Введение

Акустический рог или волновод – это сужающийся звуковой канал, предназначенный для обеспечения согласования акустического импеданса между источником звука и открытым пространством. Это позволяет максимально эффективно передавать звуковые волны от данного источника в воздух. Обратно, рог может использоваться на принимающей стороне для оптимизации передачи звука из воздуха к приемнику. Акустические рога встречаются в природе в виде нор, сооружаемых самцами земляных сверчков для усиления их пения. Самое раннее упоминание о роге в связи со звуком в газете "Таймс" было опубликовано в 1786 году:

Рыцарь Красного Креста, подойди к воротам;
Звучи, рог, не страшись судьбы своей.

Громкоговорители с рогатом

Громкоговорители часто встраиваются в корпуса в форме рупора или используют рупора. Чаще всего рупоры применяются для высокочастотных излучателей (твитеров и среднечастотных динамиков), иногда с акустическими дифракционными линзами для расширения звуковых волн в горизонтальной плоскости на уровне ушей и ограничения вертикальной диаграммы направленности. Аудиодрайвер (например, диффузор или купол динамика) монтируется на небольшом внутреннем конце рупора. Рупорные громкоговорители отличаются высокой эффективностью, но имеют резкую частоту среза, зависящую от площади устья рупора, и ограниченное воспроизведение низких частот. Басовые звуки обычно воспроизводятся обычными динамиками, поскольку для воспроизведения 20 Гц потребовался бы круглый рупор диаметром около 5,5 метров, если только здание, поверхность земли или сама комната не рассматриваются как продолжение рупора.

Использование окружения в качестве части рога

Большие басовые динамики часто используют окружающее пространство как часть рупора. Например, их можно разместить в углах комнаты, чтобы стены выполняли функцию части рупора. Даже на открытом воздухе земля может формировать часть поверхности рупора, и таким образом частичный рупор может помочь обеспечить хорошее согласование импеданса с землей или одной или несколькими стенами, даже на очень низких частотах.

"Голосовые рога" для обработки материалов

В сельском хозяйстве и при работе с сухими материалами в целом часто используются звуковые сигналы для начала движения материала или для высвобождения застрявших веществ. В зерновом силосе такой сигнал может быть установлен внутри силоса и включен во время его опорожнения, чтобы разрыхлить слипшиеся гранулы. Обычно для этого используются любые основные частоты в диапазоне примерно от 120 до 250 Гц, уровень звукового давления составляет около 120 дБ SPL, а питание осуществляется от сжатого воздуха. Их иногда называют акустическими очистителями или акустическими рогами.

Музыкальные инструменты с рогами

Многие духовые инструменты имеют форму расширяющегося раструба. Как правило, их конфигурация не экспоненциальна, и они используются для изменения картины стоячих волн инструмента, а следовательно, и музыкальных нот, которые он может издать. "Расширяющиеся участки канала у многих инструментов почти конические. Давайте сначала рассмотрим, как это влияет на интервалы между частотами. На странице, посвященной трубам и гармоникам, мы видели, что закрытые конические трубы имеют резонансы, частоты которых выше и расположены плотнее, чем у закрытых цилиндрических труб. Таким образом, можно сказать, что введение конического или расширяющегося участка трубы повышает частоты стоячих волн, особенно частоты низких резонансов. Раструб также вносит вклад в этот эффект: в быстро расширяющемся раструбе длинные волны (соответствующие низким тонам) хуже всего следуют изгибу раструба и поэтому отражаются раньше, чем короткие волны. (Это происходит потому, что их длина волны значительно больше радиуса кривизны раструба.) Таким образом, можно сказать, что длинные волны "видят" трубу, кажущуюся короче". Это обеспечивает характерный "металлический" звук инструментов семейства медных духовых по сравнению с деревянными духовыми или даже металлическими инструментами без раструба, а также увеличивает воспринимаемую громкость инструмента, поскольку гармоники в диапазоне, к которому ухо наиболее чувствительно, теперь передаются более эффективно. Однако это усиленное излучение на высоких частотах по определению означает меньшую энергию, передаваемую стоячим волнам, и, следовательно, менее стабильные и четкие ноты в верхнем регистре, что затрудняет игру на инструменте.

В природе

Акустические рога встречаются в природе в виде нор, которые самцы медведки строят для усиления своего пения. Gryllotalpa vineae выкапывает тщательно выровненную нору, не имеющую неровностей размером более 1 миллиметра. Его пение достаточно громкое, чтобы вызвать вибрацию почвы; его механическая мощность в 3,5 милливатта обеспечивает пиковое значение в 92 децибела на расстоянии одного метра. Пение можно услышать на расстоянии до 600 метров.