Как мы понимаем друг друга. Частоты звуков

 

  Вся электронная библиотека >>>

 Радиотехника>>>

  

 

Занимательная радиотехника


Раздел: Техника

   

Как мы понимаем друг друга. Частоты звуков

  

Этот вопрос не имеет никакого отношения к языку. Совершенно очевидно, что мы можем понять только то, что сказано на известном нам языке. Но для того, чтобы понять слово, произнесенное на любом языке, надо уловить составляющие его звуки. Если кто-нибудь произнес слово «миска», то слушающий должен совершенно ясно различить что 'первым звуком в этом слове является «м», за ним следует «и» и т. д. Если вместо «и» мы услышим «а», то слово примет совсем другой смысл: получится не «миска», а «маска».

Из этого следует бесспорный^ вывод: чтобы понимать друг друга, мы должны различать звуки, из которых составляются слова. Мы должны безошибочно отличать звук «а» от звука «о» или «и» и пр.

Каким же образом мы достигаем этого? Ведь человеческие голоса так различны по тембру и тону. Иной пророкочет звук «а» густым шаляпинским басом, а детский голосок пропищит его тонким дискантом, но и в раскатах баса и в тонком детском голосе мы уловим один и тот же звук «а». Мы распознаем звуки независимо от того, как они произнесены — громко или шопотом, мы узнаем их и в крике, и в пении.

Механизм этого понимания очень интересен. Оказывается, в каждом гласном звуке есть не менее чем Два характерных тона, две, как их называют, форманты, которые и определяют его. Эти форманты должны обязательно присутствовать в звуке, иначе мы не сможем распознать его.

Чем же обеспечивается наличие в произносимом звуке необходимых формант? Оно обеспечивается определенной настройкой полости рта. При помощи языка, щек и соответствующего положения челюстей мы образуем в полости рта два резонирующих объема, которые и подчеркивают нужные форманты. Высота звука — его тон —

зависит от размера голосовой щели. Измейяя этот размер, мы можем произнести звук в высоком тоне или низком, но необходимые форманты при этом остаются неизменными.

Попробуйте, например, раскрыть рот, прижать кончик языка к нижним зубам и про

изнести звук «а». Но попробуйте теперь, не изменяя формы рта и положения языка, произнести другой звук, например «и», «о», «у» или какой-нибудь другой. Из этой попытки ничего не выйдет. В лучшем случае вам удастся выдавить из себя лишь неопределенное мычание, не похожее на звучание какой- либо буквы, но выдавить даже такой звук будет физически трудно. Этот же опыт можно проделать с любым другим звуком. «Настройте» рот на звук «и» и попытайтесь, не изменяя этой настройки, произнести взук «а» или любой другой. Из этой попытки наверняка ничего не выйдет.

У нас выработалась автоматическая привычка настраивать свой рот нужным образом и мы не замечаем этого.

Радиоаппаратура должна без искажений донести нужные форманты звуков до нашего уха. Их искажение приводит к потере разборчивости.

Следует отметить, что наше восприятие формант звуков ухудшается с увеличением громкости относительно ее нормальною, привычного уровня. Поэтому разборчивость. очень громкой радиопередачи ниже разборчивости передачи, громкость которой приближается к естественной. Этим обстоятельством объясняется меньшая разборчивость передачи мощных уличных громкоговорителей по сравнению с работой комнатного приемника. Об этом же обстоятельстве очень полезно почаще вспоминать и любителям «оглушительной» работы приемников.

Это справедливо не только в отношении громкоговорителей. Когда человек кричит, нам тоже труднее понять его, чем когда он говорит с нормальной громкостью.

— Седор Феменович, фкажите, любите ли вы вкуфные фадовые яблоки?

В этой фразе нет опечаток. Она умышленно так написана. Не правда ли, она выглядит смешно? Но попробуйте передать ее по телефону и ваш собеседник будет уверен что он слышал: «Федор Семенович, скажите, любите ли вы вкусные садовые яблоки?»

Такая забавная неспособность заметить умышленные искажения происходит из-за особенностей нашей речи и слуха. Большинство согласных звуков содержит в своем составе много высоких звуковых частот, превышающих 5—6 килогерц. Различное распределение этих составных частот по спектру и приводит к тому, что мы отличаем один согласный звук от другого. В области же низших частот состав звука некоторых согласных имеет много общего.

