Объяснение спектра звуковых частот

Постоянно развивающийся поток музыкальной информации

Объяснение спектра звуковых частот

Спектр звуковых частот представляет собой диапазон частот, которые может интерпретировать человеческое ухо. Частота звука измеряется в герцах (Гц). Этот диапазон слышимых частот у среднего человека при рождении составляет от от 20 Гц до 20000 Гцили 20 кГц.

Диапазон слышимости разных видов животных (из Wikipedia.com)

Спектр звуковых частот также известен как спектр звуковых частот.

Из-за возраста и других факторов, включая повреждение слуха, этот диапазон со временем ухудшается, но для среднего человека диапазон 20–20000 Гц описывает, а также представляет то, что мы слышим с точки зрения частоты или с точки зрения музыки, высоты тона.

Понимание этого звукового спектра может помочь в ряде областей;

• Обсуждение звука и музыки
• Понимание технических спецификаций
• Настройка графического эквалайзера
• Поймите, что вы слышите лучше

В зависимости от того, где вы читаете о спектре звуковых частот, терминология может быть технической или субъективной, что еще больше усложняет ваше понимание.

Знание звукового спектра может быть просто информацией, которую приятно знать и понимать. Мы все любим музыку, поэтому получить более глубокое понимание ее — это весело.

Графический эквалайзер VLC (из: медиаплеер VLC)

Могут быть случаи, когда вы захотите отрегулировать баланс звукового спектра с помощью графического эквалайзера (EQ). Некоторые знания могут помочь вам получить нужные результаты и исключить догадки.

В этой статье мы объясним спектр звуковых частот, используя субъективную и базовую техническую терминологию. Это продвинет ваши знания о наиболее часто обсуждаемых деталях по этому вопросу.

Что такое звуковые частоты?

Когда музыкальный звук воспроизводится в такой среде, как воздух, он заставляет молекулы воздуха вибрировать. Когда эти вибрации достигают наших ушей, наши уши вибрируют на тех же частотах, и сигнал преобразуется из звука в воздухе в электрические сигналы, которые наш мозг интерпретирует как звук.

Музыканты назвали бы эту вибрацию высотой звука. Когда мы хотим получить научное представление об этом свойстве звука, мы используем частоту.

Частота относится к тому, сколько раз в секунду повторяется цикл звуковой волны. Чем больше частота, тем выше воспринимаемый вами тон.

1 цикл звуковой волны

Изображение выше было создано с помощью цифрового осциллограф. Мы видим один цикл синусоиды, цифровое представление повторяющейся звуковой волны. А синусоидальная волна это самый простой звук, который мы можем воспроизвести.

Длина цикла находится между точками A и B. Частота — это измерение звука в циклах в секунду или Герцах (Гц). Если звук имеет частоту 20 Гц, чрезвычайно низкую частоту, он повторяется 20 раз в секунду.

Если мы создадим синусоиду с частотой 10 000 Гц (10 кГц), звук будет циклически повторяться невероятно быстро, 10 000 раз в секунду, создавая гораздо более высокую частоту и высоту тона.

Представление звука

Как правило, слушатели музыки не имеют доступа к осциллографам, и представление имеет смысл только для объяснения или анализа основных звуков. Музыка гораздо сложнее. Более распространенный инструмент, с которым вы сталкиваетесь, — это графическое представление, часть графического эквалайзера, в программной или аппаратной форме.

Графический анализатор спектра (инструмент измерения HawkEye от SPL)

Это изображение является графическим представлением уже упомянутых звуков, синусоидальной волны 20 Гц и 10 кГц. Вы можете видеть, как частота делится на шкале по нижней части изображения, по оси X. Вертикальная ось Y представляет амплитудачто связано с громкостью частот в этом диапазоне.

Музыка гораздо сложнее, чем эти основные тона. Он содержит тысячи частот, смешанных вместе.

В графических эквалайзерах у вас есть элементы управления для обрезки и усиления частотных диапазонов, для настройки звукового спектра и тона музыки.

Полный частотный диапазон звукового спектра музыки сложен. Он разделен на диапазоны, чтобы сделать его более управляемым и простым для описания и контроля.

