Als je elke discipline van akoestiek, radiosignaaltechnologie of elektronische techniek hebt bestudeerd, herinner je je misschien nog het onderwerp van de harmonische frequentie. Het is een integraal onderdeel van hoe muziek wordt gehoord en waargenomen. De harmonische frequentie is een component die ons helpt de unieke kwaliteit van het geluid van verschillende instrumenten nauwkeurig vast te stellen, zelfs als ze dezelfde noot bespelen.
Definitie van harmonische frequentie
Een harmonische frequentie is een regelmatig en herhalend veelvoud van een origineel golfpatroon, dat bekend staat als een grondfrequentie. Als de grondgolf is ingesteld op 500 hertz, ervaart deze een eerste harmonische frequentie bij 1000 hertz, of verdubbelt de grondfrequentie. De tweede harmonische frequentie treedt op bij 1500 Hz, wat drievoudig de grondfrequentie is, en de derde harmonische frequentie is 2000 Hertz, wat de basisfrequentie verviervoudigt, enzovoort.
In een ander voorbeeld is de eerste harmonische van de grondfrequentie 750 hertz 1500 hertz en de tweede harmonische van 750 hertz 2250 hertz. Alle harmonischen zijn periodiek op de grondfrequentie en kunnen worden onderverdeeld in een reeks knooppunten en antinodes.
Effecten van harmonische frequentie
Bijna alle muziekinstrumenten produceren een karakteristiek staande golfpatroon dat zowel fundamentele als harmonische frequenties bevat. De exacte samenstelling van deze frequenties stelt het menselijk oor in staat om de verschillen te onderscheiden tussen twee vocalisten die op dezelfde hoogte (frequentie) en volume (amplitude) noten tegelijk zingen. Dit is ook hoe we weten dat een gitaar klinkt als een gitaar en geen hobo of een trompet of een piano of een trommel. Anders zouden iedereen en alles hetzelfde klinken. Ervaren muzikanten kunnen instinctief instrumenten afstemmen door te luisteren naar en harmonische frequenties te vergelijken tussen aanpassingen.
Harmonics versus boventonen
De term "boventonen" wordt vaak gebruikt in discussies met betrekking tot harmonische frequenties. Hoewel vergelijkbaar - de tweede harmonische is de eerste boventoon, de derde harmonische is de tweede boventoon, enzovoort - zijn de twee termen in feite afzonderlijk en uniek. Boventonen dragen bij aan de algehele kwaliteit of het timbre van het instrumentale geluid.
Harmonische frequentievervorming in luidsprekers
Sprekers zijn belast met het leveren van nauwkeurige harmonische representaties van de instrumenten die ze projecteren. Om het verschil tussen de binnenkomende geluiden en de uitvoer van luidsprekers te kwantificeren, wordt aan elke luidspreker een specificatie voor Total Harmonic Distortion (THD) toegewezen: hoe lager de score, des te beter de geluidsweergave van de spreker. Een THD van 0,05 betekent bijvoorbeeld dat 0,05 procent van het geluid afkomstig van de luidspreker vervormd of verontreinigd is.
THD is belangrijk voor huizenkopers omdat ze de THD-score voor een spreker kunnen gebruiken om de geluidskwaliteit te beoordelen die ze van die spreker kunnen verwachten. Realistisch gezien zijn de verschillen in harmonischen klein en zullen de meeste mensen waarschijnlijk niet een half procent verschil in THD opmerken van de ene spreker naar de volgende.
Als de harmonische frequentie echter met 1 procent wordt vervormd, klinken instrumenten in een opname onnatuurlijk, dus het is verstandig om weg te blijven van luidsprekers aan het hoge uiteinde van de THD-schaal.
