Распространение звуковых волн
Традиция передачи знаний и эмоций в устной речи — одна из основ человеческой культуры. Оказывается, нам просто повезло с пространством, в котором звуковые волны распространяются так, что мы можем слышать то, что говорят другие.
В конце XVII века выдающийся голландский учёный Христиан Гюйгенс написал «Трактат о свете. В котором объяснены причины того, что с ним происходит при отражении и преломлении». В отличие от своего великого предшественника Рене Декарта, «полагавшего, что переход света совершается мгновенно» (цитата из упомянутого «Трактата»), Гюйгенс считал скорость света конечной. Это допущение позволило Гюйгенсу рассматривать с единой точки зрения вопросы распространения света и звука. Объединяющим стал термин «волна»: «Поскольку вместе с тем свет употребляет для своего прохождения некоторое время — вопрос, который мы сейчас рассмотрим, — из этого следует, что движение, сообщённое веществу, постепенно и, следовательно, распространяется так же, как и при звуке, сферическими поверхностями и волнами: я называю эти поверхности волнами по сходству с волнами, которые можно наблюдать на воде, в которую брошен камень…». В «Трактате» Гюйгенс привёл геометрическое описание того, как распространяется фронт волны — граница в пространстве, до которой дошла волна. В XIX веке математики получили формулы, выражающие решения уравнений, описывающих положение звуковой волны в пространстве, при условии, что известно её состояние в начальный момент времени. Из этих формул следовало, что помимо наличия переднего фронта волны, описываемого упомянутым принципом Гюйгенса, особенностью звуковых волн в трёхмерном пространстве является наличие заднего фронта. Возникнув в одной точке пространства, звук доходит до другой части пространства, а после покидает её и распространяется далее. Иначе говоря, моментальный источник волны остаётся моментальным при улавливании его в другой точке пространства. Данный эффект Адамар назвал принципом Гюйгенса в узком смысле. Рассмотрим принцип Гюйгенса немного подробнее. Если в некоторой точке пространства есть мгновенный источник звука, то за время $t$ звук может распространиться в шаре с центром в этой точке и радиуса $ct$, где $c$ — скорость звука. Принцип Гюйгенса в узком смысле утверждает, что в действительности в момент времени $t$ звук распространится на сферу — границу этого шара, но он не будет слышен внутри шара. Именно это свойство — наличие заднего фронта звуковой волны в трёхмерном пространстве — позволяет нам слышать друг друга. Если бы заднего фронта не было, то мы бы слышали одновременно все возможные звуки, дошедшие до нашего положения в пространстве, и они бы накладывались друг на друга. Отметим, что это свойство выполняется и для электромагнитных волн, включая световые. Выполнение принципа Гюйгенса в узком смысле — явление редкое, зависит и от типа волнового процесса, и от свойств пространства (размерность, однородность). Так, на плоскости принцип перестаёт действовать даже для волнового уравнения, а в трёхмерном пространстве не выполняется для звуковых волн, распространяющихся в неоднородной среде. Наглядный пример отсутствия заднего фронта — волны на поверхности воды: мгновенный источник фиксируется в другой точке поверхности на протяжении длительного времени. Можно наблюдать это явление, «бросая в воду камешки». Брошенный камень создаёт много расходящихся кругов, которые являются волной на поверхности воды. И эта волна, дойдя в другую точку поверхности воды, ещё долго там наблюдается. Лишь постепенно вода вновь успокаивается. Доказано, что аналоги звуковых волн удовлетворяют принципу Гюйгенса в узком смысле только в нечётномерных пространствах размерности три и выше. Адамар сформулировал проблему, до сих пор остающуюся нерешённой: найти все дифференциальные уравнения, описывающие волновые процессы, для которых выполняется принцип Гюйгенса в узком смысле. Замечательно, что некоторые примеры таких уравнений в пространствах высоких размерностей можно получить с помощью правильных многогранников.
Распространение звуковых волн в помещении и звукоизоляция
Защита жилых помещений от постороннего шума — задача, над которой трудятся зодчие со времен возведения первых построек. При этом под шумом понимают любые звуки, раздражающие слуховые органы человека. С физической точки зрения звук — это распространение каким-либо источником механических колебаний в упругой среде (воздухе, металле, дереве и т.п.). В процессе колебаний источник создает пониженное (повышенное) давление, которое распределяется во все стороны. Образующаяся при этом звуковая волна попадает в ухо человека и заставляет колебаться барабанную перепонку, перемещение которой воспринимается мозгом как звук.
