Regionoviny

Vedeli ste, že v akustike nemusia platiť základné matematické pravidlá? Jedna plus jedna sa nerovná vždy dva. Výsledok môže byť spokojne tri alebo šesť. Poďme si teda priblížiť ten zvuk, ktorý počujete pri otváraní či zatváraní chladničky. Viete, ako sa nazýva? Správne, ide o frekvenciu.

Zvuk a jeho frekvencie

Zvuk je zložený z rôznych frekvencií. Určitý počet frekvencií, ktoré sú si podobné, nazývame frekvenčné pásmo. Tento pojem väčšina ľudí vôbec nepozná, za to každému z nás hovoria niečo slová ako výšky či basy. A tí zbehlejší sa už určite stretli aj s termínom stredy. Skutočnosť je však omnoho dokonalejšia, ako by sme si mohli predstaviť. Hovorí sa, že krása spočíva v jednoduchosti. Zvuk je však vedou sám o sebe. Základných zvukových pásiem je však až sedem. Ide o subbasy, basy, nižšie stredy, ďalej stredy, vyššie stredy, dokonca perkusie a výšky.

Vznik frekvencií zapríčiňuje kmitanie telesa. Čím teleso kmitá rýchlejšie, tým vzniká vyššia frekvencia. Zvuk sa šíri vzduchom tak, že kmitajúce teleso rozkmitá aj vzduch okolo seba. Častice vzduchu do seba narážajú, a to má za následok šírenie zvuku. Ako sme si už ale povedali, zvuk ako taký srší dokonalosťou. Správne usudzujete, že každá frekvencia má teda jedinečnú mechaniku.

… a takto zvuk vzniká

Čim nižšiu frekvenciu pozorujeme, tým registrujeme, že má väčšiu maximálnu výchylku (ďalej “amplitúda”) aj vlnovú dĺžku. Taká klasická struna o frekvencii 80 Hz zakmitá, ako inak, 80 krát za jednu sekundu. Pokiaľ chceme, aby sa vrátila do bodu 0, čiže do jej počiatku, je potrebný určitý čas. Čím je frekvencia vyššia, tým je potrebný aj kratší čas k dosiahnutiu pôvodného bodu 0. To je dôvod, prečo vyššia frekvencia dokáže urobiť viac kmitov za ten istý čas, ako frekvencia nižšia. Struna pri 160 Hz urobí jeden kmit dvakrát rýchlejšie, než struna o 80 Hz. Pokiaľ teda struna má zakmitať 320 krát (320 Hz) za jednu sekundu, musíme počítať s jej nižšou amplitúdou. Oproti 80 Hz ide teda o zmenšenie amplitúdy až štyri krát.

Aj kontrabass môže byť dokonalý

Pokiaľ rozumieme tomu, ako zvuk vzniká, čo tak sa pozrieť na to, ako sa šíri? Spomínali sme vlnovú dĺžku. Áno, tá predstavuje rozmer frekvencie. Rozmer zistíme tak, že rýchlosť zvuku (vo vzduchu 330 m/s) vydelíme frekvenciou. Hodnota vlnovej dĺžky našich 80 Hz sa pohybuje niekde okolo štyroch metrov. Keďže sme začali úvahou o hlbokých tónoch, jeden z najznámejších hudobných nástrojov, ktorý má skutočne hlboký tónový rozsah, je kontrabas. Ten však dokáže prehrať aj naších 80 Hz, hoci jeho rozmer vôbec nedosahuje potrebnú vlnovú dĺžku (cca 4 m). V tomto prípade je dôležitý rozmer medzi opakujúcimi sa amplitúdami. V praxi to znamená, že pokiaľ chceme počuť 80 Hz, musíme byť vo vzdialenosti od struny štyri metre (pokiaľ nepočítame odrazy). Vďaka poznatku o vlnovej dĺžke môžeme predpokladať akustiku miestnosti. Pri predpoklade sa riadime rozmermi stien a vlnovou dĺžkou. Čiže v prípade fiktívnej štvormetrovej miestnosti by bola najnižšia frekvencia 80 Hz, a to za predpokladu, že reproduktor je na jej jednom konci.

A výsledok je 6

Keď sme začali zvukovými pásmami, zrejme ste vôbec nepredpokladali, že skončíme pri vzniku a šírení zvuku. Poďme sa teda spoločne vrátiť k zvukovým pásmam. Povedali sme si, že rozoznávame sedem základných. Každé z týchto pásiem má špecifický charakter. Z toho dôvodu nemôžeme povedať, že vyššie a nižšie stredy sú vždy len stredy. Znamenalo by to ich prílišné zovšeobecnenie. O ich špecifickosti presviedčame našu myseľ, ale vôbec nie naše uši. Tie sú dôkazom toho, že frekvencie znejú v ušiach ľudí skutočne rôzne. Jednoducho povedané: Každému sa páči niečo iné. V tomto prípade by sme sa teda odrazili od psychoakustiky.

Naše ucho nedokáže rozoznať frekvencie do cca 50 Hz. Teda, nerozozná ich v priestore. Prakticky to znamená, že nedokážeme lokalizovať ich zdroj (odkiaľ prichádzajú). Hovoríme o subbasoch. Najlepšie rozoznáme vysoké frekvencie. Čiže výšky, perkusie a vyššie stredy. Samozrejme, za vhodných podmienok. Presne podľa týchto pásiem sú rozdelené aj hudobné nástroje. Kontrabas nám dokonale zahrá subbas a bas. Čelo je majstrom nižších stredov a stredov. Viola zaznamenáva vyššie stredy a stredy a husle sú učiteľmi perskúsií a výšok. Samozrejme, takéto zaradenie nástrojov je príliš generalizačného charakteru, keďže tieto nástroje sú na frekvencie skutočne bohaté a ich rozsah je omnoho väčší, ako sa v tomto článku snažíme vyjadriť. Presne toto je dôvodom, prečo jedna plus jedna nie je vždy dva, ale občas je správny výsledok tri alebo šesť.

Ako je to teda s tou chladničkou?

Samozrejme, tu nepočítame matematické 1+1, ale decibeli. Decibelom dokážeme vyjadriť intenzitu zvuku. Pracujeme tu s akustickými veličinami, ako je akustický tlak či výkon. V prípade zdvojnásobenia akustického tlaku získavame 6 dB, zvojnásobením akustického výkonu zase 3 dB. Takéto násobenie je skutočne jednoduché na pochopenie. Výkon násobíme len pridaním hlasu k hlasu. Tlak znásobíme takým spôsobom, že sa budeme snažiť o to, aby hlas číslo jedna spieval dvakrát tak hlaso.

Čiže ten zvuk chladničky (tlekot, kopák, zatvorenie či otvorenie) je vlastne neharmonický akustický jav. Ten harmonický nazývame tónom. O tom si alebo povieme viac v budúcnom článku.

Zaujímavosť: V pevných látkach sa zvuk šíri 3-rozmerne. Vo vzduchu sa zvuk šíri priamočiaro. Ľudské ucho dokáže rozoznať rozdiel frekvencie o 3,6 hz, teda prakticky počujeme keď struna za 1 sekundu zakmitá o 4x viac alebo menej.

Autor: Tomáš Samko, redakčná úprava: Mário Révész v spolupráci s Miroslav Trenka

Prečítajte si: Nová YouTube súťaž je už na svete – BENDIGSTAR kliknite tu