Текст книги "Большая Советская Энциклопедия (ЗВ)"
Автор книги: Большая Советская Энциклопедия
Жанр:
Энциклопедии
сообщить о нарушении
Текущая страница: 11 (всего у книги 13 страниц)
Звуковая сигнализация
Звукова'я сигнализа'ция, передача и приём сообщений на расстоянии при помощи голоса или акустических приборов (рупор, сирена, свисток и др.). См. Сигнализация военная.
Звуковидение
Звукови'дение, получение с помощью звука видимого изображения объекта, находящегося в оптически непрозрачной среде. З. основана на проникающей способности звука и особенно ультразвука и их визуализации (см. Звукового поля визуализация). В З. обычно используются упругие колебания в диапазоне частот от 10 кгц до 100 Мгц и выше. Ультразвуковые волны хорошо проходят через металлы, пластмассы, большинство строительных материалов, живые ткани и жидкости. По отражению и преломлению ультразвуковых лучей от границ раздела твёрдое тело – газ (вследствие неодинаковых скоростей распространения ультразвуковых волн в различных средах) можно обнаруживать твёрдые тела и газовые пузыри в жидкостях и живых тканях, а также трещины, раковины и пустоты в твёрдых телах, что используется для изучения и контроля структуры и геометрии внутренней неоднородностей оптически непрозрачных тел. З. выгодно отличается, например, от рентгеноскопии тем, что ультразвук легко фокусируется акустическими линзами и зеркалами в узкие, ограниченные в пространстве пучки (лучи), тогда как рентгеновские лучи, обладающие высокой проникающей способностью, практически невозможно сфокусировать – при рентгеноскопии получаются лишь теневые, силуэтные изображения. Заметить с помощью рентгеновских лучей в металлическом листе толщиной 5 мм расслоение в несколько мкм — задача практически неразрешимая. А ультразвуковой луч, отражённый от границы раздела металл – газ, достаточно четко «рисует» такие расслоения (рис. 1, а). Почечный камень размером 2 мм для рентгеновских лучей почти не различим, З. выявляет его вполне отчётливо (рис. 1, б).
Общая схема З. (рис. 2, а) включает источник ультразвука, объект наблюдения, акустический объектив, с помощью которого формируется ультразвуковое изображение, и преобразователь ультразвукового изображения в оптически видимое.
Применяют также способ З., основанный на свойстве свободно взвешенных мельчайших металлических пластинок-чешуек поворачиваться плоскостью поперёк направления распространения ультразвука. Исследуемый объект помещается между источником ультразвука и сосудом с жидкостью, в которой плавают чешуйки. Освещенные пучком параллельных световых лучей переориентированные чешуйки образуют светлое изображение на сером фоне, соответствующее распределению интенсивности ультразвука (звукового давления), прошедшего сквозь объект. Схема установки для получения видимого изображения с использованием явления дифракции лазерного луча на ультразвуковой волне, прошедшей через объект наблюдения, показана па рис. 2, б. Световой пучок лазера, сформированный оптической системой, пронизывает жидкость, в которой находится объект наблюдения. Показатель преломления жидкости, облучаемой ультразвуком, изменяется таким образом, что оптический луч, проходя жидкость, создаёт на экране дифракционные полосы, содержащие изображение объекта.
Системы З., использующие приведённые методы визуализации ультразвуковых полей, имеют чувствительность порядка 1—0,01 вм/см2. Однако для многих практических целей необходима значительно более высокая чувствительность. Этому требованию отвечают электронноакустические преобразователи (ЭАП), чувствительность которых 10-9—10-10вм/см2. Впервые на возможность преобразования ультразвукового изображения в оптически видимое с помощью электроннолучевых трубок указал (1936) советский учёный С. Я. Соколов. Развитие методов визуализации ультразвуковых полей и совершенствование аппаратуры З., в частности разработка высокочувствительных ЭАП, обусловили создание «звуковизоров» (рис. 2, в) и др. средств З. для применения их в дефектоскопии, медицинской диагностике, при строительных работах, в подводной навигации и др.