Обычный городской телефон пропускает полосу частот примерно 250—3 ООО герц; более высокие частоты им не воспроизводятся. Поэтому при разговоре по телефону до нашего 'слуха доходит лишь часть звуковых колебаний, необходимых для распознавания того или иного звука. Мы различаем ряд согласных только по смыслу передаваемого слова и по привычке воспринимать их как те согласные, которые должны стоять в этом слове.

Наибольшее сходство имеется между звуками «с» и «ф». Звук «с» содержит в своем составе частоты 500— 8 ООО герц. Этим, между прочим, объясняется, что по радио звук «с» передается хуже всех других: столь высокие частоты не воспроизводятся не только телефоном, но и большинством радиоприемников. Звук «ф» требует несколько меньшей полосы частот.

Трудно различить также буквы «ч» и «ш». При разговоре по телефону их можно взаимно переставлять и собеседник в большинстве случаев не заметит этого, как он не замечает замену звука «с» звуком «ф» и наоборот.

У гласных звуков высшие частоты, характерные для того или иного звука, ограничиваются пределом 2 500— 3 ООО герц. Все более высокие частоты в составе этих звуков характеризуют уже не сам звук, а его тембр. Срезав высшие звуковые частоты в звуке «а» или «о», произносимом высоким женским голосом, мы все же услышим ют же звук «а» или «о» и будем слышать его вполне четко. Здесь уже замена одного звука другим, даже при узкой полосе пропускания телефона, невозможна.

 Возьмем в руку открытку или какой-нибудь другой кусок плотной тонкой бумаги и проведем по ее краю зубьями расчески. Мы услышим тон некоторой определенной частоты. Если движение руки с расческой ускорить, то тон повысится. Замедление движения руки будет сопровождаться понижением тона.

Но замедлять движение руки с расческой можно только до определенного предела. Когда этот предел будет достигнут, мы перестанем различать тон. Он как бы распадается--на отдельные щелчки или стуки, мы будем слышать не тон низкой частоты, а ряд отдельных стуков.

Наше ухо устроено так, что оно перестает разделять звуки в том случае, 'если интервал между ними меньше Vis—Vie секунды. Два звука, разделенные интервалом меньше Vie секунды, сливаются в один. Если промежуток между звуками будет, больше Vie секунды, то звуки «оторвутся» друг от друга.

В нашем примере с расческой тон при замедлении движения руки распадается на отдельные стуки, которые мы слышим потому, что они представляют собой негармонические колебания. Если бы мы производили опыт не с открыткой и расческой, а с телом, способным колебаться гармонически, например струной, то мы просто перестали бы слышать звук тогда, когда его тон понизился бы до 15—16 колебаний в секунду.

Интересно, что то же число (Vie) определяет важный порог восприятия и у глаза. Оно характеризует инерционную способность глаза. Наш глаз сохраняет раздражение в течение примерно Vie секунды. Если видимое движение распадается на отдельные рывки, но интервалы между ними меньше Vie секунды, то мы не различаем рывков и движение кажется нам плавным. На этой особенности глаза основано кино,. При передаче более 15— 16 .кадров в секунду мы уже не замечаем «пульсации» движущихся на экране изображений предметов и людей; движение представляется нам плавным и непрерывным. Но если передать в секунду меньше 15 кадров, то человек на экране уже не будет двигаться плавно; мы начнем различать, что его движение состоит из отдельных рывков илй скачков. Мы соединили звуковой генератор с хорошим динамическим громкоговорителем и прислушиваемся к звучанию различных тонов. Мы можем увеличивать или уменьшать продолжительность звучания тонов, они как будто бы от этого не изменяются. Но так ли это на самом деле?

Нет, не так. В действительности есть определенный предел, дальше которого нельзя укорачивать продолжительность звучания. После этого предела мы перестанем слышать тон, а услышим стук или шум.

Этот предел неодинаков для различных частот. Каждой слышимой частоте соответствует определенное число периодов, которое должно воздействовать ,на наше ухо, чтобы мы услышали тон этой частоты. При меньшем числе периодов мы услышим не тон, а воспримем звук, лишенный какой-либо определенной тональности.

