Lydspektrum

fra Wikipedia, den gratis encyklopædi
Spring til navigation Spring til søgning

I musikalsk akustik refererer lydspektrum til frekvensspektret af lyde, der skyldes antallet og styrken af ​​resonansovertoner af en lyd.

Frekvensspektre for forskellige typer musikinstrumenter

Musikinstrumenter kan opdeles i to kategorier:

  • Melodiens førende musikinstrumenter:
Det menneskelige øre kan tildele en tonehøjde til disse lyde. Periodiske vibrationer er ofte en integreret del af disse lyde. Den opfattede tonehøjde svarer til den grundlæggende frekvens af denne svingning. Frekvensspektret for periodiske svingninger er et linjespektrum , hvor den laveste frekvens svarer til grundfrekvensen ( grundtonen ) og de andre frekvenser er integrerede multipler af grundfrekvensen ( overtoner ).
Det menneskelige øre er ofte ude af stand til at tildele en tonehøjde til disse lyde. Mange af disse lyde er kendetegnet ved ikke-periodiske eller stokastiske lydprocesser. Frekvensspektret for disse lyde er et kontinuerligt spektrum eller et linjespektrum, hvor de involverede frekvenser ikke er i heltal-forhold til hinanden.

Baseret på typen af ​​vibrationsexcitation kan musikinstrumenter også opdeles i følgende grupper:

  • Endimensionale transducere:
Med disse instrumenter kan vibrationer kun forplante sig langs en sti. Disse omfatter for eksempel strengeinstrumenter (strengen vibrerer op og ned, vibrationer kan kun forplante sig langs strengen) eller sangstemmen og blæsere (en luftsøjle vibrerer op og ned af røret, vibrationer kan kun forplante sig langs røret ). I tilfælde af endimensionelle vibratorer er den vej, vibrationerne kan spredes over, forudbestemt. I slutningen af ​​sektionen (snorens klempunkter, rørenden) er der ikke mere bevægelse mulig, her er oscillationsamplituden nul. I tilfælde af den grundlæggende svingning vibrerer hele strengen eller luftsøjlen i fase. Ud over den grundlæggende vibration er det kun de vibrationer, der er stabile her, der hviler ved strengens klempunkter eller for enden af ​​røret. Dette gælder dog kun for frekvenser, der er integrerede multipler af den grundlæggende svingning. Andre vibrationer er ikke stabile her, fordi disse for eksempel ville kræve, at en streng stadig kan bevæge sig ved et fastspændingspunkt, dette er stærkt begrænset af konstruktionen.
  • Multi-dimensionelle transducere:
Med disse instrumenter kan vibrationer sprede sig over en overflade. Disse omfatter for eksempel trommer , bækkener, men også klokker . Vibrationer kan forplante sig i forskellige retninger på en membran eller en metalkappe. De spændte frekvenser afhænger af det vibrerende legems materiale, form og dimensioner. Også her er der begrænsninger for de mulige vibrationer (vibrationsamplituden er nul, når trommehinden fastspændes). Men selv med disse begrænsninger er et væld af forskellige bølgeformer muligt. På denne måde opnås også et liniespektrum med en tromle, men frekvenslinjerne er ikke længere i forholdet mellem små hele tal til hinanden. I pools er der så mange svingningsmuligheder, at der mere er et kontinuerligt støjlignende spektrum. I tilfælde af klokker forsøger man at begrænse vibrationerne til relativt få frekvenser ved hjælp af formen. Selvom frekvenserne ikke er i forholdet mellem små hele tal til hinanden, kommer en klokkeoscillation tæt på en periodisk svingning.

Frekvensspektre af rigtige musikinstrumenter

Lydspektrum af en baryton med den sungne vokal u

Med ægte musikinstrumenter kan frekvensspektret ikke beskrives ud fra principperne for vibrationsexcitation alene (f.eks. Som periodisk vibration).

Mere komplicerede frekvensforhold mellem grundlæggende og overtoner

Med rigtige musikinstrumenter vibrerer det grundlæggende og overtoner ikke altid nøjagtigt i forhold til hinanden i små hele tal. Dette fænomen kaldes inharmonicitet . En af grundene til dette er, at musikinstrumentets krop også stimuleres til at vibrere. I blæseinstrumenter resulterer dette i z. B. små ændringer i rørlængden, med strengeinstrumenter ændringer i den vibrerende strenglængde. Den primære faktor ved overtoneskift i strengeinstrumenter er imidlertid bøjningsstivheden i det anvendte strengmateriale. [1] Dette kan føre til lidt andre svingningsforhold for overtoner end for grundfrekvensen. En lille afvigelse af overtonefrekvenserne fra multipler af grundfrekvensen kan føre til dannelse af takter , som bidrager til instrumentets individuelle lydkarakter og z. B. associeret med klaveret med "varme" og "livlighed" af lyden.

Ikke-periodiske portioner

For ægte musikinstrumenter tilføjes ud over periodiske vibrationer (f.eks. Strengen eller luftsøjlen) også ikke-periodiske komponenter eller støjkomponenter. Eksempler på dette er slående lyde i strengeinstrumenter og blæsende lyde i blæsere og orgelrør. Så z. B. en bredbåndsstimulering, når man slår en snor. Vibrationer uden for strengens vibrationstilstande (grundtone og overtoner) er ikke stabile og dæmpes kraftigt, mens strengens harmoniske vibrationer (grundtone og overton) er meget stabile. Det betyder, at slagstøjen efter et par tiendedele af et sekund er faldet, og at der kun er periodiske vibrationer tilbage.

De ikke-periodiske komponenter kan dog have indflydelse på lydindtrykket. (Lyden af ​​et panpipe ville næppe blive genkendt uden den luftstøj, der opstår, når den blæses.)

Spektrale ændringer i toneforløbet

Lyd- og spektralanalyserne viser vokalformanterne som frekvensområder med øget intensitet.

I mange musikinstrumenter ændres frekvensspektret for denne tone, mens der afspilles en tone. De individuelle harmoniske for en periodisk svingning opbygges med forskellige hastigheder i begyndelsen af ​​en tone. Ud over den korte påvirkning eller blæsende lyde, fører dette til, at frekvensspektret for en musikalsk tone ændres betydeligt i begyndelsen. I stabil tilstand dæmpes de enkelte harmoniske i forskellige grader, så selv når lyden falmer væk, sker der kontinuerlige ændringer i frekvensspektret.

De spektrale ændringer, der opstår, når en streng eller luftsøjlen svinger ind, er ofte dannende for lyden af ​​et musikinstrument. Hvis du forsvinder de første tiendedele af et sekund, kan mange musikinstrumenter næppe identificeres.

Frekvensændringer

Derudover kan frekvensen af ​​en tone ændre sig, mens den afspilles. Der er periodiske frekvensændringer (f.eks. Vibrato på fløjter) eller ikke-periodiske frekvensændringer (f.eks. På klaveret er banen lidt højere, når du rammer den, end når den forsvinder, se også stretching (musik) )

Se også

litteratur

Weblinks

Individuelle beviser

  1. Miriam Noemí Valenzuela: Undersøgelser og beregningsmetoder for lydkvaliteten af ​​klavertoner . Herbert Utz Verlag, 1998, ISBN 978-3-89675-343-4 ( google.de [åbnet den 24. maj 2016]).