Примером практического З. может служить метод поверхностного рельефа, при котором ультразвуковое изображение исследуемого объекта воссоздаётся па свободной поверхности жидкости. Под воздействием ультразвука на поверхности жидкости, например воды, образуется рябь, хорошо заметная при косом освещении. Очертания и рельеф ряби воспроизводят ультразвуковое изображение объекта (рис. 3). По такому принципу работают установки для обнаружения расслоений и трещин в листовом материале. Исследуемый лист перемещается в водяной ванне над облучающим ультразвуковым «прожектором».
Звуковая линза, помещенная над листом, фокусирует звуковое изображение дефектов на поверхности воды.
Лит.: Розенберг Л. Д., Визуализация ультразвуковых изображений, «Вестник АН СССР», 1958, №3; Ощепков П. К., Меркулов А. П., Интроскопия, М,, 1967; Азаров Н. Т., Телешевский В, И., Визуализация объектов в ультразвуковых полях методом дифракции света на ультразвуке, «Акустический журнал», 1971, т. 17, в. 3; Holder F. W., Sonic holography, «Electronics World», 1970, v. 83, № 6, p. 32—35; Aprahamian R., Bhuta P., G. NDT by acousto-optical imagine;, «Materials Evaluation», 1971, v. 29, № 5.
К. М. Климов.
Рис. 3. Звуковидение по методу поверхностного рельефа: а – схема; б – видимое изображение; 1 – источник звука; 2 – объект; 3 – вогнутое зеркало (объектив); 4 – жидкость; 5 – сосуд; 6 – экран.
Рис. 1а. Изображения, полученные с помощью звуковидения. Расслоение глубиной в несколько мкм в листе алюминия толщиной 5 мм.
Рис. 2. Схемы звуковидения: a – в отражённых лучах (общая схема); б – по методу дифракции; в – в «звуковизоре» (лабораторная модель); 1 – источник (излучатель) ультразвука; 2 – объект наблюдения; 3 – акустический объектив; 4 – ультразвуковое изображение; 5 – преобразователь; 6 – видимое изображение (экран); 7 – лазер; 8 – ультразвуковые волны; 9 – электронноакустический преобразователь; 10 – усилитель.
Рис. 1б. Изображения, полученные с помощью звуковидения. Почечный камень, который «светится» в отражённых лучах.
Звукового поля визуализация
Звуково'го по'ля визуализа'ция, методы получения видимой картины звукового поля. З. п. в. применяется для изучения распределения величин, характеризующих звуковые поля сложной формы, для визуализации ультразвуковых изображений, получаемых при помощи ультразвуковых фокусирующих систем (см. фокусировка звука), для целей ультразвуковой дефектоскопии и медицинской диагностики. Простейшим примером З. п. в. являются т. н. Хладни фигуры. Получить картину распределения звукового давления можно, например, с помощью небольшого приёмника звука, обходя (сканируя) им исследуемое поле; для визуализации синхронно с приёмником звукового давления перемещается связанный с ним точечный источник света, яркость которого модулируется напряжением на выходе звукоприёмника (рис. 1). Более современный вариант подобного метода З. и. в. осуществляется в электронноакустических преобразователях: распределение звукового давления преобразуется с помощью пьезоэлектрической пластинки в соответствующее распределение электрического потенциала на её поверхности, которое считывается электронным лучом и далее посредством обычных телевизионных приёмов (подобно тому, как это делается в звуковизорах) на экране кинескопа получается видимое изображение звукового поля. Изменение плотности среды в звуковом поле приводит к изменению показателя преломления для световых лучей; оно может быть выявлено чисто оптическими приёмами, как, например, теневым методом, методом фазового контраста, дифракцией света на ультразвуке и др. Все эти способы широко применяются для исследования ультразвуковых полей сложной формы (рис. 2). В ультразвуковой дефектоскопии применяются методы поверхностного рельефа и диска Рэлея. Первый из них основан на свойстве свободной поверхности жидкости слегка вспучиваться под действием звуковых лучей, падающих изнутри жидкости. Получающийся при этом рельеф хорошо виден при косом освещении (см. Звуковидение). В основе второго лежит свойство свободно подвешенных в звуковом поле пластинок поворачиваться параллельно фронту звуковой волны. Для реализации этого способа в смеси воды и ксилола образуют взвесь мельчайших алюминиевых чешуек. В отсутствии звука эти чешуйки ориентированы беспорядочно, образуя при освещении матово-серую поверхность, а под действием звуковой волны часть из них принимает определённую ориентацию и в результате отражения света на сером фоне появляется видимое изображение звукового поля.
