배음 및 고조파 (물리): 정의, 차이 및 주파수

배음과 고조파는 일반적으로 음원과 관련하여 논의됩니다. 이 두 개념은 종종 서로 혼동되고 때로는 서로 바꿔서 사용됩니다.

특정 상황에서 동일한 주파수 세트를 참조하기 때문에 이것은 놀라운 일이 아닙니다. 그러나 고조파는 배음이고 배음은 고조 파일 수 있지만 배음이 아닌 고조파와 고조파가 아닌 배음도있을 수 있습니다.

고조파와 배음에 대해 논의하기 전에 파동의 기본을 이해하는 것이 중요합니다.

파동은 매체의 교란이며 매체의 점 진동을 통해 한 위치에서 다른 위치로 전파됩니다. 소리는 이것의 한 예일 뿐이지 만 파도, 줄의 파도 등도 마찬가지입니다.

그만큼파장연속적인 파동 피크 사이의 거리입니다. 그만큼파동 주파수웨이브의 초당 사이클 수입니다. 그리고파동 속도파장과 주파수의 곱입니다.

전파 방해가 매체 내에 갇혀 있으면 반사되어 스스로 방해 할 수 있습니다. 특정 주파수에서 이것은 지속적인 정상파를 생성합니다. 이것은 기타 줄을 뽑거나 휘파람을 불거나 심지어 바닥에 렌치를 떨어 뜨릴 때 발생합니다. 낙하의 충격으로 인해 렌치가 잠시 진동하면서 특정 주파수에서 "떨어지는"현상이 발생합니다. 타격.

이러한 정상파가 발생할 수있는 주파수를공진 주파수,주어진 매체에 대한 이러한 주파수의 값은 해당 매체의 속성에 따라 달라집니다. 예를 들어, 현에 정재파가 생성되는 빈도는 현의 질량 밀도, 현의 장력 및 현의 길이에 따라 달라집니다.

다음 섹션에서 볼 수 있듯이 대부분의 물체는 진동 할 수있는 여러 가지 주파수를 가지고 있습니다. 당연히 다른 주파수는 종종 서로 그리고 물체의 기하학과 관련이 있습니다. 그 자체.

공진 주파수는 물체의 고유 진동 주파수입니다. 무언가가 진동하여 정재파 패턴을 생성하는 주파수입니다. 주어진 객체에 대해 일반적으로 이것이 발생하는 여러 빈도가 있습니다. 그러한 가장 낮은 주파수를기본 주파수종종 다음과 같이 표시됩니다.에프₁​.

안상음기본 주파수 또는 기본 톤보다 높은 공진 주파수에 부여 된 이름입니다.

개체에 대한 연속적인 배음 목록을

예를 들어 드럼 헤드와 같은 원형 멤브레인에는 1.59에서 배음이 있습니다.에프₁​, 2.14​에프₁​, 2.30​에프₁​, 2.65​에프₁​, 2.92​에프₁그리고 다른 많은 가치. 이러한 배음은 2 차원 정상파가 막에서 발생할 수있는 주파수에서 발생합니다. 짐작할 수 있듯이 이러한 값을 도출하는 수학은 문자열에서 정상파 모드를 결정하는 것보다 훨씬 덜 간단합니다!

​고조파 주파수기본 주파수의 정수배 또는 최저 진동 주파수입니다.

진동하는 줄을 고려하십시오. 진동 모드는 모두 기본의 배수이며 현 길이 및 파동 속도와 관련이 있습니다. 관계를 통해 더 높은 주파수를 찾습니다.

파장:

어디엘문자열 길이입니다.

이것에서 당신은 얻을고조파 시리즈. 두 번째 고조파에프₂ = 2f₁세 번째 고조파에프₃ = 3f​_​1​ 등등. 또한 파장과 주파수의 곱인 파동 속도는 모든 값에 대해 동일합니다.엔​.

문자열이있는이 특정 예에서 모든 배음은 고조파이고 모든 고조파는 배음입니다. 그러나 드럼 헤드 예에서 볼 수있는 것처럼 항상 그런 것은 아니며 다음 섹션에서도 볼 수 있습니다.

