В звуковой аппаратуре звук представляется либо непрерывным электрическим сигналом, либо набором цифр (нулей и единиц).
На границе звукового барьера: что вы об этом знаете?
В твердых телах, особенно металлах, звук проходит намного быстрее до 5-6 тыс. Что препятствует распространению звука От тела звук расходится во все стороны одинаково, но только в том случае, если на его пути нет преград. Не все препятствия мешают распространению звука. Очевидно, что листом картона, как от света, от шума не закроешься. Дело в том, что звуковые волны обходят преграды, если их размер меньше длины волны. Длина волн, которые мы слышим, составляет 0,015-15 м. Дерево волна может обогнуть, а здание или скалистые горы — нет. От таких больших объектов она отражается. Как и свет, звуковая волна отражается под углом, равным по величине углу падения. В момент отражения мы слышим эхо. Переход звука из среды в среду Он возможен, только если плотности двух сред не слишком отличаются.
Например, у воздуха и воды разница слишком велика. Звук, подойдя к границе, отражается от поверхности реки. Только маленькая часть энергии волны расходуется на вибрацию верхних слоев воды.
Например двигатель его звук известен любому , или детали корпуса например, носовая часть , которые, уплотняя перед собой воздух при движении, создают определенного вида волны давления сжатия , бегущие вперед. Все эти звуковые волны распространяются в воздушной среде с уже известной нам скоростью звука. То есть если самолет дозвуковой, да еще и летит на малой скорости, то они от него как бы убегают. В итоге при приближении такого самолета мы слышим сначала его звук, а потом уже пролетает он сам.
Оговорюсь, правда, что это справедливо, если самолет летит не очень высоко. Ведь скорость звука — это не скорость света. Величина ее не столь велика и звуковым волнам нужно время, чтобы дойти до слушателя. Поэтому очередность появления звука для слушателя и самолета, если тот летит на большой высоте может измениться. А раз звук не так уж и быстр, то с увеличением собственной скорости самолет начинает догонять волны им испускаемые. То есть, если бы он был неподвижен, то волны расходились бы от него в виде концентрических окружностей, как круги на воде от брошенного камня. А так как самолет движется, то в секторе этих кругов, соответствующем направлению полета, границы волн их фронты начинают сближаться.
Дозвуковое движение тела. Соответственно, промежуток между самолетом его носовой частью и фронтом самой первой головной волны то есть это та область, где происходит постепенное, в известной степени, торможение набегающего потока при встрече с носовой частью самолета крыла, хвостового оперения и, как следствие, увеличение давления и температуры начинает сокращаться и тем быстрее, чем больше скорость полета. Наступает такой момент, когда этот промежуток практически исчезает или становится минимальным , превращаясь в особого рода область , которую называют скачком уплотнения. Это происходит тогда, когда скорость полета достигает скорости звука, то есть самолет движется с той же скоростью, что и волны им испускаемые. Скачок уплотнения, представляет собой очень узкую область среды порядка 10-4 мм , при прохождении через которую происходит уже не постепенное, а резкое скачкообразное изменение параметров этой среды — скорости, давления, температуры, плотности. В нашем случае скорость падает, давление, температура и плотность растут. Отсюда такое название — скачок уплотнения.
Несколько упрощенно обо всем этом я бы еще сказал так. Сверхзвуковой поток резко затормозить невозможно, но ему это делать приходится, ведь уже нет возможности постепенного торможения до скорости потока перед самым носом самолета, как на умеренных дозвуковых скоростях. Он как бы натыкается на участок дозвука перед носом самолета или носком крыла и сминается в узкий скачок, передавая ему большую энергию движения, которой обладает. Можно, кстати, сказать и наоборот, что самолет передает часть своей энергии на образование скачков уплотнения, чтобы затормозить сверхзвуковой поток. Сверхзвуковое движение тела. Есть для скачка уплотнения и другое название. Перемещаясь вместе с самолетом в пространстве, он представляет собой по сути дела фронт резкого изменения вышеуказанных параметров среды то есть воздушного потока.
А это есть суть ударная волна. Скачок уплотнения и ударная волна, вобщем-то, равноправные определения, но в аэродинамике более употребимо первое. Ударная волна или скачок уплотнения могут быть практически перпендикулярными к направлению полета, в этом случае они принимают в пространстве приблизительно форму круга и называются прямыми. Режимы движения тела. То есть самолет уже перегоняет собственный звук. В этом случае они называются косыми и в пространстве принимают форму конуса, который, кстати, носит название конуса Маха, по имени ученого, занимавшегося исследованиями сверхзвуковых течений упоминал о нем в одной из предыдущих статей. Конус Маха.
