Virsmas un harmonikas parasti tiek apspriestas saistībā ar skaņas avotiem. Šie divi jēdzieni bieži tiek sajaukti viens ar otru un dažreiz tiek lietoti kā savstarpēji aizstājami.
Tas nav pārsteigums, jo noteiktās situācijās viņi galu galā atsaucas uz vienu un to pašu frekvenču kopumu. Tomēr, kaut arī ir iespējams, ka harmonikas ir pieskaņa un ka pieskaņa ir harmonika, ir iespējama arī harmonika, kas nav pieskaņa, un pieskaņa, kas nav harmonika.
Viļņa ātrums, viļņa garums un frekvence
Pirms apspriest harmonikas un pieskaņu, ir svarīgi saprast viļņa pamatus.
Viļņi ir barotnes traucējumi, kas izplatās no vienas vietas uz otru, izmantojot barotnē esošo punktu svārstības. Skaņa ir tikai viens piemērs tam, bet tāpat ir okeāna viļņi, viļņi uz stīgas utt.
Theviļņu garumsir attālums starp secīgām viļņu virsotnēm. Theviļņu frekvenceir ciklu skaits viļņa sekundē. Unviļņu ātrumsir viļņa garuma un frekvences reizinājums.
Rezonanses frekvences
Ja izplatīšanās traucējumi ir ierobežoti vidē, tie var atspoguļot un traucēt sevi. Noteiktās frekvencēs tas rada noturīgu stāvošu vilni. Tas notiek, kad jūs noplēšat ģitāras stīgu, sitat svilpi vai pat nometat uzgriežņu atslēgu uz grīdas - piliena ietekme uzgriežņu atslēgai noteiktā frekvencē "ding", kad tā īslaicīgi vibrē ietekme.
Tiek sauktas frekvences, kurās var rasties šādi stāvoši viļņirezonanses frekvences,un šo frekvenču vērtības noteiktā vidē ir atkarīgas no šīs barotnes īpašībām. Piemēram, virknes pastāvīgā viļņa radīšanas biežums ir atkarīgs no virknes masas blīvuma, auklas spriegojuma un virknes garuma.
Kā redzēsit nākamajā sadaļā, lielākajai daļai objektu ir vairākas atšķirīgas frekvences, kurās tie var vibrēt dabiski, un šīs dažādās frekvences bieži ir saistītas viena ar otru un ar objekta ģeometriju pati.
Kas ir virsotne?
Rezonanses frekvence ir objekta dabiska vibrācijas frekvence. Tā ir frekvence, kādā kaut kas vibrē, veidojot stāvoša viļņa modeli. Jebkuram objektam parasti ir vairākas frekvences, kurās tas notiek. Zemāko šādu frekvenci sauc parfundamentālā frekvenceun to bieži apzīmē kāf1.
Anpieskaņair nosaukums, kas piešķirts jebkurai rezonanses frekvencei, kas pārsniedz pamatfrekvenci vai pamata signālu.
Objekta secīgu pieskaņu sarakstu sauc parpieskaņu sērijas. Pirmais pieskaņojums, kā arī visi nākamie pieskaņojumi sērijā var būt vai nebūt pamata skaitļa vesels skaitlis. Dažreiz attiecības ir tik vienkāršas, un citreiz tās ir sarežģītākas, atkarībā no vibrējošā objekta īpašībām un ģeometrijas.
Piemēram, uz apļveida membrānas, piemēram, cilindra galvas, virsotnes ir 1,59f1, 2.14f1, 2.30f1, 2.65f1, 2.92f1un daudzas citas vērtības. Šie pieskaņojumi rodas frekvencēs, kurām uz membrānas var notikt divdimensiju stāvošais vilnis. Kā jums varētu būt aizdomas, matemātika šo vērtību iegūšanai ir daudz vienkāršāka nekā stāvošu viļņu režīmu noteikšana virknē!
Kas ir harmonikas?
Harmoniskās frekvencesir pamatfrekvences veselā skaitļa reizinājumi vai zemākā vibrācijas frekvence.
Apsveriet vibrējošu virkni. Visi vibrācijas režīmi ir fundamentāla daudzkārtņi un ir saistīti ar virknes garumu un viļņu ātrumu. Augstākas frekvences tiek atrastas, izmantojot attiecības
f_n = nf_1
viļņa garums:
\ lambda = \ frac {2L} {n}
kurLir virknes garums.
No tā jūs saņematharmonikas sērija. Otrā harmonikaf2 = 2f1un trešā harmonikaf3 = 3f1 un tā tālāk. Ņemiet vērā arī to, ka viļņa ātrums - viļņa garuma un frekvences reizinājums - visāmn.
