즉, 단위 시간당 더 적은 진동을 만들 수 있음). 동일한 진폭의 고음 및 저음의 시간 스위프를 고려하십시오(그림 9).

쌀. 9. 피치

흥미로운 결론을 내릴 수 있습니다. 사람이 베이스로 노래하면 그의 음원(이것은 성대)은 소프라노를 부르는 사람보다 몇 배 느리게 변동합니다. 두 번째 경우에는 성대가 더 자주 진동하므로 더 자주 파도의 전파에서 압축 및 희박의 초점을 유발합니다.

물리학자들이 연구하지 않는 음파의 또 다른 흥미로운 특성이 있습니다. 그것 음색. 발랄라이카나 첼로에서 연주되는 동일한 음악을 알고 쉽게 구별할 수 있습니다. 이들소리 또는 이 연주의 차이점은 무엇인가요? 실험 초기에 우리는 소리를 내는 사람들에게 소리의 크기가 같도록 거의 같은 진폭으로 만들어달라고 요청했습니다. 오케스트라의 경우와 같습니다. 악기를 골라낼 필요가 없다면 모든 사람이 거의 같은 방식으로 같은 강도로 연주합니다. 그래서 발랄라이카와 첼로의 음색이 다릅니다. 한 악기에서 다른 악기에서 추출한 소리를 다이어그램을 사용하여 그리면 동일할 것입니다. 그러나 소리로 이러한 악기를 쉽게 구별할 수 있습니다.

음색의 중요성에 대한 또 다른 예. 같은 음악 학교를 같은 선생님과 함께 졸업한 두 명의 가수를 상상해 보십시오. 그들은 5와 동등하게 잘 공부했습니다. 어떤 이유로 한 사람은 뛰어난 수행자가 되고 다른 한 사람은 평생 동안 자신의 경력에 만족하지 못합니다. 실제로 이것은 환경에서 음성 진동, 즉 음색이 다른 악기에 의해서만 결정됩니다.

서지

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인터넷 포털 "class-fizika.narod.ru"()

숙제

소리는 어떻게 전달되나요? 소리의 근원은 무엇입니까?
소리가 우주를 여행할 수 있을까?
사람의 귀에 도달하는 모든 파도가 그에게 감지됩니까?

2016년 2월 18일

홈 엔터테인먼트의 세계는 매우 다양하며 다음을 포함할 수 있습니다. 좋은 홈 시어터 시스템에서 영화 감상; 재미있고 중독성 있는 게임 플레이 또는 음악 감상. 일반적으로 모든 사람은이 영역에서 자신의 것을 찾거나 모든 것을 한 번에 결합합니다. 그러나 여가 시간을 조직하는 사람의 목표가 무엇이든, 그들이 어떤 극단에 가든, 이러한 모든 연결은 "소리"라는 간단하고 이해하기 쉬운 단어로 단단히 연결되어 있습니다. 사실, 이 모든 경우에 우리는 사운드트랙의 핸들에 의해 이끌릴 것입니다. 그러나이 질문은 특히 방이나 다른 조건에서 고품질 사운드를 얻으려는 경우에 그렇게 간단하고 사소하지 않습니다. 이렇게 하려면 값비싼 하이파이 또는 하이엔드 구성 요소를 항상 구입할 필요는 없지만(매우 유용하지만) 모든 사람에게 발생하는 대부분의 문제를 제거할 수 있는 물리 이론에 대한 좋은 지식이면 충분합니다. 고품질 성우를 얻기 위해 나선 사람.

다음으로 물리학의 관점에서 소리와 음향 이론을 고찰한다. 이 경우 물리 법칙이나 공식에 대한 지식이 부족하지만 완벽한 음향을 만드는 꿈의 실현을 열정적으로 꿈꾸는 모든 사람이 이해할 수 있도록 최대한 접근 가능하도록 노력하겠습니다. 체계. 집(또는 자동차 등)에서 이 분야에서 좋은 결과를 얻으려면 이러한 이론을 철저히 알아야 한다고 주장하지는 않지만 기본 사항을 이해하면 많은 어리석고 터무니없는 실수를 피할 수 있을 뿐만 아니라 시스템에서 최대 사운드 효과를 얻을 수 있습니다.

일반 소리 이론 및 음악 용어

무엇인가요 소리? 이것은 청각 기관이 지각하는 감각입니다. "귀"(이 과정에서 '귀'가 관여하지 않아도 현상 자체가 존재하지만, 이렇게 이해하기 쉽습니다), 음파에 의해 고막이 여기될 때 발생합니다. 이 경우 귀는 다른 주파수의 음파의 "수신기" 역할을 합니다.
음파사실, 그것은 다양한 주파수의 매질(대부분의 경우 정상 조건의 공기 환경)의 연속적인 밀봉 및 방전입니다. 음파의 특성은 진동하며 모든 물체의 진동으로 인해 발생하고 생성됩니다. 고전적인 음파의 출현과 전파는 기체, 액체 및 고체의 세 가지 탄성 매체에서 가능합니다. 이러한 유형의 공간 중 하나에서 음파가 발생하면 공기의 밀도 또는 압력의 변화, 기단 입자의 이동 등과 같이 매체 자체에 필연적으로 몇 가지 변화가 발생합니다.

음파는 진동하는 성질을 가지고 있기 때문에 주파수와 같은 특성을 갖는다. 빈도헤르츠(독일 물리학자 하인리히 루돌프 헤르츠를 기리기 위해)로 측정되며 1초와 동일한 시간 동안의 진동 수를 나타냅니다. 저것들. 예를 들어, 20Hz의 주파수는 1초에 20회의 진동 주기를 의미합니다. 높이에 대한 주관적인 개념은 또한 소리의 주파수에 따라 다릅니다. 초당 소리 진동이 많을수록 소리가 "높아집니다". 음파는 또한 파장이라는 이름을 가진 또 다른 중요한 특성을 가지고 있습니다. 파장특정 주파수의 소리가 1초 동안 이동한 거리를 고려하는 것이 일반적입니다. 예를 들어 20Hz에서 인간이 들을 수 있는 가장 낮은 소리의 파장은 16.5미터이고 20,000Hz에서 가장 높은 소리의 파장은 1.7센티미터입니다.

사람의 귀는 약 20Hz~20,000Hz의 제한된 범위에서만 파동을 인지할 수 있도록 설계되었습니다. . 따라서 이것은 이러한 주파수보다 낮거나 높은 소리가 존재하지 않는다는 것을 의미하지 않으며 단순히 가청 범위를 넘어 인간의 귀에 감지되지 않습니다. 가청 범위 이상의 소리를 라고 합니다. 초음파, 가청 범위 미만의 소리를 라고 합니다. 초저주파. 일부 동물은 초저주파 소리를 인식할 수 있으며 일부 동물은 이 범위를 우주에서의 방향 지정에 사용하기도 합니다(박쥐, 돌고래). 소리가 사람의 청각 기관에 직접 닿지 않는 매질을 통과하면 그런 소리가 들리지 않거나 나중에 크게 약해질 수 있습니다.

소리의 음악 용어에는 소리의 옥타브, 톤 및 배음과 같은 중요한 지정이 있습니다. 옥타브소리 사이의 주파수 비율이 1:2인 간격을 의미합니다. 한 옥타브는 일반적으로 매우 잘 들리지만 이 간격 내의 소리는 서로 매우 유사할 수 있습니다. 옥타브는 같은 시간에 다른 소리보다 두 배 더 많은 진동을 만드는 소리라고도 합니다. 예를 들어, 800Hz의 주파수는 400Hz의 더 높은 옥타브에 불과하고, 400Hz의 주파수는 차례로 200Hz의 주파수를 갖는 사운드의 다음 옥타브입니다. 옥타브는 톤과 배음으로 구성됩니다. 한 주파수의 고조파 음파의 다양한 진동은 인간의 귀에 다음과 같이 감지됩니다. 음악적 톤. 고주파 진동은 고음으로, 저주파 진동은 저음으로 해석할 수 있습니다. 인간의 귀는 한 톤의 차이(최대 4000Hz 범위)로 소리를 명확하게 구별할 수 있습니다. 그럼에도 불구하고 음악에는 극히 적은 수의 음색이 사용됩니다. 이것은 조화 자음의 원리를 고려하여 설명되며 모든 것이 옥타브의 원리를 기반으로합니다.

특정 방식으로 늘어난 현의 예를 사용하여 음조 이론을 고려하십시오. 이러한 끈은 장력에 따라 하나의 특정 주파수로 "조정"됩니다. 이 현이 특정한 힘으로 무언가에 노출되어 진동하게 되면 특정한 소리의 톤이 꾸준히 관찰되고 원하는 튜닝 주파수를 듣게 됩니다. 이 소리를 기본음이라고 합니다. 음악 분야의 주요 톤의 경우 440Hz와 동일한 첫 번째 옥타브의 음 "la"의 주파수가 공식적으로 허용됩니다. 그러나 대부분의 악기는 순수한 기본음만으로는 절대 재생산되지 않으며 필연적으로 배음. 여기서 음악적 음향의 중요한 정의인 음색의 개념을 상기하는 것이 적절합니다. 음색- 이것은 같은 음높이와 크기의 소리를 비교할 때에도 악기와 목소리에 고유하게 인식할 수 있는 소리의 특수성을 부여하는 음악 소리의 특징입니다. 각 악기의 음색은 소리가 나타나는 순간의 배음에 대한 소리 에너지의 분포에 따라 다릅니다.

배음은 기본음의 특정 색상을 형성하여 특정 악기를 쉽게 식별하고 인식할 수 있을 뿐만 아니라 해당 사운드를 다른 악기와 명확하게 구분할 수 있습니다. 배음에는 하모닉과 비하모닉의 두 가지 유형이 있습니다. 고조파 배음정의상 기본 주파수의 배수입니다. 반대로 배음이 배수가 아니고 값에서 눈에 띄게 벗어나면 배음이라고합니다. 조화롭지 못한. 음악에서 다중이 아닌 배음의 작동은 실질적으로 배제되므로 용어는 하모닉을 의미하는 "배음"의 개념으로 축소됩니다. 예를 들어 피아노와 같은 일부 악기의 경우 주음이 형성될 시간조차 없습니다. 짧은 기간 동안 배음의 사운드 에너지가 증가했다가 감소가 마찬가지로 빠르게 발생합니다. 많은 악기는 특정 배음의 에너지가 특정 시점, 일반적으로 시작 부분에서 최대가 될 때 소위 "전환음" 효과를 생성하지만 갑자기 변경되어 다른 배음으로 이동합니다. 각 악기의 주파수 범위는 개별적으로 고려될 수 있으며 일반적으로 이 특정 악기가 재생할 수 있는 기본 톤의 주파수에 의해 제한됩니다.

