No Image

Что такое герцы в звуке

СОДЕРЖАНИЕ
0 просмотров
22 января 2020
Герц
Гц, Hz
Величина частота
Система СИ
Тип производная
Медиафайлы на Викискладе

Герц (русское обозначение: Гц, международное обозначение: Hz) — единица частоты периодических процессов (например, колебаний) в Международной системе единиц (СИ) а также в системах единиц СГС и МКГСС [1] . Герц — производная единица, имеющая специальные наименование и обозначение. Через основные единицы СИ герц выражается следующим образом:

1 Гц означает одно исполнение (реализацию) такого процесса за одну секунду, другими словами — одно колебание в секунду, 10 Гц — десять исполнений такого процесса, или десять колебаний за одну секунду.

В соответствии с общими правилами СИ, касающимися производных единиц, названных по имени учёных, наименование единицы герц пишется со строчной буквы, а её обозначение — с заглавной.

Содержание

История [ править | править код ]

Единица названа в честь немецкого учёного-физика XIX века Генриха Герца, который внёс важный вклад в развитие электродинамики. Название было учреждено Международной электротехнической комиссией (МЭК) в 1930 году [2] . В 1960 году XI Генеральной конференцией по мерам и весам вместе с учреждением СИ это название было принято для единицы частоты в СИ.

Кратные и дольные единицы [ править | править код ]

Десятичные кратные и дольные единицы образуют с помощью стандартных приставок СИ.

Кратные Дольные
величина название обозначение величина название обозначение
10 1 Гц декагерц даГц daHz 10 −1 Гц децигерц дГц dHz
10 2 Гц гектогерц гГц hHz 10 −2 Гц сантигерц сГц cHz
10 3 Гц килогерц кГц kHz 10 −3 Гц миллигерц мГц mHz
10 6 Гц мегагерц МГц MHz 10 −6 Гц микрогерц мкГц µHz
10 9 Гц гигагерц ГГц GHz 10 −9 Гц наногерц нГц nHz
10 12 Гц терагерц ТГц THz 10 −12 Гц пикогерц пГц pHz
10 15 Гц петагерц ПГц PHz 10 −15 Гц фемтогерц фГц fHz
10 18 Гц эксагерц ЭГц EHz 10 −18 Гц аттогерц аГц aHz
10 21 Гц зеттагерц ЗГц ZHz 10 −21 Гц зептогерц зГц zHz
10 24 Гц иоттагерц ИГц YHz 10 −24 Гц иоктогерц иГц yHz
применять не рекомендуется не применяются или редко применяются на практике

Герц и беккерель [ править | править код ]

Кроме герца в СИ существует ещё одна производная единица, равная секунде в минус первой степени (1/с): таким же соотношением с секундой связан беккерель. Существование двух равных, но имеющих различные названия единиц, связано с различием сфер их применения: герц используется только для периодических процессов, а беккерель — только для случайных процессов распада радионуклидов [3] . Хотя использовать обратные секунды в обоих случаях было бы формально правильно, рекомендуется использовать единицы с различными названиями, поскольку различие названий единиц подчёркивает различие природы соответствующих физических величин.

На данный момент существует несколько способов оценки звучания аппаратуры. Основных два. Субъективная оценка и объективная: субъективная — основывается на слуховой оценке эксперта, объективная — исходя из технических характеристик. На первый взгляд кажется, что второй способ более достоверен. Ведь недостатки первого очевидны. Человек неидеален, поэтому оценки могут сильно меняться от квалификации и опыта эксперта. От его психологического настроя, заинтересованности, наконец! Но тем не менее, я являюсь сторонником именно этого способа. Почему?

Давайте разбираться! Какие характеристики, считаются важными для аудиоаппаратуры и как это коррелируется с качеством звука.

Сколько нужно Ватт?

Этот вопрос встает у каждого покупателя усилителя. И самый распространенный ответ на него "чем больше — тем лучше". Зачем? Вы думаете усилитель в 100 Вт. на канал в два раза громче 50-ти Ваттного? Мало того, что это не так. Но и использовать эту мощность вы никогда не будете. Самые продвинутые скажут, что чем мощнее, тем меньше искажений на рабочей громкости. Они же растут пропорционально уровню сигнала. Абсолютно верно, но вот только у современных усилителей этот параметр давно находится, за гранью заметности.