Существуют методы З. п. в., основанные на вторичных эффектах, возникающих при распространении интенсивных ультразвуковых волн в жидкости: теплового эффекта, дегазации жидкости, ускорения процессов диффузии, акустической кавитации, воздействия на фотослой и т.д. Например, для реализации теплового метода в исследуемое поле помещают тонкий экран из хорошо поглощающего звук материала. Неравномерный нагрев этого экрана под действием поглощаемых ультразвуковых лучей может быть визуализирован различными способами: применением термочувствительных красок или чувствительного к инфракрасным лучам электроннооптического преобразователя, возбуждением или гашением люминесцентного экрана и т.д. На ускорении фотографического проявления основан фотодиффузионный способ З. п. в., при котором обычная, предварительно засвеченная фотобумага погружается в разбавленный раствор проявителя; в местах, на которые действует ультразвук, диффузия проявителя в желатину сильно ускоряется и бумага быстро чернеет.
Лит.: Бергман Л., Ультразвук и его применение в науке и технике, пер. с нем., 2 изд., М., 1957, гл. 3, §4, гл. 6, §4; Розенберг Л. Д. Визуализация ультразвуковых изображений, «Вестник АН СССР», 1958, №3; Матаушек И., Ультразвуковая техника, пер. с нем., М., 1962, гл. 7.
Рис. 1. Поле звукового давления двух синфазно работающих громкоговорителей. Рисунок получен механическим сканированием.
Рис. 2. Звуковое поле, возникающее при отражении плоской волны от цилиндрического зеркала. Снимок получен теневым методом.
Звуковое давление
Звуково'е давле'ние, давление, дополнительно возникающее при прохождении звуковой волны в жидкой и газообразной среде. Распространяясь в среде, звуковая волна образует сгущения и разрежения, которые создают добавочные изменения давления по отношению к среднему значению давления в среде. Т. о., З. д. представляет собой переменную часть давления, т. е. колебания давления относительно среднего значения, частота которых соответствует частоте звуковой волны. З. д. – основная количественная характеристика звука. Единица измерения З. д. в системе единиц СИ – ньютон на м2 (ранее употреблялась единица бар: 1 бар = 10-1н/м2). Иногда для характеристики звука применяется уровень звукового давления – выраженное в дб отношение величины данного З. д. р к пороговому значению З. д. ро =2·10-5н/м2. При этом число децибел N=20 lg (p/po). З. д. в воздухе изменяется в широких пределах – от 10-5 н/м2 вблизи порога слышимости до 103 н/м2 при самых громких звуках, например шумах реактивных самолётов. В воде на ультразвуковых частотах порядка нескольких Мгц с помощью фокусирующих излучателей получают значение З. д. до 107н/м2. При значит. З. д. наблюдается явление разрыва сплошности жидкости – кавитация. З. д. следует отличать от давления звука.
Звуковое кино
Звуково'е кино', производство и показ кинофильмов, изображение в которых, в отличие от «немых», сопровождается речью, музыкой, звуковыми эффектами (шумами).
Попытки соединить (синхронизировать) изображение со звуком делались ещё на ранней стадии существования кинематографа: использовался музыкальный аккомпанемент (пианино, оркестр и др.), привлекались актёры, которые синхронно с изображением воспроизводили речь, песни персонажей фильма. В конце 19 – начале 20 вв. предпринимались многочисленные попытки создать устройство для синхронного воспроизведения звука с показом фильма [кинетофон Т. Эдисона (США, 1899), хронефон Л. Гомона (Франция, 1901), использование специальных граммофонных пластинок и др.]. Только изобретение и совершенствование метода совмещения изображения и фотографической (позже магнитной) звукозаписи на общем носителе – киноплёнке – позволило достичь их синхронности при показе звукового фильма. Русские учёные А. Ф. Виксцемский в 1889 и И. Л. Поляков в 1900 впервые предложили схему воспроизведения фотографической записи звука посредством фотоэлемента и использования позитива фонограммы. Перспективным явилось также изобретение Ю. Лооста (США), разработавшего в 1906 систему фотографической записи звуковых колебаний на киноплёнку. Практические системы З. к. были созданы почти одновременно в СССР, США и Германии. Советские системы З. к. с фотографической записью звука начали разрабатываться в 1926 в Москве группой изобретателей под руководством П. Г. Тагера (система «Тагефон») и в 1927 в Ленинграде под руководством А. Ф. Шорина. В системе Шорина фонограмма имела переменную ширину дорожки записи, в системе «Тагефон» – переменную оптическую плотность. Первая кинопрограмма с записью звука по системе Шорина показана в 1929. Первый советский полнометражный художественный фильм с записью звука по системе «Тагефон» – «Путёвка в жизнь» (1931, режиссер Н. В. Экк).