소리 이론에는 NOISE와 같은 것도 있습니다. 소음- 이것은 서로 일치하지 않는 소스의 조합으로 생성되는 모든 사운드입니다. 나뭇잎 소리, 바람에 흔들리는 소리 등은 누구나 잘 알고 있습니다.

사운드 볼륨을 결정하는 것은 무엇입니까?이러한 현상은 음파에 의해 운반되는 에너지의 양에 직접적으로 의존한다는 것은 분명합니다. 음량의 양적 지표를 결정하기 위해 사운드 강도라는 개념이 있습니다. 소리의 강도단위 시간당(예: 초당) 공간의 일부 영역(예: cm2)을 통과하는 에너지의 흐름으로 정의됩니다. 일반적인 대화에서 강도는 약 9 또는 10 W/cm2입니다. 인간의 귀는 상당히 넓은 범위의 감도로 소리를 인지할 수 있지만 주파수의 민감도는 소리 스펙트럼 내에서 균일하지 않습니다. 따라서 가장 잘 인지되는 주파수 범위는 1000Hz - 4000Hz이며 인간의 말을 가장 광범위하게 포함합니다.

소리의 강도는 매우 다양하기 때문에 대수 값으로 생각하고 데시벨 단위로 측정하는 것이 더 편리합니다(스코틀랜드 과학자 Alexander Graham Bell 이후). 인간 귀의 청력 감도의 하한 임계값은 0dB, 상한 120dB이며 "통증 임계값"이라고도 합니다. 감도의 상한도 같은 방식으로 사람의 귀에 감지되지 않지만 특정 주파수에 따라 다릅니다. 저주파 소리는 통증 역치를 이끌어내기 위해 고주파수보다 훨씬 더 큰 강도를 가져야 합니다. 예를 들어, 31.5Hz의 낮은 주파수에서 통증 역치는 2000Hz의 주파수에서 통증 감각이 이미 112dB에서 나타날 때 135dB의 사운드 강도 수준에서 발생합니다. 또한 음압의 개념이 있는데, 이는 실제로 공기 중에서 음파의 전파에 대한 일반적인 설명을 확장합니다. 음압- 이것은 탄성 매체를 통과하는 음파의 결과로 탄성 매체에서 발생하는 가변 과압입니다.

소리의 파동성

음파 생성 시스템을 더 잘 이해하려면 공기로 채워진 튜브에 있는 클래식 스피커를 상상해 보십시오. 스피커가 급격하게 앞으로 움직이면 디퓨저 바로 근처의 공기가 잠시 압축됩니다. 그 후, 공기가 팽창하여 파이프를 따라 압축 공기 영역을 밀어냅니다.
소리가 청각 기관에 도달하고 고막을 "흥분"시킬 때 소리가 이어지는 것은 이 파동 운동입니다. 기체에서 음파가 발생하면 과도한 압력과 밀도가 생성되고 입자는 일정한 속도로 움직입니다. 음파에 관해서는 물질이 음파와 함께 움직이지 않고 공기 질량의 일시적인 교란 만 발생한다는 사실을 기억하는 것이 중요합니다.

피스톤의 자유 공간에 매달린 피스톤이 "앞으로 및 뒤로" 반복적으로 움직인다고 상상하면 이러한 진동을 고조파 또는 사인파라고 합니다(파동을 그래프 형태로 표현하면 이 경우 다음을 얻습니다. 반복되는 기복이 있는 순수한 사인파). 위에서 설명한 예와 같이 파이프의 스피커가 고조파 진동을 수행하는 것을 상상하면 스피커가 "앞으로" 움직이는 순간 이미 알려진 공기 압축 효과가 얻어지고 스피커가 "뒤로" 움직일 때 , 희박화의 역효과가 얻어진다. 이 경우 교대 압축과 희박의 파동이 파이프를 통해 전파됩니다. 파이프를 따라 인접한 최대값 또는 최소값(위상) 사이의 거리를 호출합니다. 파장. 입자가 파동의 진행 방향과 평행하게 진동하면 파동이라고합니다. 세로. 전파 방향에 수직으로 진동하면 파동이라고합니다. 횡축. 일반적으로 기체와 액체의 음파는 세로 방향인 반면 고체에서는 두 가지 유형의 파동이 모두 발생할 수 있습니다. 고체의 횡파는 형태 변화에 대한 저항으로 인해 발생합니다. 이 두 가지 유형의 파동의 주요 차이점은 횡파는 편파 특성(특정 평면에서 진동 발생)이 있는 반면 종파는 그렇지 않다는 것입니다.

음속

소리의 속도는 그것이 전파되는 매체의 특성에 직접적으로 의존합니다. 재료의 탄성과 밀도라는 매체의 두 가지 특성에 의해 결정됩니다(의존적). 고체의 음속은 각각 재료의 유형과 특성에 직접적으로 의존합니다. 기체 매체의 속도는 매체 변형의 한 유형인 압축-희귀에만 의존합니다. 음파의 압력 변화는 주변 입자와의 열교환 없이 발생하며 단열이라고 합니다.
가스에서 음속은 주로 온도에 따라 달라지며 온도가 증가하면 증가하고 감소하면 감소합니다. 또한 기체 매질에서 소리의 속도는 기체 분자 자체의 크기와 질량에 따라 달라집니다. 입자의 질량과 크기가 작을수록 파동의 "전도도"가 커지고 속도가 빨라집니다.

