Что такое частотный диапазон гц

Что такое частота? Немного теории вопроса.

Частота — физическая величина равна количеству повторений или возникновения событий (процессов) в единицу времени.Свойства звука (механических упругих колебаний среды) зависят от частоты. Человек может слышать колебания с частотой от 20 Гц до 20 кГц. Звук с частотой более низкой, чем 20 Гц называется инфразвуком[6]. Инфразвуковые колебания, хотя и не слышны, могут ощущаться осязательно. Звук с частотой выше 20 кГц называется ультразвуком.
В музыке обычно используются звуки, основная частота которых лежит от субконтроктавы до 5-й октавы. Так, звуки стандартной 88-клавишной клавиатуры фортепиано укладываются в диапазон от ноты ля субконтроктавы (27,5 Гц) до ноты до 5-й октавы (4186,0 Гц). Однако музыкальный звук обычно состоит не только из чистого звука основной частоты, но и из примешанных к нему гармоник (звуков с частотами, кратными основной частоте). Обертоны музыкальных звуков лежат во всём доступном для слуха диапазоне частот.

1) Низкие басы (от 10 Гц до 80 Гц) — это самые низкие ноты, от которых резонирует комната, а провода начинают гудеть. Если ваша звуковоспроизводящая аппаратура не воспроизводит эти частоты, вы должны ощутить потерю насыщенности и глубины звука. Естественно, при записи и сведении потеря этих частот вызовет тот же эффект.

2) Верхние басы (от 80 Гц до 200 Гц) — это верхние ноты басовых инструментов и самые низкие ноты таких инструментов, как гитара. Если потерять этот регистр, то вместе с ним потеряется и ощущение силы звука. А ведь именно в этих частотах со
держится энергия звука, которая заставляет вас пританцовывать под музыку, недаром основная энергия ритм-секции сконцентрирована именно в этом регистре.

3) Низкие средние (от 200 Гц до 500 Гц) — здесь размещается почти весь ритм и аккомпанимент, это регистр гитары.

4) Средние средние ( от 500 Гц до 2.500 Гц) — соло скрипок, соло гитар, фортепиано, вокал. Музыку, в которой не хватает этих частот обычно называют «занудной» или «смурной».

5) Верхние средние (от 2.500 Гц до 5 кГц). Только самые верхние ноты фортепиано и некоторых других инструментов, здесь много гармоник и обертонов. Усиление этой части спектра позволяет достичь яркого, искрящегося звука, создающего эффект присутствия.

6) Низкие высокие (около 5 кГц до 10 кГц), где мы встречаемся с самым сильным искажением высоких частот и где шипение пленки становится самым заметным, так как здесь очень мало других звуков, способных скрыть это. Хотя люди, теоретически могут слышать и более высокие тона, эти частоты считаются пределом восприятия. Но по большому счету, для хорошего звука — это маловато.

Частотный диапазон музыкальных инструментов:

Рояль, фортепиано 27-4200 Гц
Контрабас 40-300 Гц
Электрическая бас-гитара 41-250 Гц
Туба 45-320 Гц
Валторны 60-740 Гц
Фагот 60-630 Гц
Виолончель 65-880 Гц
Тромбон 80-500 Гц
Акустическая гитара 82-1175 Гц
Электрическая гитара 82-1570 Гц
Альт 130-1240 Гц
Кларнет 140-1980 Гц
Труба 160-990 Гц
Скрипки 210-2800 Гц
Гобой 230-1480 Гц
Флейта 240-2300 Гц
Пикколо-флейта 560-2500 Гц

Частотный диапазон человеческого голоса:

Бас 75-330 Гц
Тенор 120-500 Гц
Меццо-сопрано 170-700 Гц
Сопрано 230-1100 Гц

Источник

Что такое диапазон частот?

Диапазон частот – это полоса частот, ограниченная определёнными значениями.

Рассмотрим несколько вариантов использования термина «диапазон частот».

Диапазон частот наушников – это полоса частот, которую способны воспроизводить наушники. Например, наушники Sony MDR-V700DJ способны воспроизводить частоты от 5 Гц до 30 кГц.

Диапазон частот студийных мониторов или стерео системы – полоса частот, которую способны воспроизводить мониторы или стерео система. Например, акустика Microlab Pro 1 может воспроизводить частоты от 50 Гц до 24 кГц.

Диапазон частот музыкального инструмента – это полоса частот, характерная для извлечения звуков на данном инструменте. Например, рояль занимает полосу частот от 27 Гц до 24 кГц.

