Висота звуку, а його тембр і гучність

Висота звуку — це його властивість, яка визначається частотою хвилі. Гучність безпосередньо пов’язана з амплітудою та інтенсивністю акустичної хвилі. Тембр залежить від частоти і інтенсивності. У статті ми докладно розглянемо всі властивості звуку: висоту, гучність, тембр. Дізнаємося, звуки яких частот сприймає наше вухо, і що таке поріг чутності. Розберемося, чому при одній і тій же висоті вони мають різну темброве забарвлення.

Висота звуку

Низькі звуки генерують тіла, що коливаються з низькою частотою. Високі виходять від високочастотної вібрації. Прикладом, що демонструє залежність висоти звуку від частоти, є флексатон. Це музичний інструмент, який складається з металевої рамки та прикріпленої до її основи гнучкої пластинки. Платівку відгинають пальцем, і виходить звук. Чим швидше вона тремтить, тим вищий тон.

Здатність людини сприймати певні частоти обмежена діапазоном чутності. Ось його межі: від 20 герц (Гц) до 20 000 Гц. Все, що вище, називається ультразвуком, нижче — інфразвуком. Діапазон залежить від віку та індивідуальних особливостей сприйняття, тому його межі можуть незначно звужуватися і розширюватися.

Фільтр низьких частот: все, що вам потрібно знати про цю схему

Котушки та операційні підсилювачі дозволяють створювати дуже цікаві схеми, такі як знамениті частотні фільтри. Ці фільтри мають безліч застосувань в електронній промисловості. Як у випадку з фільтром низьких частот, фільтром високих частот тощо. Вони особливо цікаві для певних звукових програм, оскільки вони можуть фільтрувати шуми або більш-менш серйозні звуки відповідно до їх частоти. Тому вони дуже корисні.

Якщо ви хочете дізнатися більше про фільтр низьких частот, та інші фільтри, і як вони можуть допомогти вам у ваших проектах з Arduino або “зроби сам”, я рекомендую вам продовжувати читати .

Електричні фільтри

Як випливає з назви, фільтр – це ланцюг, який складається з ряду котушок і конденсаторів і навіть деяких операційних підсилювачів для цілей пропускаючи лише певні частини частоти. Тобто з усього спектру доступних частот вони будуть фільтрувати одну або кілька частин, щоб запобігти їх проходженню.

Якщо для приклад Ми говоримо про спектр, чутний людині, який переходить від 20 Гц до 20 Гц, за допомогою фільтрів, які ви можете усунути найнижчий або найвищий, щоб лише пропускати більш-менш високі / низькі частоти. Це те, що використовують багато систем звукозапису чи відтворення, такі як мікрофони, динаміки тощо.

Види

За тип фільтра, вірніше, залежно від частоти, яку вони блокують, або частоти, яку вони пропускають, існують різні типи ланцюгів, які:

• Фільтр низьких частот: їх так називають, тому що вони є тими фільтрами, які пропускають нижчі частоти та придушують або зменшують пропуск більш високих частот. Вони складаються з однієї або декількох котушок (послідовно з джерелом живлення та навантаженням) та одного або двох шунтуючих конденсаторів із джерелом живлення та навантаженням. Пам’ятайте, що під навантаженням розуміється пристрій, підключений до фільтра, і який збирає вихід фільтра . У цих фільтрах також є варіанти, такі як L, T та π .
• Фільтр високих частот: фільтр високих частот протилежний низькочастотному, в цьому випадку те, що буде фільтрувати або обмежувати, це низькочастотний прохід, дозволяючи пройти більш високим частотам. У це вкладаються електронні елементи, що її складають. Тобто тут конденсатори будуть послідовно послідовними з джерелом живлення та навантаженням, тоді як котушки будуть шунтироваться. Існують також ті самі підтипи, що і у випадку з фільтрами низьких частот.
• Смуговий фільтр: Цей тип фільтра використовує два блоки частоти пропускання смуги частот. Тобто вони діють і як фільтр низьких частот, і як фільтр високих частот, протидіючи проходженню найнижчих частот, а також найвищих одночасно. Іншими словами, це дозволяє проходити лише середнім частотам.
• Смуговий фільтр: це прямо протилежне попередньому, він робить те, що фільтрує прохід середніх частот і пропускає лише найнижчі та найвищі частоти.

Пам’ятайте про це індуктивності вони пропускають низькі частоти і виступають проти проходження високих частот. Натомість, конденсатори вони пропускають високі частоти і виступають проти проходження низьких частот.

