Inaltimea sunetelor

Inaltimea sunetelor

Sunetele muzicale si frecventa lor

Sunetele muzicale și frecvența lor

Denumirea științifică Frecvența (Hz)

Procesul prin care se atribuie nume de note diferitelor înălțimi (frecvențe) se numește acordare. În muzica contemporană, acordajul se realizează astfel încât frecvenței de 440Hz să îi corespundă nota La (A).

Diferența în numărul de vibrații pe secundă dintre două sunete cu înălțimi diferite se numește interval (primă - aceeași înălțime, secundă, terță, cvartă, cvintă, sextă, septimă, octavă, ș.a.m.d). Două sunete cu frecvența f respectiv 2*f, se află la o octavă unul de celălalt, deci reprezintă aceeași notă muzicală. Spre exemplu, fiecare notă La poate fi exprimată matematic astfel:

Astfel, folosind formula de mai sus, putem obține lista de note La cu înălțimiile cuprinse între 20Hz și 20,000 Hz, adică spectrul auditiv uman.

Inaltimea sunetelor

Perceptia inaltimii sunetului

Trei tipuri importante de sunete obisnuite:

In discutie, muzica, si zgomot, notele pure sunt rareori auzite. O nota muzicala contine in plus de o frecventa fundamentala, tonuri mai inalte care sunt armonici ale frecventei fundamentale. Vocea contine un amestec complex de sunete, dintre care unele (nu toate) sunt in relatie armonica intre ele. Zgomotul consista intr-un amestec de multe frecvente diferite intr-un anumit interval; este astfel comparabil cu lumina alba, care consta intr-un amestec de lumini de culori diferite. Zgomote diferite sunt distinse prin diferite distributii ale energiei in mai multe intervale de frecventa.

Cand o nota muzicala continand niste armonici ale unei note fundamentale, este transmisa la ureche, urechea formeaza diferite sunete sub forma sumei sau diferentei frecventelor, astfel producand armonicile sau fundamentala lipsa in sunetul original. Aceste note sunt si ele armonici ale notei fundamentale. Aceasta anomalie a urechii poate fi folositoare. Aparatele ce reproduc sunete si nu au boxe foarte mari, de exemplu, nu pot produce, in general, sunete de inaltime mai mica de anumite valori; totusi, o ureche umana ce asculta la astfel de echipament poate reda nota fundamentala rezolvand frecventele sunetului din armonicile sale. O alta imperfectie a urechii in prezenta sunetelor normale este incapabilitatea de a auzi note de frecventa inalta cand este prezent sunet de frecventa joasa de intensitate considerabila. Acest fenomen se numeste mascare.

In general, vocea este inteligibila si cantecele pot fi satisfacator intelese daca sunt reproduse doar frecventele intre 250 si 3.000 Hz, intervalul de frecventa a telefoanelor, chiar daca unele sunete din limbajul nostru au frecvente de aproape 6.000 Hz. Pentru naturalete, insa, trebuie reproduse frecventele de la 100 la 10.000 Hz. Sunetele produse de unele instrumente muzicale, pot fi reproduse natural doar la frecvente relativ scazute, si unele zgomote pot fi reproduse doar la frecvente relativ inalte.

Vibraţia unei corzi, frecvenţa fundamentală şi primele 6 armonici superioare

Sunetele și zgomotele de orice fel și orice proveniență se deosebesc între ele prin trei caracteristici principale: înălțimea, tăria (intensitatea) și timbrul. Cele trei mărimi nu sunt independente. La nivelul percepției, tăria și înălțimea se influențează reciproc.

Înălțimea sunetelor se referă la frecvența de vibrație a coloanei de aer, coardelor sau membranelor ce produc sunetul. Această caracteristică a sunetelor este relativă, în funcție de înălțimea unui ton de reper, odată cu creșterea frecvenței crescând și înălțimea.

Sunetul emis de o sursă are un caracter complex, deoarece, în afară de sunetul fundamental, sursele sonore emit și diferite armonici superioare (sunete ce au frecvențele egale cu multipli ai frecvenței sunetului fundamental). Analiza structurii unui sunet permite obținerea unui spectru caracteristic fiecărei surse (așa numita amprentă sonoră). Această proprietate permite recunoașterea persoanelor după voce.

Johann Sebastian Bach a fost cel care a introdus scara uniform temperată în muzică. În această scară există 12 semitonuri în interiorul fiecărei octave, frecvențele notelor succesive separate printr-un interval de un semiton formând un raport constant. Notele muzicale sunt cuprinse în intervalul 110 Hz și aprox. 523 Hz

În timp ce frecvența fundamentală sau înălțimea fundamentală a sunetului poate fi determinată precis prin intermediul unor măsurători, aceasta poate fi diferită de înălțimea percepută de urechea umană datorită apariției vibrațiilor armonice (în special în cazul instrumentelor cu coarde, cum sunt pianul sau chitara).

Micile modificări în frecvența unui sunet sunt greu de observat de urechea umană, mai ales de cea neantrenată. În general, o diferență de cinci sutimi de semiton sau aproximativ 0.3% în frecvența sunetului este sesizabilă, dar acest fapt depinde și de poziția ei în spectrul auzului uman (cu cât se apropie mai mult de pragul infrasunetelor, respectiv ultrasunetelor, capacitatea analizatorului auditiv de a distinge între sunetele apropiate scade). De asemenea, dacă cele două sunete de comparat sunt emise simultan, existența diferenței dintre ele este mai ușor de observat.