潜艇的“耳目”——声呐

潜艇最大的特点是它的隐蔽性，作战时需要长时间在水下潜航，这就决定它不能浮出水面使用雷达观察，而只能依靠声呐进行探测，所以声呐在潜艇上的重要性更为突出，被称为潜艇的“耳目”。

声呐是利用水中声波对水下目标进行探测、定位和通信的电子设备，是水声学中应用广泛的一种重要装置。

某声呐能够向水中发射声波，声波的频率在12kHz~30kHz之间，由于这种声波的频率较高，可以形成较好的指向性。声波在水中传播时，如果遇到潜艇、水雷、鱼群等目标，就会被反射回来，反射回来的声波被声呐接收，根据声信号往返时间可以确定目标的距离。

声呐发出声波碰到的目标如果是运动的，反射回来的声波（下称“回声”）的音调就会有所变化，它的变化规律是：如果回声的音调变高，说明目标正向声呐靠拢；如果回声的音调变低，说明目标远离声呐。

请回答以下问题：

双耳效应和立体声

人们利用两只耳朵听声音时，利用“双耳效应”可以分辨出声音是由哪个方向传来的，从而大致确定声源的位置。如图1所示，在人们的右前方有一个声源，由于右耳离声源较近，声音就首先传到右耳，然后才传到左耳，产生了“时间差”。声源距两耳的距离差越大，时间差就越大。两耳之间的距离虽然很近，但由于头颅对声音的阻隔作用，声音到达两耳的音量就可能不同，产生了“声级差”。当声源在两耳连线上时，声级差最大可达到25分贝左右。不同波形的声波绕过人头部的能力是不同的，频率越高的声波，衰减就越大。于是人的双耳听到的音色就会出现差异，也就是“音色差”。

一般的录音是单声道的。用一个拾音设备把各种声音记录下来，综合成一种音频电流再通过处理后由扬声器发出。这时我们只能听到混合的乐器声，而无法听出每个乐器的方位，即声音缺失了原来的空间感。用两个拾音器并排放置，同一声源发出的声音信号由这两个拾音器共同拾取，然后产生左、右两个声道的信号。当声源不在正前方时，声源到达两拾音器的路程不一样，因此，两个拾音器拾得的信号既有声强差又有时间差，等于模拟了人的双耳效应，产生了立体感（空间感）。立体声在播放时，至少必须有两个音箱或耳机放音。

双耳效应

同学们玩捉迷藏听声音时（如图1），利用“双耳效应”可以分辨出声音是由哪个方向传来的，从而大致确定声源的位置。如图2所示，由于右耳离声源较近，声音就首先传到右耳，产生了“时间差”；声源距两耳的距离差越大，但由于头颅对声音的阻隔作用，声音到达两耳的音量就可能不同，不同波形的声波绕过人头部的能力是不同的，频率越高的声波衰减就越大，也就是“音色差”。

被誉为“乐器之王”的钢琴已有300的历史，最早是在17世纪末由克里斯托福里在佛罗伦萨制造的。钢琴因其独特的音响，88个琴键的全音域，历来受到作曲家的钟爱。

钢琴靠手指触键盘，键盘带动着小槌，使槌击弦发音，钢琴的右踏板控制内部的制音装置，用以延长乐音；左踏板依击弦系统的不同而控制琴槌击弦的距离，使琴槌与琴弦间的距离缩短，产生更弱的乐音。

20世纪末，数字音乐设备的发展又促使一种新的钢琴被发明出来一数码钢琴（电钢琴）。这种钢琴拥有和传统钢琴一样的造型，但是却没有传统钢琴上的声学结构，既没有琴弦也没有共鸣板。数码钢琴的核心是一台电脑，它将从传统钢琴上采样下来的各个音一一储存在内部存储器中，演奏者按动一个琴键就驱动了一个信号，电脑就将对应的音播放出来。