Творческите начинания и твърдите науки често вървят ръка за ръка. Разбирането на физиката на звука може да доведе до разбиране на физиката на музиката и до това как могат да бъдат направени естетически приятни звуци и аранжименти.
Звукови вълни и честоти
Звуковите вълни са вибрации в среда, която може да се възприеме от човешкото ухо. Честотата на звуковата вълна е броят на вибрациите в секунда, измерен в херци.
Основната честота на обект, който произвежда звук, е най-ниската естествена честота, при която този обект ще вибрира. Стойността на тази честота зависи от физическите свойства на обекта.
Честотите в един хармоничен ред са цели кратни на основната честота; възможно е обаче да има обертони (модели на стоящи вълни) при честоти, които не са кратни на основните. Музикалната гама е набор от музикални ноти, подредени по основна честота.
Човешки глас и пеене
Във всеки конкретен обект - независимо дали това са вашите гласови струни или музикален инструмент, стоящите вълни създават специфични звуци. Вашето възприятие на този звук зависи от честотата на вибрациите, включително всички нюанси с по-ниска амплитуда, които допринасят за тембъра, или възприетото качество на звука.
Хората създават музика чрез вибриране на въздушната колона в гърлото си. Променяйки формата / напрежението в гласовите си струни, те могат да създадат различни вибрационни режими и звуци. Практикуваните певци са се научили да правят това много добре и могат да оформят гласовите си струни, така че да държат a чиста нота за дълго време, както и да ударите няколко точни ноти в музикален мащаб, без да залитате терена.
Когато хората говорят за определени музикални ноти, те се позовават на определени специфични звукови честоти. По-високите честоти създават по-високи ноти, а по-ниските честоти създават по-ниски ноти.
Музикални инструменти
Музикален звук може да се създаде и от музикални инструменти. Тръбните органи, дървесните духови инструменти, саксофоните, теремите и други електронни инструменти са примери и всеки от тях създава музикален звук по различни начини.
Дървените духове и други подобни инструменти създават звук от вибриращи колони от въздух. Чрез регулиране на дължините на инструментите или отваряне и затваряне на отвори отстрани, естествената вибрационна честота на колоната се променя, като се получават различни ноти.
Струнните инструменти създават звук, като произвеждат стоящи вълни върху опънати струни, които се усилват в тялото на инструмента. Честотата, с която струна ще вибрира, зависи от нейната масова плътност, дължина и опън.
Ето защо тези инструменти могат да бъдат настроени чрез регулиране на напрежението на струните и защо някои от струните са по-дебели от други. Ето защо на инструмент като китара се създават различни ноти чрез натискане на струните надолу в ладовете - като по този начин вие по същество променяте дължините на струните.
Други инструменти работят на принципа на вибрираща мембрана. Барабаните са отличен пример за това. Главата на барабана може да се разглежда като двуизмерната версия на вибриращата струна. Честотите, с които ще вибрира при удар, зависят от неговата масова плътност и напрежение, но тъй като това е двуизмерна мембрана, съществуват много повече възможни вибрационни режими.
Бийтове и бийт честоти
Бийтовете са феномен, който е резултат от смущения на звуковите вълни и има много приложения, включително в музикалните инструменти. Ако две звукови вълни с различни честоти се намесват, различна амплитуда е резултат от превключване между конструктивни смущения и разрушителни смущения между двете вълни. Тази промяна в силата на звука е известна като ритъм.
The честота на биене се определя като разлика в честотата между двете оригинални вълни. Това означава, че колкото по-близо са двете честоти, толкова по-малка е честотата на ударите (което означава по-малко удара в секунда), което ги прави по-лесни за различаване с човешкото ухо.
Определени честоти на биене се възприемат от човешкото ухо като "субективна честота" или "честота на разликата".