На езика за обозначаването му се използва съкращението "Hz", на английски за тези цели се използва обозначението Hz. В същото време, съгласно правилата на системата SI, ако се използва съкратеното име на тази единица, то трябва да бъде последвано от , а ако се използва пълното име в текста, тогава с малки букви.
Произход на термина
Мерна единица за честота, приета в модерна система SI, получава името си през 1930 г., когато съответното решение е взето от Международната електротехническа комисия. То е свързано с желанието да се увековечи паметта на известния немски учен Хайнрих Херц, който има голям принос за развитието на тази наука, по-специално в областта на електродинамичните изследвания.Значение на термина
Hertz се използва за измерване на честотата на вибрации от всякакъв вид, така че обхватът на използването му е много широк. Така например е обичайно да се измерва в броя на херца аудио честоти, биене на човешкото сърце, електрически вибрации магнитно полеи други движения, които се повтарят на определени интервали. Например, честотата на човешкия сърдечен ритъм в спокойно състояние е около 1 Hz.По същество единица в това измерване се интерпретира като броя на трептенията, извършени от анализирания обект в рамките на една секунда. В този случай експертите казват, че честотата на трептене е 1 херц. съответно повечевибрации в секунда съответства на повече от тези единици. Така, от формална гледна точка, количеството, означено като херц, е реципрочната на секундата.
Значителните честотни стойности обикновено се наричат високи, а незначителните честоти се наричат ниски. Примери за високо и ниски честотимогат да служат като звукови вибрации с различна интензивност. Например честотите в диапазона от 16 до 70 Hz образуват така наречените басови звуци, тоест много ниски звуци, а честотите в диапазона от 0 до 16 Hz са напълно недоловими за човешкото ухо. Най-високите звуци, които човек може да чуе, са в диапазона от 10 до 20 хиляди херца, а звуците с по-висока честота се класифицират като ултразвук, тоест тези, които човек не може да чуе.
За обозначаване на по-високи честотни стойности към обозначението „херц“ се добавят специални префикси, предназначени да направят използването на тази единица по-удобно. Освен това такива префикси са стандартни за системата SI, т.е. те се използват и с други физически величини. Така хиляда херца се наричат „килохерци“, един милион херца се наричат „мегахерци“, един милиард херца се наричат „гигахерци“.
Конвертор за дължина и разстояние Конвертор за маса Конвертор за насипно състояние и обем на храна Конвертор за площ Конвертор за обем и единица в кулинарни рецептиПреобразувател на температура Преобразувател на налягане, напрежение, модул на Йънг Преобразувател на енергия и работа Преобразувател на мощност Преобразувател на сила Преобразувател на време Конвертор на линейна скорост Преобразувател на топлинна ефективност и горивна ефективност с плосък ъгъл Преобразувател на числа различни системинотация Преобразувател на единици за измерване на количество информация Обменни курсове Размери дамско облеклои обувки Размери на мъжки дрехи и обувки Преобразувател на ъглова скорост и скорост на въртене Преобразувател на ускорение Преобразувател на ъглово ускорение Преобразувател на плътност Преобразувател на специфичен обем Преобразувател на инерционен момент Преобразувател на въртящ момент Преобразувател на въртящ момент Преобразувател на специфична топлина на изгаряне (по маса) Преобразувател на енергийна плътност и специфична топлина на изгаряне гориво (по маса) Преобразувател на температурна разлика Преобразувател на коефициента на топлинно разширение Преобразувател на топлинно съпротивление Преобразувател на топлопроводимост Преобразувател на специфична топлинна мощност Преобразувател на мощност на излагане на енергия и топлинно излъчване Преобразувател на плътност на топлинния поток Конвертор на коефициента на топлопреминаване Преобразувател на дебита на обема Конвертор на дебита на масата Конвертор на моларен дебит Конвертор на плътност на масовия поток Конвертор на моларна концентрация Конвертор на маса на концентрация в разтвор Конвертор на динамичен (абсолютен) вискозитет Конвертор на кинематичен вискозитет Конвертор на повърхностно напрежение Конвертор на паропропускливост Конвертор на плътност на потока на водната пара Конвертор на звуково ниво Конвертор на чувствителност на микрофона Конвертор на ниво на звуково налягане (SPL) Конвертор на ниво на звуково налягане с избираемо референтно налягане Конвертор на яркост Конвертор на светлинен интензитет Конвертор Конвертор на осветеност Резолюция Конвертор към компютърна графикаКонвертор на честота и дължина на вълната Диоптрична мощност и фокусно разстояние Диоптрична мощност и Увеличение на обектива (×) Конвертор електрически зарядКонвертор на линейна плътност на заряда Конвертор на повърхностна плътност на заряда Конвертор на обемна плътност на заряда Конвертор електрически токЛинеен преобразувател