Beats (muzică)

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Curba de plic a ritmului

În teorie muzicală , în fizică și în special în acustică, ritmul este frecvența care rezultă din suprapunerea unor cantități periodice, în general oscilații sinusoidale de diferite și apropiate frecvențe . Se bazează pe proprietățile principiului suprapunerii . În plus față de câmpurile menționate anterior, toate fenomenele fizice care implică unde sunt afectate de fenomenul bătăilor, inclusiv unde mecanice și unde electromagnetice; Bătăile apar, printre altele, în procesarea semnalului, când două frecvențe ale semnalului sunt apropiate una de cealaltă.

Descriere

Intrând în mai multe detalii ale fenomenului acustic, bătaia are ca rezultat un efect vibratoriu particular, caracterizat prin ondulații acustice rapide. Efectul este o întărire urmată de o slăbire a sunetului, în funcție de frecvențele care sunt în acord de fază sau defazate. Bătăile sunt dificil de distins în instrumentele cu coarde lovite, cum ar fi pianul, datorită duratei scurte a sunetelor. Se găsește cu mai puține dificultăți în instrumentele de suflat și rezervoarele de aer, cum ar fi organul, deoarece au un sunet mai larg. Acest efect se găsește cu ușurință și în așa-numitul vibrato al corzilor . De fapt, întrucât vibrato-ul se obține prin mișcarea ușoară a degetului pe coarda viorii, acesta produce sunete ușor diferite între ele, determinând, prin suprapunerea vibrațiilor, bătăile.

Abordare fizică

Bate între două sunete cu o diferență de frecvență de 1%

Să presupunem că avem două corpuri care vibrează simultan, ale căror sunete pot fi reprezentate cu unde sinusoidale cu aceeași frecvență și aceeași amplitudine. Aceste două unde se pot suprapune în moduri diferite: în fază ( interferență constructivă), în opoziție de fază (interferență distructivă) sau undeva între ele. Deoarece sunetul rezultat este suma celor două sunete, în primul caz acesta va fi identic cu primele două, dar de amplitudine dublă (crestele se adună și văile se adună); în cel de-al doilea caz nu va exista niciun sunet rezultat (creastele și văile se compensează reciproc în fiecare punct, anulându-se reciproc); în al treilea va exista un sunet de intensitate intermediară, în funcție de cât de mult este defazajul între cele două sunete inițiale. Firește, deoarece cele două sunete au aceeași frecvență, defazarea va fi constantă în timp: dacă, de exemplu, prima creastă a primului sunet este perfect suprapusă pe prima creastă a celui de-al doilea, același lucru se va întâmpla și pentru al doilea creste, pentru treimi și așa mai departe (în mod similar în cazul schimbării de fază arbitrare).

Presupunând acum că cele două frecvențe nu sunt exact identice, dar că există o mică diferență între ele, defazarea de această dată nu va mai fi constantă, ci va varia în timp: dacă, de exemplu, primele creste ale celor două sunete au coincis perfect (intensitatea totală era deci dublă), aceasta din urmă nu va fi perfect suprapusă, deoarece una va ajunge puțin mai devreme decât cealaltă; pentru cele trei creste această diferență de fază va fi și mai accentuată și așa mai departe, până când creasta primului sunet se suprapune pe o vale a doua: cele două sunete au trecut în opoziție de fază și intensitatea totală este zero. Procedând din nou în același mod, după un anumit număr de perioade (în funcție de diferența relativă dintre cele două frecvențe inițiale) cele două sunete vor reveni la fază. Cu alte cuvinte, bătăile apar atunci când defazarea (și, prin urmare, tipul de interferență) dintre două sunete cu frecvențe similare variază în timp. Acest mecanism este văzut clar în imagine.

O explicație matematică elegantă a fenomenului este dată prin formulele de prerafereză : dacă reprezentăm cele două sunete cu două unde sinusoidale de amplitudine unitară (pentru simplitate), putem aplica formulele sunetului rezultat:

Unde este plasat , .

De sine , (adică dacă Și sunt apropiate), suma celor două sunete poate fi exprimată ca un sunet cu frecvență intermediară, egal cu , a cărui amplitudine este modulată la frecvența mult mai mică .