Скорость распространения звука зависит от плотности среды и может изменяться в довольно широких пределах. Встречая на своем пути препятствие, звуковая волна может отражаться и преломляться (рис. 1).
 |
 |
| Рис. 1. Пути прямой и отраженных звуковых волн. | Рис. 2. Дифракция звуковой волны. |
Время запаздывания прихода отраженной волны относительно волны, идущей прямо, называется реверберацией. При прохождении через отверстие (окно, дверь и т.п.) наблюдается явление дифракции звуковой волны, суть которого можно понять из рис. 2.
Встречая на своем пути пористый материал, звуковая волна может поглощаться. Энергия звуковой волны, попадающей на пористую поверхность, частично отражается, а частично рассеивается. И чем больше пор в материале, тем больше рассеивание энергии звуковой волны внутри них. Материалы, рассеивающие внутри себя большую часть энергии, называются поглощающими.
Звук в помещение попадает через двери, окна, стены и потолки. Он проходит через трещины и различные технологические отверстия в ограждающих конструкциях здания. Наиболее распространенные места возможного проникновения звука в жилые помещения дома показаны на рис. 3. Поэтому методику защиты помещения от попадания в него посторонних звуков нужно определять еще на стадии проектирования. Выбирая планировку дома, помещения нужно располагать таким образом, чтобы посторонние шумы оказывали минимальное влияние на уровень комфорта. К примеру, кухню и ванную можно разметить со стороны наиболее вероятного источника шума, мастерскую отнести подальше от жилых комнат или вынести в другое здание. Не рекомендуется со стороны источника повышенного шума устанавливать двери и большие окна. При проектировании перегородок сначала нужно выбрать звукоизоляционный материал с учетом огнестойкости конструкции, определить звуконепроницаемость выбранной конструкции. При выборе звукоизоляции нужно решить следующие вопросы:
- какое ослабление звука нужно получить при минимальном весе и толщине перегородки;
- какова стоимость одного квадратного метра конструкции;
- какие необходимы трудозатраты на установку перегородки.
Массу перегородки можно увеличить за счёт использования дополнительных слоев гипсокартона или штукатурки, но при этом резко возрастает вес и толщина конструкции. Проще и дешевле в полости перегородки заложить маты звукоизоляционного материала, которые, к тому же, будут служить и утеплителем.
Все коммуникационные каналы (воздуховоды, трубы для электрической проводки и сантехники и т.п.) укладывают до зашивки перегородок и герметизации отверстий, за счет этого можно свести к минимуму проникновение шума. При этом проходы для коммуникационных каналов через перегородки следует делать по возможности минимального сечения, а образовавшиеся в процессе монтажа щели герметизировать.
В настоящее время наиболее востребованными в строительной практике являются волокнистые звукопоглотители. Они не только оказались наиболее эффективными с акустической точки зрения в широком частотном диапазоне, но и отвечают возросшим требованиям к дизайну помещений. В волокнистых материалах рассеивание энергии колебания воздуха происходит на нескольких физических уровнях. Во-первых, вследствие вязкости воздуха, а его очень много в межволоконном пространстве, колебание частиц воздуха внутри поглотителя приводит к трению. Во-вторых, происходит трение воздуха о волокна, поверхность которых тоже велика. В-третьих, волокна трутся друг о друга и, наконец, происходит рассеивание энергии из-за трения кристаллов самих волокон. Этим объясняется высокий коэффициент звукопоглощения волокнистых материалов на средних и низких частотах. Для усиления звукопоглощения на низких частотах необходимо увеличить толщину пористого материала или предусмотреть воздушный промежуток между поглотителем и отражающей конструкцией.
 |
 |
| Рис. 3. Наиболее вероятные участки проникновения шума и звука. | Рис. 4. Варианты обшивки стен каркасной конструкции: 1 — деревянная обшивка; 2 — пароизоляция; 3 — минеральная вата; 4 — гидроизоляция; 5 — древесно-волокнистая плита; 6 — деревянная облицовка. |
Значительно повышают коэффициент звукопоглощения многослойные конструкции, выполненные из материалов, имеющих различные акустические характеристики — плотность, модуль упругости, коэффициент потерь (рис. 4). Во время прохождения звуковой волны через границу сред происходит частичное отражение ее энергии. При этом, чем большая разница в величинах плотности, модуля упругости и коэффициента потерь смежных слоев, тем больше отражение энергии звуковой волны.
