Podstawowe parametry akustyczne – cz. II

autor
Łukasz Gnieciak
-
0

Czas na kolejną część artykułu, który przybliży nas do zrozumienia profesjonalnych opisów i oznaczeń, które stosują producenci sprzętów audio-video. Wiemy już czym jest głośność, ton i co tak naprawdę słyszymy. Tym razem nasz Ekspert z salonu Denon Store, tłumaczy, jak określić wysokość dźwięku i czym jest jego barwa? Zapraszamy do przeczytania tekstu.

Z poprzedniej części artykułu wiemy, że dźwięk powstaje poprzez ciągłe zmiany ciśnienia atmosferycznego. Jedna pełna zmiana to okres od stanu spoczynkowego poprzez nadciśnienie, stan spoczynkowy, podciśnienie aż fala powróci znów w stan spoczynku. Tym razem, zajmiemy się wysokością dźwięku.

Jak określić wysokość dźwięku?

Przekształcając definicję z poprzedniego paragrafu, wysokość możemy określić jako ten atrybut dźwięku pozwalający nam na ułożenie dźwięków na skali od najniższych do najwyższych. Pod kątem fizycznym za odczycie wysokości dźwięku odpowiada częstotliwość. Parametr ten mówi nam o częstości dokonania się jakiegoś cyklu w jednostce czasu.

Zobacz także: „Podstawowe parametry akustyczne – cz. I„

Częstotliwość pod kątem fali akustycznej będzie określała nam ilość pełnych okresów jakie przebyła fala podczas jednej sekundy. Przykładowo dla częstotliwości 500 Hz będzie to pięćset pełnych zmian okresu podczas sekundy. Zakres słyszalnych częstotliwości, które poruszyliśmy już wcześniej jest również osobniczy. Przyjmuję się, że średnia wartość wynosi od 20 Hz do 20 000 Hz, jest to jednak wartość mocno zawyżona, szczególnie dla wysokich częstotliwości. Nietrudno się domyślić, że wpływ na nasza percepcje wysokości będzie miał wiek, narażenie na hałas jaki i stan naszego zdrowia, który niestety pozbawia nas możności słyszenia tak szerokiego zakresu.

Łatwy eksperyment

Podobnie jak Decybel, Herc jest jednostką obiektywną odnoszącą się do zdarzeń czysto fizycznych, które mają przełożenie na nasza percepcję. Nie określa on jednak wysokości dźwięku pod kątem naszej percepcji dźwięku. Jako dobry tego przykład znajdźmy w domu jakikolwiek instrument i zagrajmy na nim dźwięk a1 (440 Hz). Należy zadać sobie pytanie o częstotliwość dźwięku dwa razy wyższego, lecz nie dwa razy wyższego pod kątem częstotliwości, lecz pod kątem czysto subiektywnym.

Trudność wprowadza to, iż tak samo jak w przypadku głośności, nasze ucho nie działa w tej dziedzinie liniowo. Spostrzegane najmniejszej różnicy pomiędzy wysokością dźwięku jest zależne od częstotliwości jak i poziomu ciśnienia akustycznego i spada wraz z ich wzrostem.

Jednostką, która pozwala nam operować na subiektywnej wysokości dźwięku jest Mel. Zależność wynikająca między Melem a Hercem jest równa    i przyjmuję się, że ton 1000 Hz na poziomie     40 dB ma wartość 1000 meli.

Zależność skali melowej od skali częstotliwościowej. Źródło https://pl.wikipedia.org/wiki/Mel_(skala)#/media/Plik:Mel-Hz_plot.svg

Czym jest barwa dźwięku?

Ostatnim parametrem definiującym dźwięk, to jego barwa. Przed samym zdefiniowaniem tego atrybutu chciałbym, żeby wyobrazili sobie Państwo dwa instrumenty. Oba grają nasza ulubioną melodię tak samo głośno w tej samej tonacji. Mimo że oba instrumenty grają nam dźwięki o identycznym poziomie oraz o identycznej częstotliwości podstawowej dźwięku, bez trudu odróżnimy granie tego motywy na gitarze czy skrzypcach.

Atrybutem, który pozwala nam właśnie na odróżnianie od siebie źródeł dźwięku jest barwa. Sama definicja barwy jest dość problematyczna natomiast przyjmuje się, że jest to parametr dźwięku, który pozwala nam odróżnić od siebie dźwięki o tej samej wysokości oraz na tym samym poziomie dźwięku.

Sprawdź również: „Czy akustyka pomieszczeń odsłuchowych ma znaczenie?„

Dogłębne wyjaśnianie tego czym jest oraz od czego zależy barwa dźwięku jest dość ciężkim zagadnieniem i należy się mu osobny artykuł, jednak chciałbym przybliżyć Państwu chociaż wierzchołek tej góry lodowej. By lepiej zobrazować to o czym mówimy pozostańmy przy instrumentach muzycznych. W momencie szarpania struny generuje się dźwięk, które wysokość określamy zawsze na podstawie jego tonu podstawowego np. dźwięk a1 to 440 Hz. Musimy jednak być świadomi, że nie jest to jedyna generowana przez tą strunę częstotliwość.

Poznaj na naszym YouTube amplituner Denon DRA-800H.

Oprócz tonu podstawowego generowane są również tony harmoniczne, których częstotliwość jest równa wielokrotności tonu podstawowego. To właśnie harmoniczne, to które i na jakim poziomie zostaną wzbudzone będzie przekładało się na barwę naszego dźwięku. Wykres, którym możemy posłużyć się by przedstawić barwę graficznie jest spektrogram. Zawiera on ton podstawowy oraz wszelkie harmoniczne ukazując na jakim poziomie ciśnienia akustycznego się znajdują w czasie. Barwa dźwięku zależy oczywiście od wielu innych parametrów jak faza dźwięku czy czas przebiegu do których powrócimy w kolejnych odsłonach blogów poświęconych tematyce akustycznej.

Zapraszamy do salonów Denon Store, w których nasi Eksperci chętnie zgłębią temat związany z akustyką oraz pomogą w wyborze profesjonalnego sprzętu audio-video.

Robert Maćkowiak
Doradca Klienta Denon Store
Posnania, Poznań