Я хотів би додати, що фільтри на практичному рівні вони не ідеальні, і вони завжди можуть пропустити деякі низькі або високі частоти, які ви повинні блокувати. Однак вони роблять свою роботу досить добре для більшості додатків.

І нарешті, я хотів би також пояснити ще одне, а саме те, що ви напевно чули про Фільтри EMA та DEMA. EMA (експоненціальне ковзне середнє) фільтри дозволяють реалізувати цей тип фільтрів простим способом у вбудованих пристроях. Що стосується DEMA (подвійного експоненціального ковзаючого середнього), вони мають швидший відгук, ніж EMA, підтримуючи належне придушення шуму, якого ви хочете уникнути.

Альфа-фактор

El альфа-фактор, який ви побачите в кодах IDE Arduino в наступному розділі, – це параметр, який визначає поведінку експоненціального фільтра. Це пов’язано з частотою відсічення:

• Альфа = 1: що подає сигнал на нефільтрований вихід.
• Альфа = 0: значення фільтра завжди буде 0.
• Альфа = x: інші значення можуть отримати інші зміни у фільтрі EMA. Якщо ви зменшите коефіцієнт альфа, ви більше пом’якшите отриманий частотний сигнал, а також збільшить час відгуку системи (для стабілізації потрібно більше часу).

Фільтри та Arduino

Для використання цих фільтрів використання бібліотеки для Arduino IDE значно полегшить вашу роботу. Можна використовувати це те саме.

Ви повинні знати, що не потрібно створювати схему фільтр високих частот або фільтр низьких частот щоб підключити його до вашої плати Arduino і працювати з ним. Хоча ви можете експериментувати та створювати подібні прості фільтри, ви також можете перевірити, як EMA працюватиме лише з платою Arduino та простим кодом для IDE Arduino. Це єдине, що вам потрібно побачити, як він відповідає за фільтрацію деяких частот (у цьому випадку дія моделюється, а деякі цілі числа / плаваючі елементи просто фільтруються симулюючи, що б я робив фільтр власне).

Ось кілька зразків коду, які ви можете використовувати на практиці.

Приклад простого цифрового фільтра типу Arduino низький прохід:

float lowpass_prev_out[LOWPASS_ANALOG_PIN_AMT], lowpass_cur_out[LOWPASS_ANALOG_PIN_AMT]; int lowpass_input[LOWPASS_ANALOG_PIN_AMT]; int adcsample_and_lowpass(int pin, int sample_rate, int samples, float alpha, char use_previous) < // pin: Pin analógico de Arduino usado // sample_rate: El ratio adecuado // samples: Samples // alpha: El factor Alpha para el filtro paso bajo // use_previous: Si es true se sigue ajustando hasta el valor más reciente. float one_minus_alpha = 1.0-alpha; int micro_delay=max(100, (1000000/sample_rate) - 160); if (!use_previous) < lowpass_input[pin] = analogRead(pin); lowpass_prev_out[pin]=lowpass_input[pin]; >int i; for (i=samples;i>0;i--) < delayMicroseconds(micro_delay); lowpass_input[pin] = analogRead(pin); lowpass_cur_out[pin] = alpha*lowpass_input[pin] + one_minus_alpha*lowpass_prev_out[pin]; lowpass_prev_out[pin]=lowpass_cur_out[pin]; >return lowpass_cur_out[pin]; > int resulting_value; void setup() < Serial.begin(9600); resulting_value = adcsample_and_lowpass(0, 1000, 300, 0.015, false); >void loop() < resulting_value = adcsample_and_lowpass(0, 1000, 150, 0.015, true); Serial.println(resulting_value);

Приклад коду для типу Arduino Високих частот:

int sensorPin = 0; //pin usado para el ADC int sensorValue = 0; //Inicia sensor variable equivalente a EMA Y float EMA_a = 0.3; //Inicialización del EMA Alpha int EMA_S = 0; //Iniciación del EMA s int highpass = 0; void setup() < Serial.begin(115200); EMA_S = analogRead(sensorPin); >void loop() < sensorValue = analogRead(sensorPin); //Lee el valor del sensor ADC EMA_S = (EMA_a*sensorValue) + ((1-EMA_a)*EMA_S); //Ejecuta el filtro EMA highpass = sensorValue - EMA_S; //Calcula la seña alta Serial.println(highpass); delay(20); //Espera 20ms >

