Цифровой звук. Реальный мир стр.8

Изменения давления не просто возникают и исчезают в слое воздуха, непосредственно окружающем источник. Если бы все происходило именно так, мы бы ничего не услышали. Колебания давления расходятся от барабана (или любого другого вибрирующего предмета), распространяясь от источника в воздухе во все стороны. Распространяющиеся колебания давления воздуха называются звуковыми волнами. Эти волны распространяются точно так же, как волны от камешка, брошенного в пруд, хотя между ними есть принципиальное различие: в отличие от звуковых колебаний, колебания поверхности воды происходят вверх-вниз. Напротив, звуковые волны — это продольные волны: колебания давления воздуха происходят в продольном направлении вдоль линии, соединяющей источник и приемник звука (рис. 1.2). Когда мембрана барабана перестает вибрировать, звуковые волны рассеиваются, давление воздуха выравнивается и звук исчезает.

Рис. 1.1. Вибрации, создаваемые источником звука, вызывают резкие колебания давления воздуха, окружающего источник. Когда вибрирующая мембрана барабана, растягиваясь, выгибается наружу (1), она заставляет молекулы прилегающего к ней слоя воздуха сближаться друге другом, создавая сжатие. Когда затем мембрана, сжимаясь, выпрямляется (2), давление воздуха снижается, восстанавливаясь до нормального значения. Когда затем мембрана, растягиваясь, выгибается в противоположном направлении, внутрь барабана (3), давление в прилегающем слое воздуха становится ниже нормального — и создается разрежение. Колебания мембраны барабана вызывают звуковые волны, которые распространяются в воздухе от источника звука. Компьютерные программы цифровой обработки звука позволяют представить этот процесс в виде графика колебания давления воздуха во времени (4)

Рис. 1.2. Волны сжатий и разрежений расходятся в воздухе от источника. Этот процесс называется распространением волн

От источника звука расходятся не волны воздуха, а волны звука, распространяющиеся в воздухе. Воздух вибрирует, но когда вы слышите звук виолончели, это не значит, что этот звук создал воздух, который “добежал” к вам от виолончели, точно так же как волны, набегающие на берег Австралии, не приносят с собой воду от берегов Гавайских островов. В действительности от источника, создавшего волну, переносится не вода, а энергия колебаний.

Если бы не было вибрирующего предмета, не было бы и звука. Каков правильный ответ на старую загадку: “Если в лесу упало дерево, а рядом не было никого и никто не слышал, как оно упало, был ли на самом деле звук от его падения?” Ну, конечно же, был! При падении дерева возникли звуковые волны, которые разнеслись в воздухе во все стороны. Воздух — это среда, в которой распространяются звуковые колебания. Не было бы воздуха, не было бы и звука от падения дерева.

Изучением закономерностей распространения звуковых колебаний в воздухе и других средах занимается одна из отраслей физики, которая называется акустикой. Она изучает закономерности распространения звуковых колебаний в различных физических условиях (изучением того, как живые существа воспринимают звуковые колебания, а это особый круг вопросов, занимается психоакустика).