Forum Replies Created
-
Posts
-
Garso impulsų pučiamųjų instrumentų garsuose taip pat nerasime, bet įdomu pažvelgti į instrumento skambesio pasikeitimą, grojant žemą ir aukštesnias natas. Kviečiu patyrinėti varinių pučiamųjų orkestrų solinį instrumentą – trimitą.
Pirma paklausykime žemą, vidutinį ir aukščiausią trimito garsą, kai instrumentas įrašomas akustinėje kameroje maždaug metro atstumu.Į eilę surikiavau garso signalus, o paveikslėlio apačioje matome 0,01 sekundės trukmės išskleistą tų signalų formą.
Girdime tą patį ką ir rojalio atveju – žemosios trimito natos garsas sodrus, turi platų spektrą, aukštesnės natos spektras susiaurėjęs, o aukščiausios natos garsas panašus į švilpynę (į sinusoidę).3-ios oktavos Mi natos spektre, apimančiame 40 dB dinaminį diapazoną matome daug harmonikų, kurių aukščiausioji yra 5 kHz. Galima užfiksuoti dar aukštesnių harmonikų, bet jų amplitudė bus labai maža ir garso tembro formavime turės mažą įtaką:
5-osios oktavos Re natos spektras siauresnis. Nors natos dažnis kelis kartus aukštesnis, aukščiausioji harmoniką 40 dB diapazone beveik nepasislinko – jos dažnis 5270 Hercai:
Aukščiausioji trimito nata yra 6-os oktavos Mi-bemol, šios natos dažnis 1244 Hercai. Spektras siauras, nes aukščiausioji harmonika liko stovėti vietoje (5007 Hz). Garsas skurdus ir darosi sunku atpažinti, kad tai trimito garsas:
Altec Manufacturing Shearer projektą lydėjo ypatinga sėkmė. Nuo 1927-ųjų Altec plėtė gamybą, apimdami visą profesionalių ir buitinių garso sistemų spektrą. 50 darbuotojų kasdien pagamindavo 1000 garsiakalbių, o Shearer ir Iconic buvo patys sėkmingiausi projektai. 1936 -aisiais Shearer Horn buvo pripažintas Techninių pasiekimų akademijos nugalėtoju, apdovanotas Kino meno ir mokslo akademijos prizu. Beveik visi įrangos kinui gamintojai Shearer Horn pripažino standartu.
Mažiausios iš Shearer buvo skirtos 1200 vietų kino salėms:
Namų kinas ir muzikos atkūrimas techniškai skirtingi dalykai. Kino įrašai būna daugiakanaliai su emocijas keliančiais garso efektais. Namų kinui reikalingas resiveris, iškoduojantis įrašytą garsą į daug kanalų ir su keliais galios stiprintuvais, tuntas kolonėlių – nuo centrinės iki kelių galiniam garsui atkurti ir dar subvuferis garso efektams perteikti. Namų kinui reiktų didelio ekrano ir gero kino projektoriaus. Atsiranda papildoma problema – ekranas blokuoja už-ekraninių kolonėlių garsą, todėl priekio AS turi būti su paryškintais viduriniaisiais ir aukštaisiais garso dažniais.
Štai tokios AS su priekiniais ruporais yra pritaikytos kino ekrano slopinimui kompensuoti:
Šiuolaikiniai Tannoy Westminster taip pat turi priekio ruporą. Būtų neblogas sprendimas, bet retas kuris norime taip giliai į namų kiną leistis…Bičiulis Bakanas klausia apie kompromisą, kurio pats neseniai ieškojau. Turėjau didelio jautrio audio sistemą, gerai atkuriančią pačius žemiausius dažnius, kokybiškai rodantį Pioneer plazminį TV ir DVD grotuvą. Nusipirkau vieną geriausių Denon resiverių ir pradėjau projektuoti papildomas kolonėles. Net garsiakalbius buvau nusipirkęs, bet… pažiūrėjau kelis filmus ir nusprendžiau sustoti.
Žinau, kad daugelio kitų patirtis panaši; imasi namų kino projekto, nusiperka aparatūrą, pažiūri kelis filmus ir reikalą numeta. Pernai Japonijoje buvau ruporinės GAS perklausoje ir kambaryje mačiau virš galvų kabantį Sony profesionalų kino projektorių. Projektorius buvo apdulkėjęs, o tai reiškia, kad seniai nenaudojamas.
