Эффект Доплера в акустике

18 August 2019
Эффект Доплера — изменение частоты и, соответственно, длины волны излучения, воспринимаемое наблюдателем (приёмником), вследствие движения источника излучения и/или движения наблюдателя (приёмника). 

К частному случаю эффекта Доплера можно отнести эффект изменения частоты звука при отражении и прохождении через границу между двумя средами, которая движется относительно самих сред, остающихся неподвижными. 

Эффект Доплера в акустике;
Эффект Доплера в акустике;
Подобная ситуация возникает при прохождении звука через фронт ударной волны в газе, когда характеристики газа по обе стороны фронта различны, или при распространении звука вдоль частично погруженного в жидкость стержня в процессе изменения уровня жидкости (при этом акустические свойства погруженной части стержня изменяются под влиянием реакции окружающей жидкости). 

Эта цитата даёт нам представление о трансформации волны и возникновении резонанса отличного от чистого сигнала. Принимая во внимание резонанс мембраны, акустического кабинета, стен и мебели в помещении, а также тушки звукорежиссёра, мы в одном и том же помещении получим разные акустические результаты просто поменяв местами диван и стол. Ну, ещё если немножко откормим звукорежиссёра...

Звук проходит через среду «воздух» и встречается со средой «препятствие». Возникает резонанс, но он может возникнут на другой частоте. То есть, в резонансе ноты Ля 5 октавы участвуют все ноты Ля всех октав, если на это способен материал. 

На величину коэффициентов отражения и прохождения звука движение границы раздела сред не влияет. Эффект Доплера справедлив для волн любой природы, в том числе электромагнитных. Однако для последних он обусловлен только относительным движением источника и приемника.

Высокочастотное ослабление создает в реверберационном хвосте время затухания высоких частот меньшим, чем общее время затухания. Это используется для имитации сред, которые отражают только высокочастотные звуки. 

Например, покрытый деревом холл может отражать средние и высокие частоты весьма эффективно, и поглощать низкие частоты, так что, если вы хотите сымитировать такой деревянный холл, вы должны ослабить низкие частоты в хвосте и немного высокие, чтобы скопировать поглощение шторами, мягкой мебелью и воздухом.

Ещё один пример:

Если мы смоделировали сигнал на уровне инфразвука, то в бокале возникнет резонанс на той же ноте, что и исходный сигнал но обогащённый артефактами частот, на которые способен хрусталь. А теперь важный вывод. Этот эффект можно использовать при реставрации граммофонных записей. 

Если мы можем эмулировать звук отражённый от среды, то мы можем сформировать исходный звук, получив данные по отражённой волне и материалу окружения. 

Особенно ценным будет знание о генераторе исходного сигнала. Например если это скрипка, то 4/4 позволит вычислить размер и форму деки. Если струны шёлковые, то мы поймём тембр.

Значит, имея пластинку 1905 года и понимая, что запись велась тогда механически в диапазоне 150 Hz 4 kHz или электроакустическим способом от 50 Hz до 10 kHz.

Мы сначала должны удалить все артефакты за пределами рабочей частоты звукозаписывающего аппарата, а потом из них получить партию без искажений и понять что это было — медный рупор или микрофон. Какое он давал эхо или какой был формы, давая такое искажение сигнала. 

Конечно это не вернёт нам на 100% звук партии, но даст очень чёткое представление о звучании конкретного инструмента и технике исполнения. 

Основные материалы с тегом #физика звука в этом цикле: