Большая Советская Энциклопедия (ЗВ) - БСЭ БСЭ

  Вторая группа факторов, определяющих затухание З., связана с физическими процессами в веществе — необратимым переходом звуковой энергии в др. формы (главным образом в тепло), т. е. с поглощением звука, обусловленным вязкостью и теплопроводностью среды («классическое поглощение»), а также переходом звуковой энергии в энергию внутримолекулярных процессов (молекулярное или релаксационное поглощение). Поглощение З. заметно возрастает с частотой. Поэтому высокочастотный ультразвук и гиперзвук распространяются, как правило, лишь на очень малые расстояния, часто всего на несколько см. В атмосфере, в водной среде и в земной коре дальше всего распространяются инфразвуковые волны, отличающиеся малым поглощением и слабо рассеиваемые. На высоких ультразвуковых и гиперзвуковых частотах в твёрдом теле возникает дополнительное поглощение, обусловленное взаимодействием волны с тепловыми колебаниями кристаллической решётки, с электронами и со световыми волнами. Это взаимодействие при определённых условиях может вызвать и «отрицательное поглощение», т. е. усиление звуковой волны.

  Значение звуковых волн, а следовательно, и их изучение, которым занимается акустика, чрезвычайно велико. С давних пор З. служит средством связи и сигнализации. Изучение всех его характеристик позволяет разработать более совершенные системы передачи информации, повысить дальность систем сигнализации, создать более совершенные музыкальные инструменты. Звуковые волны являются практически единственным видом сигналов, распространяющихся в водной среде, где они служат для целей подводной связи, навигации, локации (см. Гидроакустика). Низкочастотный звук является инструментом исследования земной коры. Практическое применение ультразвука создало целую отрасль современной техники — ультразвуковую технику. Ультразвук используется как для контрольно-измерительных целей (в частности, в дефектоскопии), так и для активного воздействия на вещество (ультразвуковая очистка, механическая обработка, сварка и т.п.). Высокочастотные звуковые волны и особенно гиперзвук служат важнейшим средством исследований в физике твёрдого тела.

  Лит.: Стретт Д ж. (лорд Рэлей), Теория звука, пер. с англ., 2 изд., т. 1—2, М., 1955; Красильников В. А., Звуковые и ультразвуковые волны в воздухе, воде и твёрдых телах, 3 изд., М., 1960; Розенберг Л. Д., Рассказ о неслышимом звуке, М., 1961.

  И. П. Голямина.

Рис. 1 (слева). Частотно-амплитудные спектры звуков музыкальных инструментов: а — скрипки (звук ля первой октавы, основная частота 426 гц); б — скрипки (звук ми второй октавы, основная частота 640 гц); в — деревянной флейты (звук ми второй октавы, основная частота 106 гц); г — тромбона (звук ми бемоль первой октавы, основная частота 306 гц).

Рис. 2 (справа). Частотно-амплитудные спектры гласных «о», «а», «и».

Звук музыкальный

Звук музыка'льный, может иметь высоту основного тона от до субконтроктавы до до — ре пятой октавы (от 16 до 4000—4500 гц). Громкость его не может превышать порога болевого ощущения. По длительности и по тембру З. м. очень разнообразны. З. м. организуются в музыкальную систему. Так, в каждой октаве обычно используются лишь 12 звуков, отстоящих на полутон друг от друга (см. Строй). Динамические оттенки подчинены шкале громкостей (пианиссимо, пиано, меццо-пиано, меццофорте, форте, фортиссимо и т.п.), не имеющей абсолютных значений (см. Динамика в музыке). В наиболее употребительной шкале длительностей соседние звуки находятся в отношении 1:2 (восьмые так относятся к четвертям, как четверти к половинам, и т.п., см. Ритмическое деление). Тембр звука, определяющийся главным образом присутствием в нём обертонов, зависит от его источника (голос, тот или иной инструмент и т.п.). В музыке применяются многообразные тембры и их сочетания (см. Инструментовка).

  Лит.: Музыкальная акустика, 2 изд., М., 1954; Мутли А. Ф., Звук и слух, в сборнике: Вопросы музыкознания, т. 3, М., 1960; Stumpf К., Tonpsychologie, Bd 1—2, Lpz., 1883—90; Handschin J., Der Toncharakter, Z.,[1948].

  Ю. Н. Рагс.

