18 Februari 2016

Dunia hiburan rumah cukup bervariasi dan dapat mencakup: menonton film dengan sistem home theater yang bagus; menarik dan mengasyikkan permainan atau mendengarkan musik. Biasanya, setiap orang menemukan sesuatunya sendiri di area ini, atau menggabungkan semuanya sekaligus. Namun apa pun tujuan seseorang dalam mengatur waktu senggangnya dan apa pun ekstremnya, semua hubungan ini terhubung erat oleh satu kata yang sederhana dan mudah dipahami - “suara”. Memang, dalam semua kasus di atas, kita akan dipimpin oleh suara. Namun pertanyaan ini tidak sesederhana dan sepele, terutama dalam kasus di mana ada keinginan untuk mendapatkan suara berkualitas tinggi di dalam ruangan atau kondisi lainnya. Untuk melakukan hal ini, tidak selalu perlu membeli komponen hi-fi atau hi-end yang mahal (walaupun akan sangat berguna), tetapi pengetahuan teori fisika yang baik sudah cukup, yang dapat menghilangkan sebagian besar masalah yang muncul bagi siapa pun. yang bertekad untuk mendapatkan akting suara berkualitas tinggi.

Selanjutnya akan dibahas teori bunyi dan akustik dari sudut pandang fisika. Dalam hal ini, saya akan mencoba membuatnya sedapat mungkin dapat diakses oleh pemahaman siapa pun yang, mungkin, masih jauh dari mengetahui hukum atau rumus fisika, namun tetap bercita-cita untuk mewujudkan impian menciptakan sistem akustik yang sempurna. Saya tidak bermaksud mengatakan bahwa untuk mencapai hasil yang baik di bidang ini di rumah (atau di dalam mobil, misalnya), Anda perlu mengetahui teori-teori ini secara menyeluruh, tetapi memahami dasar-dasarnya akan memungkinkan Anda menghindari banyak hal yang bodoh dan tidak masuk akal. , dan juga akan memungkinkan Anda mencapai efek suara maksimal dari sistem di tingkat mana pun.

Teori umum terminologi bunyi dan musik

Apa itu suara? Ini adalah sensasi yang dirasakan oleh organ pendengaran "telinga"(fenomena itu sendiri ada tanpa partisipasi "telinga" dalam prosesnya, tetapi ini lebih mudah dipahami), yang terjadi ketika gendang telinga tereksitasi oleh gelombang suara. Telinga dalam hal ini berperan sebagai “penerima” gelombang suara dengan berbagai frekuensi.
gelombang suara ini pada dasarnya adalah serangkaian pemadatan dan pembuangan media yang berurutan (paling sering media udara dalam kondisi normal) dengan berbagai frekuensi. Sifat gelombang bunyi adalah berosilasi, disebabkan dan dihasilkan oleh getaran suatu benda. Kemunculan dan perambatan gelombang suara klasik dimungkinkan dalam tiga media elastis: gas, cair dan padat. Ketika gelombang suara terjadi di salah satu jenis ruang ini, beberapa perubahan pasti terjadi pada medium itu sendiri, misalnya perubahan kepadatan atau tekanan udara, pergerakan partikel massa udara, dll.

Karena gelombang bunyi mempunyai sifat berosilasi, maka ia mempunyai ciri-ciri seperti frekuensi. Frekuensi diukur dalam hertz (untuk menghormati fisikawan Jerman Heinrich Rudolf Hertz), dan menunjukkan jumlah osilasi selama periode waktu yang sama dengan satu detik. Itu. misalnya, frekuensi 20 Hz menunjukkan siklus 20 osilasi dalam satu detik. Konsep subyektif tentang ketinggiannya juga bergantung pada frekuensi suara. Semakin banyak getaran suara yang terjadi setiap detiknya, semakin “tinggi” suara yang muncul. Gelombang suara juga punya satu lagi karakteristik yang paling penting, yang memiliki nama - panjang gelombang. Panjang gelombang Merupakan kebiasaan untuk mempertimbangkan jarak yang ditempuh bunyi dengan frekuensi tertentu dalam periode yang sama dengan satu detik. Misalnya, panjang gelombang bunyi terendah dalam rentang pendengaran manusia pada 20 Hz adalah 16,5 meter, dan panjang gelombang bunyi tertinggi pada 20.000 Hz adalah 1,7 sentimeter.

Telinga manusia didesain sedemikian rupa sehingga mampu menangkap gelombang hanya dalam rentang terbatas, kira-kira 20 Hz - 20.000 Hz (tergantung karakteristik orang tertentu, ada yang mampu mendengar lebih banyak, ada yang lebih sedikit) . Jadi, ini tidak berarti bahwa suara di bawah atau di atas frekuensi ini tidak ada, suara tersebut tidak dirasakan oleh telinga manusia, melampaui jangkauan suara. Bunyi yang melebihi jangkauan pendengaran disebut USG, bunyi yang berada di bawah jangkauan bunyi disebut suara infrasonik. Beberapa hewan mampu merasakan suara ultra dan infra, bahkan ada yang menggunakan rentang ini untuk orientasi di luar angkasa (kelelawar, lumba-lumba). Jika bunyi melewati suatu medium yang tidak bersentuhan langsung dengan organ pendengaran manusia, maka bunyi tersebut mungkin tidak terdengar atau kemudian menjadi sangat lemah.

Dalam terminologi musik bunyi, ada sebutan penting seperti oktaf, nada, dan nada tambahan bunyi. Oktaf berarti interval di mana rasio frekuensi antar suara adalah 1 banding 2. Satu oktaf biasanya sangat dapat dibedakan oleh telinga, sedangkan suara dalam interval ini bisa sangat mirip satu sama lain. Satu oktaf dapat juga disebut bunyi yang bergetar dua kali lebih besar dari bunyi lain dalam selang waktu yang sama. Misalnya, frekuensi 800 Hz tidak lebih dari satu oktaf yang lebih tinggi yaitu 400 Hz, dan frekuensi 400 Hz pada gilirannya adalah oktaf bunyi berikutnya dengan frekuensi 200 Hz. Oktaf, pada gilirannya, terdiri dari nada dan nada tambahan. Getaran variabel dalam gelombang suara harmonik dengan frekuensi yang sama dirasakan oleh telinga manusia sebagai nada musik. Getaran frekuensi tinggi dapat diartikan sebagai bunyi bernada tinggi, sedangkan getaran frekuensi rendah dapat diartikan sebagai bunyi bernada rendah. Telinga manusia mampu membedakan suara dengan jelas dengan perbedaan satu nada (dalam rentang hingga 4000 Hz). Meskipun demikian, musik menggunakan jumlah nada yang sangat sedikit. Hal ini dijelaskan dari pertimbangan prinsip harmoni harmonis; semuanya didasarkan pada prinsip oktaf.

Mari kita perhatikan teori nada musik dengan menggunakan contoh senar yang direntangkan dengan cara tertentu. Senar seperti itu, bergantung pada gaya tegangannya, akan “disetel” ke satu frekuensi tertentu. Ketika senar ini terkena sesuatu dengan satu gaya tertentu, yang menyebabkannya bergetar, satu nada suara tertentu akan diamati secara konsisten, dan kita akan mendengar frekuensi penyetelan yang diinginkan. Bunyi ini disebut nada dasar. Frekuensi nada “A” pada oktaf pertama secara resmi diterima sebagai nada dasar dalam bidang musik, sama dengan 440 Hz. Namun, sebagian besar alat musik tidak pernah mereproduksi nada dasar murni saja, nada tersebut pasti disertai dengan nada tambahan yang disebut nada tambahan. Di sini tepat untuk mengingat kembali definisi penting akustik musik, konsep timbre suara. Warnanada- ini adalah fitur suara musik yang memberikan kekhususan suara yang unik dan dapat dikenali pada alat musik dan suara, bahkan ketika membandingkan suara dengan nada dan volume yang sama. Timbre setiap alat musik bergantung pada distribusi energi bunyi di antara nada-nada tambahan pada saat bunyi itu muncul.