Услышь это сам

Наденьте свои любимые наушники и уменьшите громкость до подходящего уровня. Слушайте синусоидальный аудиовыход в каждом из частотных диапазонов.

Разделение спектра звуковых частот

Частотный спектр разбит на семь полос или диапазонов. Иногда меньше, но мы обсудим общие частотные диапазоны, с которыми вы столкнетесь;

1. Саб-бас: 16 – 60 Гц
2. Бас: 60 – 250 Гц
3. Нижний средний диапазон: 250–500 Гц
4. СЧ: 500 – 2 кГц
5. Верхний средний диапазон: 2 – 4 кГц
6. Присутствие: 4 – 6 кГц
7. Яркость: 6 – 20 кГц

Частота начала и окончания диапазона может немного различаться, но это общие диапазоны.

Упрощенные термины частотного спектра

1. Саб-бас, Бас: Бас
2. Нижний средний диапазон, средний диапазон, верхний средний диапазон: средние частоты
3. Присутствие, Яркость: максимумы

Эти диапазоны также можно упростить, часто на бюджетном оборудовании или с помощью базового программного управления. Саб-бас и бас сгруппированы вместе как «бас».

Можно сгруппировать средние частоты вместе, чтобы они были просто «средними», или иногда средние частоты не учитываются, при этом упоминаются только нижняя и верхняя средние частоты.

Диапазоны Presence и Brilliance могут быть сгруппированы вместе и называться «Highs».

Это технические термины, используемые для описания полос частот и диапазона частот, содержащихся в них.

Субъективные условия частотного спектра

1. Бас: низкие
2. Средние частоты: средние частоты
3. Максимумы: высокие или высокие

Вы часто будете сталкиваться с более субъективной терминологией, обобщающей эти диапазоны. Басовые диапазоны часто называют «низкими» или «низкочастотными». Все содержимое среднего диапазона можно назвать «средним», а все, что выше, – «высоким».

Вся эта терминология, техническая и субъективная, верна. То, что используется, зависит только от контекста.

Саб-бас: 16 – 60 Гц

Анализатор спектра, отображающий суббасовый диапазон (1/3-Oct Spectrum Analyzer от Voxengo)

Демонстрация синусоиды (40 Гц):

Диапазон частот суббаса лежит в пределах 16 – 60 Гц. Чтобы точно воспроизвести этот чрезвычайно низкий диапазон, вам нужны качественные наушники, полночастотные динамики или сабвуфер. Это требует большей мощности от вашего усилителя, и он должен применять ее без искажений.

В динамиках размер низкочастотного динамика и конструкция динамика напрямую связаны с тем, сколько баса можно воспроизвести.

При настройке эквалайзера или сабвуфера будьте осторожны, чтобы не слишком сильно увеличить этот диапазон. В то время как потрясающая сила может быть впечатляющей, слишком много может сделать вашу музыку «грязной», звуки станут нечеткими.

Это слышно как размазывание частот в этом диапазоне, что также может сказаться на басах и нижних средних частотах. Звуки и инструменты в этих диапазонах становятся неотчетливыми из-за чрезмерной энергии.

Хотя наш диапазон слышимости снижается до 20 Гц, суббасовый диапазон больше ощущается, чем слышен.

Несмотря на то, что мы не слышим ниже 20 Гц, иногда есть частотный контент ниже этого уровня. Это используется в фильмах и на телевидении для звуковых эффектов или композиторами экспериментальной музыки.

Говоря музыкальным языком, это область таких инструментов, как бочки, бас-синтезаторы и некоторые оркестровые инструменты, такие как арфа и фагот.

Бас: 60 – 250 Гц

Анализатор спектра, отображающий диапазон низких частот (1/3-октовый анализатор спектра от Voxengo)

Демонстрация синусоиды (100 Гц):

Басовый диапазон — это диапазон, которым увлечены многие люди. Область басового диапазона лежит в районе 60 – 250 Гц. Исторически сложилось так, что это группа, которая добилась наибольшего прогресса по мере развития технологий записи и воспроизведения.