Exemple practice de bătăi

Fenomenul bătăilor se găsește ușor dacă facem să vibreze în același timp două corpuri care au o ușoară diferență de frecvență între ele (de exemplu, o singură vibrație pe secundă), în prima clipă cele două mișcări vor ajunge la ureche în aceeași fază de vibrație ; dar după o jumătate de secundă prima origine a sunetului va fi finalizat cu jumătate de vibrație mai mult decât a doua și cele două mișcări vor fi în fază opusă. În următoarea jumătate de secundă vibrațiile vor reveni treptat în fază și urechea va primi din nou două mișcări armonioase.

Canal stâng: La3 220 Hz Canal drept: G # 3 207,65 Hz Beat: 12,35 Hz (frecvență înaltă)
Frecvența de 2Hz care iese din tonuri la 220 și 222 Hz (frecvență joasă)

Prin urmare, intensitatea sunetului, în alternanța diferitelor faze, va oscila continuu, astfel încât în ​​amestecul celor două sunete, ușor inegale în ton, va exista, la intervale egale, o succesiune de întăriri periodice și slăbiri periodice. care se numesc beat-uri. Există instrumente care produc aproape întotdeauna bătăi: la fel și clopotele care, având diferențe de grosime în diferite puncte, produc bătăi foarte intense care le conferă sunetul ondulant caracteristic. Adesea bătăile sunt utilizate în mod intenționat pentru a obține efecte speciale; în exemplul organului , registrul vocii umane este alcătuit din două țevi care nu sunt perfect acordate, pentru a obține un fel de tremur care imită vocea cântăreților. Vocea cerească se obține și din două țevi reglate pentru a obține acest efect.

Sunete de diferență, adăugare

Prin redarea a două note în același timp, urechea percepe note suplimentare de diferite frecvențe egale cu sumele și diferențele corespunzătoare ale celor două note emise: în aceste cazuri vorbim de sunete combinate. Dintre acestea, cel mai important din punct de vedere practic este așa-numitul al treilea sunet al lui Tartini , descoperit de Tartini în anii 1700 . De fapt, celebrul violonist a constatat că, jucând un biord la un interval de 5ª (adică cu un raport de frecvență de 3: 2), o altă notă a fost auzită la bas a cărei frecvență corespundea unui număr de vibrații egal cu diferența dintre cele de cele două sunete originale. Astfel, de exemplu, dacă un sunet avea 900 de vibrații și celălalt 600, sunetul suplimentar care se auzea avea 300 de vibrații pe secundă și, prin urmare, era cu o octavă mai mic decât cel din urmă.

Din punct de vedere fizic, fenomenul este deosebit de evident atunci când se joacă două note la un interval de 5ª, deoarece produsele de intermodulare (a se vedea mai jos) de ordinul doi f 2 −f 1 și de ordinul trei 2f 1 −f 2 , care în mod normal sunt disjuncte, în acest caz coincid exact prin adunare.

Fenomenul sunetelor combinate este cunoscut de peste jumătate de secol în electronica aplicată telecomunicațiilor unde acestea sunt numite „produse de intermodulare”: sunt generate în fiecare amplificator neliniar, adică produce o distorsiune a semnalelor de intrare, în de aceea, chiar și în interiorul urechii noastre atunci când percepe două sunete din surse distincte.

Două sunete de frecvență și adăugați împreună într-un amplificator neliniar ca urechea noastră, produc produse de intermodulare de ordinul doi: ; de ordinul trei: și ordinele ulterioare; pe lângă armonici ... multipli ai frecvențelor fundamentale. Aceste frecvențe generate în interiorul urechii sunt cele care produc diferența și sunetele de adăugare, primele fiind confundate de mult cu inexistentele „armonici inferioare” sau „hipotonele”.

Termeni precum „hipotonii”, „sunete de multiplicare”, „subarmonice”, care se găsesc adesea în literatură, nu au niciun sens în fizică. Fenomenul așa-numitelor subarmonice , de exemplu, derivă nu atât dintr-un fenomen fizic real, cât dintr-o eroare indusă de ureche atunci când percepe două sunete din surse distincte, producând intern produsele de intermodulare menționate anterior.

Aplicații practice

Fenomenul „al treilea sunet” își găsește aplicația practică în construcția de organe : uneori, în loc să construiască țevi uriașe pentru frecvențe foarte joase, sunt create registre în care două țevi la o distanță de al cincilea joacă simultan creând iluzia unui al treilea sună mai adânc; aceste registre sunt adesea recunoscute după numele lor, de obicei acustice , rezultante sau severe . Thereminul exploatează, de asemenea , ritmul dintre două frecvențe inaudibile (în câmpul cu ultrasunete ) pentru a obține un sunet sonor și modulabil prin schimbarea frecvenței uneia dintre cele două unde.