Nada tambahan membentuk pewarnaan tertentu dari nada dasar, yang dengannya kita dapat dengan mudah mengidentifikasi dan mengenali instrumen tertentu, serta dengan jelas membedakan bunyinya dari instrumen lain. Ada dua jenis nada tambahan: harmonik dan non-harmonik. Nuansa harmonik menurut definisi adalah kelipatan frekuensi dasar. Sebaliknya, jika nada tambahannya tidak kelipatan dan terlihat menyimpang dari nilainya, maka nada tersebut disebut non-harmonik. Dalam musik, pengoperasian beberapa nada tambahan secara praktis dikecualikan, sehingga istilah tersebut direduksi menjadi konsep “nada tambahan”, yang berarti harmonik. Untuk beberapa instrumen, seperti piano, nada dasar bahkan tidak mempunyai waktu untuk terbentuk; dalam waktu singkat, energi suara nada tambahan meningkat, dan kemudian menurun dengan cepat. Banyak instrumen menciptakan apa yang disebut efek "nada transisi", di mana energi nada tambahan tertentu paling tinggi pada titik waktu tertentu, biasanya di awal, tetapi kemudian berubah secara tiba-tiba dan berpindah ke nada tambahan lainnya. Rentang frekuensi setiap instrumen dapat dipertimbangkan secara terpisah dan biasanya dibatasi pada frekuensi dasar yang mampu dihasilkan oleh instrumen tertentu.

Dalam teori bunyi juga ada yang namanya KEBISINGAN. Kebisingan- ini adalah suara apa pun yang dihasilkan oleh kombinasi sumber yang tidak konsisten satu sama lain. Semua orang pasti familiar dengan suara dedaunan pohon yang bergoyang tertiup angin, dll.

Apa yang menentukan volume suara? Jelasnya, fenomena ini secara langsung bergantung pada jumlah energi yang ditransfer oleh gelombang suara. Untuk menentukan indikator kuantitatif kenyaringan, ada konsep - intensitas suara. Intensitas suara didefinisikan sebagai aliran energi yang melewati suatu luas ruang (misalnya cm2) per satuan waktu (misalnya per detik). Selama percakapan normal, intensitasnya kira-kira 9 atau 10 W/cm2. Telinga manusia mampu mempersepsikan suara pada rentang sensitivitas yang cukup luas, sedangkan sensitivitas frekuensi dalam spektrum suara bersifat heterogen. Ini adalah bagaimana rentang frekuensi 1000 Hz - 4000 Hz, yang paling luas mencakup ucapan manusia, dapat dilihat dengan baik.

Karena intensitas suara sangat bervariasi, akan lebih mudah untuk menganggapnya sebagai besaran logaritmik dan mengukurnya dalam desibel (menurut ilmuwan Skotlandia Alexander Graham Bell). Ambang batas bawah sensitivitas pendengaran telinga manusia adalah 0 dB, ambang atas adalah 120 dB, disebut juga “ambang nyeri”. Batas atas sensitivitas juga dirasakan oleh telinga manusia tidak dengan cara yang sama, tetapi bergantung pada frekuensi tertentu. Kedengarannya frekuensi rendah harus memiliki intensitas yang jauh lebih besar daripada yang tinggi untuk menimbulkan ambang nyeri. Misalnya ambang nyeri pada frekuensi rendah 31,5 Hz terjadi pada tingkat intensitas bunyi 135 dB, sedangkan pada frekuensi 2000 Hz akan timbul sensasi nyeri sebesar 112 dB. Ada juga konsep tekanan suara, yang sebenarnya memperluas penjelasan umum tentang perambatan gelombang suara di udara. Tekanan suara- ini adalah tekanan berlebih variabel yang timbul dalam media elastis sebagai akibat lewatnya gelombang suara melaluinya.

Sifat gelombang bunyi

Untuk lebih memahami sistem pembangkitan gelombang suara, bayangkan sebuah speaker klasik yang terletak di dalam pipa berisi udara. Jika speaker membuat gerakan maju yang tajam, udara di sekitar diffuser akan terkompresi untuk sementara. Udara kemudian akan mengembang, sehingga mendorong wilayah udara bertekanan di sepanjang pipa.
Gerakan gelombang ini selanjutnya akan menjadi suara ketika mencapai organ pendengaran dan “menggairahkan” gendang telinga. Ketika gelombang suara muncul di dalam gas, tekanan berlebih dan kepadatan berlebih tercipta dan partikel bergerak dengan kecepatan konstan. Mengenai gelombang bunyi, perlu diingat bahwa zat tidak bergerak seiring dengan gelombang bunyi, melainkan hanya terjadi gangguan sementara pada massa udara.

Jika Anda membayangkan sebuah piston tertahan di dalamnya ruang bebas pada sebuah pegas dan melakukan gerakan berulang-ulang “maju mundur”, maka osilasi tersebut disebut harmonik atau sinusoidal (jika kita bayangkan gelombangnya dalam bentuk grafik, maka dalam hal ini kita akan mendapatkan sinusoida yang paling murni dengan penurunan dan kenaikan yang berulang-ulang. ). Jika kita membayangkan sebuah speaker di dalam pipa (seperti pada contoh yang dijelaskan di atas) melakukan osilasi harmonik, maka pada saat speaker bergerak "maju" diperoleh efek kompresi udara yang terkenal, dan ketika speaker bergerak "mundur" maka speaker tersebut akan bergerak. efek sebaliknya dari penghalusan terjadi. Dalam hal ini, gelombang kompresi dan penghalusan yang bergantian akan merambat melalui pipa. Jarak sepanjang pipa antara maksimum atau minimum (fase) yang berdekatan akan disebut panjang gelombang. Jika partikel-partikel tersebut bergetar sejajar dengan arah rambat gelombang, maka disebut gelombang membujur. Jika osilasinya tegak lurus arah rambatnya, maka disebut gelombang melintang. Biasanya, gelombang suara dalam gas dan cairan bersifat longitudinal, tetapi dalam benda padat kedua jenis gelombang tersebut dapat terjadi. Gelombang transversal pada benda padat timbul karena adanya hambatan terhadap perubahan bentuk. Perbedaan utama antara kedua jenis gelombang ini adalah gelombang transversal mempunyai sifat polarisasi (getaran terjadi pada bidang tertentu), sedangkan gelombang longitudinal tidak.

Kecepatan suara

Kecepatan bunyi secara langsung bergantung pada karakteristik medium tempat rambatnya. Hal ini ditentukan (tergantung) oleh dua sifat medium: elastisitas dan kepadatan material. Cepat rambat bunyi dalam zat padat secara langsung bergantung pada jenis bahan dan sifat-sifatnya. Kecepatan dalam media gas hanya bergantung pada satu jenis deformasi media: kompresi-penghalusan. Perubahan tekanan pada gelombang bunyi terjadi tanpa adanya pertukaran panas dengan partikel disekitarnya dan disebut adiabatik.
Kecepatan suara dalam gas terutama bergantung pada suhu - ia meningkat dengan meningkatnya suhu dan menurun dengan penurunan suhu. Selain itu, kecepatan suara dalam media gas bergantung pada ukuran dan massa molekul gas itu sendiri - semakin kecil massa dan ukuran partikel, semakin besar “konduktivitas” gelombang dan, karenanya, semakin besar kecepatannya.

Dalam media cair dan padat, prinsip rambat dan kecepatan bunyi serupa dengan cara rambat gelombang di udara: dengan kompresi-debit. Namun dalam lingkungan ini, selain ketergantungan yang sama pada suhu, kepadatan medium dan komposisi/strukturnya juga cukup penting. Semakin rendah massa jenis suatu zat maka cepat rambat bunyi semakin tinggi dan sebaliknya. Ketergantungan pada komposisi medium lebih kompleks dan ditentukan dalam setiap kasus tertentu, dengan mempertimbangkan lokasi dan interaksi molekul/atom.