Диапазон частот человеческого голоса – полоса частот, которую способен «воспроизвести» (спеть) человек. Человеческие певческие голоса можно разделить на женские и мужские.

Женские голоса:

— Контральто (170 – 780 Гц);

— Меццо-сопрано (200 – 900 Гц);

— Сопрано (255 – 1000 Гц);

— Колоратурное сопрано (265 – 1400 Гц);

Мужские голоса:

— Баритон (100 – 400 Гц);

Диапазон частот человеческого уха – полоса частот, которую способен услышать человек. В среднем это значение лежит в пределах 20 – 22000 Гц.

В связи с вышесказанным частотный диапазон можно разделить на 4 категории:

1. Инфразвук (ниже 20 Гц);

2. Естественный (слышимый человеком) звук (20 – 20000 Гц);

3. Ультразвук (20 кГц – 1 ГГц);

4. Гиперзвук (выше 1 ГГц).

Также, хочется отметить, что в музыке принято условно разделять диапазон частот на низкие, средние и высокие звуки.

Низкие звуки:

— Бочка – 40 – 3000 Гц (возможно и выше). Основной сигнал в районе 40 – 90 Гц.

— Контрабас – 40 – 8000 Гц. Основной сигнал 41 – 260 Гц.

Средние звуки:

— Рояль – 27 – 13000 Гц. Основной сигнал 27 – 4200 Гц.

— Акустическая гитара – 82 – 12000 Гц. Основной сигнал 82 – 1180 Гц.

— Альт – 130 – 10000 Гц. Основной сигнал 130 – 1100 Гц.

Высокие звуки:

— Тарелки – 400 – 20000 Гц. Основной сигнал 1,5 – 20 кГц.

Я привёл лишь несколько примеров для большего понимания.

Диапазон частот в электронной музыке (да и в любой другой) является очень важным понятием. Знание полосы частот того или другого инструмента, облегчает процесс сведения композиции. Автор-аранжировщик заранее может представить, где будет расположен каждый инструмент.

Таким образом, на этапе сведения можно будет использовать эквалайзер со щадящими настройками (минимальная коррекция).

Если же вы не знаете, какой диапазон частот занимает инструмент (это в большей степени может касаться синтетических звуков), то всегда можно использовать анализатор спектра.

Удачи в творчестве!

Если вам понравилась статья, поделитесь ей, нажав на кнопки социальных сетей.

Источник

Воспроизведение звука и музыки: какие частоты используют и зачем их ограничивают

Содержание

Содержание

Собаки слышат до 45 кГц, кошки — до 79 кГц, дельфины и летучие мыши — выше 100 кГц, а человеческое ухо едва в состоянии услышать несчастные 20 Кгц, а чаще — всего 16-17 кГц. Почему все так? И зачем тогда гордые значения воспроизводимых частот типа «16 Гц — 40 кГц» на аудиотехнике? На каких частотах вообще звучат музыкальные инструменты и человеческий голос? Об этом ниже.

Что такое частота звука?

Звуковая волна, как и любая другая, имеет две главные характеристики — амплитуда и частота. Если к поплавку на озере привязать карандаш и устроить так, чтобы он чертил на движущейся бумаге свою траекторию (как кардиометр или сейсмограф), то получится синусоида:

Почему мы слышим хуже кошки?

Звуковые волны могут иметь любую частоту колебаний, но человеческое ухо улавливает их в диапазоне примерно от 20 Гц до 20 Кгц. На самом деле, в идеальных лабораторных условиях некоторые слышат аж до 12–16 Гц, а те, кто не слышит, могут уловить низкочастотные колебания телом. А вот с высокими частотами все хуже. Лишь немногие смогут уловить 20 кГц, большинство же слышат лишь до 16-17 кГц, и с возрастом это значение падает до 8–10 кГц.

Более того, человеческое ухо наиболее чувствительно к диапазону от 2 до 5 кГц — это так называемая зона разборчивости. Чувствительность к волнам на разных участках спектра различается. Любой может записаться на аудиометрию — обследование слуха, чтобы получить аудиограмму — кривую чувствительности своих ушей по частотам. Правда, в медицине она измеряется в диапазоне от 125 Гц до 8 кГц, но даже в таком укороченном отрезке у всех будет видна неравномерность слуха. Чувствительность ушей зависит даже от времени дня и настроения.