액체 및 고체 매체에서 전파 원리와 음속은 공기 중에서 파동이 전파되는 방식과 유사합니다. 즉, 압축-방전입니다. 그러나 이러한 매체에서는 온도에 대한 동일한 의존성 외에도 매체의 밀도와 구성/구조가 매우 중요합니다. 물질의 밀도가 낮을수록 음속은 빨라지며 그 반대의 경우도 마찬가지입니다. 매질의 구성에 대한 의존성은 더 복잡하며 분자/원자의 위치와 상호작용을 고려하여 각각의 특정 경우에 결정됩니다.

t, °C 20에서 공기 중 음속: 343 m/s
t, °C 20에서 증류수에서의 음속: 1481 m/s
t, °C 20에서 강철의 음속: 5000 m/s

정상파와 간섭

스피커가 제한된 공간에서 음파를 생성하면 필연적으로 경계에서 파동 반사 효과가 발생합니다. 그 결과, 가장 자주 간섭 효과- 두 개 이상의 음파가 서로 중첩될 때. 간섭 현상의 특별한 경우는 1) 박동파 또는 2) 정상파의 형성입니다. 파도의 비트- 가까운 주파수와 진폭을 가진 파동이 추가된 경우입니다. 박동의 발생 패턴: 주파수가 유사한 두 개의 파동이 서로 중첩될 때. 어떤 시점에서 이러한 중첩과 함께 진폭 피크는 "동위상"과 일치할 수 있으며 "반위상"의 후퇴도 일치할 수 있습니다. 이것이 사운드 비트의 특징입니다. 정상파와 달리 피크의 위상 일치는 지속적으로 발생하지 않고 일정 시간 간격으로 발생한다는 점을 기억하는 것이 중요합니다. 귀로 보면 이러한 박자의 패턴이 매우 분명하게 다르며 각각 주기적으로 볼륨이 증가하고 감소하는 것으로 들립니다. 이 효과의 발생 메커니즘은 매우 간단합니다. 피크가 일치하는 순간에 볼륨이 증가하고 경기 침체가 일치하는 순간에 볼륨이 감소합니다.

정상파진폭, 위상 및 주파수가 같은 두 개의 파동이 중첩될 때 발생합니다. 이러한 파동이 "만날" 때 하나는 순방향으로 움직이고 다른 하나는 반대 방향으로 움직일 때 발생합니다. 공간 영역(정재파가 형성된 곳)에서 최대값(소위 안티노드)과 최소값(소위 노드)이 교대로 나타나는 두 주파수 진폭의 중첩 그림이 발생합니다. 이 현상이 발생하면 반사 위치에서 파동의 주파수, 위상 및 감쇠 계수가 매우 중요합니다. 진행파와 달리 정재파에서는 에너지 전달이 없습니다. 이 파동을 형성하는 전진파와 후진파는 정방향과 반대 방향 모두에서 동일한 양의 에너지를 전달하기 때문입니다. 정상파의 발생을 시각적으로 이해하기 위해 가정 음향의 예를 상상해 보겠습니다. 제한된 공간(방)에 플로어 스탠딩 스피커가 있다고 가정해 보겠습니다. 저음이 많은 노래를 연주하게 하고 방에서 청취자의 위치를 변경해 보겠습니다. 따라서 정재파의 최소(뺄셈) 영역에 들어선 청취자는 저음이 매우 작아지는 효과를 느낄 것이고, 청취자가 주파수의 최대(추가) 영역에 진입하면 그 반대가 된다. 저음 영역이 크게 증가하는 효과를 얻을 수 있습니다. 이 경우 기본 주파수의 모든 옥타브에서 효과가 관찰됩니다. 예를 들어 기본 주파수가 440Hz인 경우 880Hz, 1760Hz, 3520Hz 등의 주파수에서도 "덧셈" 또는 "뺄셈" 현상이 관찰됩니다.

공명 현상

대부분의 고체에는 고유한 공진 주파수가 있습니다. 이 효과를 이해하는 것은 한 쪽 끝에서만 열리는 기존 파이프의 예에서 매우 간단합니다. 스피커가 파이프의 다른 쪽 끝에서 연결되어 있는 상황을 상상해 보십시오. 이 파이프는 나중에 변경할 수도 있는 일정한 주파수를 재생할 수 있습니다. 이제 파이프에는 자체 공진 주파수가 있습니다. 간단히 말해서 파이프가 "공명"하거나 자체 소리를 내는 주파수입니다. 스피커의 주파수(조정 결과)가 파이프의 공진 주파수와 일치하면 볼륨이 몇 배 증가하는 효과가 있습니다. 이는 확성기가 동일한 "공진 주파수"가 발견되고 추가 효과가 발생할 때까지 상당한 진폭으로 파이프의 기주 진동을 여기시키기 때문입니다. 결과적인 현상은 다음과 같이 설명할 수 있습니다. 이 예에서 파이프는 특정 주파수에서 공명함으로써 스피커를 "돕고", 그들의 노력은 합산되어 가청 큰 효과로 "쏟아집니다". 악기의 경우 대부분의 디자인에 공명기라는 요소가 포함되어 있기 때문에 이러한 현상을 쉽게 추적할 수 있습니다. 특정 주파수나 음악적 톤을 증폭시키는 목적이 무엇인지 추측하는 것은 어렵지 않습니다. 예: 볼륨과 일치하는 구멍 형태의 공진기가 있는 기타 본체; 플루트의 파이프 디자인(일반적으로 모든 파이프) 드럼 본체의 원통형 모양으로, 그 자체가 특정 주파수의 공진기입니다.