Cepat rambat bunyi di udara pada t, °C 20 : 343 m/s
Cepat rambat bunyi dalam air suling pada t, °C 20 : 1481 m/s
Cepat rambat bunyi pada baja pada t, °C 20: 5000 m/s

Gelombang berdiri dan interferensi

Ketika seorang pembicara menciptakan gelombang suara di ruang terbatas, efek pantulan gelombang dari batas tersebut pasti terjadi. Akibatnya, hal ini paling sering terjadi efek interferensi- ketika dua atau lebih gelombang suara saling tumpang tindih. Kasus khusus dari fenomena interferensi adalah terbentuknya: 1) Gelombang hentakan atau 2) Gelombang berdiri. Gelombang berdetak- ini terjadi ketika terjadi penambahan gelombang dengan frekuensi dan amplitudo yang sama. Gambaran terjadinya ketukan: ketika dua gelombang dengan frekuensi yang sama saling tumpang tindih. Pada titik waktu tertentu, dengan tumpang tindih seperti itu, puncak amplitudo mungkin terjadi bersamaan “dalam fase”, dan penurunannya mungkin juga terjadi bersamaan dalam “antifase”. Beginilah ciri ketukan suara. Penting untuk diingat bahwa, tidak seperti gelombang berdiri, kebetulan fase puncak tidak terjadi terus-menerus, tetapi pada interval waktu tertentu. Di telinga, pola detak ini dapat dibedakan dengan cukup jelas, dan terdengar masing-masing sebagai peningkatan dan penurunan volume secara berkala. Mekanisme terjadinya efek ini sangat sederhana: ketika puncaknya bertepatan, volumenya meningkat, dan ketika lembahnya bertepatan, volumenya berkurang.

Gelombang berdiri muncul dalam kasus superposisi dua gelombang dengan amplitudo, fase dan frekuensi yang sama, ketika gelombang tersebut “bertemu” yang satu bergerak ke arah depan dan yang lainnya ke arah yang berlawanan. Pada daerah ruang (tempat terbentuknya gelombang berdiri), muncul gambaran superposisi dua amplitudo frekuensi, dengan maxima (yang disebut antinode) dan minima (yang disebut node) bergantian. Ketika fenomena ini terjadi, frekuensi, fase dan koefisien atenuasi gelombang di tempat pemantulan sangatlah penting. Berbeda dengan gelombang berjalan, tidak ada perpindahan energi pada gelombang berdiri karena gelombang maju dan mundur yang membentuk gelombang ini mentransfer energi dalam jumlah yang sama baik dalam arah maju maupun berlawanan. Untuk memahami dengan jelas terjadinya gelombang berdiri, mari kita bayangkan sebuah contoh dari akustik rumah. Katakanlah kita memiliki sistem speaker floor-standing di beberapa ruang (ruangan) terbatas. Membuat mereka memainkan beberapa lagu sejumlah besar bass, coba kita ubah lokasi pendengar di dalam ruangan. Dengan demikian, pendengar yang berada pada zona minimum (pengurangan) gelombang berdiri akan merasakan efek bass yang sangat sedikit, dan jika pendengar berada pada zona frekuensi maksimum (tambahan), maka efek sebaliknya diperoleh peningkatan yang signifikan pada wilayah bass. Dalam hal ini, efeknya diamati di semua oktaf frekuensi dasar. Misalnya, jika frekuensi dasar 440 Hz, maka fenomena “penjumlahan” atau “pengurangan” juga akan diamati pada frekuensi 880 Hz, 1760 Hz, 3520 Hz, dan seterusnya.

Fenomena resonansi

Kebanyakan benda padat punya frekuensi alami resonansi. Memahami efek ini cukup mudah dengan menggunakan contoh pipa biasa, yang terbuka hanya pada salah satu ujungnya. Mari kita bayangkan sebuah situasi di mana sebuah speaker dihubungkan ke ujung pipa yang lain, yang dapat memutar satu frekuensi konstan, yang nantinya juga dapat diubah. Jadi, pipa memiliki frekuensi resonansinya sendiri, secara sederhana - ini adalah frekuensi di mana pipa “beresonansi” atau mengeluarkan suaranya sendiri. Jika frekuensi speaker (sebagai hasil penyesuaian) bertepatan dengan frekuensi resonansi pipa, maka akan terjadi efek peningkatan volume beberapa kali. Hal ini terjadi karena loudspeaker menggairahkan getaran kolom udara di dalam pipa dengan amplitudo yang signifikan hingga ditemukan “frekuensi resonansi” yang sama dan terjadi efek penambahan. Fenomena yang dihasilkan dapat digambarkan sebagai berikut: pipa dalam contoh ini “membantu” pembicara dengan beresonansi pada frekuensi tertentu, upaya mereka bertambah dan “menghasilkan” efek keras yang dapat didengar. Fenomena ini dapat dengan mudah dilihat pada contoh alat musik, karena desain sebagian besar alat musik mengandung unsur yang disebut resonator. Tidak sulit menebak apa yang bertujuan untuk meningkatkan frekuensi atau nada musik tertentu. Misalnya: badan gitar dengan resonator berupa lubang yang dikawinkan dengan volume; Desain tabung seruling (dan semua pipa pada umumnya); Bentuk badan drumnya silindris, yang merupakan resonator dengan frekuensi tertentu.

Spektrum frekuensi suara dan respon frekuensi

Karena dalam praktiknya praktis tidak ada gelombang dengan frekuensi yang sama, seluruh spektrum suara dari rentang suara menjadi perlu diuraikan menjadi nada tambahan atau harmonik. Untuk tujuan ini, terdapat grafik yang menampilkan ketergantungan energi relatif getaran suara terhadap frekuensi. Grafik ini disebut grafik spektrum frekuensi suara. Spektrum frekuensi suara Ada dua jenis: diskrit dan kontinu. Plot spektrum diskrit menampilkan frekuensi individual yang dipisahkan oleh spasi kosong. Spektrum kontinu memuat semua frekuensi suara sekaligus.
Dalam hal musik atau akustik, grafik biasa paling sering digunakan Karakteristik Frekuensi Amplitudo(disingkat "AFC"). Grafik ini menunjukkan ketergantungan amplitudo getaran suara terhadap frekuensi di seluruh spektrum frekuensi (20 Hz - 20 kHz). Melihat grafik seperti itu, mudah untuk memahami, misalnya, kekuatan atau kelemahan speaker atau sistem akustik tertentu secara keseluruhan, area keluaran energi terkuat, penurunan dan kenaikan frekuensi, redaman, dan juga menelusuri kecuramannya. dari penurunan tersebut.

Perambatan gelombang bunyi, fasa dan antifase

Proses perambatan gelombang bunyi terjadi ke segala arah dari sumbernya. Contoh paling sederhana untuk memahami fenomena ini: sebuah kerikil dilemparkan ke dalam air.
Dari tempat jatuhnya batu tersebut, gelombang mulai menyebar ke seluruh permukaan air ke segala arah. Namun, mari kita bayangkan situasi menggunakan speaker dengan volume tertentu, misalnya kotak tertutup, yang terhubung ke amplifier dan memainkan semacam sinyal musik. Sangat mudah untuk melihat (terutama jika Anda menerapkan sinyal frekuensi rendah yang kuat, misalnya bass drum) bahwa speaker membuat gerakan cepat “maju”, dan kemudian gerakan cepat yang sama “mundur”. Yang masih harus dipahami adalah ketika pembicara bergerak maju, ia mengeluarkan gelombang suara yang kemudian kita dengar. Namun apa yang terjadi jika pembicara bergerak mundur? Dan secara paradoks, hal yang sama terjadi, speaker mengeluarkan suara yang sama, hanya saja dalam contoh kita suara tersebut merambat seluruhnya dalam volume kotak, tanpa melampaui batasnya (kotak tertutup). Secara umum, dalam contoh di atas kita dapat mengamati cukup banyak fenomena fisika yang menarik, yang paling signifikan adalah konsep fase.

