.

Частотный диапазон акустического сигнала

Язык: русский
Формат: реферат
Тип документа: Word Doc
0 426
Скачать документ

Министерство Образования Республики Казахстан

Алматинский Институт Энергетики и Связи

Кафедра РТ

Семестровая работа

по дисциплине: «Радиовещание и электроакустика»

на тему: «Частотный диапазон акустического сигнала»

Выполнил: __________________

__________________

Принял: __________________

Алматы 1999

Содержание

TOC \t “Название;1” Частотный диапазон и спектры PAGEREF
_Toc452874442 \h 3

Восприятие акустических сигналов PAGEREF _Toc452874443 \h 6

Список литературы PAGEREF _Toc452874444 \h 9

Частотный диапазон и спектры

Акустический сигнал от каждого из первичных источников звука,
используемых в системах вещания и связи, как правило, имеет непрерывно
изменяющиеся форму и состав спектра. Спектры могут быть высоко- и
низкочастотными, дискретными и сплошными. У каждого источника звука,
даже того же самого типа (например, скрипка в оркестре), спектры имеют
индивидуальные особенности, что придает звучанию характерную окраску.
Эту окраску называют тембром. Существуют понятия тембра скрипки,
тромбона, органа и т. п., а также тембра голоса: звонкий, когда
подчеркнуты высокочастотные составляющие; глухой, когда они подавлены. В
первую очередь представляют интерес средний спектр для источников звука
каждого типа, а для оценки искажений сигнала—спектр, усредненный за
длительный интервал времени (15 с для информационных сигналов и 1 мин
для художественных). Усредненный спектр может быть, как правило,
сплошной и достаточно сглаженный по форме.

с помощью узкополосных фильтров.

Для удобства оценки введена логарифмическая мера плотности спектра
аналогично уровню интенсивности. Эту меру называют уровнем спектральной
плотности или спектральным уровнем. Спектральный уровень

,

Вт/м2—интенсивность, соответствующая нулевому уровню, как и для оценки
уровня интенсивности.

Очень часто для характеристики спектра вместо спектральной плотности
используют интенсивности и уровни интенсивности, измеренные в октавной,
полуоктавной или третьоктавной полосе частот. Нетрудно установить связь
между спектральным уровнем и уровнем в октавной (полуоктавной или
третьоктавной) полосе.

Спектральный уровень

,

а уровень в октавной полосе

,

—ширина соответствующей октавной полосы.

Вычитая второе из первого, находим

.

для всего спектра.

Суммарный уровень

Если спектр задан в спектральных уровнях, то, исходя из их определения,
для всего спектра точный, суммарный уровень

,

примерно постоянен. Суммарный уровень

Частотный диапазон акустического сигнала определяют из частотной
зависимости спектральных уровней. Это определение можно сделать или по
спаду спектральных уровней или приближенно, на слух. Субъективными
границами считают заметность ограничения диапазона для 75% слушателей.

Приведем частотные диапазоны для ряда первичных источников акустического
сигнала, Гц:

Таблица SEQ Таблица \* ARABIC 1

речь 70–7000

скрипка 250–15000

треугольник 1000–16000

бас-труба 50–6000

орган 20–15000

симфонический оркестр 30–15000

Если спектры имеют плавный спад в ту или иную сторону, то их еще
оценивают тенденцией, т.е. средним наклоном спектральных уровней в
сторону низких или высоких частот. Например, речевой спектр имеет
тенденцию, равную — 6 дБ/окт. (спад в сторону высоких частот).

К акустическим сигналам относят в ряде случаев и акустические шумы. На
рис.1 приведены спектры трех типов шумов: белого, розового и речевого.
Термин «белые» относится к шумам, имеющим одинаковую спектральную
плотность во всем частотном диапазоне, «розовые» — к шумам с тенденцией
спада плотности на 3 дБ/окт. в сторону высоких частот. Речевые шумы —
шумы, создаваемые одновременным разговором нескольких человек.

Восприятие акустических сигналов

связана с частотой колебаний F и их периодом Т соотношением

,

где Т измерено в секундах, a F — в герцах.