А коническая поверхность касается фронтов всех звуковых волн, источником которых стал самолет, и которые он «обогнал», выйдя на сверхзвуковую скорость. Кроме того скачки уплотнения могут быть также присоединенными, когда они примыкают к поверхности тела, двигающегося со сверхзвуковой скоростью или же отошедшими, если они с телом не соприкасаются. Виды скачков уплотнения при сверхзвуковом обтекании тел различной формы. Обычно скачки становятся присоединенными, если сверхзвуковой поток обтекает какие-либо остроконечные поверхности. Для самолета это, например, может быть заостренная носовая часть, ПВД, острый край воздухозаборника. При этом говорят «скачок садится», например, на нос. А отошедший скачок может получиться при обтекании закругленных поверхностей, например, передней закругленной кромки толстого аэродинамического профиля крыла.
Различные узлы корпуса летательного аппарата создают в полете довольно сложную систему скачков уплотнения. Однако, наиболее интенсивные из них — два. Один головной на носовой части и второй — хвостовой на элементах хвостового оперения. На некотором расстоянии от летательного аппарата промежуточные скачки либо догоняют головной и сливаются с ним, либо их догоняет хвостовой. В итоге остаются два скачка, которые, вобщем-то, воспринимаются земным наблюдателем как один из-за небольших размеров самолета по сравнению с высотой полета и, соответственно,т небольшим промежутком времени между ними. Интенсивность другими словами энергетика ударной волны скачка уплотнения зависит от различных параметров скорости движения летательного аппарата, его конструктивных особенностей, условий среды и др. По мере удаления от вершины конуса Маха, то есть от самолета, как источника возмущений ударная волна ослабевает, постепенно переходит в обычную звуковую волну и в конечном итоге совсем исчезает.
А от того, какой степени интенсивностью будет обладать скачок уплотнения или ударная волна , достигший земли зависит эффект, который он может там произвести. Ведь не секрет, что всем известный «Конкорд» летал на сверхзвуке только над Атлантикой, а военные сверхзвуковые самолеты выходят на сверхзвук на больших высотах или в районах, где отсутствуют населенные пункты по крайней мере вроде как должны это делать. Эти ограничения очень даже оправданы. Для меня, например, само определение ударная волна ассоциируется со взрывом.
Нужно понимать, что это не реальное препятствие, которое должен преодолеть самолет, будто какую-то невидимую стену, а больше абстрактное понятие. Оно возникло в то время, когда в авиации лишь задумывались о летательных аппаратах, которые могут перемещаться на высокой скорости — сверхзвуковой. Многие даже настаивали на недостижимости подобных результатов.
Что такое скорость звука? Скорость звука — это скорость, с которой распространяются упругие волны в определенной среде. Данный показатель меняется в зависимости от среды. Преодоление скорости звука Как же происходит преодоление звукового барьера? Самолет взлетает и постепенно разгоняется все сильнее. Его обтекает сверхзвуковой воздушный поток, в результате чего в носовой части образуется ударная волна. Их может быть и несколько — в зависимости от формы летательного аппарата.
Схема образования ударной волны В данной области давление и плотность воздушной среды резко повышается. В момент, когда самолет превышает скорость звука, он проходит через эту область и возникает звук громкого хлопка, который похож на выстрел. Пилот в кабине никаких звуков не слышит — о преодолении звукового барьера он узнает только по специальным датчикам. Также ощутимы изменения в плане управления самолетом. Интересно: Как и почему летают самолеты?
Для этого, непрерывная звуковая волна разбивается на отдельные маленькие временные участки, для каждого такого участка устанавливается определенная величина интенсивности звука. Таким образом, непрерывная зависимость громкости звука от времени A t заменяется на дискретную последовательность уровней громкости. На графике это выглядит как замена гладкой кривой на последовательность "ступенек". Временная дискретизация звука Для записи аналогового звука и его преобразования в цифровую форму используется микрофон, подключенный к звуковой плате. Чем гуще на графике будут располагаться дискретные полоски, тем качественнее в итоге получится воссоздать первоначальный звук Качество полученного цифрового звука зависит от количества измерений уровня громкости звука в единицу времени, т. Частота дискретизации звука - это количество измерений громкости звука за одну секунду. Чем большее количество измерений производится за одну секунду чем больше частота дискретизации , тем точнее "лесенка" цифрового звукового сигнала повторяет кривую аналогового сигнала. Каждой "ступеньке" на графике присваивается определенное значение уровня громкости звука.
Преобразование непрерывной звуковой волны в последовательность
На что разбивается непрерывная звуковая волна. Подобно звуковым волнам, они распространяются в среде (воде), но свойства их гораздо сложнее, потому что скорость их зависит от длины волны. процесс, при котором, во время кодирования непрерывного звукового сигнала, звуковая волна разбивается на отдельные маленькие временные участки, причем для каждого такого участка устанавливается определенная величина амплитуды. Излучение звуковой волны обуславливает дополнительную потерю энергии движущимся телом (помимо потери энергии вследствие трения и прочих сил).
