Capire il concetto di frequenza audio

Cosa è la risposta in frequenza.

Ogni suono che sentiamo è a una certa frequenza. 

Quando diciamo che qualcuno ha una voce profonda, stiamo descrivendo una voce che produce basse frequenze. Allo stesso modo se diciamo che qualcuno ha una voce acuta, stiamo descrivendo una voce che produce frequenze più alte. Quindi, qual è la frequenza?

Cos'è la frequenza?

Tecnicamente, la frequenza è il numero di forme d'onda generate in un secondo. Ad esempio, se si preme il tasto C centrale su un piano, le corde del piano vibreranno avanti e indietro circa 261 volte al secondo. Questo produce un'onda sonora che si ripete 261 volte al secondo. Pertanto la frequenza del C centrale è di 261 cicli (dell'onda sonora) al secondo.

L'Hertz viene utilizzato come unità di misura della frequenza in onore del fisico tedesco Heinrich Hertz per il suo lavoro sulle onde radio

Invece di usare "onde sonore al secondo" o "cicli al secondo", la parola Hertz è stata adottata come unità SI internazionale per la frequenza nel 1930. Hz è usato come forma abbreviata di hertz. Un hertz è uguale a una forma d'onda o un ciclo al secondo.

Essendo un'unità metrica, il prefisso chilo (k) viene utilizzato per numeri più grandi. Esempio 1: una frequenza di 1000Hz può anche essere chiamata 1kHz, spesso semplicemente chiamata 1k. Esempio 2: 10k è l'abbreviazione di 10kHz o 10.000Hz.

Musica e frequenza

Abbiamo visto in precedenza che la nota musicale C centrale ha una frequenza di 261Hz (261,626Hz per essere più precisi). Su un pianoforte a 88 tasti la nota A più bassa è 27,5Hz. La nota A più alta è 3520Hz. La tabella seguente fornisce la frequenza di ciascuna nota A per ciascuna ottava del piano, iniziando con la più bassa.

A0A1A2A3A4A5A6A7
pari a 27.5Hz 55Hz 110 Hz 220Hz 440Hz 880Hz 1760Hz 3520Hz

Ci sono un paio di punti interessanti da vedere da questa tabella. In primo luogo, la frequenza di qualsiasi nota raddoppia quando si sale di un'ottava. Di conseguenza, la frequenza di qualsiasi nota si dimezza quando si scende di un'ottava. In secondo luogo, la maggior parte delle note di un piano ha una frequenza inferiore a 1000Hz.

È anche interessante notare che il piano ha una gamma molto ampia di frequenze rispetto alla maggior parte degli altri strumenti. Vedere la tabella di seguito per alcuni esempi (frequenze arrotondate all'intero hertz più vicino).

StrumentoFrequenza più bassaMassima frequenza
Contrabbasso 41Hz 247Hz
Violoncello 65Hz 988Hz
Chitarra 82Hz 880Hz
Clarinetto 165Hz 1567Hz
Violino 196Hz 3136Hz
Flauto 262Hz 3,349Hz

La voce umana ha anche una gamma di frequenza limitata. La tabella seguente fornisce la gamma approssimativa di frequenze per diversi tipi di cantanti.

Tipo di cantanteFrequenza più bassaMassima frequenza
Basso 82Hz 330Hz
Baritono 87Hz 350Hz
Tenore 130Hz 525Hz
Contralto 175Hz 700Hz
Soprano 260Hz 1,050Hz

Armoniche

Mentre tutto quanto sopra è interessante, gli strumenti e le voci non producono solo una frequenza fondamentale per ciascuna nota come elencato sopra. Producono anche ciò che è noto come armoniche. Le armoniche sono multipli della frequenza fondamentale. Ad esempio, se si produceva un suono a 1000Hz, ci sarebbero anche suoni a 2000Hz, 3000Hz, 4000Hz e così via a vari livelli. La seguente tabella può essere d'aiuto:

NomeFrequenzaFormula
Frequenza fondamentale 1000Hz Frequenza fondamentale x 1
1a armonica 2000Hz Frequenza fondamentale x 2
2a armonica 3000Hz Frequenza fondamentale x 3
3a armonica 4000Hz Frequenza fondamentale x 4
eccetera eccetera eccetera

Il punto è che ogni microfono, amplificatore e sistema di altoparlanti deve essere in grado di riprodurre più delle semplici frequenze fondamentali. Anche le frequenze armoniche devono essere considerate quando si regola il tono di qualsiasi strumento o voce. Maggiori informazioni su questo in un prossimo articolo.

La nostra gamma di frequenza

È generalmente accettato che l'intervallo uditivo degli esseri umani va da 20Hz a 20.000Hz (20kHz). Mentre perdiamo la capacità di ascoltare frequenze più alte con l'età, da 20Hz a 20kHz è generalmente considerato il raggio uditivo umano. Sarebbe anche positivo se l'intervallo di frequenza di qualsiasi sistema audio fosse compreso tra 20Hz e 20kHz. Tuttavia, pochissimi sistemi audio sono capaci di questa gamma completa, specialmente all'estremità inferiore (le frequenze più basse). Né tutti i sistemi audio devono necessariamente essere in grado di funzionare da 20 a 20 kHz - tutto dipende dall'uso previsto (e dal budget).

È utile sapere come leggere un diagramma di frequenza che mostra la risposta in frequenza di un altoparlante o di un microfono. Di seguito è riportato un esempio di diagramma di frequenza per un altoparlante.

speaker-chart.png

La prima cosa da notare è la scala in basso. Su questo grafico inizia a 50Hz e visualizza i numeri per 100Hz, 500Hz, 1kHz, 5kHz, 10kHz, 20kHz e 40kHz. Notate come non sia lineare, ma piuttosto sia distribuito sulle frequenze più basse e raggruppato più sulle frequenze più alte. Questa scala logaritmica corrisponde anche alla diffusione delle frequenze che abbiamo visto osservando la gamma di frequenze del piano.

La linea blu indica la risposta in frequenza dell'altoparlante in prova. Questo altoparlante ha una risposta abbastanza piatta su tutta la gamma di frequenza udibile, con un calo nella parte inferiore intorno a 70Hz. Potresti vedere grafici come questo per altoparlanti e microfoni. Sono utili per avvisarci di eventuali grandi depressioni o picchi nella risposta in frequenza che dovranno essere trattati per un buon suono - badate bene, se ci sono grandi picchi o depressioni, probabilmente sentirete che non suona bene.

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