앞에서 설명한 것처럼 고조파는 기본 주파수의 정수배입니다. 이러한 주파수에서 물체는 공명을 경험하거나 경험하지 않을 수 있습니다. 대조적으로 배음은 기본보다 공진이 발생하는 모든 주파수입니다. 이는 고조파에서만 발생하거나 특정 고조파에서만 발생하거나 다른 값에서 완전히 발생할 수 있습니다.

열린 파이프 (또는 진동하는 줄)에있는 정재 음파의 예를 생각해보십시오.이 경우 고조파와 배음은 동일합니다. 그러나 닫힌 파이프에서는 배음이 홀수 고조파에서만 발생합니다.

드럼 헤드와 같은 직사각형 또는 원형 멤브레인에서 약간의 모든 것을 얻을 수 있습니다. 직사각형 멤브레인에서 일부 배음도 고조파이지만 일부는 그렇지 않습니다.

예를 들어 길이가 너비의 1.41 배인 직사각형 멤브레인에서 배음은 1.41에서 발생합니다.에프₁​, 1.73​에프₁​, 2.00​에프₁​, 2.38​에프₁​, 2.71​에프₁​, 3.00​에프₁​, 3.37​에프​_​1​ 등등. 원형 멤브레인에서 대부분 또는 모든 고조파는 배음이되지 않습니다.

드럼 헤드의 진동 모드는 비 고조파 또는 비 고조파 배음의 예입니다. 심벌즈 및 기타 타악기에서도 발생합니다.

관악기, 금 관악기, 현악기 등의 악기. 공명 응용의 예와 배음과 고조파의 구별을 제공합니다.

특정 악기는 고조파에서 음표를 만드는 경향이 있고, 다른 악기는 고조파에서 음표를 만드는 경향이 있으며, 다른 악기는 부조화 배음이 있습니다. 피아노에서 다른 건반을 사용하거나 기타에서 다른 현을 사용하거나 플루트에서 운지법을 변경하면 가능한 배음과 고조파도 변경됩니다.

이것은 또한 특정 악기를 주기적으로 튜닝하는 것이 중요한 이유이기도합니다. 뽑아 낸 기타 현이 연주하는 음은 현의 질량 밀도와 장력에 따라 달라집니다. 잠시 연주하면 현이 약간 늘어나고 장력이 바뀔 수 있습니다. 장력을 재조정하여 정확한 기본 진동 주파수를 복원 할 수 있습니다.

​음색음악에서 음표의인지 된 음질입니다. 기타에서 피아노와 같은 음을 연주 할 수 있지만 귀는 그 차이를 알 수 있습니다. 주파수는 같지만 왜 그렇습니까? 대답은 배음과 관련이 있습니다.

기타 현을 뽑아 기본 주파수에서 진동하여 주어진 음표를 생성하면 배음 값에서도 동시에 진동하지만 진폭이 훨씬 작습니다 (낮은 음량). 확대 할 때 "구불 구불 한"것처럼 보이거나 자체적으로 훨씬 더 작은 부호 곡선이 늘어선 신호 파동을 상상해보십시오.

피아노 건반을 연주 할 때도 똑같은 일이 발생하며 이러한 악기의 물리적 특성의 차이로 인해 다른 조합이 가능합니다. 배음의 상대적인 강도를 통해 서로 다른 음색 또는 음질을 만들어 두 가지를 구별 할 수 있습니다. 악기.

음의 품질에 영향을 미칠 수있는 다른 요인으로는 어택, 디케이, 서스테인 및 릴리스 시간이 있습니다. 음표를 연주하면 진폭이 최고점까지 올라 갔다가 잠시 일정 수준으로 내려간 다음 음표가 끝나면 0으로 떨어집니다.

​공격음이 최대 진폭까지 연주되기 시작한 시간 사이의 시간입니다.부식음이 연주되는 피크 진폭과 지속 진폭 사이의 시간입니다.버티다음표가 일정한 진폭으로 연주되는 시간입니다.해제음이 끝날 때 지속 된 진폭에서 0으로 이동하는 데 걸리는 시간입니다.