Акустика

Аку́стика (от греч. άχούω (акуо) «слышу») — наука о  звуке, изучающая физическую природу  звука и проблемы, связанные с  его возникновением, распространением, восприятием и воздействием. Акустика, как наука о звуке, его восприятии и воздействии, является, с одной стороны, одним из направлений физики и механики, которое занимается проблемами создания и распространения механических колебаний; с другой стороны, поскольку занимается и проблемами восприятия и воздействия звука, тесно связана с психофизикой, музыкальной психологией, гигиенической акустикой и др. 

Акустика является междисциплинарной наукой, использующей для решения своих проблем  широкий круг дисциплин: математику, физику, психологию, архитектуру, электронику, биологию, медицину, гигиену, теорию музыки и др. 

Иногда под  акустикой также понимают акустическую систему - электрическое устройство, предназначенное для воспроизведения  звука.

Закономерности  восприятия звука человеком имеют  существенно нелинейный характер.

Очень часто  мы, буквально, слышим то, чего нет, даже не отдавая себе в этом отчета.  

Изучением законов  восприятия звуковых явлений человеком  занимается наука психоакустика.  

Очевидно, что  любые исследования в области  музыкальной теории, а также акустики музыкальных инструментов, возможны только при условии объединения данных обеих наук. Именно этим и занимается наука музыкальная аукстика.  

Изучение музыкальной  акустики является неотъемлимой частью любого курса композиции электроакустической  музыки, главным материалом которой  является собственно природа звука и его восприятия человеком.  

Основные понятия  и определения 

Звук - механические колебания в упругих средах и  телах (твердых, жидких, газообразных), частоты которых лежат в пределах 20 - 20000 гц (слышимый звук).

<20 гц - инфразвук, > 20000 гц - ультразвук  

Скорость звука - 340 м / сек при нормальной температуре.

Громкость звука  определяется амплитудой колебаний,

высота - частотой колебаний,

тембр - амплитудой колебаний обертонов  

Закономерности  восприятия человеком громкости, высоты и тембра звука имеют существенно нелинейный характер.  

Громкость звука  соответствует субъективному восприятию силы звука.

Ощущение приблизительно пропорционально логарифму раздражения.  

Восприятие интенсивности  звука нелинейно и сильно зависит  от частоты.

При этом нормированная  громкость звука измеряется в  единицах, называемых фонами.  

Кривые, устанавливающие  соответствие определенным уровням  громкости соответствующие им интенсивности  звука в зависимости от частоты  называют кривыми равной громкости.  

Восприятие громкости  одного и гого же тона также зависит  и от интенсивности звука.  

Зависимость субъективно  воспринимаемой

человеком высоты звука от его частоты  
 

Высота тона - субъективно воспринимаемая слухом частота звукового сигнала.

Субъективно воспринимаемую высоту тона называют мелодической и измеряют в мелах.  

Субъективно воспринимаемая человеком высота звука сильно зависит  от его частоты.

Этот феномен  учитывают при настройке музыкальных  инструментов. 

К примеру, настройка  фортепиано производится с учетом так называемой "кривой Рейлсбека"

Линейность восприятия высоты звука сильно зависит и  от его интенсивности. 

Звук, в широком  смысле — упругие волны, распространяющиеся в среде и создающие в ней  механические колебания; в узком  смысле — субъективное восприятие этих колебаний специальным органом чувств животных или человека. 

Как и любая  волна, звук характеризуется амплитудой и частотой. Считается, что человек  слышит звуки в диапазоне частот от 16 Гц до 20 000 Гц. Звук ниже диапазона  слышимости человека называют инфразвуком, выше, до 1 ГГц — ультразвуком, от 1 ГГц — гиперзвуком. Среди слышимых звуков следует также особо выделить фонетические, речевые звуки и фонемы, из которых состоит устная речь, и музыкальные звуки, из которых состоит музыка. 

Звуковые волны  могут служить примером колебательного процесса. Всякое колебание связано  с нарушением равновесного состояния  системы и выражается в отклонении её характеристик от равновесных  значений. Для звуковых колебаний  такой характеристикой является давление в точке среды, а её отклонение — звуковым давлением. 

Если произвести резкое смещение частиц упругой среды  в одном месте, например, с помощью  поршня, то в этом месте увеличится давление. Благодаря упругим связям частиц давление передаётся на соседние частицы, которые, в свою очередь, воздействуют на следующие, и область повышенного давления как бы перемещается в упругой среде. За областью повышенного давления следует область пониженного давления, и, таким образом, образуется ряд чередующихся областей сжатия и разряжения, распространяющихся в среде в виде волны. Каждая частица упругой среды в этом случае будет совершать колебательные движения. 

В жидких и газообразных средах, где отсутствуют значительные колебания плотности, акустические волны имеют продольный характер, то есть направление колебания частиц совпадает с направлением перемещения волны. В твёрдых телах, помимо продольных деформаций, возникают также упругие деформации сдвига, обусловливающие возбуждение поперечных (сдвиговых) волн; в этом случае частицы совершают колебания перпендикулярно направлению распространения волны. Скорость распространения продольных волн значительно больше скорости распространения сдвиговых волн.

Девяносто процентов  эмоций человека зависят от того, что  он слышит.