Vocea umană , Vocea cerească , Unda maris , Vocea eterică , Organ Timbales și multe opriri de acordeon profită de fenomenul beat pentru a obține un sunet mai cald și mai expresiv. Aceste registre fac să sune două țevi (sau stuf) în același timp: una reglată corect și una ușor mai mică sau mai mare, pentru a obține un anumit număr de oscilații de intensitate pe secundă.

Este interesant de remarcat faptul că, în practica operațională a acordării instrumentelor muzicale, tunerii nu exploatează ritmurile care apar între elementele fundamentale, ci cele dintre unele dintre armonicile lor ușor de perceput. De exemplu, dacă un C3 și un G3 sunt redate concomitent, al treilea sunet armonic al lui C3 care este un G4 „bate” cu a doua armonică a lui G3 care este exact aceeași G4. Pe baza frecvenței bătăilor acestor sunete armonice comune coincidente, au fost create și realizate acorduri denumite în mod necorespunzător „după ureche”, dar care au o conotație științifică profundă bazată pe legile spectroscopiei acustice. Acordurile istorice, cum ar fi acordurile pitagoreice și mezotonice, de exemplu, ar putea fi realizate prin exploatarea caracteristicilor timbrale ale instrumentelor. De exemplu, un pian nu poate fi acordat niciodată cu treimi, tocmai pentru că este imposibil să se perceapă bătăile dintre a cincea armonică a fundamentalului (de exemplu C3) cu a patra armonică a treia (E3), care este posibilă pentru un organ sau un clavecin. Încercările experimentale de acordare a unui pian cu sistemul mezotonic în care sunt utilizate opt intervale ale treimei majore (5/4) duc la nenumărate inexactități în realizarea celor opt intervale în sine și în realizarea consecventă a cincilea lup care constituie procesul operațional final al reglării în sine. Practic, din punct de vedere istoric, a fost posibil să concepeți și, în consecință, să realizați anumite acorduri, deoarece caracteristicile timbrale (percepția sunetelor armonice) ale diferitelor instrumente au permis sintonizatorilor să le poată realiza cu o anumită ușurință [1]

În jurul anului 1965 Pietro Grossi , pionier al muzicii pentru computer [2] înregistrează un repertoriu de evenimente sonore în Studio di Fonologia Musicale din Florența S 2F M , [3] incluzând o serie de Beats. Scopul a fost de a crea material sonor pentru a fi folosit pentru alte compoziții. Cu toate acestea, Battimenti pot fi auzite și ca o lucrare terminată, atât de mult încât unii, precum Albert Mayr, unul dintre principalii colaboratori ai lui Grossi la vremea studioului S 2F M din Florența, sunt dezechilibrați definindu-i ca fiind unul dintre cele mai fascinante opere ale secolului trecut , [4] pentru expresivitate maximă în ciuda esențialității sunetului. [5]

În 2019, frecvențele Battimenti di Grossi sunt reluate de muzicianul Sergio Maltagliati și de pictorul abstract Romano Rizzato . Maltagliati utilizează 11 frecvențe de sunete, 395-405 Hz (aceeași înregistrată de Grossi), combinate în conformitate cu ceea ce sugerează pictura Rizzato lui. [6]

Tonuri binaurale

Tonurile binaurale sunt bătăi generate direct de creier atunci când cele două unde sonore sunt auzite separat prin căști (deci nu există o suprapunere fizică a celor două unde sonore).

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: tonuri binaurale .

Notă

  1. ^ Teză Tuning and Audition - Facultatea de Fizică, Pisa 1976. Supervisor Prof Marco Tiella
  2. ^ Pietro Grossi în Music Archives , pe musica.san.beniculturali.it .
  3. ^ S 2F M , la hackerart.org .
  4. ^ Pietro Grossi, Battimenti di Giovanni Mori , pe musicaelettronica.it .
  5. ^ Interviu cu Albert Mayr , pe musicaelettronica.it .
  6. ^ Beats 2.5 , pe visualmusic.it .

Bibliografie

  • Alfredo Ferraro, Enciclopedia radioului , Florența, Sansoni, 1954, vol. 1, p. 175.

Elemente conexe

Alte proiecte

linkuri externe

  • [1] , Universitatea din Modena și Reggio Emilia, cu exemple ascultabile.
Muzică Portal muzical : accesați intrările Wikipedia care se ocupă de muzică