Такие технологии, как дизайн динамиков, сабвуферы и цифровая обработка сигналов позволяют лучше представить этот диапазон.

Для точного воссоздания басового диапазона требуется больше мощности, чем для диапазонов выше него. Одна из основных причин этого заключается в том, что наши уши менее чувствительный в этом диапазоне. Для точного воспроизведения баса требуются мощные усилители с низким уровнем искажений.

Басовый диапазон, также известный как «низкий» или «нижний конец», является важным диапазоном, поскольку он может изменить баланс музыки, сделав ее более тонкой или толстой.

Нижний средний диапазон: 250–500 Гц

Анализатор спектра, отображающий нижний средний диапазон (1/3-октовый анализатор спектра от Voxengo)

Демонстрация синусоиды (350 Гц):

Нижний средний диапазон, а также верхняя часть басового диапазона важны, так как содержат основная частота многих акустических инструментов. Нижний средний диапазон лежит в районе 250 – 500 Гц.

Основная частота

Основная частота звука – это частота, определяющая высоту звука. Это почти всегда самая громкая частота звука.

Когда этот диапазон не слышен точно, инструменты и голос звучат неестественно. Это особенно заметно при пении, так как именно в этом диапазоне находится тело и характер голоса.

Когда инженеры калибруют звуковую систему, они часто используют свой собственный голос, говоря в микрофон. Любые несоответствия с системой быстро проявятся в том, как воспроизводится голос, это один из самых знакомых нам звуков.

Когда музыке не хватает глубины в таких инструментах, как голос, виолончель, бас-гитара или малый барабан, это часто происходит из-за проблем в нижнем среднем диапазоне.

СЧ: 500–2000 Гц

Анализатор спектра, отображающий средние частоты (1/3-Oct Spectrum Analyzer от Voxengo)

Демонстрация синусоиды (1200 Гц):

Теперь мы входим в центральный частотный диапазон или средний диапазон, важный диапазон, в котором находится содержание диалогов, вокала, а также звуковых эффектов фильмов и телепередач. Более дешевые наушники, динамики и мобильные телефоны сосредотачивают большую часть своей продукции в этом диапазоне. Средний диапазон лежит в районе 500–2000 Гц.

Это диапазон за пределами основной частоты и более низких гармоник или обертонов, он добавляет ясности и детализации. Когда звукорежиссеры и продюсеры хотят, чтобы музыка «выскакивала» из радио, они фокусируются на этом диапазоне.

Чрезмерное усиление в диапазоне 1 кГц может сделать вашу музыку «роговой» или металлической. Если также может вызвать усталость слушателя.

Если ваша система воспроизведения звука уступает в этой области, это ограничивает продолжительность времени, в течение которого вы можете наслаждаться прослушиванием музыки.

Верхний средний диапазон: 2–4 кГц

Анализатор спектра, отображающий более высокие средние частоты (1/3-октовый анализатор спектра от Voxengo)

Демонстрация синусоиды (3000 Гц):

Верхний средний диапазон — это диапазон, в котором ваши уши наиболее чувствительны. В этом диапазоне встречаются согласные звуки в голосе, такие как к, р, с, т. Для того, чтобы речь и пение были ясными, этот диапазон нуждается в должной ясности. Сигнал более высоких средних частот находится в области 2–4 кГц.

Благодаря конструкции и эволюции наших ушей слуховой проход (часть, которая идет от наружного уха к барабанной перепонке) естественным образом резонирует в диапазоне около 3,5 кГц.

Можно смотреть на него как на встроенный усилитель, он позволяет нам лучше улавливать звуки в этом диапазоне. Благодаря этому, если музыки в этом диапазоне не хватает, мы это сразу замечаем. Верно и обратное: слишком много акцента, и музыка становится раздражающей и ее трудно слушать.

Поскольку эта область важна для интерпретации деталей вокальных звуков, те, кто интересуется хоровой музыкой, оперой, подкастами или всем, что связано с голосом, по достоинству оценят наушники или динамики, которые сияют в этой области.

Помимо голоса, в этой области находятся перкуторные звуки. Хорошо воспроизводимые средние частоты — это то, что определяет отличные наушники и колонки. При прослушивании это ключевая область, на которой следует сосредоточиться, чтобы убедиться, что она детализирована, имеет глубину и звучит естественно.