Ватт — это единица измерения мощности, т.е. количество работы, совершаемой в единицу времени. Какую работу совершает усилитель? Двигает динамик, для того, чтоб тот преобразовывал электрические колебания в звуковые. На это влияет множество факторов, зависящих не только от самого усилителя, но и от характеристик динамика. Насколько он будет сильно сопротивляться выполнению этой работы, насколько он эффективен (т.е. его КПД, сколько полезной энергии уйдет на нагрев, сколько на сопротивление подвесу, измеряется в процентах), его способность преобразовывать электрическую энергию в звуковую (чувствительность, измеряется в Децибелах на Ватт). Думаю понятно, что работа усилителя, в конечном итоге преобразуется в звук с потерями.

То есть даже на громкость будет влиять множество факторов, обычно в характеристиках даже не указанных, что же говорит о звуке в целом?

Ну и это не все. Мощность указываемая в технических характеристиках. измеряется в определенных условиях. Каких? Идеальных. Во первых она измеряется на определенной частоте — 1000 Гц, до появления определенного процента искажений (КНИ в процентах). Кстати далеко не все производители указывают, при какой же величине искажений, производились измерения. Измеряют лабораторными приборами. Но в жизни усилитель будет нагружен, на не идеальный динамик и воспроизводить он будет не синусоиду. А главное, что происходит на других частотах?

Читайте также:  Уместить на одной странице excel

Так, что мощность не главная и далеко не единственная характеристика, влияющая на звук. Так почему же все обращают на нее внимание?

Потому, как покупая, тот или иной товар потребитель хочет быть уверенным в правильности выбора. А как выбрать, глядя на коробку? Смотреть на цифры! Чем больше, тем лучше. А производителю главное продать, кто будет копаться в тонкостях приведенных характеристик или признается себе, что не слышит чего-то выдающегося?

Ну хоть что-то означают эти цифры?

У усилителей, мощность вовсе не говорит о качестве звучания и лишь косвенно о громкости и возможности усмирять акустику.
По моему опыту звучать достойно и громко могут усилители Ватт от 15! Вы не верите? Вы просто не слышали Audio Note Ongaku!

У акустических систем, в силу их пассивности, нет такой характеристики как мощность . Цифры в Т.Х. говорят лишь о том с какой мощностью усилителя они могут справиться. Вы все еще боитесь, что они взорвутся? Конечно можно нанести урон, любой части аудиосистемы, если поступать бездумно. Но перед механическим разрушением всегда начинают расти искажения. Слышимые, как хрипение и посторонние призвуки. Многие их слышали. Многие их слушают! А как иначе прохожие поймут, что внутри тонированного бумбокса едет "реальный пацан"? Отсюда и рождается вера в мощность. Хотя мои уши не выдержали бы и 20 секунд.

История, почти такая же, как с Ваттами. Во-первых, измерять можно по разному. Во-вторых объясните мне, глядя на эти графики, как звучат колонки в жизни? При том, что измерения проводились на синусоиде, а не музыкальном сигнале.

Почему говоря о влиянии амплитудно-частотной характеристики мы коснулись именно акустики?

Только у нее может быть такая сильная неравномерность АЧХ.

И она приведена в технических характеристиках. Но имеет ценность, только при указании отклонений (обычно пишут отклонение +-2 Дб). Иначе какой вам смысл знать, что акустика воспроизводит 20 Гц, если завал на этой частоте составляет -12 Дб. Вы все равно не услышите ее на фоне более громких частей диапазона. Но даже если неравномерность указана, это говорит лишь о способности воспроизводить более широкий или узкий диапазон частот. О качестве, точности и ясности не дает ни малейшего представления. Хорошо и полноценно звучать колонки могут, начиная с полосы 50 Гц-20 КГц. Хотя шире — не значит лучше. Слышал огромное количество отлично звучащих колонок с более узкой полосой и откровенно плохих с более широкой!