소리의 주파수 스펙트럼 및 주파수 응답

실제로 동일한 주파수의 파동이 거의 없기 때문에 가청 범위의 전체 사운드 스펙트럼을 배음 또는 고조파로 분해해야 합니다. 이러한 목적을 위해 주파수에 대한 소리 진동의 상대 에너지 의존성을 표시하는 그래프가 있습니다. 이러한 그래프를 사운드 주파수 스펙트럼 그래프라고 합니다. 소리의 주파수 스펙트럼이산형과 연속형의 두 가지 유형이 있습니다. 이산 스펙트럼 플롯은 주파수를 공백으로 구분하여 개별적으로 표시합니다. 연속 스펙트럼에서는 모든 소리 주파수가 한 번에 존재합니다.
음악이나 어쿠스틱의 경우 평소 스케줄을 가장 많이 사용합니다. 피크 대 주파수 특성(약칭 "AFC"). 이 그래프는 전체 주파수 스펙트럼(20Hz - 20kHz)에서 주파수에 대한 사운드 진동 진폭의 의존성을 보여줍니다. 이러한 그래프를 보면 특정 스피커 또는 스피커 시스템 전체의 강점 또는 약점, 에너지 반환의 가장 강한 영역, 주파수 강하 및 상승, 감쇠 및 급경사 추적 등을 쉽게 이해할 수 있습니다. 감소의.

음파의 전파, 위상 및 역위상

음파의 전파 과정은 소스에서 모든 방향으로 발생합니다. 이 현상을 이해하는 가장 간단한 예는 물에 던진 조약돌입니다.
돌이 떨어진 곳에서 파도가 수면에서 모든 방향으로 발산하기 시작합니다. 그러나 앰프에 연결되어 일종의 음악 신호를 재생하는 특정 볼륨의 스피커, 즉 닫힌 상자를 사용하는 상황을 상상해 봅시다. 스피커가 "앞으로" 빠르게 움직인 다음 "뒤로" 똑같이 빠르게 움직인다는 것을 알아차리기 쉽습니다(특히 베이스 드럼과 같은 강력한 저주파 신호를 제공하는 경우). 스피커가 앞으로 움직일 때 음파를 방출하고 나중에 듣게 된다는 점을 이해해야 합니다. 그러나 스피커가 뒤로 이동하면 어떻게 됩니까? 그러나 역설적으로 같은 일이 발생하고 스피커가 같은 소리를 내며 우리의 예에서는 상자를 넘지 않고 상자의 볼륨 내에서 완전히 전파됩니다(상자가 닫혀 있음). 일반적으로 위의 예에서 꽤 많은 흥미로운 물리적 현상을 관찰할 수 있으며 그 중 가장 중요한 것은 위상의 개념입니다.

화자가 음량을 가지고 청취자 방향으로 방사하는 음파는 "동 위상"입니다. 상자의 부피로 들어가는 역파는 그에 따라 역위상이 됩니다. 이러한 개념이 의미하는 바를 이해하는 것만 남아 있습니까? 신호 위상- 이것은 우주의 어떤 지점에서 현재 시간의 음압 레벨입니다. 위상은 기존의 스테레오 플로어 스탠딩 홈 스피커 쌍으로 음악 자료를 재생하는 예에서 가장 쉽게 이해할 수 있습니다. 이러한 플로어 스탠딩 스피커 두 대가 특정 방에 설치되어 플레이한다고 상상해 봅시다. 이 경우 두 스피커 모두 동기식 가변 음압 신호를 재생하며, 또한 한 스피커의 음압이 다른 스피커의 음압에 추가됩니다. 좌우 스피커 각각의 신호 재생의 동기로 인해 유사한 효과가 발생합니다. 즉, 좌우 스피커에서 방출되는 파동의 첨두와 골이 일치합니다.

이제 음압이 여전히 같은 방식으로 변하고 있지만(변하지 않음) 지금은 서로 반대라고 상상해 봅시다. 이것은 두 개의 스피커 중 하나를 역 극성(앰프에서 스피커 시스템의 "-" 단자로 "+" 케이블, 앰프에서 스피커의 "+" 단자로 "-" 케이블로 연결)으로 연결하는 경우에 발생할 수 있습니다. 체계). 이 경우 반대 방향의 신호는 압력 차이를 발생시키며 다음과 같이 숫자로 나타낼 수 있습니다. 왼쪽 스피커는 "1 Pa"의 압력을 생성하고 오른쪽 스피커는 "마이너스 1 Pa"의 압력을 생성합니다. . 결과적으로 청취자의 위치에서 총 사운드 볼륨은 0이 됩니다. 이 현상을 역상이라고 합니다. 이해를 위해 예를 더 자세히 고려하면 "동위상"으로 재생하는 두 스피커가 동일한 공기 압축 및 희박 영역을 생성하여 실제로 서로를 돕는 것으로 나타났습니다. 이상화된 역위상의 경우, 한 스피커에 의해 생성된 공역 압축 영역은 두 번째 스피커에 의해 생성된 공기 공간 희박 영역을 동반합니다. 이는 파도의 상호 동기 감쇠 현상과 거의 유사합니다. 사실, 실제로 볼륨은 0으로 떨어지지 않으며 심하게 왜곡되고 감쇠 된 소리가 들립니다.

