Синтез звука

Звук, по сути, — простое явление, которое вызывается вибрацией тел. Допустим, что тонкая деревянная доска вибрирует, тогда она воздействует на находящиеся рядом с ней частицы воздуха и заставляет их колебаться. Если такие колебания происходят десятки и даже десятки тысяч раз в секунду, то подвергающийся их воздействию воздух обнаруживает упругость, которая не проявляется при меньшем числе колебаний в секунду.

Сделаем, например, движение рукой туда и обратно за одну секунду — с воздухом при этом не произойдет ничего особенного, кроме того, что его частицы сместятся в пространстве. Но если бы нам удалось махать рукой сто раз в секунду, то с воздухом произошло бы совсем другое: «у него не было бы времени» освобождать путь движущейся руке. Воздух стал бы сжиматься, когда рука двигалась вперед, и разрежаться, когда она возвращалась.

Благодаря упругости в процессе таких колебаний при движении поверхности тела вперед каждая частица воздуха толкает находящуюся впереди частицу, та — следующую и т. д., тем самым создается волна сжатия.

При обратном движении поверхности тела сжатие сменяется разрежением, за которым опять следует сжатие, и т. д. Упругая среда передает волны сжатия и разрежения от одного своего участка к другому со скоростью, зависящей от материала среды. Эта скорость определяется не просто материалом, а его плотностью, т. е. тем, насколько близко расположены друг к другу его атомы и молекулы. В случае, который мы рассматриваем, распространение звука в воздухе —скорость — зависит еще и от его температуры. В нормальных условиях скорость звука приблизительно равна 340 м/с.

Скорость звука в воздухе совершенно не зависит от числа колебаний поверхности тела. Число полных колебаний, образующихся в 1 с, называется, частотой и измеряется в периодах в секунду. Один период в секунду называется герц (Гц).

Возвращаясь к примеру с рукой, движущейся туда и обратно с частотой 100 Гц, отметим, что такой источник звука несовершенен, так как часть воздуха при движении руки будет обтекать ее сбоку.

Чтобы предотвратить это явление, характерное для текучих, подобно воздуху, веществ, источник звука должен быть по своим размерам гораздо большим. Например, источник, имеющий размер деки фортепиано, был бы более эффективен, поскольку потери на ее краях невелики. Если же вибратор размером с руку колеблется очень быстро, то воздух также не успевает растекаться по сторонам. Следовательно, для очень высоких частот даже малые поверхности могут являться эффективными излучателями звука.

В действительности звуки порождаются источниками всевозможных форм и размеров, колеблющихся по очень сложным законам, и сами становятся сложными. Кроме того, звуковые волны усложняются своими отражениями от различных поверхностей. Все это, пожалуй, вносит существенный корректив в наше первоначальное утверждение, что звук — простое явление.

Смотрите также: