જો તમે પિયાનોના પેડલને દબાવો છો અને તેના પર જોરથી પોકાર કરો છો, તો તમે તેમાંથી એક પડઘો સાંભળી શકો છો, જે થોડા સમય માટે સંભળાશે, જેનો સ્વર (આવર્તન) મૂળ ધ્વનિ જેવો જ હશે.
ધ્વનિનું વિશ્લેષણ અને સંશ્લેષણ.
એકોસ્ટિક રેઝોનેટરના સેટનો ઉપયોગ કરીને, તમે સ્થાપિત કરી શકો છો કે કયા ટોન આપેલ ધ્વનિનો ભાગ છે અને આ અવાજમાં તેઓ કયા કંપનવિસ્તાર સાથે હાજર છે. જટિલ અવાજના હાર્મોનિક સ્પેક્ટ્રમની આ સ્થાપનાને તેનું હાર્મોનિક વિશ્લેષણ કહેવામાં આવે છે. અગાઉ, આવા વિશ્લેષણ ખરેખર રેઝોનેટરના સેટનો ઉપયોગ કરીને હાથ ધરવામાં આવતું હતું, ખાસ કરીને હેલ્મહોલ્ટ્ઝ રેઝોનેટર, જે વિવિધ કદના હોલો ગોળાઓ છે, જે કાનમાં દાખલ કરવામાં આવેલા એક્સ્ટેંશનથી સજ્જ છે, અને વિરુદ્ધ બાજુએ ખુલ્લું છે.
ધ્વનિ પૃથ્થકરણ માટે, તે જરૂરી છે કે જ્યારે પણ ધ્વનિનું વિશ્લેષણ કરવામાં આવે છે ત્યારે તેમાં રેઝોનેટરની આવર્તન સાથેનો સ્વર હોય છે, ત્યારે રિઝોનેટર આ સ્વરમાં મોટેથી અવાજ કરવાનું શરૂ કરે છે.
વિશ્લેષણની આવી પદ્ધતિઓ ખૂબ જ અચોક્કસ અને કપરું છે. હાલમાં, તેઓ વધુ અદ્યતન, સચોટ અને ઝડપી ઇલેક્ટ્રો-એકોસ્ટિક પદ્ધતિઓ દ્વારા બદલવામાં આવી રહ્યા છે. તેમનો સાર એ હકીકત પર ઉકળે છે કે એકોસ્ટિક સ્પંદન સૌપ્રથમ વિદ્યુત કંપનમાં રૂપાંતરિત થાય છે, સમાન આકાર જાળવી રાખે છે અને તેથી તે સમાન સ્પેક્ટ્રમ ધરાવે છે; પછી વિદ્યુત પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ કરીને વિદ્યુત કંપનનું વિશ્લેષણ કરવામાં આવે છે.
હાર્મોનિક પૃથ્થકરણનું એક નોંધપાત્ર પરિણામ આપણી વાણીના અવાજો અંગે નિર્દેશ કરી શકાય છે. આપણે લાકડા દ્વારા વ્યક્તિનો અવાજ ઓળખી શકીએ છીએ. પરંતુ જ્યારે એક જ વ્યક્તિ એક જ નોંધ પર જુદા જુદા સ્વરો ગાય છે ત્યારે ધ્વનિ સ્પંદનો કેવી રીતે અલગ પડે છે: a, i, o, u, e? બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, હોઠ અને જીભની અલગ-અલગ સ્થિતિઓ અને મૌખિક પોલાણ અને ગળાના આકારમાં ફેરફાર સાથે આ કિસ્સામાં સ્વર ઉપકરણ દ્વારા થતા હવાના સામયિક સ્પંદનો કેવી રીતે અલગ પડે છે? દેખીતી રીતે, સ્વર સ્પેક્ટ્રામાં દરેક સ્વર ધ્વનિની લાક્ષણિકતા કેટલીક વિશેષતાઓ હોવી જોઈએ, તે લક્ષણો ઉપરાંત જે આપેલ વ્યક્તિના અવાજની લાકડાનું નિર્માણ કરે છે. સ્વરોનું હાર્મોનિક વિશ્લેષણ આ ધારણાની પુષ્ટિ કરે છે, એટલે કે, સ્વર અવાજો મોટા કંપનવિસ્તારવાળા ઓવરટોન વિસ્તારોના તેમના સ્પેક્ટ્રામાં હાજરી દ્વારા વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે, અને આ વિસ્તારો હંમેશા દરેક સ્વર માટે સમાન ફ્રીક્વન્સીઝ પર હોય છે, ગવાયેલા સ્વર અવાજની ઊંચાઈને ધ્યાનમાં લીધા વગર. મજબૂત ઓવરટોનના આ પ્રદેશોને ફોર્મન્ટ કહેવામાં આવે છે. દરેક સ્વરમાં તેની લાક્ષણિકતા બે ફોર્મન્ટ્સ હોય છે.
દેખીતી રીતે, જો આપણે કૃત્રિમ રીતે ચોક્કસ અવાજના વર્ણપટનું પુનઃઉત્પાદન કરીએ, ખાસ કરીને સ્વરના વર્ણપટનું, તો આપણા કાનને આ ધ્વનિની છાપ પ્રાપ્ત થશે, જો કે તેનો કુદરતી સ્ત્રોત ગેરહાજર હશે. ઇલેક્ટ્રોએકોસ્ટિક ઉપકરણોનો ઉપયોગ કરીને આવા અવાજોનું સંશ્લેષણ (અને સ્વરોનું સંશ્લેષણ) કરવું ખાસ કરીને સરળ છે. વિદ્યુત સંગીતનાં સાધનો ધ્વનિના સ્પેક્ટ્રમને બદલવાનું ખૂબ જ સરળ બનાવે છે, એટલે કે. તેના લાકડા બદલો. એક સરળ સ્વિચ અવાજને વાંસળી, વાયોલિન અથવા માનવ અવાજ જેવો જ બનાવે છે અથવા કોઈપણ સામાન્ય વાદ્યના અવાજથી વિપરીત સંપૂર્ણપણે અનન્ય બનાવે છે.
એકોસ્ટિક્સમાં ડોપ્લર અસર.
જ્યારે ધ્વનિ સ્ત્રોત નજીક આવે છે અથવા તેનાથી દૂર જાય છે ત્યારે સ્થિર નિરીક્ષક દ્વારા સંભળાતા ધ્વનિ સ્પંદનોની આવર્તન આ ધ્વનિ સ્ત્રોત સાથે આગળ વધતા નિરીક્ષક દ્વારા જોવામાં આવતી ધ્વનિ આવર્તનથી અલગ હોય છે અથવા નિરીક્ષક અને ધ્વનિ સ્ત્રોત બંને સ્થિર હોય છે. સ્ત્રોત અને નિરીક્ષકની સંબંધિત ગતિ સાથે સંકળાયેલ ધ્વનિ આવર્તન (પીચ) માં ફેરફારને એકોસ્ટિક ડોપ્લર અસર કહેવાય છે. જ્યારે ધ્વનિનો સ્ત્રોત અને રીસીવર નજીક આવે છે, ત્યારે ધ્વનિની પીચ વધે છે, અને જો તેઓ દૂર જાય છે. પછી અવાજની પીચ ઘટે છે. આ એ હકીકતને કારણે છે કે જ્યારે ધ્વનિ સ્ત્રોત તે માધ્યમની તુલનામાં આગળ વધે છે જેમાં ધ્વનિ તરંગો પ્રસારિત થાય છે, ત્યારે આવા ચળવળની ગતિ ધ્વનિ પ્રચારની ગતિમાં વેક્ટરીલી ઉમેરવામાં આવે છે.
ઉદાહરણ તરીકે, જો સાયરન વાગતી કાર નજીક આવી રહી છે, અને પછી, ત્યાંથી પસાર થઈને, દૂર ખસી જાય છે, તો પછી એક ઊંચો અવાજ સંભળાય છે, અને પછી નીચો અવાજ.
સોનિક તેજી
શોટ, વિસ્ફોટ, વિદ્યુત સ્રાવ, વગેરે દરમિયાન શોક તરંગો થાય છે. આઘાત તરંગનું મુખ્ય લક્ષણ તરંગના આગળના ભાગમાં દબાણમાં તીવ્ર કૂદકો છે. આઘાત તરંગ પસાર થવાની ક્ષણે, આપેલ બિંદુ પર મહત્તમ દબાણ 10-10 સેકન્ડના ક્રમમાં લગભગ તરત જ થાય છે. તે જ સમયે, માધ્યમની ઘનતા અને તાપમાન અચાનક બદલાય છે. પછી દબાણ ધીમે ધીમે ઘટે છે. આઘાત તરંગની શક્તિ વિસ્ફોટના બળ પર આધારિત છે. આંચકાના તરંગોના પ્રસારની ઝડપ આપેલ માધ્યમમાં ધ્વનિની ઝડપ કરતાં વધુ હોઈ શકે છે. જો, ઉદાહરણ તરીકે, આઘાત તરંગ દબાણમાં દોઢ ગણો વધારો કરે છે, તો તાપમાન 35 0 સે વધે છે અને આવા તરંગના આગળના પ્રસારની ગતિ આશરે 400 m/s છે. મધ્યમ જાડાઈની દિવાલો જે આવા આંચકા તરંગના માર્ગમાં મળે છે તે નાશ પામશે.
શક્તિશાળી વિસ્ફોટો આંચકાના તરંગો સાથે હશે, જે તરંગના આગળના મહત્તમ તબક્કામાં વાતાવરણીય દબાણ કરતાં 10 ગણું વધારે દબાણ બનાવે છે. આ કિસ્સામાં, માધ્યમની ઘનતા 4 ગણી વધે છે, તાપમાન 500 0 સે વધે છે, અને આવા તરંગના પ્રસારની ઝડપ 1 કિમી/સેકંડની નજીક છે. શૉક વેવ ફ્રન્ટની જાડાઈ પરમાણુઓના મુક્ત માર્ગ (10-7 - 10-8 મીટર) ના ક્રમની છે, તેથી, સૈદ્ધાંતિક વિચારણા પર, આપણે ધારી શકીએ કે આંચકા તરંગ આગળની સપાટી વિસ્ફોટની સપાટી છે, જ્યારે તેમાંથી પસાર થાય છે. જે ગેસના પરિમાણો અચાનક બદલાઈ જાય છે.
જ્યારે ઘન શરીર ધ્વનિની ગતિ કરતાં વધુ ઝડપે આગળ વધે છે ત્યારે આંચકા તરંગો પણ થાય છે. સુપરસોનિક ઝડપે ઉડતા એરક્રાફ્ટની સામે આઘાત તરંગ રચાય છે, જે એરક્રાફ્ટની હિલચાલનો પ્રતિકાર નક્કી કરતું મુખ્ય પરિબળ છે. આ પ્રતિકાર ઘટાડવા માટે, સુપરસોનિક એરક્રાફ્ટને તીર આકારનો આકાર આપવામાં આવે છે.
ઊંચી ઝડપે આગળ વધી રહેલા ઑબ્જેક્ટની સામે હવાનું ઝડપી સંકોચન તાપમાનમાં વધારો તરફ દોરી જાય છે, જે ઑબ્જેક્ટની વધતી ઝડપ સાથે વધે છે. જ્યારે પ્લેન અવાજની ઝડપે પહોંચે છે, ત્યારે હવાનું તાપમાન 60 0C સુધી પહોંચે છે. ધ્વનિની ઝડપ કરતાં બમણી ઝડપે, તાપમાન 240 0C વધે છે, અને અવાજની ગતિ કરતાં ત્રણ ગણી નજીકની ઝડપે, તે 800 0C થઈ જાય છે. 10 કિમી/સેકંડની નજીકનો વેગ ગલન અને ગતિશીલ શરીરને વાયુયુક્ત સ્થિતિમાં પરિવર્તિત કરવા તરફ દોરી જાય છે. કેટલાક દસ કિલોમીટર પ્રતિ સેકન્ડની ઝડપે ઉલ્કાઓનું પતન એ હકીકત તરફ દોરી જાય છે કે પહેલેથી જ 150 - 200 કિલોમીટરની ઊંચાઈએ, દુર્લભ વાતાવરણમાં પણ, ઉલ્કાના શરીર નોંધપાત્ર રીતે ગરમ થાય છે અને ચમકે છે. તેમાંના મોટા ભાગના 100 - 60 કિલોમીટરની ઊંચાઈએ સંપૂર્ણપણે વિખેરાઈ જાય છે.
ઘોંઘાટ.
એક બીજાના સંદર્ભમાં અવ્યવસ્થિત રીતે મિશ્રિત અને સમય જતાં અવ્યવસ્થિત રીતે બદલાતી તીવ્રતા, મોટી સંખ્યામાં ઓસિલેશનની સુપરપોઝિશન, ઓસિલેશનના જટિલ સ્વરૂપ તરફ દોરી જાય છે. આવા જટિલ સ્પંદનો, જેમાં વિવિધ ટોનના સરળ અવાજોની મોટી સંખ્યા હોય છે, તેને અવાજ કહેવામાં આવે છે. ઉદાહરણોમાં જંગલમાં પાંદડાઓનો ખડખડાટ, ધોધની ગર્જના, શહેરની શેરીમાં અવાજનો સમાવેશ થાય છે. ઘોંઘાટમાં વ્યંજન દ્વારા વ્યક્ત કરાયેલા અવાજોનો પણ સમાવેશ થઈ શકે છે. અવાજની તીવ્રતા, આવર્તન અને સમયાંતરે અવાજની અવધિના સંદર્ભમાં ઘોંઘાટ વિતરણમાં અલગ હોઈ શકે છે. પવન, ઘટી રહેલા પાણી અને દરિયાઈ સર્ફ દ્વારા સર્જાતા અવાજો લાંબા સમય સુધી સાંભળી શકાય છે. ગર્જનાનો ગડગડાટ અને મોજાઓની ગર્જના પ્રમાણમાં અલ્પજીવી હોય છે અને ઓછી આવર્તનનો અવાજ હોય છે. ઘન પદાર્થોના કંપનને કારણે યાંત્રિક અવાજ થઈ શકે છે. જ્યારે પ્રવાહીમાં પરપોટા અને પોલાણ ફૂટે છે ત્યારે ઉદ્ભવતા અવાજો, જે પોલાણની પ્રક્રિયાઓ સાથે હોય છે, તે પોલાણ અવાજ તરફ દોરી જાય છે.
સ્પેક્ટ્રલ વિશ્લેષણ અને હાઇઝનબર્ગ અનિશ્ચિતતા સિદ્ધાંતની કલાકૃતિઓ
અગાઉના લેક્ચરમાં, અમે કોઈપણ ધ્વનિ સિગ્નલને પ્રાથમિક હાર્મોનિક સિગ્નલો (ઘટકો)માં વિઘટન કરવાની સમસ્યાની તપાસ કરી હતી, જેને ભવિષ્યમાં આપણે ધ્વનિના અણુ માહિતી તત્વો કહીશું. ચાલો મુખ્ય નિષ્કર્ષનું પુનરાવર્તન કરીએ અને કેટલાક નવા સંકેતો રજૂ કરીએ.
અમે અભ્યાસ હેઠળના ધ્વનિ સંકેતને છેલ્લા લેક્ચરની જેમ જ દર્શાવીશું.
આ સિગ્નલનું જટિલ સ્પેક્ટ્રમ ફ્યુરિયર ટ્રાન્સફોર્મનો ઉપયોગ કરીને નીચે મુજબ જોવા મળે છે:
. (12.1)
આ સ્પેક્ટ્રમ આપણને એ નિર્ધારિત કરવાની મંજૂરી આપે છે કે આપણા અભ્યાસ કરેલ ધ્વનિ સંકેતની વિવિધ ફ્રીક્વન્સીના કયા પ્રાથમિક હાર્મોનિક સિગ્નલોમાં વિઘટન થાય છે. બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, સ્પેક્ટ્રમ હાર્મોનિક્સના સંપૂર્ણ સેટનું વર્ણન કરે છે જેમાં અભ્યાસ હેઠળના સિગ્નલનું વિઘટન થાય છે.
વર્ણનની સગવડ માટે, સૂત્ર (12.1) ને બદલે, વધુ અર્થસભર નીચેના સંકેતોનો ઉપયોગ વારંવાર થાય છે:
, (12.2)
આ રીતે ભારપૂર્વક જણાવે છે કે ફ્યુરિયર ટ્રાન્સફોર્મના ઇનપુટને સમય કાર્ય પૂરું પાડવામાં આવે છે, અને આઉટપુટ એ એક કાર્ય છે જે સમય પર નહીં, પરંતુ આવર્તન પર આધારિત છે.
પરિણામી સ્પેક્ટ્રમની જટિલતા પર ભાર મૂકવા માટે, તે સામાન્ય રીતે નીચેનામાંથી એક સ્વરૂપમાં રજૂ થાય છે:
હાર્મોનિક્સનું કંપનવિસ્તાર સ્પેક્ટ્રમ ક્યાં છે, (12.4)
એ 
હાર્મોનિક્સનો તબક્કો સ્પેક્ટ્રમ છે. (12.5)
જો આપણે સમીકરણ (12.3) ની જમણી બાજુ લોગરીધમિક રીતે લઈએ, તો આપણને નીચેની અભિવ્યક્તિ મળે છે:
તે તારણ આપે છે કે જટિલ સ્પેક્ટ્રમના લઘુગણકનો વાસ્તવિક ભાગ લઘુગણક સ્કેલ (જે વેબર-ફેકનર કાયદા સાથે એકરુપ છે) પર કંપનવિસ્તાર સ્પેક્ટ્રમ જેટલો છે અને જટિલ સ્પેક્ટ્રમના લઘુગણકનો કાલ્પનિક ભાગ સમાન છે. હાર્મોનિક્સના તબક્કાના સ્પેક્ટ્રમ, જેના મૂલ્યો (તબક્કાના મૂલ્યો) આપણા કાન દ્વારા અનુભવાતા નથી. આવો રસપ્રદ સંયોગ શરૂઆતમાં અસ્વસ્થ થઈ શકે છે, પરંતુ અમે તેના પર ધ્યાન આપીશું નહીં. પરંતુ ચાલો આપણે એક હકીકત પર ભાર મૂકીએ જે હવે આપણા માટે મૂળભૂત રીતે મહત્વપૂર્ણ છે - ફોરિયર ટ્રાન્સફોર્મ અસ્થાયી ભૌતિક સિગ્નલ ડોમેનમાંથી કોઈપણ સિગ્નલને માહિતી આવર્તન અવકાશમાં સ્થાનાંતરિત કરે છે, જેમાં હાર્મોનિક્સની ફ્રીક્વન્સીઝ જેમાં ઑડિઓ સિગ્નલ વિઘટિત થાય છે તે અવિચલ છે.
ચાલો ધ્વનિ (હાર્મોનિક) ના અણુ માહિતી તત્વને નીચે પ્રમાણે સૂચિત કરીએ:
ચાલો વિવિધ ફ્રીક્વન્સીઝ અને કંપનવિસ્તારો સાથે હાર્મોનિક્સની શ્રવણશક્તિ શ્રેણીને પ્રતિબિંબિત કરતી ગ્રાફિકલ છબીનો ઉપયોગ કરીએ, જે ઇ. ઝ્વિકર અને એચ. ફાસ્ટલ દ્વારા અદ્ભુત પુસ્તક “સાયકોએકોસ્ટિક્સ: ફેક્ટ્સ એન્ડ મોડલ્સ” (બીજી આવૃત્તિ, સ્પ્રિંગર, 1999) પૃષ્ઠ 17 પર (જુઓ. ફિગ. 12.1).
જો ચોક્કસ ધ્વનિ સંકેત બે હાર્મોનિક્સ ધરાવે છે:
પછી શ્રાવ્ય માહિતી જગ્યામાં તેમની સ્થિતિ હોઈ શકે છે, ઉદાહરણ તરીકે, ફિગમાં બતાવેલ ફોર્મ. 12.2.
આ આંકડાઓને જોતાં, આપણે વ્યક્તિગત હાર્મોનિક સિગ્નલોને ધ્વનિના અણુ માહિતી તત્વો કેમ કહીએ છીએ તે સમજવું સરળ છે. સમગ્ર શ્રાવ્ય માહિતી જગ્યા (ફિગ. 12.1) નીચેથી સુનાવણી થ્રેશોલ્ડના વળાંક દ્વારા અને ઉપરથી વિવિધ ફ્રીક્વન્સીઝ અને કંપનવિસ્તારોના ધ્વનિ હાર્મોનિક્સના પીડા થ્રેશોલ્ડના વળાંક દ્વારા મર્યાદિત છે. આ જગ્યામાં કંઈક અંશે અનિયમિત રૂપરેખા છે, પરંતુ તે આપણી આંખમાં અસ્તિત્વમાં છે તે અન્ય માહિતી જગ્યાના આકારમાં કંઈક અંશે યાદ અપાવે છે - રેટિના. રેટિનામાં, અણુ માહિતી પદાર્થો સળિયા અને શંકુ છે. ડિજિટલ ઇન્ફર્મેશન ટેક્નોલોજીમાં તેમનું એનાલોગ પિસ્કેલ્સ છે. આ સામ્યતા સંપૂર્ણપણે સાચી નથી, કારણ કે એક છબીમાં બધા પિક્સેલ્સ (દ્વિ-પરિમાણીય જગ્યામાં) તેમની ભૂમિકા ભજવે છે. અમારી ધ્વનિ માહિતી જગ્યામાં, બે બિંદુઓ સમાન વર્ટિકલ પર હોઈ શકતા નથી. અને તેથી, કોઈપણ અવાજ આ જગ્યામાં પ્રતિબિંબિત થાય છે, શ્રેષ્ઠ રીતે, માત્ર અમુક વક્ર રેખા (કંપનવિસ્તાર સ્પેક્ટ્રમ) ના સ્વરૂપમાં, ઓછી ફ્રીક્વન્સીઝ (લગભગ 20 હર્ટ્ઝ) પર ડાબી બાજુથી શરૂ થાય છે અને ઉચ્ચ ફ્રીક્વન્સીઝ પર જમણી બાજુએ સમાપ્ત થાય છે (લગભગ 20 kHz).
જો તમે પ્રકૃતિના વાસ્તવિક નિયમોને ધ્યાનમાં ન લો ત્યાં સુધી આવા તર્ક ખૂબ સુંદર અને ખાતરીપૂર્વક લાગે છે. હકીકત એ છે કે, જો મૂળ ધ્વનિ સંકેતમાં ફક્ત એક જ હાર્મોનિક (ચોક્કસ આવર્તન અને કંપનવિસ્તારનું) હોય, તો પણ વાસ્તવમાં આપણી શ્રાવ્ય સિસ્ટમ તેને શ્રાવ્ય માહિતી જગ્યાના બિંદુ તરીકે "જોશે નહીં". વાસ્તવમાં, આ બિંદુ કંઈક અંશે અસ્પષ્ટ થશે. શા માટે? હા, કારણ કે આ બધી દલીલો અનંત લાંબા અવાજવાળા હાર્મોનિક સિગ્નલોના સ્પેક્ટ્રા માટે માન્ય છે. પરંતુ આપણી વાસ્તવિક શ્રવણ પ્રણાલી પ્રમાણમાં ટૂંકા સમયના અંતરાલોમાં અવાજોનું વિશ્લેષણ કરે છે. આ અંતરાલની લંબાઈ 30 થી 50 એમએસ સુધીની છે. તે તારણ આપે છે કે આપણી શ્રાવ્ય પ્રણાલી, જે મગજના સમગ્ર ન્યુરલ મિકેનિઝમની જેમ, 20-33 ફ્રેમ પ્રતિ સેકન્ડના ફ્રેમ દર સાથે વિવેકપૂર્ણ રીતે કાર્ય કરે છે. તેથી, સ્પેક્ટ્રલ વિશ્લેષણ ફ્રેમ દ્વારા ફ્રેમ હાથ ધરવામાં આવશ્યક છે. અને આ કેટલીક અપ્રિય અસરો તરફ દોરી જાય છે.
ડિજિટલ ઇન્ફર્મેશન ટેક્નોલોજીનો ઉપયોગ કરીને ધ્વનિ સંકેતોના સંશોધન અને વિશ્લેષણના પ્રથમ તબક્કામાં, વિકાસકર્તાઓ સિગ્નલને અલગ-અલગ ફ્રેમમાં કાપી નાખે છે, ઉદાહરણ તરીકે, ફિગમાં બતાવ્યા પ્રમાણે. 12.3.
જો ફ્રેમમાં આ હાર્મોનિક સિગ્નલનો એક ટુકડો ફ્યુરિયર ટ્રાન્સફોર્મ પર મોકલવામાં આવે છે, તો અમને એક પણ વર્ણપટ રેખા મળશે નહીં, ઉદાહરણ તરીકે ફિગમાં બતાવ્યા પ્રમાણે. 12.1. અને તમને ફિગમાં બતાવેલ કંપનવિસ્તાર (લોગરીધમિક) સ્પેક્ટ્રમનો ગ્રાફ મળશે. 12.4.
ફિગ માં. 12.4 હાર્મોનિક સિગ્નલ (12.7) ની આવર્તન અને કંપનવિસ્તારનું સાચું મૂલ્ય લાલ રંગમાં બતાવે છે. પરંતુ પાતળી સ્પેક્ટ્રલ (લાલ) રેખા નોંધપાત્ર રીતે અસ્પષ્ટ થઈ ગઈ છે. અને, સૌથી ખરાબ, ઘણી બધી કલાકૃતિઓ દેખાઈ છે જે વાસ્તવમાં સ્પેક્ટ્રલ વિશ્લેષણની ઉપયોગિતાને કંઈપણ ઘટાડે છે. ખરેખર, જો ધ્વનિ સંકેતનો દરેક હાર્મોનિક ઘટક તેની પોતાની સમાન કલાકૃતિઓનો પરિચય આપે છે, તો પછી કલાકૃતિઓમાંથી ધ્વનિના સાચા નિશાનોને અલગ પાડવાનું શક્ય બનશે નહીં.
આ સંદર્ભમાં, છેલ્લી સદીના 60 ના દાયકામાં, ઘણા વૈજ્ઞાનિકોએ ઑડિઓ સિગ્નલના વ્યક્તિગત ફ્રેમ્સમાંથી પ્રાપ્ત સ્પેક્ટ્રાની ગુણવત્તાને સુધારવા માટે સઘન પ્રયાસો કર્યા. તે બહાર આવ્યું છે કે જો ફ્રેમ લગભગ કાપવામાં આવતી નથી ("સીધી કાતર"), પરંતુ ધ્વનિ સંકેત પોતે જ કેટલાક સરળ કાર્ય દ્વારા ગુણાકાર કરવામાં આવે છે, તો કલાકૃતિઓને નોંધપાત્ર રીતે દબાવી શકાય છે.
ઉદાહરણ તરીકે, ફિગમાં. આકૃતિ 12.5 કોસાઇન ફંક્શનના એક સમયગાળાનો ઉપયોગ કરીને સિગ્નલનો ટુકડો (ફ્રેમ) કાપવાનું ઉદાહરણ બતાવે છે (આ વિન્ડોને કેટલીકવાર હેનિંગ વિન્ડો કહેવામાં આવે છે). આ રીતે કાપવામાં આવેલા એક હાર્મોનિક સિગ્નલનું લોગરીધમિક સ્પેક્ટ્રમ ફિગમાં બતાવવામાં આવ્યું છે. 12.6. આકૃતિ સ્પષ્ટપણે દર્શાવે છે કે સ્પેક્ટ્રલ વિશ્લેષણની કલાકૃતિઓ મોટાભાગે અદૃશ્ય થઈ ગઈ છે, પરંતુ હજુ પણ બાકી છે.
તે જ વર્ષોમાં, પ્રખ્યાત સંશોધક હેમિંગે બે પ્રકારની વિન્ડો - લંબચોરસ અને કોસાઇન -ના સંયોજનનો પ્રસ્તાવ મૂક્યો અને તેમના ગુણોત્તરની ગણતરી એવી રીતે કરી કે કલાકૃતિઓનું કદ ન્યૂનતમ હોય. પરંતુ સરળ વિંડોઝના શ્રેષ્ઠ સંયોજનોમાંથી આ શ્રેષ્ઠ પણ, હકીકતમાં, સિદ્ધાંતમાં શ્રેષ્ઠ નથી. ગૌસીયન વિન્ડો તમામ વિન્ડોની બાબતોમાં શ્રેષ્ઠ હોવાનું બહાર આવ્યું છે.
ફિગમાં તમામ પ્રકારની ટાઇમ વિન્ડો દ્વારા રજૂ કરાયેલ કલાકૃતિઓની તુલના કરવા. આકૃતિ 12.7 સિંગલ હાર્મોનિક સિગ્નલ (12.7) ના કંપનવિસ્તાર સ્પેક્ટ્રમ મેળવવાના ઉદાહરણનો ઉપયોગ કરીને આ વિંડોઝનો ઉપયોગ કરવાના પરિણામો બતાવે છે. અને ફિગમાં. આકૃતિ 12.8 સ્વર ધ્વનિ "o" નું વર્ણપટ બતાવે છે.
તે આંકડાઓ પરથી સ્પષ્ટપણે જોવા મળે છે કે ગૌસિયન સમયની વિન્ડો કલાકૃતિઓ બનાવતી નથી. પરંતુ જે ખાસ કરીને નોંધવું જોઈએ તે સમાન સિંગલ હાર્મોનિક સિગ્નલના પરિણામી કંપનવિસ્તાર (લોગરીધમિક પર નહીં, પરંતુ રેખીય સ્કેલ પર) સ્પેક્ટ્રમની એક નોંધપાત્ર મિલકત છે. તે તારણ આપે છે કે પરિણામી સ્પેક્ટ્રમનો આલેખ પોતે જ ગૌસીયન ફંક્શન જેવો દેખાય છે (ફિગ. 12.9 જુઓ). વધુમાં, ગૌસિયન ટાઈમ વિન્ડોની અડધી-પહોળાઈ નીચેના સરળ સંબંધ દ્વારા પરિણામી સ્પેક્ટ્રમની અડધી-પહોળાઈ સાથે સંબંધિત છે:
આ સંબંધ હેઈઝનબર્ગ અનિશ્ચિતતાના સિદ્ધાંતને પ્રતિબિંબિત કરે છે. અમને પોતે હાઇઝનબર્ગ વિશે કહો. પરમાણુ ભૌતિકશાસ્ત્રમાં, વર્ણપટના વિશ્લેષણમાં, ગાણિતિક આંકડાઓમાં (વિદ્યાર્થીઓની ટી-ટેસ્ટ), મનોવિજ્ઞાન અને સામાજિક ઘટનાઓમાં હાઇઝનબર્ગ અનિશ્ચિતતા સિદ્ધાંતના અભિવ્યક્તિના ઉદાહરણો આપો.
હાઇઝનબર્ગ અનિશ્ચિતતા સિદ્ધાંત સિગ્નલના કેટલાક હાર્મોનિક ઘટકોના નિશાન સ્પેક્ટ્રમમાં કેમ ભિન્ન નથી તે સંબંધિત ઘણા પ્રશ્નોના જવાબો પૂરા પાડે છે. આ પ્રશ્નનો સામાન્ય જવાબ નીચે પ્રમાણે ઘડી શકાય છે. જો આપણે ફ્રેમ રેટ સાથે સ્પેક્ટ્રલ ફિલ્મ બનાવીએ છીએ, તો પછી અમે હાર્મોનિક્સને અલગ કરી શકીશું નહીં કે જે ફ્રીક્વન્સીમાં 4 કરતા ઓછી હોય, તો સ્પેક્ટ્રમ પરના તેમના નિશાન મર્જ થઈ જશે.
ચાલો નીચેના ઉદાહરણનો ઉપયોગ કરીને આ વિધાનને ધ્યાનમાં લઈએ.
ફિગ માં. આકૃતિ 12.10 એક સિગ્નલ બતાવે છે જેના વિશે આપણે માત્ર જાણીએ છીએ કે તે વિવિધ ફ્રીક્વન્સીઝના ઘણા હાર્મોનિક્સ ધરાવે છે.
નાની પહોળાઈ (એટલે કે પ્રમાણમાં નાની) ની ગૌસિયન ટાઈમ વિન્ડોનો ઉપયોગ કરીને આ જટિલ સિગ્નલની એક ફ્રેમને કાપીને, અમે ફિગમાં બતાવેલ કંપનવિસ્તાર સ્પેક્ટ્રમ મેળવીએ છીએ. 12.11. હકીકત એ છે કે તે ખૂબ જ નાનું છે, દરેક હાર્મોનિકમાંથી કંપનવિસ્તાર સ્પેક્ટ્રમની અડધી-પહોળાઈ એટલી મોટી હશે કે તમામ હાર્મોનિક્સની ફ્રીક્વન્સીઝમાંથી સ્પેક્ટ્રલ લોબ મર્જ થઈ જશે અને એકબીજાને ઓવરલેપ કરશે (જુઓ. ફિગ. 12.11).
ગૌસિયન ટાઈમ વિન્ડોની પહોળાઈમાં થોડો વધારો કરીને, અમે ફિગમાં બતાવેલ બીજું સ્પેક્ટ્રમ મેળવીએ છીએ. 12.12. આ સ્પેક્ટ્રમના આધારે, તે પહેલેથી જ ધારી શકાય છે કે અભ્યાસ હેઠળના સંકેતમાં ઓછામાં ઓછા બે હાર્મોનિક ઘટકો છે.
ટાઈમ વિન્ડોની પહોળાઈ વધારવાનું ચાલુ રાખીને, અમે ફિગમાં બતાવેલ સ્પેક્ટ્રમ મેળવીએ છીએ. 12.13. પછી - ફિગ માં સ્પેક્ટ્રા. 12.14 અને 12.15. છેલ્લી આકૃતિને જોતા, આપણે ઉચ્ચ આત્મવિશ્વાસ સાથે કહી શકીએ કે ફિગમાં સંકેત છે. 12.10 માં ત્રણ અલગ-અલગ ઘટકોનો સમાવેશ થાય છે. આવા મોટા પાયે ચિત્રો પછી, ચાલો વાસ્તવિક ભાષણ સંકેતોમાં હાર્મોનિક ઘટકો શોધવાના મુદ્દા પર પાછા ફરીએ.
અહીં તે ભારપૂર્વક જણાવવું જોઈએ કે વાસ્તવિક ભાષણ સંકેતમાં કોઈ શુદ્ધ હાર્મોનિક ઘટકો નથી. બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, અમે પ્રકાર (12.7) ના હાર્મોનિક ઘટકો ઉત્પન્ન કરતા નથી. પરંતુ, તેમ છતાં, અર્ધ-હાર્મોનિક ઘટકો હજુ પણ ભાષણમાં હાજર છે.
સ્પીચ સિગ્નલમાં માત્ર અર્ધ-હાર્મોનિક ઘટકો એ ભીના હાર્મોનિક્સ છે જે વોકલ કોર્ડના તાળીઓ પછી રેઝોનેટર (વોકલ ટ્રેક્ટ) માં થાય છે. આ ભીના હાર્મોનિક્સની ફ્રીક્વન્સીઝની સંબંધિત ગોઠવણી વાણી સિગ્નલની રચનાનું માળખું નક્કી કરે છે. ભીના હાર્મોનિક સિગ્નલનું સંશ્લેષિત ઉદાહરણ ફિગમાં બતાવવામાં આવ્યું છે. 12.16. જો તમે ગૌસીયન ટાઈમ વિન્ડોનો ઉપયોગ કરીને આ સિગ્નલમાંથી એક નાનો ટુકડો કાપીને ફોરીયર ટ્રાન્સફોર્મ પર મોકલો છો, તો તમને ફિગમાં બતાવેલ કંપનવિસ્તાર સ્પેક્ટ્રમ (લોગરીધમિક સ્કેલ પર) મળશે. 12.17.
જો આપણે વાસ્તવિક સ્પીચ સિગ્નલમાંથી વોકલ કોર્ડની બે તાળી વચ્ચેનો એક સમયગાળો કાપી નાખીએ (જુઓ. આકૃતિ 12.18), અને આ ટુકડાની મધ્યમાં ક્યાંક આપણે સ્પેક્ટ્રલ અંદાજ માટે સમય વિન્ડો મૂકીએ, તો આપણે બતાવેલ કંપનવિસ્તાર સ્પેક્ટ્રમ મેળવીશું. ફિગ માં. 12.19. આ આકૃતિમાં, લાલ રેખાઓ સ્વર માર્ગના જટિલ રેઝોનન્ટ ઓસિલેશનની પ્રગટ ફ્રીક્વન્સીઝના મૂલ્યો દર્શાવે છે. આ આંકડો સ્પષ્ટપણે દર્શાવે છે કે સ્પેક્ટ્રલ અંદાજ સમય વિન્ડોની પસંદ કરેલી નાની પહોળાઈ સાથે, વોકલ ટ્રેક્ટની તમામ રેઝોનન્ટ ફ્રીક્વન્સીઝ સ્પેક્ટ્રમમાં સ્પષ્ટપણે દેખાતી ન હતી.
પરંતુ તે અનિવાર્ય છે. આ સંદર્ભમાં, નીચેની ભલામણો સ્વર માર્ગની રેઝોનન્ટ ફ્રીક્વન્સીઝના ટ્રેસને વિઝ્યુઅલાઈઝ કરવા માટે ઘડી શકાય છે. સ્પેક્ટ્રલ ફિલ્મનો ફ્રેમ રેટ વોકલ કોર્ડની આવર્તન કરતા વધુ તીવ્રતાનો ક્રમ (ગુણા 10) હોવો જોઈએ. પરંતુ સ્પેક્ટ્રલ ફિલ્મના ફ્રેમ રેટને અનિશ્ચિત સમય માટે વધારવો અશક્ય છે, કારણ કે હેઇઝનબર્ગ અનિશ્ચિતતા સિદ્ધાંતને લીધે, સોનોગ્રામ પરના ફોર્મન્ટ્સના નિશાન મર્જ થવાનું શરૂ થશે.
જો લંબચોરસ વિન્ડો હાર્મોનિક સિગ્નલના બરાબર N સમયગાળાને કાપી નાખે તો અગાઉની સ્લાઇડ પરનો સ્પેક્ટ્રમ કેવો દેખાશે? ફોરિયર શ્રેણી યાદ રાખો.
આર્ટિફેક્ટ - [lat માંથી. arte artifically + factus made] – biol. રચનાઓ અથવા પ્રક્રિયાઓ કે જે ક્યારેક જૈવિક પદાર્થના અભ્યાસ દરમિયાન તેના પર સંશોધનની પરિસ્થિતિઓના પ્રભાવને કારણે ઊભી થાય છે.
આ કાર્યને વિવિધ રીતે કહેવામાં આવે છે: વેઇટીંગ ફંક્શન, વિન્ડોઇંગ ફંક્શન, વેઇંગ ફંક્શન અથવા વેઇટીંગ વિન્ડો.
એકોસ્ટિક ઘટનાના અભ્યાસ માટે હાર્મોનિક વિશ્લેષણ પદ્ધતિના ઉપયોગથી ઘણી સૈદ્ધાંતિક અને વ્યવહારિક સમસ્યાઓનું નિરાકરણ શક્ય બન્યું. ધ્વનિશાસ્ત્રના મુશ્કેલ પ્રશ્નોમાંનો એક માનવ ભાષણની ધારણાની વિચિત્રતાનો પ્રશ્ન છે.
ધ્વનિ સ્પંદનોની શારીરિક લાક્ષણિકતાઓ આવર્તન, કંપનવિસ્તાર અને સ્પંદનોનો પ્રારંભિક તબક્કો છે. માનવ કાન દ્વારા ધ્વનિની ધારણા માટે, માત્ર બે શારીરિક લાક્ષણિકતાઓ મહત્વપૂર્ણ છે - સ્પંદનોની આવર્તન અને કંપનવિસ્તાર.
પણ જો ખરેખર એવું જ હોય તો અલગ-અલગ લોકોની વાણીમાં એક જ સ્વરો a, o, u વગેરે કેવી રીતે ઓળખી શકાય? છેવટે, એક વ્યક્તિ બાસમાં બોલે છે, બીજો ટેનરમાં, બીજો સોપ્રાનોમાં બોલે છે; તેથી, ધ્વનિની પિચ, એટલે કે, ધ્વનિ સ્પંદનોની આવર્તન, જ્યારે સમાન સ્વર ઉચ્ચારવામાં આવે છે ત્યારે તે જુદા જુદા લોકો માટે અલગ અલગ હોય છે. આપણે સમાન સ્વર a પર આખું અષ્ટક ગાઈ શકીએ છીએ, ધ્વનિ સ્પંદનોની આવર્તન અડધાથી બદલી શકીએ છીએ, અને તેમ છતાં આપણે શીખીએ છીએ કે તે a છે, પરંતુ o અથવા u નથી.
જ્યારે ધ્વનિનું પ્રમાણ બદલાય છે, એટલે કે જ્યારે સ્પંદનોનું કંપનવિસ્તાર બદલાય છે ત્યારે સ્વરો વિશેની આપણી ધારણા બદલાતી નથી. અમે આત્મવિશ્વાસપૂર્વક મોટેથી અને શાંતિથી i, u, o, e માંથી a બોલીએ છીએ.
માનવીય ભાષણની આ અદ્ભુત વિશેષતા માટે સમજૂતી સ્વરોનો ઉચ્ચાર કરતી વખતે થતા ધ્વનિ સ્પંદનોના સ્પેક્ટ્રમના વિશ્લેષણના પરિણામો દ્વારા પ્રદાન કરવામાં આવે છે.
ધ્વનિ સ્પંદનોના સ્પેક્ટ્રમનું વિશ્લેષણ વિવિધ રીતે કરી શકાય છે. હેલ્મહોલ્ટ્ઝ રેઝોનેટર તરીકે ઓળખાતા એકોસ્ટિક રેઝોનેટરના સમૂહનો ઉપયોગ કરવો એ સૌથી સરળ છે.
એકોસ્ટિક રેઝોનેટર એ સામાન્ય રીતે ગોળાકાર પોલાણ છે
એક નાના છિદ્ર દ્વારા બાહ્ય વાતાવરણ સાથે સંચારનું સ્વરૂપ. હેલ્મહોલ્ટ્ઝે બતાવ્યું તેમ, આવા પોલાણમાં બંધાયેલ હવાના ઓસિલેશનની કુદરતી આવર્તન, પ્રથમ અંદાજ સુધી, પોલાણના આકાર પર આધારિત નથી અને ગોળાકાર છિદ્રના કિસ્સામાં સૂત્ર દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે:
રેઝોનેટરની કુદરતી આવર્તન ક્યાં છે; - હવામાં અવાજની ગતિ; - છિદ્ર વ્યાસ; V એ રેઝોનેટરનું વોલ્યુમ છે.
જો તમારી પાસે વિવિધ કુદરતી આવર્તન સાથે હેલ્મહોલ્ટ્ઝ રેઝોનેટર્સનો સમૂહ છે, તો પછી અમુક સ્ત્રોતમાંથી અવાજની વર્ણપટની રચના નક્કી કરવા માટે, તમારે વૈકલ્પિક રીતે તમારા કાનમાં વિવિધ રેઝોનેટર લાવવાની જરૂર છે અને અવાજની માત્રા વધારીને પડઘોની શરૂઆત કાન દ્વારા નક્કી કરવાની જરૂર છે. આવા પ્રયોગોના આધારે, એવી દલીલ કરી શકાય છે કે જટિલ એકોસ્ટિક સ્પંદનોમાં હાર્મોનિક ઘટકો હોય છે, જે રેઝોનેટરની કુદરતી ફ્રીક્વન્સીઝ છે જેમાં રેઝોનન્સની ઘટના જોવા મળી હતી.
ધ્વનિની સ્પેક્ટ્રલ રચના નક્કી કરવાની આ પદ્ધતિ ખૂબ શ્રમ-સઘન છે અને ખૂબ વિશ્વસનીય નથી. કોઈ તેને સુધારવાનો પ્રયાસ કરી શકે છે: એકસાથે રેઝોનેટરના સંપૂર્ણ સેટનો ઉપયોગ કરો, તેમાંના દરેકને ધ્વનિ સ્પંદનોને વિદ્યુત સ્પંદનોમાં રૂપાંતરિત કરવા માટે માઇક્રોફોન અને માઇક્રોફોન આઉટપુટ પર વર્તમાન શક્તિને માપવા માટે એક ઉપકરણ પ્રદાન કરો. આવા ઉપકરણનો ઉપયોગ કરીને જટિલ ધ્વનિ સ્પંદનોના હાર્મોનિક ઘટકોના સ્પેક્ટ્રમ વિશેની માહિતી મેળવવા માટે, આઉટપુટ પરના તમામ માપન સાધનોમાંથી રીડિંગ્સ લેવા માટે તે પૂરતું છે.
જો કે, આ પદ્ધતિનો વ્યવહારમાં ઉપયોગ થતો નથી, કારણ કે ધ્વનિના સ્પેક્ટ્રલ વિશ્લેષણ માટે વધુ અનુકૂળ અને વિશ્વસનીય પદ્ધતિઓ વિકસાવવામાં આવી છે. તેમાંથી સૌથી સામાન્યનો સાર નીચે મુજબ છે. માઇક્રોફોનનો ઉપયોગ કરીને, અભ્યાસ કરેલ ધ્વનિ આવર્તન હવાના દબાણની વધઘટને માઇક્રોફોન આઉટપુટ પર વિદ્યુત વોલ્ટેજની વધઘટમાં રૂપાંતરિત કરવામાં આવે છે. જો માઇક્રોફોનની ગુણવત્તા પૂરતી ઊંચી હોય, તો સમયસર માઇક્રોફોન આઉટપુટ પર વોલ્ટેજની અવલંબન એ જ કાર્ય દ્વારા દર્શાવવામાં આવે છે જે સમય જતાં ધ્વનિ દબાણમાં ફેરફાર થાય છે. પછી ધ્વનિ સ્પંદનોના સ્પેક્ટ્રમના વિશ્લેષણને વિદ્યુત સ્પંદનોના સ્પેક્ટ્રમના વિશ્લેષણ દ્વારા બદલી શકાય છે. ધ્વનિ આવર્તનના વિદ્યુત કંપનના સ્પેક્ટ્રમનું વિશ્લેષણ તકનીકી રીતે સરળ છે, અને માપન પરિણામો વધુ સચોટ હોવાનું બહાર આવ્યું છે. અનુરૂપ વિશ્લેષકના ઓપરેટિંગ સિદ્ધાંત પણ રેઝોનન્સની ઘટના પર આધારિત છે, પરંતુ યાંત્રિક પ્રણાલીઓમાં નહીં, પરંતુ ઇલેક્ટ્રિકલ સર્કિટ્સમાં.
માનવીય ભાષણના અભ્યાસ માટે સ્પેક્ટ્રમ વિશ્લેષણ પદ્ધતિના ઉપયોગથી તે શોધવાનું શક્ય બન્યું કે જ્યારે કોઈ વ્યક્તિ ઉચ્ચાર કરે છે, ઉદાહરણ તરીકે, પ્રથમ અષ્ટક સુધીની પીચ પર સ્વર a
જટિલ આવર્તન સ્પેક્ટ્રમના ધ્વનિ સ્પંદનો ઉદ્ભવે છે. 261.6 હર્ટ્ઝની આવર્તન સાથેના ઓસિલેશન ઉપરાંત, પ્રથમ ઓક્ટેવ સુધીના સ્વરને અનુરૂપ, ઉચ્ચ આવર્તનના સંખ્યાબંધ હાર્મોનિક્સ તેમાં જોવા મળે છે. જ્યારે સ્વર કે જેમાં સ્વર ઉચ્ચારવામાં આવે છે તે બદલાય છે, ત્યારે ધ્વનિ સ્પંદનોના સ્પેક્ટ્રમમાં ફેરફારો થાય છે. 261.6 Hz ની આવર્તન સાથે હાર્મોનિકનું કંપનવિસ્તાર ઘટીને શૂન્ય થઈ જાય છે, અને હવે જે સ્વરનો ઉચ્ચાર કરવામાં આવે છે તેને અનુરૂપ હાર્મોનિક દેખાય છે, પરંતુ અન્ય સંખ્યાબંધ હાર્મોનિક્સ તેમના કંપનવિસ્તારને બદલતા નથી. આપેલ ધ્વનિની લાક્ષણિકતાના હાર્મોનિક્સના સ્થિર જૂથને તેનું સ્વરૂપ કહેવામાં આવે છે.
જો તમે 78 આરપીએમની ઝડપે 33 આરપીએમની ઝડપે રજૂ કરાયેલા ગીતના રેકોર્ડિંગ સાથેનો રેકોર્ડ વગાડો છો, તો ગીતની મેલોડી યથાવત રહેશે, પરંતુ અવાજો અને શબ્દો માત્ર ઉચ્ચ જ નહીં, પણ ઓળખી ન શકાય તેવા બની જાય છે. આ ઘટનાનું કારણ એ છે કે દરેક અવાજના તમામ હાર્મોનિક ઘટકોની ફ્રીક્વન્સી બદલાય છે.
અમે એવા નિષ્કર્ષ પર પહોંચીએ છીએ કે માનવ મગજ, શ્રવણ સહાયકમાંથી ચેતા તંતુઓ દ્વારા પ્રાપ્ત થયેલા સંકેતોના આધારે, માત્ર ધ્વનિ સ્પંદનોની આવર્તન અને કંપનવિસ્તાર જ નહીં, પણ જટિલ ધ્વનિ સ્પંદનોની સ્પેક્ટ્રલ રચના પણ નક્કી કરવામાં સક્ષમ છે, જેમ કે બિન-હાર્મોનિક સ્પંદનોના હાર્મોનિક ઘટકોના સ્પેક્ટ્રમ વિશ્લેષકનું કાર્ય.
વ્યક્તિ પરિચિત લોકોના અવાજોને ઓળખી શકે છે, વિવિધ સંગીતનાં સાધનોનો ઉપયોગ કરીને મેળવેલા સમાન સ્વરના અવાજોને અલગ કરી શકે છે. આ ક્ષમતા વિવિધ સ્રોતોમાંથી સમાન મૂળભૂત સ્વરના અવાજોની વર્ણપટની રચનામાં તફાવત પર પણ આધારિત છે. તેમના સ્થિર જૂથોના સ્પેક્ટ્રમમાં હાજરી - હાર્મોનિક ઘટકોના સ્વરૂપો - દરેક સંગીતનાં સાધનના અવાજને એક લાક્ષણિકતા "રંગ" આપે છે, જેને ધ્વનિ ટિમ્બર કહેવાય છે.
1. બિન-હાર્મોનિક સ્પંદનોના ઉદાહરણો આપો.
2. હાર્મોનિક વિશ્લેષણ પદ્ધતિનો સાર શું છે?
3. હાર્મોનિક વિશ્લેષણ પદ્ધતિના વ્યવહારુ ઉપયોગો શું છે?
4. વિવિધ સ્વર અવાજો એકબીજાથી કેવી રીતે અલગ પડે છે?
5. વ્યવહારમાં ધ્વનિનું હાર્મોનિક વિશ્લેષણ કેવી રીતે કરવામાં આવે છે?
6. ધ્વનિનું લાકડું શું છે?
મેં આ કાર્યોની ચર્ચા જોઈ નથી! હું મૌખિક રીતે પૂછીશ!
વિનંતી 20 નંબર 44.ઇલેક્ટ્રિક આર્ક છે
A. વર્તમાન સ્ત્રોત સાથે જોડાયેલ વીજળીના પ્રકાશમાંથી.
B. ગેસમાં ઇલેક્ટ્રિક ડિસ્ચાર્જ.
સાચો જવાબ
1) ફક્ત એ
2) ફક્ત બી
4) ન તો A કે B
ઇલેક્ટ્રિક આર્ક
ઇલેક્ટ્રિક આર્ક એ ગેસ ડિસ્ચાર્જના પ્રકારોમાંથી એક છે. તમે તેને નીચેની રીતે મેળવી શકો છો. રાજ્યમાં, કોલસાના બે સળિયા એકબીજા સાથે પોઇન્ટેડ છેડા સાથે જોડાયેલા છે અને વર્તમાન સ્ત્રોત સાથે જોડાયેલા છે. જ્યારે કોલસાને સંપર્કમાં લાવવામાં આવે છે અને પછી સહેજ ખસેડવામાં આવે છે, ત્યારે જ્યોતના છેડા વચ્ચે એક તેજસ્વી પ્રકાશ દેખાય છે, અને કોલસો પોતે જ સફેદ થઈ જાય છે. જો તેમાંથી સતત વિદ્યુત પ્રવાહ વહેતો હોય તો ચાપ સતત બળે છે. આ કિસ્સામાં, એક ઇલેક્ટ્રોડ હંમેશા હકારાત્મક (એનોડ) છે, અને અન્ય હકારાત્મક (કેથોડ) છે. વીજળીની વચ્ચે ગરમ ગેસનો સ્તંભ છે, જે વીજળી માટે સારો છે. પો-જીવંત કોલસો, જેનું તાપમાન ઊંચું હોય છે, તે ઝડપથી બળી જાય છે, અને તેમાં એક ઊંડાણ રચાય છે -લે-ની - પો-લો-ઝી-ટેલ-ની ક્રા-ટેર. વાતાવરણીય દબાણમાં હવાનું તાપમાન 4,000 °C સુધી પહોંચે છે.
વિદ્યુત ધાતુઓ વચ્ચે ચાપ પણ બળી શકે છે. તે જ સમયે, વીજળી પીગળી જાય છે અને ઝડપથી વપરાશ થાય છે, જે ઘણી ઊર્જા વાપરે છે. આ કારણોસર, મેટલ-લી-ચે-ઇલેક્ટ્રીસીટીનું તાપમાન સામાન્ય રીતે કોલસા (2,000- 2,500 °C) કરતા ઓછું હોય છે. જ્યારે ચાપ ઉચ્ચ દબાણ (લગભગ 2 10 6 Pa) પર ગેસમાં બળી જાય છે, ત્યારે તાપમાન 5,900 °C સુધી પ્રાપ્ત થયું હતું, એટલે કે સૂર્યની ટોચ પરના તાપમાન સુધી. વાયુઓ અથવા વરાળનો સ્તંભ, જેના દ્વારા સ્રાવ થાય છે, તેનું તાપમાન પણ વધારે હોય છે - 6,000-7,000 °C સુધી. આ કારણે લગભગ તમામ જાણીતા પદાર્થો સ્તંભમાં આર્ક્સમાં ઓગળે છે અને વરાળમાં ફેરવાય છે.
ચાપ જાળવવા માટે, તમારે થોડા વોલ્ટેજની જરૂર છે, જ્યારે તેના ઇલેક્ટ્રિક દાહ 40 V પર વોલ્ટેજ હોય ત્યારે ચાપ બળી જાય છે. ચાપમાં વર્તમાન તાકાત તદ્દન નોંધપાત્ર છે, પરંતુ તેનાથી વિપરીત નોંધપાત્ર નથી; આગળ, એક તેજસ્વી ગેસ સ્તંભ સારો વિદ્યુત પ્રવાહનું સંચાલન કરે છે. ઇલેક્ટ્રોન વચ્ચેની જગ્યામાં ગેસના અણુઓનું આયનીકરણ ઇલેક્ટ્રોન પર તેમની અસરને કારણે થાય છે, જેનો ઉપયોગ let-my-house-arcs થાય છે. વિદ્યુત ઉપકરણોના ઉપયોગની મોટી સંખ્યા એ હકીકત દ્વારા સુનિશ્ચિત થાય છે કે કેથોડ ખૂબ ઊંચા તાપમાને ગરમ થાય છે -pe-ra-tu-ry. જ્યારે, ચાપને સ્પાર્ક કરવા માટે, કોલસાને સંપર્કમાં લાવવામાં આવે છે, પછી સંપર્કની જગ્યાએ, લગભગ-લા-દા-યુ - અમારી પાસે ખૂબ મોટી માત્રામાં ગરમી છે, તમારી પાસે ખૂબ જ હૂંફ છે. એટલા માટે કોલસાના છેડા ખૂબ જ ગરમ થાય છે, અને આ પૂરતું છે જેથી જ્યારે તેઓ અલગ થઈ જાય, ત્યારે તેમની વચ્ચે એક ચાપ ફાટી જાય. ત્યારબાદ, ચાપના કેથોડને ચાપમાંથી પસાર થતા પ્રવાહ દ્વારા ગરમ સ્થિતિમાં રાખવામાં આવે છે.
વિનંતી 20 નંબર 71.ગર-મો-નો-ચે-અના-લિ-ઝ અવાજ ના-ઝ્ય-વા-યુત
A. જટિલ અવાજની રચનામાં સમાવિષ્ટ ટોનની સંખ્યા સ્થાપિત કરવી.
B. જટિલ અવાજની રચનામાં સમાવિષ્ટ ટોનની ફ્રીક્વન્સીઝ અને કંપનવિસ્તારની સ્થાપના.
સાચો જવાબ:
1) ફક્ત એ
2) ફક્ત બી
4) ન તો A કે B
અવાજનું વિશ્લેષણ
એકોસ્ટિક સિગ્નલોની મદદથી, તમે સ્થાપિત કરી શકો છો કે આપેલ ધ્વનિમાં કયા ટોન શામેલ છે અને તેમને કેવી રીતે કરવું છે. જટિલ ધ્વનિના સ્પેક્ટ્રમની આ સ્થાપના તેના હાર્મોનિક વિશ્લેષણ માટે કહે છે.
