Om du har studerat någon disciplin av akustik, radiosignalteknik eller elektronik, kanske du kommer ihåg att täcka ämnet harmonisk frekvens. Det är en integrerad del av hur musik hörs och uppfattas. Den harmoniska frekvensen är en komponent som hjälper oss att exakt bestämma den unika kvaliteten på ljud som gjorts av olika instrument, även när de spelar samma not.
Definition av harmonisk frekvens
En harmonisk frekvens är en vanlig och upprepande multipel av ett originalvågmönster, känd som en fundamental frekvens. Om den grundläggande vågen är inställd på 500 hertz upplever den en första harmonisk frekvens vid 1000 Hz, eller dubblerar grundfrekvensen. Den andra harmoniska frekvensen uppträder vid 1500 hertz, vilket är trippeln av grundfrekvensen, och den tredje harmoniska frekvensen är 2000 Hz, vilket är fyrdubbla den grundläggande frekvensen och så vidare.
I ett annat exempel är den första harmoniska av grundfrekvensen 750 Hertz 1500 Hertz, och den andra övertonen av 750 Hertz är 2250 Hertz. Alla övertoner är periodiska vid grundfrekvensen och kan delas upp i en serie noder och antinoder.
Effekter av harmonisk frekvens
Nästan alla musikinstrument ger ett karakteristiskt stående vågmönster som innehåller både grundläggande och harmoniska frekvenser. Den exakta sammansättningen av dessa frekvenser gör det möjligt för det mänskliga örat att skilja skillnaderna mellan två vokalister att sjunga anteckningar gemensamt på samma nivå (frekvens) och volym (amplitud). Det här är också hur vi vet att en gitarr låter som en gitarr och inte en oboe eller en trumpet eller ett piano eller en trumma. Annars skulle alla och allt låta detsamma. Kunniga musiker kan instinktivt ställa in instrument genom att lyssna på och jämföra harmoniska frekvenser mellan justeringar.
Harmonics Versus Overtones
Termen "övertoner" används ofta i diskussioner avseende harmoniska frekvenser. Även om likartade - den andra harmoniska är den första övertonen, är den tredje övertonen den andra övertonen, och så vidare - de två termerna är faktiskt separata och unika. Övertoner bidrar till den övergripande kvaliteten eller timbre av det instrumentala ljudet.
Harmonisk frekvensförvrängning i högtalare
Högtalare har till uppgift att leverera exakta harmoniska representationer av de instrument de projekterar. För att kvantifiera skillnaden mellan inkommande ljud och utgången från högtalare, tilldelas en specifikation för Total Harmonic Distortion (THD) till varje högtalare-desto lägre poäng, desto bättre talare leverans av ljud. Till exempel innebär en THD på 0,05 att 0,05 procent av ljudet som kommer från högtalaren är förvrängd eller förorenad.
THD är viktigt för hemköpare eftersom de kan använda THD-poängen som listas för en högtalare för att utvärdera ljudkvaliteten som de kan förvänta sig att få från den högtalaren. Realistiskt är skillnaderna i övertoner små, och de flesta kommer antagligen inte att märka en halv procent skillnad i THD från en högtalare till nästa.
Men när den harmoniska frekvensen förvrängs med ens 1 procent, är instrumenten i ett inspelnings ljud onaturligt, så det är klokt att hålla sig borta från högtalarna vid THD-skalans höga ände.