С сопротивлением та же история. Пишут результаты идеальных измерений, а в реальности:

И так с любой характеристикой. Поэтому даже зная точные и подробные результаты измерений, можно лишь примерно понять, чего ждать от звука.

Чувствительность. Для акустики, в принципе, чем больше, тем громче! Но на поверку оказывается, хватает и 87 Дб/Вт! Хотя от 90, можно вообще не заморачиваться.

Коэффициент демпфирования. Говорит о способности усилителя работать со сложной нагрузкой (читай Любой акустикой). По идее, чем больше тем лучше. Обычно хорошим считается от 100. Правда, порой это достигается утяжелением, неповоротливостью, грубостью звука.

А самое главное, влияют на это ВСЕ компоненты системы. И говорить надо об общем звучании, при их взаимодействии. На основе т.х., понять какой будет звук не представляется возможным.

В статье вы узнаете, что такое звук, каков его смертельный уровень громкости, а также скорость в воздухе и других средах. Также поговорим про частоту, кодирование и качество звука.

Еще рассмотрим дискретизацию, форматы и мощность звука. Но сначала дадим определение музыки, как упорядоченному звуку — противоположность неупорядоченному хаотическому, который мы воспринимаем, как шум.

Что такое звук

Даже при разговоре вы слышите своего собеседника потому, что он воздействует на воздух. Также, когда вы играете на музыкальном инструменте, бьете ли вы по барабану или дергаете струну, вы производите этим колебания определенной частоты, которой в окружающем воздухе производит звуковые волны.

Звуковые волны бывают упорядоченные и хаотические. Когда они упорядоченные и периодические (повторяются через какой-то промежуток времени), мы слышим определенную частоту или высоту звука.

То есть мы можем определить частоту, как количество повторения события в заданный промежуток времени. Таким образом, когда звуковые волны хаотичны, мы воспринимаем их как шум.

Читайте также:  Эффект живого пламени своими руками

Но когда волны упорядочены и периодически повторяются, то мы можем измерить их количеством повторяющихся циклов в секунду.

Частота дискретизации звука

Частота дискретизации звука — это количество измерений уровня сигнала за 1 секунду. Герц (Гц) или Hertz (Hz) — это научная единица измерения, определяющая количество повторений какого-то события в секунду. Эту единицу мы будем использовать!

Частота дискретизации звука

Наверное, вы очень часто видели такую аббревиатуру — Гц или Hz. Например, в плагинах эквалайзеров. В них единицами измерения являются герцы и килогерцы (то есть 1000 Гц).

Давайте я открою плагин эквалайзера и покажу вам как это выглядит. Вам, наверное, знакомы эти цифры.

Частоты звука

С помощью эквалайзера вы можете ослаблять или усиливать определенные частоты в пределах слышимого человеком диапазона.

Здесь у меня запись звуковой волны, которая была сгенерирована на частоте 1000 Гц (или 1 кГц). Если увеличить масштаб и посмотреть на ее форму, то мы увидим, что она правильная и повторяющиеся (периодическая).

Повторяющиеся (периодическая) звуковая волна

В одной секунде здесь происходит тысяча повторяющихся циклов. Для сравнения, давайте посмотрим на звуковую волну, которую мы воспринимаем как шум.

Неупорядоченный звук

Тут нет какой-то конкретной повторяющейся частоты. Также нет определенного тона или высоты. Звуковая волна не упорядочена. Если мы взглянем на форму этой волны, то увидим, что в ней нет ничего повторяющегося или периодического.

Давайте перейдем в более насыщенную часть волны. Мы увеличиваем масштаб и видим, что она не постоянная.

Неупорядоченная волна при масштабировании

Из-за отсутствия цикличности мы не в состоянии услышать какую-то определенную частоту в этой волне. Поэтому мы воспринимаем ее как шум.

Смертельный уровень звука

Хочу немного упомянуть про смертельный уровень звука для человека. Он берет свое начало от 180 дБ и выше.

Стоит сразу сказать, что по нормативным нормам, безопасным уровнем громкости шума считается не более 55 дБ (децибел) днем и 40 дБ ночью. Даже при длительном воздействии на слух, этот уровень не нанесет вреда.

Уровни громкости звука
(дБ) Определение Источник
Совсем не лышно
5 Почти не слышно
10 Почти не слышно Тихий шелест листьев
15 Еле слышно Шелест листвы
20 — 25 Едва слышно Шепот человека на расстоянии 1 метр
30 Тихо Тиканье настенных часов (допустимый максимум по нормам для жилых помещений ночью с 23 до 7 часов)
35 Довольно слышно Приглушенный разговор
40 Довольно слышно Обычная речь (норма для жилых помещений днем с 7 до 23 часов)
45 Довольно слышно Разговор
50 Отчетливо слышно Пишущая машинка
55 Отчетливо слышно Разговор (европейская норма для офисных помещений класса А)
60 Шумно (норма для контор)
65 Шумно Громкий разговор (1м)
70 Шумно Громкие разговоры (1м)
75 Шумно Крик и смех (1м)
80 Очень шумно Крик, мотоцикл с глушителем
85 Очень шумно Громкий крик, мотоцикл с глушителем
90 Очень шумно Громкие крики, грузовой железнодорожный вагон (7м)
95 Очень шумно Вагон метро (в 7 метрах снаружи или внутри вагона)
100 Крайне шумно Оркестр, гром (по европейским нормам, это максимально допустимое звуковое давление для наушников)
105 Крайне шумно В старых самолетах
110 Крайне шумно Вертолет
115 Крайне шумно Пескоструйный аппарат (1м)
120-125 Почти невыносимо Отбойный молоток
130 Болевой порог Самолет на старте
135 — 140 Контузия Взлетающий реактивный самолет
145 Контузия Старт ракеты
150 — 155 Контузия, травмы
160 Шок, травма Ударная волна от сверхзвукового самолета
165+ Разрыв барабанных перепонок и легких
180+ Смерть

Скорость звука в км в час и метры в секунду

Скорость звука — это скорость распространения волн в среде. Ниже даю таблицу скоростей распространения в различных средах.

0 ºС м/с км/ч
Воздух 331 1191.6
Водород 1284 4622.4
Азот 334 1202.4
Аммиак 415 1494.0
Ацетилен 327 1177.2
Гелий 965 3474.0
Железо 5950 21420.0
Золото 3240 11664.0
Кислород 316 1137.6
Литий 6000 21600.0
Метан 430 1548.0
Угарный газ 338 1216.8
Неон 435 1566.0
Ртуть 1383 4978.0
Стекло 4800 17280.0
Углекислый газ 259 932.4
Хлор 206 741.6

Скорость звука в воздухе намного меньше чем в твердых средах. А скорость звука в воде намного выше, чем в воздухе. Составляет она 1430 м/с. В итоге, распространение идет быстрее и слышимость намного дальше.

Мощность звука

Мощность звука — это энергия, которая передается звуковой волной через рассматриваемую поверхность за единицу времени. Измеряется в (Вт). Бывает мгновенное значение и среднее (за период времени).

Давайте продолжим работать с определениями из раздела теория музыки!

Высота и нота

Высота — это музыкальный термин, который обозначает почти тоже самое, что и частота. Исключение составляет то, что она не имеет единицы измерения. Вместо того чтобы определять звук количеством циклов в секунду в диапазоне 20 — 20 000 Гц, мы обозначаем определенные значения частот латинскими буквами.

Читайте также:  Чтобы продолжить введите пароль администратора

Музыкальные инструменты производят периодические звуковые волны правильной формы, которые мы называем тонами или нотами.

Давайте посмотрим на звуковую волну в 1 кГц. Сейчас я увеличу масштаб, и вы увидите каково расстояние между циклами.

Звуковая волна в 1 кГц

Теперь давайте взглянем на волну в 500 Гц. Тут частота в 2 раза меньше и расстояние между циклами больше.

Звуковая волна в 500 Гц

Теперь возьмем волну в 80 Гц. Тут будет еще шире и высота намного ниже.

Звук в 80 Гц

Мы видим взаимосвязь между высотой звука и формой его волны.

Давайте я покажу вам еще один пример!

Ниже волна в 440 Гц. Это стандарт в мире музыке для настройки инструментов. Соответствует он ноте ля.

Чистая звуковая волна в 440 Гц

Мы слышим только основной тон (чистую звуковую волну). Если увеличить масштаб, то увидим, что она периодическая.

А теперь давайте посмотрим на волну той же частоты, но сыгранную на пианино.

Периодический звук пианино

Посмотрите, она тоже периодическая. Но в ней есть небольшие дополнения и нюансы. Все они в совокупности и дают нам понятие о том, как звучит пианино. Но помимо этого, обертона обуславливают и тот факт, что одни ноты будут иметь большее сродство к данной ноте чем другие.

Для примера можно сыграть туже ноту, но на октаву выше. По звучанию будет совсем иначе. Однако она будет родственной предыдущей ноте. То есть это та же нота, только сыгранная на октаву выше.

Такая родственная связь двух нот в разных октавах обусловлена наличием обертонов. Они постоянно присутствуют и определяют насколько близко или отдаленно определенные ноты связаны друг с другом.

Сейчас я покажу вам с помощью нотного редактора. Здесь мы видим, как записывается нота ля.

Помимо традиционного представления нот на нотном стане, в современных музыкальных редакторах вы можете встретить другую систему записи и редактирования нот. Чаще всего она представляет собой пианинную сетку или таблицу.

Слева мы видим клавиатуру пианино. А справа, соответствующие каждой ноте, прямоугольники.

В принципе, такая система не отличается от классической выше. Просто способ представления высоты нот реализован по-другому. Точно также, когда мы говорим 440 Гц или ля, мы имеем одну и ту же высоту или частоту звука.

Свойства и качество звука

Свойства звука — это его физические особенности, которые можно измерить. Сюда входит частота колебаний, их продолжительность и амплитуда. Еще относится и состав колебаний. То есть сочетание простейших колебаний в сложное.

А вот отражение физических свойств в наших ощущениях (то, что мы чувствуем) называется качеством звука. Сюда относится высота и длительность звука. А также громкость и тембр.

Высота звука зависит от частоты колебаний. Чем чаще колебания, тем выше звук. Чем реже колебания, тем ниже звук.

Длительность зависит от продолжительности колебаний.

Громкость зависит от амплитуды колебаний. Например, после удара по гитарной струне, можно увидеть, что она начнет колебаться в разные стороны. Чем шире эти колебания, тем громче звук. Ширина этого размаха называется амплитудой колебаний.

Если сильно ударим по струне, то амплитуда будет большой. Соответственно, мы услышим громкий звук. Если легонько тронем пальцем струну, то амплитуда будет маленькой. В таком случае, звук будет тихим.

Тембр — это обертоновая окраска звука. Она позволяет нам различать звуки одной высоты, но исполненные разными инструментами или голосами.

Кодирование звука

Кодирование звука — это процесс преобразования колебаний воздуха в колебания электрического тока с последующей дискретизацией аналогового сигнала. То есть такое кодирование необходимо нам для дальнейшей работы со звуком уже на компьютере.

А поскольку мы на ПК не можем работать с аналоговым сигналом, в таком случае мы должны преобразовать его в цифровой. Так мы можем к примеру, с помощью специальных компьютерных программ для создания звука работать с самим сигналом.

Для преобразования сигнала используются специальные аналого-цифровые преобразователи (АЦП). В компьютере это обычно звуковые карты.

Форматы звука

Форматы звука предназначены для представления аудио данных с последующим хранением на электронных носителях. Есть три основные группы:

  1. формат звука со сжатием и потерями качества (MP3, Ogg)
  2. со сжатием без потерь (APE, Flac)
  3. без сжатия (WAW, AIFF)

Теперь вы знаете, что такое звук и каковы его характеристики. Также мы дополнительно рассмотрели такие понятия, как частота, высота и нота. А также как они соотносятся друг с другом.

(513 оценок, среднее: 5,00 из 5)

Комментировать
0 просмотров
Комментариев нет, будьте первым кто его оставит

Это интересно
Adblock detector