Что такое эффект Доплера? | Soundmain

Что такое эффект Доплера?

XYrfZMc2NdQ-transformed.jpeg
Сегодня мы обсудим эффект Доплера, одно из многих мировых явлений, названное в честь ученых, которые его изучали, — этот звуковой прорыв, обнаруженный австрийским мыслителем 19-го века Кристианом Допплером. То, что он разработал, помогает объяснить регулярное явление в повседневной человеческой жизни, опираясь на фундаментальную физику, для которой нам сначала следует дать определение нескольким терминам.

Давайте начнем!


Определение ключевых терминов​

Цикл :Одно повторение формы волны, обычно измеряемое расстоянием между повторяющимися пиками (самыми высокими точками) звуковой волны (расстояние между самыми низкими точками также может составлять цикл).
Период :Количество времени, необходимое для завершения одного цикла.
Герц :Единица измерения частоты, указывающая количество циклов в секунду; частота 1 Гц указывает период в одну секунду.
Скорость:Скорость, с которой движется данная звуковая волна или источник этой волны.

Что такое эффект Доплера?​

Эффект Доплера — это наблюдаемое изменение частоты звука из-за движения источника или наблюдателя.

Но что именно все это означает?

Эффект Доплера — это явление распространения волн, с которым вы, вероятно, в той или иной степени сталкиваетесь каждый день. В частности, вполне вероятно, что чем больше времени вы проводите рядом с автомобилями, тем больше вы естественным образом испытываете эффект Доплера. Это связано с тем, что высокоскоростное движение, особенно с участием объекта с высоким уровнем шумового загрязнения, такого как автомобили, помещает основу физического эксперимента непосредственно в середину повседневной человеческой жизни.

Давайте возьмем пример с пожарной машиной — она громкая, ее невозможно игнорировать, и она часто проносится мимо вас с ревом сирен, потрясая вас до глубины души. Мы часто слышим всевозможные аварийные сирены, чередующие небольшое количество нот (например, тритоны ) или использующие скользящие выражения, а не чисто хроматические. Мы можем анализировать такого рода сирены через призму музыкального теоретика, однако важно понимать, что для того, чтобы сделать это с точностью и последовательностью повторений, как грузовик («источник»), так и слушатель («наблюдатель») нужно находиться в состоянии покоя.

Если и источник, и наблюдатель находятся в состоянии покоя, воспринимаемая частота не изменится, и вы будете слышать сирену одинаково каждый раз, когда она завершает свой цикл. Однако то, как вы воспринимаете этот зацикленный звук и взаимодействуете с ним в зависимости от относительного местоположения, вступает в игру эффект Доплера.

Как звучит эффект Доплера

Давайте на мгновение окажемся в центре этого ревущего звука, присоединившись ко мне на моей улице. Прежде чем нажать кнопку воспроизведения ниже, убедитесь, что ваша громкость находится на консервативном уровне. Усиление начальных звуков было снижено, но источник, в конце концов, невозможно игнорировать!


Когда проезжает пожарная машина, можете ли вы определить ноту (или ноты) сирены? Для вас это звучит одинаково в начале записи и в конце? Достаньте инструмент или откройте DAW и попытайтесь определить, что вы слышите, прежде чем продолжить, а также подумайте о том, чтобы записать сирену в своем городе, чтобы сделать то же самое, или использовать ее как способ попрактиковаться в распознавании высоты звука.

В этом примере основные ноты сирены чередуются в идеальном четвертом интервале между A и D. За считанные секунды пройденное расстояние уже сместило нашу воспринимаемую частоту почти на полшага вниз, примерно до G ♯. / A♭ и C♯ / D♭. В конце выключения сирены мы все еще можем услышать шепот ноты ре, но это определенно не первая частота, которую улавливает мозг.

Корнем этого изменения является дифференциация количества циклов в секунду, определенная выше с помощью метрики, с которой производители хорошо знакомы (Гц). Когда объект, излучающий звук, движется в вашем направлении, восприятие этого звука отражает не только основной «аудиофайл», но и скорость, с которой источник приближается к вам, что изменяет количество циклов в секунду. Это увеличение объясняет то, что мы воспринимаем как более высокую частоту при приближении объекта и более низкую частоту при его удалении от нас, как в примере выше.

Возможно, вы уже догадались, что есть второй способ проявить этот опыт. В настоящее время в качестве простого примера мы сделали предположение, что слушатель стоит на месте. Наблюдатель находится в состоянии покоя, воспринимая звук относительно другого движущегося объекта. Однако если слушатель движется и проходит мимо пожарной машины в парке, все равно включив сирену, это также приведет к ощущению эффекта Доплера - как это было бы в случае, если бы обе стороны двигались.