Меньше всего периодов нужно, чтобы различить тон на низких частотах. Для того чтобы мы услышали тон частотой 50 герц, надо-, чтобы на ухо воздействовали четыре полных периода этой частоты или, что по существу то же, чтобы звук 50-периодного тока воздействовал на ухо в течение не менее 80 миллисекунд (продолжительность одного периода Vso секунды, а продолжительность четырех периодов 4 : 50=0,08 сек.=80 миллисекунд). Наименьшая продолжительность звучания нужна на частоте около 2 300 герц (частота, к которой ухо наиболее чувствительно). Мы различим тон этой частоты, если он будет звучать всего лишь 15 миллисекунд. Этот промежуток времени соответствует 34,5 колебаниям. Ниже приведена таблица, в которой указаны частота, минимальное число периодов, нужное для того, чтобы различить эту частоту, и время звучания, соответствующее этому числу периодов.

Каждому радиолюбителю известно, что для улучшения качества звучания, для приближения его к естественному, нужно расширить полосу частот, воспроизводимых приемником и громкоговорителем. Но не все знают, что значительное расширение полосы пропускания в сторону только высоких или только низких частот может оказаться не полезным, а наоборот, вредным.

Опыт показывает, что наше ухо требует сохранения определенного равновесия между воспроизведением низких и высоких частот. Соотношение между ними можно выразить очень просто: произведение высшей и низшей частот полосы пропускания должно составлять примерно 400 ООО. Приемник, у которого высшая воспроизводимая частота равна Fмакс~ 5 000 герц, должен иметь низшую частоту FMU4 порядка 80 герц (80 • 5 000=400 000).

Если у такого приемника (с верхней частотой 5 000 герц) улучшить воспроизведение низших частот, расширив полосу пропускания до, скажем, 60 герц, то требуемое равновесие нарушится и станут неприятно выделяться низкие частоты. Если громкоговоритель хорошо воспроизводит частоты до 8 000 герц, то обязательно нужно расширить диапазон усиливаемых и воспроизводимых низких частот до 50 герц, в противном случае будет ощущаться недостаток басов.

Таково одно из правил, диктуемых особенностями нашего слуха.

Как мы видим, нужное соотношение обеспечено у приемников 1-го и 2-го классов и почти обеспечено у приемников 3-го класса. У приемников 4-го класса равновесие нарушено, и звучат они хуже. Это объясняется недостатком низких частот, что имеет место главным образом из-за небольших размеров диффузора громкоговорителя и ящика приемника.

 Радиолюбители, при конструировании звуковоспроизводящей аппаратуры должны учитывать необходимость такого «баланса» низких и высоких частот. В противном случае аппаратура будет или «высить» или «низить».

 

СОДЕРЖАНИЕ:  Занимательная радиотехника

 

Смотрите также:

 

Восприятия частоты звука. Чувствительность...

Чем больше амплитуда звуковой волны, тем громче нам кажется звук, чем больше его частота, тем выше (тоньше) он нам кажется.
Существует целая группа теорий высотного слуха, или восприятия частоты звука.

 

моно и стерео. ЗВУКОЗАПИСЫВАЮЩАЯ АППАРАТУРА

Каждый звуковой тон имеет свою определенную частоту колебаний. Частота звука (число колебаний в секунду) определяет высоту звука, амплитуда колебаний — его мощность.

 

акустические системы. Установка высокой точности...

Людям удается мысленно воссоздать те элементы звучания, которые пропадают при плохом воспроизведении звука, и самопроизвольно восполнить отсутствие или слабость звуков высокой частоты.

 

Акустика. Акустическая техника. Пьезоэлементы

...которое исследовало поначалу именно слышимые человеком звуковые волны с частотой от 16 Гц до 20 кГц (1 Гц —1 колебание в 1 с). Низким звукам (бой барабана) соответствуют низкие частоты от 16 до 200 Гц; высоким (свисток)...

 

Сведения из акустики. Признаки акустики в звуке. Типы...

Акустика различает в звуке следующие признаки: 1. Высоту, что зависит от частоты колебаний, причем, чем выше частота колебаний, т. е. чем больше колебаний приходится на единицу времени, тем выше звук; чем ниже частота колебаний, т. е...

 

Телевизор. Устройство телевизора

Так как сигналы изображения и звука передаются на различных, несколько отличающихся друг от друга частотах, то после усиления их высокочастотные колебания разделяются и идут дальше по самостоятельным каналам.