Один хороший динозавр просил рассказать, как по воздуху передается звук и видео.
На несколько дней я внедрился в мир волн под прикрытием, наблюдал за волнами, вел себя как волна, думал, как волна и теперь готов поведать чем они живут.
Тема обширная и поэтому я решил разделить этот пост на две части. В первой части мы рассмотрим, что такое звук, а во второй - чем отличается аналоговый источник от цифрового и способы передачи второго.
Погнали.
В начале было слово. И слово это было волной.
Любой звук — это распространение упругих волн в газообразной, жидкой или твёрдой среде. Или просто волн в упругой среде. Другие дни недели нам не понадобятся. Да и не упругие они у вас.
Воздух, в котором мы есть – это та самая среда. Вакуум, например, в которым мы не есть – не передает звук. Там нечему колебаться, там нет газа. Поэтому, если вы в фильмах слышите звук взрыва в космическом пространстве, то знайте – вас обманывают. Видео постановочное.
В данном посте мы будем рассматривать передачу звука только по воздуху, хотя в твердых телах звуковые волны передаются круче и быстрее.
Когда мы говорим, как все любят, словами через рот — мы колеблем воздух, создавая волны.
Человеки различают как звук - частоту волн в диапазоне 16 - 20 000Гц. Именно этот диапазон мы и называем звуком. Все, что ниже – инфразвук, выше – ультразвук. Слышать мы, и то и другое не можем. А зверушки всякие могут, но это их, зверушечьи, проблемы.
Считается, что именно слухом животные чуют опасность надвигающихся природных катастроф. Звуки надвигающегося цунами или извержения вулкана находятся в диапазоне инфразвука. Сверчок соберет вещи и свалит из страны задолго до того, как вы увидите извержение.
Источником звука может быть любое колеблющееся тело. Это могут быть как ваши голосовые связки, струна гитары, динамик или просто, когда вы колеблете чужие тела.
Со струной понятно, со связками вроде тоже. А как работает динамик, он же электрический?
Сами по себе ток и магниты не издают звуков, они нужны только для того, чтобы заставить диффузор колебаться с частотой подаваемого тока и создавать звуковые волны. Представьте воздушный шарик на воде.
Мы давим на него и отпускаем, от него кругами расходятся длинные волны. А затем мы начинаем быстро надавливать на шарик и отпускать - начинает идти мелкая высокочастотная рябь. Примерно так диффузор и создает звуковые волны в воздухе.
Если вы сможете двигать диффузор динамика с частотой в 10 тысяч колебаний в секунду, то и магниты с током вам не нужны. Чем быстрее будете двигать - тем выше будут частоты, чем больше силы прилагать – тем громче.
Указанные герцы в диапазоне – это и есть частота колебаний. От 16 до 20000 колебаний в секунду.
Другими словами, динамик лишь подражает вашим голосовым связкам или струне на гитаре, колеблясь с той же силой и частотой, тем самым воспроизводя тот же звук. Пародист чертов.
Все эти колебательно-пихательные предметы создают аналоговый трушный звук.
Тут важно упомянуть еще один аспект. С звуковыми частотами и волнами мы худо-бедно разобрались. Но мы ведь живем в мире волн. Даже не так. В волновом хаосе!
Механические волны, электромагнитные волны, да даже свет – это волны. Почему именно указанный, из сотен других, диапазон звучит, а не сияет или магнитит?
Тут надо поближе рассмотреть, как работает наш слух.
Наши уши немного сложнее и глубже, чем просто два лопуха снаружи. Звуковые волны, попадая в ушной канал передаются на барабанную перепонку, которая начинать вибрировать.
Далее эти вибрации усиливаются с помощью вибрирующего набора юного кузнеца (молоточек, наковальня и стремечко) и попадают в улитку. Улитка заполнена жидкостью, которая начинает вибрировать, и в ней живет около 20 000 волосковых клеток. И вы ни за что не догадаетесь, что делают эти волосковые клетки...
Они вибрируют. Да, все у вас в ухе только и делают, что вибрируют.
Каждая эта волосковая клетка реагирует на определенный диапазон и отправляет импульсы в мозг. Поэтому с возрастом мы слышим все меньше и меньше частот. Довибрировались, что называется.
Отсюда следует первая важная мысль: Мы не слышим сами волны, мы слышим их интерпретацию, сделанную нашим мозгом. Скорее всего, мы все слышим одни и те же звуки совершенно по-разному. А на инфра- ультразвуковые диапазоны у нас просто нет ответственных клеток. Никто не хочет вибрировать под мидбас или мерзкий писк.
Наши уши - это первый преобразователь, важный для понимания второй части. Я назвал его АЧП. Аналого-чувственный преобразователь. Ведь слух — это орган чувств.
Есть целая научная дисциплина – психоакустика. И дисциплина эта изучает не акустику психов, как можно подумать, а психологические и физиологические особенности восприятия звука человеком. Ну и психом, конечно же.
На этом первая часть все. Встретимся в следующей серии.