Выпускная квалификационная работа “Разработка и исследование компьютерных моделей физических нелинейных явлений в музыкальной акустике”

Актуальность: акустика как наука изучает проблемы, связанные с возникновением, передачей и восприятием звуков. Одним из направлений акустики является музыкальная акустика, которая занимается созданием музыкальных звуков, их передачей и восприятием.

Цель исследования – изучить научную и методическую литературу по теме и на этой основе определить методологию научного исследования для разработки компьютерных моделей физических нелинейных явлений в музыкальной акустике.

Объект исследования – методология научных исследований компьютерных моделей физических нелинейных явлений в музыкальной акустике.

Предмет исследования – модели физических нелинейных явлений в музыкальной акустике.

Задачи исследования:

1. На основании обзора литературы разработать методологию исследования нелинейных динамических моделей волновых процессов в психоакустике музыкальных звуков.
2. Исследовать дискретную динамическую модель базилярной мембраны с линейной и круговой симметрией в среде символьной математики Maple.
3. Разработать компьютерно-графический метод изучения резонансов энергии вынужденных колебаний акустической системы ФПУ.
4. Рассмотреть метод эффективного потенциала осциллятора Дуффинга применительно к нелинейным физическим явлениям комбинационного рассеяния звука и спонтанного нарушения симметрии. Разработать методику экспериментальной проверки теории акустических явлений.
5. Провести апробацию результатов выпускной квалификационной работы.

Гипотеза исследования: современная методология исследования колебательных и волновых процессов в системе символьной математики позволит объяснить нелинейные явления в музыкальной акустике на основе достоверных эмпирических данных (явление Тартини и механизм восприятия тембра звука в психоакустике).

Основные результаты:

1. Получены новые научные теоретические результаты при решении прикладных технических задач математического и компьютерного моделирования.
2. Разработаны и исследованы динамические методы и модели звукопоглощения акустической цепочки связанных осцилляторов в звуковом поле для разных частотных диапазонов.
3. Проведён анализ влияния резонансного взаимодействия на энергетический спектр динамической модели базилярной мембраны. В работе использовалась нелинейная теория волновых и колебательных процессов, современное программное и математическое обеспечение, интерактивная графика системы символьной математики MAPLE.
4. Разработана динамическая модель звукопоглощения на основе акустической системы связанных осцилляторов ФПУ, предложен метод эффективного потенциала для экспериментальных демонстраций нелинейных физических явлений в музыкальной акустике.
5. Научные результаты выпускной квалификационной работы целесообразно использовать в дальнейших исследованиях при изучении музыкальной акустики и теоретических основ акустики, а также для проектного обучения с использованием компьютерных программ, графических иллюстраций и демонстрационных примеров при освоении основной профессиональной образовательной программы направления подготовки 11.03.01 – «Радиотехника», профиль “Аудиовизуальная техника”.