Звукоизоляция раздельных перегородок на низких частотах равна звукоизоляции однослойной конструкции с суммарной массой всех элементов. С повышением частоты звукоизоляция усиливается. С точки зрения изоляции наиболее целесообразными являются раздельные перегородки, имеющие плиты одинаковой массы, но различающиеся изгибной жесткостью в несколько раз, например, за счет толщины.
Звуковая волна распространяется в пространстве
ЛЕКЦИЯ 3 (4 ЧАСА). РАСПРОСТРАНЕНИЕ ЗВУКОВЫХ ВОЛН В ПРОСТРАНСТВЕ И ВЕЩЕСТВЕ
Звуковые волны, достигающие приемника, можно разделить на прямые и отраженные.
3.1. Прямая волна
Определение звука , звуковой волны , звукового поля уже давались.
Звуковой луч — направление распространения звуковой волны.
Фронт волны (волновой фронт) — поверхность, проходящая через точки с одинаковым «этапом» (фазой) колебания.
Иногда разделяют понятия волнового фронта и волновой поверхности. Под волновой поверхностью понимают поверхность равных фаз, а под волновым фронтом поверхность, разделяющую области пространства, куда волна уже дошла и куда еще нет. Это полезно в тех случаях, когда интересуются импульсными или однократными акустическими воздействиями на объект; для электроакустики такая ситуация не характерна.
Фронт перпендикулярен лучу.
Не путать волновой фронт с диаграммой направленности.
3.1.1. Классификация звуковых волн по направлению колебаний частиц
Продольная звуковая волна — волна, в которой частицы среды колеблются в направлении луча.
Поперечная звуковая волна — волна, в которой частицы колеблются в направлении, перпендикулярном лучу.
Тип волны, распространяющийся в среде, зависит от того, каким образом возбуждается волна и от того, как и каким частицам передает свою энергию текущая частица.
1. В тонком и длинном отрезке вещества может распространяться как продольная, так и поперечная волна, в зависимости от направления возбуждения. Они даже могут распространяться одновременно, и суммарная волна будет иметь промежуточный угол.
2. Граница раздела сред разной плотности. Например, при распространении волны по водной поверхности, волна сжатия немедленно трансформируется в высоту столбика воды, т.е. волна поперечная.
3. Однородная среда.
3.1. При возбуждении пульсирующей сферой существует продольная волна.
3.2. При возбуждении колеблющейся мембраной. В плоскости мембраны существует поперечная волна, перпендикулярно мембране — продольная волна, а в промежуточных углах волна, занимающая промежуточное положение между продольной и поперечной.
В однородной среде, однако, не может существовать поперечная волна в чистом виде, без сопоставимых уровней продольных составляющих на соседних лучах. Кроме того, человеческий слух реагирует главным образом на продольную составляющую звуковой волны.
Надо сказать, что этот момент изучен слабо и доминирует представление, что звуковые волны бывают только продольные. Недоучет необходимости передачи типа волны, возможно, снижает достоверность звучания электроакустических систем.
Звуковое давление p зв — разность между мгновенным давлением звукового поля p мгн и статическим атмосферным давлением (p 0 ). Измеряется в паскалях (сила в 1 Н, приложенная к площади 1 кв. м.). Атмосферное давление ~10 5 Па. Звуковые давления речи и музыки имеют величину до 100 Па.
Вопрос о том, является звуковое давление векторной величиной или нет, довольно сложный. Как всякая сила, звуковое давление имеет направление. Однако, под давлением понимается сила, перпендикулярная к поверхности. И если оговорена ориентация поверхности, то это однозначно указывает направление вектора давления и ничего кроме его модуля (скаляра) больше указывать не требуется. Для наиболее часто рассматриваемого случая продольной волны, звуковое давление направлено либо по, либо против луча, поэтому его векторные свойства опускают, рассматривают только проекцию звукового давления на луч и говорят о нем как о знакопеременном скаляре: в момент сжатия звуковое давление положительно, в момент разряжения отрицательно.
Скорость распространения звуковой волны (скорость звука) с зв в среде зависит от массы молекул или атомов и расстояния между ними. А они в свою очередь зависят от химического состава вещества, его температуры, а для газов и давления. Для технических расчетов достаточно считать
где Т — температура, К. При нормальном атмосферном давлении и Т=290 К (17 0 С) скорость звука 340 м/с.