Daug žmonių bandė namų kinui panaudoti stereo aparatūrą, bet čia laukia nemažai problemų; kino resiveriai gali būti su galingais stiprintuvais, bet daug viename korpuse nebus tokie kokybiški, kokius perkame stereo garsui atkurti. Jei norėsime panaudoti stereo stiprintuvą ir papildomus garso kanalams stiprinti, tada bus sudėtinga komutavimo schema ir sunku bus viską suderinti.
Mano poreikius šiuo metu vėl tenkina televizorius, iš kurio garsas paduotas į pradinį GAS stiprintuvą. Kai noriu pasismaginti koncertiniu ar gero filmo garsu, įsijungiu stereo aparatūrą ir galiu kokybiškai klausyti koncertą. Daugiakanalinio garso neturiu, bet geru filmu pasidžiaugti galiu ir be jo.
Siūlau gerai pagalvoti ar verta leistis į didelį ir brangų namų kino projektą. Žinau, kad esate muzikos mylėtojas, todėl rekomenduočiau likti prie stereo ir toliau siekti kokybiško mūzikos atkūrimo. Pagerinus stereo sistemą, geresnis bus ir garsas iš TV. Kai per Naujuosius mūsų televizija nieko gero nerodo, užsidedame Džo Kokerio paskutiniojo koncerto Vokietijoje DVD ir kažkelintą kartą pasimėgaujame puikiai įrašytu garsu per stereo kolonėles.
Pažvelgus į fortepijono antros oktavos E-bemol natos garso spektrą, dažnių mastelyje dešinėje už pagrindinio 77,8 Hz garso natos matomame daug harmonikų. Šiek tiek atsiliepia viena oktava žemesnė pirmosios oktavos E-bemol (38,9 Hz) styga, dar labiau praturtindama pagrindinį garsą. Instrumentas skamba švariai, mes girdime sodrų ir galingą garsą:
4-os oktavos G-bemol dažnis yra 370 Hz. Stebime ryškią antrąją harmoniką, nedidelę trečiąją, ketvirtąją ir penktąją harmonikas. Žemiau G-bemol atsiradę garsai yra instrumento elementų – stygų ir korpuso elementų garsai ir jų dedamosios. G-bemol palyginti sodrus ir malonus klausyti:
Dar aukštesnės 7-os oktavos D natos garsas jau skurdesnis. Kairėje nuo pagrindinio garso matome daug instrumento korpuso, o taip pat žemesniųjų stygų rezonansai ir interferencijos, kurios nusidriekia net už pagrindinio natos garso. Deja, aukštesniųjų harmonikų nebelikę, todėl garsas darosi skurdus:
O kaip sekasi aukščiausiai aštuntos oktavos C?
Visai prastai. Natos dažnis 4186 Hz, bet palyginti stora ir labai įtempta plieninė styga harmonikų nespinduliuoja. Žemiau natos daugybė pašalinių garsų, kuriuos sukelia virpančios ir rezonuojančios ilgesnės stygos, korpuso elementai, atspindžiai ir kombinaciniai garsai. Trumpiausios stygos galios nebeužtenka išjudinti instrumento, todėl ji skamba tyliau.
Tos aukščiausios fortepijono ir kitų instrumentų natos nebe melodijai, bet kūrinio emocijai ar žaismui perteikti. To taip pat kartais reikia.
Gilesnė fortepijono garsų analizė leidžia suvokti kitų muzikos instrumentų svarbų ypatumą – aukščiausiųjų bet kurio instrumento natų garsas skamba skurdžiau negu to instrumento žemosios natos, nes garse nebelieka harmonikų. Netgi plataus spektro instrumentai – maži būgnai, lėkštės, skrabalai skamba skurdžiau už didesnius mušamuosius.
Ne tik mūsų klausa yra aukštųjų dažnių filtras. Instrumentuose aukštesniųjų natų (dažnių) spektras būna siauresnis, todėl aukštesnių oktavų natos paprastai skamba skurdžiau negu žemosios.