Кроме того, воспринимаемая громкость зависит от частоты звука. К примеру, на малой громкости низкие и высокие частоты слышны хуже. Это как раз следствие того, что человеческое ухо заточено под средние частоты, позволяющие распознавать речь. Эффективная коммуникация — одно из главных эволюционных преимуществ человека, поэтому эволюция и наделила нас тем слуховым диапазоном, что мы имеем.

В свою очередь, эволюционные преимущества других животных могут отличаться. К примеру, летучие мыши ориентируются в пространстве, издавая и улавливая ультразвук, поэтому и слышат до 200 кГц. А большая восковая моль часто становится добычей летучих мышей, поэтому ей пришлось развить слуховой диапазон до 300 кГц, чтобы избегать встреч с ужасом, летящим на крыльях ночи. Кошка слышит ультразвук, потому что многие грызуны общаются на высоких частотах, а киты слышат инфразвук, чтобы общаться самим, потому что низкочастотные волны лучше передаются на большие расстояния.

Фундаментальная частота голоса мужчины — в районе 80-150 Гц, женщины — 150-250 Гц. Однако телефонные линии обрезают в звуке все, что ниже 300 Гц и выше 3,5 кГц. Почему? Потому что кроме фундаментальной частоты есть еще обертона. Это призвуки, которые появляются из-за того, что у человека звучат не только голосовые связки, но и гортань, голова, да и все тело целиком. Обычно они находятся выше основного тона, поэтому так и называются.

У мужчин обертона голоса достигают 4 кГц, у женщин — 5-6 кГц. Они сильно влияют на звучание, благодаря им мы можем отличить одного человека от другого и даже определить по голосу его телосложение. Соответственно, именно они, а не фундаментальный тембр, важны для телефонных переговоров.

Частоты музыки

Бас гитара, как и контрабас, обычно настраиваются в ми контроктавы — это 41 Гц, гитара — на октаву выше, 82 Гц. Скрипка, один из самых писклявых инструментов в оркестре, начинается с соль малой октавы (196 Гц) и заканчивается на ля четвертой октавы (440 Гц). Диапазон большинства фортепиано — от ля субконтроктавы (27,5 Гц) до до 5 октавы (523 Гц).

Как можно заметить, диапазон большинства музыкальных инструментов находится довольно низко по спектру, не выше 4-5 кГц. Зачем тогда вообще что-то выше условных 5 кГц в аудиотехнике?

К слову, первые граммофоны умели воспроизводить от 170 до 2 000 Гц, а с появлением электронной записи их диапазон расширился на 2,5 октавы — от 100 до 5 000 Гц. То есть как раз, чтобы воспроизводить диапазон голоса и большинства инструментов в оркестре. А другой музыки в 20-х годах прошлого века и не было.

Однако, как и в случае с человеческим голосом, решающую роль играют обертона. Они также зависят от «телосложения» инструмента — его габаритов, плотности дерева или металла, массы и т. п. Ведь когда нажимаешь клавишу ля на фортепиано — звучит не чистый синус, а весь инструмент целиком, включая и ноты ля в других октавах — они начинают колебаться в унисон. На этом эффекте основано звучание ситара — у него есть дюжина резонирующих струн, производящих характерный звон.

Более того, даже части самой струны, кратные ее длине, начинают колебаться в унисон. К примеру, половина, треть, четверть, пятая части струны будут издавать обертона на октаву или несколько октав выше фундаментальной частоты.

Обертона, которые кратны основному тону, называют гармоническими, или, попросту, гармониками. Именно они придают инструменту свой уникальный характер звучания, именно в них вся красота, именно количеством обертонов хороший инструмент отличается от плохого. Благодаря обертонам и гармоникам музыка предстает перед нами во всей полноте. Для них и нужен этот, на первый взгляд, пустой участок от 5 до 20 кГц.

Частотный диапазон у аудиотехники

Производители аудиотехники всегда стремились расширить диапазон воспроизводимых частот, чтобы добиться красоты и величественности звучания настоящих инструментов. Во времена ламповой техники верхняя граница едва достигала 12 кГц. Магнитная запись повысила порог до 15 кГц, но даже этот показатель могла выдать только студийная магнитная пленка с высокой скоростью протягивания ленты. У бытового катушечного магнитофона верхняя граница воспроизводимых им частот падает до 10–12 кГц, а в кассетных магнитофонах — и того меньше.

Все изменилось с появлением цифровой записи и CD, позволивших кодировать весь диапазон от 20 Гц до 20 кГц. Но вновь откатилось с появлением интернета и mp3, срезающих значительную часть верхов во имя меньшего объема файлов.