અગાઉ, ધ્વનિનું વિશ્લેષણ રી-ઝો-ઓન-ડિચની મદદથી હાથ ધરવામાં આવતું હતું, જે વિવિધ કદના હોલો બોલ્સનું પ્રતિનિધિત્વ કરતું હતું -ra, ખુલ્લું-ખુલ્લું ગટર, કાનમાં દાખલ કરવામાં આવ્યું હતું, અને વિરુદ્ધ બાજુ સાથે છિદ્ર - અમને ધ્વનિના પૃથ્થકરણ માટે, એ જરૂરી છે કે જ્યારે પણ અના-લી-ઝી-રુ-ઇ ધ્વનિમાં સ્વર હોય છે, ત્યારે ઘણી વખત -ટુ-રો-ગો રી-ઝો-ના-ટુ-રાની આવર્તન સમાન હોય છે, લાસ્ટ-ચી-ના- આ સ્વરમાં મોટેથી છે.
જો કે, આવી પદ્ધતિઓ ખૂબ જ અચોક્કસ અને લોહિયાળ છે. વર્તમાન સમયે, તેઓ વધુ અદ્યતન, સચોટ અને ઝડપી છે. તેમનો સાર એ હકીકત પર ઉકળે છે કે ઊંઘની એકોસ્ટિક કો-લે-બા-ની એ સમાન આકારના સહ-સંગ્રહ સાથે ઇલેક્ટ્રિક કો-કો-લે-બા-નીમાં રૂપાંતરિત થાય છે, અને તેથી સમાન સ્પેક્ટ્રમ ધરાવે છે, અને પછી આ કો-લે-બા-ની અના-લી-ઝી-રુ-એટ-સ્યા એલેક-ત્રિ-ચે-સ્કી-મી મી-ટુ-દા-મી.
આપણી વાણીના અવાજ માટે ગર-મો-નન-ઓફ-એના-આના-લી-ના આવશ્યક પરિણામોમાંનું એક. લાકડા દ્વારા આપણે વ્યક્તિનો અવાજ ઓળખી શકીએ છીએ. પરંતુ જ્યારે એક જ વ્યક્તિ એક જ નોંધ પર જુદા જુદા સ્વરો ગાય છે ત્યારે અવાજો કેટલા અલગ છે? બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, પે-રી-ઓ-દી-ચે-ક-લે-બા-નિયા એર હા, તમે-તમે-મારા-ગો-લો-વિથ-તમે-પા- વચ્ચે શું તફાવત છે અલગ-અલગ હોઠ અને જીભ સાથે -રા-ટોમ અને ફ્રોમ-મી-નો-ના- મોં અને ફેરીંક્સના આકાર કેવા છે? દેખીતી રીતે, સ્વરોના સ્પેક્ટ્રામાં કેટલાક વિશિષ્ટ લક્ષણો હોવા જોઈએ, દરેક સ્વર અવાજ માટે લાક્ષણિકતા, ખાસ કરીને-બેન-નો-સ્ટેય ઉપરાંત, જે આપેલ વ્યક્તિના અવાજની લાકડાનું નિર્માણ કરે છે. સ્વરોનું ગર-મો-ની-ચે-વિશ્લેષણ આ પૂર્વ-સ્થિતિની પુષ્ટિ કરે છે, એટલે કે: સ્વર અવાજો હા-રક-તે-રી- ઝુ-યુત-સ્યા ના-લી-ચી-એમ તેમના પ્રદેશોના વિશિષ્ટ-ત્રમાં છે. મોટા કંપનવિસ્તાર સાથે ob-er-new, અને આ પ્રદેશો દરેક માટે આવેલા છે સ્વર હંમેશા સમાન આવર્તન પર હોય છે, સ્વર અવાજની પાછળ નથી.
વિનંતી 20 નંબર 98.માસ સ્પેક્ટ્રોગ્રાફમાં
1) ઇલેક્ટ્રિક અને ચુંબકીય ક્ષેત્રો ભાગના ચાર્જને વેગ આપવા માટે સેવા આપે છે
2) વિદ્યુત અને ચુંબકીય ક્ષેત્રો ચાર્જ થયેલ ભાગની હિલચાલની દિશા બદલવા માટે સેવા આપે છે
3) ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડ ચાર્જિંગ ભાગને વેગ આપવાનું કામ કરે છે, અને ચુંબકીય ક્ષેત્ર તેના ચળવળની જમણી બાજુની દિશા બદલવાનું કામ કરે છે.
4) ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડ ચાર્જ કરેલા ભાગની હિલચાલની દિશા બદલવાનું કામ કરે છે, અને ચુંબક ક્ષેત્ર તેને વેગ આપવાનું કામ કરે છે
માસ સ્પેક્ટ્રોગ્રાફ
સામૂહિક સ્પેક્ટ્રોગ્રાફ એ આયનોને તેમના ચાર્જથી માસ સુધી તેમના મૂલ્ય દ્વારા વિભાજીત કરવા માટેનું ઉપકરણ છે. સૌથી સરળ મો-દી-ફી-કા-શનમાં, પ્રી-બો-રાની યોજના રી-સન-કે પર દેખાય છે.
સ્પેશિયલ-ત્સી-અલ-ની-મી-મે-ટુ-દા-મી (પા-રે-ની-એમ સાથે, ઇલેક્ટ્રોનિક આંચકા સાથે)નું આગલું-ઉદાહરણ ગેસ-રચિત અવસ્થામાં ફરીથી રૂપાંતરિત થાય છે, પછી આયન-રચિત ગેસ બરાબર 1 માં રચાય છે. પછી આયનો ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડ દ્વારા ત્વરિત થાય છે અને ત્વરિત ઉપકરણ 2 માં સાંકડી બીમમાં બને છે, ત્યારબાદ, સાંકડા પ્રવેશ સ્લોટ દ્વારા, તેઓ ચેમ્બર 3 માં પ્રવેશ કરે છે, જેમાં એક ચુંબકીય ક્ષેત્ર બનાવવામાં આવે છે. ચુંબકીય ક્ષેત્ર કણોની હિલચાલના માર્ગને બદલે છે. લોરેન્ટ્ઝ બળના પ્રભાવ હેઠળ, આયનો વર્તુળની ચાપ સાથે આગળ વધવાનું શરૂ કરે છે અને સ્ક્રીન 4 પર જાય છે, જ્યાં રિ-ગી-સ્ત્રી-રુ-એટ-તેમનું સ્થાન પા-દા-નિયામાં હોય છે. નોંધણીની પદ્ધતિઓ અલગ અલગ હોઈ શકે છે: ફોટો-ગ્રાફિક, ઈલેક્ટ્રોનિક વગેરે. Ra-di-ustra -ek-to-rii ફોર્મ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે:
જ્યાં યુ- ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રને વેગ આપતું ઇલેક્ટ્રિક વોલ્ટેજ; બી- ચુંબકીય ક્ષેત્રનું ઇન્ડક્શન; mઅને q- તદનુસાર, કણનો સમૂહ અને ચાર્જ.
ટ્ર-એક-ટુ-રીનું રેડિયેશન આયનના સમૂહ અને ચાર્જ પર આધારિત હોવાથી, પછી વિવિધ જાતિઓમાં વિવિધ આયનો સ્ક્રીન પર દેખાય છે - હું તે સ્ત્રોત પર આધારિત છું જે મને તેમને અલગ કરવા અને રચનાનું વિશ્લેષણ કરવાની મંજૂરી આપે છે. નમૂનાનું.
હાલમાં, ઘણા પ્રકારના માસ સ્પેક્ટ્રોમીટર વિકસાવવામાં આવી રહ્યા છે, જેના કાર્યકારી સિદ્ધાંતો ઉપરોક્ત વિચારણાઓમાંથી છે. ફ્રોમ-ગો-તાવ-લિ-વા-યુત-સ્યા, ઉદાહરણ તરીકે, દી-ના-મી-ચે-માસ-સ્પેક્ટ્રો-મીટર, જેમાં દળનો અભ્યાસ કરવામાં આવે છે આયનોની સંખ્યા સ્ત્રોતમાંથી ઉડાનના સમય દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે. re-gi-stri-ru-y ઉપકરણ પર.