на плътност на тока Преобразувател на повърхностна плътност на тока Преобразувател на напрежение електрическо полеПреобразувател на електростатичен потенциал и напрежение Преобразувател на електрическо съпротивление Преобразувател на електрическо съпротивление Преобразувател електропроводимостПреобразувател на електрическа проводимост Електрически капацитет Преобразувател на индуктивност Американски преобразувател на проводника Нива в dBm (dBm или dBmW), dBV (dBV), ватове и други единици Преобразувател на магнитодвижеща сила Преобразувател на силата на магнитното поле Преобразувател на магнитен поток Преобразувател на магнитна индукция Радиация. Конвертор на мощността на погълнатата доза на йонизиращо лъчение Радиоактивност. Преобразувател на радиоактивен разпад Радиация. Конвертор на експозиционна доза Радиация. Конвертор на абсорбирана доза Конвертор на десетичен префикс Пренос на данни Типография и конвертор на единици за обработка на изображения Конвертор на единици за обем на дървен материал Изчисляване на моларна маса Периодичната таблица на химическите елементи на Д. И. Менделеев
1 мегахерц [MHz] = 1000000 херца [Hz]
Първоначална стойност
Преобразувана стойност
херц екзахерц петахерц терахерц гигахерц мегахерц килохерц хектохерц декахерц децихерц сантихерц милихерц микрохерц нанохерц пикохерц фемтохерц атохерц цикли в секунда дължина на вълната в екзаметри дължина на вълната в петаметри дължина на вълната в тераметри дължина на вълната в гигаметри дължина на вълната в километри дължина на вълната в хек тометри вълни в декаметри дължина на вълната в метри дължина на вълната в дециметри дължина на вълната в сантиметри дължина на вълната в милиметри дължина на вълната в микрометри Compton дължина на вълната на електрон Compton дължина на вълната на протон Compton дължина на вълната на неутрон обороти в секунда обороти в минута обороти в час обороти на ден
Повече за честотата и дължината на вълната
Обща информация
Честота
Честотата е количество, което измерва колко често се повтаря определен периодичен процес. Във физиката честотата се използва за описание на свойствата на вълновите процеси. Честотата на вълната е броят на пълните цикли на вълновия процес за единица време. SI единицата за честота е херц (Hz). Един херц е равен на една вибрация в секунда.
Дължина на вълната
Много са различни видовевълни в природата, от водени от вятъра морски вълни до електромагнитни вълни. Свойствата на електромагнитните вълни зависят от дължината на вълната. Такива вълни са разделени на няколко вида:
- Гама лъчис дължини на вълните до 0,01 нанометра (nm).
- рентгенови лъчис дължина на вълната - от 0,01 nm до 10 nm.
- Вълни ултравиолетов диапазон, които са с дължина от 10 до 380 nm. Те са невидими за човешкото око.
- Светлина видимата част на спектърас дължина на вълната 380–700 nm.
- Невидим за хората инфрачервено лъчениес дължини на вълните от 700 nm до 1 милиметър.
- Инфрачервените вълни са последвани от микровълнова печка, с дължини на вълните от 1 милиметър до 1 метър.
- Най-дългата - радиовълни. Дължината им започва от 1 метър.
Тази статия е за електромагнитното излъчване и особено за светлината. В него ще обсъдим как дължината на вълната и честотата влияят на светлината, включително видимия спектър, ултравиолетовото и инфрачервеното лъчение.
Електромагнитно излъчване
Електромагнитното излъчване е енергия, чиито свойства са подобни на тези на вълните и частиците. Тази характеристика се нарича дуалност вълна-частица. Електромагнитните вълни се състоят от магнитна вълна и перпендикулярна на нея електрическа вълна.
енергия електромагнитно излъчване- резултат от движението на частици, наречени фотони. Колкото по-висока е честотата на излъчването, толкова по-активни са те и толкова повече вреда могат да причинят на клетките и тъканите на живите организми. Това се случва, защото колкото по-висока е честотата на излъчването, толкова повече енергия носят. По-голямата енергия им позволява да променят молекулярната структура на веществата, върху които действат. Ето защо ултравиолетовото, рентгеновото и гама лъчението са толкова вредни за животните и растенията. Голяма част от тази радиация е в космоса. Той присъства и на Земята, въпреки факта, че озоновият слой на атмосферата около Земята блокира по-голямата част от него.
Електромагнитно излъчване и атмосферата
Земната атмосфера пропуска само електромагнитно излъчване с определена честота. Повечето гама лъчи, рентгенови лъчи, ултравиолетова светлина, някои инфрачервени лъчи и дълги радиовълни се блокират от земната атмосфера. Атмосферата ги поглъща и не ги пропуска по-нататък. Някои електромагнитни вълни, по-специално късовълнова радиация, се отразяват от йоносферата. Цялата друга радиация удря земната повърхност. В горните слоеве на атмосферата, тоест по-далече от земната повърхност, има повече радиация, отколкото в долните слоеве. Следователно, колкото по-високо се изкачвате, толкова по-опасно е за живите организми да са там без защитни костюми.