Колебательной скоростью v называется скорость смещения частиц среды от положения покоя. Для продольной волны считается положительной, если частицы смещаются в направлении луча и отрицательной в противном случае. В общем случае колебательная скорость величина векторная и о знаке можно говорить только по отношению к проекции этого вектора на луч. Не путать со скоростью звука. Скорость звука не зависит от звукового давления, а колебательная скорость возрастает с увеличением звукового давления и частоты звука. Значения колебательной скорости на несколько порядков ниже скорости звука.
Длина волны — расстояние, на которое переместится фронт звуковой волны за один период колебания источника.
3.1.2. Связь между звуковым давлением и колебательной скоростью
Рассмотрим плоский участок волнового фронта площадью S. Распространение продольной волны, т.е. смещение частиц вещества вдоль луча, происходит благодаря тому, что давление перед этой поверхностью больше, чем давление за ней на величину dp зв . Таким образом, вдоль луча имеется отрицательный дифференциал давления dp зв (т.к. положительным дифференциалом считается увеличение параметра вдоль оси). Эта разность давлений вызывает приложение к поверхности S силы, направленной вдоль луча F=-dp зв S. Масса вещества, к которой приложена эта сила будет , где r -плотность воздуха (~1,2 кг/м 3 ), dr — дифференциал расстояния вдоль луча, на котором определяется дифференциал давления. Записанный для этого случая второй закон Ньютона F=ma называют уравнением движения среды :
-dp зв S= r *dr*S*dv/dt,
3.1.3. Плоская волна
Плоской волной называется волна с плоским фронтом. При этом лучи являются параллельными.
Образуется поблизости от колеблющейся плоскости или если рассматривается небольшой участок волнового фронта точечного излучателя. Причем абсолютная площадь этого участка может быть тем больше, чем дальше мы находимся от излучателя. То, что излучатель считается точечным, также говорит о большом расстоянии до него. Кроме того, точечность излучателя говорит о том, что рассматривается только прямая волна.
Лучи, охватывающие участок плоскости рассматриваемого волнового фронта, образуют «трубу». Амплитуда звукового давления в плоской волне не уменьшается при удалении от источника, т.к. не происходит растекания энергии за пределы стенок этой трубы. Если иметь ввиду практически реальные случаи, то это соответствует остронаправленному излучению, например, излучению электростатических панелей большой площади, рупорных излучателей.
Единственное, чем отличаются сигналы в различных точках луча плоской волны, это временной сдвиг. Если звуковое давление на некотором участке плоского волнового фронта является синусоидальным p зв =p звm *exp(j W t), то на расстоянии r по лучу p зв =p звm *exp(j W( t-r/c зв ))= p звm *exp(j( W t-r* W /c зв ))= p звm *exp(j( W t-k*r)), где r/c зв — время пробега звуковой волной расстояния r, k= W /c зв =2 p / l — волновое число. k определяет фазовый сдвиг между сигналами во фронтах плоской волны, находящихся на расстоянии r.
Реальные звуковые волны являются более сложными, чем синусоидальные, однако выкладки, проводимые для синусоидальных волн, справедливы и для несинусоидальных сигналов, если не рассматривать частоту как константу, т.е. рассматривать сложный сигнал в частотной области. Это возможно, и даже более адекватно восприятию звука человеком, до тех пор, пока процессы распространения волн остаются линейными (в сфере интересов электроакустики это практически всегда так).
3.1.4. Удельное акустическое сопротивление среды
Определим отношение звукового давления и колебательной скорости для синусоидальной волны. Из уравнения движения среды:
Из этой записи следует, что:
1) колебательная скорость и звуковое давление связаны линейной зависимостью, точнее прямой пропорциональностью;
2) коэффициент связи вещественный, следовательно, v и p зв имеют одинаковые фазы.
Произведение называется удельным акустическим сопротивлением среды z a . Это аналог электрического сопротивления, если звуковое давление сопоставить с напряжением, а колебательную скорость с током. При нормальном атмосферном давлении и температуре 20 0 С z a =413 кг/(м 2 с).
Если удельное сопротивление среды умножить на некоторую площадь поверхности, то получим сопротивление, оказываемое средой этой поверхности ( сопротивление излучения ): . Размерность . Таким образом, колеблющееся тело испытывает со стороны среды сопротивление, подобное трению: оно также требует от источника колебаний совершения работы (см. пункт «Энергетические характеристики звукового поля»), но связано не с переводом энергии в тепло, а с оттоком мощности в пространство.
