Разностный тон

Ра́зностный тон — комбинационный тон, возникающий в нелинейных акустических системах при воздействии на них двух акустических колебаний с разными частотами.

Физические основы

Файл:Среднее ухо.jpg

Строение среднего уха человека — нелинейной акустической системы

Разностный тон входит в совокупность т. н. комбинационных тонов, для которых выполняется условие:

$\Omega =n\omega _{1}\pm m\omega _{2}$,

где $\Omega$ — частота комбинационного тона, $\omega _{1}$ и $\omega _{2}$ — частоты акустических колебаний, воздействующих на нелинейную акустическую систему, $n$ и $m$ — любые целые числа.

Это означает, что при достаточной интенсивности два чисто гармонических колебания могут образовать не только соответственные чистые тоны, но и другие чистые тоны более высокого порядка.

Человеческое ухо также является нелинейной акустической системой, так как обладает свойствами адаптации к получаемым акустическим колебаниям. Как правило, комбинационные тоны, включая и разностный тон, ощущаются при высоких уровнях энергии акустических колебаний, частоты которых, складываясь друг с другом, порождают эти тоны. Для разностного тона в общем выражении для комбинационных тонов стоит знак -, то есть имеет место разностная комбинация акустических частот. Характерным фактом является и то, что слышимый разностный тон может образовываться как комбинация колебаний, неслышимых человеческим ухом по отдельности, а их разность уже попадает в акустический диапазон слышимости человеческого уха (с учётом индивидуальных особенностей).

Отметим, что поскольку человеческое ухо и система обработки сигналов от него мозгом очень индивидуальна, можно говорить об индивидуальных комбинационных, а значит, и об индивидуальных разностных тонах.

Практическим выражением эффекта слышимости разностного тона может служить, например, особенности восприятия мощных акустических сигналов. В разностном тоне высокой интенсивности ярче воспринимаются звуки низкой частоты, причём, в зависимости от индивидуальных особенностей, их в разностном тоне может и не быть. Этот эффект используется при передаче аудиоинформации по каналам связи, в которых существует лимит или ограничения по объёму передачи информации, так как мозг слушателя возмещает недостаток звуков низкой частоты, а следовательно, их можно и не передавать — ухо и мозг слушателя «достроят» слышимый сигнал.

Объективные комбинационные сигналы, фиксируемые приборами, в том числе и разностный тон, возникают благодаря нелинейностям уже не в биологических объектах, а в неживых средах и нелинейностях источника звуковых колебаний. Это, в частности, служит предметом изучения нелинейной акустики.

Практическое применение разностных тонов и комбинационных акустических сигналов находит в архитектурной акустике, теории разработки и создания музыкальных инструментов, при создании параметрических направленных источников звука, а также изучении и использовании нелинейных акустических сред.

Комбинационный тон, частота которого равна сумме частот акустических колебаний в системе, называется суммовым тоном.

Литература

• Ржевкин С. Н. Курс лекций по теории звука. — Москва : Изд-во Московского университета, 1960.
• Лэмб Г. Динамическая теория звука. — Москва : Гос. изд-во физ.мат. литературы, 1960.
• Калашников Н. В., Стоцкий Л. Р., Добрынина Н. П., Любимов Н. Г., Смирнов В. И., Тарасов Д. А. Единицы измерения и обозначения физико-технических величин. Справочник. — Москва : Изд-во «Недра», 1966.
• Мэзон М. Физическая акустика. Ч. Б. — Москва : Мир, 1968.
• Исакович М. А. Общая акустика. — Москва : Наука, 1973.
• Каневский И. Н. Фокусировка звуковых и ультразвуковых волн. — Москва : Наука, 1977.

Ссылки

• Сложение колебаний

Одним из источников, использованных при создании данной статьи, является статья из википроекта «Рувики» («ruwiki.ru») под названием «Разностный тон», расположенная по адресу: — «https://ru.ruwiki.ru/wiki/Разностный_тон» Материал указанной статьи полностью или частично использован в Циклопедии по лицензии CC-BY-SA 4.0 и более поздних версий. Всем участникам Рувики предлагается прочитать материал «Почему Циклопедия?».