Gelombang suara yang dipancarkan oleh pembicara, yang berada dalam volume, ke arah pendengar adalah “dalam fase”. Gelombang balik yang masuk ke dalam volume kotak juga akan menjadi antifase. Tinggal memahami apa arti konsep-konsep ini? Fase sinyal– ini adalah tingkat tekanan suara pada saat ini di suatu titik di ruang angkasa. Cara termudah untuk memahami fase ini adalah dengan menggunakan contoh reproduksi materi musik dengan sepasang sistem speaker rumah stereo lantai konvensional. Bayangkan dua speaker yang berdiri di lantai dipasang di ruangan tertentu dan dimainkan. Dalam hal ini, kedua sistem akustik mereproduksi sinyal sinkron dengan tekanan suara variabel, dan tekanan suara dari satu speaker ditambahkan ke dalamnya tekanan suara kolom lain. Efek serupa terjadi karena sinkronisitas reproduksi sinyal dari speaker kiri dan kanan, dengan kata lain puncak dan lembah gelombang yang dipancarkan speaker kiri dan kanan bertepatan.

Sekarang bayangkan tekanan bunyi masih mengalami perubahan yang sama (belum mengalami perubahan), namun hanya sekarang berlawanan satu sama lain. Hal ini dapat terjadi jika Anda menyambungkan satu dari dua sistem speaker dengan polaritas terbalik (kabel "+" dari amplifier ke terminal "-" pada sistem speaker, dan kabel "-" dari amplifier ke terminal "+" pada sistem speaker sistem pengeras suara). Dalam hal ini, sinyal yang berlawanan arah akan menimbulkan perbedaan tekanan, yang dapat direpresentasikan dalam angka sebagai berikut: kiri sistem pengeras suara akan menghasilkan tekanan "1 Pa", dan sistem speaker kanan akan menghasilkan tekanan "minus 1 Pa". Akibatnya total volume suara di lokasi pendengar menjadi nol. Fenomena ini disebut antifase. Jika kita perhatikan contohnya lebih detail untuk memahaminya, ternyata dua speaker yang bermain “sefase” menciptakan area pemadatan dan penghalusan udara yang identik, sehingga justru saling membantu. Dalam kasus antifase yang diidealkan, luas ruang udara terkompresi yang diciptakan oleh salah satu pembicara akan disertai dengan luas ruang udara yang dijernihkan yang diciptakan oleh pembicara kedua. Ini kira-kira mirip dengan fenomena pembatalan gelombang yang saling sinkron. Benar, dalam praktiknya volumenya tidak turun ke nol, dan kita akan mendengar suara yang sangat terdistorsi dan melemah.

Cara yang paling mudah untuk menggambarkan fenomena ini adalah sebagai berikut: dua sinyal dengan osilasi (frekuensi) yang sama, tetapi bergeser dalam waktu. Mengingat hal ini, akan lebih mudah untuk membayangkan fenomena perpindahan ini dengan menggunakan contoh putaran biasa jam penunjuk. Bayangkan ada beberapa jam bulat identik yang tergantung di dinding. Jika jarum detik pada jam ini berjalan serempak, pada satu jam tangan 30 detik dan pada jam lainnya 30 detik, maka ini adalah contoh sinyal yang sefase. Jika jarum detik bergerak dengan pergeseran, tetapi kecepatannya masih sama, misalnya pada satu jam tangan 30 detik, dan pada jam tangan lain 24 detik, maka ini adalah contoh klasik pergeseran fasa. Dengan cara yang sama, fase diukur dalam derajat, dalam lingkaran maya. Dalam hal ini, ketika sinyal digeser relatif satu sama lain sebesar 180 derajat (setengah periode), diperoleh antifase klasik. Seringkali dalam praktiknya, terjadi pergeseran fase kecil, yang juga dapat ditentukan dalam derajat dan berhasil dihilangkan.

Gelombang berbentuk datar dan bulat. Muka gelombang bidang merambat hanya dalam satu arah dan jarang ditemui dalam praktik. Muka gelombang sferis adalah jenis gelombang sederhana yang berasal dari satu titik dan merambat ke segala arah. Gelombang suara mempunyai sifat difraksi, yaitu kemampuan untuk melewati rintangan dan benda. Derajat pembengkokan bergantung pada perbandingan panjang gelombang bunyi dengan ukuran penghalang atau lubang. Difraksi juga terjadi bila ada hambatan pada jalur bunyi. Dalam hal ini, ada dua skenario yang mungkin dilakukan: 1) Jika ukuran penghalang jauh lebih besar daripada panjang gelombangnya, maka bunyi akan dipantulkan atau diserap (tergantung pada tingkat penyerapan material, ketebalan penghalang, dll. ), dan zona “bayangan akustik” terbentuk di belakang penghalang. 2) Jika ukuran penghalang sebanding dengan panjang gelombang atau bahkan lebih kecil dari itu, maka suara difraksi sampai batas tertentu ke segala arah. Jika gelombang bunyi, ketika bergerak dalam satu medium, mengenai antarmuka dengan medium lain (misalnya media udara dengan medium padat), maka tiga skenario dapat terjadi: 1) gelombang akan dipantulkan dari antarmuka 2) gelombang dapat merambat ke medium lain tanpa mengubah arah 3) gelombang dapat merambat ke medium lain dengan perubahan arah pada batasnya, hal ini disebut dengan “refraksi gelombang”.

Perbandingan kelebihan tekanan gelombang bunyi dengan kecepatan osilasi volumetrik disebut hambatan gelombang. Berbicara dengan kata-kata sederhana, impedansi gelombang medium bisa disebut kemampuan menyerap gelombang suara atau “menolaknya”. Koefisien refleksi dan transmisi secara langsung bergantung pada rasio impedansi gelombang kedua media. Hambatan gelombang dalam media gas jauh lebih rendah dibandingkan dalam air atau padatan. Oleh karena itu, jika gelombang suara di udara menghantam benda padat atau permukaan air dalam, suara tersebut akan dipantulkan dari permukaan atau diserap sebagian besar. Hal ini tergantung pada ketebalan permukaan (air atau padat) tempat jatuhnya gelombang suara yang diinginkan. Ketika ketebalan medium padat atau cair rendah, gelombang suara hampir “lewat” seluruhnya, dan sebaliknya, dengan ketebalan medium besar, gelombang lebih sering dipantulkan. Dalam kasus pemantulan gelombang suara, proses ini terjadi menurut hukum fisika terkenal: “Sudut datang sama dengan sudut pantul.” Dalam hal ini, ketika gelombang dari medium dengan kepadatan lebih rendah menyentuh batas dengan medium dengan kepadatan lebih tinggi, fenomena tersebut terjadi pembiasan. Ini terdiri dari pembelokan (refraksi) gelombang suara setelah “bertemu” dengan rintangan, dan harus disertai dengan perubahan kecepatan. Pembiasan juga bergantung pada suhu medium tempat terjadinya pemantulan.

Dalam proses perambatan gelombang bunyi di ruang angkasa, intensitasnya pasti menurun; kita dapat mengatakan bahwa gelombang tersebut melemah dan bunyinya melemah. Dalam praktiknya, menghadapi efek serupa cukup sederhana: misalnya, jika dua orang berdiri di lapangan pada jarak yang cukup dekat (satu meter atau lebih dekat) dan mulai mengatakan sesuatu satu sama lain. Jika Anda kemudian meningkatkan jarak antar orang (jika mereka mulai menjauh satu sama lain), tingkat volume percakapan yang sama akan menjadi semakin tidak terdengar. Contoh ini dengan jelas menunjukkan fenomena penurunan intensitas gelombang suara. Mengapa ini terjadi? Alasannya adalah berbagai proses pertukaran panas, interaksi molekul, dan gesekan internal gelombang suara. Paling sering dalam praktiknya, energi suara diubah menjadi energi panas. Proses seperti itu pasti terjadi di salah satu dari 3 media perambatan suara dan dapat dicirikan sebagai penyerapan gelombang suara.