Акція для всіх передплатників кейс-уроків 7W!
Для того чтобы произвести оцифровку сигнала, необходимо разбить непрерывную звуковую волну на отдельные участки, т. е. рассматривать наборы состояний, а значит нужно выполнить дискретизацию звука. Составляющие непрерывной звуковой волны Непрерывная звуковая волна может быть разбита на несколько составляющих, которые определяют основные характеристики звука. Для этого звуковая волна разбивается на отдельные временные участки. Для самолёта ударная волна создаёт громкий и грохочущий звуковой удар. Подобно звуковым волнам, они распространяются в среде (воде), но свойства их гораздо сложнее, потому что скорость их зависит от длины волны. В звуковой аппаратуре звук представляется либо непрерывным электрическим сигналом, либо набором цифр (нулей и единиц).
Задание МЭШ
| Дискретизация звука | Все эти звуковые волны распространяются в воздушной среде с уже известной нам скоростью звука. |
| Что такое временная дискретизация звука? - QuePaw | Непрерывная звуковая волна разбивается на отдельные маленькие временные участки, причем для каждого такого участка устанавливается определенная величина интенсивности звука. |
Что такое оцифровка звука?
- Поиск по этому блогу
- У вас большие запросы!
- Кодирование звуковой информации.
- На границе звукового барьера: что вы об этом знаете?
Звук - теория, часть 1
Непрерывная звуковая волна разбивается на отдельные маленькие.". Непрерывная звуковая волна разбивается на отдельные маленькие временные участки, причем для каждого такого участка устанавливается определенная величина интенсивности звука. Звуковой барьер в аэродинамике — название ряда технических трудностей, вызванных явлениями, сопровождающими движение летательного аппарата (например, сверхзвукового самолёта, ракеты) на скоростях, близких к скорости звука или превышающих её. Все эти звуковые волны распространяются в воздушной среде с уже известной нам скоростью звука. Звук – это звуковая волна с непрерывно меняющийся амплитудой и частотой. непрерывную звуковая волна разбивается на отдельные маленькие временные. это чередование уплотнений и разряжений воздуха, т. е. волна, отделяющаяся от непрерывно от самолета.
Почему слышен хлопок при переходе на сверхзвук
- Информатика - Кодирование звуковой информации.
- Кодирование звуковой информации.
- Преодоление самолетом звукового барьера — что это такое
- Как кодируется звук. Цифровое кодирование и обработка звука
- Отличия аналогового звука от цифрового / Хабр
- Что такое звуковой удар и как он ощущается
Задание МЭШ
Временная дискретизация звука. Для того чтобы компьютер мог обрабатывать звук, непрерывный звуковой сигнал должен быть преобразован в цифровую дискретную форму с помощью временной дискретизации. Непрерывная звуковая волна разбивается на отдельные маленькие временные участки, для каждого такого участка устанавливается определенная величина интенсивности звука. Такой процесс называется оцифровкой звука. Таким образом, непрерывная зависимость громкости звука от времени A t заменяется на дискретную последовательность уровней громкости.
На графике это выглядит как замена гладкой кривой на последовательность "ступенек". Рис 2. Временная дискретизация звука Частота дискретизации. Для записи аналогового звука и его преобразования в цифровую форму используется микрофон, подключенный к звуковой плате.
Качество полученного звука зависит от количества измерений уровня громкости звука в единицу времени, то есть частоты дискретизации. Чем большее количество измерений производится за 1 секунду, тем выше качество записанного звука.
Оцифровка звука — технология поделенным временным шагом и последующей записи полученных значений в численном виде [2]. Другое название оцифровки звука — аналогово-цифровое преобразование звука. Оцифровка звука включает в себя два процесса: процесс дискретизации осуществление выборки сигнала по времени процесс квантования по амплитуде. Дискретизация по времени [ править править код ] Процесс дискретизации по времени — процесс получения значений сигнала, который преобразуется с определенным временным шагом — шагом дискретизации. Количество замеров величины сигнала, осуществляемых в единицу времени, называют частотой дискретизации или частотой выборки, или частотой семплирования от англ.
