Звуковые и экранно-звуковые средства обучения и воспитания

ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ О ЗВУКЕ Звук — это механические колебания (вибрация) упругой среды (газ, жидкость, твердое тело).

Чистый звуковой тон представляет собой звуковую волну, подчиняющуюся синусоидальному закону:

.

где: аm — максимальная амплитуда синусоиды;

— частота;

f — количество колебаний упругой среды в секунду (f=1/T);

T — период;

t — время (параметрическа переменная).

Звук характеризуется частотой (f), обычно измеряемой в герцах, т. е. количеством колебаний в секунду, и амплитудой (у). Амплитуда звуковых колебаний определяет громкость звука.

Для монотонного звука (меандр) характерно постоянство амплитуды во времени.

Затухающие звуковые колебания характеризуются уменьшением амплитуды с течением времени.

Человек воспринимает механические колебания как звуковые если их частота 20 Гц — 20 КГц (дети — до 30 КГц). Колебания с частотой менее 20 Гц называются инфразвуком, колебания с частотой бопее 20 КГц — ультразвуком.

Для передачи разборчивой речи достаточен диапазон частот от 300 Гц до 3 КГц.

Если несколько чистых синусоидальных колебаний смешать, то вид колебаний изменится — колебания станут несинусоидальными.

Особый случай, когда смешиваются не любые синусоидальные колебания, а строго определенные, частота которых отличается в 2 раза (гармоники).

Основная гармоника имеет частоту f1 и амплитуду а1; вторая гармоника частоту f2 и амплитуду а2, и третья гармоника — соответственно f3 и а3.

Причем f1< f2 а2> а3. При бесконечном количестве таких гармоник образуется периодический сигнал, состоящий из прямоугольных импульсов (рис. 9.4).

На слух всякое отклонение от синусоиды приводит к изменению звучания.

История открытия способов записи звука Впервые запись и воспроизведение звука осуществил выдающийся американский изобретатель Томас Эдисон в 1877 г. Он изобрел фонограф — восковой валик, на котором игла фонографа при вращении валика оставляла звуковую дорожку. Звуковые колебания передавались на иглу от мембраны, находящейся в рупоре. Так осуществлялась запись звука. Для воспроизведения звука использовался тот же валик, покрытый путем электролиза металлом. Игла фонографа, двигаясь по канавке, передавала колебательные движения на мембрану и рупор. Так воспроизводился звук. Этот способ записи звука называется механическим. В дальнейшем он был значительно усовершенствован.

В 1888 г. была изобретена грампластинка, и на смену фонографу пришел граммофон. Его изобрел немецкий инженер Эмиль Берлинер. Ему удалось устранить такой недостаток фонографа, как невозможность тиражирования записей. Он отделил запись звука от воспроизведения и создал матрицу для штампования грампластинок.

В это же время французский инженер Шарль Кро предложил портативный вариант граммофона — патефон. Его выпускала в Париже фирма «Пате» (отсюда и название — патефон).

К концу XIX столетия начался век электричества, и в связи с этим изобретатели вели активные поиски новых способов записи звука. В 1888 г. знаменитый русский физик А. Г. Столетов создал первый в мире фотоэлемент. Это открытие позволило русскому ученому А. Ф. Викшемскому разработать в 1889 г. аппарат для оптической записи звука на светочувствительной ленте. Суть изобретения — в преобразовании звуковых колебаний в электрические и затем — в переменные световые. При освещении таким модулированным светом фотобумаги получается фотографическая фонограмма. Затем был найден способ воспроизведения звука с фотографической фонограммы. Его предложил в 1900 г. русский инженер И. Л. Поляков.

В 1928 г. русские ученые П. Г. Тагер и А. Ф. Шорин разработали фотографический способ записи звука на кинопленке. Это изобретение способствовало созданию и развитию звукового кино.