Intensitas dan derajat penyerapan gelombang suara bergantung pada banyak faktor, seperti tekanan dan suhu medium. Penyerapan juga tergantung pada frekuensi suara tertentu. Ketika gelombang suara merambat melalui cairan atau gas, terjadi efek gesekan antar partikel yang berbeda, yang disebut viskositas. Akibat gesekan pada tingkat molekuler ini, terjadi proses pengubahan gelombang dari suara menjadi panas. Dengan kata lain, semakin tinggi konduktivitas termal suatu medium, semakin rendah derajat serapan gelombangnya. Penyerapan suara dalam media gas juga bergantung pada tekanan (tekanan atmosfer berubah seiring bertambahnya ketinggian relatif terhadap permukaan laut). Adapun ketergantungan derajat serapan terhadap frekuensi bunyi, dengan memperhatikan ketergantungan viskositas dan daya hantar panas tersebut di atas, maka semakin tinggi frekuensi bunyi maka semakin tinggi serapan bunyinya. Misalnya pada suhu dan tekanan udara normal, serapan gelombang dengan frekuensi 5000 Hz adalah 3 dB/km, dan serapan gelombang dengan frekuensi 50.000 Hz adalah 300 dB/m.

Dalam media padat, semua ketergantungan di atas (konduktivitas termal dan viskositas) dipertahankan, tetapi beberapa kondisi lagi ditambahkan padanya. Mereka terkait dengan struktur molekul bahan padat, yang bisa berbeda, dengan ketidakhomogenannya sendiri. Tergantung pada struktur molekul padat internal ini, penyerapan gelombang suara dalam hal ini dapat berbeda, dan bergantung pada jenis bahan tertentu. Ketika suara melewati benda padat, gelombang mengalami sejumlah transformasi dan distorsi, yang paling sering menyebabkan dispersi dan penyerapan energi suara. Pada tingkat molekuler, efek dislokasi dapat terjadi ketika gelombang suara menyebabkan perpindahan bidang atom, yang kemudian kembali ke posisi semula. Atau, pergerakan dislokasi menyebabkan tumbukan dengan dislokasi yang tegak lurus atau cacat pada struktur kristal, yang menyebabkan penghambatannya dan, sebagai akibatnya, penyerapan gelombang suara. Namun, gelombang suara juga dapat beresonansi dengan cacat ini, yang akan menyebabkan distorsi pada gelombang aslinya. Energi gelombang suara pada saat interaksi dengan unsur-unsur struktur molekul material hilang akibat proses gesekan internal.

Pada artikel ini saya akan mencoba menganalisis ciri-ciri persepsi pendengaran manusia dan beberapa seluk-beluk serta ciri-ciri perambatan suara.

Ruang bukanlah suatu ketiadaan yang homogen. Terdapat awan gas dan debu di antara berbagai objek. Mereka adalah sisa-sisa ledakan supernova dan tempat pembentukan bintang. Di beberapa daerah, gas antarbintang ini cukup padat untuk menyebarkan gelombang suara, namun tidak terlihat oleh pendengaran manusia.

Apakah ada suara di luar angkasa?

Saat suatu benda bergerak – baik itu getaran senar gitar atau ledakan kembang api - ini mempengaruhi molekul udara di dekatnya, seolah-olah mendorongnya. Molekul-molekul ini bertabrakan dengan tetangganya, dan pada gilirannya, bertabrakan dengan molekul berikutnya. Gerakan merambat di udara seperti gelombang. Ketika mencapai telinga, seseorang menganggapnya sebagai suara.

Ketika gelombang suara melewati udara, tekanannya berfluktuasi naik dan turun, seperti air laut dalam badai. Waktu antara getaran ini disebut frekuensi suara dan diukur dalam hertz (1 Hz adalah satu getaran per detik). Jarak antara puncak tekanan tertinggi disebut panjang gelombang.

Bunyi hanya dapat merambat pada medium yang panjang gelombangnya tidak lebih besar dari jarak rata-rata antar partikel. Fisikawan menyebutnya sebagai “jalan bebas bersyarat” – jarak rata-rata yang ditempuh suatu molekul setelah bertabrakan dengan satu molekul dan sebelum berinteraksi dengan molekul berikutnya. Dengan demikian, medium padat dapat mentransmisikan bunyi dengan panjang gelombang pendek dan sebaliknya.

Suara dengan panjang gelombang panjang memiliki frekuensi yang dianggap oleh telinga sebagai nada rendah. Dalam gas dengan jalur bebas rata-rata lebih besar dari 17 m (20 Hz), frekuensi gelombang suara akan terlalu rendah untuk dapat ditangkap oleh manusia. Mereka disebut infrasonik. Jika ada alien dengan telinga yang bisa mendengar nada sangat rendah, mereka akan tahu persis apakah suara terdengar di luar angkasa.

Lagu Lubang Hitam

Sekitar 220 juta tahun cahaya jauhnya, di pusat ribuan galaksi, terdengar suara dengung paling dahsyat. nada rendah yang pernah didengar alam semesta. 57 oktaf di bawah C tengah, yaitu sekitar satu juta miliar kali lebih dalam dari frekuensi yang dapat didengar seseorang.

Suara terdalam yang dapat dideteksi manusia mempunyai siklus sekitar satu getaran setiap 1/20 detik. Lubang hitam di konstelasi Perseus memiliki siklus sekitar satu fluktuasi setiap 10 juta tahun.

Hal ini diketahui pada tahun 2003, ketika Teleskop Luar Angkasa Chandra milik NASA menemukan sesuatu di dalam gas yang mengisi gugus Perseus: cincin terang dan gelap yang terkonsentrasi, seperti riak di kolam. Ahli astrofisika mengatakan ini adalah jejak gelombang suara berfrekuensi sangat rendah. Yang lebih terang adalah puncak gelombang, dimana tekanan gasnya paling besar. Cincin yang lebih gelap adalah cekungan yang tekanannya lebih rendah.

Suara yang bisa Anda lihat

Gas panas bermagnet berputar di sekitar lubang hitam, mirip dengan air yang berputar di sekitar saluran pembuangan. Saat bergerak, ia menciptakan medan elektromagnetik yang kuat. Cukup kuat untuk mempercepat gas di dekat tepi lubang hitam hingga hampir mencapai kecepatan cahaya, mengubahnya menjadi semburan besar yang disebut jet relativistik. Mereka memaksa gas untuk berputar ke samping pada jalurnya, dan efek ini menyebabkan suara-suara menakutkan dari luar angkasa.

Mereka terbawa melalui gugus Perseus yang berjarak ratusan ribu tahun cahaya dari sumbernya, namun suaranya hanya dapat merambat sejauh terdapat cukup gas untuk membawanya. Jadi dia berhenti di tepi awan gas yang memenuhi Perseus. Artinya mustahil terdengar suaranya di Bumi. Anda hanya dapat melihat efeknya pada awan gas. Sepertinya melihat menembus ruang angkasa ke dalam ruangan kedap suara.

Planet yang aneh

Planet kita mengeluarkan suara erangan yang dalam setiap kali keraknya bergerak. Maka tidak ada keraguan apakah suara merambat di ruang angkasa. Gempa bumi dapat menimbulkan getaran di atmosfer dengan frekuensi satu hingga lima Hz. Jika cukup kuat, ia dapat mengirimkan gelombang infrasonik melalui atmosfer ke luar angkasa.

Tentu saja, tidak ada batasan yang jelas di mana atmosfer bumi berakhir dan ruang angkasa dimulai. Udara secara bertahap menjadi lebih tipis hingga akhirnya hilang sama sekali. Dari 80 hingga 550 kilometer di atas permukaan bumi, jalur bebas suatu molekul berjarak sekitar satu kilometer. Artinya, udara pada ketinggian ini kira-kira 59 kali lebih tipis daripada udara yang memungkinkan untuk mendengar suara. Ia hanya mampu mentransmisikan gelombang infrasonik yang panjang.