Хотите узнать о менее известных способах реализации этой идеи за пределами трафика? Здесь вы можете прочитать о заявлениях в области медицины, космоса и полиции, соблюдающей ежемесячные квоты на штрафы за превышение скорости.

Jibnd6sXnDg transformed

Распространенная ошибочная идентификация эффекта Доплера​

Реальность такова, что, как и многие общеизвестные звуковые эффекты, это явление очень легко спутать с другими, которые мы обычно испытываем и используем в наших музыкальных композициях. В моем случае это возникло вокруг визитной карточки живых выступлений мультиинструменталиста Эндрю Берда .

Благодаря преданному ( одержимому ) фандому моих родителей, я познакомился с этим артистом и тем, что до сих пор считаю своим любимым подходом к объемному звуку на живых мероприятиях. Возможно, это был бы мой второй фаворит, если бы я присутствовал на оригинальном туре Animals, как это делал мой отец, поскольку в детстве меня постоянно уверяли, насколько много они опирались на свои новаторские ранние годы .

Итак, чем именно занимается Эндрю Бёрд? Что ж, возможно, будет полезно сначала поделиться с вами этим изображением одного из продуктов торговой марки Specimen Audio из Чикаго .

Те, кто посетил шоу Эндрю Берда, вероятно, теперь считают причудливый, свистящий скрипичный лупер синонимом этой поразительной формы. Теперь представьте себе десятки таких разбросанных по знаменитой Четвертой пресвитерианской церкви Чикаго, что ежегодно происходит на шоу под названием Gezelligheid. Эти шоу, которые в переводе с голландского языка вольно переводятся как «уютные», проводятся внутри одного из немногих зданий, уцелевших во время Чикагского пожара, зачастую, когда худшие из ледяных зим города скрываются снаружи. Эту настройку усугубляет прямой эффект рупорных динамиков Specimen Janus, которые могут вращаться на 360° с различной скоростью, создавая уникальное, завораживающее шоу.

Когда я впервые увидел это, я подумал, не был ли это просто визуальный трюк со значительной ценой. Что на самом деле испытывает слушатель, слушая эти вращающиеся лампы, напоминающие старейшие электрические аудиотехнологии в истории человечества?

Как испорчен заголовком этого раздела, поведение звука, демонстрируемое здесь динамиком Janus Horn, не является эффектом Доплера. Поскольку этот продукт, как и чаще всего наблюдатель, неподвижен, существенного изменения скорости или частоты не происходит. Это особенно актуально из-за функции двойного рупора (а не вращающегося одного рупора); очень мало времени без того, чтобы хотя бы какая-то часть внутренней преломляющей поверхности одного из рупоров не была обращена к слушателю.

Вместо этого мы ощущаем своего рода аналоговый эффект тремоло, интенсивность которого зависит от скорости вращения. Это ничуть не умаляет чуда этого опыта, но нет, это не пример сегодняшней темы.

Заключение​

Эффект Доплера — лишь один из многих странных, но банальных явлений, в которых физика звуков и нашего собственного тела создает иллюзии. Если вам понравилась эта тема, обратите внимание на другие наши статьи, связанные с психоакустикой.

Спустя годы после прорыва Кристиана Доплера идея обратного эффекта Доплера также займет центральное место в исследованиях, которые пытаются понять условия, при которых воспринимаемая частота звука увеличивается или звучит выше, когда объект находится дальше и / или движется прочь. Существует ряд исследований, которые связывают это явление с факторами электронных полей, конкретными инструментами, такими как флейты и другие духовые инструменты, и так далее.

Отправляетесь ли вы в путешествие, чтобы интегрировать эффект Доплера в свою музыку, или эти знания просто станут еще одной частью вашего понимания звуковых волн, идите и творите!
Об авторе
SoundMain
Алексей Раков
1.jpg

Главный редактор группы проектов Soundmain, звукорежиссер, увлеченный демократизацией создания музыки

Комментарии

Нет комментариев для отображения.

Статья информация

Автор
Алексей Раков
Время чтения
5 минут(ы)
Просмотры
1,036
Последнее обновление

Загрузки

  • LESS-GAIN_Ambulance-Departing-Berlin-Mullerstr..mp3
    657.1 KB

Больше в Разное

Больше от Алексей Раков

Назад
Сверху