Звукового поля визуализация
Звуково'го по'ля визуализа'ция, методы получения видимой картины звукового поля. З. п. в. применяется для изучения распределения величин, характеризующих звуковые поля сложной формы, для визуализации ультразвуковых изображений, получаемых при помощи ультразвуковых фокусирующих систем (см. фокусировка звука), для целей ультразвуковой дефектоскопии и медицинской диагностики. Простейшим примером З. п. в. являются т. н. Хладни фигуры. Получить картину распределения звукового давления можно, например, с помощью небольшого приёмника звука, обходя (сканируя) им исследуемое поле; для визуализации синхронно с приёмником звукового давления перемещается связанный с ним точечный источник света, яркость которого модулируется напряжением на выходе звукоприёмника (рис. 1). Более современный вариант подобного метода З. и. в. осуществляется в электронноакустических преобразователях: распределение звукового давления преобразуется с помощью пьезоэлектрической пластинки в соответствующее распределение электрического потенциала на её поверхности, которое считывается электронным лучом и далее посредством обычных телевизионных приёмов (подобно тому, как это делается в звуковизорах) на экране кинескопа получается видимое изображение звукового поля. Изменение плотности среды в звуковом поле приводит к изменению показателя преломления для световых лучей; оно может быть выявлено чисто оптическими приёмами, как, например, теневым методом, методом фазового контраста, дифракцией света на ультразвуке и др. Все эти способы широко применяются для исследования ультразвуковых полей сложной формы (рис. 2). В ультразвуковой дефектоскопии применяются методы поверхностного рельефа и диска Рэлея. Первый из них основан на свойстве свободной поверхности жидкости слегка вспучиваться под действием звуковых лучей, падающих изнутри жидкости. Получающийся при этом рельеф хорошо виден при косом освещении (см. Звуковидение). В основе второго лежит свойство свободно подвешенных в звуковом поле пластинок поворачиваться параллельно фронту звуковой волны. Для реализации этого способа в смеси воды и ксилола образуют взвесь мельчайших алюминиевых чешуек. В отсутствии звука эти чешуйки ориентированы беспорядочно, образуя при освещении матово-серую поверхность, а под действием звуковой волны часть из них принимает определённую ориентацию и в результате отражения света на сером фоне появляется видимое изображение звукового поля.
Существуют методы З. п. в., основанные на вторичных эффектах, возникающих при распространении интенсивных ультразвуковых волн в жидкости: теплового эффекта, дегазации жидкости, ускорения процессов диффузии, акустической кавитации, воздействия на фотослой и т.д. Например, для реализации теплового метода в исследуемое поле помещают тонкий экран из хорошо поглощающего звук материала. Неравномерный нагрев этого экрана под действием поглощаемых ультразвуковых лучей может быть визуализирован различными способами: применением термочувствительных красок или чувствительного к инфракрасным лучам электроннооптического преобразователя, возбуждением или гашением люминесцентного экрана и т.д. На ускорении фотографического проявления основан фотодиффузионный способ З. п. в., при котором обычная, предварительно засвеченная фотобумага погружается в разбавленный раствор проявителя; в местах, на которые действует ультразвук, диффузия проявителя в желатину сильно ускоряется и бумага быстро чернеет.
Лит.: Бергман Л., Ультразвук и его применение в науке и технике, пер. с нем., 2 изд., М., 1957, гл. 3, §4, гл. 6, §4; Розенберг Л. Д. Визуализация ультразвуковых изображений, «Вестник АН СССР», 1958, №3; Матаушек И., Ультразвуковая техника, пер. с нем., М., 1962, гл. 7.
Рис. 1. Поле звукового давления двух синфазно работающих громкоговорителей. Рисунок получен механическим сканированием.
Рис. 2. Звуковое поле, возникающее при отражении плоской волны от цилиндрического зеркала. Снимок получен теневым методом.
Звуковое давление
Звуково'е давле'ние, давление, дополнительно возникающее при прохождении звуковой волны в жидкой и газообразной среде. Распространяясь в среде, звуковая волна образует сгущения и разрежения, которые создают добавочные изменения давления по отношению к среднему значению давления в среде. Т. о., З. д. представляет собой переменную часть давления, т. е. колебания давления относительно среднего значения, частота которых соответствует частоте звуковой волны. З. д. — основная количественная характеристика звука. Единица измерения З. д. в системе единиц СИ — ньютон на м2 (ранее употреблялась единица бар: 1 бар = 10-1 н/м2). Иногда для характеристики звука применяется уровень звукового давления — выраженное в дб отношение величины данного З. д. р к пороговому значению З. д. ро =2·10-5 н/м2. При этом число децибел N=20 lg (p/po). З. д. в воздухе изменяется в широких пределах — от 10-5 н/м2 вблизи порога слышимости до 103 н/м2 при самых громких звуках, например шумах реактивных самолётов. В воде на ультразвуковых частотах порядка нескольких Мгц с помощью фокусирующих излучателей получают значение З. д. до 107н/м2. При значит. З. д. наблюдается явление разрыва сплошности жидкости — кавитация. З. д. следует отличать от давления звука.
Звуковое кино
Звуково'е кино', производство и показ кинофильмов, изображение в которых, в отличие от «немых», сопровождается речью, музыкой, звуковыми эффектами (шумами).
Попытки соединить (синхронизировать) изображение со звуком делались ещё на ранней стадии существования кинематографа: использовался музыкальный аккомпанемент (пианино, оркестр и др.), привлекались актёры, которые синхронно с изображением воспроизводили речь, песни персонажей фильма. В конце 19 — начале 20 вв. предпринимались многочисленные попытки создать устройство для синхронного воспроизведения звука с показом фильма [кинетофон Т. Эдисона (США, 1899), хронефон Л. Гомона (Франция, 1901), использование специальных граммофонных пластинок и др.]. Только изобретение и совершенствование метода совмещения изображения и фотографической (позже магнитной) звукозаписи на общем носителе — киноплёнке — позволило достичь их синхронности при показе звукового фильма. Русские учёные А. Ф. Виксцемский в 1889 и И. Л. Поляков в 1900 впервые предложили схему воспроизведения фотографической записи звука посредством фотоэлемента и использования позитива фонограммы. Перспективным явилось также изобретение Ю. Лооста (США), разработавшего в 1906 систему фотографической записи звуковых колебаний на киноплёнку. Практические системы З. к. были созданы почти одновременно в СССР, США и Германии. Советские системы З. к. с фотографической записью звука начали разрабатываться в 1926 в Москве группой изобретателей под руководством П. Г. Тагера (система «Тагефон») и в 1927 в Ленинграде под руководством А. Ф. Шорина. В системе Шорина фонограмма имела переменную ширину дорожки записи, в системе «Тагефон» — переменную оптическую плотность. Первая кинопрограмма с записью звука по системе Шорина показана в 1929. Первый советский полнометражный художественный фильм с записью звука по системе «Тагефон» — «Путёвка в жизнь» (1931, режиссер Н. В. Экк).