Šajā konkrētajā piemērā ar virkni visi pieskaņa ir harmonika, un visi harmonika ir pieskaņa. Tomēr tas ne vienmēr notiek, kā redzams bungas galvas piemērā, un kā redzēsit arī nākamajā sadaļā.
Atšķirība starp virsotnēm un harmonikām
Kā jau tika apspriests iepriekš, harmonikas ir pamatfrekvences veseli skaitļi. Šajās frekvencēs objekts var vai nevar piedzīvot rezonansi. Turpretī pieskaņa ir jebkura frekvence, kurā rezonanse notiek virs fundamentālās. Tas var notikt tikai pie harmonikām vai tikai pie konkrētām harmonikām vai pilnībā pie citām vērtībām.
Apsveriet pastāvīgu skaņas viļņu piemēru atklātā caurulē (vai vibrējošā virknē): Šajā gadījumā harmonikas un pieskaņa ir vienādas. Tomēr ar slēgtu cauruli pieskaņa notiek tikai nepāra harmoniku gadījumā.
Taisnstūra vai apļveida membrānā, piemēram, cilindra galvā, jūs saņemat mazliet visu. Taisnstūrveida membrānā daži no pieskaņojumiem ir arī harmoniski, bet daži nav.
Piemēram, taisnstūrveida membrānā, kuras garums ir 1,41 reizes lielāks par platumu, pieskaņa notiek pie 1,41f1, 1.73f1, 2.00f1, 2.38f1, 2.71f1, 3.00f1, 3.37f1 un tā tālāk. Apļveida membrānā lielākā daļa vai visas harmonikas galu galā nav pieskaņa.
Bungas galvas vibrācijas režīmi ir neharmonisku vai neharmonisku pieskaņu piemēri. Tie sastopami arī cimbolos un citos sitaminstrumentos.
Mūzikas instrumenti
Mūzikas instrumenti, ieskaitot pūšamos, pūtēju, stīgu instrumentus un citus. Tie sniedz rezonanses pielietojuma piemērus un nokrāsu un harmoniku nošķiršanu.
Daži instrumenti mēdz veikt piezīmes par harmoniku, citi - uz nepāra harmonikām, un citiem ir neharmoniska nokrāsa. Izmantojot klavierēm dažādus taustiņus, dažādas ģitāras stīgas vai mainot pirkstu uz flautas, mainās arī iespējamie toņi un harmonikas.
Tāpēc ir svarīgi periodiski noskaņot noteiktus instrumentus. Piezīme, ko spēlē noplūktā ģitāras stīga, ir atkarīga no stīgas masas blīvuma, bet arī no spriedzes. Pēc brīža spēles virkne var nedaudz izstiepties, un spriegums var mainīties. Pielāgojot spriedzi, var atjaunot pareizo pamata vibrācijas frekvenci.
Timbre un skaņas kvalitāte
Timbreir mūzikas notis uztvertā skaņas kvalitāte. Lai gan jūs varat spēlēt to pašu piezīmi uz ģitāras kā uz klavierēm, jūsu auss var pateikt atšķirību. Kāpēc tā ir, kaut arī frekvence ir vienāda? Atbilde ir saistīta ar pieskaņu.
Kad ģitāras stīga ir noplūkta, tā rada noteiktu piezīmi, vibrējot tās pamatfrekvencē vienlaikus vibrē arī pie toņa vērtībām, bet ar daudz mazāku amplitūdu (zemāka apjoms). Iedomājieties zīmju vilni, kas, tuvinot to, šķiet “izliekts” vai izklāts ar daudz mazāku savu zīmju līkni.
Tas pats notiek, kad tiek atskaņota klavieru atslēga, un šo instrumentu fizisko īpašību atšķirības piešķir dažādas kombinācijas un toņu relatīvās stiprības, radot atšķirīgu tembru vai skaņas kvalitāti, kas ļauj atšķirt abus instrumenti.
Citi faktori, kas var ietekmēt arī piezīmju kvalitāti, ir uzbrukums, sabrukšana, noturēšana un atbrīvošanas laiks. Atskaņojot piezīmi, amplitūda lec līdz virsotnei, uz brīdi nolaižas līdz nemainīgam līmenim, pēc tam, kad piezīme beidzas, nokrītas līdz nullei.
Uzbrukumsir laiks starp brīdi, kad piezīmi sāk atskaņot līdz maksimālajai amplitūdai.Sabrukšanair laiks starp maksimālo amplitūdu un noturīgo amplitūdu, kurā tiek atskaņota notis.Uzturētir laiks, kurā piezīme tiek atskaņota nemainīgā amplitūdā.Atlaidietir laiks, kas nepieciešams, lai notis beigtos no ilgstošās amplitūdas līdz nullei.