Атмосферата позволява малко количество ултравиолетова светлина да достигне до Земята, а това е вредно за кожата. Именно заради ултравиолетовите лъчи хората получават слънчеви изгаряния и дори могат да получат рак на кожата. От друга страна, някои лъчи, предавани от атмосферата, са полезни. Например инфрачервените лъчи, които удрят повърхността на Земята, се използват в астрономията - инфрачервените телескопи наблюдават инфрачервените лъчи, излъчвани от астрономически обекти. Колкото по-високо сте от повърхността на Земята, толкова повече инфрачервено лъчение има, поради което телескопите често се инсталират на планински върхове и други високи места. Понякога те се изпращат в космоса, за да подобрят видимостта на инфрачервените лъчи.
Връзка между честота и дължина на вълната
Честотата и дължината на вълната са обратно пропорционални една на друга. Това означава, че с увеличаване на дължината на вълната честотата намалява и обратно. Лесно е да си представим: ако честотата на трептене на вълновия процес е висока, тогава времето между трептенията е много по-кратко, отколкото при вълни, чиято честота на трептене е по-ниска. Ако си представите вълна на графика, разстоянието между нейните върхове ще бъде по-малко, колкото повече трептения прави за определен период от време.
За да се определи скоростта на разпространение на вълна в среда, е необходимо честотата на вълната да се умножи по нейната дължина. Електромагнитните вълни във вакуум винаги се разпространяват с еднаква скорост. Тази скорост е известна като скоростта на светлината. Тя е равна на 299 792 458 метра в секунда.
светлина
Видимата светлина е електромагнитни вълни с честота и дължина на вълната, които определят нейния цвят.
Дължина на вълната и цвят
Най-късата дължина на вълната на видимата светлина е 380 нанометра. Това е виолетовият цвят, следван от синьо и циан, след това зелено, жълто, оранжево и накрая червено. Бялата светлина се състои от всички цветове наведнъж, тоест белите обекти отразяват всички цветове. Това може да се види с помощта на призма. Светлината, влизаща в нея, се пречупва и подрежда в ивица от цветове в същата последователност като в дъгата. Тази последователност е от цветове с най-къса дължина на вълната до най-дълга. Зависимостта на скоростта на разпространение на светлината в веществото от дължината на вълната се нарича дисперсия.
Дъгите се образуват по подобен начин. Капките вода, разпръснати в атмосферата след дъжд, се държат по същия начин като призма и пречупват всяка вълна. Цветовете на дъгата са толкова важни, че много езици имат мнемоника, тоест техника за запомняне на цветовете на дъгата, която е толкова проста, че дори децата могат да ги запомнят. Много деца, които говорят руски, знаят, че „Всеки ловец иска да знае къде седи фазанът“. Някои хора измислят свои собствени мнемоники и това е особено полезно упражнение за деца, тъй като като измислят свой собствен метод за запомняне на цветовете на дъгата, те ще ги запомнят по-бързо.
Светлината, към която човешкото око е най-чувствително, е зелена, с дължина на вълната 555 nm в ярка среда и 505 nm в здрач и тъмнина. Не всички животни могат да различават цветовете. Котките например нямат развито цветно зрение. От друга страна, някои животни виждат цветовете много по-добре от хората. Например, някои видове виждат ултравиолетова и инфрачервена светлина.
Отражение на светлината
Цветът на даден обект се определя от дължината на вълната на светлината, отразена от повърхността му. Белите обекти отразяват всички вълни от видимия спектър, докато черните обекти, напротив, абсорбират всички вълни и не отразяват нищо.
Един от естествените материали с висок коефициент на дисперсия е диамантът. Правилно обработените диаманти отразяват светлината както от външната, така и от вътрешната страна, пречупвайки я, точно като призма. Важно е по-голямата част от тази светлина да се отразява нагоре, към окото, а не например надолу, вътре в рамката, където не се вижда. Благодарение на високата си дисперсия, диамантите блестят много красиво на слънце и при изкуствено осветление. Стъклото, изрязано по същия начин като диаманта, също блести, но не толкова. Това е така, защото поради химичния си състав диамантите отразяват светлината много по-добре от стъклото. Ъглите, използвани при рязане на диаманти, са от изключително значение, тъй като ъглите, които са твърде остри или твърде тъпи, или предотвратяват отразяването на светлината от вътрешните стени, или отразяват светлината в обстановката, както е показано на илюстрацията.
Спектроскопия
Спектрален анализ или спектроскопия понякога се използва за определяне на химичния състав на дадено вещество. Този метод е особено добър, ако не може да се извърши химичен анализ на дадено вещество чрез директна работа с него, например при определяне на химичния състав на звездите. Знаейки какво електромагнитно излъчване поглъща тялото, може да се определи от какво се състои. Абсорбционната спектроскопия, която е един от клоновете на спектроскопията, определя каква радиация се абсорбира от тялото. Такъв анализ може да се направи от разстояние, така че често се използва в астрономията, както и при работа с токсични и опасни вещества.