Приклад коду Arduino смуговий пропуск:

int sensorPin = 0; //Pin para el ADC int sensorValue = 0; //Inicia la variable del sensor, equivale a EMA Y float EMA_a_low = 0.3; //Inicia EMA Alpha float EMA_a_high = 0.5; int EMA_S_low = 0; //Inicia EMA S int EMA_S_high = 0; int highpass = 0; int bandpass = 0; void setup() < Serial.begin(115200); EMA_S_low = analogRead(sensorPin); EMA_S_high = analogRead(sensorPin); >void loop() < sensorValue = analogRead(sensorPin); //Lee el valor del sensor ADC EMA_S_low = (EMA_a_low*sensorValue) + ((1-EMA_a_low)*EMA_S_low); //Ejecuta EMA EMA_S_high = (EMA_a_high*sensorValue) + ((1-EMA_a_high)*EMA_S_high); highpass = sensorValue - EMA_S_low; bandpass = EMA_S_high - EMA_S_low; Serial.print(highpass); Serial.print(" "); Serial.println(bandpass); delay(20); >

Приклад коду Arduino для групи:

int sensorPin = 0; //Pin usado para el ADC int sensorValue = 0; //Inicio para EMA Y float EMA_a_low = 0.05; //Inicio de EMA alpha float EMA_a_high = 0.4; int EMA_S_low = 0; //Inicia EMA S int EMA_S_high = 0; int highpass = 0; int bandpass = 0; int bandstop = 0; void setup() < Serial.begin(115200); EMA_S_low = analogRead(sensorPin); EMA_S_high = analogRead(sensorPin); >void loop() < sensorValue = analogRead(sensorPin); //Lee el valor del sensor ADC EMA_S_low = (EMA_a_low*sensorValue) + ((1-EMA_a_low)*EMA_S_low); //Ejecuta EMA EMA_S_high = (EMA_a_high*sensorValue) + ((1-EMA_a_high)*EMA_S_high); bandpass = EMA_S_high - EMA_S_low; bandstop = sensorValue - bandpass; Serial.print(sensorValue); Serial.print(" "); Serial.print(EMA_S_low); Serial.print(" "); Serial.println(bandstop); delay(20); >

Пам'ятайте, що ADC - це аналоговий цифровий перетворювач Arduino. Використовуйте діапазон 0-5v, поділяючи на діапазони 0-1023. Якщо значення 0v, приймається цифрове значення 0, а якщо воно 5v, 1023 буде прийнято як значення сигналу, 1v може бути 204m, 2v буде 408 і т.д.

Я раджу вам модифікувати та експериментувати з цими кодами. Результат ви можете див. дуже графічно завдяки послідовному плоттеру IDE Arduino . Пам'ятайте, що якщо у вас є питання щодо програмування Arduino або як користуватися IDE, ви можете завантажити безкоштовний курс HwLibre у форматі PDF.

Повний шлях до статті: Безкоштовне обладнання » Електронні складові » Фільтр низьких частот: все, що вам потрібно знати про цю схему

Будьте першим, щоб коментувати

Гори середні: висота і приклади. Класифікація гір

Гори бувають різними: старими і молодими, скелястими і пологими, куполоподібними і пікоподібними. Одні з них покриті густими лісами, інші - безжиттєвими кам'яними розсипами. Але в цій статті ми поговоримо про їхню висоту. Які гори середні, а які вважаються високими?

Гора як форма рельєфу

Перш за все варто відповісти на питання про те, що таке гора. Це позитивна форма рельєфу, що відрізняється різким і ізольованим підняттям місцевості. У будь-якій горі чітко простежуються три основні елементи:

Будь-яка гірська система планети - це не що інше, як складна система долин (западин) і хребтів, що складаються з десятків окремих вершин. Всі вони є зовнішніми проявами внутрішніх (ендогенних) сил Землі - тектонічних рухів земної кори і вулканізму.

Гори створюють на поверхні нашої планети красиві і неповторні ландшафти. Вони відрізняються своєрідним ґрунтовним покривом, унікальною флорою і фауною. А ось люди селяться в горах вкрай неохоче. За статистикою, близько 50% земного населення проживає на висотах, що не перевищують 200 метрів над рівнем моря.

Класифікація гір у геоморфології. Гори середні, низькі і високі

У геоморфологічній науці гори прийнято класифікувати за цілою низкою ознак: за віком, висотою, географічним положенням, генезисом, формою вершин тощо.

