Įprasta kalba „ritmas“ yra pagrindinis muzikos kūrinio impulsas - dalis, pagal kurią šoki, bet kurioje fizika, šis terminas apibūdina labai panašų reiškinį, kurio priežastis yra įdomesnė nei būgnininko, besimušančio kartu prie jo.
Muzikos (ir ritmo dažnio) reiškinys fizikoje atsiranda dėl garso bangų trukdžių sąveika tarp skirtingo dažnio garso bangų ir sukelia panašų pulsuojantį efektą a tonas. Taip pat yra įdomus fizinis efektas, padedantis suprasti destruktyvų ir konstruktyvų bangų, ritmų trukdžiai gali būti naudojami daugeliu atvejų, įskaitant muzikos instrumentus ir kai kuriuos medicininius prietaisai.
„Beats“ reiškinys
Jei trukdo dvi skirtingo dažnio garso bangos, rezultatas yra garso, žinomo kaip ritmas, kitimas. Vaizduodami garso bangas kaip sinusines, apsvarstykite šias išraiškas:
y_1 = \ sin (2π × 250 \ text {Hz} × t) \\ y_2 = \ sin (2π × 255 \ text {Hz} × t) \\ y_ {1 + 2} = \ sin (2π × 250 \ tekstas {Hz} × t) + \ sin (2π × 255 \ tekstas {Hz} × t)
Pirmoji lygtis (y1) reiškia 250 Hz kamertono virpesius (kur 1 Hz = vienas svyravimas per sekundę),
tkiekvienu reprezentuojančiu laiku, o antrasis (y2) parodo 255 Hz virpesių, gautų dėl kito derinimo šakės, vertę.Trečioji (y1+2) rodo dvi pirmąsias sinusines bangas, sujungtas kartu, reiškiančias naują (sudėtingesnį) svyravimą, kuris sujungia pirmųjų dviejų poveikį. Jei kartu pavaizduosite šiuos tris svyravimus, tai pastebėsitey1+2 turi amplitudę, kuri svyruoja nuo 0 iki 2 kartų didesnė už individo amplitudęy1 iry2 bangos.
Skirtingo dažnio bangų derinys vadinamas asuperpozicijadviejų pradinių bangų, o kintanti amplitudė atsiranda dėl perjungimo tarpkonstruktyvus kišimasisirdestruktyvus kišimasistarp dviejų bangų.
Kiekviena amplitudės smailė vadinama amuštiir atsiranda esant vertėmstkur abi bangos yra didžiausios, o tai yra konstruktyvių trukdžių apibrėžimas. Priešingai - kai viena banga yra smailėje, o kita banga yra lovyje - yra destruktyvių trukdžių apibrėžimas; tiesiogine prasme bangos panaikina viena kitą (skirtingu laipsniu) ir sumažina bendrą amplitudę.
Žinoma, kai kalbame apie garso bangas, amplitudė parodo jums garso stiprumą, ir šis modelis palaipsniui perkelia garsumą ir tylą. Theritmo dažnisyra šių garsumo per sekundę smailių skaičius.
Muzikos dažnis
Dabar, kai suprantate, kas yra ritmo dažnis, kyla daug klausimų apie konstruktyvių ir destruktyvių trukdžių pobūdį. Kaip keičiasi ritmo dažnis, kai dažniai yra arčiau vienas kito ir kai jie yra toliau vienas nuo kito?
Mušimo dažnis apibrėžiamas kaip dažnio skirtumas tarp dviejų pradinių bangų. Tai reiškia, kad kuo arčiau yra du dažniai, tuo mažesnis yra ritmo dažnis (tai reiškia, kad mažiau smūgių per sekundę), todėl juos lengviau atskirti žmogaus ausimi. Ir atvirkščiai, kuo toliau vienas nuo kito sinusinės bangos yra dažnesnės, tuo greitesnis ritmo dažnis ir sunkiau išskirti iki taško, kur amplitudės moduliacijos, kurią sukelia labai greito ritmo dažniai, iš tikrųjų negalima atskirti žmogaus ausis.
