Фазовая нейтрализация не всегда является недостатком, с которым необходимо бороться. Глушитель в автомобиле состоит из набора металлических труб и резонансной камеры, сконструированных таким образом, чтобы максимально использовать эффект ослабляющей интерференции для снижения шума выхлопа двигателя. Схема активного подавления акустических помех, используемая в шумозащитных наушниках, создает сигнал, противофазный сигналу внешнего шума, улавливаемому встроенным микрофоном; этот сигнал воспроизводится в громкоговорителях наушников, и за счет эффекта ослабляющей интерференции внешний шум эффективно подавляется.
В практике звукозаписи фазовую компенсацию можно использовать в творческих целях, целенаправленно внося “расстройку” между двумя резонаторами в синтезаторе; об этом читайте в главе 9 и в разделе “Музыкальные интервалы и тональности” этой главы.
Восприятие звука на слух
Звук — это не только физическое явление: в равной степени важным является то, как его воспринимают наши уши и обрабатывает наш мозг. Психоакустика — это наука, изучающая субъективное восприятие звука, т.е. то, как мы слышим звуки, окружающие нас в реальном мире, и как мы их различаем. В конечном счете цифровая звукозапись и музыка предназначены для слушателей, поэтому нам, безусловно, необходимо до тонкостей разбираться в том, как наш слух декодирует частоту и амплитуду звука и как они связаны с параметрами субъективного восприятия звука на слух — тональностью, громкостью и тембром звука, которые мы различаем.
Как мы различаем на слух высоту тона
У того, кто учился музыке, такое понятие, как высота тона, вызывает, по-видимому, ассоциации не с частотой, а с музыкальными нотами. Хотя наше восприятие звука базируется в определенной степени на его физической природе, занятия музыкой существенно влияют на то, как мы оцениваем тот или иной звук. Занятия музыкой’ способствуют развитию музыкального слуха, иными словами, способности различать тональность звука, привязывая ее к музыкальным тонам. Итак, когда мы слышим звук определенной частоты, мы воспринимаем его, как звук определенной тональности. Каким образом это происходит?
Диапазон слышимых частот
Для того чтобы мы могли вообще услышать звук, он должен находиться в диапазоне слышимых частот. Если звуковые колебания частотой 1 Гц имеют достаточно большую амплитуду, мы их можем ощущать, но не слышать (в любом случае эти колебания — тоже звук; просто он находится за пределами диапазона слышимых частот).
Мы слышим только те звуки, частоты которых находятся в диапазоне от 20 до примерно 22 ООО Гц. Частоты ниже этого диапазона называются инфразвуковыми, выше —
ультразвуковыми. Инфразвуковые частоты в ряде случаев используются в звуковой технике для модуляции звука. Если в спектре звука имеются составляющие, попадающие в диапазон звуковых (слышимых) частот и находящиеся за пределами этого диапазона (составляющие инфразвуковых и ультразвуковых частот), наш слух воспринимает только составляющие звуковых частот.
Большинство людей с нормальным слухом начинают слышать звук с частоты примерно 20 Гц. Звук самой низкой фортепианной ноты (АО — “ля” субконтроктавы) имеет частоту всего 28 Гц. Звук ноты “ля”, но уже первой октавы (А4), это примерно посредине фортепианной клавиатуры, имеет частоту 440 Гц. Эта нота используется, как правило, для настройки в унисон инструментов в оркестрах и музыкальных ансамблях (прежде чем оркестр начнет играть, вы слышите эту ноту, которую играет гобой и по которой все оркестранты настраивают свои инструменты). Самая высокая фортепианная нота имеет частоту ниже 4200 Гц, но мы слышим звуки намного более высоких частот, примерно до 22 ООО Гц, хотя с возрастом эта граница снижается.