Аналоговый синтез звука. Глава 3. О гармониках и субгармониках
И так, в прошлой главе мы остановились на гармоническом (аддитивном) принципе синтеза звука. Мы выяснили, что этот принцип заключается к добавлению к исходному звуковому тону (в идеале - гармоническому сигналу (синусоидальной волне) сигналов с частотами, кратными частоте основного тона. Складывая гармонические функции с кратными частотами, разнообразными амплитудами и фазами (основной тон и гармоники), можно синтезировать самые разнообразные периодические функции. Например, меандр (квадратную волну) f(X)=sin(X)/abs(sin(X)) - для этого к основному тону добавляются нечётные гармоники (f*3, f*5 и т. д.).
Совокупность гармонических составляющих периодической функции (сигнала) называется спектром.
Пример амплитудного спектра реального звукового сигнала
Так как эти составляющие имеют разнообразные амплитуды и фазы, то и спектры функций тоже различают амплитудные и фазовые.
Амплитудный спектр меандра (квадратной волны)
Более подробно о спектрах можно узнать например, здесь - stu.sernam.ru/book_g_rts.php?id=10 Для этого желательно дружить с математикой.
Теперь рассмотрим, что представляют собой гармоники с музыкальной точки зрения. Обратим внимание вот на этот рисунок.
Натуральный гармонический звукоряд
Как видим, вторая гармоника (f*2) звучит на октаву выше основного тона;
третья (f*3) - на октаву с квинтой (интервал между f*2 и f*3 - соотв. квинта);
четвёртая (f*4) - на две октавы (интервал - кварта)
пятая - на две октавы + б. терция;
шестая - на две октавы + квинта (интервал - мал. терция)
И так далее...
Причём для низших гармоник (до 10-й) эти интервалы соответствуют натуральному (а не темперированному, но об этом позже) строю (scale). Как видим, чем выше порядковый номер гармоники, тем меньше интервал повышения тона. Сначала - октава (двенадцать полутонов), затем квинта (семь), кварта (пять), б. терция (четыре), малая (три), то есть интервал постепенно сужается. Гармоники выше 10-й уже не соответствуют натуральному строю, вызывая диссонансную окраску звука.
Однако в аддитивных аналоговых музыкальных синтезаторах используется несколько иной подход - помимо гармонических тонов к основному тону добавляются и субгармонические (с более низкими частотами, кратными основной - f/2, f/4 и т д), об этом мы более подробно поговорим в следующей главе.
(c) 2015. Александр Балакин
facebook.com/alxbeam