가장 접근하기 쉬운 방법으로 이 현상을 다음과 같이 설명할 수 있습니다. 동일한 진동(주파수)을 갖지만 시간이 변하는 두 신호. 이러한 점에서 이러한 변위 현상은 일반적인 원형 시계의 예를 사용하여 표현하는 것이 더 편리합니다. 여러 개의 동일한 원형 시계가 벽에 걸려 있다고 상상해 봅시다. 이 시계의 초침이 한 시계에서는 30초, 다른 시계에서는 30초가 동기화되어 실행되면 이것은 위상이 일치하는 신호의 예입니다. 초침이 시프트와 함께 작동하지만 속도가 여전히 동일한 경우(예: 한 시계에서는 30초, 다른 시계에서는 24초) 이는 위상 이동(시프트)의 전형적인 예입니다. 같은 방식으로 위상은 가상 원 내에서 도 단위로 측정됩니다. 이 경우 신호가 서로에 대해 180도(주기의 절반)만큼 이동하면 고전적인 역위상이 얻어집니다. 실제로는 종종 미세한 위상 변이가 있으며, 이는 도 단위로 결정되어 성공적으로 제거될 수도 있습니다.

파도는 평평하고 구형입니다. 평평한 파면은 한 방향으로만 전파되며 실제로는 거의 발생하지 않습니다. 구형 파면은 단일 지점에서 방사되어 모든 방향으로 전파되는 단순한 유형의 파동입니다. 음파에는 속성이 있습니다. 회절, 즉. 장애물과 물체를 피하는 능력. 포락선의 정도는 음파 길이 대 장애물 또는 구멍의 크기 비율에 따라 다릅니다. 소리의 경로에 장애물이 있을 때도 회절이 발생합니다. 이 경우 두 가지 시나리오가 가능합니다. 1) 장애물의 크기가 파장보다 훨씬 크면 소리가 반사되거나 흡수됩니다(재료의 흡수 정도, 장애물의 두께 등에 따라 다름). ) 및 장애물 뒤에 "음향 그림자" 영역이 형성됩니다. 2) 장애물의 크기가 파장과 비슷하거나 그보다 작으면 소리가 모든 방향으로 어느 정도 회절됩니다. 음파가 한 매질에서 이동할 때 다른 매질(예: 고체 매질이 있는 공기 매질)과의 경계면에 부딪히면 세 가지 시나리오가 발생할 수 있습니다. 1) 파동이 경계면에서 반사됨 2) 파동 방향을 바꾸지 않고 다른 매질을 통과할 수 있음 3) 파동은 경계에서 방향이 바뀌면서 다른 매질을 통과할 수 있습니다. 이것을 "파동 굴절"이라고 합니다.

진동 체적 속도에 대한 음파의 초과 압력의 비율을 파동 임피던스라고 합니다. 간단히 말해서, 매체의 파도 저항음파를 흡수하거나 "저항"하는 능력이라고 할 수 있습니다. 반사 및 투과 계수는 두 매체의 파동 임피던스 비율에 직접적으로 의존합니다. 기체 매질의 파동 저항은 물이나 고체보다 훨씬 낮습니다. 따라서 공기 중의 음파가 고체나 깊은 물의 표면에 입사하면 소리는 표면에서 반사되거나 많이 흡수됩니다. 원하는 음파가 떨어지는 표면(물 또는 고체)의 두께에 따라 다릅니다. 고체 또는 액체 매체의 두께가 낮으면 음파가 거의 완전히 "통과"되고 그 반대의 경우 매체의 두께가 두꺼우면 파도가 더 자주 반사됩니다. 음파 반사의 경우 이 과정은 잘 알려진 물리 법칙에 따라 발생합니다. "입사각은 반사각과 같습니다." 이 경우 밀도가 낮은 매질의 파동이 밀도가 높은 매질의 경계에 부딪히면 현상이 발생한다. 굴절. 그것은 장애물과 "만남"후 음파를 구부리는(굴절) 것으로 구성되며 필연적으로 속도의 변화를 동반합니다. 굴절은 또한 반사가 발생하는 매질의 온도에 따라 달라집니다.

공간에서 음파가 전파되는 과정에서 그 강도는 필연적으로 감소합니다. 우리는 파동의 감쇠와 소리의 약화를 말할 수 있습니다. 실제로 그러한 효과를 만나는 것은 매우 간단합니다. 예를 들어 두 사람이 들판에 가까운 거리(1미터 또는 그 이상)에 서서 서로에게 무언가를 말하기 시작하는 경우입니다. 이후에 사람들 사이의 거리를 늘리면(서로 멀어지기 시작하는 경우) 동일한 수준의 대화 볼륨이 점점 작아집니다. 유사한 예는 음파의 강도가 감소하는 현상을 명확하게 보여줍니다. 왜 이런 일이 발생합니까? 그 이유는 열 전달, 분자 상호 작용 및 음파의 내부 마찰의 다양한 과정입니다. 실제로 대부분의 경우 소리 에너지가 열 에너지로 변환됩니다. 이러한 과정은 필연적으로 3가지 소리 전파 매체에서 발생하며 다음과 같이 특징지을 수 있습니다. 음파의 흡수.

