Что такое звуковая частота? Как частота звука влияет на качество музыки?

Понимание частотного диапазона может дать более глубокое понимание музыки и звука. Оно улучшит различные аспекты вашего слухового восприятия и опыта. От обсуждения нюансов музыки с друзьями и понимания технических характеристик до точной настройки аудиооборудования с помощью графических эквалайзеров — хорошее знание частотного спектра действительно связывает вас с миром аудио.

Хотите ли вы расшифровать свою любимую музыку? Лучше понимать её: процесс создания, микширования, мастеринга. Или для вас важно использовать потенциал аудиотехнологий? Понимание природы звука для этого необходимо. Начнём!

Частотный диапазон — основное

• Суббас 20 Гц – 60 Гц. Спектр, который мы больше чувствуем, чем слышим. Для его воспроизведения требуются высококачественные наушники или акустика; большинству музыкальных инструментов с трудом удается войти в этот диапазон.

• Бас 60 Гц – 250 Гц. Определяет общую мощь музыки, в значительной степени подчеркнутую синтезаторами, бас-гитарами, бас-бочкой или фортепиано.

• Низкий средний диапазон 250 Гц – 500 Гц. Здесь находятся основные частоты большинства акустических инструментов, определяющие глубину звучания.

• Средние частоты 500 Гц – 2 кГц. Важная область, в которой находится основная часть большинства инструментов. Она добавляет ясность и детализацию, чтобы выделиться в миксе.

• Верхний средний диапазон 2 кГц – 4 кГц. Самая чувствительная область для человеческого слуха, то есть в этой области заметны вокальные взрывные звуки и шипящие звуки. Слишком сильная концентрация звука в этой области может вызвать утомление от прослушивания.

• Область «‎присутствия» 4 кГц – 6 кГц. Улучшает четкость звуков. Барабанные тарелки широко занимают это пространство, тогда как другие инструменты полагаются на обертоны в этом регистре, чтобы обеспечить четкость.

• Высокие частоты 6 кГц – 20 кГц. «‎Верх» отвечает за добавление к звуку «блеска» воздуха и повышение общей яркости. Смягчение этой области создает более теплый и отдаленный звук.

Что такое частота звука?

Это скорость с которой звуковые волны колеблются или вибрируют, создавая ощущения высоты и тона, которые наш мозг интерпретирует как звук.

Звуковые волны — это вибрации давления воздуха, которые распространяются по воздуху и достигают наших ушей, где преобразуются в электрические сигналы и обрабатываются нашим мозгом. Частота звуковой волны измеряется в герцах (Гц) или килогерцах (кГц), что представляет собой количество циклов или вибраций в секунду.

Чем выше частота звуковой волны, тем более высокий тон мы воспринимаем. Например, 20 Гц будет очень низким звуком, а 20 000 Гц (20 кГц) будет очень высоким звуком.

Основная частота и гармоники 

Каждый звук, который мы слышим, состоит из основной частоты и гармоник. Основная частота – это самая низкая и наиболее слышимая высота звука. Когда звук производится, он также генерирует более высокие частоты, кратные основной, известные как гармоники. Эти гармоники придают звуку характерный тембр и яркость.

Наличие и распределение гармоник — это то, что отличает разные музыкальные инструменты или голоса даже при игре одной и той же основной ноты.

В музыке этот показатель имеет решающее значение для создания различных нот и тонов. Музыкальные инструменты предназначены для воспроизведения определенных звуков определённой высоты. Например, самая низкая нота на фортепиано — это обычно нота «ля» ( 27 Гц), а самая высокая — «до» (4186 Гц).

Управляя спектром, мы можем создавать мелодии, гармонии и сложные звуки, которые вызывают эмоции, обогащают повествование и добавляют глубины нашему опыту прослушивания.

Возможности человеческого слуха

Границы слуха для всех здоровых людей составляет приблизительно 20 Гц – 20 кГц. Иногда он варьируется примерно на 10 Гц, но, как правило, люди слышат в диапазоне от 20 Гц до 20 кГц. Однако с возрастом способность слышать более высокие звуки снижается из-за различных факторов, таких как естественное старение, воздействие громкого шума и другие воздействия окружающей среды.

Спектр слуха животных похож на наш, но он шире. Киты, например, слышат ниже 10 Гц, летучие мыши – до 100 000 Гц, собака – до 46 000 Гц и т. д. Поскольку наш слуховой спектр находится между 20 и 20 кГц, мы слышим все инструменты (и все звуки). в этом спектре. 