Третий способ записи и воспроизведения звука — магнитный. Его изобрел датский физик В. Паульсен в 1898 г. Он предложил записывать звук на стальную проволоку. Магнитный способ основан на свойстве ферромагнитных материалов намагничиваться под воздействием магнитного поля и сохранять состояние намагниченности при снятии магнитного поля.

В 1928 г. было предложено вместо проволоки использовать бумажную ленту, на которую наносили порошок окиси железа. В дальнейшем бумагу заменили лентой с хлопчатобумажной или лавсановой основой. Такая лента применяется и в современных магнитофонах.

Четвертый способ записи и воспроизведения звука основан на лазерной технологии, реализующей цифровую систему записи и воспроизведения звука. Возможность создания лазера обосновали в 1958 г. американские физики — лауреаты Нобелевской премии Чарльз Таунс и Артур Шавлов.

Новый вид грампластинки — оптический компакт-диск для лазерного проигрывателя появился в США в 1983 г. Вначале это были диски для воспроизведения звука (аудиодиски), а затем, через год, появились видеодиски новой конструкции, вмещающие 250 тыс. страниц текста (что равно объему 500 книг). Следует отметить, что производство таких уплотненных средств (медиа) обходится в 5 раз дешевле, чем печатание книг с эквивалентным количеством информации.

Необычные возможности лазерной технологии способствовали прогрессу в области создания новейших средств обучения, таких как интерактивное видео, технология телекоммуникаций (телеконференции), технология на компактных дисках, технология гипертекста и др.

В начале 80-х годов традиционные способы записи и воспроизведения звука получили возможность для дальнейшего развития в виде цифровой записи звука, которая реализуется на оптических (лазерных) дисках или на уплотненных (магнитных) дисках.

Сущность цифровой записи и воспроизведения звука состоит в считывании микроотверстий в металлизированном диске (или считывании электрических зарядов — единиц и нулей на поверхности магнитного диска) и преобразовании полученных данных в электрические сигналы.

ЗВУКОВЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА Звуковые технические средства — комплексы аппаратуры, обеспечивающие запись и воспроизведение звука. В этом комплексе носителями информации являются грампластинки, магнитофонные записи на кассетах, магнитная лента, гибкие магнитные диски, лазерные (оптические) диски. Есть еще мини-лазерные диски для плеера и компакт-кассеты для диктофонов. Своеобразным средством выступает радио.

Грамзапись (граммофонная запись) -механический вид записи звука на диске (пластинке) из синтетических материалов. В предыдущий период в стране было налажено производство целых фонотек для школ, много познавательных пластинок выпускалось для домашнего использования. Были созданы серии учебных грампластинок. Это комплекты к учебникам иностранного языка (английского, немецкого, французского) для всех классов, фонохрестоматии по истории, литературе и для начальных классов, звуковые пособия к учебникам русского языка и литературы для национальных школ, комплекты грампластинок для уроков физического воспитания, музыки, диктанты по математике.

На пластинках были записаны голоса великих людей, чтение классических произведений известными актерами, театральные постановки, документальные записи, голоса птиц и зверей, музыка самых разных жанров. Во многих школах, где с пластинками обращались бережно, они вполне пригодны для использования. По возможности их надо переписать на магнитные ленты. Для воспроизведения пластинок до сих пор можно приобрести электрофоны (проигрыватели) в магазинах-учколлекторах.

Магнитофонные записи — магнитная запись звука на магнитную ленту. Запись и воспроизведение осуществляются при помощи магнитофона (диктофона). В зависимости от дидактической задачи магнитофонные записи монтируют в определенной системе и воспроизводят в процессе занятий.

Магнитные ленты являются аналогом обычных музыкальных кассет. Устройство, обеспечивающее работу с магнитной лентой, называется стриммером. Стриммеры представляют собой лентопротяжный механизм, аналогичный магнитофонному. Стриммер относится к устройствам с последовательным доступом к информации (надо воспроизвести всю запись, чтобы дойти до нужной) и характеризуется гораздо меньшей скоростью записи и считывания информации по сравнению с дисководами.