Beat dažnio išvedimas
Matematinę ritmo dažnio formulę galima gauti iš dviejų pradinių sinusinių bangų uždėjimo išraiškos:
y_ {1 + 2} = \ sin (2π f_1 t) + \ sin (2π f_2 t)
Kur konkretūs dažniai paprasčiausiai pakeistif1 irf2 pateikti bendrą formulę. Pagrindinis galvosūkis, reikalingas dariniui užbaigti, yra trigonometrinė tapatybė:
\ sin (x) + \ sin (y) = 2 \ sin \ bigg (\ frac {x + y} {2} \ bigg) \ cos \ bigg (\ frac {x-y} {2} \ bigg)
Naudodamiesi tuo, sux = 2π f1 t iry = 2π f2 t, suteikia:
\ begin {aligned} y_ {1 + 2} & = \ sin (2π f_1 t) + \ sin (2π f_2 t) \\ & = 2 \ sin \ bigg (2πt \ frac {f_1 + f_2} {2} \ bigg) \ cos \ bigg (2πt \ frac {f_1-f_2} {2} \ bigg) \ pabaiga {lygiuota}
Lygtis parodo, kodėl atsiranda ritmo dažnio reiškinys. Thenuodėmėterminas rodo, kad kombinuota banga iš dalies yra sinusinė, kurios dažnis rodomas kaip vidutinis dviejų pradinių bangų dažnis. Thecosterminas yra pagrindinė ritmo dažnio apibrėžimo dalis, nes tai priklauso nuo dažnio skirtumo tarp dviejų pradinių bangų ir artėjant prie jų artėja prie 1 (t. y. kai cos argumentas eina į 0). Taigi pagrindinė dalis dažnai rašoma atskirai:
f_ {mušti} = | f_1- f_2 |
Tiesiais skliaustais reiškia, kad imateabsoliučioji vertė(t. y. ignoruojant bet kokius minuso ženklus tuo atvejuf2 > f1) nustatyti ritmo dažnį. Tai yra prasminga, nes konstruktyvių trukdžių kiekis (t. Y. Pirminių sinusinių bangų „sutapimas“) nepriklauso nuo to, kuris iš jų smailės pirmas.
„Beats“ programos - trūksta pagrindinio efekto ir daugiafonikos
Daugfonika ir trūkstamas pagrindinis poveikis yra abu pavyzdžiai, kaip pasiekti ritmo dažniussubjektyvūs tonaiir jų poveikį klausytojui. Jei žmogaus ausies plakimo dažnis yra vidutinio dažnio diapazone, jį paimsite taip, tarsi tai būtų „trečiasis tonas“, ir kartais dėl šios priežasties tai dar vadinama skirtingu tonu. Fleitos grotuvai naudoja šį efektą, kad sukurtų „dviejų fleitų trio“, kur du grotuvai ir jų subjektyvūs tonai sukuria garsą, tarsi iš tikrųjų grotų trys žmonės.
Muzikos instrumentai apskritai nesukuria „gryno tono“ vieno dažnio; visada yraužuominostaip pat yra pagrindinio dažnio sveikojo skaičiaus kartotiniai. Pavyzdžiui, A natos dažnis yra 220 Hz, tačiau 440 Hz, 660 Hz, 880 Hz ir t. T. Taip pat sukuriami grojant natą instrumentu.
Šių sukurtas subjektyvus tonas yra lygus pradiniam 220 Hz dažniui, taigi jis sustiprina pagrindinį dažnį ir sustiprina klausytojo aukščio suvokimą. Tačiau net ir tada, kai nėra generuojamas pagrindinis dažnis (pvz., Dėl prastos garso įrangos ar dažnio filtravimo efektų), jūsvis tiekišgirskite pagrindinio dažnio aukštį dėl šių ritmo dažnių, kuris vadinamas trūkstamu pagrindiniu efektu.
Muzikantai, grojantys variniais variniais instrumentais, taip pat gali naudoti subjektyvius dažnius, panašius į „dviejų fleitų trijulę“, grodami kitokią natą į kandiklį. Pertraukimo dažnis (t. Y. Dažnio skirtumas) tarp šių dviejų sukuria trečiąją natą. Daugiafonika yra šio efekto pavadinimas.
„Beats“ programos: Doplerio pulso aptikimas
Ultragarsinis impulsinis zondas naudoja ritmo dažnius, kad aptiktų nedidelius pokyčius, atsirandančius dėl Doplerio poslinkio, kai garso bangos atsispindi nuo judančio objekto. Šio tipo zondas dažnai naudojamas kraujotakai; ultragarso garso bangos atsimuša į kraują, tačiau jų žingsnis pasislenka tokiu dydžiu, kuris priklauso nuo kraujo tekėjimo greičio.
Skirtumas tarp pradinio ir atsispindėjusio aukščio sukuria ritmo dažnius, o juos analizuojant galima aptikti kraujo tekėjimo greičio pokyčius (pvz., Dėl užsikimšimo). Taip pat galite išgirsti ritmo dažnių impulsą, jei signalas sustiprinamas ir grojamas per ausines.