Ketika gempa bumi berkekuatan 9,0 skala Richter mengguncang pantai timur laut Jepang pada bulan Maret 2011, seismograf di seluruh dunia mencatat gelombang gempa yang merambat melalui bumi, getarannya menyebabkan osilasi frekuensi rendah di atmosfer. Getaran ini merambat hingga ke tempat Gravity Field dan satelit stasioner Ocean Circulation Explorer (GOCE) membandingkan gravitasi bumi di orbit rendah hingga 270 kilometer di atas permukaan. Dan satelit berhasil merekam gelombang suara tersebut.

GOCE memiliki akselerometer yang sangat sensitif yang mengontrol pendorong ion. Ini membantu menjaga satelit pada orbit yang stabil. Akselerometer GOCE tahun 2011 mendeteksi pergeseran vertikal di atmosfer yang sangat tipis di sekitar satelit, serta pergeseran tekanan udara seperti gelombang, saat gelombang suara dari gempa merambat. Mesin satelit mengoreksi perpindahan dan menyimpan data, yang menjadi semacam rekaman infrasonik gempa.

Entri ini dirahasiakan dalam data satelit sampai sekelompok ilmuwan yang dipimpin oleh Rafael F. Garcia menerbitkan dokumen ini.

Suara pertama di alam semesta

Jika kita bisa kembali ke masa lalu, sekitar 760.000 tahun pertama setelah Big Bang, maka kita bisa mengetahui apakah ada suara di luar angkasa. Pada saat ini, alam semesta begitu padat sehingga gelombang suara dapat merambat dengan bebas.

Sekitar waktu yang sama, foton pertama mulai bergerak melintasi ruang angkasa sebagai cahaya. Setelah itu, semuanya akhirnya cukup dingin untuk mengembun menjadi atom. Sebelum pendinginan terjadi, Alam Semesta dipenuhi dengan partikel bermuatan – proton dan elektron – yang menyerap atau menyebarkan foton, partikel pembentuk cahaya.

Saat ini, ia mencapai Bumi sebagai cahaya redup dari latar belakang gelombang mikro, dan hanya dapat dilihat oleh teleskop radio yang sangat sensitif. Fisikawan menyebutnya sebagai radiasi latar gelombang mikro kosmik. Ini adalah cahaya tertua di alam semesta. Ini menjawab pertanyaan apakah ada suara di luar angkasa. Latar belakang gelombang mikro kosmik berisi rekaman musik tertua di alam semesta.

Cahaya untuk menyelamatkan

Bagaimana cahaya membantu kita mengetahui apakah ada suara di luar angkasa? Gelombang suara merambat melalui udara (atau gas antarbintang) sebagai fluktuasi tekanan. Ketika gas dikompresi, ia menjadi lebih panas. Dalam skala kosmik, fenomena ini begitu intens sehingga terbentuklah bintang-bintang. Dan saat gas mengembang, ia mendingin. Gelombang suara yang merambat melalui alam semesta awal menyebabkan fluktuasi tekanan halus di lingkungan gas, yang pada gilirannya meninggalkan fluktuasi suhu halus yang tercermin dalam latar belakang gelombang mikro kosmik.

Dengan menggunakan perubahan suhu, fisikawan Universitas Washington John Cramer mampu merekonstruksi suara-suara menakutkan dari luar angkasa – musik alam semesta yang mengembang. Dia mengalikan frekuensinya sebanyak 10 26 kali sehingga telinga manusia dapat mendengarnya.

Jadi tidak ada seorang pun yang benar-benar akan mendengar teriakan tersebut di luar angkasa, namun akan ada gelombang suara yang bergerak melalui awan gas antarbintang atau dalam sinar yang dijernihkan di atmosfer luar bumi.

Bunyi termasuk dalam bagian fonetik. Studi tentang suara termasuk dalam kurikulum sekolah mana pun dalam bahasa Rusia. Pembiasaan dengan bunyi-bunyian dan ciri-ciri dasarnya terjadi pada kelas-kelas yang lebih rendah. Sebuah studi yang lebih rinci tentang suara dari contoh yang kompleks dan berlangsung secara bernuansa di sekolah menengah pertama dan atas. Halaman ini menyediakan hanya pengetahuan dasar menurut bunyi bahasa Rusia dalam bentuk terkompresi. Jika Anda perlu mempelajari struktur alat bicara, nada suara, artikulasi, komponen akustik, dan aspek lain yang melampaui cakupan kurikulum sekolah modern, lihat manual khusus dan buku teks tentang fonetik.

Apa itu suara?

Bunyi, seperti halnya kata dan kalimat, merupakan satuan dasar bahasa. Namun, bunyi tersebut tidak mengungkapkan makna apa pun, melainkan mencerminkan bunyi kata tersebut. Berkat ini, kami membedakan kata satu sama lain. Kata-kata berbeda dalam jumlah bunyi (pelabuhan - olah raga, gagak - corong), serangkaian suara (lemon - muara, kucing - tikus), rangkaian suara (hidung - tidur, semak - ketuk) hingga ketidakcocokan suara sepenuhnya (perahu - speedboat, hutan - taman).

Suara apa yang ada di sana?

Di Rusia, bunyi dibagi menjadi vokal dan konsonan. Bahasa Rusia memiliki 33 huruf dan 42 bunyi: 6 vokal, 36 konsonan, 2 huruf (ь, ъ) tidak menunjukkan bunyi. Perbedaan jumlah huruf dan bunyi (tidak termasuk b dan b) disebabkan karena untuk 10 huruf vokal terdapat 6 bunyi, untuk 21 huruf konsonan terdapat 36 bunyi (jika kita memperhitungkan seluruh kombinasi bunyi konsonan. : tuli/bersuara, lembut/keras). Pada surat itu, bunyi ditunjukkan dalam tanda kurung siku.
Tidak ada suara: [e], [e], [yu], [ya], [b], [b], [zh'], [sh'], [ts'], [th], [h ] , [sch].

Skema 1. Huruf dan suara bahasa Rusia.

Bagaimana bunyi diucapkan?

Kami mengucapkan suara saat menghembuskan napas (hanya dalam kasus kata seru “a-a-a”, yang mengungkapkan rasa takut, suara tersebut diucapkan saat menghirup.). Pembagian bunyi menjadi vokal dan konsonan berkaitan dengan cara seseorang mengucapkannya. Bunyi vokal diucapkan oleh suara akibat udara yang dihembuskan melewati pita suara yang tegang dan keluar dengan bebas melalui mulut. Bunyi konsonan terdiri dari bunyi atau gabungan bunyi dan bunyi akibat udara yang dihembuskan menemui hambatan yang dilaluinya berupa busur atau gigi. Bunyi vokal diucapkan dengan keras, bunyi konsonan diucapkan dengan teredam. Seseorang mampu menyanyikan bunyi vokal dengan suaranya (menghembuskan udara), menaikkan atau menurunkan timbre. Bunyi konsonan tidak dapat dinyanyikan; pengucapannya sama teredamnya. Tanda keras dan tanda lunak tidak mewakili bunyi. Mereka tidak dapat diucapkan sebagai bunyi yang berdiri sendiri. Saat mengucapkan sebuah kata, mereka mempengaruhi konsonan di depannya, menjadikannya lembut atau keras.

Transkripsi kata

Transkripsi suatu kata adalah rekaman bunyi-bunyi dalam suatu kata, yaitu rekaman bagaimana kata tersebut diucapkan dengan benar. Bunyi diapit tanda kurung siku. Bandingkan: a - huruf, [a] - suara. Kelembutan konsonan ditunjukkan dengan tanda kutip: p - huruf, [p] - bunyi keras, [p'] - bunyi lembut. Konsonan bersuara dan tak bersuara tidak ditunjukkan secara tertulis dengan cara apa pun. Transkripsi kata tersebut ditulis dalam tanda kurung siku. Contoh: pintu → [dv’er’], duri → [kal’uch’ka]. Terkadang transkripsi menunjukkan tekanan - tanda kutip sebelum vokal yang ditekankan.

