Текст статьи Зорич И. М. Мир звуков // Квант. — 1976. — № 9. — С. 67—68.
Звук на то и звук, чтобы его слышать. А нельзя ли его увидеть? Оказывается, можно. Об этом достаточно подробно рассказывается в одной из глав книги Г. Чедда «Звук».
Недавно появились устройства, которые разлагают любые звуки, в том числе человеческую речь, на составляющие элементы и затем регистрируют их каким-либо образом (на фотобумаге, на экране электронно-лучевой трубки и т. п.). Получается звуковая спектрограмма, своеобразная модель человеческого голоса.
Но к чему модель, когда современная техника звукозаписи позволяет сохранить на многие годы голос любого человека и по желанию воспроизводить его? И всё же без моделирования не обойтись, если мы хотим научиться анализировать человеческую речь, а затем и синтезировать её. Это нужно, например, для того, чтобы приобщить к человеческому языку электронно-вычислительную машину, ставшую уже привычным атрибутом нашей жизни.
Современные ЭВМ умеют делать многое, но они не могут разговаривать. Задания им приходится писать специальным кодом и вводить в машины посредством клавиатуры, перфокарт или магнитных лент; результаты они также выдают в письменной форме. А насколько проще, удобнее и эффективнее было бы разговаривать с машиной на нормальном человеческом языке!
Кое-что в этом направлении уже сделано. Появились приборы, способные «распознавать» небольшое количество отдельных односложных слов, произнесённых одним человеком. Смотрите, сколько ограничений: слова должны быть односложными, разделёнными паузами; голос должен принадлежать определенному человеку, и, главное, слов-то всего несколько. В 1950 году в США был изготовлен один из первых таких приборов, он с почти стопроцентной точностью «узнавал» десять цифр, которые по телефону сообщал ему «хозяин». Однако, когда всё это проделывал с соблюдением тех же правил другой человек, точность прибора падала до 50%. Разумеется, в истекшие четверть века машины, распознающие речь, продолжали совершенствоваться, но проблема пока далека от решения.
Полоса частот, воспринимаемых нашим ухом (примерно от 20 герц до 20 килогерц), далеко не охватывает всего диапазона акустических колебаний. Выше этой полосы лежит область ультразвука, ниже — инфразвука. Много интересного рассказано о «неслышимых» звуках в книге Г. Чедда.
Любителей цирка — и взрослых, и особенно детей — не раз восхищали собаки-математики, умеющие считать, складывать числа и производить прочие арифметические операции. Думаю, я не отобью охоту посещать цирк, если открою один секрет (впрочем, это уже и не секрет): математическими способностями обладает не столько собака, сколько её дрессировщик. Он подаёт собаке команду при помощи спрятанного в кармане ультразвукового свистка, звук которого лежит вне диапазона восприимчивости человеческого уха, зато собаки его отчётливо слышат. Такой необычной оказалась область применения первого ультразвукового свистка, изобретённого англичанином Гальтоном без малого сто лет назад, в 1883 году. В наши дни ультразвук используется в самых различных отраслях науки и техники, а также в медицине. Приведём лишь несколько примеров.
Ультразвук является превосходной и безотказной судомойкой, причём он не только моет фрукты и тарелки, но и удаляет технологическую грязь с миниатюрных деталей часового механизма, «освежает» старинные монеты, готовит к операции хирургические инструменты, очищает от окалины авиационные двигатели.
До последнего времени практически не умели паять алюминиевые детали. Как известно, на воздухе алюминий покрывается плёнкой окиси, и никакими флюсами её не удавалось растворить, пока не воспользовались... ультразвуком, способным сдирать с алюминия его броню. Подобно пайке, незаменимой в электронике стала и ультразвуковая сварка, при помощи которой надёжно соединяются такие разнородные материалы, как, например, германий и медь.
Большой интерес для науки и практики представляет также инфразвук. Его начали изучать ещё в годы первой мировой войны, но затем на полвека забыли о нём. Лишь в последнее десятилетие интерес к инфразвуку снова возник.
Инфразвук, как правило, является аккомпанементом обычного шума, он возникает при работе авиационных и судовых двигателей, при движении автомобилей на высоких скоростях, в металлургических и прочих шумных цехах. Он возникает и в природе, сопровождая извержения вулканов, землетрясения, сильные штормы и смерчи. Вероятно, именно инфразвуковые волны предупреждают животных о надвигающейся опасности стихийного бедствия. Оказывается, под действием больших доз инфразвука люди ощущают боль в ушах, испытывают тошноту, теряют работоспособность, у них нарушается вестибулярный аппарат, а по некоторым данным даже происходит расстройство умственных способностей и психики.
В книге «Звук» затронута ещё одна проблема, о которой нельзя не упомянуть. Наполнены тревогой две последние главы книги, начинающиеся словами:
«С тех пор как техническая революция дала человечеству новые источники энергии невиданной ранее мощности, люди стали как-то не по-хозяйски относиться к своей планете. «Издержки» технического прогресса можно видеть на каждом шагу: ...свалки ржавеющих автомобилей; реки и озёра, гибнущие от отходов промышленных предприятий; и даже воздух, которым мы дышим, загрязнён дымом, выходящим из тысяч труб фабрик и заводов, и выхлопными газами миллионов автомобилей... Однако существует ещё более зловещий спутник развития индустрии, который опаснее для людей, чем загрязняющие отходы, — это шум».
Шум влияет на человека, на его работоспособность, настроение, психику. Сейчас предпринимаются попытки систематизировать шумы с точки зрения их воздействия на человека, придумываются разные шкалы, вводятся эмпирические коэффициенты, разрабатываются шумоанализаторы и т. п. Но и без математических формул ясно, что с любым шумом надо активно бороться, а лучше — по возможности не создавать шума. Здесь — обширное поле для совместных исследований физиков, геофизиков, метеорологов, медиков, психологов
Обо всём этом рассказано в книге Г. Чедда. Об этом и о многом другом, столь многом, что диву даёшься — как удалось автору уместить такое огромное количество информации на двухстах страницах небольшого формата? Физические характеристики звука и психофизиологические аспекты его восприятия, архитектура концертных залов и городов, методика стереозаписи и электромузыкальные инструменты, сонар и акустическая голография... Разве всё перечислишь? Изложение краткое, но отнюдь не конспективное: описываются конкретные устройства, приводятся любопытные факты и примеры, имеются многочисленные фотографии. Книга и интересна, и полезна всем, кто желает получить представление о проблемах современной акустики.