Barva zvuku Veronika Kučerová

BARVA ZVUKU ● barva tónu nám umožňuje určit zdroj zvuku Pod pojmem zabarvení tónu se rozumí ta jeho vlastnost, podle které se dají rozeznat dva tóny stejné výšky a intenzity, avšak zahrané na různých hudebních nástrojích. ● barva tónu nám umožňuje určit zdroj zvuku

Základem akustiky jsou harmonické průběhy Základem akustiky jsou harmonické průběhy. Jsou charakterizovány harmonickým (tj. sinusovým) průběhem veličin:

Podstata barvy tónu byla objevena až na přelomu 17. a 18. století Podstata barvy tónu byla objevena až na přelomu 17. a 18. století. V té době bylo zjištěno, že každý tón obsahuje i celou řadu tónů dalších, které již jako samostatné tóny neslyšíme. Tyto tzv. alikvotní tóny (též tzv. vyšší harmonické frekvence) vnikají tak, že předmět vydávající zvuk se chvěje velmi složitým způsobem, v němž se kromě chvění vcelku zároveň odráží i chvění stále menších a menších částí tělesa. Struna se tedy chvěje celá (schéma 1), zároveň se však chvějí i její poloviny (schéma 2), třetiny (schéma 3) apod., teoreticky až do nekonečna. Všechny tyto části struny tedy vydávají své vlastní, sluchem samostatně takřka nezachytitelné tóny. Součtem těchto vlnění vzniká složité vlnění struny, jehož časový průběh a tím i výsledná barva tónu závisí na tom, jak jsou jednotlivé alikvotní tóny silné. Tento princip se neomezuje pouze na struny, velmi podobně se chovají i u trubice dechových nástrojů, lidské hlasivky apod.

Čistě harmonický průběh se vyskytuje jen u nejjednodušších zvuků, v běžné akustice se s ním téměř nesetkáme. Zvukový signál většiny zdrojů je oproti základní sinusovce více či méně deformovaný (viz obrázek napravo). Přesto lze v každém periodickém signálu určit základní frekvenci a pomocí frekvenční analýzy určit všechny harmonické složky, tj. podíl dalších frekvencí, které v součtu se základní vytvářejí deformovanou křivku. Výsledkem analýzy je frekvenční spektrum, z něhož lze zpětným postupem - frekvenční syntézou složit původní signál.

Syntéza a analýza harmonických vln V každém okamžiku (či místě u postupující vlny) se sečtou okamžité (či místní) hodnoty obou vln, výsledkem je součtová vlna s tvarem obecně různým od sinusové (harmonické). Součtem dvou (obecně více) harmonických vln tedy získáme periodický průběh obecného tvaru, který je oproti sinusové vlně více či méně zkreslený. Frekvence vlny s nejvyšší amplitudou je tzv. dominantní - základní harmonická, frekvence násobně vyšší jsou její harmonické (dříve se označovaly jako "vyšší harmonické"), frekvence násobně nižší jsou subharmonické (zlomkové harmonické), přičemž násobek frekvence označuje pořadí harmonické i příslušné frekvenční čáry ve spektru (druhá odpovídá dvojnásobné frekvenci, pátá pětinásobné atp.).

Skutečná spektra reálných zvukových signálů mají podstatně složitější tvar (viz následující obrázek spektra z frekvenčního analyzátoru) a jednotlivé harmonické mají obecně různou velikost (nemusí být rovnoměrně klesající, jako u předchozích příkladů). Četnost a obsah harmonických mají zásadní vliv na tzv. barvu zvuku.