Рассмотрим график синусоиды подробнее и разберём на ней основные параметры сигнала или волны.
Амплитуда – это максимальное отклонение маятника или колеблющейся мембраны от состояния равновесия. Если рассматривать электрический сигнал, то амплитуда — это максимальное значение тока, напряжения или мощности сигнала в данный момент времени, которое выражается в амперах/вольтах/ваттах или децибелах.
В случае звуковой волны, на оси амплитуды откладываем значение интенсивности звука или его громкости в единицах мощности или децибелах.
Длина волны – это расстояние между двумя ближайшими друг к другу точками синусоиды, в которых колебания происходят в одинаковой фазе. Если брать вращение точки по окружности, то длина волны это – длина окружности.
Частота – это количество колебаний мембраны динамика в единицу времени или количество оборотов точки, бегущей по окружности за единицу времени. Частота измеряется в Герцах.
На рисунке верху мы видим, что за одну секунду наша волна/сигнал делает одно колебание (или один оборот в сек.). Значит частота равна 1 Гц.
Если скорость распространения звука в воздухе равна 343м/с, то длина звуковой волны частотой в 1Гц по будет равна 343 метрам. Если частоту увеличить до 1000Гц, длина волны уменьшится до 0,343м. Чем больше частота звука/сигнала, тем меньше длина волны.
Если рассчитывать параметры аудио сигнала, то надо принять во внимание скорость распространения электромагнитной волны, которая равна скорости света.
Фаза – это значение переменной величины, которая описывает процесс колебания в определенный момент времени. На анимации вверху, где точка бегает по окружности, её положение определяется углом, отсчитанным от оси Х. Угол положения точки на окружности в определенный момент времени и есть её фаза.
Фаза звуковой волны – это уровень звукового давления (её энергия) в текущий момент времени в определенной точке пространства, например в точке, где находится слушатель.
Проще говоря, представьте, что движение волны вы сняли на пленку. Фаза - это отдельный кадр плёнки. На нём вы видите положение волны в пространстве, ее амплитуду и другие параметры. Другой кадр- другая фаза ее движения.
Сдвиг по фазе
Давайте рассмотрим две волны в пространстве одновременно. У них одинаковая частота и они равны по мощности (амплитуды равны), но один сигнал появился в пространстве, например, раньше другого: между ними образуется сдвиг по фазе (угловой или временной сдвиг).
На рисунке 1 вверху показаны два идентичных по амплитуде сигнала, но один отстает от другого на 90 градусов. То есть две точки начали движение с разных мест на окружности и угол между их положением на окружности равен 90 градусов. На втором рисунке показан сдвиг фаз между двумя сигналами (например, основной и отраженный) с различной амплитудой.
Если два колебательных процесса происходят одновременно, то есть колеблющиеся величины достигают максимума в один и тот же момент времени, то говорят, что процессы (волны) находятся в фазе (колебания синфазны).
Если моменты максимума одного колебания совпадают с моментами минимума другого колебания, то говорят, что колебания находятся в противофазе (колебания противофазны).
