Je hebt vast wel eens gehoord van muziekvirtuozen met 'perfecte toonhoogte', maar wat is toonhoogte? En hoe zit het met de operazangeres die een noot kan zingen die zo puur is dat hij een kristalglas breekt? Al deze verschijnselen zijn gerelateerd aan de frequentie van geluidsgolven.
Geluidsgolven en frequenties
Geluidsgolven zijn trillingen in een medium die door het menselijk oor kunnen worden waargenomen. Trillingen in een medium zoals lucht planten zich voort van de bron naar jou en brengen de vibratie over op je trommelvliezen, die je hersenen interpreteren als geluid.
Een golf wordt beschreven door zijngolflengte(de afstand tussen golfpieken), zijn snelheid (hoe snel het zich door een medium voortplant) en zijnfrequentie.
De frequentie van een geluidsgolf is hoe vaak deze per seconde trilt, gemeten in Hertz, waarbij 1 Hertz (Hz) = één cyclus per seconde (1/s). De golflengte van een geluidsgolf is de afstand tussen twee opeenvolgende golfpieken. Het wordt meestal gemeten in meters (m). De snelheid van een geluidsgolf,v, is direct gerelateerd aan frequentiefgolflengteλvia
v=\lambda f
In een muziekinstrument of in je stemkastje creëren staande golven specifieke geluiden of muzieknoten die overeenkomen met de trillingsfrequentie.
Definitie van pitch
In de psychoakoestiek is detoonhoogtevan een geluid is in wezen een beschrijving van de frequentie van het geluid. Verschillende toonhoogtes corresponderen met verschillende frequenties. Hoge toon betekent hoge frequentie en lage toon betekent lage frequentie.
Toonhoogte kan ook worden omschreven als de kwaliteit van een geluid waarmee je het als "hoger" of "lager" voor je oor kunt bestempelen. Iemand met een perfecte toonhoogte heeft een oor dat zo afgestemd is dat hij een noot precies kan herkennen door hem te horen. Vooral getalenteerde individuen kunnen zelfs een heel muziekstuk spelen nadat ze het één keer hebben gehoord.
De juiste noten raken
Hoe breekt een operazangeres een glas met haar stem? Door een zuivere noot te zingen die past bij de natuurlijke trillingsfrequentie van het glas. Hierdoor trilt het glas met toenemende amplitude totdat het breekt!
Je hebt misschien gehoord dat zangers kritiek kregen en te horen kregen dat ze 'pittig' klinken. Wat dit betekent is dat ze de noten niet helemaal goed raken en dat sommige plat vallen (een beetje ook) laag in toonhoogte) en andere scherp (iets te hoog in toonhoogte). In wezen is "pitchy" de minder extreme versie van "off key" zijn, wat betekent dat je niet echt een van de noten raakt op alle.
Andere geluidskwaliteiten
Er zijn veel aspecten van geluid die je zou willen beschrijven. Een van de meest voor de hand liggende is deluidheid. Een gebruikelijke manier om de waargenomen geluidssterkte weer te geven, is door de decibel (dB) schaal te gebruiken, waarbij de geluidsintensiteit in decibel is:
\text{intensiteit in decibel}=10\log{\frac{I}{I_0}}
waarikis het geluidsvermogen per oppervlakte-eenheid in watt per vierkante meter, enik0 = 10-12 W/m2 wordt beschouwd als de drempel voor het menselijk gehoor.
De decibelschaal is handig omdat mensen luidheid niet lineair waarnemen. Dat wil zeggen, een geluid met twee keer de intensiteit kan meer dan twee keer zo luid lijken als het rustig begon, en minder dan twee keer zo hard als het al wat luid begon. De decibelschaal geeft cijfers die beter aansluiten bij onze waarnemingen.
Timbreis de waargenomen geluidskwaliteit van een noot in muziek. Hoewel je misschien dezelfde noot op een gitaar speelt als op een piano, kan je oor het verschil horen. Wanneer de gitaarsnaar wordt getokkeld en een bepaalde noot produceert door op de grondfrequentie te trillen, wordt het trilt tegelijkertijd ook op de boventoonwaarden, maar met een veel kleinere amplitude (lagere volume).
Hetzelfde gebeurt wanneer de pianotoets wordt bespeeld, en de verschillen in fysieke eigenschappen van deze instrumenten lenen verschillende combinaties en relatieve sterktes van boventonen, zodat u onderscheid kunt maken tussen de twee instrumenten.