Разработка и внедрение в 50-х гг. 20 в. магнитной записи и воспроизведения звука, а также создание и освоение новых видов кинематографа (широкоэкранного, широкоформатного, панорамного, стереоскопического, полиэкранного и др.) привели к значительному повышению качества показа фильмов. Широкие углы рассматривания цветных изображений создали т. н. эффект присутствия зрителя. Впечатление усиливалось стереофоническим воспроизведением звука, позволившим создавать «пространственную звуковую перспективу»: звук как бы «следует» за изображением его источника, вызывая иллюзию реальной действительности (см. Стереофоническая звукозапись).
Техника съёмки и показа звуковых фильмов иллюстрируется структурной схемой (см. рис.). Объект съёмки фиксируется на киноплёнку съёмочным аппаратом. Звуковые колебания воспринимаются микрофоном и после предварительного усиления, регулировки уровня записи, последующего усиления поступают на аппарат записи, фиксирующий звук на отдельной магнитной ленте. Различные звучания (речь, музыка, шумы), записанные при производстве фильма, обычно располагаются на нескольких лентах (от 2 до 8 и более). После окончания монтажа кинофильма осуществляется перезапись звука: сигналы с речевых, музыкальных и шумовых фонограмм сводятся на одной фонограмме с необходимым соотношением уровней громкости. С негативов изображения и фонограммы, сдаваемых киностудиями на кинокопировальные фабрики, производится массовая печать (тиражирование) совмещенных позитивных копий фильма, поступающих затем в кинотеатры. В кинопроекционном аппаратесовмещенная позитивная копия продвигается со скоростью, соответствующей в общем случае скорости съёмки, и изображение проецируется на экран; фотографическая фонограмма переменной ширины или переменной плотности (см. Звукозапись), полученная перезаписью с магнитной фонограммы, пересекает световой поток лампы просвечивания в месте равномерного движения киноленты (в звуковом блоке) и изменяет (модулирует) его в соответствии с записанными звуковыми колебаниями. Фотоэлемент превращает падающий на него переменный световой поток в электрические колебания, которые после усилителя фототоков и усилителя воспроизведения поступают на громкоговоритель, установленный у экрана в зрительном зале кинотеатра. В случае магнитной звуковой дорожки воспроизведение звука осуществляется магнитной головкой вместо фотоэлемента.
В З. к. применяются: синхронная запись – запись звука одновременно со съёмкой в павильоне и вне его (наиболее распространённый, сложный вид, требующий определённой акустики павильона, соблюдения режима тишины и пр.); предварительное и последующее озвучение с раздельной записью звука и изображения; дублирование звуковых фильмов – процесс изготовления новой фонограммы, обычно на др. языке; специальные виды звукозаписи, проводимые для получения особых эффектов (телефонный разговор, эхо, изменение высоты звука и пр.). Введение З. к. явилось революционным этапом в развитии кинематографа как искусства, значительно выросли его идейно-художественные возможности, обогатился арсенал выразительных средств.
Лит.: Шорин А. Ф., Как экран стал говорящим, М., 1949; Тагер П. Г., Из истории развития советского звукового кино, «Изв. АН СССР. Серия физическая», 1949, т. 13, №6; Высоцкий М. З., Магнитная звукозапись кинофильмов, М., 1960; Голдовский Е. М., Основы кинотехники, М., 1965; Коноплев Б. Н., Основы фильмопроизводства, М., 1969.
М. З. Высоцкий.
