Reprezentarea undelor sonore

Figura anterioară utilizează puncte pentru a reprezenta moleculele de aer într-un aranjament pe care le presupune în orice moment, atunci când undele sonore radiază dintr-un obiect care vibrează. Deși această schemă are meritul unei analogii strânse cu poziționarea de moment a moleculelor atunci când undele sonore sunt transmise, nu ne permite să percepem cu ușurință detaliile dimensionale ale undelor. Pentru a face acest lucru, este preferată o altă metodă de reprezentare. O astfel de portretizare grafică este prezentată în Figura 2, care reprezintă în modul convențional toate valurile pe care le-am văzut în figura 1.

Figura 2: Reprezentarea undelor sonore din Figura 1

Înălțimea oricareia dintre cele patru curbe reprezintă, în unități arbitrare, presiunea de moment în orice punct în valuri. Linia orizontală continuă din fiecare parte a figurii reprezintă presiunea normală a aerului. Punctele de pe curbele care sunt deasupra acestei linii reprezintă, prin urmare, diferite grade de compresie, în timp ce porțiuni ale curbelor de sub linie reprezintă rarefiere în cantități diferite. Toate caracteristicile diferitelor unde care pot fi determinate prin analiza figurii 1 pot fi văzute și mai ușor în figura 2. Putem vedea că de diapazonul A  este producător de unde sonore cu rată dublă faţă de ratele de la B și C. Putem vedea că D și C sunt în afara fazei, și că regiunile de presiune și rarefiere produse de C nu sunt la fel de departe de presiunea aerului normal ca cele produse de diapazonul B. Se poate vedea foarte clar coarda viorii care produce de o anumită complexitate la fiecare 1/256 dintr- o secundă.

Curbele de presiune ale figurii 2 pot fi interpretate în două moduri diferite, în măsura în care ne referim la dimensiunea lor orizontală. Axa orizontală poate fi considerată ca reprezentând spațiul prin care diferitele distribuții de presiune sunt extinse la orice moment dat în timp. Această interpretare face ca aceste grafice să corespundă îndeaproape diagramelor schematice ale figurii 1. În loc de a reprezenta spațiu, abscisa poate fi considerată a reprezenta timpul având curba de undă care indică schimbarea de la un moment la altul a presiunii care apare în orice punct special în spațiu lângă obiectul care vibrează.

În cazul în care abscisa este luată ca reprezentând spațiul, apoi distanța de la w la x în oricare dintre figuri reprezintă lungimea de undă propagată prin aer de la un diapazon care vibrează la 512. Există atât de mulți factori care afectează lungimea de undă că este mai convențional de a folosi timpul pe abscisa în scopul reprezentării în formă de undă. În cazul în care abscisa reprezintă timp, atunci distanța de la w la  x  în fiecare figură este de 1/512 dintr-o secundă. Această valoare se numește  perioadă de undă sonoră; este definită ca intervalul în care unda trece printr-un ciclu complet în orice punct din spațiu. Având în vedere că perioada de undă este reciprocă a frecvenței vibrațiilor, știm că perioada reprezentată în figurile 1 şi 2 de distanța  y  la  z  pe abscisă pentru diapazonul  B este 1/256 dintr-o secundă.

Cu modul convențional de a reprezenta undele sonore afișate în figura 2, vorbim despre deviația maximă a curbei de la linia de bază ca fiind amplitudinea undei. Pentru fiecare ton reprezentat în figură, această amplitudine maximă a fost indicată de linia de dimensiune verticală marcată cu A. Cu  A  reprezentând înălțimea maxime a curbei, notarea cu a  poate fi utilizată pentru a desemna o amplitudine în orice alt punct de pe curbă. Având în vedere formele de undă din figura 2 ca o analiză de timp a stimulului auditiv, putem sugera că orice amplitudine poate fi considerată ca reprezentând presiunea aerului la un anumit loc și timp.

Stimuli în cercetare auditivă

Experimentatorii care studiază auzul folosesc ocazional stimularea complexă, cum ar fi selecțiile muzicale sau sunetele vorbirii. Mai mult, de obicei folosesc stimuli simpli, precum tonuri pure sau clicuri de foarte scurtă durată, astfel încât răspunsul mecanismelor auditive pot fi descrise în legătură cu aceste intrări controlate.

Uneori, un ton de complexitate intermediară va fi creat prin combinarea unui număr mic de tonuri pure. Acestea se combină în mod suplimentar, astfel încât, cunoscând amplitudinile și frecvențele tonurilor componentelor și relațiile lor de fază, un cercetător poate evidenţia forma undei tonului rezultat pe care îl folosește ca stimul. Un alt tip de stimul auditiv, care este util pentru unele scopuri este de zgomot alb, numit astfel deoarece este un amestec aleatoriu de multe frecvențe la fel cum lumina alba este un amestec de mai multe lungimi de undă. Zgomotul alb este auzit ca un sunet șuierat.

Deși tonurile pure au fost obținute din diapazoane, în studiile auditive timpurii, generatorul de ton comun utilizat astăzi este oscilatorul de frecvență a ritmului. Acesta este un dispozitiv electronic care produce undele de sunet sinusoidale care pot fi controlate cu privire la frecvența și amplitudine. Un oscilator este adesea folosit în combinație cu un amplificator care acumulează amplitudinea sunetului sau un atenuator care reduce intensitatea. O gamă considerabilă de amplificare și atenuatoare este încorporată în oscilatorul însuși.