Ознакомление со спектральным анализом звуковых сигналов, исследование спектрального состава типовых звуковых сигналов

Цель работы: ознакомление со спектральным анализом звуковых сигналов, исследование спектрального состава типовых  звуковых сигналов, ознакомление с влиянием реверберации на воспроизведение звуковых сигналов.

Ход работы:

Оценка формы спектра производиться при помощи программы SpektraLab.

1.  Определить частоту тона уровня тонального сигнала по его спектру.

Рис.1 . Спектра тонального сигнала

Частота сигнала f=1 кГц

Уровень сигнала U=-6 дБ

2.  Определить частоты и уровни сигналов образующих биения.

Рис.2. Временная зависимость сигналов биения

Рис.3. Спектр сигналов биения

Частоты биения   и  

Их уровни соответственно -20 дБ и -25 дБ.

3.  Определить частоты созвучия и их уровни

Рис.4. Временная зависимость сигналов созвучия

Рис.5. Спектр сигналов созвучия

Частоты созвучия ,

Их уровень соответственно  -10дБ, -13дБ

4.  Определить частоту повторения и длительность последовательности прямоугольных  импульсов (меандр).

Рис.6 .Временная зависимость прямоугольных  импульсов

Длительность импульса 

с 

, где - период повторения импульсов.

Частота повторения

, где время начала соседних импульсов.

Рис.7. Спектр последовательности прямоугольных импульсов

5.  Определить частоту повторения и длительность колебания, модулированного  последовательностью прямоугольных импульсов.

Рис.8 .Временная зависимость радиоимпульсов

Длительность импульса   

Частота повторения

,

.

Рис.9. Спектр последовательности радиоимпульсов

Рис.10. Колебание, модулированное  последовательностью прямоугольных импульсов

Рис.11. Спектр колебания, модулированного  последовательностью прямоугольных импульсов

Длительность импульса  ,

Частота повторения

,

.

Вывод:

При увеличении длительности импульса, лепестки спектральной диаграммы становятся уже, при увеличении частоты модулированного колебания, спектральная картина сдвигается вправо по частотной оси. При увеличении периода (уменьшении частоты) повторения импульсов увеличивается число спектральных составляющих в лепестках спектральной диаграммы.

6.  Форма спектра шумовых сигналов

Рис.12. Белый шум

Рис.13. Спектр белого шума

Рис.14. Розовый шум

Рис.15. Спектр розового шума

Для белого шума типично равномерное распределение спектра во всей рассматриваемой полосе частот, тогда как для розового шума характерно плавное уменьшение уровня с ростом частоты.

7.  Влияние реверберации на звуковые сигналы: хлопок в пустой комнате, заполненном людьми  зале, бочке.

Рис.16. Хлопок в пустой комнате

Рис.17. Хлопок в пустой комнате, спектр

Время реверберации 0,3-0,158=0,142 с

Рис.18. Хлопок в заполненном людьми  зале

Рис.19. Хлопок в заполненном людьми  зале, спектр

Время реверберации в заполненном людьми зале 0,6-0,158=0,442с

Рис.20. Хлопок в бочке

Рис.21. Хлопок в бочке, спектр

Время реверберации в бочке 0,67-0,5=0,17с

Вывод:

Время реверберации зависит от геометрических размеров помещения, количества звукопоглощающих материалов и конструкций, их размещения по поверхностям, то есть  зависит от общего звукопоглощения А и объема V помещения. Этот процесс тем короче, чем больше А и чем меньше V.

Экспериментальные данные не совпадают с теорией, это связанно с тем, что процесс затухания звука в реальных помещениях носит флуктуационный характер т.е. имеются отклонения от теоретической зависимости как в ту, так и в другую сторону.