Paklausykite kaip kinta fortepijono garso sudėtis per visą klaviatūrą. Įraše parinkau 9 didžiojo Stainway koncertinio rojalio natas, įrašytas 2 mikrofonais akustinėje kameroje. Kad būtų lengviau įsitikinti, kad aukščiausios rojalio natos skamba skurdžiai, kad garso spektras yra susiaurėjęs, pabaigoje pakartojau žemesnę natą.
Fortepijono garso grafikai laiko mastelyje be paskutiniojo epizodo su žemaja nata atrodo štai taip:
Žemiausių natų garso pirmųjų 200 milisekundžių stereo garso signalas atrodo taip:
Matome labai lėtai slopstantį harmonikomis turtingą garsą. Stereo signalas stipriai skiriasi, nes vienas mikrofonas buvo prie didžiųjų, o kitas prie mažiausių instrumentų stygų.
Žemiau grafike aukščiausios natos garsas, kuris per 200 ms beveik pranyksta ir yra žymiai skurdesnis harmonikomis, neišraiškingas:
Užtikau archeologą Jean-Loup Ringot, iš akmenų susidėliojusį litofoną – pažiūrėkime.
Čia ant virvučių sudėliotas didesnis litofonas, bet ir šis instrumentas yra atitinkamai parinktų rezonatorių rinkinukas.Muzikos instrumentų, o taip pat gamtos garsų pagrindas yra periodiniai signalai. Paprasčiausias ir seniai ištirtas garso instrumentas yra Helmholco rezonatorius. Sferinis rezonatorius gali skleisti sinuso (harmoninį) signalą, kurio dažnis priklauso nuo sferos dydžio ir rezonansą žadinančio kaklelio proporcijų. Jei rezonatoriaus forma kitokia – stačiakampė ar netaisyklinga, rezonatoriuje atsiras daugiau rezonansų ir girdėsime sudėtingesnio spektro garsą. Skudučiai ir švilpynės yra artimiausi Helmholco rezonatorių giminaičiai.
Buvo gaminami ir tyrinėjami visokie rezonatoriai. Jei oro gūsiu sužadinsime butelį, galėsime išgauti tokios grafinės formos garsą:
O čia tas pats garsas dažnių skalėje:
Tyrinėjamą butelį paklausyti galime šioje nuorodoje.Visų muzikos instrumentų veikimas pagrįstas rezonansu. Medinius pučiamuosius sužadina virpantys liežuvėliai, varinius – muštukas. Kad rezonuotų būgnai ir lėkštės, juos mušame lazdelėmis, smuikų stygas žadiname strykais arba pirštais, bet visur yra rezonuojantys elementai ir muzikantų valdomi sužadintojai. Pagrindiniai instrumentų rezonansai (pagrindinis tonas) būna suderinti melodijai. Pagrindinį rezonansą papildantys kitų instrumento dalių rezonansai (obertonai) praturtina garsą, instrumentą padaro atpažįstamą. Kažkur lauke ištemptos stygos garsas būtų nuobodžiai neįdomus, bet kai styga šalia rezonuojančio korpuso, kai jai atsiliepia kitų stygų virpėjimas su daugybe obertonų, garsas įgauna smuikui, gitarai, mandolinai būdingų atspalvių.
Kai instrumento spektras labai platus, suderinimo kažkuriai natai (dažniui) svarbos nebelieka. Mušamųjų lėkštės, visokie barškalai ir daugybė kitų plačiajuosčių instrumentų nėra derinami, nors kai kuriais galima išgauti kintančio tono garsus.
Gamtos garsų gamoje tie patys garso reiškiniai; mūsų ar paukštelių gerklėse, bičių dūzgime, miško ošime. Net žaibo ar patrankos šūvio sukelti garsai yra vibracijos ir rezonansai, bet ne kažkokie išgalvoti garso impulsai.
Helmholco sintezatorius, 1905Paminėtą sąvybę, kad mūsų klausa nufiltruoja aukštesnes harmonikas gerai iliustruoja filmukas –
Can you hear the difference between a square wave and a sine wave?, kurį užtikau akademiniame tinklapyje The Audio Masterclass Music Production and Sound Engineering Course.
