Interference vlnění

Kdybychom neustále poslouchali prostou sinusovku, brzo by nás to omrzelo. Z tohoto důvodu akustický bůh sinus se svým dvojvaječným dvojčetem bohem cosinem vymyslel, že by se zvukové vlny mohly skládat na sebe.

Pokud dva tóny o stejné frekvenci znějí současně, změní se pouze amplituda: hlasitosti zvuků se sečtou a výsledek bude amplituda výsledného zvuku (níže obrázek A).

Brajgl ale nastává, pokud sčítáme tóny o jiných frekvencích (obrázky B a C). Vlny se totiž nemusí nutně jen sčítat, ale i odčítat a to v případě, že jsou vlny v opačné fázi. Tento jev logicky nenastává, pokud je rozdíl frekvencí nulový (nebo tak malý, že ho ucho nerozpozná). Na tomto principu funguje aktivní odhlučnění.

Zázněje

Slovo zázněje zní spíše jako název pro nějakou nemoc, ve skutečnosti je to velmi zajímavý akustický jev. Pokud současně zní dva tóny, jejichž rozdíl frekvencí je dostatečně malý (např. 100Hz a 101Hz), ve výsledné vlně se začnou objevovat hluchá místa, místa kde se vlny vykrátí (příklad výše za C). Tato hluchá místa se periodicky opakují -> hlasitost kolísá. Toto kolísání má průběh cosinus. Čím je rozdíl frekvencí menší, tím je i perioda záznějů větší až je téměř nezaznamenatelná. Pokud však naopak rozdíl překročí hranici přibližně 50 Hz, zázněje se vytratí. (zvuková ukázka 1 a 2)

Frekvence záznějů je vždy právě rozdíl dvou frekvencí. Pokud si pustíme zvukovou ukázku 1, uslyšíme interferenci 200Hz a 201Hz —> frekvence záznějů bude 1Hz (jeden beat za sekundu). Můžete si to zkusit změřit na stopkách.

Důležitou otázkou je, proč bychom se měli o něco takového zajímat. Za prvé mají zázněje široké využití v experimentální hudbě. Díky nim můžete vytvořit spoustu bizarních sci-fi ruchů. Za druhé, díky tomu, že frekvence záznějů je přesně rozdíl frekvencí, dokážeme díky nim pomocí metronomu naladit třeba piáno.

Další zajímaví jev je binaurální efekt. Jde o to, že místo toho, abychom dvě poněkud rozdílné frekvence smíchali dohromady, pustíme každou zvlášť do jednoho ucha. Náš mozek si tyto dvě frekvence spojí a my je budeme vnímat opět jako pulzující. Ale trochu rozdílně než u záznějů. (ukázka 3)

Tartiniho tón

Pokud zní současně dva tóny, jejichž rozdíl frekvencí je větší jak cca 50Hz, vznikají další dvě frekvence. Ty nazýváme tartiniho tóny, nebo jednoduše kombinované tóny. První kombinovaný tón má frekvenci rovnu rozdílu dvou frekvencí, druhý tón má frekvenci rovnu součtu obou frekvencí. Pokud například znějí současně frekvence 500Hz a 600Hz, vznikají kombinované tóny o frekvencích 100Hz (600-500) a 1100Hz (500+600). (Ačkoliv ty nižší se mnohem lépe rozeznávají, jelikož ty vyšší splývají s alikvótními tóny) Abychom byli schopni tyto tóny vnímat, musí být zvuk velmi hlasitý, výrazný a čistý (např. zvuk flétny, varhan, lidský hlas). Zajímavé je, že tyto frekvence se fyzicky netvoří. To náš mozek je vnímá. Je to tedy vlastně iluze a proto musíme chtít tyto frekvence slyšet a soustředit se na jejich vnímání, nebo hodně ohulit hlasitost.

Praktické využití tohoto jevu můžeme zpozorovat např. u varhan. Hluboké tóny varhan totiž potřebují obrovitánské píšťaly, které se často do kostelu nevejdou. Hluboký tón tedy tvoří souzvuk menších dvou píšťal. Nebť je tento jev pouze iluzí, hluboký tón slyšíme, ale tělem ho nevnímáme. (Takový ten pocit až v žaludku při nízkých frekvencích zde nenastane.)

Další využití se najde v čistě vokálních uskupeních (sborový zpěv). Například sbor o čtyřech členech (=kvartet), pokud jsou dobří zpěváci, dokáže imitovat hlas šesti lidí. Problém je v tom, že aby se toto kouzlo povedlo, všichni musí zpívat s extrémní přesností, jinak to celý systém rozbije.

Zdroje externích obrázků: