Анализ звука - разложение сложного звукового процесса на ряд простых колебаний. Применяются два вида звукового анализа: частотный и временной.

При частотном звуковом анализе сигнал представляется суммой гармонических составляющих, характеризующихся частотой, фазой и амплитудой. Частотный звуковой анализ позволяет получить распределение амплитуд составляющих по частотам (рис.1) –частотно-амплитудные спектры и реже – распределение фаз составляющих по частотам (фазо-частотные спектры). 

При временном звуковом анализе сигнал представляется суммой коротких импульсов, характеризующихся временем появления и амплитудой. Методы временного анализа лежат в основе принципа действия гидролокаторов и эхолотов. Определение времени прихода импульсов позволяет судить об удалении цели или о глубине водоёма. По амплитуде отражённого сигнала можно судить о характере цели или дна. На практике часто возникает необходимость в характеристике, дающей общее представление об изменении сигнала во времени без его разложения на гармонические или импульсные составляющие. В качестве такой временной характеристики часто пользуются корреляционной функцией, которая определяется как среднее по времени результата перемножения анализируемого сигнала на его запаздывание (автокорреляция) либо на запаздывание второго анализируемого сигнала (взаимная корреляция). Методами корреляционного анализа решаются такие задачи, как предсказание характера изменения процесса во времени, выделение слабых акустических сигналов на фоне помех, измерение искажений вещательных сигналов при передаче через электроакустические системы и др. По корреляционным функциям могут быть найдены многие физические характеристики акустических процессов, систем и звуковых полей, представляющие практический интерес.

 

Анализ звука имеет в акустике большое значение. Например, для того чтобы заглушить звук выхлопов мотора машины, нужно знать, какие частоты и амплитуды колебаний составляют этот звук; пользуясь этими данными, можно соответствующим образом произвести расчет конструкции глушителя. Для заглушения шума авиационного мотора в самолёте также надо знать спектр звука авиамотора.

Знание спектров речевых и музыкальных сигналов позволяет правильно рассчитать частотную характеристику передающих трактов, чтобы обеспечить необходимое качество воспроизведения. Для расчёта усталостной прочности конструкции ракеты и предотвращения её разрушения под действием шумов двигателей необходимо знать спектр звука двигателя.

 

На рис.1 приведен спектр шума, создаваемого самолетом По-2. Самолет имеет один мотор и пять цилиндров; винт – двухлопастный. Если бы работал один цилиндр, частота звука была бы f₁=N/120 (N — число оборотов мотора; один выхлоп происходит за два оборота вала). Поскольку цилиндров пять, частота звука, создаваемого выхлопами (при одинаковой силе выхлопов), будет:

Частота звука, создаваемого двухлопастным винтом, равна:

Так как не все выхлопы одинаковой силы, в спектре шума присутствуют частоты f₁, 2f₁, 3f₁ ... Наиболее сильно выражены частоты 4f₁ и 5f₁( соответствующие основному звуку винта и мотора.