Kadangi stačiakampis periodinis signalas sudarytas ir nelyginių harmonikų, žemų dažnių “stačiakampį” garsą lengvai atskiriame nuo sinusinio, nes harmonikos yra gerai girdimos. 100 Hz ŽD stačiakampiame girdėsime 3, 5, 7 ir dar aukštesnes harmonikas, iki pasieksime girdėjimo ribą. Kitas reikalas su 2 kHz, kai galėsime girdėti tik dvi ar tris (trečią, penktą, o gal dar septintą) harmonikas, nes devintoji bus 18 kHz. 4 kHz stačiakampio signalo garsas į smegenis nukeliaus dar siauresnis, nes turės tik 3 harmoniką (12 kHz), o sekančios 5-osios (20 kHz) nebegirdėsime.
Filmuko autorius pademonstravo kaip kinta mūsų girdėjimas ir kad 6 kHz ar dar aukštesnių dažnių stačiakampiai impulsai skambės taip, lyg klausytume sinuso signalą.
– O jei išgirdome skirtumą tarp 6 kHz stačiakampio ir sinuso?
Reiškia, išgirdote interferencinius iškraipymus, sudarančius dažnių skirtumą ir persikėlusius į girdimų dažnių zoną. Labai dažna apgaulė, bičiuliai-audiofilai, leidžianti pamanyti, kad girdime ultra-garsus, kai iš tiesu girdime girdimoje dažnių zonoje atsiradusius interferencinius signalus. ?Stačiakampis harmoninis signalas gerai ištirtas. Čia filmukas, kuriame grafiškai, o taip pat ir garsu pademonstruota stačiakampio kilmė, čia mokslinis pagrindas – Furje transformacija.
Būgno signalas yra eksponentiškai slopstantys virpesiai. Būgno korpusas, o taip pat vibracijų atspindžiai papildo būgno membranos virpėjimą, todėl garsas įgauna specifinį tembrą.
Mano suformuoto būgno galėjote paklausyti aukščiau esančio posto nuorodoje, o stereo signalas padidintame mastelyje yra toks kaip paveikslėlyje:
Nuo 50-ųjų vidurio elektronikoje prasidėjo tranzistorinių įrenginių kūrimas. Atsirado naujos galimybės sukonstruoti patogesnius ir pigesnius garso signalo apdorojimo įrenginius.
Nuotraukoje 1954-ųjų lempinis 11 bitų DATRAC ASK. Keitikliai buvo reikalingi karybai ir mokslui, bet mes apie tokius įrenginius anais lempų laikais nė nesvajojome.
DATRAC buvo amerikiečių Analogic Corporation 64 kilogramų, 500 W elektros naudojantis ir 8,5 tūkstančių dolerių kainavęs įrenginys. Analogic Corporation tebegyvuoja. Gamina medicininę, karinę ir kitokią pramoninę elektroninę įrangą.1969 m. amerikiečių Analog Devices Inc. jau turėjo specializuotą padalinį Pastoriza Electronics, kur buvo sukurtas plačios paskirties ASK.
Nuotraukoje apie 800 USD kainavęs 12 bitų ADC-12U μA710 komparatorių bazėje. Štai šių iš amerikiečių nukopijuotų komparatorių esu vykęs į Rygą, kur jie buvo gaminami. Sovietinės mikroschemos nebuvo absoliučiai tikslus analogas, nes TSRS neturėjo švarių silicio kristalų gamybos technologijos. Kartą Rygos Почтовый ящик (tada karo pramonei gaminančios įmonės ir konstravimo biurai buvo užkoduoti Pašto dėžutėmis su atitinkamu numeriu) konstruktorių paklausiau, kodėl μA709 operacinio stiprintuvo galinių tranzistorių emiteriuose yra varžos, kurių amerikietiškuose nebuvo. Tada man pašnabždėjo, kad be šių varžų sovietinės mikroschemos perdegtų.
Analog Devices Inc. Pastoriza padalinio sukonstruotas DC-12U 12 bitų 10-μs modulis, 1969.
Schemoje yra atraminės įtampos šaltinis, plonaplėvių preciziškų rezistorių grandynas ir rezistorius komutuojantys raktai.
Veikimo principas labai paprastas ir išlikęs šių laikų garso signalo keitikliuose:
R2R keitiklis