Sygnały akustyczne

Najprostszym sygnałem akustycznym jest ton (ton prosty), czyli dźwięk charakteryzujący się sinusoidalnym przebiegiem czasowym ciśnienia akustycznego. Przykładowo, taki dźwięk można wytworzyć za pomocą kamertonu.

Ryc. Ton, okres drgań, częstotliwość


W życiu codziennym rzadko spotyka się tony. Typowe zjawiska akustyczne – mowa, muzyka
i hałas – mają bardziej złożony przebieg czasowy. Można je traktować jako sumę wielu
składowych (tonów) o różnych częstotliwościach i amplitudach, a w konsekwencji
mówić o tzw. widmie częstotliwościowym.


 

Ryc. Przykładowe przebiegi czasowe sygnałów akustycznych
i odpowiadające im widma częstotliwościowe: a) sygnał harmoniczny (ton),
b) sygnał okresowy (przebieg prostokątny), c) sygnał nieokresowy



Rozróżnienie składu widmowego sygnałów akustycznych umożliwia tzw. analiza widmowa.
Może być ona realizowana w rozmaity sposób, a szczególnie z zastosowaniem:
– zestawów przestrajalnych filtrów pasmowych, np. filtrów oktawowych
   lub tercjowych (1/3- oktawowych ) (-> analiza sekwencyjna),
– cyfrowych analizatorów częstotliwości w czasie rzeczywistym:
   - pasmowych – 1/1-, 1/3-, 1/12- lub 1/24-oktawowych,
   - dyskretnych (FFT) – działających w oparciu o algorytm szybkiej transformacji Fouriera.

Zmienność w czasie sygnałów akustycznych jest charakteryzowana za pomocą tzw. wartości skutecznych i szczytowych.
– Wartość skuteczna – wyznaczana na drodze uśredniania przebiegu 
    czasowego ciśnienia akustycznego p(t) z określoną stałą czasową,
    np. S (slow) -> p_rms
– Wartość szczytowa – maksymalna wartość chwilowa przebiegu
    czasowego ciśnienia akustycznego p(t) w czasie obserwacji -> p_peak

Ryc. Wartość skuteczna (prms) i szczytowa (ppeak) ciśnienia akustycznego
w przypadku prostego i złożonego sygnału akustycznego