Чем меньше шаг дискретизации, тем выше частота дискретизации и тем более точное представление о сигнале нами будет получено. Это подтверждается теоремой Котельникова в зарубежной литературе встречается как теорема Шеннона, Shannon. Согласно ей, аналоговый сигнал с ограниченным спектром точно описуем дискретной последовательностью значений его амплитуды, если эти значения берутся с частотой, как минимум вдвое превышающей наивысшую частоту спектра сигнала. На практике это означает, что для того, чтобы оцифрованный сигнал содержал информацию о всем диапазоне слышимых частот исходного аналогового сигнала 20 Гц — 20 кГц необходимо, чтобы выбранное значение частоты дискретизации составляло не менее 40 кГц. Количество замеров амплитуды в секунду называют частотой дискретизации в случае, если шаг дискретизации постоянен. Основная трудность оцифровки заключается в невозможности записать измеренные значения сигнала с идеальной точностью хотя исходя из теоремы Шенона и Котельникова это возможно Линейное однородное квантование амплитуды [ править править код ] Отведём для записи одного значения амплитуды сигнала в памяти компьютера N бит. Значит, с помощью одного N -битного слова можно описать 2 N разных положений.
Теперь, для записи каждого отдельного значения амплитуды, его необходимо округлить до ближайшего уровня квантования. Этот процесс носит название квантования по амплитуде. Квантование по амплитуде — процесс замены реальных значений амплитуды сигнала значениями, приближенными с некоторой точностью. Каждый из 2 N возможных уровней называется уровнем квантования, а расстояние между двумя ближайшими уровнями квантования называется шагом квантования.
Разложим скорость самолёта на две составляющие: одна направлена строго на нас с Вами а мы всё ещё в поле , и она указывает на то, что самолёт приближается к нам, другая, перпендикулярная ей - направлена вверх и соответствует постепенному "поднятию" самолёта к точке зенита. Понятно, что если Дальнее Муракино далеко а оно далеко , то почти все два Маха направлены на нас, а к зениту направлена совсем маленькая составляющая скорости.
Другое дело - точка зенита. В этом случае уже скорость прохождения точки зенита равна двум Махам, а составляющая, направленная на нас с Вами, равна нулю. Таким образом, составляющая скорости самолёта направленная на нас с Вами проходит значение от двух скоростей звука от двух Махов до ноля. Понятно, что где-то на отрезке от Дальнего Муракино до точки зенита она достигает и значения скорости звука. Пусть, например, она достигает значения скорости звука над Ближнем Муракино. Обычно в таких случаях думают, что самолёт преодолел "звуковой барьер" над Ближним Муракино, и что если уж у нас так громыхнуло!
Наверное, хозяйки перепуганную скотину по огородам ловят. Успокойтесь, никто никого не ловит. А в Ближнем Муракине всё относительно спокойно: они просто думают, что по "настоящему" то громыхнуло в Среднем Муракине, а им самим повезло. Что думают жители Среднего Муракина про возможные разрушения в Дальнем Муракино, догадаться уже нетрудно. Если Вы и здесь всё поняли, то опишем звуковые эффекты от пролёта сверхзвукового самолёта, но не у нас над головой, а несколько в стороне. То есть, как в реальной жизни.
Самолёт показался слева от нас в виде маленькой точки, и он стремительно приближается. Мы его не слышим. Самолёт преодолел точку, ближайшую от нас до его траектории. Именно из этой точки мы начнём слышать звук самолёта. Но мы, пока, ничего не слышим. Самолет достиг точки "начала звучания...
Этот рисунок, на самом деле, ничего и не означает, кроме момента "начала звучания". Что мы должны услышать? Небо перед нами - из ближайшей точки к траектории самолёта - как будто разорвалось. Но не от грохота, а от рева. Это ещё не удар! И ощущение такое, что его раздирают два самолёта: один летит вправо, а другой влево.
Звук самолёта уходящего вправо начинает превалировать над звуком самолёта уходящего влево. От чего это происходит - подумайте сами. Наконец, слева раздаётся раскат грома.
Каждой "ступеньке" на графике присваивается определенное значение уровня громкости звука. Уровни громкости звука можно рассматривать как набор возможных состояний N градаций , для кодирования которых необходимо определенное количество информации I, которое называется глубиной кодирования звука. Глубина кодирования звука - это количество информации, которое необходимо для кодирования дискретных уровней громкости цифрового звука. В процессе кодирования каждому уровню громкости звука присваивается свой 16-битовый двоичный код, наименьшему уровню звука будет соответствовать код 0000000000000000, а наибольшему - 1111111111111111. Качество оцифрованного звука Итак, чем больше частота дискретизации и глубина кодирования звука, тем более качественным будет звучание оцифрованного звука и тем лучше можно приблизить оцифрованный звук к оригинальному звучанию. Самое низкое качество оцифрованного звука, соответствующее качеству телефонной связи, получается при частоте дискретизации 8000 раз в секунду, глубине дискретизации 8 битов и записи одной звуковой дорожки режим "моно".
Самое высокое качество оцифрованного звука, соответствующее качеству аудио-CD, достигается при частоте дискретизации 48 000 раз в секунду, глубине дискретизации 16 битов и записи двух звуковых дорожек режим "стерео".