Сами по себе удельное сопротивление среды и сопротивление излучения от частоты не зависят, но, для того, чтобы развить то же звуковое давление на низких частотах, нужна большая амплитуда смещения или большая площадь, т.к. .
3.1.5. Сферическая волна
Волна, фронт которой представляет собой сферу, называется сферической .
Лучи при этом совпадают с радиусами сферы. Сферическая волна формируется в следующих случаях.
1. Размеры источника много меньше длины волны и расстояние до источника позволяет считать его точкой. Такой источник называется точечным.
2. Источник представляет собой пульсирующую сферу.
В обоих случаях предполагается, что переотражения волны отсутствуют, т.е. рассматривается только прямая волна. Чисто сферических волн в сфере интересов электроакустики не бывает, это такая же абстракция, как и плоская волна. В области средневысоких частот конфигурация и размеры источников не позволяют считать их ни точкой, ни сферой. А в области низких частот непосредственное влияние начинает оказывать как минимум пол. Единственная близкая к сферической волна формируется в заглушенной камере при малых габаритах излучателя. Но рассмотрение этой абстракции позволяет уяснить некоторые важные моменты распространения звуковых волн.
На больших расстояниях от излучателя сферическая волна вырождается в плоскую.
На расстоянии r от излучателя звуковое давление может быть представлено в виде:
где p зв1 — амплитуда звукового давления на расстоянии 1 м от центра сферы. Уменьшение звукового давления с удалением от центра сферы связано с растеканием мощности на все большую площадь — 4 p r 2 . Суммарная мощность, перетекающая через всю площадь волнового фронта не меняется, поэтому мощность, приходящаяся на единицу площади уменьшается пропорционально квадрату расстояния. А давление пропорционально корню квадратному из мощности, поэтому оно уменьшается пропорционально собственно расстоянию. Необходимость нормирования к давлению на некотором фиксированном расстоянии (1 м в данном случае) связана с тем же фактом зависимости давления от расстояния, только в обратную сторону — при неограниченном приближении к точечному излучателю звуковое давление (а также колебательная скорость и смещение молекул) неограниченно увеличивается.
Колебательную скорость молекул в сферической волне можно определить из уравнения движения среды:
Дифференцирование выполним по формуле производной произведения:
Преобразуем в экспоненциальную форму: . Итого, колебательная скорость , фазовый сдвиг относительно звукового давления (рис. 3.1). Упрощенно говоря, наличие фазового сдвига между звуковым давлением и колебательной скоростью связано с тем, что в ближней зоне с удалением от центра звуковое давление гораздо быстрее убывает, чем запаздывает.
Рис. 3.1. Фазовый сдвиг колебательной скорости относительно звукового давления в зависимости от расстояния до центра сферической волны, выраженного в длинах волн
На рис. 3.1 можно видеть две характерные зоны.
Сопротивление излучения сферы радиуса r:
Т.е. не вся мощность расходуется на излучение, часть запасается в некоем реактивном элементе и затем возвращается излучателю. Физически этому элементу можно сопоставить массу соколеблющегося с излучателем воздуха (присоединенная масса среды):
Легко видеть, что присоединенная масса среды уменьшается с ростом частоты.
На рис. 3.2 представлена частотная зависимость безразмерных коэффициентов вещественной и мнимой составляющих сопротивления излучения. Излучение эффективно, если Re ( z ( r ))> Im ( z ( r )) . Для пульсирующей сферы это условие выполняется при kr >1.
Рис. 3.2. Частотные характеристики безразмерных коэффициентов активной и реактивной составляющих компонент сопротивления излучения для пульсирующего шара
В заключение отметим, что выше не учитывалось затухание волны в воздухе. В качестве первого приближения это допустимо, основной источник затухания волны в помещении прослушивания — поглощение ее поверхностями помещения (см. Лекцию 4).
3.1.6. Энергетические характеристики звукового поля
Потоком энергии в бегущей волне называется мощность, перетекающая через единицу площади поверхности волнового фронта.
В бегущей волне поток энергии равен модулю вектора Умова:
По смыслу p зв — сила, приложенная к площади, v — скорость, т.е. перемещение в секунду. Таким образом, размерность , т.е. мощность, перетекающая через единицу площади (причем мощность-то величина скалярная).