음파의 강도와 흡수 정도는 매체의 압력 및 온도와 같은 많은 요인에 따라 달라집니다. 또한 흡수는 소리의 특정 주파수에 따라 다릅니다. 음파가 액체나 기체에서 전파될 때 서로 다른 입자들 사이에 마찰의 영향이 있는데 이것을 점성(viscosity)이라고 합니다. 분자 수준에서 이러한 마찰의 결과로 파동이 소리에서 열로 변환되는 과정이 발생합니다. 즉, 매체의 열전도율이 높을수록 파동 흡수 정도가 낮아집니다. 기체 매체의 흡음도 압력(해수면에 비해 고도가 증가함에 따라 대기압 변화)에 따라 달라집니다. 소리의 주파수에 대한 흡수 정도의 의존성에 관해서는 위의 점도 및 열전도도의 의존성을 고려하면 소리의 흡수가 높을수록 주파수가 높아집니다. 예를 들어, 상온 및 기압에서 공기 중 주파수 5000Hz의 파동의 흡수는 3dB/km이고 주파수 50,000Hz의 파동의 흡수는 이미 300dB/m입니다.

고체 매체에서는 위의 모든 종속성(열전도도 및 점도)이 유지되지만 여기에 몇 가지 조건이 더 추가됩니다. 그것들은 고유의 불균일성을 지닌 다를 수 있는 고체 물질의 분자 구조와 관련이 있습니다. 이 내부 고체 분자 구조에 따라 이 경우 음파의 흡수가 다를 수 있으며 특정 물질의 유형에 따라 다릅니다. 소리가 고체를 통과할 때, 파동은 일련의 변형과 왜곡을 겪으며, 이는 대부분 소리 에너지의 산란 및 흡수로 이어집니다. 분자 수준에서 음파가 원자 평면의 변위를 일으켜 원래 위치로 돌아갈 때 전위 효과가 발생할 수 있습니다. 또는 전위의 이동은 전위에 수직인 전위 또는 결정 구조의 결함과 충돌하여 감속을 유발하고 결과적으로 음파의 일부 흡수를 유발합니다. 그러나 음파는 이러한 결함과 공명하여 원래의 파동이 왜곡될 수도 있습니다. 재료의 분자 구조 요소와 상호 작용하는 순간 음파의 에너지는 내부 마찰 과정의 결과로 소산됩니다.

나는 인간의 청각 지각의 특징과 소리 전파의 미묘함과 특징을 분석하려고 노력할 것입니다.

천둥, 음악, 파도 소리, 인간의 말 및 우리가 듣는 모든 것은 소리입니다. "소리"란 무엇입니까?

이미지 출처: pixabay.com

사실, 우리가 소리로 간주하는 데 익숙한 모든 것은 뇌와 기관이 감지할 수 있는 다양한 진동(공기의 진동) 중 하나일 뿐입니다.

소리의 본질은 무엇인가

공기 중에 전파되는 모든 소리는 음파의 진동입니다. 그것은 물체의 진동을 통해 발생하고 모든 방향으로 근원에서 발산합니다. 진동하는 물체는 환경의 분자를 압축한 다음 희박한 분위기를 만들어 분자가 서로를 점점 더 멀리 밀어냅니다. 따라서 기압의 변화는 물체에서 멀리 전파되고 분자 자체는 동일한 위치에 유지됩니다.

고막에 대한 음파의 영향. 이미지 출처: prd.go.th

음파가 공간을 통해 전파됨에 따라 경로에 있는 물체에 반사되어 주변 공기에 변화를 일으킵니다. 이러한 변화가 귀에 도달하여 고막에 영향을 줄 때 신경 종말은 뇌에 신호를 보내고 이러한 진동을 소리로 인식합니다.

음파의 주요 특성

음파의 가장 단순한 형태는 사인파입니다. 순수한 사인파는 자연에서 거의 발견되지 않지만 어떤 소리도 사인파의 조합으로 분해될 수 있기 때문에 소리의 물리학 연구를 시작해야 합니다.

사인파는 주파수, 진폭 및 위상의 세 가지 기본 물리적 기준을 명확하게 보여줍니다.

빈도

진동 주파수가 낮을수록 소리가 작아집니다.이미지 출처: ReasonGuide.Ru

주파수는 초당 진동 수를 나타내는 값입니다. 진동 주기 수 또는 헤르츠(Hz)로 측정됩니다. 인간의 귀는 20Hz(저주파)에서 20kHz(고주파) 범위의 소리를 인지할 수 있습니다. 이 범위 이상의 소리를 초음파라고 하고 그 이하의 소리를 초저주파라고 하며 인간의 청각 기관에 의해 감지되지 않습니다.

진폭

음파의 진폭이 클수록 소리가 커집니다.

음파의 진폭(또는 강도)의 개념은 사람의 청각 기관이 소리의 크기 또는 크기로 인식하는 소리의 강도를 나타냅니다. 사람들은 조용한 아파트의 수도꼭지에서 콘서트에서 연주되는 음악에 이르기까지 상당히 넓은 범위의 음량을 인지할 수 있습니다. 음량은 측정을 보다 편리하게 하기 위해 로그 눈금을 사용하는 음음계(데시벨 단위의 표시기)를 사용하여 측정됩니다.

