Гармоники
Звуки в реальном мире редко бывают чистыми. В данном случае «чистота» имеет точное значение: чистый тон - это энергия на одной частоте. Инженеры называют это синусоидальной волной (sine wave), поскольку график ее давления зависимости от времени является математической функцией «синус». Помните нашу воображаемую гитарную струну, колеблющуюся на одной высоте тона? Для заданной струны и натяжения высота тона определяется тем, какого размера волна укладывается в точности от одного закрепленного конца до другого. Частота этого тона называется основной частотой (fundamental frequency). Но струны гитары могут гнуться и перегибаться посредине, поэтому множество более коротких волн с более высокой частотой могут также укладываться точно от края до края. Они называются гармониками (harmonic), и они с математической точностью кратны основной частоте. На рисунке показаны основная гармоника вместе с гармониками с частотами в два и в четыре раза большими, чем основная.
Поскольку основная частота и гармоники высших порядков могут возникать одновременно, они заставляют колеблющуюся струну описывать сложные, постоянно меняющиеся кривые. Вы можете увидеть их на осциллографе, который отображает изменение напряжения во времени. (Обычно вы будете использовать микрофон для преобразования изменяющегося давления воздуха в электрическое напряжение для осциллографа. Но поскольку мы обсуждаем воображаемую струну, я использовал компьютерную программу для того, чтобы создать эту волну). На втором рисунке показана фотография осциллографа, на который подана комбинация гармоник с первого рисунка.
А - это основная гармоника, измеренная от одного пика сжатия до следующего.
В - это вторая гармоника. Мы видим их ровно две штуки на одну фундаментальную волну, что значит, что ее частота в точности в два раза выше. Обратите внимание, как пики сжатия А и В складываются вместе в начале волны.
С - это четвертая гармоника с частотой в точности в четыре раза больше фундаментальной.
Минимумы давления (т. е. максимумы разрежения) всех трех волн накладываются в точке X. Они складываются вместе и дают в итоге точку низшего напряжения во всей волне.
Теоретически не существует предела того, как много гармоник высшего порядка может существовать для заданной основной гармоники (хотя вы можете и не услышать выше какой-то из них). В этом примере я показал только четные гармоники, в звуках из реального мира могут быть также и нечетные. Вдобавок я приводил гармоники, имеющие одинаковую силу. Но для реальных гармоник их сила определяется механическими свойствами колеблющегося элемента, резонансами в музыкальном инструменте и даже тем, за какое место вы его ущипнули или по какому месту ударили. Сила каждой гармоники меняется со временем. Поэтому классическая гитара, электрогитара и ученическая гитара - все звучат по-разному при извлечении одной и той же ноты. Трек включает в себя два звука: чистый тон на 200Гц и он же с добавлением всего двух гармоник на частотах 400Гц. и 800Гц. Это очень простой звук, Вы должны услышать разницу. Первый тон будет звучать электронно. Второй скорей похож на звук органа
автор: Джей Роуз
длительность: 0мин.11сек.
объем: 178 Кб
все статьи в разделе "Теория звукозаписи":
История звукозаписи
Что такое звук?
Аналого-цифровое преобразование
Чем цифровая запись лучше аналоговой?
Форматы передачи цифровых звуковых данных
Моно и стерео запись звука
Основные проблемы звучания
Гармоники