Частотный спектр

Давайте подробно разберём разные отрезки спектра и их влияние на музыкальную картину и наше восприятие. 

Суббас

Область суббаса, охватывающая от 20 Гц до 60 Гц, представляет собой сложную область спектра. В нем заложена глубокая основа звука, которая часто больше ощущается, чем слышится. Она придаёт музыке ощущение необузданной силы. Эту область занимают такие инструменты, как бочка, самые низкие ноты фортепиано, басовые синтезаторы и некоторые оркестровые инструменты, такие как арфа и туба. Однако большинству инструментов с трудом удается войти в этот спектр из-за его чрезвычайно низких составляющих.

Чтобы точно его воспроизвести, вам потребуются качественные наушники, широкополосные акустические системы или сабвуфер. Конструкция акустики и размер низкочастотного динамика влияют на количество воспроизводимого баса. Применять настройки эквалайзера к этой области следует осторожно, поскольку чрезмерное усиление может привести к подавлению других спектров, а чрезмерное сокращение ослабляет звук и размывает его четкость.

Бас

Низкая область от 60 Гц до 250 Гц и составляет основу звукового спектра. Точное воспроизведение этого спектра требует большей мощности, поскольку он довольно сложен для человеческому уху. Это означает, что вам понадобятся мощные усилители. Увеличение или регулировка этого диапазона может существенно изменить звуковые характеристики. Умеренное усиление даёт теплоту и присутствие, а чрезмерное усиление приводит к мутности и гулкости.

Такие инструменты, как бас-гитары, нижние ноты фортепиано и барабаны, вписываются в басовые рамки, и все они формируют толщину звука. Она имеет решающее значение для ритмических элементов, поскольку многие басовые сигналы в современной музыке сосредоточены в границах от 90 Гц до 200 Гц. Значение 250 Гц могут придать басу теплоту, не жертвуя при этом четкостью. Названный «низким» – этот диапазон может нарушить баланс музыки, влияя на ее объём.

Низкий средний спектр 

От 250 Гц до 500 Гц, он является очень важной частью звукового спектра для формирования характера звука. Он содержит основную частоту многочисленных акустических инструментов, таких как медные духовые инструменты и деревянные духовые инструменты, такие как альт-саксофоны и кларнеты. Здесь также находятся низшие гармоники большинства инструментов, добавляющие богатства и сложности их тональным профилям.

Повышение на300 Гц обеспечивает четкость баса и инструментов с более низким тоном, а чрезмерное усиление около 500 Гц может приглушить высокочастотные инструменты. Этот регистр является ключом к глубине вокала, виолончели, бас-гитары и малого барабана. Недостатки в этой области могут привести к поверхностному звучанию. Балансировка этого спектра необходима для поддержания чистого и четкого звука, так как он имеет решающее значение для определения основных тонов многих инструментов.

Средние частоты

От 500 Гц до 2 кГц, он определяет заметность и текстуру инструментов в миксе. Например, звукорежиссеры и продюсеры часто ориентируются на эти рамки, когда хотят, чтобы музыка «вырывалась» из динамиков или наушников.

Повышение около 1000 Гц может придать инструментам звучание, напоминающее рупор. Слишком сильное усиление – на 1 кГц – может привести к металлическому звуку, который утомляет слушателя. Особенно при работе с вокалом следует проявлять осторожность при усилении в этой области, поскольку человеческое ухо особенно чувствительно к его звучанию. Помимо основной частоты и нижних гармоник или обертонов, средние частоты добавляют звуку ясности и детализации.

Верхние средние частоты

Находятся между 2 кГц и 4 кГц , — это место, где встречаются гармоники инструментов с более низкими основными частотами. Этот регистр существенно влияет на четкость и характер этих инструментов. Человеческий слух особенно чувствителен к этому диапазону; даже незначительные повышения приводят к заметным изменениям тембра. Здесь находятся согласные и взрывные звуки, такие как «п» и «с», что делает их решающими для четкой речи и пения. Ушной канал естественным образом резонирует на 3,5 кГц, подчеркивая эту область. Нужно быть осторожными при усилении верхних средних частот — оно может добавить присутствия, но слишком сильное усиление может вызвать утомление от прослушивания.

Ударные и ритмичные атаки инструментов определяются этим спектром. Для жанров, ориентированных на голос, таких как хоровая музыка, опера или подкасты, полезны наушники или колонки, которые максимально линейны на этом участке.

