• Работа со звуком в презентациях

    Предисловие
    Мы различаем звуки с помощью слуха. Слух - это второе по степени важности чувство человека после зрения, но когда зрение по какой-то причине "отключено" (например, в темноте), слух становится первостепенным. Звуки играют в нашей жизни очень большую роль; зачастую они несут для нас очень важную информацию, бывает даже, жизненно важную. Слыша звуки, мы работаем, мы отдыхаем,... одним словом - живем. Даже нетренированный человек способен выделять в звуках незначительные нюансы.
    Именно поэтому, когда мы создаем презентацию, следует уделять внимание не только "картинкам", но и сопровождающему их звуку. Небрежно сделанный звук вполне способен свести к нулю общее впечатление от просмотра (и прослушивания!) материала.
    Для того, чтобы грамотно работать со звуком, надо, как минимум, иметь представление о том что такое звук, о том, каким звук должен быть в презентации, о том, откуда взять нужный набор звуков, и о том, как имеющийся набор звуков привести к требуемому состоянию. Здесь я подразумеваю как необходимые для работы инструменты, так и технологию работы со звуком.


    Часть 1. Для тех, кому в школе не повезло с учителями физики и математики
    Что же такое звук с физической точки зрения? Давайте вспомним, что происходит, когда мы оттянем, а затем отпустим струну на музыкальном инструменте. Натянутая струна сначала начнет двигаться к своему обычному положению в состоянии покоя, пройдет его и отклонится в противоположную сторону. Далее она опять пойдет в сторону своего обычного положения, снова пройдет его и т.д. Мы говорим, что струна совершает колебания, то есть движется в одну и другую сторону вокруг положения, занимаемого в состоянии покоя. Но струна окружена воздухом. Совершая колебания, она толкает воздух впереди себя, заставляя его немного сжиматься. Уходя назад, струна образует за собой небольшое разрежение воздуха. Таким образом струна передает окружающему воздуху свои колебания. Эти колебания распространяются в воздухе.
    Если понимание написанного вызвало у вас какие-то затруднения, сделайте маленький физический опыт. Налейте в тарелку или стакан чего-нибудь вязкого, например, жидкой каши или киселя. Сделайте быстрое движение ложкой от себя - и вы увидите, как сзади ложки образуется впадина, а вперед пойдет волна. Верните ложку к себе - волна пойдет к вам. Именно такие же волны идут в воздухе.
    Когда волновые колебания воздуха приходят в ухо человека, они встречает там барабанную перепонку, названную по аналогии с натянутой на барабан "кожей". И точно как колотушка по барабану, пришедшая волна ударит по барабанной перепонке. И наш мозг воспримет этот удар. Струна колеблется, волна следует за волной. Если волны накатываются на нашу барабанную перепонку не реже, чем примерно 20 раз в секунду, и не чаще чем 20 000 раз в секунду, наш орган слуха в состоянии их воспринять и мы называем такие волны звуковыми волнами или просто звуком.
    Физикам неудобно пользоваться единицей "раз в секунду", поэтому они назвали её (физики вообще все любят называть в честь ученых) в честь немецкого физика Генриха Рудольфа Герца, много занимавшегося волнами, пусть и не звуковыми. Назвали просто и незамысловато - Герц. И записывают по-русски Гц, а по-международному - Hz. Физики нам говорят, что звук – это волновой колебательный процесс, происходящий в упругой среде и вызывающий слуховое ощущение. Мы добавим, что для человека частота этих волн должна лежать в пределах от 20 до 20 000 Гц, потому что иначе слухового ощущения они не вызовут.
    Я так легко и небрежно ввел термин "частота", а может быть у кого-то возник вопрос, что это такое? Частота колебаний - это их количество в единицу времени, т.е. в секунду. Почему среда упругая - это понятно? Потому, что если среда не упругая, она не станет передавать колебания от одной своей области к другой. И никаких звуковых волн к нам в ухо не придет. Неверящие могут обложить струны гитары ватой и убедиться.
    Теперь, когда мы выяснили, что звук это колебательный процесс, попробуем этот процесс схематически изобразить. Пока для упрощения будем считать, что наша струна колеблется бесконечно и с постоянной частотой. Оказывается, график такого колебательного процесса изображается самой обычной синусоидой.
    Вложение 326
    На рисунке приведены три различные синусоиды, построенные в едином масштабе. Красным цветом показан график функции y=sin(x). У нашего графика величина х меняется от -4 "пи" до 4 "пи". "Пи" - это известное из школьной геометрии число, представляющее собой отношение длины окружности к ее диаметру и примерно равное 3.14. Почему мы ведем отсчет по оси Х именно в каких-то "пи", а не в нормальных числах? Так удобнее. Дело в том, что каждый раз, когда функция y=sin(x) равна нулю, т.е. пересекает ось Х, значение Х оказывается кратным числу "пи", т.е. "обыкновенный синус" обращается в ноль при Х=0, "пи", "два пи", "три пи" и т.д. Ну и то же самое при уходе Х в минус. "Размах" нашего графика, т.е. его максимальное отклонение по вертикали от оси Х называется амплитудой. У графика y=sin(x) амплитуда равна единице. На этом же рисунке есть еще два графика. Зеленым цветом изображен график функции y=sin(2*x) и его амплитуда тоже равна единице, а вот у графика y=2*sin(x) амплитуда равна двум (символом "*" мы обозначаем умножение). Вообще, если мы имеем график y=A*sin(x), то его амплитуда будет равна А. Чем выше амплитуда. тем громче наш звук, потому что тем сильнее размах звуковой волны.
    Кроме амплитуды, наша синусоида характеризуется частотой, которая, как мы определили выше, есть количество колебаний в секунду. Но на графике частотой оперировать неудобно. И физики с математиками придумали еще одну величину - период колебания. Период определяется как время, за которое происходит одного полное колебание. Или, иначе, период - это наименьший промежуток времени, через который колеблющаяся система возвращается к исходному состоянию. Период на нашем графике можно найти, взяв расстояние по оси Х между двумя точками на ней (место пересечения графиком оси Х это и есть точка покоя, оно же - исходное состояние), после которых характер поведения нашей "картинки" повторяется. Для функции y=sin(x) период равен "два пи", для у=sin(2*x) период равен "пи" и для функции y=2*sin(x) период снова равен "два пи". Вообще, для функции вида y=A*sin(k*x) период равен "два пи" деленному на k.
    Ну и о связи периода с частотой. Она очень простая - это обратные величины. Т.е. для нахождения периода мы делим единицу на частоту, а для нахождения частоты делим единицу на период.
    Немного про единицы измерения. Мы отметили, что частота звука измеряется в герцах. Она составляет от 20 до 20 000 Гц. Если бы мы говорили о весе и имели одну гирьку весом 20 Г, а вторую 20 000 Г, то вряд ли мы бы пользовались граммами для указания веса второй гирьки. Потому что у нас есть килограмм, равный тысяче грамм. Так вот, у нас есть и килогерц (ужас - килограмм Герца, бедный физик!), который равен 1000 Гц. И поэтому мы говорим, что область звуков, в которых человек способен их воспринимать, лежит в пределах от 20 Гц до 20 кГц (20 Hz - 20 kHz). Эту область в акустике (науке о звуках) называют слышимым диапазоном.
    И последнее, о чем надо сказать, говоря о звуковых колебаниях (и колебаниях вообще) - это фАза.
    Вложение 327
    Вложение 0
    На рисунке вы видите два графика. Красный по-прежнему соответствует функции y=sin(x), а зеленый - функции y=sin(x+пи/3). Вот этот "довесок" в формуле, равный "пи деленное на три" и есть фаза. Фаза (или фазовый угол) определяет сдвиг времени начала колебаний относительно начала отсчета. Это как если бы нас попросили засечь по секундомеру время, когда мы отпустили натянутую струну (мысленный опыт в самом начале этой главы), а мы бы опоздали или пустили секундомер чуть раньше. Ненулевое значение фазы просто сдвигает график синуса по оси Х влево при положительной фазе или вправо при отрицательной фазе на величину, равную фазе. В нашем случае фаза положительная и равна "пи деленное на три" - именно на столько влево будет сдвинут график, показанный зеленым цветом.
    Мы будем и в дальнейшем использовать общий вид синусоидальной функции в форме y=A*sin(k*x+b), где А - амплитуда, определяющая высоту графика, k - величина, определяющая период, (т.е. чисто условно, насколько часто пересекается графиком ось Х) , b - фаза, определяющая сдвиг по оси Х. Например, если имеем две функции y1=sin(3*x) и y2=sin(5*x), то график второй функции пересекает ось Х в 5/3 раз чаще. чем первой. И даже точно мы можем сказать, что первая функция имеет период 2/3 "пи", а вторая - 2/5 "пи" - см. выделенное выше, кто не понял, почему.
    На этом со школьными основами покончено, кто что-то не понял - повторяйте, спрашивайте, потому что без этого дальше никак не получится.