Определяне на наличието на електромагнитно излъчване
Видимата светлина, както всяко електромагнитно излъчване, е енергия. Колкото повече енергия се излъчва, толкова по-лесно е да се измери тази радиация. Количеството излъчена енергия намалява с увеличаване на дължината на вълната. Зрението е възможно именно защото хората и животните разпознават тази енергия и усещат разликата между излъчване с различна дължина на вълната. Електромагнитното излъчване с различна дължина се възприема от окото като различни цветове. На този принцип работят не само очите на животните и хората, но и създадените от хората технологии за обработка на електромагнитното излъчване.
Видима светлина
Хората и животните виждат широк спектър от електромагнитно излъчване. Повечето хора и животни, например, реагират на видима светлина, а някои животни също реагират на ултравиолетови и инфрачервени лъчи. Способността да се различават цветовете не присъства при всички животни - някои виждат разликата само между светли и тъмни повърхности. Нашият мозък определя цвета по следния начин: фотоните на електромагнитното излъчване влизат в окото върху ретината и, преминавайки през нея, възбуждат конусите, фоторецепторите на окото. В резултат на това се предава сигнал през нервната система към мозъка. Освен конуси, очите имат и други фоторецептори, пръчици, но те не могат да различават цветовете. Целта им е да определят яркостта и интензитета на светлината.
В окото обикновено има няколко вида конуси. Хората имат три типа, всеки от които абсорбира фотони от светлина в рамките на определени дължини на вълната. При тяхното усвояване възниква химическа реакция, в резултат на която към мозъка се изпращат нервни импулси с информация за дължината на вълната. Тези сигнали се обработват от зрителната кора на мозъка. Това е областта на мозъка, отговорна за възприемането на звука. Всеки тип конус е отговорен само за дължини на вълните с определена дължина, така че за да се получи пълна картина на цвета, информацията, получена от всички конуси, се събира заедно.
Някои животни имат дори повече видове конуси от хората. Например, някои видове риби и птици имат четири до пет вида. Интересното е, че женските на някои животни имат повече видове шишарки, отколкото мъжките. Някои птици, като чайки, които ловят плячка във или на повърхността на водата, имат жълти или червени капчици масло вътре в конусите си, които действат като филтър. Това им помага да виждат повече цветове. Очите на влечугите са устроени по подобен начин.
Инфрачервена светлина
Змиите, за разлика от хората, имат не само зрителни рецептори, но и сетивни органи, които реагират инфрачервено лъчение. Те абсорбират енергия инфрачервени лъчи, тоест те реагират на топлина. Някои устройства, като устройства за нощно виждане, също реагират на топлината, генерирана от инфрачервения излъчвател. Такива устройства се използват от военните, както и за осигуряване на безопасността и сигурността на помещенията и територията. Животните, които виждат инфрачервена светлина, и устройствата, които могат да я разпознаят, виждат повече от обекти, които са в тяхното зрително поле на в момента, но също и следи от предмети, животни или хора, които са били там преди, ако не е минало твърде много време. Например змиите могат да видят дали гризачите са копали дупка в земята, а полицаите, които използват устройства за нощно виждане, могат да видят дали доказателства за престъпление, като пари, наркотици или нещо друго, наскоро са били скрити в земята . Устройства за запис на инфрачервено лъчение се използват в телескопи, както и за проверка на контейнери и камери за течове. С тяхна помощ може ясно да се види мястото на изтичане на топлина. В медицината изображенията с инфрачервена светлина се използват за диагностични цели. В историята на изкуството - да се определи какво е изобразено под горния слой боя. Уредите за нощно виждане се използват за защита на помещения.
Ултравиолетова светлина
Някои риби виждат ултравиолетова светлина. Очите им съдържат пигмент, който е чувствителен към ултравиолетовите лъчи. Кожата на рибата съдържа области, които отразяват ултравиолетова светлина, невидима за хората и другите животни - която често се използва в животинското царство за отбелязване на пола на животните, както и за социални цели. Някои птици виждат и ултравиолетова светлина. Това умение е особено важно по време на брачния сезон, когато птиците търсят потенциални партньори. Повърхностите на някои растения също добре отразяват ултравиолетовата светлина и способността да я виждате помага при намирането на храна. В допълнение към рибите и птиците, някои влечуги виждат ултравиолетова светлина, като костенурки, гущери и зелени игуани (илюстрирани).
Човешкото око, подобно на очите на животните, абсорбира ултравиолетовата светлина, но не може да я обработи. При хората той разрушава клетките в окото, особено в роговицата и лещата. Това от своя страна причинява различни заболявания и дори слепота. Въпреки че ултравиолетовата светлина е вредна за зрението, малки количества са необходими на хората и животните за производството на витамин D. Ултравиолетовото лъчение, подобно на инфрачервеното, се използва в много отрасли, например в медицината за дезинфекция, в астрономията за наблюдение на звезди и други обекти и в химия за втвърдяване на течни вещества, както и за визуализация, тоест за създаване на диаграми на разпределението на веществата в определено пространство. С помощта на ултравиолетова светлина се откриват фалшиви банкноти и пропуски, ако върху тях са отпечатани знаци със специално мастило, което се разпознава с ултравиолетова светлина. В случай на фалшив документ, UV лампата не винаги помага, тъй като престъпниците понякога използват истинския документ и заменят снимката или друга информация върху него, така че маркировката на UV лампата да остане. Има и много други приложения на ултравиолетовата светлина.
Цветна слепота
Поради дефекти в зрението някои хора не могат да различават цветовете. Този проблем се нарича цветна слепота или цветна слепота, кръстен на човека, който първи е описал тази функция на зрението. Понякога хората не виждат цветове само при определена дължина на вълната, а понякога изобщо не виждат цветове. Често причината е недоразвити или увредени фоторецептори, но в някои случаи проблемът е увреждане на невронни пътища като зрителния кортекс, където се обработва информацията за цвета. В много случаи това състояние създава неудобства и проблеми за хората и животните, но понякога невъзможността да се различават цветовете, напротив, е предимство. Това се потвърждава от факта, че въпреки многогодишната еволюция, много животни нямат развито цветно зрение. Хората и животните, които са далтонисти, могат например ясно да виждат камуфлажа на други животни.
Въпреки ползите от цветната слепота, тя се смята за проблем в обществото и някои професии са затворени за хора с цветна слепота. Те обикновено не могат да получат пълни права за управление на самолет без ограничения. В много държави тези хора също имат ограничения за шофьорската си книжка, а в някои случаи изобщо не могат да получат книжка. Следователно те не винаги могат да намерят работа, където трябва да карат кола, самолет и др превозни средства. Освен това им е трудно да намерят работа, където способността за идентифициране и използване на цветове е от съществено значение. голяма стойност. Например, за тях е трудно да станат дизайнери или да работят в среда, където цветът се използва като сигнал (например за опасност).
Работи се за създаване на по-благоприятни условия за хора с цветна слепота. Например, има таблици, в които цветовете съответстват на знаци, а в някои страни тези знаци се използват в институции и обществени места заедно с цвета. Някои дизайнери не използват или ограничават използването на цвят за предаване важна информацияв творбите си. Вместо или заедно с цвета, те използват яркост, текст и други средства за подчертаване на информация, така че дори хората с цветна слепост да могат напълно да възприемат информацията, която дизайнерът предава. В повечето случаи хората с цветна слепота не могат да направят разлика между червено и зелено, така че дизайнерите понякога заменят комбинацията от „червено = опасност, зелено = добре“ с червено и синьо. мнозинство операционни системиТе също ви позволяват да регулирате цветовете, така че хората с цветна слепота да виждат всичко.
Цвят в машинното зрение
Цветното машинно зрение е бързо развиващ се клон на изкуствения интелект. Доскоро по-голямата част от работата в тази област се извършваше с монохромни изображения, но все повече и повече научни лаборатории вече работят с цвят. Някои алгоритми за работа с монохромни изображения се използват и за обработка на цветни изображения.
Приложение
Компютърното зрение се използва в редица индустрии, като управление на роботи, самоуправляващи се автомобили и безпилотни летателни апарати. Полезен е в областта на сигурността, например за идентифициране на хора и обекти по снимки, за търсене в бази данни, за проследяване на движението на обекти в зависимост от цвета им и т.н. Определянето на местоположението на движещи се обекти позволява на компютъра да определи посоката, в която гледа човек, или да проследи движението на автомобили, хора, ръце и други обекти.
За правилното идентифициране на непознати обекти е важно да знаете за тяхната форма и други свойства, но информацията за цвета не е толкова важна. Когато работите с познати обекти, цветът, напротив, помага за по-бързото им разпознаване. Работата с цвят също е удобна, защото информация за цвета може да се получи дори от изображения с ниска разделителна способност. Разпознаването на формата на обект, за разлика от неговия цвят, изисква висока разделителна способност. Работата с цвят вместо с формата на обект ви позволява да намалите времето за обработка на изображението и да използвате по-малко компютърни ресурси. Цветът помага за разпознаването на предмети с еднаква форма и може да се използва и като сигнал или знак (например червеното е сигнал за опасност). В този случай не е необходимо да разпознавате формата на този знак или текста, изписан върху него. На уебсайта на YouTube можете да видите много интересни примериизползване на цветно машинно зрение.
Обработка на информация за цвета
Снимките, които компютърът обработва, се качват от потребителите или се правят от вградената камера. Процесът на цифрова фотография и видео заснемане е добре усвоен, но обработката на тези изображения, особено цветни, е свързана с много трудности, много от които все още не са решени. Това се дължи на факта, че цветното зрение при хората и животните е много сложно и създаването на компютърно зрение като човешкото не е лесно. Зрението, подобно на слуха, се основава на адаптирането към околната среда. Възприемането на звука зависи не само от честотата, звуковото налягане и продължителността на звука, но и от наличието или отсъствието на други звуци в околната среда. Така е и със зрението – възприемането на цвета зависи не само от честотата и дължината на вълната, но и от характеристиките на околната среда. Например, цветовете на околните обекти влияят на възприятието ни за цвят.
От еволюционна гледна точка такава адаптация е необходима, за да ни помогне да свикнем с околната среда и да спрем да обръщаме внимание на незначителни елементи, а да насочим цялото си внимание към това, което се променя в околната среда. Това е необходимо, за да забележите по-лесно хищниците и да намерите храна. Понякога поради тази адаптация възникват оптични илюзии. Например, в зависимост от цвета на околните обекти, ние възприемаме цвета на два обекта по различен начин, дори когато отразяват светлина с еднаква дължина на вълната. Илюстрацията показва пример за такава оптична илюзия. Кафявият квадрат в горната част на изображението (втори ред, втора колона) изглежда по-светъл от кафявия квадрат в долната част на изображението (пети ред, втора колона). Всъщност цветовете им са еднакви. Дори знаейки това, ние все още ги възприемаме като различни цветове. Тъй като нашето възприятие за цвят е толкова сложно, за програмистите е трудно да опишат всички тези нюанси в алгоритмите за компютърно зрение. Въпреки тези трудности вече сме постигнали много в тази област.
Статиите на Unit Converter бяха редактирани и илюстрирани от Анатолий Золотков
Трудно ли ви е да превеждате мерни единици от един език на друг? Колегите са готови да ви помогнат. Публикувайте въпрос в TCTermsи след няколко минути ще получите отговор.
В статията ще научите какво е звук, какво е смъртоносното му ниво на звука, както и скоростта му във въздуха и други медии. Ще говорим също за честота, кодиране и качество на звука.
Ще разгледаме също семплирането, форматите и звуковата мощност. Но първо, нека дефинираме музиката като подреден звук – обратното на неподредения, хаотичен звук, който възприемаме като шум.
- Това са звукови вълни, които се образуват в резултат на вибрации и промени в атмосферата, както и на обектите около нас.
Дори когато говорите, вие чувате събеседника си, защото той влияе на въздуха. Освен това, когато свирите на музикален инструмент, независимо дали биете барабан или късате струна, вие произвеждате вибрации с определена честота, която произвежда звукови вълни в околния въздух.
Има звукови вълни поръчани хаотичен. Когато те са подредени и периодични (повтарящи се след определен период от време), чуваме определена честота или височина на звука.
Това означава, че можем да дефинираме честотата като броя на случванията на дадено събитие за даден период от време. Така, когато звуковите вълни са хаотични, ние ги възприемаме като шум.
Но когато вълните са подредени и се повтарят периодично, тогава можем да ги измерим чрез броя на повтарящите се цикли в секунда.
Честота на аудио дискретизация
Честотата на аудио дискретизация е броят измервания на нивото на сигнала за секунда. Херц (Hz) или херц (Hz) е научна мерна единица, която определя броя на случванията на събитие в секунда. Това е единицата, която ще използваме!
Честота на аудио дискретизация Вероятно много често сте срещали това съкращение - Hz или Hz. Например в приставки за еквалайзер. Техните мерни единици са херц и килохерц (т.е. 1000 Hz).
Обикновено човек чува звукови вълни от 20 Hz до 20 000 Hz (или 20 kHz). Всичко под 20 Hz е инфразвук. Всичко над 20 kHz е ултразвук.
Нека отворя приставката за еквалайзер и да ви покажа как изглежда. Вероятно сте запознати с тези числа.
Звукови честоти С еквалайзера можете да намалите или увеличите определени честоти в обхвата, който човек чува.
Малък пример!
Тук имам запис на звукова вълна, генерирана при честота 1000 Hz (или 1 kHz). Ако увеличим мащаба и погледнем формата му, ще видим, че е правилен и повтарящ се (периодичен).
Повтаряща се (периодична) звукова вълна За една секунда тук се случват хиляда повтарящи се цикъла. За сравнение, нека разгледаме звукова вълна, която възприемаме като шум.
Неподреден звук Тук няма конкретна честота на повтаряне. Също така няма специфичен тон или височина. Звуковата вълна не е подредена. Ако погледнем формата на тази вълна, можем да видим, че в нея няма нищо повтарящо се или периодично.
Да преминем към по-богатата част от вълната. Увеличаваме и виждаме, че не е константа.
Неподредена вълна при мащабиране Поради липсата на цикличност не можем да чуем конкретна честота в тази вълна. Затова го възприемаме като шум.
Смъртоносно ниво на звука
Бих искал да спомена малко за смъртоносното ниво на звука за хората. Произхожда от 180 dBи по-високи.