При этом сделать колонки, воспроизводящие весь диапазон, оказалось проще. Одни из первых студийных мониторов на рынке, Altec 604, в некоторых модификациях уже могли воспроизводить от 20 Гц до 22 кГц, а это 70-е годы прошлого века. Большинство современных колонок без проблем воспроизводят до 20 кГц, а нижняя планка зависит от диаметра вуфера, конструкции фазоинвертора и наличия саба.

Также нередко встречаются колонки с диапазоном до 30–40 кГц. Но нужно всегда смотреть на АЧХ, чтобы понять, на какой громкости они могут эти частоты воспроизводить, и будет ли их вообще слышно.

Тем не менее, многие обладатели колонок и наушников с расширенным частотным диапазоном (от 5/10/15 Гц до 30/40/50 кГц) утверждают, что они звучат ярче и/или глубже. Правда, чтобы это услышать, нужно воспроизводить музыку, в которой есть соответствующая информация. К примеру, ютуб режет все, что выше 16 кГц, mp3 даже в 320 bpm режет до 19 кГц, а стандарт CD (16 bit 44.1 кГц) срезает все, что выше 22 кГц. Расширенным диапазоном могут похвастаться стандарты типа DVD-Audio, Super Audio CD, DSD и некоторые другие, но музыки в таких форматах не так уж и много.

Если же наушники еще и беспроводные, то диапазон частот дополнительно ограничен кодеками Bluetooth. Даже Aptx-HD имеет потолок в 19 кГц, и только LDAC от Sony умеет транслировать музыку в высоком разрешении, но многие жалуются на слабое качество сигнала в таком режиме.

Жанры музыки и частоты

Стоит сказать, что не всегда гармоники и обертона делают музыку лучше. Слышимый диапазон можно представить себе, как тесный лифт, инструменты — как его посетителей, а обертона и гармоники — как их вес и габариты. В этом случае оркестр будет похож на группу детей — большинство инструментов не обладают большим диапазоном и занимают строго свое место, поэтому их может поместиться много.

Но в той же рок-музыке звучание инструментов многократно усиливается, обертонов становится слишком много, это больше похоже на сумоистов в пуховиках. Чтобы уместить их в лифт, нужно убрать лишнее — снять пуховики. Этим занимается звукорежиссер — он ограничивает частотный диапазон каждого инструмента фильтрами хай-пасс и лоу-пасс, а с помощью эквалайзера убирает ненужные и выделяет нужные гармоники.

К примеру, электрогитары, вокал и рабочий барабан обычно ограничивают от 100–150 Гц до 8–12 кГц, бас и бочку — от 20–40 Гц до 6–10 кГц и т. п. Да, звучание каждого инструмента становится менее богатым, но за счет этого в общем миксе они не мешают, а дополняют друг друга.

Появление синтезаторов дало возможность сделать чистый синус без обертонов, и уже потом обогатить его нужным количеством гармоник. Это позволило создать очень густой и четкий бас глубиной до 20 Гц, что невозможно проделать с живыми инструментами.

Заключение

Теперь понятно, почему музыка в высоком разрешении — это по большей части всякий джаз, кантри и классика, где сведение выполняется по минимуму, либо вообще отсутствует. Вполне возможно, что такая музыка в ультравысоком разрешении будет звучать максимально живо и естественно в наушниках, играющих от 4 Гц до 51 кГц.

В некоторых жанрах электронной музыки также встречается бас в районе инфразвука. Однако чаще всего электроника, рок и метал не содержат информации за пределами слышимого диапазона. Там все лишние обертона заботливо вырезал господин звукорежиссер, а те, что как-то выжили, добил мастеринг-инженер. Зато осталась самая сочная часть, которую будут отлично воспроизводить любые колонки и наушники.

Источник

Что такое частотный диапазон в колонках и какой лучше?

Всем привет! Сегодня поговорим о том, какой частотный диапазон колонок лучше и как влияют воспроизводимые частоты на качество звука. Постараюсь объяснить все простыми словами, однако не гарантирую, что это получится в полной мере.

Немного теории

Звук – распространение механических колебаний в газообразной или жидкой среде. Как у любой волны, у звука есть такие параметры как амплитуда (характеризует громкость) и частота (характеризует тональность).

Ухо среднестатистического человека способно улавливать звук с частотой от 16-20 Гц до 15-20 кГц. В свою очередь, этот диапазон имеет три «ступеньки»:

Чем выше частота колебаний, тем выше тон звука. Например, шмель, который машет крыльями медленно, гудит, а комар, частота взмахов крыльев которого существенно выше, мерзко пищит, затаившись во тьме.