음파 위상

음파의 위상. 이미지 출처: Muz-Flame.ru

두 음파의 속성을 설명하는 데 사용됩니다. 두 파동의 진폭과 주파수가 같으면 두 음파는 위상이 같다고 합니다. 위상은 0에서 360까지 측정되며, 여기서 0은 두 음파가 동기(동위상)임을 나타내는 값이고 180은 파동이 서로 반대(위상)임을 나타내는 값입니다. 두 음파의 위상이 같을 때 두 소리가 겹치고 신호가 서로 강화됩니다. 진폭이 일치하지 않는 두 신호가 결합되면 압력 차이로 인해 신호가 억제되어 결과가 0이 됩니다. 즉, 소리가 사라집니다. 이 현상을 "위상 억제"라고 합니다.

두 개의 동일한 오디오 신호를 결합할 때 위상 억제는 심각한 문제가 될 수 있을 뿐만 아니라 원래 음파와 음향실의 표면에서 반사된 파도의 결합으로 인해 큰 골칫거리가 될 수 있습니다. 예를 들어, 스테레오 믹서의 왼쪽 및 오른쪽 채널이 결합되어 조화로운 녹음을 생성할 때 신호는 위상 제거 문제가 발생할 수 있습니다.

데시벨이란 무엇입니까?

데시벨은 음압 또는 전압 수준을 측정합니다. 이것은 서로 다른 두 양의 비율을 나타내는 단위입니다. Bel(미국 과학자 Alexander Bell의 이름을 따서 명명됨)은 서로 다른 두 신호의 비율을 반영하는 십진 로그입니다. 이것은 스케일의 각 연속적인 벨라에 대해 수신된 신호가 10배 더 강하다는 것을 의미합니다. 예를 들어, 큰 소리의 음압은 조용한 소리의 음압보다 수십억 배 높습니다. 이러한 큰 값을 표시하기 위해 그들은 데시벨(dB)의 상대 값을 사용하기 시작했습니다. 반면 1.000.000.000은 109 또는 간단히 9입니다. 음향 물리학자들이 이 값을 채택하여 많은 수를 보다 편리하게 작업할 수 있게 되었습니다. .

다양한 소리에 대한 볼륨 스케일. 이미지 출처: Nauet.ru

실제로는 벨이 소리의 크기를 측정하기에는 너무 큰 단위임이 밝혀져 벨의 10분의 1인 데시벨을 대신 사용했다. 벨 대신 데시벨을 사용하는 것이 신발의 크기를 나타내는 데 미터 대신 센티미터를 사용하는 것과 같으며 벨과 데시벨은 상대적인 값입니다.

위에서 볼 때 소음 수준은 일반적으로 데시벨로 측정된다는 것이 분명합니다. 일부 사운드 레벨 표준은 전화기가 발명된 때부터 오늘날까지 수년 동안 음향 분야에서 사용되었습니다. 이러한 표준의 대부분은 최신 장비와 관련하여 적용하기 어려우며 구형 장비에만 사용됩니다. 오늘날 녹음 및 방송 스튜디오의 장비는 dBu(0.775V 수준에 상대적인 데시벨) 및 가정용 장비 - dBV(1V 수준에 대해 측정된 데시벨)와 같은 단위를 사용합니다. 디지털 오디오 장비는 dBFS(Decibel Full Scale)를 사용하여 사운드 파워를 측정합니다.

dBm– "m"은 전력을 나타내는 데 사용되는 측정 단위인 밀리와트(mW)를 나타냅니다. 두 개념은 서로 밀접하게 관련되어 있지만 전력은 전압과 구별되어야 합니다. 측정 단위 dBm은 전화 통신 도입 초기에 사용되기 시작했으며 오늘날에는 전문 장비에도 사용됩니다.

dBu- 이 경우 전압은 기준 제로 레벨을 기준으로 (전력 대신) 측정되며 0.75볼트가 기준 레벨로 간주됩니다. 현대의 전문 오디오 애플리케이션에서 dBu는 dBm으로 대체되었습니다. 오디오 엔지니어링 분야의 측정 단위로, 신호 레벨을 평가하기 위해 전압보다 전력을 고려하는 것이 더 중요했던 과거에는 dBu를 사용하는 것이 더 편리했습니다.

dBV- 이 측정 단위도 기준 제로 레벨(dBu의 경우와 같이)을 기준으로 하지만 1V를 기준 레벨로 취하므로 그림 0.775V보다 편리합니다. 이 소리 측정 단위가 자주 사용됩니다. 가정용 및 세미 프로 오디오 장비용.

dBFS- 이 신호 레벨 추정치는 디지털 오디오에서 널리 사용되며 위의 측정 단위와 매우 다릅니다. FS(풀 스케일)는 풀 스케일로, 최적의 전압을 갖는 아날로그 오디오와 달리 디지털 신호로 작업할 때 디지털 값의 전체 범위가 동일하게 허용되기 때문에 사용됩니다. 0dBFS는 왜곡 없이 녹음할 수 있는 최대 디지털 오디오 레벨입니다. dBu 및 dBV와 같은 아날로그 측정 표준에는 0dBFS를 초과하는 헤드룸이 없습니다.