Tidak ada perbandingan yang jelas antara huruf dan suara. Dalam bahasa Rusia, ada banyak kasus penggantian bunyi vokal tergantung pada tempat penekanan kata, penggantian konsonan, atau hilangnya bunyi konsonan dalam kombinasi tertentu. Saat menyusun transkripsi sebuah kata, aturan fonetik diperhitungkan.

Skema warna

Dalam analisis fonetik, kata-kata terkadang diambil skema warna: huruf-huruf dicat dengan warna berbeda tergantung pada bunyi yang dimaksud. Warna mencerminkan karakteristik fonetik bunyi dan membantu Anda memvisualisasikan cara sebuah kata diucapkan dan bunyi apa yang terkandung di dalamnya.

Semua vokal (bertekanan dan tanpa tekanan) ditandai dengan latar belakang merah. Vokal iotated ditandai dengan warna hijau-merah: hijau berarti bunyi konsonan lembut [й‘], merah berarti vokal yang mengikutinya. Konsonan dengan bunyi keras diberi warna biru. Konsonan yang bunyinya lembut diberi warna hijau. Rambu lunak dan keras dicat abu-abu atau tidak dicat sama sekali.

Sebutan:
- vokal, - iotated, - konsonan keras, - konsonan lunak, - konsonan lunak atau keras.

Catatan. Warna biru-hijau tidak digunakan dalam diagram analisis fonetik, karena bunyi konsonan tidak bisa lembut dan keras pada saat yang bersamaan. Warna biru-hijau pada tabel di atas hanya digunakan untuk menunjukkan bahwa bunyinya bisa lembut atau keras.

Gelombang suara mewakili area bertekanan tinggi dan rendah yang dirasakan oleh organ pendengaran kita. Gelombang ini dapat merambat melalui media padat, cair, dan gas. Artinya mereka dengan mudah melewati tubuh manusia. Secara teoritis, jika tekanan gelombang suara terlalu tinggi, dapat membunuh seseorang.

Setiap gelombang suara memiliki frekuensi spesifiknya sendiri. Telinga manusia mampu mendengar gelombang suara dengan frekuensi berkisar antara 20 hingga 20.000 Hz. Tingkat intensitas bunyi dapat dinyatakan dalam dB (desibel). Misalnya, tingkat intensitas suara jackhammer adalah 120 dB - orang yang berdiri di sebelah Anda tidak akan menerima sensasi paling menyenangkan dari suara gemuruh yang mengerikan di telinga. Namun jika kita duduk di depan speaker yang diputar pada frekuensi 19 Hz dan mengatur intensitas suara menjadi 120 dB, kita tidak akan mendengar apapun. Namun gelombang suara dan getaran semuanya akan mempengaruhi kita. Dan setelah beberapa saat Anda akan mulai mengalami berbagai penglihatan dan melihat hantu. Soalnya 19 Hz adalah frekuensi resonansi bola mata kita.

Ini menarik: Para ilmuwan mengetahui bahwa 19 Hz adalah frekuensi resonansi bola mata kita dalam keadaan yang cukup menarik. Astronot Amerika, ketika naik ke orbit, mengeluhkan penglihatan yang berkala. Studi terperinci tentang fenomena tersebut menunjukkan bahwa frekuensi pengoperasian mesin roket tahap pertama bertepatan dengan frekuensi pengoperasian bola mata manusia. Pada intensitas suara yang dibutuhkan, penglihatan aneh muncul.

Suara dengan frekuensi di bawah 20 Hz disebut infrasonik. Infrasonik bisa sangat berbahaya bagi makhluk hidup, karena organ tubuh manusia dan hewan beroperasi pada frekuensi infrasonik. Superposisi frekuensi infrasonik tertentu di atas satu sama lain dengan intensitas suara yang dibutuhkan akan menyebabkan gangguan pada fungsi jantung, penglihatan, sistem saraf atau otak. Misalnya, ketika tikus terkena infrasonik 8 Hz, 120 dB menyebabkan kerusakan otak. [wiki]. Ketika intensitas meningkat hingga 180 dB dan frekuensi tetap pada 8 Hz, orang tersebut tidak akan merasa dalam kondisi terbaik - pernapasan akan melambat dan menjadi terputus-putus. Paparan gelombang suara tersebut dalam waktu lama akan menyebabkan kematian.

Ini menarik: Rekor sound system mobil paling keras dimiliki oleh dua insinyur asal Brazil - Richard Clarke dan David Navone, yang berhasil memasang subwoofer di dalam mobil dengan volume suara teoritis 180 dB. Apakah sistem ini tidak boleh digunakan secara maksimal?

Selama pengujian, subwoofer yang digerakkan oleh motor listrik dan poros engkol mencapai intensitas suara 168 dB dan rusak. Setelah kejadian ini, mereka memutuskan untuk tidak memperbaiki sistem.

Ada suatu masa ketika pertanyaan tentang kebutuhan kartu suara tidak berdiri sama sekali. Jika Anda membutuhkan suara di komputer Anda yang sedikit lebih baik daripada suara dengkuran speaker di casing, belilah kartu suara. Jika Anda tidak membutuhkannya, jangan membelinya. Namun, harga kartu tersebut cukup mahal, terutama karena dibuat untuk port ISA prasejarah.

Dengan transisi ke PCI, menjadi mungkin untuk mengalihkan sebagian perhitungan ke prosesor pusat, dan juga penggunaan RAM untuk menyimpan sampel musik (pada zaman dahulu, kebutuhan ini tidak hanya bagi musisi profesional, tetapi juga bagi orang normal, karena format musik paling populer di komputer 20 tahun yang lalu adalah MIDI). Segera kartu suara tingkat masuk menjadi jauh lebih murah, dan kemudian suara internal muncul di motherboard kelas atas. Itu buruk, tentu saja, tapi gratis. Dan ini merupakan pukulan telak bagi produsen kartu suara.

Saat ini, semua motherboard memiliki suara bawaan. Dan yang mahal bahkan diposisikan sebagai kualitas tinggi. Itu benar-benar Hi-Fi. Namun kenyataannya, sayangnya, hal ini jauh dari kenyataan. Tahun lalu saya mengumpulkan komputer baru, tempat saya memasang salah satu motherboard termahal dan terbaik secara obyektif. Dan, tentu saja, mereka menjanjikan suara berkualitas tinggi pada chip terpisah, dan bahkan dengan konektor berlapis emas. Mereka menulisnya dengan sangat baik sehingga saya memutuskan untuk tidak memasang kartu suara dan puas dengan yang sudah ada di dalamnya. Dan dia berhasil melewatinya. Sekitar seminggu. Kemudian saya membongkar kasingnya, memasang kartunya dan tidak memikirkan omong kosong lagi.

Mengapa suara bawaannya tidak terlalu bagus?

Pertama, masalah harga. Kartu suara yang layak berharga 5-6 ribu rubel. Dan ini bukan soal keserakahan pabrikan, hanya saja komponennya tidak murah, dan persyaratan kualitas pembuatannya tinggi. Motherboard yang serius berharga 15-20 ribu rubel. Apakah pabrikan siap menambah setidaknya tiga ribu lagi? Akankah pengguna merasa takut tanpa sempat mengevaluasi kualitas suaranya? Lebih baik tidak mengambil risiko. Dan mereka tidak mengambil risiko.

Kedua, sebenarnya suara berkualitas tinggi, tanpa kebisingan asing, interferensi dan distorsi, komponen harus ditempatkan pada jarak tertentu satu sama lain. Jika Anda melihat kartu suaranya, Anda akan melihat betapa luar biasa banyaknya yang ada di dalamnya ruang bebas. Dan seterusnya papan utama hanya ada cukup ruang untuk itu, semuanya harus ditempatkan dengan sangat rapat. Dan sayangnya, tidak ada tempat untuk melakukannya dengan baik.

