Ćwiczenie nr 3
ANALIZA HARMONICZNA FAL AKUSTYCZNYCH
Zestaw przyrządów:
1. Część analogowa: analizator widma, generator akustyczny, mikrofon, słuchawki.
2. Część cyfrowa: komputer wyposażony w kartę muzyczną oraz mikrofon i głośniki Przebieg ćwiczenia.
Część analogowa
1. Potencjometr amplitudy sygnału z generatora ustawić w takim położeniu, aby amplituda sygnału na analizato-rze widma nie przekraczała wartości 0 dB (skala pionowa) w całym obszarze analizowanych częstotliwości, tzn.
od 32Hz do 16000Hz. Przełącznik zakresów (dB) ustawić w pozycji "-20 dB".
UWAGA! Potencjometr WZM (po prawej stronie płyty czołowej analizatora widma) ustawić w lewym skrajnym położeniu.
Zwiększyć wartość poziomu sygnału z generatora tak, aby w otrzymanej odpowiedzi (analizator) zauważyć obec-ność alikwotów tonu podstawowego z generatora.
2. Połączyć mikrofon z analizatorem widma. Przełącznik zakresów ustawiamy w położenie "MIK". Pozycja ta
"uaktywnia" potencjometr "WZM", który należy ustawić w takim położeniu, aby natężenie sygnału nie przekro-czyło 0 dB. Zbadać widmo akustyczne samogłosek: a, e, i, o, u (po emisji dźwięku należy błyskawicznie na ana-lizatorze przerzucić przełącznik z pozycji pomiar na pozycję pamięć). Wyniki zamieścić w części pierwszej for-mularza.
UWAGA! Usta należy trzymać na osi symetrii mikrofonu.
3. Spośród spółgłosek: m, n, r, w, wybrać jedną i zamieścić jej widmo w odpowiedniej tabeli.
Część cyfrowa
1. Uruchomić komputer. Po chwili na ekranie pojawi się menu z możliwością wyboru systemu operacyjnego.
2. Wybrać system operacyjny Windows.
3. Program „Analiza” uruchamiany jest przez dwukrotne szybkie kliknięcie na ikonie programu znajdującej się na Pulpicie systemu Windows
4. Posługując się programem komputerowym zarejestrować, przeanalizować oraz ewentualnie zapisać na dysku głoski badane w pierwszej części ćwiczenia (a, e, i, o, u, spółgłoska). Instrukcja posługiwania się programem jest wyświetlana po wybraniu opcji: Instrukcje – Przebieg ćwiczenia. Podczas analizowania dźwięku należy wybierać fragmenty zapisu charakteryzujące się stałym natężeniem dźwięku (co widać w oknie wykresu Ca-
łość) oraz wyraźną okresowością zapisu (okno Powiększenie).
5. Wyniki analizy zapisać w tabeli. Jeśli częstotliwość oraz stosunki amplitud są różne dla różnych fragmentów analizowanego zapisu to do tabeli należy wpisać średnie wyniki trzech analiz.
6. Na podstawie uzyskanych analiz głosek należy zsyntetyzować dźwięki. Zalecane jest rozpoczęcie syntezy od głoski „u”. Dla tej głoski należy przerysować do sprawozdania przebieg jednego okresu zmian ciśnienia akustycznego dla dźwięku naturalnego i najlepiej dobranego dźwięku syntezowanego. Przy syntezie należy zwrócić uwagę na to, które składowe są istotne dla rozpoznawania danego dźwięku jako konkretnej głoski.
Można to zbadać wstawiając wartość zero dla odpowiednich stosunków amplitud. Znaczenie składowych na-leży krótko opisać we wnioskach.
Wymagane wiadomości teoretyczne:
1. Budowa ucha i organu mowy.
2. Fale akustyczne, cechy obiektywne i subiektywne dźwięku; barwa i poziom natężenia.
3. Twierdzenie i analiza Fouriera.
4. Teoria Helmholtza i Bekesyego.
PROPONOWANA LITERATURA:
1. S. Miękisz; Wybrane zagadnienia z biofizyki, cz.II.
2. Sz. Szczeniowski; Fizyka doświadczalna - t. I (str. 648 - 652 i str. 645).
3. R. Glaser; Wstęp do biofizyki (dobry opis zagadnień z punktu 4).
4. A. Pilawski; Podstawy biofizyki.
Akademia Medyczna Wrocław
Ćwiczenie 3
Katedra Biofizyki
Zakład Biofizyki
Analiza harmoniczna fal akustycznych Podpis prowadzącego ćwiczenia
.......................................................
Imię i nazwisko studenta
Wydział:
Data
Grupa studencka:
Stopień zaliczenia
Grupa ćwiczeniowa:
1. Część pierwsza – analiza analogowa 0
0
3
3
6
6
9
9
12
12
15
15
18
18
21
21
24
24
27
27
32
63
125
250
500
1k
2k
4k
8k
16k
Hz
32
63
125
250
500
1k
2k
4k
8k
16k
Głoska „a”
Głoska „e”
0
0
3
3
6
6
9
9
12
12
15
15
18
18
21
21
24
24
27
27
32
63
125
250
500
1k
2k
4k
8k
16k
Hz
32
63
125
250
500
1k
2k
4k
8k
16k
Głoska „i”
Głoska „o”
0
0
3
3
6
6
9
9
12
12
15
15
18
18
21
21
24
24
27
27
32
63
125
250
500
1k
2k
4k
8k
16k
Hz
32
63
125
250
500
1k
2k
4k
8k
16k
Głoska „u”
Spółgłoska .......
2. Część druga – cyfrowa analiza Fouriera Głoska
Częstotliwość
Stosunki amplitud
[Hz]
2:1
3:1
4:1
5:1
6:1
7:1
8:1
9:1
10:1
A
E
I
O
U
Spółgłoska
1 okres zmian ciśnienia akustycznego dla głoski “U”
Student(ka): ....................................
Dźwięk naturalny
Dźwięk syntezowany
Student(ka): ....................................
Dźwięk naturalny
Dźwięk syntezowany