Οι υπερτονίες και οι αρμονικές συζητούνται γενικά σε σχέση με τις υγιείς πηγές. Αυτές οι δύο έννοιες συχνά συγχέονται μεταξύ τους και μερικές φορές χρησιμοποιούνται εναλλακτικά.
Αυτό δεν αποτελεί έκπληξη, καθώς σε ορισμένες περιπτώσεις, καταλήγουν να αναφέρονται στο ίδιο σύνολο συχνοτήτων. Ωστόσο, ενώ είναι πιθανό οι αρμονικές να είναι ήχοι και οι τόνοι να είναι αρμονικοί, είναι επίσης δυνατό να υπάρχουν αρμονικές που δεν είναι ήχοι και ήχοι που δεν είναι αρμονικοί.
Ταχύτητα κύματος, μήκος κύματος και συχνότητα
Πριν συζητήσετε τις αρμονικές και τις ήχους, είναι σημαντικό να κατανοήσετε τις βασικές αρχές ενός κύματος.
Τα κύματα είναι μια διαταραχή σε ένα μέσο, το οποίο διαδίδεται από το ένα μέρος στο άλλο μέσω ταλαντώσεων σημείων στο μέσο. Ο ήχος είναι μόνο ένα παράδειγμα αυτού, αλλά και τα κύματα των ωκεανών, τα κύματα σε μια σειρά κλπ.
ομήκος κύματοςείναι η απόσταση μεταξύ διαδοχικών κορυφών κυμάτων. οσυχνότητα κύματοςείναι ο αριθμός κύκλων ανά δευτερόλεπτο του κύματος. Και τοταχύτητα κύματοςείναι το προϊόν του μήκους κύματος και της συχνότητας.
Συχνότητες συντονισμού
Εάν μια διαταραχή διάδοσης περιορίζεται μέσα σε ένα μέσο, μπορεί να αντανακλάται πίσω και να παρεμβαίνει στον εαυτό της. Σε ορισμένες συχνότητες, αυτό δημιουργεί ένα σταθερό κύμα. Αυτό συμβαίνει όταν βγάζετε μια χορδή κιθάρας, χτυπάτε ένα σφύριγμα ή ακόμα και ρίχνετε ένα κλειδί στο πάτωμα - ο αντίκτυπος της πτώσης προκαλεί το κλειδί να κλειδώσει σε μια συγκεκριμένη συχνότητα καθώς δονείται για λίγο επίπτωση.
Οι συχνότητες με τις οποίες μπορούν να προκύψουν τέτοια όρθια κύματα καλούνταισυντονισμένες συχνότητες,και οι τιμές αυτών των συχνοτήτων για ένα δεδομένο μέσο εξαρτώνται από τις ιδιότητες αυτού του μέσου. Για παράδειγμα, η συχνότητα με την οποία δημιουργείται ένα όρθιο κύμα σε μια συμβολοσειρά εξαρτάται από την πυκνότητα μάζας της χορδής, την ένταση της χορδής και το μήκος της χορδής.
Όπως θα δείτε στην επόμενη ενότητα, τα περισσότερα αντικείμενα έχουν πολλές διαφορετικές συχνότητες στις οποίες μπορεί να δονείται φυσικά, και αυτές οι διαφορετικές συχνότητες σχετίζονται συχνά μεταξύ τους και με τη γεωμετρία του αντικειμένου εαυτό.
Τι είναι η Overtone;
Η συχνότητα συντονισμού είναι μια φυσική συχνότητα δόνησης ενός αντικειμένου. Είναι η συχνότητα με την οποία δονείται κάτι δημιουργώντας ένα μοτίβο όρθιου κύματος. Για οποιοδήποτε δεδομένο αντικείμενο, υπάρχουν συνήθως πολλές συχνότητες στις οποίες συμβαίνει αυτό. Η χαμηλότερη τέτοια συχνότητα ονομάζεταιθεμελιώδης συχνότητακαι συχνά δηλώνεται ωςφά1.
Ενααπόηχοςείναι το όνομα που δίνεται σε οποιαδήποτε συντονισμένη συχνότητα πάνω από τη θεμελιώδη συχνότητα ή τον θεμελιώδη τόνο.