Струва си да се каже веднага, че според регулаторните стандарти безопасното ниво на шум се счита за не повече от 55 dB (децибела) през деня и 40 dB през нощта. Дори при продължително излагане на слуха, това ниво няма да причини вреда.
| Нива на звука | ||
|---|---|---|
| (dB) | Определение | Източник |
| 0 | Изобщо не е шумно | |
| 5 | Почти не се чува | |
| 10 | Почти не се чува | Тихо шумолене на листа |
| 15 | Едва чуто | шумолящи листа |
| 20 — 25 | Едва чуто | Шепот на човек на разстояние 1 метър |
| 30 | Тихо | отметка стенен часовник (допустим максимум според стандартите за жилищни помещения през нощта от 23 до 7 часа) |
| 35 | Доста чуваем | Приглушен разговор |
| 40 | Доста чуваем | Обикновена реч ( норма за жилищни помещения през деня от 7 до 23 часа) |
| 45 | Доста чуваем | Говорете |
| 50 | Ясно се чува | Пишеща машина |
| 55 | Ясно се чува | Говорете ( Европейски стандарт за клас А офис помещения) |
| 60 | (норма за офиси) | |
| 65 | Силен разговор (1 м) | |
| 70 | Силни разговори (1 м) | |
| 75 | Вик и смях (1м) | |
| 80 | Много шумен | Вик, мотор с ауспух |
| 85 | Много шумен | Силен писък, мотоциклет с ауспух |
| 90 | Много шумен | Силни писъци, товарен вагон (7 м) |
| 95 | Много шумен | Вагон на метрото (7 метра извън или вътре в вагона) |
| 100 | Изключително шумен | Оркестър, гръм ( според европейските стандарти това е максимално допустимото звуково налягане за слушалки) |
| 105 | Изключително шумен | На стари самолети |
| 110 | Изключително шумен | Хеликоптер |
| 115 | Изключително шумен | Пясъкоструйна машина (1м) |
| 120-125 | Почти непоносимо | Въздушен чук |
| 130 | Праг на болка | Самолет в началото |
| 135 — 140 | Контузия | Излитане на реактивен самолет |
| 145 | Контузия | Изстрелване на ракета |
| 150 — 155 | Сътресение, наранявания | |
| 160 | Шок, травма | Ударна вълна от свръхзвуков самолет |
| 165+ | Разкъсване на тъпанчета и бели дробове | |
| 180+ | Смърт | |
Скорост на звука в км в час и метри в секунда
Скоростта на звука е скоростта, с която вълните се разпространяват в среда. По-долу давам таблица със скоростите на разпространение в различни среди.
Скоростта на звука във въздуха е много по-малка, отколкото в твърди среди. А скоростта на звука във водата е много по-висока от тази във въздуха. Тя е 1430 m/s. В резултат на това разпространението е по-бързо и чуваемостта е много по-далеч.
Звуковата мощност е енергията, която се предава от звукова вълна през разглежданата повърхност за единица време. Измерено в (W). Има моментна стойност и средна (за определен период от време).
Да продължим да работим с дефинициите от раздела по теория на музиката!
Тон и нота
Височинае музикален термин, който означава почти същото като честота. Изключението е, че няма мерна единица. Вместо да определяме звука чрез броя на циклите в секунда в диапазона 20 - 20 000 Hz, ние обозначаваме определени честотни стойности с латински букви.
Музикалните инструменти произвеждат редовни, периодични звукови вълни, които наричаме тонове или ноти.
Тоест, с други думи, това е един вид моментна снимка на периодична звукова вълна с определена честота. Височината на тази нота ни казва колко високо или ниско звучи нотата. В този случай по-ниските ноти имат по-дълги дължини на вълната. А високите са по-ниски.
Нека да разгледаме звукова вълна от 1 kHz. Сега ще увелича мащаба и ще видите разстоянието между бримките.
Звукова вълна при 1 kHz Сега нека разгледаме вълна от 500 Hz. Тук честотата е 2 пъти по-малка и разстоянието между циклите е по-голямо.
Звукова вълна при 500 Hz Сега да вземем вълна от 80 Hz. Тук ще бъде още по-широко и височината ще бъде много по-ниска.
Звук на 80 Hz Виждаме връзката между височината на звука и неговата форма на вълната.
Всяка музикална нота се основава на една основна честота (основен тон). Но освен тон в музиката се състои и от доп резонансни честотиили обертонове.
Нека ви покажа друг пример!
По-долу има вълна с честота 440 Hz. Това е стандартът в света на музиката за настройка на инструменти. Съответства на бележка А.
Чиста звукова вълна при 440 Hz Чуваме само основния тон (чиста звукова вълна). Ако увеличим мащаба, ще видим, че е периодичен.
Сега нека разгледаме вълна със същата честота, но изсвирена на пиано.
Прекъснат звук на пиано Вижте, също е периодично. Но има малки допълнения и нюанси. Всички те заедно ни дават представа как звучи едно пиано. Но освен това, обертоновете също определят факта, че някои ноти ще имат по-голям афинитет към дадена нота, отколкото други.
Например, можете да изсвирите същата нота, но една октава по-висока. Ще звучи съвсем различно. Това обаче ще бъде свързано с предишната бележка. Тоест, това е същата нота, само изсвирена с октава по-високо.