Сложности конструирования этого вектора состоят в том, что и р зв , и v — векторы, но для продольной волны их положение не произвольно, а определяется фронтом, поэтому ранее мы их рассматривали как скаляры. То же касается и вектора Умова: он сонаправлен с лучём, если знаки р зв и v совпадают (для плоской волны это всегда так), и противонаправлен по отношению к лучу, если знаки знаки р зв и v различны. В сферической волне при малом числе длин волн до источника в некоторые моменты времени энергия перетекает обратно к источнику, т.е. в ближней зоне имеет место реактивное циркулирование мощности. Тогда средний поток энергии определяется математическим ожиданием модуля вектора Умова за период сигнала:
и называется интенсивностью звука . Размерность та же -[Вт/м 2 ].
Интенсивность отражает активную составляющую мощности звука. Обладает векторными свойствами в связи с тем, что определяется относительно элемента площади волнового фронта.
Интенсивность звука синусоидальных колебаний
Для плоской волны
Для сферической волны
Полная мощность звуковой волны
, где S — волновой фронт.
Для сферической волны . Для среды без потерь P не зависит от r. Отсюда следует квадратичный закон убывания интенсивности в сферической волне:
r 1 =1 м, к примеру.
3.1.7. Плотность звуковой энергии
Плотностью звуковой энергии e называется энергия, содержащаяся в единице объема среды распространения.
Время пробега волной единицы длины по лучу 1/с зв => e =I/с зв ; [ e ]=[Вт/м 2 ]/[м/с]=[Вт*с/м 3 ]=[Дж/м 3 ].
Плотность энергии через давление:
Плотность энергии в отличие от интенсивности величина скалярная, и поэтому может применяться и в тех случаях, когда определение лучей и волновых фронтов затруднительно или невозможно, например, при распространении звуковых волн в помещениях.
Звуковые волны как форма распространения энергии в пространстве
Звук позволяет наслаждаться музыкой, общаться друг с другом и лучше понимать, что нас окружает. Однако люди редко задумываются о том, как звук возникает. Правда заключается в том, что, как и большинство вещей, это явление можно связать с распространением и передачей энергии.
Звук как энергия
Звук распространяется через жидкости или газы, создавая небольшие и более крупные перепады давления. Траектории, по которым распространяются эти возмущения, известны как звуковые волны. Мы можем измерить величину звука через уровень его звукового давления (APL), который измеряется в децибелах (дБ), хотя она и является безразмерной. Согласно рекомендациям Международной электротехнической комиссии (МЭК), стандартом для расчета децибел является формула:
APL (дБ) = 20 log10 (p/p0);
где p — среднеквадратичное звуковое давление (Па) звукового источника, а p0 — опорное (исходное) звуковое давление (Па).
Важно отметить, что система уровня децибел является справочной, означая то, что получаемые значения имеют относительные показатели по отношению к другим величинам. Это отличается от абсолютных измерений, таких как температура или длина, которые имеют конкретные и теоретические минимумы (например, 0°C или 0 м). Этот метод измерений ставит очень важный вопрос: каким должно быть эталонное звуковое давление?
Часто эталоном звукового давления называют значение 20 мкПа, которое считается предельным порогом слышимости человеческого уха, то есть это самый низкий звук, который может воспринимать средний, неповрежденный человеческий слух.
Отсюда происходит стандарт, с помощью которого люди могут сравнивать различные уровни громкости или энергии, которые излучает конкретный источник звука. Поскольку децибелы являются ссылочными, количество выделяемой энергии также получается ссылочным. Другими словами, децибелы могут использоваться для расчета количества энергии излучения исходного объекта относительно (как фактор) излучения объекта эталонного.
Энергетическая интерпретация
Наши тела имеют сложные механизмы для интерпретации информации, закодированной в звуковой волне. Когда звуковая волна движется, она колебательно перемещает жидкость или газ, в которых находится, изменяя давление посредством сжатия и расширения. Из-за этого звуковые волны считаются механическими, и именно благодаря этим факторам наше ухо декодирует звуковые волны, воспринимаемые как музыка, голоса или шум.
С некоторой точки зрения звук может быть интерпретирован как сообщение, которое кодируется излучателем, передается через среду и декодируется приемником. Излучатели могут быть самых разных форм, размеров и происхождения: от играющего оркестра до сигналящего автомобиля на дороге.
Среда распространения звуковых волн может влиять на передаваемое сообщение, например, вода, ослабляющая интенсивность звуковых волн, или вакуум (отсутствие среды!), который полностью блокирует его передачу.