Η λίστα των διαδοχικών τόνων για ένα αντικείμενο ονομάζεταιυπερτονική σειρά. Ο πρώτος ήχος καθώς και όλοι οι επόμενοι ήχοι της σειράς μπορεί ή όχι να είναι ακέραιο πολλαπλάσιο του θεμελιώδους. Μερικές φορές η σχέση είναι τόσο απλή, και άλλες φορές είναι πιο περίπλοκη, ανάλογα με τις ιδιότητες και τη γεωμετρία του δονούμενου αντικειμένου.
Για παράδειγμα, σε μια κυκλική μεμβράνη όπως μια κεφαλή τυμπάνου, υπάρχουν ήχοι στο 1,59φά1, 2.14φά1, 2.30φά1, 2.65φά1, 2.92φά1και πολλές άλλες τιμές. Αυτοί οι ήχοι εμφανίζονται σε συχνότητες για τις οποίες μπορεί να εμφανιστεί ένα δισδιάστατο όρθιο κύμα στη μεμβράνη. Όπως ίσως υποψιάζεστε, τα μαθηματικά για την απόκτηση αυτών των τιμών είναι πολύ λιγότερο απλή από ό, τι για τον προσδιορισμό των τρόπων μόνιμου κύματος σε μια συμβολοσειρά!
Τι είναι οι αρμονικές;
Αρμονικές συχνότητεςείναι ακέραια πολλαπλάσια της θεμελιώδους συχνότητας ή η χαμηλότερη συχνότητα δόνησης.
Σκεφτείτε μια δονούμενη χορδή. Οι τρόποι δόνησης είναι όλοι πολλαπλάσιοι του θεμελιώδους και σχετίζονται με το μήκος της χορδής και την ταχύτητα κύματος. Υψηλότερες συχνότητες εντοπίζονται μέσω της σχέσης
f_n = nf_1
μήκος κύματος:
\ lambda = \ frac {2L} {n}
όπουμεγάλοείναι το μήκος της συμβολοσειράς.
Από αυτό παίρνετε τοαρμονική σειρά. Η δεύτερη αρμονικήφά2 = 2στ1και το τρίτο αρμονικόφά3 = 3στ1 και ούτω καθεξής. Σημειώστε επίσης ότι η ταχύτητα κύματος - το προϊόν του μήκους κύματος και της συχνότητας - είναι η ίδια για όλες τις τιμές τουν.
Σε αυτό το συγκεκριμένο παράδειγμα με τη συμβολοσειρά, όλοι οι ήχοι είναι αρμονικές και όλες οι αρμονικές είναι ήχοι. Ωστόσο, αυτό δεν συμβαίνει πάντα, όπως φαίνεται στο παράδειγμα της κεφαλής του τυμπάνου και όπως θα δείτε και στην επόμενη ενότητα.
Διαφορά μεταξύ υπερτονών και αρμονικών
Όπως συζητήθηκε προηγουμένως, οι αρμονικές είναι ακέραια πολλαπλάσια της θεμελιώδους συχνότητας. Σε αυτές τις συχνότητες, το αντικείμενο μπορεί ή όχι να αντιμετωπίζει συντονισμό. Αντίθετα, οι ήχοι είναι οποιαδήποτε συχνότητα στην οποία ο συντονισμός εμφανίζεται πάνω από το θεμελιώδες. Αυτά μπορεί να συμβούν μόνο σε αρμονικές, ή σε συγκεκριμένες αρμονικές μόνο ή σε άλλες τιμές εντελώς.
Εξετάστε το παράδειγμα των ηχητικών κυμάτων σε ανοιχτό σωλήνα (ή τη δονούμενη συμβολοσειρά): Σε αυτήν την περίπτωση, οι αρμονικές και οι ήχοι είναι οι ίδιοι. Με κλειστό σωλήνα, ωστόσο, οι ήχοι εμφανίζονται μόνο σε περίεργες αρμονικές.
Σε μια ορθογώνια ή κυκλική μεμβράνη, όπως μια κεφαλή τυμπάνου, έχετε λίγα από τα πάντα. Σε μια ορθογώνια μεμβράνη, μερικοί από τους τόνους είναι επίσης αρμονικές, αλλά μερικές όχι.
Για παράδειγμα, σε μια ορθογώνια μεμβράνη με μήκος 1,41 φορές το πλάτος της, οι τόνοι εμφανίζονται στα 1,41φά1, 1.73φά1, 2.00φά1, 2.38φά1, 2.71φά1, 3.00φά1, 3.37φά1 και ούτω καθεξής. Σε μια κυκλική μεμβράνη, οι περισσότερες ή όλες οι αρμονικές δεν καταλήγουν να είναι υπερβολικές.
