В этой главе мы рассмотрим некоторые аспекты звука с точки зрения его физики в надежде, что это поможет практическому осознанию происходящих процессов.
В большинстве случаев звук можно рассматривать как колебания воздуха в рамках различаемого ухом частотного диапазона (20 Hz-20 kHz). Источник звука вызывает воздушные колебания, которые в свою очередь воздействуют на барабанную перепонку уха. Звук может распространяться не только в воздухе, но и в других средах, например воде или твердом материале.

Ухо ребенка различает звук в пределах частотного диапазона от 20 Hz до 20 kHz. Аббревиатура единицы измерения частоты сигнала Hz является сокращением для Hertz (Герц) - имени ученого, который определил ее, как количество колебаний в одну секунду. Аббревиатура kHz (килогерц) означает тысячу герц (k = kilo = 1000).

С возрастом верхняя граница воспринимаемого диапазона понижается и к 30 годам в среднем находится на уровне 15 kHz. Имеют ли значения частоты, лежащие выше обозначенной границы, для людей этого возраста - вопрос спорный, однако большинство тестов показывает, что их отсутствие влияет на восприятие звука.

Иногда при описании звука используют аналогию с морскими волнами, имеющими гребни и впадины и передвигающимися в определенном направлении. В этом случае динамики можно сравнить с камнями, падающими в воду, вокруг которых волны распространяются во всех направлениях и их высота убывает по мере удаления от места падения. На самом деле источник звука действует наподобие поршня, сжимающего и разряжающего давление воздуха. В любом случае необходимо принимать во внимание тот факт, что сам воздух не перемещается, а только передает энергию соседним областям пространства.
Возьмем синусоидальный тон. Синусоида отражает изменение уровня или звукового давления во времени, как это показано на рисунке. Начальная точка соответствует нейтральному положению покоя. Затем воздух сжимается, снова проходит через нейтральную точку, а потом разряжается (передвигается в обратном направлении) до тех пор, пока снова не вернется к нейтральной нулевой точке. Этот отрезок времени называется периодом. Синусоида имеет простую симметричную форму, однако музыка является результатом наложения множества подобных кривых с различными частотами и уровнями, что придает музыкальному сигналу сложную неповторяющуюся форму.
Количество колебаний в секунду определяется в герцах - человек воспринимает это как высоту или частоту тона. Чем больше колебаний в секунду, тем выше частота и выше звук, который мы слышим.

Расстояние между началом и концом колебания, измеренное в пространстве, называется длиной волны. Она связана со скоростью звука и его частотой формулой:

С = W х F, где: С - скорость звука (341 m/s при 15,5° С), W - длина волны (в метрах), F - частота в герцах.

Используя эту формулу, получаем: W = C/F и F = C/W.

Для понимания природы звука необходимо ясно представлять взаимосвязь элементов этой формулы: с увеличением частоты длина волны уменьшается и наоборот - с уменьшением частоты длина волны увеличивается. Если снова обратиться к синусоидальному представлению волны, то мы увидим, что это действительно так. Ниже приведена таблица соответствия длины волны и ее частоты.

В воспроизведении и управлении низкочастотным сигналом длина волны играет особенно важную роль. Для эффективного воспроизведения динамиком басового сигнала диаметр диффузора должен быть равен приблизительно четверти длины волны. Аналогично акустические особенности зала в области воспроизведения сигнала низкой частоты зависят от объема, в котором распространяется звук - по мере удаления от источника звука составляющая баса увеличивается по сравнению с сигналами, чьи частоты лежат в верхних диапазонах.
То, что мы обычно называем уровнем (громкостью) звука, на самом деле является восприятием давления среды, в котором звук распространяется. Уровень звукового давления (ЭРЬ) измеряется в децибелах (<ЛВ). Как уже упоминалось ранее, <ЛВ - это отношение. Для измерения БРЬ в этом отношении использовалась единица давления Ра (Паскаль). Аналогично звуковое давление можно выразить и через отношение напряжений.
БРЬ - квадратный корень интенсивности. Интенсивность, в свою очередь - мера акустической мощности, аналогичная электрической мощности, измеряемой в ваттах Она определяется по отношению к
интенсивности, соответствующей самой малой громкости звука, различаемого человеческим слухом (порог слышимости - 10-12 W на частоте 1 kHz). Интенсивность звука довольно редко используется для измерения его акустических характеристик.