Основное назначение стриммеров — создание архивов данных, резервного копирования, надежное хранение данных. Информация на лентах записывается параллельно по дорожкам. Накопители на магнитных лентах бывают рулонного и кассетного типов. Емкость современных стриммеров может достигать нескольких десятков Гигабайт (Гб).

Лазерные, или оптические, диски внешне напоминают обычный музыкальный компакт-диск. Благодаря незначительным размерам и большому объему хранимой информации, надежности и долговечности лазерные диски стали популярными носителями информации. Объем информации, хранящейся на лазерном диске диаметром 120 мм, достигает 650 Мегабайт (Мб), что соответствует информации звукового файла длительностью 74 мин.

Название диска определяется методом записи и считывания информации. Информация на дорожке создается мощным лазерным лучом, выжигающим на поверхности диска впадины, и представляет собой чередование впадин и выступов. При считывании информации островки отражают свет лазерного луча и воспринимаются как единица (1), впадины не отражают луч и соответственно воспринимаются как ноль (0).

Бесконтактный способ считывания информации с помощью лазерного луча определяет долговечность и надежность компакт-дисков. Как и магнитные диски, оптический диск относится к устройству с произвольным доступом к информации.

Обычно компьютеры и современные аудиосистемы оснащаются дисководами, которые имеют источник слабого лазерного луча, способного только считывать информацию с лазерного диска, но не изменять ее. Поэтому такие дисководы называют дисководами только для чтения, что является переводом английского термина Compact Disk Read Only Memory, или сокращенно: CD-ROM.

Лазерный диск, информация которого может быть изменена, называется СВ-К.УУ (Кеууп1аЫе). Информация на перезаписываемых компакт-дисках может быть изменена с помощью специального дисковода, оптическая система которого имеет источник мощного лазерного луча.

Цифровая технология мини-дисков обеспечивает превосходное качество звука в сочетании с предоставляемыми пользователю лучшими возможностями для записи. Заключенный в квадратную жесткую оболочку с размером стороны 64 мм MD является самым универсальным носителем цифровой звукозаписи. Можно до миллиона раз записывать звук, стирать, перезаписывать и монтировать записи без потери качества звучания. Один мини-диск обеспечивает 74 мин высококачественного звучания при воспроизведении. Уже имеется в продаже большое количество наименований мини-дисков с музыкальными записями.

В последнее время находят применение новые виды носителей информации: магнитооптические диски и диски Бернулли, используемые для сохранения накопленной информации. Диски имеют большую емкость и высокую скорость доступа к информации. Перспективными разработками в области носителей информации является создание носителей на основе голографии. При стандартных размерах носителей 3,5 и 5,25 дюйма объем информации расширяется до сотен Мб и даже нескольких Гб.

В последние годы было очень много учебных радиопередач, разработанных специально для учебных целей. Теперь, к сожалению, такого вещания практически нет, да и качество звука при радиотрансляции значительно ниже. Но по-прежнему можно использовать отрывки из разнообразных познавательных радиопередач, записав их с помощью современных звукозаписывающих средств на магнитную ленту или диск. Особенностью современных радиопередач является то, что в студию приглашаются известные ученые, политики, писатели и т. д. Информация эта оперативная и имеет интерактивный характер, так как нередко можно позвонить в студию и задать приглашенному человеку свои вопросы.

Записанные на магнитную пленку передачи или другая информация носят название магнитофильмов. Из них в ряде школ и при институтах усовершенствования учителей в свое время были созданы фонотеки.

Построенные в форме инсценировок, литературно-музыкальных композиций, сюжетных рассказов с элементами драматизации, бесед и лекций ученых, радиопередачи служат для учащихся источником новых знаний, помогают им проникнуть в творческую лабораторию ученого, писателя, актера. технический аудиовизуальный обучение экранный.