Присутствие: 4 – 6 кГц

Анализатор спектра, отображающий диапазон присутствия (1/3-октовый анализатор спектра от Voxengo)

Демонстрация синусоиды (5000 Гц):

Диапазон присутствия отвечает за определение верхнего диапазона в вашей музыке. Когда этот диапазон хорошо спродюсирован и ясен, вы чувствуете, что сидите перед исполняемой музыкой. Сигнал присутствия находится в диапазоне 4 – 6 кГц.

В голосе это диапазон, где находятся звуки «с». Если чрезмерно подчеркнуть, это создает отвлекающее впечатление от прослушивания.

По мере ремастеринга классических альбомов присутствие часто усиливается для создания музыки, которая звучит более современно или сопоставима с современными методами производства.

Когда музыка воспроизводится на радио или в потоковых сервисах, звукозаписывающие компании заинтересованы в согласованности воспроизведения. Современная музыка более раскручена в этом диапазоне. Это аналогичная проблема с войны громкости.

Когда музыка хорошо сбалансирована в этом диапазоне, она добавляет такие качества, как теплота и сладость, к высоким струнным, синтезаторам и оркестровой музыке. Если переусердствовать, это добавляет жесткости и сибилянтов не только голосам, но также тарелкам и хай-хэтам.

Яркость: 6 – 16 кГц

Анализатор спектра, отображающий диапазон яркости (1/3-октовый анализатор спектра от Voxengo)

Демонстрация синусоиды (10000 Гц):

Как следует из названия, диапазон Brilliance добавляет яркости и чистоты музыке. Нижний диапазон все еще может быть шипящим, поэтому чрезмерное усиление в этом диапазоне не является хорошей идеей. Диапазон яркости лежит в районе 6 – 16 кГц.

10 кГц — это диапазон, влияющий на четкость. Это слышно как высокочастотный блеск и может придать музыке детализацию и искристость.

Повышение частоты от 10 кГц часто называют «воздушной» полосой. Сложно описать происходящее музыкальными терминами, но можно представить, как взволнован воздух на оркестровом выступлении.

Это что-то достаточно субъективное, но при правильном воспроизведении вы это точно осознаете.

Есть несколько инструментов, за исключением электронных звуков, которые естественным образом имеют какие-либо громкие гармоники или частотный состав в этой области, поэтому это слышно как глобальный эффект во всем музыкальном произведении, которое вы слушаете.

Когда этот диапазон частот чрезмерно подчеркнут, он звучит неестественно, поскольку в настоящей музыке или природе, которые здесь обитают, мало звуков.

Одно из ограничений виниловых пластинок и способов их производства заключается в том, что их частотная характеристика затухает и теряет энергию выше 15 кГц. Это одно из утверждений о том, почему у них более теплый и естественный звук, который предпочитают многие слушатели.

Большая картина

Если вы хотите понять, как работают ваши динамики и наушники и как настроить оборудование, полезно иметь некоторые знания о спектре звуковых частот.

Все в музыке связано с вибрацией. Частота — это то, как мы ее измеряем. От вибраций в воздухе к нашим ушам и телу, и далее к нашему мозгу.

Это факт что разрешение наших ушей, детали, которые мы можем интерпретировать, намного превосходят возможности нашего зрительного восприятия. Если что-то не так, мы быстро это замечаем.

Когда частотный баланс идеален, независимо от того, осознаем мы это полностью или нет, он повышает качество прослушивания.

Вы также хотите воспроизвести свою музыку так, как задумали художники, звукорежиссеры и продюсеры. Уделение внимания звуковому спектру, настройка и калибровка вашей системы позволяют вам оценить все усилия и страсть, которые были вложены в ее создание.

Вооружившись этим знанием спектра звуковых частот, вы теперь можете разобраться как в технических, так и в субъективных аспектах разговора о музыке и ее воспроизведении.

Закрепите это, чтобы сохранить статью

Закрепите этот «Спектр звуковых частот: объяснение», чтобы сохранить статью.