Звука анализ

Зву'ка ана'лиз, разложение сложного звукового процесса на ряд простых колебаний. Применяются 2 вида З. а.: частотный и временной.

  При частотном З. а. звуковой сигнал представляется суммой гармонических составляющих (см. Гармонические колебания), характеризующихся частотой, фазой и амплитудой. Частотный З. а. позволяет получить распределение амплитуд составляющих по частотам (рис.) — т. н. частотно-амплитудные спектры и реже — распределение фаз составляющих по частотам (фазо-частотные спектры). Зная спектр шума, например автомобиля, т. е. зная частоты и амплитуды его гармоник, можно рассчитать конструкцию глушителя. Знание спектров речевых и музыкальных сигналов позволяет правильно рассчитать частотную характеристику передающих трактов, чтобы обеспечить необходимое качество воспроизведения. Для расчёта усталостной прочности конструкции ракеты и предотвращения её разрушения под действием шумов двигателей необходимо знать спектр звука двигателя.

  При временном З. а. сигнал представляется суммой коротких импульсов, характеризующихся временем появления и амплитудой. Методы временного З. а. лежат в основе принципа действия гидролокаторов и эхолотов. Определение времени прихода импульсов позволяет судить об удалении цели или о глубине водоёма. По амплитуде отражённого сигнала можно судить о характере цели или дна. На практике часто возникает необходимость в характеристике, дающей общее представление об изменении сигнала во времени без его разложения на гармонические или импульсные составляющие. В качестве такой временной характеристики часто пользуются т. н. корреляционной функцией (см. Корреляция), которая определяется как среднее по времени результата перемножения анализируемого сигнала на его запаздывание (автокорреляция) либо на запаздывание второго анализируемого сигнала (взаимная корреляция). Методами корреляционного анализа решаются такие задачи, как предсказание характера изменения процесса во времени, выделение слабых акустических сигналов на фоне помех, измерение искажений вещательных сигналов при передаче через электроакустические системы и др. По корреляционным функциям могут быть найдены многие физические характеристики акустических процессов, систем и звуковых полей, представляющие практический интерес.

  Лит.: Блинова Л. П., Колесников А. Е., Ланганс Л. Б., Акустические измерения, М., 1971; Харкевич А. А., Спектры и анализ, 4 изд., М., 1962.

  Н. Н. Пucapeвскuй.

Форма колебаний и частотно-амплитудные спектры звуков рояля (частота 128 гц) и кларнета (275 гц).

Звуки речи

Зву'ки ре'чи, звуки, образуемые в целях языкового общения посредством произносительного аппарата человека (лёгкие, гортань с голосовыми связками, глотка, полость рта с языком, губы, нёбная занавеска, полость носа). При рассмотрении З. р. различают три аспекта: артикуляторный, акустический и лингвистический (социальный); иногда выделяют ещё и 4-й аспект — перцептивный (восприятие). Существует много классификаций З. р., основанных преимущественно на артикуляторных признаках.

  В З. р. представлены как тоны, так и шумы. Первые возникают в результате периодических колебаний источника звука (в речи — голосовых связок). Вторые образуются вследствие непериодических колебаний в выходящей из лёгких струе воздуха, встречающей в надгортанных полостях преграду в виде смычки или щели. К тонам относятся прежде всего гласные, к шумам — глухие согласные; звонкие согласные представляют собой сочетание тона и шума. Гласные обычно различаются по ряду и подъёму, согласные — по участию голоса, по характеру шумообразующей преграды и по действующему органу или месту образования.

  В акустическом отношении З. р., подобно др. звукам в природе, представляют собой колебания упругой среды, обладающие определённым спектром, интенсивностью и длительностью. Частотный диапазон З. р., учитывая не только основной тон, но и входящие в спектр З. р. высокочастотные составляющие, равен от 70 до 10 000—12 000 гц, что полностью укладывается в возможности слухового восприятия человека (16—20 000 гц). То же относится к интенсивности: нормальный уровень речи не превышает 80—90 дб, тогда как уровень болевого ощущения звука равен 120—130 дб.

  В современной фонетике (фонологии) общепризнана ведущая роль лингвистического аспекта, т.к. только с этой точки зрения можно говорить об отдельном З. р. Последний не дан в речи непосредственно, он определим только через фонему — как представитель или как реализация её.