За своїм походженням вони можуть бути тектонічними, денудаційними або вулканічними, за віком - старими або молодими. Причому молодою вважається та гірська система, час освіти якої не перевищує 50 мільйонів років. За геологічними мірками це зовсім невеликий вік.

За формою своєї вершини гори бувають:

По висоті над рівнем моря географи виділяють гори:

Іноді в літературі можна зустріти і проміжні висотні типи, наприклад середньовисокі або середньонізькі гори. Відразу варто зазначити, що гори середні по висоті можна зустріти в будь-якій частині світу. Однак найбільше їх у Європі та Азії.

Середні гори: приклади та висота

8848 метрів - такої позначки досягає найвища вершина світу - Джомолунгма, або Еверест. Абсолютна висота середніх гір набагато скромніша: від 1 до 3 км над рівнем океану.

Найвідоміші приклади таких гірських систем - це Карпати, Аппалачі, Татри, Апенніни, Піренеї, Скандинавські та Драконові гори, Австралійські Альпи, Стара-Планіна. Зустрічаються гори середні і в межах Росії. Такими є Уральські гори, Східний Саян, Кузнецький Алатау, Сихоте-Алінь (на фото нижче) та інші.

Важлива особливість середніх гір - наявність висотної поясності. Тобто рослинність і ландшафти тут змінюються з висотою.

Карпати

Карпати - найбільша за розміром гірська система Європи, що охоплює вісім країн. Лінгвісти, пояснюючи походження її назви, дійшли висновку, що цей топонім має праіндоєвропейське коріння і перекладається як «камінь», «скеля».

Карпати простяглися дугою в півтори тисячі кілометрів, від Чехії до Сербії. А найвища точка цієї гірської системи знаходиться на території Словаччини (гора Герлаховські-Штит, 2654 м). Цікавий факт: між Альпами і крайніми східними відрогами Карпат - лише 15 кілометрів.

Карпати - молоді гори. Вони сформувалися в кайнозої. Однак їх обриси плавні, пологі, що більше притаманно старим за віком геологічним структурам. Це можна пояснити тим, що Карпати переважно складені м'якими гірськими породами (крейдою, вапняками і глинами).

Гірська система ділиться на три умовні частини: Західні, Східні (або Українські) і Південні Карпати. Також до її складу включають і Трансільванське плато. Карпатські гори відрізняються досить високою сейсмічністю. Тут розташована так звана зона Вранча, яка «продукує» землетруси силою 7-8 балів.

Апалачі

Геоморфологи часто називають Аппалачі ідентичним двійником Карпат. За зовнішнім виглядом вони мало чим відрізняються один від одного. Апалачські гори розташовані в східній частині Північної Америки, в межах двох держав (США і Канади). Вони тягнуться від затоки Святого Лаврентія до Мексиканської затоки на півдні. Загальна протяжність гірської системи - близько 2500 кілометрів.

Якщо європейські Карпати - це молоді гори, то американські Аппалачі - продукт більш ранніх герцинської і каледонської складчатостей. Вони сформувалися близько 200-400 мільйонів років тому.

Апалачі багаті різними мінеральними ресурсами. Тут видобувають вугілля, азбест, нафту, залізну руду. У зв'язку з цим цей гірничий регіон також дуже часто називають історичним «промисловим поясом» США.

Австралійські Альпи

Виявляється, Альпи є не тільки в Європі. Жителі самого маленького і самого сухого материка теж можуть відправитися в похід в справжні Альпи. Але тільки в Австралійські!

Ця гірська система розташована в південній частині континенту. Саме тут знаходиться найвища точка всієї Австралії - гора Косцюшко (2228 м). А на схилах цих гір бере свій початок найдовша річка материка - Муррей.

Австралійські Альпи приголомшливо різноманітні в ландшафтному плані. У цих горах можна зустріти і засніжені вершини, і глибокі зелені долини, і озера з найчистішою водою. Схили гір прикрашені химерними по своєму зовнішньому вигляду скелями. В Австралійських Альпах розташовано кілька живописних національних парків і відмінних гірськолижних курортів.

Насамкінець

Тепер ви знаєте, які гори середні, а які - високі. Геоморфологи виділяють три типи гірських систем по висоті. Середні гори мають висоту від 1000 до 3000 метрів над рівнем моря. Карпати, Аппалачі, Австралійські Альпи - ось найяскравіші приклади таких гірських систем у світі.