Dźwięk

Posłuchaj tego artykułu

Plik audio został utworzony na podstawie wersji z 22 października 2011 i nie obejmuje późniejszych edycji.

Inne artykuły audio

Dźwięk – zaburzenie mechaniczne falowe rozchodzące się w ośrodku sprężystym, zdolne do wrażenia słuchowego u człowieka lub zwierząt, a także wrażenie słuchowe wywołane taką falą^[1][2]. Dla człowieka pasmo słyszenia mieści się w granicach 20Hz do 20kHz^[3][4]. Częstotliwości poniżej 20Hz to infradźwięki, a powyżej 20kHz to ultradźwięki^[5].

Używa się też terminu dźwięki słyszalne – na określenie dźwięków z zakresu częstotliwości i natężeń, które rejestruje człowiek. Człowiek rejestruje częstotliwości w granicach 20Hz - 20kHz^[6].

Człowiek, jak i inne zwierzęta, odbiera dźwięki słyszalne poprzez zmysł nazywany słuchem, którego narządem są uszy. Natężenie dźwięku można wyrazić w postaci powierzchniowej gęstości mocy fali akustycznej w (W/m²), jednak powszechniejsze i wygodniejsze jest podawanie wartości poziomu natężenia dźwięku, czyli we względnej skali logarytmicznej, której jednostką jest decybel^[7]. Jeszcze inną skalą, która uwzględnia fizjologię ludzkiego ucha, jest skala głośności mierzonej w fonach^[8].

Dźwięki słyszalne przez poszczególnych ludzi mogą różnić się zarówno w zakresie częstotliwości, jak i głośności. Regułą jest, że wraz z wiekiem zakres częstotliwości się zawęża (dotyczy to szczególnie częstotliwości wysokich)^[9][10] oraz podnosi się dolna granica poziomu głośności słyszanych dźwięków. Zjawisko niedosłuchu dotyka ostatnio coraz częściej również młodych ludzi z powodu powszechnego użycia słuchawek dousznych^[11][12]. Dodatkowo na niedosłuch narażone są osoby, które narażone są na częsty hałas^[13].

Istoty żywe przetwarzają dźwięki w określony sposób. Pierwszy etap to rejestracja wartości ciśnienia w funkcji czasu. Następnie dźwięk jest analizowany – wydzielany jest ton podstawowy (decydujący o słyszanej wysokości dźwięku) i wyższe składowe harmoniczne, których amplitudy decydują o barwie dźwięku^[14][15]. Analiza taka jest możliwa, ponieważ każdą, dowolnie skomplikowaną falę można rozłożyć na składowe sinusoidalne. Z matematycznego punktu widzenia operacja taka nazywa się transformacją Fouriera^[16]. Gdy dźwięk składa się z wielu składowych, każdej składowej można przypisać określone parametry – amplitudę, fazę oraz częstotliwość. Następnie uzyskane wartości amplitudy są poddawane logarytmowaniu (zgodnie z prawem Webera-Fechnera), dzięki czemu słabe dźwięki są tak samo rozróżnialne jak silne^[17]. W efekcie mózg uzyskuje strumień danych, który reprezentuje najważniejsze cechy dźwięku (głośność, wysokość, barwę). Człowiek używa tej metody do rozpoznawania mowy, mimo występowania silnych zakłóceń (np. rozmowa w tłumie)^[18].

Pierwszego zapisu dźwięku dokonał w 1860 roku Édouard-Léon Scott de Martinville. Jego fonautograf nie był zaprojektowany do odtwarzania dźwięku^[19], ale zachowały się zapisy archiwalne pierwszych rejestracji, odczytane i odtworzone w 2008 roku^[20].

Pierwszego zapisu dźwięku za pomocą urządzenia zwanego fonografem, mogącego także odtwarzać dźwięk, dokonał w 1877 roku Amerykanin Thomas Alva Edison. Pobudzona do drgań dźwiękiem membrana przekazywała drgania do igły żłobiącej śrubowy rowek w cynowej folii nałożonej na obracający się wałek^[21]. Ponowne przejście igły wzdłuż wyrytych na wałku rowków umożliwiało wprawienie w ruch innej membrany i przekazanie drgań w tubę głosową, tym samym odtwarzając dźwięk^[22].

Do podstawowych cech dźwięku zalicza się^[23]:

• wysokość dźwięku,
• głośność dźwięku,
• czas trwania dźwięku,
• barwa dźwięku.

Cechy te związane są ściśle z odpowiednimi parametrami fali akustycznej^[24].

• mające określoną wysokość:
  • ton (ton podstawowy)^[25],
  • wieloton harmoniczny^[24],
• niemające określonej wysokości:
  • wieloton nieharmoniczny,
  • szum (mający widmo ciągłe)^[26]:
    • szum biały^[25],
    • szum różowy^[25][27].

• akustyka
• fale dźwiękowe
• dźwięk muzyczny
• prędkość dźwięku
• infradźwięki
• ultradźwięki
• voice frequency

• RobertoR. Casati RobertoR., JeromeJ. Dokic JeromeJ., Sounds, [w:] Stanford Encyclopedia of Philosophy, CSLI, Stanford University, 5 października 2010, ISSN 1095-5054 [dostęp 2018-01-17]  (ang.).