Если звуковую волну на графике зависимости амплитуды от времени удается изобразить в виде синусоиды, то человек слышит звук одной частоты — чистый тон.
Характерно, что в качестве амплитуды сигнала в указанном случае выступает звуковое давление Р, выраженное в Паскалях, то есть в линейных, а не относительных единицах. И еще одно пояснение к рис. 3.1: за нулевую отметку по оси ординат принято нормальное атмосферное давление.
В некотором приближении чистый тон способен создавать лишь один акустический инструмент — камертон.
С целью упрощения решения конкретных задач в технической акустике и звуковой электронике считается, что частота слышимого тона совпадает с частотой в герцах синусоидального колебания. В этих разделах науки частоты звуковых колебаний подразделяют на три интервала: с низкими, средними и высокими частотами. К низким относятся частоты, находящиеся в диапазоне от 16 до 200...500 Гц, к высоким — от 2...5 до 20 кГц. Средние частоты расположены между низкими и высокими диапазонами частот.
Пересчет зависимости амплитуды сигнала от времени в функцию амплитуды от частоты можно осуществить с помощью ряда математических преобразований. Одной из самых популярных методик является преобразование Фурье. Такой метод называется фурье-анализом по имени французского математика Ж. Фурье (1768—1830), который первым применил его; правда, в отношении не звука, а теплоты. Если быть абсолютно точными, то следует заметить, что чаще всего применяется одна из упрощенных модификаций фурье-анализа, называемая «быстрое преобразование Фурье» — БПФ, что в английской транскрипции имеет вид FFT — Fast Fourier transform.
|