Οι δονητικοί τρόποι μιας κεφαλής τυμπάνου είναι παραδείγματα μη-αρμονικών ή μη αρμονικών τόνων. Αυτά συμβαίνουν επίσης σε κύμβαλα και άλλα κρουστά.
Μουσικά όργανα
Μουσικά όργανα, όπως όργανα ανέμου, όργανα ορείχαλκου, έγχορδα και άλλα. Παρέχουν παραδείγματα εφαρμογών συντονισμού και διάκρισης μεταξύ τόνων και αρμονικών.
Ορισμένα όργανα τείνουν να σημειώνουν αρμονικές, άλλα σε περίεργες αρμονικές και άλλα έχουν αρμονικές ήχους. Χρησιμοποιώντας διαφορετικά πλήκτρα σε πιάνο, διαφορετικές χορδές σε μια κιθάρα ή αλλάζοντας το δάχτυλο σε ένα φλάουτο, αλλάζουν επίσης οι πιθανές ήχοι και οι αρμονικές.
Αυτός είναι και ο λόγος για τον οποίο είναι σημαντικό να συντονίζετε περιοδικά ορισμένα όργανα. Η νότα που παίζει μια συμβολοσειρά κιθάρας εξαρτάται από την πυκνότητα μάζας του νήματος αλλά και από την ένταση. Αφού παίξετε για λίγο, η χορδή μπορεί να τεντωθεί ελαφρώς και η ένταση μπορεί να αλλάξει. Με την αναπροσαρμογή της έντασης, μπορεί να αποκατασταθεί η σωστή βασική συχνότητα δόνησης.
Timbre και ποιότητα ήχου
Τέμποείναι η αντιληπτή ποιότητα ήχου μιας νότας στη μουσική. Ενώ μπορεί να παίξετε την ίδια νότα σε μια κιθάρα με ένα πιάνο, το αυτί σας μπορεί να πει τη διαφορά. Γιατί συμβαίνει αυτό, παρόλο που η συχνότητα είναι η ίδια; Η απάντηση έχει να κάνει με ήχους.
Όταν η συμβολοσειρά της κιθάρας αποσπάται, παράγοντας μια δεδομένη νότα με δόνηση στη θεμελιώδη συχνότητά της, αυτή ταυτόχρονα δονείται στις τιμές υπερβολικού τόνου αλλά με πολύ μικρότερο πλάτος (χαμηλότερο Ενταση ΗΧΟΥ). Φανταστείτε ένα κύμα σημαδιών που όταν κάνετε μεγέθυνση εμφανίζεται "squiggly" ή ευθυγραμμισμένο με μια πολύ μικρότερη καμπύλη σημαδιών.
Το ίδιο συμβαίνει όταν παίζεται το πλήκτρο πιάνου και οι διαφορές στις φυσικές ιδιότητες αυτών των οργάνων προσδίδουν διαφορετικούς συνδυασμούς και τις σχετικές δυνατότητες των τόνων, δημιουργώντας τη διαφορετική ποιότητα ήχου ήχου που σας επιτρέπει να διακρίνετε μεταξύ των δύο όργανα.
Άλλοι παράγοντες που μπορούν επίσης να επηρεάσουν την ποιότητα της νότας είναι η επίθεση, η φθορά, η διατήρηση και ο χρόνος απελευθέρωσης. Καθώς παίζεται μια νότα, το πλάτος ανεβαίνει μέχρι την κορυφή, χαμηλώνει σε σταθερό επίπεδο για λίγο και μετά πέφτει στο μηδέν όταν τελειώσει η νότα.
Επίθεσηείναι ο χρόνος μεταξύ της έναρξης της αναπαραγωγής της νότας στο μέγιστο πλάτος.Φθοράείναι ο χρόνος μεταξύ του μέγιστου πλάτους και του παρατεταμένου πλάτους στο οποίο παίζεται η νότα.Υποστηρίζωείναι ο χρόνος κατά τον οποίο παίζεται η νότα σε σταθερό πλάτος.Ελευθέρωσηείναι ο χρόνος που απαιτείται για να πάει από το παρατεταμένο πλάτος στο μηδέν όταν τελειώσει η νότα.
