Tvorivé úsilie a tvrdé vedy často idú ruka v ruke. Pochopenie fyziky zvuku môže viesť k pochopeniu fyziky hudby a toho, ako je možné vytvoriť esteticky príjemné zvuky a úpravy.
Zvukové vlny a frekvencie
Zvukové vlny sú vibrácie v médiu, ktoré dokáže vnímať ľudské ucho. Frekvencia zvukovej vlny je počet vibrácií za sekundu, meraný v Hertzoch.
Základná frekvencia objektu produkujúceho zvuk je najnižšia vlastná frekvencia, pri ktorej bude predmet vibrovať. Hodnota tejto frekvencie závisí od fyzikálnych vlastností objektu.
Frekvencie v harmonickej sérii sú násobkami celého čísla základnej frekvencie; je však možné mať podtóny (vzory stojatých vĺn) na frekvenciách, ktoré nie sú násobkami základného. Hudobná stupnica je sada hudobných nôt usporiadaných podľa základnej frekvencie.
Ľudský hlas a spev
V akomkoľvek konkrétnom objekte - či už sú to vaše hlasivky alebo hudobný nástroj, stojaté vlny vytvárajú špecifické zvuky. Vaše vnímanie tohto zvuku závisí od frekvencie vibrácií vrátane akýchkoľvek podtónov s nižšou amplitúdou, ktoré prispievajú k zafarbeniu, alebo vnímanej kvality zvuku.
Ľudia vytvárajú hudbu vibrovaním vzduchového stĺpca v krku. Zmenou tvaru / napätia v hlasivkách môžu vytvárať rôzne vibračné režimy a zvuky. Cvičení speváci sa to naučili veľmi dobre a vedia si tvarovať hlasivky tak, aby držali a čistú notu po dlhú dobu, rovnako ako zasiahnuť niekoľko presných nôt v hudobnom meradle bez toho, aby upadli smola.
Keď ľudia hovoria o konkrétnych notách, majú na mysli určité konkrétne zvukové frekvencie. Vyššie frekvencie vytvárajú vyššie tóny a nižšie frekvencie nižšie tóny.
Hudobné nástroje
Hudobný zvuk môžu vytvárať aj hudobné nástroje. Píšťaly, dychové nástroje, saxofóny, thereminy a ďalšie elektronické nástroje sú príkladmi a každý z nich vytvára hudobný zvuk rôznymi spôsobmi.
Dychové nástroje a ďalšie podobné nástroje vytvárajú zvuk pomocou vibračné stĺpce vzduchu. Nastavením dĺžok nástrojov alebo otváraním a zatváraním otvorov po stranách sa mení prirodzená vibračná frekvencia kolóny, ktorá vytvára rôzne tóny.
Sláčikové nástroje vytvárajú zvuk vytváraním stojatých vĺn na napnutých strunách, ktoré sú zosilnené v tele nástroja. Frekvencia, ktorou bude struna vibrovať, závisí od jej hustoty, dĺžky a napätia.
Preto je možné tieto nástroje naladiť úpravou napätia strún a preto sú niektoré struny hrubšie ako ostatné. To je tiež dôvod, prečo sa na nástroji, ako je gitara, vytvárajú rôzne noty stláčaním strún dole na pražcoch - pri tom v podstate meníte dĺžky strún.
Ostatné prístroje pracujú na princípe vibračnej membrány. Bubny sú toho ukážkovým príkladom. Hlavu bubna možno považovať za dvojrozmernú verziu vibračnej struny. Frekvencie, pri ktorých bude vibrovať, keď dôjde k nárazu, závisia od jeho hmotnostnej hustoty a napätia, ale pretože ide o dvojrozmernú membránu, existuje oveľa viac možných vibračných režimov.
Beats and Beat Frequencies
Beats sú jav, ktorý je výsledkom interferencie zvukových vĺn a majú mnoho uplatnení aj v hudobných nástrojoch. Ak interferujú dve zvukové vlny rôznych frekvencií, vzniká rozdielna amplitúda prepnutím medzi konštruktívnou interferenciou a deštruktívnou interferenciou medzi dvoma vlnami. Táto variácia hlasitosti zvuku sa nazýva beaty.
The frekvencia úderov je definovaný ako rozdiel vo frekvencii medzi dvoma pôvodnými vlnami. To znamená, že čím bližšie sú tieto dve frekvencie, tým menšia je frekvencia rytmu (čo znamená menej úderov za sekundu), čo uľahčuje ich rozlíšenie od ľudského ucha.
Určité frekvencie rytmu sú ľudským uchom vnímané ako „subjektívna frekvencia“ alebo „rozdielová frekvencia“.