Звук ниже диапазона слышимости называют инфразвуком, от 1 ГГц ультразвуком. Человеческий слух их не воспринимает, однако такие звуки с большой амплитудой могут оказывать влияние на организм.

Такой диапазон в полной мере воспринимает человек с идеальным слухом. В условиях постоянного шумового фона, способность воспринимать весь спектр частот, со временем ухудшается.

Кроме того, с возрастом почти каждый человек подвержен старческой тугоухости, когда не воспринимается звук высокой частоты.

Биологически так обусловлено, что женщины лучше воспринимают высокие частоты, а также лучше различают интонации и тональности, на что влияет необходимость заботы о потомстве.

По этой же причине большинство представительниц прекрасного пола сложно обмануть – они способны уловить любую фальшь в голосе. Также стоит отметить, что у женщин слух начинает ухудшаться к 40 годам, тогда как у мужчин этот процесс стартует с 30.

Применительно к колонкам, интерес представляют, в первую очередь, звуки человеческой речи и музыка. Эстетов, слушающих звуки дикой природы на компьютере, существенно меньше по сравнению с киноманами и меломанами.

Количество каналов

Диапазон хороших колонок во многом зависит от количества каналов. Динамики разного размера способны воспроизводить только определенный диапазон частот. При этом наблюдается такая закономерность: чем больше диаметр, тем более басовито может «гудеть» такой излучатель.

Для того, чтобы передать звуковые частоты в полной мере, их разделяют по каналам, оснащая каждую несколькими динамиками под каждый диапазон. Сегодня самыми распространенными являются:

Это касается не только стереофонических систем, но колонок 2.1. Разница лишь в том, что массивный НЧ динамик в последнем случае вынесен в отдельный корпус. Замечено, что звучит такая стереосистема лучше, так как «бочка» обычно располагается отдельно и не перебивает звук СЧ и ВЧ излучателей.Это же справедливо по отношению к колонкам 5 1. Конструкция фронтальных и тыльных колонок у них обычно не различается, поэтому они воспроизводят те же звуковые частоты.

Впрочем, на позиционирование источника звука при просмотре фильма на ПК или домашнем кинотеатре, это никак не влияет, а именно для этого и устанавливается такая акустика.

Амплитудно-частотная характеристика

В этой теме нельзя не упомянуть такое понятие как АЧХ. Что это такое? Это диаграмма, которая характеризует зависимость амплитуды звука от его частоты. По ней можно определить, на каких именно частотах колонка сможет играть громче, а на каких тише.

Идеальная диаграмма выглядит как прямая линия с небольшим спуском в начале и подъемом в конце. Увы, добиться таких показателей сложно, поэтому такой диаграммой обладают только акустические системы Hi-End класса.

В остальных случаях выбирать колонки рекомендую по АЧХ, в зависимости от того, какому звуку вы отдаете предпочтение:

На закономерный вопрос как изменить АЧХ акустической системы, единственный адекватный ответ – перепаять самостоятельно, заменив базовые динамики на более подходящие. Впрочем, многие меломаны знают, как увеличить высокие частоты и убрать басы.Первый способ – воспользоваться регуляторами на самой акустической системе. Если таковые не предусмотрены конструкцией, рекомендую слушать музыку с помощью проигрывателя со встроенным эквалайзером – например, WinAMP или AIMP.

Итак, на что влияет АЧХ мы разобрались. Также хочу отметить, что чаще всего в сопроводительной документации к акустике бюджетного сегмента, такая диаграмма не приводится.

Встречается она в среднем классе и более дорогих устройствах. Впрочем, многие производители приводят все необходимые данные по каждому девайсу на официальном сайте.

Какие же колонки выбрать

Итак, думаю вы уже поняли, что на ответ как изменить диапазон воспроизводимых частот без вмешательства «очумелых» ручек, ответ «никак». Что это значит? То, что выбирать придется из доступного на рынке, если неохота «заморачиваться».

В характеристиках многих акустических систем указывается диапазон от 20 Гц до совершенно заоблачных значений – 35 кГц и иногда даже выше. Это не более чем маркетинговая уловка – все равно, вряд ли, вы расслышите звук с частотой более 20 кГц. Поэтому покупайте колонки, работающие именно в этом диапазоне – не прогадаете.

О том, что такое мощность акустической системы, можно почитать вот здесь. Также советую почитать о лучших производителях колонок. Буду признателен всем, кто поделится этой публикацией в социальных сетях. До завтра!

Источник