Tvůrčí úsilí a tvrdé vědy jdou často ruku v ruce. Porozumění fyzice zvuku může vést k pochopení fyziky hudby a toho, jak lze vytvořit esteticky příjemné zvuky a aranžmá.
Zvukové vlny a frekvence
Zvukové vlny jsou vibrace v médiu, které lze vnímat lidským uchem. Frekvence zvukové vlny je počet vibrací za sekundu, měřený v Hertzích.
Základní frekvence objektu produkujícího zvuk je nejnižší přirozená frekvence, při které bude tento objekt vibrovat. Hodnota této frekvence závisí na fyzikálních vlastnostech objektu.
Kmitočty v harmonické řadě jsou násobky celého čísla základní frekvence; je však možné mít podtexty (stojaté vlnové vzory) na frekvencích, které nejsou násobky základního. Hudební stupnice je sada not, seřazených podle základní frekvence.
Lidský hlas a zpěv
V jakémkoli konkrétním objektu - ať už jsou to vaše hlasivky nebo hudební nástroj, stojaté vlny vytvářejí specifické zvuky. Vaše vnímání tohoto zvuku závisí na frekvenci vibrací, včetně jakýchkoli podtextů s nižší amplitudou, které přispívají k zabarvení, nebo vnímané kvality zvuku.
Lidé vytvářejí hudbu vibracemi vzduchového sloupce v krku. Změnou tvaru / napětí v hlasivkách mohou vytvářet různé vibrační režimy a zvuky. Cvičení zpěváci se to naučili velmi dobře a mohou si tvarovat hlasivky tak, aby držel a čistou notu po dlouhou dobu, stejně jako zasáhnout několik přesných not v hudebním měřítku, aniž by se váhali hřiště.
Když lidé mluví o konkrétních notách, mají na mysli určité konkrétní zvukové frekvence. Vyšší frekvence vytvářejí vyšší noty a nižší frekvence vytvářejí nižší noty.
Hudební nástroje
Hudební zvuk lze vytvořit také pomocí hudebních nástrojů. Varhany, dřevěné dechové nástroje, saxofony, thereminy a další elektronické nástroje, to vše jsou příklady a každý z nich vytváří hudební zvuk různými způsoby.
Dechové nástroje a další podobné nástroje vytvářejí zvuk pomocí vibrační sloupy vzduchu. Nastavením délek nástrojů nebo otevíráním a zavíráním otvorů po stranách se mění přirozená vibrační frekvence sloupu, což vytváří různé noty.
Strunné nástroje vytvářejí zvuk vytvářením stojatých vln na napjatých strunách, které jsou zesíleny v těle nástroje. Frekvence, při které bude struna vibrovat, závisí na její hustotě, délce a napětí.
To je důvod, proč lze tyto nástroje vyladit úpravou napětí strun a proč jsou některé struny silnější než jiné. To je také důvod, proč se na nástroji, jako je kytara, vytvářejí různé noty stisknutím strun dolů u pražců - tím zásadně měníte délky strun.
Jiné nástroje pracují na principu vibrační membrány. Bubny jsou toho ukázkovým příkladem. Hlavu bubnu lze považovat za dvourozměrnou verzi vibrující struny. Frekvence, při které bude vibrovat při nárazu, závisí na její hustotě a napětí, ale protože se jedná o dvourozměrnou membránu, existuje mnohem více možných vibračních režimů.
Beats and Beat Frequencies
Beats jsou fenomén, který je výsledkem interference zvukových vln a má mnoho aplikací, včetně hudebních nástrojů. Pokud interferují dvě zvukové vlny různých frekvencí, mění se amplituda z přepínání mezi konstruktivní interferencí a destruktivní interferencí mezi těmito dvěma vlnami. Tato variace hlasitosti zvuku je známá jako beaty.
The frekvence úderů je definován jako rozdíl frekvence mezi dvěma původními vlnami. To znamená, že čím blíže jsou tyto dvě frekvence, tím menší je frekvence rytmu (což znamená méně úderů za sekundu), což usnadňuje rozlišení lidského ucha.
Určité frekvence úderů jsou lidským uchem vnímány jako „subjektivní frekvence“ nebo „rozdílová frekvence“.