Структурная схема звукового кино: а – место съёмки (СА – съёмочный аппарат, ОС – объект съёмки); б – устройство записи звука (М – микрофон, РУ – регулятор уровня записи звука, УЗ – усилитель электрических колебаний звуковых частот, ЗА – звукозаписывающий аппарат); в – изготовление фильма (фотохимическая обработка, монтаж, перезапись, печать копии); г – кинотеатр (ПА – проекционный аппарат, Э – экран); д – устройство воспроизведения звука (ФЭ – фотоэлемент, УФ – усилитель фототоков, УВ – усилитель воспроизведения звука, Г – громкоговоритель).
Звуковое поле
Звуково'е по'ле, область пространства, в которой распространяются звуковые волны, т. е. происходят акустические колебания частиц упругой среды (твёрдой, жидкой или газообразной), заполняющей эту область. З. п. определено полностью, если для каждой его точки известно изменение во времени и в пространстве какой-либо из величин, характеризующих звуковую волну: смещения колеблющейся частицы из положения равновесия, колебательной скорости частицы, звукового давления в среде; в отдельных случаях представляют интерес изменения плотности или температуры среды при наличии З. п. Понятие З. п. применяется обычно для областей, размеры которых порядка или больше длины звуковой волны.
С энергетической стороны З. п. характеризуется плотностью звуковой энергии (энергией колебательного процесса, приходящейся на единицу объёма); в тех случаях, когда в З. п. происходит перенос энергии, он характеризуется интенсивностью звука, т. е. средней по времени энергией, переносимой в единицу времени через единицу поверхности, перпендикулярной к направлению распространения волны.
Картина З. п. в общем случае зависит не только от акустической мощности и характеристики направленности излучателя – источника звука, но и от положения и свойств поверхностей раздела различных упругих сред, если такие поверхности имеются. В неограниченной однородной среде З. п. является полем бегущей волны. Вдали от источника в З. п. практически любого излучателя звуковое давление спадает по закону 1/r (где r – расстояния от источника). Наложение двух волн равной амплитуды, движущихся навстречу друг другу, даёт З. п. стоячей волны; в более общем случае З. п. бегущих и стоячих волн накладываются друг на друга. В закрытых помещениях З. н. может быть диффузным, т. е. таким, в котором все направления переноса звуковой энергии равновероятны вследствие одновременного наличия большого числа отражённых волн, движущихся во всевозможных направлениях. Для измерения З. и. применяют микрофоны, гидрофоны, зонды акустические и др. приёмники звука. При изучении З. п. сложной формы могут применяться методы визуализации З. п. (см. Звукового поля визуализация). Изучение З. п. различных излучателей производят в заглушенных камерах.
И. Г. Русаков.
Звуковой символизм
Звуково'й символи'зм, условная связь между звуковым оформлением слова и его эмоциональной окраской. З. с. используется в поэтической речи. Например, звук «л» кажется «подходящим» для обозначения чего-то мягкого, ласкового, поэтического (ср. у К. Бальмонта звукопись на «л»: «С лодки скользнуло весло...»).
Звуковые законы
Звуковы'е зако'ны в языкознании, регулярные изменения, происходящие в ходе развития языка в его звуковом составе (ср. исчезновение гласных «ъ» и «ь» в русском языке) или в звуковом составе слов (ср. замену «е» на «о» в русском языке; например, современного «нёс» из старого «нес»). Различают спонтанные и комбинаторные изменения. Первые имеют место во всех случаях, в которых встречается соответствующий звук; например, в русском языке «
»во всех положениях оказался замененным гласным «е». Вторые происходят только в определённых фонетических положениях; так, замена «е» на «о» происходила только в ударном слоге, если за «е» следовал твёрдый согласный (ср. «подённый», но «день»). Учение о З. з. наиболее полно развито немецкой школой младограмматиков (см. Младограмматизм). Их теория подверглась критике со стороны И. А. Бодуэна де Куртенэ и др., направленной против тезиса о незыблемости З. з. и преувеличения их роли. С развитием фонологии возникла историческая или диахроническая фонология, в которой З. з. рассматриваются в аспекте учения о фонеме.
Лит.: Боцуэн де Куртенэ И. А., Фонетические законы, в кн.: Избранные труды по общему языкознанию, т. 2, М., 1963; Hermann Е., Lautgesetz und Analogie, В., 1931.
Л. Р. Зиндер.