Тази връзка между две ноти в различни октави се дължи на наличието на обертонове. Те присъстват постоянно и определят колко тясно или далечно са свързани дадени бележки една с друга.
Концепцията за честота и период на периодичен сигнал. Мерни единици. (10+)
Честота и период на сигнала. Концепция. Мерни единици
Материалът е обяснение и допълнение към статията:
Единици за измерване на физични величини в радиоелектрониката
Мерни единици и връзки на физическите величини, използвани в радиотехниката.
В природата често се случват периодични процеси. Това означава, че някакъв параметър, характеризиращ процеса, се променя според периодичен закон, тоест равенството е вярно:
Определяне на честота и период
F(t) = F(t + T) (релация 1), където t е времето, F(t) е стойността на параметъра в момент t, а T е определена константа.
Ясно е, че ако предишното равенство е вярно, тогава е вярно следното:
F(t) = F(t + 2T) Така че, ако T е минималната стойност на константата, при която връзката 1 е валидна, тогава ще извикаме T период
В радиоелектрониката ние изучаваме ток и напрежение, така че ще считаме периодичните сигнали за сигнали, за които съотношението на напрежението или тока е вярно: 1.
За съжаление в статиите периодично се откриват грешки, те се коригират, статиите се допълват, разработват и се подготвят нови. Абонирайте се за новините, за да сте информирани.
Ако нещо не е ясно, питайте задължително!
Задайте въпрос. Обсъждане на статията.
Още статии
Полеви транзистор, CMOS чип, операционен усилвател. Инсталиране...
Как да запоявате правилно полеви транзисторили CMOS чип...
Режим на непрекъснат / прекъсващ (прекъснат) ток през бобината на индуктора...
Сравнение на режими на непрекъснат и периодичен ток. Онлайн изчисление за увеличаване,...
Сигналите са математически (аритметични) операции. Събиране, сумиране...
Схеми за извършване на аритметични операции върху сигнали. Събиране, изваждане...
Как работи усилващ стабилизиран преобразувател на напрежение? Къде е той...
Как работи безтрансформаторното захранване? Описание...
Формиране на произволно / регулируемо изходно напрежение с помощта на...
Настройка, настройка на изходното напрежение на специализирана интегрална схема...
Параметри, чиито стойности са изразени в херци, могат да бъдат намерени в технически спецификации различни устройства: компютърни компоненти, радиостанции, измервателно оборудване - навсякъде, където протичат променливи електрически сигнали. Въпреки това, не всеки може да отговори на въпроса какво се измерва в херца без да мисли.
Херц (Hz) е производна единица на SI, използвана за изразяване на честотата на периодични процеси, т.е. повтарящи се след определен период от време. Числената стойност на тази стойност означава броя на изпълненията на посочения процес за секунда, което може да бъде математически записано като 1 Hz=1/s=s -1. В херци можете да определите количествено честотата на явления от всякакво физическо естество, било то промяна във времето на тока в битова електрическа мрежа, контракции на сърдечния мускул, вибрации на люлеене, поява на импулси или разпространение на звукови вълни.
Най-лесният начин да разберете значението на мерната единица е ние говорим за, използвайки примера на синусоидални времеви зависимости на сигналите. Картината показва графики на звукови вибрации с различни честоти. На първата фигура, в интервал, равен на секунда, едно максимална стойноствълни, а на втория - десет. Тоест появата на същите състояния на параметрите на процеса в последния случай се случва десет пъти по-често - с честота 10 Hz.
Предаването на данни в комуникационните системи, разпространението на звукови вълни и много други процеси могат да се характеризират с честоти с няколко порядъка над 1 Hz. Следователно с тази мерна единица се използват стандартни SI префикси, обозначаващи кратни (1 kHz = 10 3 Hz, 1 MHz = 10 6 Hz и други).
В допълнение към херца има още една мерна единица, която съответства на 1/s или c -1 - бекерел. За разлика от първия, който служи за описание периодични сигнали, това количество характеризира активността на източниците на радиоактивно разпадане, което е случаен процес.
Ето някои интересни факти по темата на статията.
- Приблизителният честотен диапазон на звуците, чуваеми от хората, е от 20 Hz до 20 kHz. Освен това с възрастта горната граница се измества към намаляване - повечето хора постепенно губят способността да възприемат високи звуци.
- В Русия и европейските страни честотата ACв електрическите мрежи тя е равна на 50 Hz, в САЩ, Канада - 60 Hz, а в Япония, в зависимост от региона, този параметър на мрежата може да бъде равен на 50 или 60 Hz.
- Сърцето на здрав човек, който не изпитва значителни физическа активност, бие с честота приблизително 1 Hz.
- Обхватът на FM радио излъчване е от 87,5 до 108 MHz, честотата на електромагнитните вълни, генерирани за готвене и затопляне на храна в микровълнова фурна, е 2450 MHz.