Dua puluh tahun yang lalu, kartu suara konsumen harganya lebih mahal daripada komputer, dan mereka memiliki slot memori (!) untuk menyimpan sampel musik. Dalam foto tersebut, impian semua ahli komputer di pertengahan tahun sembilan puluhan adalah Sound Blaster AWE 32. 32 bukanlah sesuatu yang mendalam, tetapi kuantitas maksimum memutar streaming secara bersamaan di MIDI

Oleh karena itu, suara terintegrasi selalu merupakan kompromi. Saya telah melihat papan dengan suara yang tampaknya tertanam, yang sebenarnya melayang dari atas dalam bentuk platform terpisah yang terhubung ke "ibu" hanya dengan sebuah konektor. Dan ya, kedengarannya bagus. Tapi bisakah suara seperti itu disebut terintegrasi? Tidak yakin.

Seorang pembaca yang belum mencoba solusi suara diskrit mungkin memiliki pertanyaan: apa sebenarnya yang dimaksud dengan “suara bagus di komputer”?

1) Dia lebih keras. Bahkan kartu suara tingkat anggaran memiliki amplifier internal yang dapat “memompa” bahkan speaker besar atau headphone impedansi tinggi. Banyak orang yang terkejut karena speakernya berhenti mengi dan tersedak secara maksimal. Ini juga merupakan efek samping dari amplifier normal.

2) Frekuensi-frekuensinya saling melengkapi dan tidak bercampur dan berubah menjadi bubur.. Konverter digital-ke-analog (DAC) normal “menarik” bass, mid, dan high dengan baik, memungkinkan Anda menyesuaikannya dengan sangat akurat menggunakan perangkat lunak sesuai selera Anda. Saat mendengarkan musik, Anda tiba-tiba akan mendengar setiap instrumen secara terpisah. Dan film-filmnya akan menyenangkan Anda dengan efek kehadirannya. Secara umum kesannya seolah-olah speaker sebelumnya ditutup dengan selimut tebal, kemudian dilepas.

3) Perbedaannya terutama terlihat pada game.. Anda akan terkejut bahwa suara angin dan tetesan air tidak menenggelamkan langkah pelan lawan Anda di tikungan. Bahwa di headphone, belum tentu yang mahal, ada pemahaman siapa yang bergerak, dari mana, dan pada jarak berapa. Hal ini secara langsung mempengaruhi kinerja. Tidak mungkin untuk menyelinap/mendekati Anda secara diam-diam.

Jenis kartu suara apa yang ada?

Kapan komponen jenis ini hanya diminati oleh para penikmatnya? suara yang bagus, yang sayangnya jumlahnya sangat sedikit, hanya sedikit produsen yang tersisa. Hanya ada dua – Asus dan Creative. Yang terakhir ini umumnya merupakan mastodon pasar, yang telah menciptakannya dan menetapkan semua standar. Asus relatif terlambat memasukinya, tetapi masih belum keluar.

Model baru sangat jarang dirilis, dan model lama dijual dalam waktu lama, 5-6 tahun. Faktanya adalah dalam hal suara, Anda tidak dapat meningkatkan apa pun di sana tanpa kenaikan harga yang drastis. Dan hanya sedikit orang yang bersedia membayar untuk penyimpangan audiophile di komputer. Menurut saya, tidak ada seorang pun yang siap. Standar kualitas sudah ditetapkan terlalu tinggi.

Perbedaan pertama adalah antarmuka. Ada kartu yang hanya untuk komputer desktop, dan dipasang ke motherboard melalui antarmuka PCI-Express. Lainnya terhubung melalui USB dan dapat digunakan dengan komputer besar dan laptop. Yang terakhir, omong-omong, memiliki suara yang menjijikkan di 90% kasus, dan peningkatan tentu tidak akan merugikannya.

Perbedaan kedua adalah harganya. Jika kita berbicara tentang peta internal, lalu untuk 2-2,5 ribu Model yang dijual hampir mirip dengan suara bawaan. Mereka biasanya dibeli dalam kasus di mana konektor pada motherboard telah mati (sayangnya, ini adalah fenomena umum). Fitur yang tidak menyenangkan dari kartu murah adalah rendahnya ketahanan terhadap interferensi. Jika Anda meletakkannya dekat dengan kartu video, suara latar akan sangat mengganggu.

Arti emas untuk peta bawaan adalah 5-6 ribu rubel. Ia sudah memiliki segalanya untuk menyenangkan orang normal: perlindungan interferensi, komponen berkualitas tinggi, dan perangkat lunak yang fleksibel.

Untuk 8-10 ribu Dijual model terbaru yang mampu mereproduksi suara 32-bit pada rentang 384 kHz. Ini di sini, atas atas. Jika Anda tahu di mana mendapatkan file dan game dengan kualitas ini, pastikan untuk membelinya :)

Kartu suara yang lebih mahal bahkan sedikit berbeda dalam perangkat kerasnya dari opsi yang telah disebutkan, tetapi mereka memperoleh peralatan tambahan - modul eksternal untuk menghubungkan perangkat, papan pendamping dengan output untuk perekaman suara profesional, dll. Itu tergantung pada kebutuhan sebenarnya dari pengguna. Secara pribadi, saya tidak pernah membutuhkan body kit, meski di toko sepertinya dibutuhkan.

Untuk kartu USB, kisaran harganya kurang lebih sama: dari 2 ribu alternatif untuk suara bawaan, 5-7 ribu petani menengah yang kuat, 8-10 kelas atas dan lebih dari itu semuanya sama, tetapi dengan body kit yang kaya.

Secara pribadi, saya berhenti mendengar perbedaan pada titik tengah. Hanya karena solusi yang lebih keren juga memerlukan speaker dan headphone kelas atas, dan sejujurnya, saya tidak melihat ada gunanya memainkan World of Tanks dengan headphone seharga ribuan dolar. Mungkin setiap masalah punya solusinya masing-masing.

Beberapa pilihan bagus

Beberapa kartu suara dan adaptor yang saya coba dan sukai.

Antarmuka PCI-Ekspres

Sound Blaster Kreatif Z. Sudah dijual selama 6 tahun sekarang, harganya hampir sama di komputer yang berbeda, dan saya masih sangat senang dengan itu. CS4398 DAC yang digunakan dalam produk ini sudah tua, tetapi audiofil membandingkan suaranya dengan pemutar CD di kisaran $500. Harga rata-rata 5500 rubel.

Asus Strix Melambung. Jika segala sesuatu dalam produk Creative tanpa malu-malu ditujukan untuk game, maka Asus juga memperhatikan pecinta musik. ESS SABRE9006A DAC memiliki suara yang sebanding dengan CS4398, tetapi Asus menawarkan lebih banyak penyempurnaan parameter bagi mereka yang suka mendengarkan Pink Floyd di komputernya dalam kualitas HD. Harganya sebanding, sekitar 5500 rubel.

Antarmuka USB

Asus Xonar U3– sebuah kotak kecil, ketika dimasukkan ke port laptop, akan menerjemahkan kualitas suara di dalamnya tingkat baru. Meskipun dimensinya kompak, masih ada ruang untuk keluaran digital. Dan perangkat lunak ini ternyata sangat fleksibel. Pilihan yang menarik untuk dicoba adalah mengapa Anda memerlukan kartu suara. Harga 2000 rubel.

Suara Kreatif BlasterX G5. Alatnya seukuran sebungkus rokok (merokok itu jahat) dan ciri-cirinya hampir tidak bisa dibedakan dengan internal Sound Blaster Z, namun tidak perlu naik kemana-mana, cukup colokkan colokan ke port USB. Dan segera Anda memiliki suara tujuh saluran dengan kualitas sempurna, semua jenis gadget untuk musik dan permainan, serta built-in port USB kalau-kalau Anda tidak punya cukup. Memiliki ruang memungkinkan untuk menambahkan amplifier headphone tambahan, dan begitu Anda mendengarnya beraksi, sulit untuk menghentikan kebiasaan tersebut. Fungsi utama perangkat lunak diduplikasi oleh tombol perangkat keras. Harga penerbitannya adalah 10 ribu rubel.

Mainkan dan dengarkan musik dengan senang hati! Jumlahnya tidak banyak, kesenangan ini.