Диапазон частот акустических колебаний F, слышимых человеком,
простирается примерно от 16 … 25 Гц до 18 … 20 кГц в зависимости от
индивидуальных особенностей слушателя. С нижней границей звукового
диапазона граничит диапазон инфразвуковых частот, воздействие которых на
человека считают вредным, так как они могут вызывать неприятные ощущения
с серьезными последствиями. В природе инфразвуковые колебания могут
возникать при волнениях в море, колебаниях земной среды и пр.

Выше звукового диапазона располагается диапазон ультразвуковых
механических колебаний. Ультразвук для человека неслышим, но широко
используется в радиоэлектронике для создания устройств, служащих для
обработки радиотехнических сигналов, например фильтров, линий задержки,
преобразователей формы сигналов (в миниатюрном исполнении с
использованием принципа поверхностных акустических волн—ПАВ), для
лечебных целей в медицине, для совершенствования технологических
процессов в промышленности. Механические колебания в упругих средах с
диапазоном частот F=109 … 1013 Гц—гиперзвуковые частоты — используют в
технике физического эксперимента и др.

Тон и тембр

Пространственная локализация звуковых колебаний различной частоты на
разных участках основной мембраны внутреннего уха предполагает
независимость возбуждения одной ее точки от другой и возможность
одновременного возбуждения акустическими сигналами различных частот.
Гармоническое звуковое колебание некоторой частоты в восприятии
характеризуется понятием тон. Разрешающая способность различения слухом
соседних частот относительно друг друга в пределах слышимого диапазона
частот (от 16 … 20 Гц до 20 кГц) неодинакова. В области низких частот,
ниже 500 Гц, она едва превышает 1%, в области высоких частот—около 0,5%
и лишь на средних частотах составляет 0,2 … 0,3%.

.

Если звуковое колебание сложнее гармонического, но также периодическое,
то его следует рассматривать как сумму гармонических колебаний,
представляемых рядом Фурье:

,

—их фаза. В этом случае звучание характеризуется основным, наиболее
низкочастотным, колебанием, соотношение же между основным тоном и
обертонами — высшими гармониками—определяет при восприятии тембр
звучания, его тональную окраску. Исследования показывают, что
тембральное различие голосов определяется формой спектрального
распределения энергии звука, обычно обладающего несколькими максимумами
и минимумами в области средних и высоких частот в пределах значительной
части звукового диапазона. Максимальные значения такого распределения
называют формантами, минимальные—антиформантами. По тембру можно
отличить один музыкальный инструмент от другого, узнать голос певца,
характер шума.

Порог различимости по частот.

, замечаемое слухом. Значение этого порога зависит от частоты
модуляции, частоты F и уровня Na сигнала испытательного тона. Заметим,
что чувствительность слуха к изменениям F максимальна при частоте
модуляции 4 Гц; для этого случая минимально ощущаемая девиация частоты
при уровне звукового давления 70 дБ лежит в пределах 1,5 … 50 Гц в
зависимости от выбранного значения частоты испытательного тона.

почти не зависит от частоты модулирующего тона.

при его модуляции тоном повышается и составляет не менее 15 … 20 Гц
при частоте модуляции 4 Гц.

Список литературы

Сапожков М.А. Электроакустика. – М.: Связь, 1978.

Радиовещание и электроакустика: Учебник для вузов. Авторы: А.В. Выходец,
М.В. Гитлиц, Ю.А. Ковалгин и др. – М.: Радио и связь, 1989.

Ю.А. Ковалгин. Радиовещание и электроакустика. – М.: Радио и связь,
1998.

Рис.1. Спектральные уровни шумов:

1— белого; 2 — розового; 3 — речевого

Рис. 2. Кривые равной громкости — влияние уровня звукового давления (б)
и частоты (в) измерительного тона на минимально ощущаемое изменение
девиации частоты

Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter

Похожие документы
Обсуждение

Оставить комментарий

avatar
  Подписаться  
Уведомление о
Заказать реферат
UkrReferat.com. Всі права захищені. 2000-2019