Область присутствия (высокие частоты)

Область присутствия от 4 до 6 кГц может улучшить или испортить детализацию музыки. В этих рамках формируются чистота и четкость звука, и именно здесь сосредоточены гармоники таких инструментов, как скрипка и гитара. Этот диапазон влияет на ясность и артикуляцию трека.

Многие домашние стереосистемы концентрируют управление высокими частотами вокруг этой полосы из-за ее важности для определения деталей верха. При хорошем воспроизведении и четкости спектр присутствия создает захватывающее впечатление от прослушивания. Как будто музыка исполняется прямо перед вами. Однако чрезмерное усиление может привести к раздражающему, резкому звуку, который будет отвлекать. И наоборот, обрезка может создать более отдаленный и прозрачный звук.

Высокие частоты

6 кГц до 20 кГц — это место, где в музыку приходят блеск и ясность. Состоящий полностью из гармоник, этот диапазон придает детализацию звука. 10 кГц особенно влияет на четкость, его часто называют «воздушным» диапазоном, когда мы продвигаемся вверх от этой точки.

В этом спектре звуки становятся больше похожими на пронзительный свист. Он включает в себя нежелательные свистящие звуки, которые иногда слышны при произнесении буквы «с», а также гармоники некоторых ударных инструментов, таких как тарелки. Повышение частоты около 12 кГц может придать записи более высокое качество. Однако усиливайте его осторожно, так как может появиться шипение, да и утомляемость звука повысится. Баланс является ключом к достижению насыщенного, детального звука без дискомфорта.

Как частотный диапазон влияет на конструкцию аудио?

При проектировании аудио для дома, автомобиля или портативного устройства, диапазон влияет на конструкцию, обеспечивая баланс между размером, стоимостью и качеством.

Например, размер динамика и корпуса акустики неразрывно связаны с частотной характеристикой. Басу нужна диафрагма большего размера для достаточного движения воздуха, диффузор должен выталкивать большой объём воздуха, чтобы передать бас.

Динамики малого размера (твитеры) подходят для ВЧ из-за их более быстрого отклика и уменьшения нежелательных гармоник. Соотношение размеров распространяется и на корпус: динамики меньшего размера позволяют создавать компактные корпуса для устройств, экономя пространство и материалы.

Резонанс, характеризующийся собственной частотой колебаний объекта, напрямую влияет на конструкцию корпуса. Нежелательные дребезжания и жужжание могут возникнуть, если корпус резонирует на той же частоте, что и ожидаемый звук. Тщательная разработка конструкции корпуса позволяет избежать резонансов.

Материалы играют важную роль в конструкции диафрагмы. Диафрагмы должны быть достаточно легкими для быстрого реагирования и в то же время достаточно жесткими, чтобы предотвратить деформацию во время движения. Такие варианты, как бумага и майлар, обеспечивают этот баланс, причем влагостойкость майлара особенно полезна. Резина, соединяющая диафрагму с рамой, должна быть одновременно прочной и гибкой, чтобы обеспечить беспрепятственное движение.

Когда дело доходит до чувствительности, надежности и уровня звукового давления (SPL) в динамиках и микрофонах, то могут быть компромиссы. Например. Вес диффузора динамика более критичен для ВЧ, тогда как для НЧ необходимы прочные подвесы. Материалы корпуса влияют на резонанс и звукопоглощение, при этом НЧ требуют лучшего демпфирования.

Часто задаваемые вопросы

Это расстояние между самой низкой и самой высокой частотой, которую может воспроизводить аудиооборудование. Он измеряется в Гц и кГц.

Его понимание является ключом к пониманию того, как работает звук. Это поможет вам понять технические характеристики аудиооборудования, а также понять, почему музыка звучит именно так, позволяя вносить коррективы (например, настройки эквалайзера) для оптимизации впечатлений от прослушивания.

Наиболее распространенные диапазоны следующие:

• Суббас: 20–60 Гц

• Бас: 60–250 Гц

• Нижний средний диапазон: 250 Гц –500 Гц

• Средний диапазон: 500 Гц – 2 кГц

• Высокий средний диапазон: 2 кГц –4 кГц

• Присутствие: 4 кГц – 6 кГц

• Высокий: 6 кГц – 20 кГц

Заключение

Существует так много информации о звуковой частоте и о том, как она связана с производством музыки. Если вы начинаете заниматься созданием музыки, в ваших интересах узнать о звуке и частотном спектре. Итак, теперь, когда вы расширили свои знания о звуковых частотах, уверены, что любимые треки зазвучат по-новому.